JP4166890B2 - 風力発電機による海水淡水化装置の運転装置および海水淡水化方法 - Google Patents
風力発電機による海水淡水化装置の運転装置および海水淡水化方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4166890B2 JP4166890B2 JP00431399A JP431399A JP4166890B2 JP 4166890 B2 JP4166890 B2 JP 4166890B2 JP 00431399 A JP00431399 A JP 00431399A JP 431399 A JP431399 A JP 431399A JP 4166890 B2 JP4166890 B2 JP 4166890B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- seawater desalination
- wind
- seawater
- wind speed
- storage battery
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2220/00—Application
- F05B2220/62—Application for desalination
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/124—Water desalination
- Y02A20/131—Reverse-osmosis
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/124—Water desalination
- Y02A20/138—Water desalination using renewable energy
- Y02A20/141—Wind power
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、風力発電機による海水淡水化装置の運転装置に関し、特に海水淡水化装置を有効に運転するための制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
逆浸透膜方式による海水淡水化装置は、その消費電力量が大きいことと、連続運転時間が長いことのために一般の商業用電力を駆動源として運転されて来た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
離島等のように電力および真水が不足している場所で風車による発電および海水淡水化装置による真水の製造が検討され、一部実施されている。そのため、風車によって得られた電力を駆動源として海水淡水化を行うことが必要とされる。
【０００４】
海水淡水化装置は、造水時間が長いという特徴がある。従って海水淡水化装置の消費電力を長時間補償するシステムが必要である。一方風力発電機は、その発電量が風速によって変化しやすいと言う特徴をもっている。
【０００５】
本発明は、このような特徴をもっている装置を組み合わせて安定した造水作業・設備稼働率・価格を考慮した最適な風力発電機による海水淡水化装置の運転装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
逆浸透膜式の海水淡水化装置の最低連続運転可能な設備容量の決定方法としては、駆動源である風力発電機の駆動開始風速が風車設備場所の年間風速発生分布にて出現確立が１０％以上であり、年間発生時間が１０００Ｈｒ／年を越える風速に該当する発電機出力と同一とするのが設備の稼働率が最大になり、設備コストからも最適である。
【０００７】
風車１台当たりの逆浸透膜式海水淡水化装置の最適な設置台数の決定方法としては、駆動源である風力発電機の年間風速発生分布にて出現確立が１０％以上にて年間発生時間が１０００Ｈｒ／年を越える風速に該当する発電機出力の範囲内に相当する設備台数の稼働率が最大になり、設備コストからも最適である。
【０００８】
最適な蓄電池容量の決定方法としては、風力発電機の駆動開始風速までの風速が風車設置場所の年間風速発生分布から年間発生時間を累積し、その１０％以上に該当する時間と海水淡水化装置の最低連続運転可能な設備容量をかけ算した数値を蓄電池の設備容量とするのが最適である。
【０００９】
本発明は、風力発電機の出力に対して海水淡水化装置の運転台数を定め、蓄電池の使用および制御運転を行い、加えて海水加熱装置への海水を余剰電力で加熱するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
本発明は具体的には次に掲げる装置および方法を提供する。
【００１１】
本発明は、風車によって発電する風力発電機と、該風力発電機によって運転される複数台の逆浸透膜方式による海水淡水化装置と、風車の風速計データおよび風車設置場所周辺の地形情報を含む情報を使用して風速を予測するプログラム機能を保有し、予測した風速を基にして前記風力発電機の出力を演算し、かつ前記風力発電機の出力に対して予め定められた前記海水淡水化装置の運転台数を決定する制御装置とからなり、該制御装置からの運転台数指令に基づいて前記海水淡水化装置を運転する風力発電機による海水淡水化装置の運転装置を提供する。
【００１２】
本発明は、風車によって発電する風力発電機と、該風力発電機によって運転される複数台の逆浸透膜方式による海水淡水化装置と、前記風力発電機によって蓄電される蓄電池と、風車の風速計データおよび風車設置場所周辺の地形情報を含む情報を使用して風速を予測するプログラム機能を保有し、予測した風速を基にして風力発電機の出力を演算し、風力発電機の出力と前記蓄電池が充放電可能な容量によって前記海水淡水化装置の運転可能台数を判断し、かつ前記蓄電池を運転制御する制御装置とからなり、該制御装置からの運転台数指令と充放電指令に基づいて前記海水淡水化装置並びに前記蓄電池とを運転する風力発電機による海水淡水化装置の運転装置を提供する。
