こうえいフォーラム第 31 号 / 2023.6

おおくら升玉水力発電所建設工事報告
OHKURA MASUDAMA HYDROPOWER PLANT CONSTRUCTION WORK REPORT

堀川 一希*・寺本 慎吾*・小宮 宗典*
Kazuki HORIKAWA, Shingo TERAMOTO and Munenori KOMIYAThe Ohkura Masudama Hydropower Plant is a hydropower plant uses a erosion control dam.
Nippon Koei Group proposed one-stop service for a hydroelectric power generation project toOhkura Village in Yamagata Prefecture, participated as a business operator, and conducted EPC
construction. It is a public-private partnership(PPP) project.
Opening size of the erosion control dam as a water intake was the largest in Japan.
In this paper we discuss introduces the history of The Ohkura Masudama Hydropower Plant,
outline, characteristics, problems, solutions of the project, and prospects.

Keywords ： small hydropower, FIT, EPC, OHKURA VILLAGE, operation maintenance,
regional activation

1. はじめに

2. 事業の経緯

おおくら升玉水力発電所は、発電所建設地の自治体であ

本計画は、1 級河川最上川水系銅山川に設置された舛玉る山形県大蔵村（以下「村」と称す） と、地元の再生可能エネ砂防堰堤（東北地方整備局新庄河川事務所管理）を取水設

ルギー企 業 である、もがみ自 然 エネルギー（ 株 ） （ 以 下 「 もが備として活用し、堰堤直下に水力発電所を建設して、売電収み」と称す）、日本工営（株）100％出資の発電事業会社であ入により設備を運営するものである。

る、（株）工営エナジー（以下「工営 E」と称す）が共同出資し当社は、2012 年頃より「舛玉砂防堰堤」に着目し、堰堤所て建設・運営している発電所である。既設の砂防堰堤を取水在地の自治体である村に当社単独の発電事業を説明し、協設 備 として活 用 した点 、地 方 自 治 体 と民 間 企業 の共 同 事業力いただくよう要望した。2015 年にはより具体的な検討を行である点が本計画の大きな特徴となる。

い、事業協力を得るべく積極的に村に働きかけた。

図－1 大蔵村、舛玉砂防堰堤の位置
写真－1 おおくら升玉水力発電所
一方山形県（以下「県」と称す）は「山形県エネルギー戦略（ 仮称）（ 案） 」 にて、地 域 活性化 をキーワードとして、中 央 資
本ではなく地元資本の参画促進や自治体による経営参画の* エネルギー事業統括本部 ソリューション事業本部
エンジニアリング事業部 電力設備部1こうえいフォーラム第 31 号 / 2023.6

検討を掲げていた。この政策を背景にして 2014 年に地元企建設 後 の維 持管 理は、地元企 業 の協力 を得ながら当社業の出資にて設立された「もがみ」が、この升玉砂防堰堤でのが受注している。

水力発電事業を村と共同で推進すべく村に接触していた。

下図に事業スキームを示す。

村はこれらの状況から検討を進め、自治体である村、地元企業である「もがみ」、技術・人材・経験 を有する当社工営 E

SPCの 3 社で特定目的事業会社（SPC）を共同出資で設立して水売電(FIT) おおくら升玉水力発電（株）力発電事業を推進できないか当社に打診された。

融資

金融機関

電力会社

県 の政策や村 の意向 を踏まえ、当社 は、詳細な事業採算売電収入性調査を行い、事業性が良好であることを確認した後に SPC

EPC発注

借入

水力発電所の建設・運用

返済 金利
出資

資本金を設立することを条件に、事業を推進することに合意した。

配当OM(維持管理)
業務委託

本 稿 では、本 水 力 発 電 事 業 の概 要 、EPC 契 約 による設出資者
大蔵村
工営E
もがみ

地域整備、寄付等

計 ・ 施工 ・調 達 の内 容 、運転開 始 後 の維 持 管理 について紹介し、今後の課題と展望を述べる。

地域貢献
図－2 おおくら升玉水力発電所の事業スキーム

3. 発電事業の概要（1） 事業スケジュール

4. 建設工事

SPC の前身である設立準備協議会を設立してから事業採（1） 業務分担・業務内容

算性評価を実施するまで 1 年、その後の砂防堰堤活用の承諾、河川法の許可、SPC の設立に 1 年 5 か月を要した。その建設工事は EPC ※契約にて当社に一括発注された。当社

