電験１種過去問【2024年電力管理問1】

2025年1月12日

【水力発電】水力発電所建設計画の策定《計算問題》

　水力発電所の建設計画を策定するにあたって，河川流況は極めて重要である。ここに，①，②式の直線近似式で示される図の流況曲線の河川がある。この河川に有効落差H＝40mの自流式(流れ込み式)水力発電所を建設したい。
　ここで，河川流量X[m3/s]は日数t[日]の関数とし，
　0≦t＜100のとき：X＝30 0.2t ································ ①
　100≦t≦365のとき：X＝12 0.02t ······························· ②
で示される。この発電所計画において，発電に用いる最大使用水量 Q_max [m³/s]は年間平均流量の2倍とすることとする。
　また，水車・発電機の総合効率 η [％]は，使用水量 Q [m³/s]によって変化するものとし，計算の便宜上，以下によって与えられる。
　10≦Qのとき：90％ ··································· ③
　5≦Q＜10のとき：60％ ··································· ④
　Q＜5のとき：0％ ···································· ⑤
　なお，発電出力P[kW]は9.8 P QHで表され，1年間は365日とする。
　次の問に答えよ。
(1) この発電所の計画最大出力 P_max [kW]を求めよ。
(2) この計画において,最大使用水量で発電できる期間の累計発電電力量[kW･h]を求めよ。
(3) この計画において，最大使用水量未満での累計発電電力量[kW･h]を求めよ。
(4) この発電所の計画年間発電電力量W[kW･h]及び計画設備利用率[％]を求めよ。
(5) 上記の結果を踏まえ計画の変更を検討したいが，どのような観点で計画変更を検討するべきかを50字程度以内で述べよ。
　但し，落差，効率は変更できないものとする。