(57)【要約】【課題】各地に配置した各センサの出力に基づき、発電機を設置した地点に流入する将来の雨水流量、汚水流量を予測して、将来の発電電力量を予測し、発電電力量の管理を容易にする。【解決手段】  入出力装置１２によって、各雨量計９、各管渠内水位計１０、各管渠内流量計１１から出力される降雨量“Ｒ”、水位“Ｈｂ”、“Ｈａ”、流量“Ｑ”をオンラインで取り込みながら、演算装置１４ａによって、今後の雨水流入量を予測して、各発電機８の発電量を予測する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象地域内にある雨水管渠、または汚水管渠に発電機を配置し、雨水管渠を流れる雨水、または汚水管渠内を流れる汚水を利用して発電する発電システムにおける発電電力予測装置であって、
処理対象地域内の各所に配置されたセンサにより収集された雨水、または汚水に関する情報をオンラインで取り込み、一定時間後までの雨水流量、または汚水流量を予測する流量予測部と、
この流量予測部の予測結果を用いて、前記発電機の発電電力量を予測する発電電力量予測部と、
を備えたことを特徴とする発電電力予測装置。
【請求項２】
処理対象地域内にある雨水管渠、または汚水管渠に発電機を配置し、雨水管渠を流れる雨水、または汚水管渠内を流れる汚水を利用して発電する発電システムにおける発電電力予測装置であって、
天候情報、平日／休日、イベント有無のうち、少なくともいずれかの情報を取り込み、一定時間後までの汚水流量を予測する流量予測部と、
この流量予測部の予測結果を用いて、前記発電機の発電電力量を予測する発電電力量予測部と、
を備えたことを特徴とする発電電力予測装置。
【請求項３】
処理対象地域内にある雨水管渠、または汚水管渠に発電機を配置し、雨水管渠を流れる雨水、または汚水管渠内を流れる汚水を利用して発電する発電システムにおける発電電力予測装置であって、
オンラインで入力された情報、またはオフラインで入力された情報に基づき、雨水管渠内、または汚水管渠内の指定された地点、指定された時点での雨水流量、または汚水流量を推定する流量推定部と、
この流量推定部の推定結果を用いて、指定された地点に発電機を配置したときの発電電力量を推定する発電電力量推定部と、
を備えたことを特徴とする発電電力予測装置。
【請求項４】
請求項３に記載の発電電力予測装置において、
前記発電電力量推定部は、指定された地点の設置される発電機に関する情報に基づき、発電機のコストパフォーマンスを数値化した発電指数を算出する、
ことを特徴とする発電電力予測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水道施設の流路などに発電機を設置し、下水、雨水などを用いて発電する発電電力予測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水道施設では、下水道管渠から流入する雨水をポンプ場に導いて、河川へ排出したり、流入する汚水を下水処理場に導いて、適切な処理を行わせた後、河川などへ排出している。
【０００３】
ところで、近年、下水自体や下水処理によって発生する汚泥などをエネルギー源、資源として有効に活用する方法が種々、開発されている。例えば、汚泥消化による消化ガス、消却した汚泥を加工した煉瓦、タイルなどがある。
【０００４】
また、下水を利用して発電を行う発電システムとしては、特開２００３−２４７４８０号公報で開示された“発電システム”や、特開２００２−２１２２４２号公報で開示された“発電装置”などがある。
【特許文献１】特開２００３−２４７４８０号公報
【特許文献２】特開２００２−２１２２４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような特許文献で開示されている“発電システム”、“発電装置”では、下水流量などの変動などに応じて、発電量が変化してしまうことから、必要な電力量を確保できるかどうかが分からず、常に発電量を監視していなければならないという問題があった。
【０００６】
また、このような下水を利用して発電を行う場合、どこに発電機を設置したら、最も安定して発電することができるかが分からないことから、下水のエネルギーを電気エネルギーに変換する効率を高くすることが難しいという問題があった。
【０００７】
本発明は上記の事情に鑑み、発電機を設置した地点に流入する将来の雨水流量、汚水流量を予測して、将来の発電電力量を予測し、発電電力量の管理を容易にすることができる発電電力予測装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために本発明は、請求項１では、処理対象地域内にある雨水管渠、または汚水管渠に発電機を配置し、雨水管渠を流れる雨水、または汚水管渠内を流れる汚水を利用して発電する発電システムにおける発電電力予測装置であって、処理対象地域内の各所に配置されたセンサにより収集された雨水、または汚水に関する情報をオンラインで取り込み、一定時間後までの雨水流量、または汚水流量を予測する流量予測部と、この流量予測部の予測結果を用いて、前記発電機の発電電力量を予測する発電電力量予測部とを備えたことを特徴としている。
