JP2002262462A - 水位エネルギー回収ハイブリットシステム - Google Patents
水位エネルギー回収ハイブリットシステムInfo
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、１．０〜３．０ｍ程度の超低落差水
位でも数ｋＷの電力を発電できる点に着目してなされた
ものであって、ダムを用いない未利用自然エネルギーで
ある低水位エネルギーを電力として有効に活用すべく、
低水位エネルギー回収装置と太陽光等の他の自然エネル
ギー回収装置とを組み合わせて使用することにより、商
用電力の低減を図る。 【解決手段】ダムを用いない低落差水位エネルギー回収
装置と、その他の自然エネルギー回収装置からなるハイ
ブリッドシステムであって、前記両エネルギー回収装置
の直流出力部を電気的に接続し、直流交流変換器を介し
て交流電力に変換を行う。
位でも数ｋＷの電力を発電できる点に着目してなされた
ものであって、ダムを用いない未利用自然エネルギーで
ある低水位エネルギーを電力として有効に活用すべく、
低水位エネルギー回収装置と太陽光等の他の自然エネル
ギー回収装置とを組み合わせて使用することにより、商
用電力の低減を図る。 【解決手段】ダムを用いない低落差水位エネルギー回収
装置と、その他の自然エネルギー回収装置からなるハイ
ブリッドシステムであって、前記両エネルギー回収装置
の直流出力部を電気的に接続し、直流交流変換器を介し
て交流電力に変換を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽光等の自然エ
ネルギー回収装置と組み合わせて使用される水位エネル
ギー回収ハイブリットシステムに関する。
ネルギー回収装置と組み合わせて使用される水位エネル
ギー回収ハイブリットシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】地球温暖化防止京都会議以来、環境保護
対策重視の傾向にあり、また燃料問題（石油埋蔵の枯
渇、クリーンエネルギーの探求、自然エネルギーの有効
利用）を踏まえ、未利用エネルギーの有効活用として自
然エネルギー回収システムの導入が進められている。
対策重視の傾向にあり、また燃料問題（石油埋蔵の枯
渇、クリーンエネルギーの探求、自然エネルギーの有効
利用）を踏まえ、未利用エネルギーの有効活用として自
然エネルギー回収システムの導入が進められている。
【０００３】そして、従来、自然エネルギー回収ハイブ
リットシステムとしては、例えば太陽光発電と風力発電
との組合せがある。
リットシステムとしては、例えば太陽光発電と風力発電
との組合せがある。
【０００４】なお、この種ハイブリットシステムに関す
る従来技術は、例えば特開平１０−１７４３１２号、特
開２０００−１１６００７号公報等に記載されている。
る従来技術は、例えば特開平１０−１７４３１２号、特
開２０００−１１６００７号公報等に記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、低落差水位
のある場所、特に１．０〜３．０ｍ程度の落差（これを
本明細書では超低落差水位と呼ぶ）のある場所は、全国
で数十万個所以上に及ぶと推計されている。
のある場所、特に１．０〜３．０ｍ程度の落差（これを
本明細書では超低落差水位と呼ぶ）のある場所は、全国
で数十万個所以上に及ぶと推計されている。
【０００６】本発明は、以上のような背景に基づいてな
されたものであって、１．０〜３．０ｍ程度の超低落差
水位でも数ｋＷの電力を発電できる点に着目し、ダムを
用いない未利用自然エネルギーである低水位エネルギー
を電力として有効に活用すべく、低水位エネルギー回収
装置と太陽光等の他の自然エネルギー回収装置とを組み
合わせて使用することにより、商用電力の低減を図るこ
とのできる、環境に優しいハイエコパワーシステムとし
ての水位エネルギー回収ハイブリットシステムを提供し
ようとするものである。
されたものであって、１．０〜３．０ｍ程度の超低落差
水位でも数ｋＷの電力を発電できる点に着目し、ダムを
用いない未利用自然エネルギーである低水位エネルギー
を電力として有効に活用すべく、低水位エネルギー回収