【００１３】
本発明は、風車によって発電する風力発電機と、該風力発電機によって運転される複数台の逆浸透膜方式による海水淡水化装置と、前記風力発電機によって蓄電される蓄電池と、前記海水淡水化装置に供給される海水を加熱する海水加熱装置と、風力計および風車設置場所周辺の地形情報などを使用して風速を予測するプログラム機能を保有し、予測した風速を基にして風力発電機の出力を演算し、風力発電機の出力と前記蓄電池が充放電可能な容量によって前記海水淡水化装置の運転可能台数を判断し、前記蓄電池を運転制御し、かつ前記風力発電機の出力および前記蓄電池の充放電電力に対して前記海水淡水化装置の使用電力が少なく余剰になった余剰電力で海水加熱装置への海水を加熱可能と判断する制御装置とからなり、該制御装置からの運転台数指令、充放電指令および海水加熱運転指令に基づいて前記海水淡水化装置，前記蓄電池並びに前記海水加熱装置とを運転する風力発電機による海水淡水化装置の運転装置を提供する。
【００１４】
本発明は、更に風車の風速計データおよび周辺のアメダスによる風速データを使用して風速を予測する風力発電機による海水淡水化装置の運転装置を提供する。
【００１５】
本発明は、更に周辺のアメダスによる風速データを風車の高さと同じ高さにおける風速データに変換する風力発電機による海水淡水化装置の運転装置を提供する。
【００１６】
本発明は、更に風車の風速計データおよび周辺のアメダスによる風速データによって今後の風速の予想を行い、蓄電池の充放電動作を指令する風力発電機による海水淡水化装置の運転装置を提供する。
【００１７】
本発明は、風車によって発電し、発電した電力を使用して逆浸透膜方式による海水淡水化を行う方法において、駆動源である風力発電機の年間風速分布にて出現確立が１０％以上にて年間発生時間が１０００Ｈｒ／年を越える風速に該当する発電機出力の範囲内に相当する海水淡水化装置の設備台数によって海水淡水化を行う風力発電機による海水淡水化方法を提供する。
【００１８】
本発明は、更に蓄電池容量を風力発電機の駆動開始風速までの風速が風車設置場所の年間風速発生分布から年間発生時間を累積し、年間風速発生分布から定める％、例えばその１０％に該当する時間と海水淡水化装置の最低連続可能な設備容量をかけ算した値として、発電した電力を蓄電するようにした風力発電機による海水淡水化方法を提供する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる一実施例を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は本発明の一実施例を示す全体図である。
【００２１】
まず、装置構成の概要について説明する。複数台の風力発電機１の発電出力は複数台の逆浸透膜方式の海水淡水化装置２の駆動用電源として利用されている。
【００２２】
風力発電機１の発電機出力端子には、海水淡水化装置１台を数日間連続運転できる容量の蓄電池３及び風力発電にて発生した余剰電力を蓄電したり風が無くて風力発電機１が海水淡水化装置２の必要電力が発生しない時に不足電力を蓄電池３から放電するための蓄電池充放電装置４が接続されている。
【００２３】
海水淡水化装置２の海水取り込み口には取水した海水温度を上昇させるための加熱装置５が設置されている。
【００２４】
風力発電を駆動源とした海水淡水化装置の海水淡水化制御装置６には、風力発電機１の設置場所周辺の東西南北の位置に設置されている複数のアメダス７の風速データと風力発電機１の発電出力値が海水淡水化制御装置６に入力されている。
【００２５】
海水淡水化制御装置６からの出力信号は、海水淡水化装置２に運転台数指令・蓄電池３の充放電運転指令及び海水の加熱装置５の運転指令として出力されている。
【００２６】
周辺のアメダス７からの周辺風速状況データと風速の発生電力量を見て海水淡水化制御装置６にて演算処理して、今後長時間発生するであろう風速を予測して海水淡水化装置２の運転可能台数を決定し、運転指令を出力する。風速は、逐次変化があるので、必要電力量を越えた場合は、海水淡水化制御装置６から充放電装置４にて蓄電池３への充電指令ができる。
【００２７】
蓄電池３の充電容量を越える電力量が風車にて発生すると海水淡水化制御装置６は、海水淡水化装置２の海水取り込み口に設置されている海水加熱装置５を動作させて海水淡水化装置２の取り込み海水温度を上昇させることにより、海水淡水化装置２の効率をあげる効果がある。
【００２８】
風速が海水淡水化装置２の連続運転必要発電量以下になると、発電量を監視している海水淡水化制御装置６が蓄電池充放電装置４に放電開始の指令を発生するので、海水淡水化装置２は、連続運転が可能となっている。
【００２９】
次に、海水淡水化装置運転台数指令，蓄電池充放電指令および海水加熱装置運転指令について説明する。
【００３０】
図２は、風車設置場所での風速と発生率との関係を表わすグラフであり、図３は、風速と発生時間との関係を表わすグラフであり、図４は、風車の風速と発電機出力との関係を表わすグラフである。図５は、風速と海水淡水化装置の使用設備電力の関係を表わすグラフであり、図６は、風速と使用電力量との関係を表わすグラフであり、そして図７は、風速と海水淡水化装置の造水量との関係を表わすグラフである。以下にこれらのグラフを利用して前述した指令について説明する。
【００３１】
逆浸透膜式の海水淡水化装置２の最低連続運転可能な設備容量の決定方法としては、駆動源である風力発電機１の駆動開始風速が風車設置場所の年間風速発生分布にて出現確立が１０％以上であり、年間発生時間が１０００Ｈｒ／年を越える風速に該当する発電機出力と同一とするのが設備の稼働率が最大になり、設備コストからも最適である。
