| 研究課題/領域番号 |
21K04110
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21040:制御およびシステム工学関連
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| 研究機関 | 佐賀大学 |
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研究代表者 |
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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| 研究分担者 |
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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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 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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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，海洋温度差発電（OTEC）とスプレーフラッシュ蒸発式海水淡水化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．まず，ハイブリッドシステムに用いられる蒸発器用熱交換器の新たな動特性の表現方法を実験によって創出する．続いて，それを踏まえて，システム全体のモデルを構築する．そして，その動特性を考慮し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．
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| 研究実績の概要 |
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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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
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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| 今後の研究の推進方策 |
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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