2019 Fiscal Year Research-status Report
超高効率OTECプラントの動特性と拘束条件を考慮した制御システム構築
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18K04207
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| Research Institution | Saga University |
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Principal Investigator |
松田 吉隆 佐賀大学, 理工学部, 助教 (00578429)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
後藤 聡 佐賀大学, 理工学部, 教授 (20225650)
杉 剛直 佐賀大学, 海洋エネルギー研究センター, 准教授 (00274580)
池上 康之 佐賀大学, 海洋エネルギー研究センター, 教授 (80232172)
安永 健 佐賀大学, 海洋エネルギー研究センター, 助教 (50758076)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 海洋温度差発電 / 2段ランキンサイクル / 動特性 / 拘束条件 / むだ時間 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年再生可能エネルギーの有効利用促進が求められているが，その有効なエネルギー源のひとつに海洋温度差発電（OTEC）がある．OTECは一般的に熱効率が低いことが大きな課題であるが，本研究は，近年超高効率化を目指して研究が進められている2段（多段）ランキンサイクルについて，その動特性などを解明しつつその制御問題について検討するという観点から，OTEC技術の本質的発展を試みるものである．令和元年度は，OTECプラントの温冷海水・作動流体の複数ある流量を同時に調節して発電量を制御するシステムにおいて目標発電出力が変化する場合の制御，むだ時間を考慮した動的モデルにおいて気液分離器を考慮する場合のモデル構築方法，むだ時間を考慮した動的モデルを用いた発電量制御，2段ランキンサイクルを用いたOTECプラントの流量の動特性を考慮した簡易動的モデルによる発電量制御についてそれぞれ検討した．また，OTECプラントはその発電原理から海洋上や僻地が設置場所として考えられることからその遠隔監視・操作を実現するための研究として，OTECプラントとの複合利用のためのプラントとして開発されているスプレーフラッシュ蒸発式海水淡水化実験プラントの遠隔監視実験も実施した．さらに，スプレーフラッシュ蒸発式海水淡水化プラントについて，確率過程を用いたフラッシュ室水位制御システム，フラッシュ室出口バルブの動特性を考慮した水位制御，バルブ動特性と流量制限を考慮したフラッシュ室水位制御，スプレーフラッシュ蒸発式海水淡水化プラントの水位制御実験についても研究開発を進めた．以上の研究成果を，学会発表9件（国際学会4件）によって発表した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成30年度は，2段ランキンサイクルを用いた海洋温度差発電プラントの，熱力学的非平衡状態（過渡状態）の動特性を捉えたモデルを，超高効率な発電状態を維持するという観点から構築する方法について検討した．検討の過程において新たに見出された問題の解決を図りつつ，新たな動特性を捉えたモデルの構築を進展させることができたことから，おおむね順調に進展していると考えられる．令和元年度は，実際の制御において必要となる，むだ時間・飽和特性・タンクの容量等の拘束条件がどの程度のものかということについて，発電プラントとしての設計および実際の実験設備での実装の両面からの解明を検討した．実機プラントの設計値と実際の設備の運転状況等を踏まえた数値シミュレーションにより，むだ時間・飽和特性・タンクの容量等の拘束条件について具体的な検証を実施できたことからおおむね順調に進展していると考えられる．
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度は，実際の制御において必要となる，むだ時間・飽和特性・タンクの容量等の拘束条件がどの程度のものかということについての具体的な検証を実施できたことから，動特性や拘束条件を踏まえた制御システムの設計手法としてはどのようなものが適切かについて，数値シミュレーション・実機による実験の両面から明らかにする．それが完了次第，制御システム設計についての検討に着手する．
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[Presentation] Control System for Water Level Control of Flash Chamber in a Spray Flash Desalination System via Stochastic Processes2019
Author(s)
Yoshitaka Matsuda, Ryoichi Sakai, Takenao Sugi, Satoru Goto, Takeshi Yasunaga and Yasuyuki Ikegami
Organizer
Extended Abstract of the 51st ISCIE International Symposium on Stochastic Systems Theory and Its Applications, The University of Aizu, Fukushima, JAPAN, November 1-2, 2019, pp. 19-20
Int'l Joint Research
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[Presentation] Model Construction of OTEC Plant Using Double-stage Rankine Cycle with Time Delay by Considering Separator and Working Fluid Tank2019
Author(s)
Yuya Aosaki, Yoshitaka Matsuda, Takenao Sugi, Satoru Goto, Takeshi Yasunaga, Yasuyuki Ikegami
Organizer
Proceedings of 2019 12th Asian Control Conference (ASCC2019), Kitakyushu, Fukuoka, Japan, June 9-12, 2019, pp. 358-363
Int'l Joint Research
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