【００３２】
図２および図３において、出現確立を示す発生率が１０％以上になる風速は、例えば４.５ から８ｍ／ｓと想定され、年間発生時間が１０００Ｈｒ／年を越える風速は、例えば５から７.５ｍ／ｓ と想定され、両者を満足する域は５から
７.５ｍ／ｓ と設定される。この風速範囲を採用することによって発電機出力と同一とする海水淡水化装置２の最低連続運転台数が決められる。
【００３３】
風車１台当たりの逆浸透膜式海水淡水化装置２の最適な設置台数の決定方法としては、駆動源である風力発電機１の年間風速発生分布にて出現確立が１０％以上にて年間発生時間が１０００Ｈｒ／年を越える風速に該当する発電機出力の範囲内に相当する設備台数の稼働率が最大になり、設備コストからも最適である。
【００３４】
図４は、風速と風車１台当りの発電機出力の関係を表した図である。
【００３５】
図５は、風速と使用設備電力の関係を表した図である。
【００３６】
要求海水処理量２００ｍ３を１日当りの処理能力が異なる３種類（１０・５０・１００ｍ３／day）の海水淡水化装置を複数台組み合わせて運用するための必要電力は、一番小型処理能力淡水化装置１台運転では、３５ＫＷｈであり、組合せにて最大設備容量は、１３７ｋｗｈである。
【００３７】
従って本電力を図５に示すパターンに従って制御装置にて記憶させることにより、風速による海水淡水化装置の運転台数制御が可能となり、単機設備容量以下の場合での電力補償（蓄電池・系統電力供給）関係の制御が可能となる。
【００３８】
図４に示す７.５ｍ／ｓ の風速に該当する発電機出力が定められ、この範囲内に相当する設備台数が決められる。
【００３９】
図７は、風速と造水量の関係を表した図である。
【００４０】
本図にて一番面積の大きい線が造水能力が最適の組合せの海水淡水化装置であることが判明する。図５において、Total 設備容量および単機設備容量が決められ、両者の範囲内において海水淡水化装置の造水容量により設備台数が決められる。例えば、１０ｍ３／dayの場合は５台、５０ｍ３／dayの場合は４台、そして１００ｍ３／dayの場合は２台となる。従って、１０ｍ３／day５台使用するとTotal 設備容量にほぼ匹敵する電力が使用され得る。
【００４１】
図６は、図７の造水量グラフに対応した風速と使用電力量の関係を示した図である。
【００４２】
従って本図にて造水能力が高くて、使用電力量の少ない海水淡水化装置の組合せが判明する。
【００４３】
図６は、１０ｍ３／day５台，５０ｍ３／day４台および１００ｍ３／day２台を使用した場合の使用電力量を示す。同様に、図７は、１０ｍ３／day５台，５０ｍ３／day ４台および１００ｍ３／day２台を使用した場合の造水量を示す。図に斜線領域で示すように５０ｍ３／day４台を使用すると最も多い造水量が期待できる。
【００４４】
最適な蓄電池容量の決定方法としては、風力発電機１の駆動開始風速までの風速が風車設置場所の年間風速発生分布から年間発生時間を累積し、その年間風速発生分布から定める％、例えばその１０％に該当する時間と海水淡水化装置２の最低連続運転可能な設備容量をかけ算した数値を蓄電池の設備容量とするのが最適である。
【００４５】
制御装置の内部回路構成について、図８に基づいて説明する。風力発電機の周辺部数十Ｋｍのアメダスデータ及び数百Ｋｍのアメダスデータを自動収録する回路にて各データを整理し格納する（Ｓ１０）。本整理されたデータは、アメダスデータ高さ補正回路ではアメダスにて計測された風速データを風車のハブ高さに換算処理し（Ｓ１１）、この回路内部の判定回路にて今後吹くであろう風速の予想と時間を算出する(Ｓ１２)。次にこの結果、風車運転出力処理回路（Ｓ１４）および蓄電池残量計測回路(Ｓ１５)からの算出値が、海水淡水化装置運転台数決定回路(Ｓ１３)に送られ運転台数を決定し、海水淡水化装置に運転指令(Ｓ１６)をだす。
【００４６】
該予想を実施しても風速は、時に急増・減したりするので、常に時事刻々のアメダスデータ及び発電機の出力を監視して急増があった場合は、運転中の海水淡水化装置の必要電力量を越える電力量を蓄電池の充電に振り分ける様に判断指令を出力する（Ｓ１８）。発生電力量が蓄電池への充電量を上回る場合は、海水加熱装置の加熱開始の指令を出力する（Ｓ１９）。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、設備稼働率を向上させ、安定した造水作業を可能とすることができる。
【００４８】
更に本発明によれば、時事刻々のアメダスデータに基づいて運転中の海水淡水化装置の必要電力量を越する電力量を蓄電池の充電に振り分けることができる。更に、発生電力量が蓄電池への充電量を上回る場合は、海水加熱装置の海水加熱を行うことができるので効率的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の構成概略図。
【図２】風速と発生率との分布関係図。
【図３】風速と発生時間との分布関係図。
【図４】風速と発電機出力との関係図。
【図５】風速と使用設備電力との関係図。
【図６】風速と使用電力量との関係図。
【図７】風速と造水量との関係図。
【図８】フローチャート図。
【符号の説明】
１…風力発電機、２…海水淡水化装置、３…蓄電池、４…蓄電池充放電装置、５…海水加熱装置、６…海水淡水化制御装置、７…アメダス。
【発明の属する技術分野】
本発明は、風力発電機による海水淡水化装置の運転装置に関し、特に海水淡水化装置を有効に運転するための制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