【０００９】
また、請求項２では、処理対象地域内にある雨水管渠、または汚水管渠に発電機を配置し、雨水管渠を流れる雨水、または汚水管渠内を流れる汚水を利用して発電する発電システムにおける発電電力予測装置であって、天候情報、平日／休日、イベント有無のうち、少なくともいずれかの情報を取り込み、一定時間後までの汚水流量を予測する流量予測部と、この流量予測部の予測結果を用いて、前記発電機の発電電力量を予測する発電電力量予測部とを備えたことを特徴としている。
【００１０】
さらに、請求項３では、処理対象地域内にある雨水管渠、または汚水管渠に発電機を配置し、雨水管渠を流れる雨水、または汚水管渠内を流れる汚水を利用して発電する発電システムにおける発電電力予測装置であって、オンラインで入力された情報、またはオフラインで入力された情報に基づき、雨水管渠内、または汚水管渠内の指定された地点、指定された時点での雨水流量、または汚水流量を推定する流量推定部と、この流量推定部の推定結果を用いて、指定された地点に発電機を配置したときの発電電力量を推定する発電電力量推定部とを備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、発電機を設置した地点に流入する将来の雨水流量、汚水流量を予測して、将来の発電電力量を予測し、発電電力量の管理を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
《第１実施形態》
図１は本発明による発電電力予測装置の第１実施形態としての発電システムを示す概略構成図である。
【００１３】
この図に示す発電システム１は、複数の発電機８と、複数の雨量計９と、複数の管渠内水位計１０と、複数の管渠内流量計１１と、入出力装置１２と、発電電力予測装置としての演算装置１４ａとを備えている。
【００１４】
発電機８は、各地に降った雨を取り込んで下流側にある中継ポンプ場２や最下流にあるポンプ場３などに導く雨水管渠４、および家庭などから排出される生活排水などの汚水を取り込んで下流側にある中継ポンプ場５や最下流にある下水処理場６などに導く汚水管渠７にそれぞれ設けられ、雨水管渠４内、汚水管渠７内を流れる雨水、汚水を利用して発電する。
【００１５】
雨量計９は、雨水流入域、汚水取込み対象域内などの各所に配置され、降雨量を計測する。管渠内水位計１０は、雨水管渠４内の各部、汚水管渠７内の各部に配置され、これら雨水管渠４内、汚水管渠７内を流れる雨水、汚水などの水位を測定する。管渠内流量計１１は、雨水管渠４内、汚水管渠７内を流れる雨水、汚水などの流量を測定する。
【００１６】
入出力装置１２は、通信回線を介して、各雨量計９、各管渠内水位計１０、各管渠内流量計１１と通信し、各雨量計９から出力される雨量測定値（降雨量“Ｒ”）、各管渠内水位計１０から出力される水位測定値（水位“Ｈｂ”、“Ｈａ”）、各管渠内流量計１１から出力される流量測定値（流量“Ｑ”）などを取り込む。
【００１７】
発電電力予測装置としての演算装置１４ａは、図２に示すように、入出力装置１２によって取り込まれた、各雨量計９、各管渠内水位計１０、各管渠内流量計１１からの降雨量“Ｒ”、水位“Ｈｂ”、“Ｈａ”、流量“Ｑ”に基づき、現時点から一定時間先まで、各雨水管渠４内に流入する雨水の流入量（雨水流入量）を予測する雨水流入量予測機能１５を備えている。また、予め入力されている各雨水管渠４の土木データ、雨水流入量予測機能１５の予測結果、雨水流入量予測機能１５に取り込まれた水位“Ｈｂ”、“Ｈａ”、流量“Ｑ”などに基づき、現時点から一定時間先まで、各発電機８が設けられている各雨水管渠４内の雨水水位、雨水流量を予測する水位／流量予測機能１６を備えている。さらに、水位／流量予測機能１６の予測結果、各発電機８の特性データ（発電装置データ）に基づき、（１）式に示す演算を行い、現在から一定時間先まで、各発電機８の発電電力量“Ｗ”を予測する予測発電電力量演算機能１７を備えている。
【００１８】
そして、入出力装置１２によって収集された降雨量“Ｒ”、水位“Ｈｂ”、“Ｈａ”、流量“Ｑ”、予め入力されている土木データなどに基づき、現時点から一定時間先までの雨水流入量、雨水水位、雨水流量を予測するとともに、次式に示す演算を行って、現時点から一定時間先までにおける各発電機８の発電電力量“Ｗ”を予測し、オペレータなどに提示する。
【００１９】
〔数１〕
Ｗ＝９．８・Ｑ・Ｈ・ηｔ・ηｇ・ｔ      …（１）
但し、Ｗ：発電機８の発電電力量［ｋＷ］
９．８：係数
Ｑ：雨水流量［ｍ３／ｓ］
Ｈ：有効落差［ｍ］
ηｔ：発電機８を構成している水車の効率
ηｇ：発電機８の効率
ｔ：単位時間［ｈ］
このように、第１実施形態によれば、各地に配置した各雨量計９、各管渠内水位計１０、各管渠内流量計１１からの出力に基づき、発電機８を設置した地点に流入する将来の雨水流量、汚水流量を予測して、将来の発電電力量“Ｗ”を予測し、発電電力量の管理を容易に行うことができる。
【００２０】
《第２実施形態》
図３は本発明による発電電力予測装置の第２実施形態の演算装置を示す概略構成図である。なお、発電システムの全体構成は、図１と同じである。
【００２１】