装置と太陽光等の他の自然エネルギー回収装置とを組み
合わせて使用することにより、商用電力の低減を図るこ
とのできる、環境に優しいハイエコパワーシステムとし
ての水位エネルギー回収ハイブリットシステムを提供し
ようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記課題は、ダムを用い
ない低落差水位エネルギー回収装置と、その他の自然エ
ネルギー回収装置からなるハイブリッドシステムであっ
て、前記両エネルギー回収装置の直流出力部を電気的に
接続し、直流交流変換器を介して交流電力に変換を行う
ことによって達成される。
ない低落差水位エネルギー回収装置と、その他の自然エ
ネルギー回収装置からなるハイブリッドシステムであっ
て、前記両エネルギー回収装置の直流出力部を電気的に
接続し、直流交流変換器を介して交流電力に変換を行う
ことによって達成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例に係る超
低落差水位エネルギー回収ハイブリッドシステムを、図
を用いて説明する。
低落差水位エネルギー回収ハイブリッドシステムを、図
を用いて説明する。
【０００９】図１は、本発明の一実施例に係る超低落差
水位エネルギー回収ハイブリッドシステムの全体構成を
示す。
水位エネルギー回収ハイブリッドシステムの全体構成を
示す。
【００１０】図５は、超低落差水位エネルギー回収部７
と系統連係直流交流変換部１２の装置構成を示す。
と系統連係直流交流変換部１２の装置構成を示す。
【００１１】図６は、直流電圧バランス部１４の概略構
成を示す。
成を示す。
【００１２】本発明の一実施例に係る超低落差水位エネ
ルギー回収ハイブリッドシステムは、 (１)５０Ｈｚ商用電力受電で、１．０〜３．０ｍ程度の
超低落差水位が確保できる電力需要家を対象とする。 (２)超低落差水位エネルギー回収出力は、 Ｐ＝９．８×Ｑ×Ｈ×ηt×ηg(ｋＷ) ここで、Ｑは流量（ｍ３／Ｓ）、Ｈは水の有効落差
（ｍ）、ηtは水位回収機効率、ηgは直流発電機効率を
示す。 (３)その他の自然エネルギー回収を太陽光とした場合の
回収出力は、 Ｐ＝Ｐd×ＱK×η（ｋＷ） ここで、Ｐdは太陽電池モジュール必要面積（ｍ２）、
Ｑkは日射条件（ｋＷ／ｍ２）、ηは太陽電池のエネル
ギー変換効率を示す。 (４)５０Ｈｚ商用電力系統部と系統連系を行なう電力需
要家を対象とする。
ルギー回収ハイブリッドシステムは、 (１)５０Ｈｚ商用電力受電で、１．０〜３．０ｍ程度の
超低落差水位が確保できる電力需要家を対象とする。 (２)超低落差水位エネルギー回収出力は、 Ｐ＝９．８×Ｑ×Ｈ×ηt×ηg(ｋＷ) ここで、Ｑは流量（ｍ３／Ｓ）、Ｈは水の有効落差
（ｍ）、ηtは水位回収機効率、ηgは直流発電機効率を
示す。 (３)その他の自然エネルギー回収を太陽光とした場合の
回収出力は、 Ｐ＝Ｐd×ＱK×η（ｋＷ） ここで、Ｐdは太陽電池モジュール必要面積（ｍ２）、
Ｑkは日射条件（ｋＷ／ｍ２）、ηは太陽電池のエネル
ギー変換効率を示す。 (４)５０Ｈｚ商用電力系統部と系統連系を行なう電力需
要家を対象とする。
【００１３】ここで、系統連系とは、系統連系技術要件
ガイドラインおよび分散型電源系統連系技術指針に準
じ、５０Ｈｚ商用電力系統部の電圧、周波数、位相と同
期する交流電力に変換し、電気的に並列することを示
す。
ガイドラインおよび分散型電源系統連系技術指針に準
じ、５０Ｈｚ商用電力系統部の電圧、周波数、位相と同
期する交流電力に変換し、電気的に並列することを示
す。
【００１４】以上の模擬条件において説明するものとす
る。
る。
【００１５】図１に示すように、商用電力系統部２にお
いて、電力会社から５０Ｈｚ商用電力３の供給を受け、
受電遮断器４で商用電力を受電し、変圧器５で交流負荷
に見合った電圧に降電圧し、５０Ｈｚ交流負荷６で消費
する。
いて、電力会社から５０Ｈｚ商用電力３の供給を受け、
受電遮断器４で商用電力を受電し、変圧器５で交流負荷
に見合った電圧に降電圧し、５０Ｈｚ交流負荷６で消費
する。
【００１６】同様に、超低落差水位エネルギー回収部７
において、超低落差水位回収機８と同軸上に増速機９を