逆浸透膜方式による海水淡水化装置は、その消費電力量が大きいことと、連続運転時間が長いことのために一般の商業用電力を駆動源として運転されて来た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
離島等のように電力および真水が不足している場所で風車による発電および海水淡水化装置による真水の製造が検討され、一部実施されている。そのため、風車によって得られた電力を駆動源として海水淡水化を行うことが必要とされる。
【０００４】
海水淡水化装置は、造水時間が長いという特徴がある。従って海水淡水化装置の消費電力を長時間補償するシステムが必要である。一方風力発電機は、その発電量が風速によって変化しやすいと言う特徴をもっている。
【０００５】
本発明は、このような特徴をもっている装置を組み合わせて安定した造水作業・設備稼働率・価格を考慮した最適な風力発電機による海水淡水化装置の運転装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
逆浸透膜式の海水淡水化装置の最低連続運転可能な設備容量の決定方法としては、駆動源である風力発電機の駆動開始風速が風車設備場所の年間風速発生分布にて出現確立が１０％以上であり、年間発生時間が１０００Ｈｒ／年を越える風速に該当する発電機出力と同一とするのが設備の稼働率が最大になり、設備コストからも最適である。
【０００７】
風車１台当たりの逆浸透膜式海水淡水化装置の最適な設置台数の決定方法としては、駆動源である風力発電機の年間風速発生分布にて出現確立が１０％以上にて年間発生時間が１０００Ｈｒ／年を越える風速に該当する発電機出力の範囲内に相当する設備台数の稼働率が最大になり、設備コストからも最適である。
【０００８】
最適な蓄電池容量の決定方法としては、風力発電機の駆動開始風速までの風速が風車設置場所の年間風速発生分布から年間発生時間を累積し、その１０％以上に該当する時間と海水淡水化装置の最低連続運転可能な設備容量をかけ算した数値を蓄電池の設備容量とするのが最適である。
【０００９】
本発明は、風力発電機の出力に対して海水淡水化装置の運転台数を定め、蓄電池の使用および制御運転を行い、加えて海水加熱装置への海水を余剰電力で加熱するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
本発明は具体的には次に掲げる装置および方法を提供する。
【００１１】
本発明は、風車によって発電する風力発電機と、該風力発電機によって運転される複数台の逆浸透膜方式による海水淡水化装置と、風車の風速計データおよび風車設置場所周辺の地形情報を含む情報を使用して風速を予測するプログラム機能を保有し、予測した風速を基にして前記風力発電機の出力を演算し、かつ前記風力発電機の出力に対して予め定められた前記海水淡水化装置の運転台数を決定する制御装置とからなり、該制御装置からの運転台数指令に基づいて前記海水淡水化装置を運転する風力発電機による海水淡水化装置の運転装置を提供する。
【００１２】
本発明は、風車によって発電する風力発電機と、該風力発電機によって運転される複数台の逆浸透膜方式による海水淡水化装置と、前記風力発電機によって蓄電される蓄電池と、風車の風速計データおよび風車設置場所周辺の地形情報を含む情報を使用して風速を予測するプログラム機能を保有し、予測した風速を基にして風力発電機の出力を演算し、風力発電機の出力と前記蓄電池が充放電可能な容量によって前記海水淡水化装置の運転可能台数を判断し、かつ前記蓄電池を運転制御する制御装置とからなり、該制御装置からの運転台数指令と充放電指令に基づいて前記海水淡水化装置並びに前記蓄電池とを運転する風力発電機による海水淡水化装置の運転装置を提供する。
【００１３】
本発明は、風車によって発電する風力発電機と、該風力発電機によって運転される複数台の逆浸透膜方式による海水淡水化装置と、前記風力発電機によって蓄電される蓄電池と、前記海水淡水化装置に供給される海水を加熱する海水加熱装置と、風力計および風車設置場所周辺の地形情報などを使用して風速を予測するプログラム機能を保有し、予測した風速を基にして風力発電機の出力を演算し、風力発電機の出力と前記蓄電池が充放電可能な容量によって前記海水淡水化装置の運転可能台数を判断し、前記蓄電池を運転制御し、かつ前記風力発電機の出力および前記蓄電池の充放電電力に対して前記海水淡水化装置の使用電力が少なく余剰になった余剰電力で海水加熱装置への海水を加熱可能と判断する制御装置とからなり、該制御装置からの運転台数指令、充放電指令および海水加熱運転指令に基づいて前記海水淡水化装置，前記蓄電池並びに前記海水加熱装置とを運転する風力発電機による海水淡水化装置の運転装置を提供する。
【００１４】
本発明は、更に風車の風速計データおよび周辺のアメダスによる風速データを使用して風速を予測する風力発電機による海水淡水化装置の運転装置を提供する。
【００１５】
本発明は、更に周辺のアメダスによる風速データを風車の高さと同じ高さにおける風速データに変換する風力発電機による海水淡水化装置の運転装置を提供する。
【００１６】
本発明は、更に風車の風速計データおよび周辺のアメダスによる風速データによって今後の風速の予想を行い、蓄電池の充放電動作を指令する風力発電機による海水淡水化装置の運転装置を提供する。
【００１７】
本発明は、風車によって発電し、発電した電力を使用して逆浸透膜方式による海水淡水化を行う方法において、駆動源である風力発電機の年間風速分布にて出現確立が１０％以上にて年間発生時間が１０００Ｈｒ／年を越える風速に該当する発電機出力の範囲内に相当する海水淡水化装置の設備台数によって海水淡水化を行う風力発電機による海水淡水化方法を提供する。
【００１８】