第２実施形態では、雨量流入量予測して発電電力量を予測する演算装置１４ａに代えて、今後の汚水流入量を予測して、各発電機８の発電量を予測する演算装置１４ｂを配置し、天候、平日／休日、イベントの有無などから、今後の汚水流入量を予測して、各発電機８の発電量を予測するようにしたことである。
【００２２】
演算装置１４ｂは、図３に示すように、天候、平日／休日、イベントの有無などに基づき、現時点から一定時間先まで、各汚水管渠４内に流入する汚水の流入量（汚水流入量）を予測する汚水量予測機能１８を備えている。また、予め入力されている各雨水管渠４の土木データ、汚水量予測機能１８の予測結果、入出力装置１２に取り込まれた発電機８の上流側汚水水位、発電機８の下流側汚水水位、汚水流量などに基づき、現時点から一定時間先まで、各発電機８が設けられている各汚水管渠７内の汚水水位、汚水流量を予測する水位／流量予測機能１９を備えている。さらに、水位／流量予測機能１９の予測結果、各発電機８の特性データ（発電装置データ）に基づき、予め設定されている演算を行い、現在から一定時間先まで、各発電機８の発電電力量を予測する予測発電電力量演算機能２０を備えている。
【００２３】
そして、天候、平日／休日、イベントの有無などに基づき、現時点から一定時間先まで、各汚水管渠７内に流入する汚水の流入量（汚水流入量）を予測する。また、この予測結果、入出力装置１２によって収集された発電機８の上流側汚水水位、発電機８の下流側汚水水位、汚水流量などに基づき、現時点から一定時間先まで、各発電機８が設けられている各汚水管渠７内の汚水水位、汚水流量を予測する。その後、予め設定されている演算を行って、現時点から一定時間先までにおける各発電機８の発電電力量を予測し、オペレータなどに提示する。
【００２４】
このように、第２実施形態によれば、天候情報、平日／休日情報、イベント有無情報などに基づき、発電機８を設置した地点に流入する将来の汚水を予測して、将来の発電電力量を予測し、発電電力量の管理を容易に行うことができる。
【００２５】
《第３実施形態》
図４は本発明による発電システムの第３実施形態を示す概略構成図である。この図において、図１に示す各部と同じ部分には、対応する符号が付してある。
【００２６】
この図に示す発電システム１が図１に示す発電システム１と異なる点は、各雨量計９、各管渠内水位計１０、各管渠内流量計１１から出力される降雨量“Ｒ”、水位“Ｈｂ”、“Ｈａ”、流量“Ｑ”をオンラインで取り込んで、各発電機８の発電量を予測する入出力装置１２、ＬＡＮ１３、演算装置１４ａに代えて、オフライン、またはオンラインで入力された降雨量“Ｒ”、水位“Ｈｂ”、“Ｈａ”、流量“Ｑ”などに基づき、雨水管渠４、汚水管渠７のどこに発電機８を設置したら、どの程度の発電量を確保できるか演算し、ネットワーク２２を介して、演算結果（サービス情報）を指定されたサービス提供先に送信する演算装置２１を設け、発電機８の設置場所などの検討を容易にするようにしたことである。
【００２７】
この際、演算装置２１は、オンラインで入力された各情報、または端末装置などからオフラインで入力されたデータ、例えば１年分の降雨量データ（１時間単位、０．５ｍｍ単位のデータ）、発電機８の新たな設置場所などのデータに基づき、雨水流入量、発電機８の設置位置における、上流側の水位、下流側の水位、発電機８の設置位置における、流量などを推定し、発電量を求めるとともに、発電機８の発電電力量、発電機８の機器コスト、施工のし易さなどを総合的に示す発電機設置地点での発電指数を求め、サービス情報として、流域を管理する自治体、発電会社などに提供する。
【００２８】
このように、第３実施形態によれば、オンラインで入力された情報、またはオフラインで入力された情報に基づき、雨水管渠４内、または汚水管渠７内を流れる雨水の流量、または汚水の流量を推定して、雨水管渠４、または汚水管渠７の指定された地点に発電機８を設置したときの発電電力量とともに、コストパフォーマンスを数値化して表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による発電システムの第１、第２実施形態を示す概略構成図。
【図２】第１実施形態における演算装置の詳細な回路構成例を示すブロック図。
【図３】第２実施形態における演算装置の詳細な回路構成例を示すブロック図。
【図４】本発明による発電システムの第３実施形態を示す概略構成図。
【符号の説明】
【００３０】
１：発電システム
２：中継ポンプ場
３：ポンプ場
４：雨水管渠
５：中継ポンプ場
６：下水処理場
７：汚水管渠
８：発電機
９：雨量計
１０：管渠内水位計
１１：管渠内流量計
１２：入出力装置
１３：ＬＡＮ
１４ａ、１４ｂ：演算装置（発電電力予測装置）
１５：雨水流入量予測機能
１６：水位／流量予測機能
１７：予測発電電力量演算機能
１８：汚水量予測機能
１９：水位／流量予測機能
２０：予測発電電力量演算機能
２１：演算装置
２２：ネットワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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