介し連結した永久磁石式直流発電機１０で発電した電力
は、図５および図６に示すように、三相ブリッジ整流
後、昇圧（降圧）チョッパ制御を行い、直流電圧のバラ
ンスした直流電力、およびその他のエネルギー回収部
（太陽光等）１１で発生した直流電力は、系統連系直流
交流変換部１２で直流交流変換器１３を介して、５０Ｈ
ｚ商用電力３の電圧、周波数、位相と同期する交流電力
に変換し、５０Ｈｚ商用電力３と並列して５０Ｈｚ交流
負荷６で消費する。
において、超低落差水位回収機８と同軸上に増速機９を
介し連結した永久磁石式直流発電機１０で発電した電力
は、図５および図６に示すように、三相ブリッジ整流
後、昇圧（降圧）チョッパ制御を行い、直流電圧のバラ
ンスした直流電力、およびその他のエネルギー回収部
（太陽光等）１１で発生した直流電力は、系統連系直流
交流変換部１２で直流交流変換器１３を介して、５０Ｈ
ｚ商用電力３の電圧、周波数、位相と同期する交流電力
に変換し、５０Ｈｚ商用電力３と並列して５０Ｈｚ交流
負荷６で消費する。
【００１７】超低落差水位エネルギー回収部７およびそ
の他の自然エネルギー回収部１１と商用電力系統部２を
電気的に接続するのが系統連系直流交流変換部１２であ
る。
の他の自然エネルギー回収部１１と商用電力系統部２を
電気的に接続するのが系統連系直流交流変換部１２であ
る。
【００１８】系統連系直流交流変換部１２は、超低落差
水位エネルギー回収部７およびその他の自然エネルギー
回収部１１と直流電圧バランス部１４を介して電気的に
接続された直流交流変換器１３によって構成されてい
る。
水位エネルギー回収部７およびその他の自然エネルギー
回収部１１と直流電圧バランス部１４を介して電気的に
接続された直流交流変換器１３によって構成されてい
る。
【００１９】図５および図６に示すように、超低落差水
位エネルギー回収部７の永久磁石式直流発電機１０で発
電した電力を三相ブリッジ整流後、昇圧（降圧）チョッ
パ制御し、直流電圧をバランスさせるのが直流電圧バラ
ンス部１４である。
位エネルギー回収部７の永久磁石式直流発電機１０で発
電した電力を三相ブリッジ整流後、昇圧（降圧）チョッ
パ制御し、直流電圧をバランスさせるのが直流電圧バラ
ンス部１４である。
【００２０】このように構成された超低落差水位エネル
ギー回収ハイブリッドシステムにおいて、超低落差水位
エネルギー回収部７は、浄水場濾過池、下水処理場、放
水路、等の水の有効落差の取れる個所に据え付け、水の
有効落差と流量に比例した直流発電出力を発生する。
ギー回収ハイブリッドシステムにおいて、超低落差水位
エネルギー回収部７は、浄水場濾過池、下水処理場、放
水路、等の水の有効落差の取れる個所に据え付け、水の
有効落差と流量に比例した直流発電出力を発生する。
【００２１】また、その他のエネルギー回収を太陽光と
した場合、その他の自然エネルギー回収部１１は、太陽
電池モジュール枚数（必要面積）と日射条件に比例した
直流発電出力を発生する。
した場合、その他の自然エネルギー回収部１１は、太陽
電池モジュール枚数（必要面積）と日射条件に比例した
直流発電出力を発生する。
【００２２】なお、超低落差水位エネルギー回収部７の
冷却は水冷却方式とする。
冷却は水冷却方式とする。
【００２３】また、超低落差水位エネルギー回収部７、
その他の自然エネルギー回収部１１は、それぞれ複数台
の組み合わせを可能とする。
その他の自然エネルギー回収部１１は、それぞれ複数台
の組み合わせを可能とする。
【００２４】以上により、未利用自然エネルギーを電力
として有効に活用することができる。
として有効に活用することができる。
【００２５】図２は、本発明の他の実施例に係る超低落
差水位エネルギー回収ハイブリッドシステムの全体構成
を示す。
差水位エネルギー回収ハイブリッドシステムの全体構成
を示す。
【００２６】図１は、５０Ｈｚ商用電力系統部と系統連
系を行う電力需要について説明したが、図２は、６０Ｈ
ｚ商用電力系統部と系統連系を行う電力需要について示
している。
系を行う電力需要について説明したが、図２は、６０Ｈ
ｚ商用電力系統部と系統連系を行う電力需要について示
している。
【００２７】同様に図３は、直流交流変換部１５で直流