本発明は、更に蓄電池容量を風力発電機の駆動開始風速までの風速が風車設置場所の年間風速発生分布から年間発生時間を累積し、年間風速発生分布から定める％、例えばその１０％に該当する時間と海水淡水化装置の最低連続可能な設備容量をかけ算した値として、発電した電力を蓄電するようにした風力発電機による海水淡水化方法を提供する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる一実施例を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は本発明の一実施例を示す全体図である。
【００２１】
まず、装置構成の概要について説明する。複数台の風力発電機１の発電出力は複数台の逆浸透膜方式の海水淡水化装置２の駆動用電源として利用されている。
【００２２】
風力発電機１の発電機出力端子には、海水淡水化装置１台を数日間連続運転できる容量の蓄電池３及び風力発電にて発生した余剰電力を蓄電したり風が無くて風力発電機１が海水淡水化装置２の必要電力が発生しない時に不足電力を蓄電池３から放電するための蓄電池充放電装置４が接続されている。
【００２３】
海水淡水化装置２の海水取り込み口には取水した海水温度を上昇させるための加熱装置５が設置されている。
【００２４】
風力発電を駆動源とした海水淡水化装置の海水淡水化制御装置６には、風力発電機１の設置場所周辺の東西南北の位置に設置されている複数のアメダス７の風速データと風力発電機１の発電出力値が海水淡水化制御装置６に入力されている。
【００２５】
海水淡水化制御装置６からの出力信号は、海水淡水化装置２に運転台数指令・蓄電池３の充放電運転指令及び海水の加熱装置５の運転指令として出力されている。
【００２６】
周辺のアメダス７からの周辺風速状況データと風速の発生電力量を見て海水淡水化制御装置６にて演算処理して、今後長時間発生するであろう風速を予測して海水淡水化装置２の運転可能台数を決定し、運転指令を出力する。風速は、逐次変化があるので、必要電力量を越えた場合は、海水淡水化制御装置６から充放電装置４にて蓄電池３への充電指令ができる。
【００２７】
蓄電池３の充電容量を越える電力量が風車にて発生すると海水淡水化制御装置６は、海水淡水化装置２の海水取り込み口に設置されている海水加熱装置５を動作させて海水淡水化装置２の取り込み海水温度を上昇させることにより、海水淡水化装置２の効率をあげる効果がある。
【００２８】
風速が海水淡水化装置２の連続運転必要発電量以下になると、発電量を監視している海水淡水化制御装置６が蓄電池充放電装置４に放電開始の指令を発生するので、海水淡水化装置２は、連続運転が可能となっている。
【００２９】
次に、海水淡水化装置運転台数指令，蓄電池充放電指令および海水加熱装置運転指令について説明する。
【００３０】
図２は、風車設置場所での風速と発生率との関係を表わすグラフであり、図３は、風速と発生時間との関係を表わすグラフであり、図４は、風車の風速と発電機出力との関係を表わすグラフである。図５は、風速と海水淡水化装置の使用設備電力の関係を表わすグラフであり、図６は、風速と使用電力量との関係を表わすグラフであり、そして図７は、風速と海水淡水化装置の造水量との関係を表わすグラフである。以下にこれらのグラフを利用して前述した指令について説明する。
【００３１】
逆浸透膜式の海水淡水化装置２の最低連続運転可能な設備容量の決定方法としては、駆動源である風力発電機１の駆動開始風速が風車設置場所の年間風速発生分布にて出現確立が１０％以上であり、年間発生時間が１０００Ｈｒ／年を越える風速に該当する発電機出力と同一とするのが設備の稼働率が最大になり、設備コストからも最適である。
【００３２】
図２および図３において、出現確立を示す発生率が１０％以上になる風速は、例えば４.５ から８ｍ／ｓと想定され、年間発生時間が１０００Ｈｒ／年を越える風速は、例えば５から７.５ｍ／ｓ と想定され、両者を満足する域は５から
７.５ｍ／ｓ と設定される。この風速範囲を採用することによって発電機出力と同一とする海水淡水化装置２の最低連続運転台数が決められる。
【００３３】
風車１台当たりの逆浸透膜式海水淡水化装置２の最適な設置台数の決定方法としては、駆動源である風力発電機１の年間風速発生分布にて出現確立が１０％以上にて年間発生時間が１０００Ｈｒ／年を越える風速に該当する発電機出力の範囲内に相当する設備台数の稼働率が最大になり、設備コストからも最適である。
【００３４】
図４は、風速と風車１台当りの発電機出力の関係を表した図である。
【００３５】
図５は、風速と使用設備電力の関係を表した図である。
【００３６】
要求海水処理量２００ｍ３を１日当りの処理能力が異なる３種類（１０・５０・１００ｍ３／day）の海水淡水化装置を複数台組み合わせて運用するための必要電力は、一番小型処理能力淡水化装置１台運転では、３５ＫＷｈであり、組合せにて最大設備容量は、１３７ｋｗｈである。
【００３７】
従って本電力を図５に示すパターンに従って制御装置にて記憶させることにより、風速による海水淡水化装置の運転台数制御が可能となり、単機設備容量以下の場合での電力補償（蓄電池・系統電力供給）関係の制御が可能となる。
【００３８】
図４に示す７.５ｍ／ｓ の風速に該当する発電機出力が定められ、この範囲内に相当する設備台数が決められる。
【００３９】
図７は、風速と造水量の関係を表した図である。
【００４０】
本図にて一番面積の大きい線が造水能力が最適の組合せの海水淡水化装置であることが判明する。図５において、Total 設備容量および単機設備容量が決められ、両者の範囲内において海水淡水化装置の造水容量により設備台数が決められる。例えば、１０ｍ３／dayの場合は５台、５０ｍ３／dayの場合は４台、そして１００ｍ３／dayの場合は２台となる。従って、１０ｍ３／day５台使用するとTotal 設備容量にほぼ匹敵する電力が使用され得る。