後当社が EPC 受注してから竣工まで 3 年 5 か月、合計で竣は、水力発電所の建設において、設計・調達・建設工事すべ工まで 6 年の期間を要した。豪雪地帯であり冬季の施工はでてを単独で実施できる数少ない企業であり、この強みを活かしきない点や度重なる豪雨災害や完成間近でのコロナ禍によるて各部門が連携し設計、調達、施工を行った。業務内容と担工程の遅れなどの困難を乗り越えて完成に至った。

当部署を表－2 に示す。
※EPC とは、Engineering（設計）、Procurement（調達）、

表－1 に事業スケジュールを示す。

Construction（建設）の略
表－1 事業スケジュール
年月2015 年 8 月
2015 年 10 月
～2016 年 8 月
2017 年 5 月

表－2 業務内容と社内担当部署

事業内容

業務内容

SPC 設立準備協議会を設立
事業採算性評価検討

可能性調査・土木設計

舛玉砂防堰堤の活用承諾

地滑り計測管理（国土交通省新庄河川事務所）

担当部署＜河川水資源事業部＞
ダム発電部＜仙台支店＞
国土保全部

河川法の許可土木・建築設備施工＜エンジニアリング事業部＞（山形県河川砂防課）

プロジェクトマネジメント

電力設備部

2018 年 1 月

SPC（おおくら升玉水力発電）設立

水車発電機・制御装置

2018 年 4 月

EPC 受注、現地工事開始

設計、調達、据付

2021 年 7 月

運転（売電）開始

2021 年 8 月

工事竣工

2017 年 10 月

2021 年 9 月

竣工式
発電・運転開始式＜機電事業部＞
機電制御装置部
機電システム部

取水ゲート・除塵機・スク＜プラント事業部＞

リーン設計、調達、据付

機械技術部

系統連携

＜開発・運営事業部＞
プロジェクト部＊担当部署は、2021 年 8 月時点の部署名である。

（2） 事業スキーム
本事業は官・民共同の水力発電事業となっている。

（2） 設計段階での課題と対応策

村、工営 E、もがみの 3 社が出資者となり SPC を設立、工設計にあたっては次項のような課題に直面したが当社各部

事資金調達は、地元金融機関 3 行によるプロジェクトファイナ

門 の連 携 により的 確 に対 応 し、所 定 の工 事 着手 に間 に合 わンスで実行された。発電所建設工事は、当社に EPC 契約にせることができた。課 題 と対 応 策 （ 表 － 3） 、具 体 的 な実 施 内て発注された。

容を次項に示す。
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表－3 課題および対応策
課題

して流量変動に追随できる水車発電機を選定することも必要対応策である。以上より、設備がコンパクトかつ、低落差・変流量に適・取水口からの土砂の流入対策 ・排砂しやすい沈砂池形状設計
・内面・敷面の摩耗改善・低落差による出力低下
・堰堤開口形状、沈砂池・排砂設
備の大型化
・既設堰堤に開口を設けること ・堰堤の安定検討による安定性、構造の確認
・三次元 FEM による構造照査
・既設砂防堰堤の活用した水車発電機である「立軸カプラン水車」を選定した。低落差に適した横軸チューブラ水車を立型にしたもので横軸と比べて設 備 がコンパクトになる特 徴 がある。ガイドベーン、ランナーベーンがあることで流量が変動するなか最適な水車効率を出せる特徴がある。

・地滑り地帯に隣接した発電の・地滑りブロックの確認と回避
立地条件
・パイプひずみ計によるリアルタイム監視
・発電所のコンパクト化
・立軸カプラン水車を採用・調達
・水車発電機のコストダウンと年間可能発生電力量の向上
・コロナによる海外技術者来日・無水、有水試験のリモート化
不可1) 既設砂防堰堤活用における具体対応策
コストダウンの観点から、取水口は既設の舛玉砂防堰堤を活用する。堤高 15m のため低落差となること、また砂防堰堤であることから土砂流入が想定される。