交流変換器１３''を介して、５０Ｈｚ交流負荷６の電
圧、周波数に変換し、５０Ｈｚ交流負荷単独スイッチ１
６で負荷を選択し、単独に５０Ｈｚ交流負荷６で消費す
る場合を示している。
交流変換器１３''を介して、５０Ｈｚ交流負荷６の電
圧、周波数に変換し、５０Ｈｚ交流負荷単独スイッチ１
６で負荷を選択し、単独に５０Ｈｚ交流負荷６で消費す
る場合を示している。
【００２８】同様に図４は、図３の場合に対し、単独に
６０Ｈｚ交流負荷６'で消費する場合を示している。
６０Ｈｚ交流負荷６'で消費する場合を示している。
【００２９】
【発明の効果】本発明は、１．０〜３．０ｍ程度の超低
落差水位でも数ｋＷの電力を発電できる点に着目してな
されたものであって、本発明によれば、ダムを用いない
未利用自然エネルギーである低水位エネルギーを電力と
して有効に活用すべく、低水位エネルギー回収装置と太
陽光等の他の自然エネルギー回収装置とを組み合わせて
使用することにより、商用電力の低減を図ることができ
る。
落差水位でも数ｋＷの電力を発電できる点に着目してな
されたものであって、本発明によれば、ダムを用いない
未利用自然エネルギーである低水位エネルギーを電力と
して有効に活用すべく、低水位エネルギー回収装置と太
陽光等の他の自然エネルギー回収装置とを組み合わせて
使用することにより、商用電力の低減を図ることができ
る。
【図１】本発明の一実施例に係る超低落差水位エネルギ
ー回収ハイブリッドシステムの全体構成図である。
ー回収ハイブリッドシステムの全体構成図である。
【図２】本発明の第２の実施例に係る超低落差水位エネ
ルギー回収ハイブリッドシステムの全体構成図である。
ルギー回収ハイブリッドシステムの全体構成図である。
【図３】本発明の第３の実施例に係る超低落差水位エネ
ルギー回収ハイブリッドシステムの全体構成図である。
ルギー回収ハイブリッドシステムの全体構成図である。
【図４】本発明の第４の実施例に係る超低落差水位エネ
ルギー回収ハイブリッドシステムの全体構成図である。
ルギー回収ハイブリッドシステムの全体構成図である。
【図５】本発明の実施例に係る超低落差水位エネルギー
回収部と系統連係直流交流変換部の装置構成図である。
回収部と系統連係直流交流変換部の装置構成図である。
【図６】本発明の実施例に係る直流電圧バランス部の概
略構成図である。
略構成図である。
１、１'、１''、１'''…超低落差水位エネルギー回収ハ
イブリットシステム、２、２'…商用電力系統部、３…
５０Ｈｚ商用電力、３'…６０Ｈｚ商用電力、４、４'…
受電遮断器、５、５'…変圧器、６…５０Ｈｚ交流負
荷、６'…６０Ｈｚ、交流負荷、７…超低落差水位エネ
ルギー回収部、８…超低落差水位回収機、９…増速機、
１０…永久磁石式直流発電機、１１…その他の自然エネ
ルギー回収部（太陽光等）、１２、１２'…系統連系直
流交流変換部、１３、１３'、１３''、１３'''…直流交
流変換器、１４…直流電圧バランス部、１５、１５'…
直流交流変換部、１６…５０Ｈｚ交流負荷単独スイッ
チ、１６'…６０Ｈｚ交流負荷単独スイッチ。
イブリットシステム、２、２'…商用電力系統部、３…
５０Ｈｚ商用電力、３'…６０Ｈｚ商用電力、４、４'…
受電遮断器、５、５'…変圧器、６…５０Ｈｚ交流負
荷、６'…６０Ｈｚ、交流負荷、７…超低落差水位エネ
ルギー回収部、８…超低落差水位回収機、９…増速機、
１０…永久磁石式直流発電機、１１…その他の自然エネ
ルギー回収部（太陽光等）、１２、１２'…系統連系直
流交流変換部、１３、１３'、１３''、１３'''…直流交
流変換器、１４…直流電圧バランス部、１５、１５'…
直流交流変換部、１６…５０Ｈｚ交流負荷単独スイッ
チ、１６'…６０Ｈｚ交流負荷単独スイッチ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 修二 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立事業所内 (72)発明者 三島 宣雄 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立事業所内 (72)発明者 大槻 悟 茨城県日立市幸町三丁目２番１号 日立エ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 荻原 章 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立事業所内 Ｆターム(参考） 3H074 AA01 AA12 BB10 CC11 5G066 HB02 HB06 5H590 AA02 CA11 CD03 CE01 EA20 FA08