【００４１】
図６は、図７の造水量グラフに対応した風速と使用電力量の関係を示した図である。
【００４２】
従って本図にて造水能力が高くて、使用電力量の少ない海水淡水化装置の組合せが判明する。
【００４３】
図６は、１０ｍ３／day５台，５０ｍ３／day４台および１００ｍ３／day２台を使用した場合の使用電力量を示す。同様に、図７は、１０ｍ３／day５台，５０ｍ３／day ４台および１００ｍ３／day２台を使用した場合の造水量を示す。図に斜線領域で示すように５０ｍ３／day４台を使用すると最も多い造水量が期待できる。
【００４４】
最適な蓄電池容量の決定方法としては、風力発電機１の駆動開始風速までの風速が風車設置場所の年間風速発生分布から年間発生時間を累積し、その年間風速発生分布から定める％、例えばその１０％に該当する時間と海水淡水化装置２の最低連続運転可能な設備容量をかけ算した数値を蓄電池の設備容量とするのが最適である。
【００４５】
制御装置の内部回路構成について、図８に基づいて説明する。風力発電機の周辺部数十Ｋｍのアメダスデータ及び数百Ｋｍのアメダスデータを自動収録する回路にて各データを整理し格納する（Ｓ１０）。本整理されたデータは、アメダスデータ高さ補正回路ではアメダスにて計測された風速データを風車のハブ高さに換算処理し（Ｓ１１）、この回路内部の判定回路にて今後吹くであろう風速の予想と時間を算出する(Ｓ１２)。次にこの結果、風車運転出力処理回路（Ｓ１４）および蓄電池残量計測回路(Ｓ１５)からの算出値が、海水淡水化装置運転台数決定回路(Ｓ１３)に送られ運転台数を決定し、海水淡水化装置に運転指令(Ｓ１６)をだす。
【００４６】
該予想を実施しても風速は、時に急増・減したりするので、常に時事刻々のアメダスデータ及び発電機の出力を監視して急増があった場合は、運転中の海水淡水化装置の必要電力量を越える電力量を蓄電池の充電に振り分ける様に判断指令を出力する（Ｓ１８）。発生電力量が蓄電池への充電量を上回る場合は、海水加熱装置の加熱開始の指令を出力する（Ｓ１９）。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、設備稼働率を向上させ、安定した造水作業を可能とすることができる。
【００４８】
更に本発明によれば、時事刻々のアメダスデータに基づいて運転中の海水淡水化装置の必要電力量を越する電力量を蓄電池の充電に振り分けることができる。更に、発生電力量が蓄電池への充電量を上回る場合は、海水加熱装置の海水加熱を行うことができるので効率的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の構成概略図。
【図２】風速と発生率との分布関係図。
【図３】風速と発生時間との分布関係図。
【図４】風速と発電機出力との関係図。
【図５】風速と使用設備電力との関係図。
【図６】風速と使用電力量との関係図。
【図７】風速と造水量との関係図。
【図８】フローチャート図。
【符号の説明】
１…風力発電機、２…海水淡水化装置、３…蓄電池、４…蓄電池充放電装置、５…海水加熱装置、６…海水淡水化制御装置、７…アメダス。
Claims (6)
- 風車によって発電する風力発電機と、該風力発電機によって運転される複数台の逆浸透膜方式による海水淡水化装置と、風車の風速計データおよび風車設置場所周辺の地形情報を含む情報を使用して風速を予測するプログラム機能を保有し、予測した風速を基にして前記風力発電機の出力を演算し、かつ前記風力発電機の出力に対して予め定められた前記海水淡水化装置の運転台数を決定する制御装置とからなり、該制御装置からの運転台数指令に基づいて前記海水淡水化装置を運転することを特徴とする風力発電機による海水淡水化装置の運転装置。
- 風車によって発電する風力発電機と、該風力発電機によって運転される複数台の逆浸透膜方式による海水淡水化装置と、前記風力発電機によって蓄電される蓄電池と、風車の風速計データおよび風車設置場所周辺の地形情報を含む情報を使用して風速を予測するプログラム機能を保有し、予測した風速を基にして前記風力発電機の出力を演算し、前記風力発電機の出力と前記蓄電池の蓄電残量によって前記海水淡水化装置の運転可能台数を判断し、かつ前記蓄電池を運転制御する制御装置とからなり、該制御装置からの運転台数指令と充放電指令に基づいて前記海水淡水化装置並びに前記蓄電池とを運転することを特徴とする風力発電機による海水淡水化装置の運転装置。
- 風車によって発電する風力発電機と、該風力発電機によって運転される複数台の逆浸透膜方式による海水淡水化装置と、前記風力発電機によって蓄電される蓄電池と、前記海水淡水化装置に供給される海水を加熱する海水加熱装置と、風車の風速計データおよび風車設置場所周辺の地形情報を含む情報を使用して風速を予測するプログラム機能を保有し、予測した風速を基にして前記風力発電機の出力を演算し、前記風力発電機の出力と前記蓄電池の蓄電残量によって前記海水淡水化装置の運転可能台数を判断し、前記蓄電池を運転制御し、かつ前記風力発電機の出力が前記蓄電池の充電容量を上回る場合には前記蓄電池の充電容量を上回る前記風力発電機の出力で海水加熱装置への海水を加熱可能と判断する制御装置とからなり、該制御装置からの運転台数指令、充放電指令および海水加熱運転指令に基づいて前記海水淡水化装置、前記蓄電池並びに前記海水加熱装置とを運転することを特徴とする風力発電機による海水淡水化装置の運転装置。
- 請求項１から３のいずれかにおいて、前記風車の風速計データおよび周辺のアメダスによる風速データを使用して風速を予測することを特徴とする風力発電機による海水淡水化装置の運転装置。
- 請求項４において、前記周辺のアメダスによる風速データを前記風車の高さと同じ高さにおける風速データに変換することを特徴とする風力発電機による海水淡水化装置の運転装置。
