小水力発電の基礎知識

大規模、中規模、小規模の発電所はどのように区分されるのでしょうか？現在の基準では、設備容量が25,000kW未満の発電所は小規模、設備容量が25,000kWから250,000kWの発電所は中規模、設備容量が250,000kWを超える発電所は大規模と分類されます。
水力発電の基本原理は何ですか？
水力発電は、水力（水頭）を利用して水力機械（水車）を回転させ、水のエネルギーを機械エネルギーに変換する発電方法です。水車に別の機械（発電機）を接続し、回転することで発電を行うと、機械エネルギーは電気エネルギーに変換されます。つまり、水力発電とは、水の位置エネルギーを機械エネルギーに変換し、さらに電気エネルギーに変換するプロセスです。
水力資源の開発方法と水力発電所の基本的な形式は何ですか？
水力資源の開発方法は、集中落差に基づいて選択され、ダム式、分水式、混合式の3つの基本方式に大別されます。しかし、これら3つの開発方法は、河川区間の特定の自然条件にも適応する必要があります。異なる開発方法に従って建設される水力発電所は、ハブの配置や建物の構成が全く異なるため、ダム式、分水式、混合式の3つの基本方式に分けられます。
水利および水力発電ハブプロジェクトとそれに対応する農業、工業、住宅の建物を分類するために使用される基準は何ですか?
旧水利電力部が発行した水利・水力発電拠点プロジェクトの分類・設計基準 SDJ12-78 を厳守し、プロジェクトの規模（貯水池総容量、発電所の設備容量）に基づいて分類する必要があります。
5. 流量、総流出量、年平均流量とは何ですか?
流量とは、単位時間あたりに河川（または水利構造物）を通過する水の量を指し、立方メートル/秒で表されます。総流出量とは、水文学的年内の河川断面を通過する水の総量の合計を指し、104m3または108m3で表されます。平均年流量とは、既存の水文学的系列に基づいて計算された河川断面の平均年流量を指します。
6. 小規模水力発電ハブプロジェクトの主な構成要素は何ですか?
ダムは主に、貯水施設（ダム）、洪水排出施設（放水路または水門）、分水施設（導水路またはトンネル、サージシャフトを含む）、発電所建屋（放水路およびブースターステーションを含む）の 4 つの主要部分で構成されます。
7. 流出水力発電所とは何ですか？その特徴は何ですか？
調整池を持たない発電所を流出型水力発電所といいます。このタイプの水力発電所は、河川の年間平均流量と得られる可能水頭に基づいて設備容量が選定されます。年間を通してフル稼働することはできず、保証率は80%です。通常稼働できるのは約180日間です。乾季には発電量が50%未満に急激に減少し、時には発電不能になることもあります。河川の自然な流れに制約され、洪水期には大量の廃水が発生します。

8. 出力とは何ですか？水力発電所の出力を推定し、発電量を計算するにはどうすればよいでしょうか？
水力発電所では、水力発電機によって発電される電力を出力と呼びます。一方、河川の特定の区間の水流の出力は、その区間の水力発電資源を表します。水流の出力は、単位時間あたりの水エネルギーです。
N=9．81 QH
式中、Q は流量（m3/S）、H は水頭（m）、N は水力発電所の出力（W）、水力発電機の効率係数です。
小規模水力発電所の出力のおおよその計算式は
N=（6．0～8．0）QH
年間発電量の計算式は
E=N·F
この式では、N は平均出力、T は年間稼働時間です。
9. 保証出力とは何ですか？その目的は何ですか？
水力発電所が長期間運転中に発電できる平均出力（設計保証出力に相当）を水力発電所の保証出力と呼びます。水力発電所の保証出力は重要な指標であり、計画・設計段階において水力発電所の設備容量を決定する上で重要な根拠となります。
10. 設置容量の年間利用時間はどれくらいですか?
水力発電機の年間平均全負荷運転時間。これは水力発電所の経済的便益を測る重要な指標であり、小水力発電所の年間稼働時間は3000時間以上であることが求められます。
11. 日次規制、週次規制、年次規制、複数年規制とは何ですか?
日次調整とは、昼夜を問わず流出水を再分配することであり、調整周期は 24 時間です。週次調整: 調整周期は 1 週間 (7 日間) です。年次調整: 1 年以内の流出水の再分配です。洪水期に放棄された水がある場合、洪水期に貯留された余剰水の一部しか調整できず、これは不完全な年次調整 (または季節調整) と呼ばれます。放棄の必要がなく、水使用要件に応じて 1 年以内に流入水を完全に再分配できる流出調整を年次調整といいます。多年調整: 貯水池の容積が十分に大きい場合、余剰水を長年にわたって貯水池に貯留し、その後、余剰水を使用して不足分を補うことができます。数年間の渇水年にのみ使用される年次調整を多年調整といいます。
12. 川の落差と勾配とは何ですか?
