2022 Fiscal Year Research-status Report
Control System for Hybrid System of OTEC and Desalination Considering Dynamics
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21K04110
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| Research Institution | Saga University |
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Principal Investigator |
松田 吉隆 佐賀大学, 海洋エネルギー研究所, 准教授 (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, 理工学部, 教授 (00274580)
安永 健 佐賀大学, 海洋エネルギー研究所, 助教 (50758076)
池上 康之 佐賀大学, 海洋エネルギー研究所, 教授 (80232172)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 海洋温度差発電 / 海水淡水化 / ハイブリッドシステム / 動特性 / 制御システム |
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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．一方，化石燃料を用いずに海水を蒸発させて淡水化するスプレーフラッシュ蒸発式海水淡水化システムがある．本研究ではそれらを組み合わせて構成される，発電と造水を同時かつ環境にやさしく実現するハイブリッドシステムについて，その動特性を解明しつつ，その制御問題に挑戦する．令和4年度は，ハイブリッドシステム全体を制御するために必要となる，蒸発器以外の部分のモデル化について取り組んだ．そのモデルを用いて，温海水流量，冷海水流量または作動流体流量を操作量とするPI制御器を構成するための数値シミュレーションを実施し，発電量制御に利用可能な制御系が構築できることを確認した．また，最も基本的なOTECプラントのサイクルであるランキンサイクルを用いたOTECプラントの，温海水流量・冷海水流量・作動流体流量の複数流量を入力として持つ状態空間モデルの構築についても検討した．さらに，高効率化を目指して研究が進められている2段ランキンサイクルを用いたOTECプラントの状態空間モデルの構築について，作動流体流量を入力として持つ状態空間モデルを構築した．一方，スプレーフラッシュ蒸発式海水淡水化システムの制御について，バルブの動特性を考慮した状態空間モデルの構築およびオブザーバを用いた水位制御の手法についても検討した．関連する研究として，OTECプラントおよびそれと複合的な使用を目指しているスプレーフラッシュ蒸発式海水淡水化プラントは，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，海水弁の遠隔操作システムの開発にも取り組んだ．以上の研究成果を，雑誌論文1編，学会発表8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
令和4年度は，ハイブリッドシステム全体を制御するために必要となる，蒸発器以外の部分のモデル化について取り組み，それを踏まえて，発電量制御に利用可能な制御系が構築できることを部分的に確認できたことから，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4年度は，ハイブリッドシステム全体を制御するために必要となる，蒸発器以外の部分のモデル化について取り組み，それを踏まえて，発電量制御に利用可能な制御系が構築できることも部分的に確認できたことから，今後はハイブリッドシステムのための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の検討をさらに進める．
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[Presentation] Construction of a State Space Model for a Spray Flash Desalination System with Valve Dynamics2022
Author(s)
Yoshitaka Matsuda, Ayato Ehara, Takenao Sugi, Satoru Goto, Takafumi Morisaki, Takeshi Yasunaga and Yasuyuki Ikegami
Organizer
Proceedings of SICE Annual Conference 2022, September 6-9, 2022, Kumamoto-Jo Hall, Kumamoto, JAPAN, pp. 448-453 (Hybrid Conference)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Construction of a State Space Model with Working Fluid Flow Rate Inputs for an OTEC Plant Using Double-stage Rankine Cycle2022
Author(s)
Yoshitaka Matsuda, Daiki Suyama, Takenao Sugi, Satoru Goto, Takafumi Morisaki, Takeshi Yasunaga and Yasuyuki Ikegami
Organizer
Proceedings of SICE Annual Conference 2022, September 6-9, 2022, Kumamoto-Jo Hall, Kumamoto, JAPAN, pp. 442-447 (Hybrid Conference)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Power Generation Control of OTEC Plant Using Hybrid Cycle by Cold Seawater Flow Rate Regulation2022
Author(s)
Yoshitaka Matsuda, Ryo Izutsu, Takenao Sugi, Satoru Goto, Takafumi Morisaki, Takeshi Yasunaga and Yasuyuki Ikegami
Organizer
Proceedings of SICE Annual Conference 2022, September 6-9, 2022, Kumamoto-Jo Hall, Kumamoto, JAPAN, pp. 71-74 (Hybrid Conference)
Int'l Joint Research
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[Presentation] A Pseudo-measurement Approach to State Estimation for Liquid Level Control of Separator in an OTEC Plant Using Uehara Cycle2022
Author(s)
Kotaro Ushijima, Yoshitaka Matsuda, Takenao Sugi, Satoru Goto, Takafumi Morisaki, Takeshi Yasunaga and Yasuyuki Ikegami
Organizer
Proceedings of the 53rd ISCIE International Symposium on Stochastic Systems Theory and Its Applications, Ritsumeikan University, Shiga, JAPAN, HYBRID symposium, October 30-31, 2021, pp. 129-134
Int'l Joint Research