- 請求項４または５において、前記風車の風速計データおよび周辺のアメダスによる風速データによって今後の風速の予想を行い、蓄電池の充放電動作を指令することを特徴とする風力発電機による海水淡水化装置の運転装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00431399A JP4166890B2 (ja) | 1999-01-11 | 1999-01-11 | 風力発電機による海水淡水化装置の運転装置および海水淡水化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00431399A JP4166890B2 (ja) | 1999-01-11 | 1999-01-11 | 風力発電機による海水淡水化装置の運転装置および海水淡水化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000202441A JP2000202441A (ja) | 2000-07-25 |
| JP4166890B2 true JP4166890B2 (ja) | 2008-10-15 |
Family
ID=11581004
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00431399A Expired - Fee Related JP4166890B2 (ja) | 1999-01-11 | 1999-01-11 | 風力発電機による海水淡水化装置の運転装置および海水淡水化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4166890B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104649478A (zh) * | 2013-11-20 | 2015-05-27 | 中国电力工程顾问集团公司 | 风电孤网海水淡化系统 |
| CN105253956A (zh) * | 2015-11-12 | 2016-01-20 | 中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司 | 一种反渗透海水淡化自适应控制系统及控制方法 |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1182170A1 (de) * | 2000-08-22 | 2002-02-27 | Werner Dr. Reichen | Wasseraufbereitung mittels Wasserverdampfungsanlagen, die in den Türmen von Windkraftanlagen eingebaut oder an diese Türme angebaut werden |
| JP4495001B2 (ja) | 2005-02-17 | 2010-06-30 | 三菱重工業株式会社 | 発電システム |
| ES2291081B1 (es) * | 2005-07-28 | 2008-12-01 | M. Torres, Diseños Industriales, S.A. | Sistema de control de una turbina eolico-hidraulica de velocidad variable. |
| WO2008142995A1 (ja) | 2007-05-11 | 2008-11-27 | M Hikari & Energy Laboratory Co., Ltd. | オンサイト統合生産工場 |
| KR100943021B1 (ko) | 2009-08-05 | 2010-02-22 | (주)바이오워터테크 | 전력 공급 선택이 가능한 해수 담수화 장치 및 그 방법 |
| CN102092819B (zh) * | 2009-12-10 | 2013-06-12 | 西门子（中国）有限公司 | 管理海水淡化系统的方法、装置和海水淡化系统 |
| KR101238909B1 (ko) | 2010-07-06 | 2013-03-06 | 최중인 | 역삼투화 방식의 해수 담수화 시스템 및 역삼투화 방식의 해수 담수화 플랜트 제어 방법 |
| WO2015129132A1 (ja) * | 2014-02-28 | 2015-09-03 | 株式会社日立製作所 | 造水システム |
| CN106379950A (zh) * | 2016-11-08 | 2017-02-08 | 江苏润海能源科技有限公司 | 一种非并网风电海水淡化装置 |
| CN109973311B (zh) * | 2019-04-25 | 2023-07-07 | 曲阜师范大学 | 海上风力气动悬浮垂直轴海水淡化系统 |
| CN110067700B (zh) * | 2019-04-25 | 2020-10-02 | 曲阜师范大学 | 风力磁悬浮垂直轴海水淡化系统及其控制方法 |
| KR102429234B1 (ko) | 2021-04-21 | 2022-08-05 | 한국해양과학기술원 | 해상풍력발전-해수담수화-수전해 복합 시스템 |
-
1999
- 1999-01-11 JP JP00431399A patent/JP4166890B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104649478A (zh) * | 2013-11-20 | 2015-05-27 | 中国电力工程顾问集团公司 | 风电孤网海水淡化系统 |