利用区間の二つの横断面における水面標高差を落差といいます。また、源流と河口の二つの横断面における水面標高差を総落差といいます。単位長さあたりの落差を勾配といいます。
13. 降水量、降水継続時間、降水強度、降水地域、雨量中心はどれくらいですか?
降水量とは、ある地点または地域に一定期間降った水の総量で、ミリメートル単位で表されます。降水継続時間とは、降水が続く期間を指します。降水強度とは、単位面積あたりの降水量で、ミリメートル/時単位で表されます。降水面積とは、降水が覆う水平方向の面積で、平方キロメートル単位で表されます。雨中心とは、雨が集中する小さな局所的な地域を指します。
14. 水力発電所の設計保証率はいくらですか？年間保証率はいくらですか？
水力発電所の設計保証率とは、長年の運転期間中の正常な運転時間数を総運転時間数と比較した割合を指します。年間保証率とは、総運転年数に対する正常な発電作業年数の割合を指します。
設計課題帳を作成する目的は何ですか?
小水力発電所の設計作業手順書を作成する目的は、基本的な建設計画を決定し、予備設計図書を作成するための基礎となることです。これは基本的な建設手順の一つであり、また、所管官庁がマクロ経済規制を実施するための手段の一つでもあります。
デザイン課題書の主な内容は何ですか？
設計タスクブックの主な内容は次の 8 つの側面から構成されます。
流域計画と実行可能性調査報告書のすべての内容を含める必要があります。予備設計と整合しており、研究課題の深度が異なるのみです。
流域内の工事区域における土木地質および水文地質条件を分析・記述することにより、1/500000（1/200000または1/100000）の地図集を作成し、わずかな地質調査作業で実施することが可能です。設計計画区域内の地質条件、利用可能な岩盤深、河床被覆深、および主要な地質学的課題を明らかにします。
水文学的データを収集し、分析、計算し、主要な水文学的パラメータを選択します。
測量業務。建築エリアの1/50000および1/10000地形図、建設現場の工場エリアの1/1000～1/500地形図を収集します。
水文および流出調整計算を実施します。様々な水位および水頭の選択と計算、短期および長期の電力およびエネルギー収支計算、設備容量、ユニットモデル、および電気主配線の予備選定を行います。
水理構造物やハブレイアウトの種類を比較・選択し、水理・構造・安定性計算や工学数量計算を実施します。
経済評価分析、土木工事の必要性の証明、経済合理性の評価。
プロジェクトの環境影響評価、エンジニアリング投資見積、およびエンジニアリング実施計画。
17. エンジニアリング投資見積とは何ですか？エンジニアリング投資見積とエンジニアリング予測の違いは何ですか？
エンジニアリング見積は、プロジェクトに必要なすべての建設資金を金銭形式でまとめた技術的・経済的文書です。予備設計概算見積は、予備設計書の重要な構成要素であり、経済合理性を評価するための主な根拠となります。承認された総予算は、国によって基本的な建設投資の重要な指標として認められており、基本建設計画および入札設計を作成する際の基礎にもなります。エンジニアリング投資見積は、フィージビリティスタディ段階で行われる投資額です。エンジニアリング予算は、建設段階で行われる投資額です。
なぜ建設組織設計を準備する必要があるのでしょうか?
施工組織設計は、技術見積りを作成するための主要な基礎の一つです。決定された工法、輸送距離、施工計画などの諸条件に基づいて単価を算出し、単価見積り表を作成することは、最も基本的な作業です。
19.施工組織設計の主な内容は何ですか？
工事組織設計の主な内容は、工事全体の配置、工事の進捗状況、工事の転用、阻止計画、外部輸送、建築資材の供給源、工事計画および施工方法などです。
現在進行中の水利・水力発電基礎工事には、設計段階がいくつありますか？
水資源部の要件によれば、流域計画、プロジェクト提案、実現可能性調査、予備設計、入札設計、建設図面設計を含む 6 つの段階が必要です。
21.水力発電所の主な経済指標は何ですか?
単位キロワット投資は、設置容量 1 キロワットあたりに必要な投資です。
単位電力投資とは、1キロワット時あたりの電力に必要な投資を指します。
電気料金とは、1キロワット時あたりの電気料金です。
設備容量の年間利用時間は、水力発電所設備の利用度合いを測る指標です。
電気料金とは、電力網に販売される電気の 1 キロワット時あたりの料金です。
水力発電所の主な経済指標を計算するにはどうすればよいでしょうか?
水力発電所の主な経済指標は、次の式を使用して計算されます。
単位キロワット投資＝水力発電所建設への総投資額／水力発電所の総設備容量
単位電力投資＝水力発電所建設への総投資額／水力発電所の平均年間発電量
設備容量の年間利用時間＝年間平均発電量／総設備容量