図－4 砂防堰堤と地滑りブロック位置図

土 砂流 入 に対 しては、沈砂 池の排 砂設 備 を大 型化 し、取水口 周りには対摩耗 性 に優れた特殊モルタル、沈 砂池敷 に今 回 の水 車 は海 外 より調 達 することでコストダウンを図 っは高強度コンクリートを打設する対策を実施した。

た。以下 に発電 所 の諸元（ 表－ 4）、設備 概要図（ 図－ 5、6）

低落差の対策として取水口となる堰堤に高さ 1.8ｍ、幅 4ｍを示す。の開口 を設け、沈砂池を大型化、水圧鉄管の断面を比較的大型化することで損失水頭の軽減を図った。また堤体の安定

表－4 発電所諸元

検討、三次元 FEM による堤体の構造照査を行うことで、既設項目砂防堰堤の健全化の確認を行った。

諸元

水系・河川名

一級河川
最上川水系銅山川
490ｋW

最大出力
年間可能発生電力量

3,500MWh

最大使用水量6.0m 3/s

有効落差10.16m

水車

立軸カプラン水車

発電機

誘導発電機

建屋

RC 半地下構造、ハッチ蓋

発電開始日

2021（令和 3）年 7 月

使用用途

FIT による全量売電

図－3 砂防堰堤の三次元解析
2) 発電所の配置に対する具体対応策
取水設備は既設の砂防堰堤を活用するため、位置が固定される。一方、下流側には地滑りブロックがあるため、堰堤から地滑りブロックの間にすべての施設をコンパクトに収める必要があり（ 図－ 4）、発電所 スペースのコンパクト化 が課題 となっ写真－2 立軸カプラン水車た。また、年間可能発生電力量を上げるために、低落差に適3こうえいフォーラム第 31 号 / 2023.6

2019 年 12 月までに土木工事 の主要な部分が完成 し、2020 年から水車発電機、ゲート・除塵機類の据付工事を行
い 2021 年 8 月に竣工となった。
以下に全体工事工程表を示す。
① 土木工事
土木工事は、施工ヤードが狭く同時作業が困難なため、取水口構築後は下流側の放水庭から発電所、水圧鉄管、沈砂池・水槽と上流側へ順々に構築を行っていった。下流側の放水庭・発電所掘削箇所は、地滑りブロック（写真－3 赤線）と隣接し、かつ床付け部にて 10m 近く高低差が生じるため、床付けの作業箇所が狭隘となり、資材や重機の動線が限られ、

図－5 発電所全体図

工 程 調 整 や安 全 管 理 に苦 慮 した。また、掘 削 時 に周 囲 から湧水が集まり軟岩の風化の進行が早く、モルタル吹付にて対処した。

図－6 水路縦断図（3） 発電所建設工事
発電所建設工事は 2018 年 4 月に着工し、初めに各構造

写真－3 発電所全景（建設中）

物への仮設道路を作成した後 、堰堤への開口、取水口構築に着手 した。堰堤 の開口は、既設砂防堰堤 への影響 を考慮

掘削箇所への搬入路においても、施工段階に応じた段取りしワイヤーソー工法にて切断を行った。ワイヤーソー工法は切替えが多く調整に苦労した。搬入路の路盤は周囲の湧水によ断時に発生する汚濁水の河川への流出 が課題となるが濁水り乱されてしまうため、トラフィカビリティを確保するために、石灰処理を適切に行い河川への流出を防いだ。

やセメント系固化材による脱水、地盤改良が必要となった。
地 滑 りに対 する安 全 対 策 として斜 面 への対 策 工 以 外 に、
掘 削 斜 面 および、隣 接 する地 滑 り斜 面 の挙 動 を監 視 する観表－5 発電所建設全体工程測機器を設置し自動観測システムを構築した。斜面に挙動があった場合にはメール送信と現地に設置されたパトランプにて目視で挙動をしらせることで安全に工事を進められるよう配慮した。
② 水車・発電機工事
2020 年度は土木工事と並行して水車・発電機の据付、電気工事、無水・有水試験を実施した。
本事業の発電機は海外調達であるが、コロナ禍のため、海外から技術者の来日ができず、有数無水試験はすべて現地とのリモートにて行った。
③ ゲート・除塵機工事
ゲート設 備 としては、制 水 ゲート、排 砂 ゲートを設 置 した。
水槽には除塵機を設置した。制水ゲートは鋼製ローラーゲート、排 砂 ゲートは鋼 製 スライドゲートを採 用 した。除 塵 機 は前面降下前面かき上げ式となっており、4 本のレーキにて除塵し取り除く仕様とした。
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制 水 ゲート・ 除 塵 機 は発 電 所 内 の制 御 盤 にて制 御 し、発電機同様遠隔からの監視が可能な設備とした。
④ 電気工事
除塵機、取水口上部に夜間の状況も確認できる監視カメラを設置した。
（4） 建設後の維持管理（O＆M 業務）
建 設後 の維持 管理 として、モニタリングと定期巡 視点 検を行っている。