| CN105253956A (zh) * | 2015-11-12 | 2016-01-20 | 中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司 | 一种反渗透海水淡化自适应控制系统及控制方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000202441A (ja) | 2000-07-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4166890B2 (ja) | 風力発電機による海水淡水化装置の運転装置および海水淡水化方法 | |
| US10193343B2 (en) | Method for managing power of energy storage system connected with renewable energy | |
| EP3206276B1 (en) | Energy storage system and management method thereof | |
| CN104620458B (zh) | 确定发电站控制器中的各个设定点的方法和发电站控制器 | |
| US7378820B2 (en) | Electrical power generation system and method for generating electrical power | |
| EP2702657B1 (en) | Energy storage device control | |
| JP5194458B2 (ja) | 太陽光発電システムの制御方法と太陽光発電システムの発電量予測装置 | |
| KR101297082B1 (ko) | 풍력 발전단지의 출력제어 시스템을 위한 단지 통합 출력제어 장치 및 그 제어 방법 | |
| CA2935852C (en) | Power consumption management through energy storage devices | |
| WO2012028146A1 (en) | Optimization of energy storage device usage in wind energy applications | |
| WO2018164647A1 (en) | Dynamic energy demand management system | |
| JP2016533142A (ja) | 複数の風力発電装置によるグループの電力消費を制御する方法 | |
| CN111555366B (zh) | 一种基于多时间尺度的微网三层能量优化管理方法 | |
| CN110783959B (zh) | 一种新能源发电系统的稳定状态控制系统 | |
| JP4183406B2 (ja) | 風力発電制御装置およびその制御方法 | |
| JP5342496B2 (ja) | 風力発電装置群の制御装置及びその制御方法 | |
| CN110429626B (zh) | 一种适用于并网型储能系统的能量管理系统及管理方法 | |
| CN115000992B (zh) | 一种数据中心用绿色备用电源的调控系统 | |
| CN114696352A (zh) | 一种新能源配电网中电池储能系统的运行控制方法 | |
| CN109217369A (zh) | 一种计及储能寿命的风储电站分层优化控制方法 | |
| CN110198054B (zh) | 一种含海水淡化负荷的微网功率调度方法和系统 | |
| KR20220154767A (ko) | 에너지 관리 방법 및 에너지 관리 시스템 | |
| CN115378035A (zh) | 一种大规模风光储分层控制方法及系统 | |
| CN117713226A (zh) | 光伏发电接入火电厂厂用系统的控制方法、装置及介质 | |
| CN117639016A (zh) | 一种综合能源系统储能设备的容量配置方法及装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040317 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071211 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080208 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080401 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080521 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080617 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080702 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080729 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080731 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110808 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120808 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130808 Year of fee payment: 5 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |