設備利用率 = 年間発電電力量 ÷(最大出力 × 8 760 h)
令和7年度 上期 第三種電気主任技術者 法規 問11(b)
有効落差90 m,最大使用水量が渇水量(1年のうち355日は確保できる水量)の2倍,水車及び発電機の総合効率80 %の流込式水力発電所がある。この発電所が利用している河川の流量Q [m³/s] が図のような年間流量曲線(日数dが90日以上の部分は,Q = −0.05d + 25.5 で表される。)であるとき,次の(a)及び(b)の問に答えよ。ただし,水の密度を1 000 kg/m³,重力加速度を9.8 m/s² とする。
(b) この発電所の設備利用率 [%] として,最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

選択肢
解説
結論 → 詳細 → 補足 の 3 層構成
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解説
結論 → 詳細 → 補足 の 3 層構成
詳細Layer 2展開閉じる
① 最大出力(最大使用水量 15.5 m³/s のとき)
Pmax = 9.8 × 15.5 × 90 × 0.8 = 10 936.8 kW
補足Layer 3展開閉じる
② 最大出力で1年間発電した場合の電力量
10 936.8 × 8 760 ≈ 9.581 × 10⁷ kW·h ≈ 95.81 GW·h
③ 年間可能発電電力量((a)の結果)
W ≈ 84.28 GW·h
(渇水量 7.75 m³/s,最大使用水量 15.5 m³/s,d = 200 日で河川流量が最大使用水量と等しくなることから,年間使用水量は 15.5 × 200 + (15.5 + 7.25) / 2 × 165 = 4 976.875 m³/s·日)
④ 設備利用率
84.28 / 95.81 ≈ 0.880 → 88.0 %
落差と効率が一定なので,水量の比でも同じ結果になる:
4 976.875 / (15.5 × 365) = 4 976.875 / 5 657.5 ≈ 0.880
よって正答は(5)。
各選択肢の解説
- (1)
50.0
誤り。50.0 % は渇水量と最大使用水量の比 7.75 / 15.5 に等しく,渇水量で1年中発電した場合の利用率にあたる。実際には d ≤ 200 の期間は最大使用水量で運転できるため,設備利用率はこれより高い。
- (2)
63.0
誤り。200〜365日の流量は最小でも d = 365 の 7.25 m³/s なので,年間使用水量は少なくとも 15.5 × 200 + 7.25 × 165 = 4 296.25 m³/s·日 あり,設備利用率は 4 296.25 / 5 657.5 ≈ 75.9 % を下回ることはない。63.0 % は年間発電電力量が約 0.630 × 95.81 ≈ 60.4 GW·h の場合に相当し,この下限を大きく下回るため誤り。
- (3)
69.5
誤り。69.5 % は年間発電電力量が約 0.695 × 95.81 ≈ 66.6 GW·h の場合に相当する。200〜365日の流量を最小値 7.25 m³/s とみなした下限でも年間発電電力量は約 72.8 GW·h(設備利用率 約 75.9 %)あるので,69.5 % にはなり得ない。
- (4)
75.9
誤り。75.9 % は,(a)の誤答肢(2)と同じく 200〜365日の流量を 7.25 m³/s で一定(長方形)とみなした年間発電電力量 約 72.75 GW·h を用いた値(72.75 / 95.81 ≈ 0.759)に一致する。実際にはこの区間の流量は 15.5 m³/s から 7.25 m³/s まで直線的に減少するので,台形として計算した 84.28 GW·h を用いる必要がある。
- (5)
88.0
正しい。年間可能発電電力量 約 84.28 GW·h を,最大出力 10 936.8 kW で1年間(8 760 h)発電した場合の 約 95.81 GW·h で割ると約 0.880,すなわち 88.0 % となる。
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