Control System for Hybrid System of OTEC and Desalination Considering Dynamics

考虑动力学的OTEC与海水淡化混合系统控制系统

• 批准号: 21K04110
• 负责人: 松田 吉隆
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Saga University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04110/
• 关键词: 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

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．

In recent years, regeneration may occur, and there is a need to promote the use of renewable energy sources such as ocean temperature difference (OTEC). The use of fossil fuels in seawater evaporation and desalination This study is aimed at the combination of power generation and water generation, and the environmental protection, dynamic characteristics and control problems. In the fourth year of the year, it was necessary to control all parts of the system except the evaporator. In addition, the PI controller can be used to control the flow rate of warm seawater and cold seawater, and the operating fluid flow rate can be used to control the flow rate of cold seawater. The most basic OTEC options are warm seawater flow rate, cold seawater flow rate, actuation fluid flow rate, and multiple flow rates. In addition, the study of high efficiency is aimed at advancing the research of two-stage state space construction of OTEC, and the construction of state space construction of actuating fluid flow. On the one hand, the method of water level control is discussed in consideration of the dynamic characteristics of the group. Related research indicates that OTEC can be used in combination with other technologies, such as evaporation and desalination of seawater, and the principle of electricity generation can be used in remote monitoring and operation of seawater. The above research results were published in 1 part of the paper, 8 pieces of academic papers (4 pieces of international academic papers).

项目成果

Construction of a State Space Model with Working Fluid Flow Rate Inputs for an OTEC Plant Using Double-stage Rankine Cycle

使用双级朗肯循环的 OTEC 装置构建具有工作流体流量输入的状态空间模型

• 发表时间: 2022
• 作者: Yoshitaka Matsuda;Daiki Suyama;Takenao Sugi;Satoru Goto;Takafumi Morisaki;Takeshi Yasunaga and Yasuyuki Ikegami
• 通讯作者: Takeshi Yasunaga and Yasuyuki Ikegami

スプレーフラッシュ蒸発式海水淡水化プラントの海水弁の遠隔操作システムの開発

喷雾闪蒸海水淡化厂海水阀门远程控制系统的开发

• 发表时间: 2022
• 作者: Loi Tonthat;Tomoyuki Ogawa;Shin Yabukami;松尾優佑，松田吉隆，杉剛直，後藤聡，森崎敬史，安永健，池上康之，江頭成人
• 通讯作者: 松尾優佑，松田吉隆，杉剛直，後藤聡，森崎敬史，安永健，池上康之，江頭成人

オブザーバを用いたスプレーフラッシュ蒸発式海水淡水化システムの水位制御

利用观测器控制喷雾闪蒸海水淡化系统水位

• 发表时间: 2022
• 作者: Matsuda Yoshitaka;Suyama Daiki;Sugi Takenao;Goto Satoru;Morisaki Takafumi;Yasunaga Takeshi;Ikegami Yasuyuki;吉川 聖輝，天羽 晟矢， 上田 哲史;廣田 竜一，村山 徹，勝見 亮太，川脇 徳久，薮上 信，五十嵐 龍治，根岸 雄一，日下部 守昭，関野 正樹，八井 崇，桑波田 晃弘;江原彩斗，松田吉隆，杉剛直，後藤聡，森崎敬史，安永健，池上康之
• 通讯作者: 江原彩斗，松田吉隆，杉剛直，後藤聡，森崎敬史，安永健，池上康之

ハイブリッドサイクルを用いた海洋温度差発電プラントの温海水流量調節による発電量制御

利用混合循环的海洋温差发电厂通过调节暖海水流量来控制发电量

• 发表时间: 2022
• 作者: Loi Tonthat;Tomoyuki Ogawa;Shin Yabukami;松尾優佑，松田吉隆，杉剛直，後藤聡，森崎敬史，安永健，池上康之，江頭成人;井筒遼，松田吉隆，杉剛直，後藤聡，森崎敬史，安永健，池上康之
• 通讯作者: 井筒遼，松田吉隆，杉剛直，後藤聡，森崎敬史，安永健，池上康之

久米島に設置されたスプレーフラッシュ蒸発式海水淡水化プラントの遠隔監視システムの開発

为久米岛安装的喷雾闪蒸海水淡化厂开发远程监控系统

• 发表时间: 2021
• 作者: Yasunori Kawai;Kenshin Fujie;Hiroyuki Kawai;and Takanori Miyoshi;松尾優佑，松田吉隆，杉剛直，後藤聡，森崎敬史，安永健，池上康之，江頭成人
• 通讯作者: 松尾優佑，松田吉隆，杉剛直，後藤聡，森崎敬史，安永健，池上康之，江頭成人