Claims (5)
- 【請求項１】 ダムを用いない低落差水位エネルギー回
収装置と、その他の自然エネルギー回収装置からなるハ
イブリッドシステムであって、前記両エネルギー回収装
置の直流出力部を電気的に接続し、直流交流変換器を介
して交流電力に変換を行う構成を特徴とする水位エネル
ギー回収ハイブリットシステム。 - 【請求項２】 請求項１において、直流交流変換器は交
流電力を単独に供給する場合、および並列する商用電源
の電圧、周波数、位相と同期する交流電力に変換し、系
統連系運転を行うことを特徴とする水位エネルギー回収
ハイブリットシステム。 - 【請求項３】 請求項１または２において、低落差水位
エネルギー回収装置は、落差１．０〜３．０ｍ程度の低
落差水位エネルギーを電力として回収することを特徴と
する水位エネルギー回収ハイブリッドシステム。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項において、
低落差水位エネルギー回収装置の冷却は水冷却方式とし
たことを特徴とするエネルギー回収ハイブリッドシステ
ム。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項において、
低落差水位エネルギー回収装置、その他の自然エネルギ
ー回収装置は、それぞれ複数台を組み合わせてなること
を特徴とする水位エネルギー回収ハイブリッドシステ
ム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001058426A JP2002262462A (ja) | 2001-03-02 | 2001-03-02 | 水位エネルギー回収ハイブリットシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001058426A JP2002262462A (ja) | 2001-03-02 | 2001-03-02 | 水位エネルギー回収ハイブリットシステム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002262462A true JP2002262462A (ja) | 2002-09-13 |
Family
ID=18918150
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001058426A Pending JP2002262462A (ja) | 2001-03-02 | 2001-03-02 | 水位エネルギー回収ハイブリットシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002262462A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016158407A (ja) * | 2015-02-25 | 2016-09-01 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 発電システム |
-
2001
- 2001-03-02 JP JP2001058426A patent/JP2002262462A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016158407A (ja) * | 2015-02-25 | 2016-09-01 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 発電システム |
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