写真－4 2020 年 7 月 28 日洪水被害状況

モニタリングシステムは村役場の入口にデジタルサイネージを設置し、役場を訪れた人が誰でも見られるようになっている。にスノージャムがたまり、これをかき上げたことでコンベアにス

定期巡視点検は当社が受託し月 1 回実施しており、日別ノージャムが溜まり緊急停止した事例があった。コンベアに溜の発 電 量 や写 真 撮 影 により発 電 所 全 体 の外 観 検 査 や取 水まったスノージャムを人力で排除することで運転を再開するこ口の流木等撤去などを現地雇用の監理員が行っている。とができたが、今後は、スノージャムの発生を抑える運用方法や沈砂池への屋根の設置などを検討する必要がある。
（3） 海外製品の消耗品への対応
水車発電機は海外製品を使用しているが、機器の消耗品をすべて海外から取り寄せると時間とコストがかかってしまう。
特に近年はコロナ禍の影響で流通に支障をきたすことで、消耗品の入手に思わぬ時間がかかり発電所の運転に大きなリスクとなることが考えられる。
機器トラブルの早期復旧を行うために今後も消耗品の調達計画や日本国内での生産体制の計画を行う必要がある。

図－7 サイネージ画面

6. 今後の展望

5. 今後の課題（1） 事業実施の効果（1） 異常気象に対するリスクマネジメント

本事業は日本有数の豪雪地帯での建設や、度重なる豪雨

本発電所建設工事中には何度も大雨や台風により、工事災害や新型コロナの影響で約 1 年工期が延長したが、その厳の一時中断を余儀なくされた。その中でも 2020 年 7 月 28 日

しい環境下で、当社の高い技術力と経験により無事故・無災の大雨の影響で取水口と放水庭が堆砂し排砂作業に時間を害で完成したことが評価され、発注者より感謝状を頂いた。ま要することとなった。

た後日、当社社長が村へ訪問された際も村長より感謝のお言

この大雨は「令和 2 年 7 月豪雨」と命名され肘折観測所で葉を頂いた。の 7 月の 72 時間最大雨量を更新する被害となった。水位は設 計 洪 水 位 を超 えて上 昇 したが発 電 所 入 口 扉 は余 裕 高 を（2） 今後の展望1m 見込んでいたため発電所内への浸水は免れた。河川の上流であり大雨から水位上昇までの期間が短かった点、事前本事業においては、設計・調達・建設工事を実施 し、発電の降 雨 予 想 を遥 かに超 える大 雨 となったこともあり近 年 の異所運開後は、O＆M 業務（保守管理）も実施している。これは常 気 象 に対 するリスクマネジメントの難 しさを痛 感 するもので村 の目指 す再生可能エネルギーの普及と脱 炭素化 に大きくあった。

寄与できるものであり、今後は風力 や蓄電池といった水力発電以外での再生可能エネルギー設備の事業においても展開

今後は、異常気象に対応した洪水位の設定や異常気象時のリスクマネジメントについて、より深く考える必要がある。

が期待される。

（2） スノージャムへの対応

謝辞： 最後 に、本工事の実施 に際 し、ご指導・ご協力いただ
いた関係官庁ならびに地元関係者の皆様に深く感謝の意 を

日 本 有 数 の豪 雪 地 帯 での発 電 所 建 設 のため、冬 季 期 間表します。の維 持 管 理 には除 雪 が必 要 不 可 欠 である。また、スクリーン5