ピコ水力発電のPTDRの飛躍的向上

皮克水力发电PTDR显着改善

• 批准号: 21K04966
• 负责人: 重光 亨
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: The University of Tokushima
• 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-21K04966/
• 关键词: 再生可能エネルギー; 小水力; インライン水車; 二重反転形羽根車; 性能; CFD; PTDR; ピコ水力; 翼列間干渉

ピコ水力発電の高出力化および低コスト化において，出力-水車直径比(PTDR)の向上は非常に重要である．本研究では，二重反転形羽根車の性能特性に着目し，ピコ水力発電のPTDRの更なる向上を目指す．令和4年度は，令和3年度に実施した研究成果を活用し，二重反転形小型ハイドロタービンの実験装置を構築し，その性能改善効果を確認する．令和3年度までの研究により，二重反転形小型ハイドロタービンは，定格回転条件下では，設計流量の2倍の流量においても効率の低下が小さく，出力が大きく上昇することを示した．また，数値流れ解析により，出力増加メカニズムの調査を行い，高流量域においては，後段羽根車入口での流れと入口角のミスマッチが大きいが，後段翼間では流れが羽根に沿うことで一定の性能を維持できることを示した．そこで，令和4年度は，令和3年度の研究成果を活用し，定格回転条件下でも広い流量範囲において運用が可能と考えられる高ソリディティのタービンの設計を行うと共に，二重反転形小型ハイドロタービンの軸機構，シール，発電機，整流器ユニット，パワーコンディショナーなどの要素技術の検討を実施した．その上で，実験装置の構築と回流試験装置の改良を行った．47mmの超小型タービンにおける性能試験を実施し，回流試験装置において，330Wの出力が得られた（PTDR=7021W/m）．これまでの基礎研究における58mmのタービンでは，PTDR=1707W/m，高流量条件下でPTDR=3000W/mを予想していたため，大幅な性能改善を実現できた．また，水車システムとしても，漏水，電気関係のトラブルもなく完成度の高い試験装置を構築できた．

High output and low output of hydraulic power generation are very important, and the ratio of output to water wheel diameter (PTDR) is very important. This study focuses on the performance characteristics of the double inverted pinwheel, and points out the improvement of PTDR and hydraulic power transmission. In the 4th year of Linghe, the research results implemented in the 3rd year of Linghe were used to build a practical device with a double inverted shape and small size, and the performance improvement results were confirmed. In the research of the third year, the double-reverse-shaped small scale power plant was built under the condition of fixed return, and the design flow rate was twice as high as that of the middle efficiency. In the middle of the investigation, in the high flow area, the flow at the entrance of the rear section of the wing is maintained along the entrance angle. In 2004, the research results of Ling He 4 and Ling He 3 were utilized. Under the fixed return condition, the flow rate range was determined. The design of the high-speed transmission line was carried out. The design of the double-inverted small-sized transmission line shaft mechanism, the motor, the rectifier, the rectifier and the element technology were discussed. In addition, the construction of the test device and the improvement of the reflux test device were carried out. The performance test of the ultra-small size of 47mm was carried out. The output of 330W was obtained in the reflux test device (PTDR= 7021W/m). The basic research results show that PTDR=1707W/m, PTDR=3000W/m under high flow conditions, and significant performance improvement. The water tank is full of water and electricity.