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煌めき ―北見工業大学、研究者たちから― Vol.3
Get PDF01 環境が導き、育てる土木技術 社会的ニーズから生まれる三位一体
09 住環境 快適な暮らし省エネルギー
17 クリーンな社会へ エネルギー・水素
25 地域資源 オホーツクの魅力から地域振興
32 水 私たちの水環境（循環、処理、浄水）
38 オホーツク地域の産業・食と北見工業大学
45 ロボット工学 技術とその可能性
50 有機化学・高分子化学 私たちの最も身近に在る化学
57 ［番外編］8人の研究者 北見での新たな研究の幕開け
※北見工業大学広報誌オホーツクスカイで連載している研究広報シリーズを小冊子に収録したものarticl
北見工業大学社会連携推進センター ニュースレター「ウィズ」 No.2
Get PDF■FOCUS
北見市産学官連携推進協議会
■TOPIC
地元中小企業経営者と北見工業大学生との懇談会開催
産業クラスターオホーツクへの新規参画
■スタッフ活動
■お知らせ
北見工業大学紹介映像公開othe
Planning of electric power and heat supply network in Hokkaido considering the leveling effect using wide-area interconnection of renewable energy
Get PDF北見工業大学博士（工学）太陽光発電と風力発電による再生可能エネルギーの出力変動は，気象条件の異なる複数地点の連系による平準化効果で緩和する．本研究では，この広域連系に着目し，再生可能エネルギーの分散配置を経済性から最適化するアルゴリズムを開発し，事例として，北海道の電力・熱供給ネットワークを計画する．つまり，本研究の目的は，広域に適切な容量の再生可能エネルギーを設置し，連系することで，再生可能エネルギーの導入量を増やし，CO2 の排出量を低減できることを明らかにするものである．
そこで，本研究では，分散する各エリアの電力と熱の需要に対し，最適な再生可能エネルギーの導入量と補償電源の供給量，熱機器の容量などを探求する．そのため，複数エリアにおける時々刻々と変化する電力と熱の需要に対して，気象条件に左右される再生可能エネルギーとそれを補償する電源，エネルギー貯蔵装置，蓄電池，ヒートポンプ，蓄熱槽などのエネルギー供給を常に一致させなければならない．特に，熱需要を電力で賄うことによる冬季電力需要の増加への対応や再生可能エネルギーの急峻な変動への対応，エリア間の融通電力が増えることによる送電線の容量調整などが必要となる．このような多種多様で大量の変数を同時に扱う問題に対し，数学的な絶対解を導くことは難しいため，工学的なアプローチとして，遺伝的アルゴリズム（GA : Genetic Algorithm）に基づいた最適化プログラムの開発を行った．
このプログラムでは，需要と供給を常に一致させる電力収支式と熱収支式に基づいて，導入される設備と託送コストの総コストが最も低いものを最適値として探索する．電力設備には，再生可能エネルギーとしての太陽光発電と風力発電，補償電源，蓄電池が導入され，熱設備には，ヒートポンプと蓄熱槽が導入される．解析条件となる入力データは，太陽光発電と風力発電の発電量を推定する気象データと各設備の単価，各エリアの電力と熱の需要データ，遺伝的アルゴリズムのパラメータなどである．
研究事例として，北海道を対象とした電力ネットワークを解析した結果，送電線の制約がない場合，再生可能エネルギーの発電割合は現状の 11％から 39.5%に増加したが，補償電源の供給量は最大電力需要の 98.5%であった．一方，送電線の制約が適用されると，熱需要の大きくなる冬季に一部の都市間で送電容量に不足を生じたため，これらの容量を増加させ，不足を解消した結果，再生可能エネルギーの発電割合が 22.5％となり， CO2排出量も道内の全世帯が年間に排出する約67%分を削減できた．ただし，補償電源の供給量は最大電力需要の 127%となった．また，本システムの送電網を利用した実送電線利用率は41％であるが，最適化後は電力の地産地消により13.5％に低下した．
最後に，今後の技術の発展を見込んだ考察として，蓄電池の代わりに電気自動車（EV）を導入した場合，プラグイン 100%として約 13 万台以上の EV が必要なことや，冬季間の熱需要に対し，再生可能エネルギー由来の水素を用いた場合，再生可能エネルギーの発電割合が約 29%，補償電源の供給量が最大電源需要の 54%となる解析結果を得た．Output fluctuation of renewable energy by photovoltaic and wind power generation is mitigated by the leveling effect of interconnection of multiple points with different weather conditions. In this study, we focus on this wide area interconnection, and develop an algorithm that optimizes the distributed arrangement of renewable energy from the viewpoint of economy. Then, as an example, we plan a power and heat supply network in Hokkaido. In other words, the purpose of this study is to clarify that by installing and linking renewable energy of appropriate capacity over a wide area, it is possible to increase the amount of renewable energy introduced and reduce CO2 emissions.
In this analysis, renewable energy that fluctuates under weather conditions and the power supply, storage battery, and thermal equipment energy supply that compensates for it must always match the power demand and heat demand in multiple areas. We have developed an optimization program based on a genetic algorithm as an engineering approach for dealing with such a large number of variables at the same time.
In this program, based on the power balance equation and the heat balance equation where demand and supply coincide, the amount of equipment installed and the amount of power transmission with the lowest total cost are searched for as optimal values. Solar power and wind power as renewable energy, compensating power supply, and storage battery are installed in electric power equipment, and heat pump and heat storage tank are installed in thermal equipment. The input data used as analysis conditions include weather data for estimating the amount of power generated by solar power and wind power, costs for each facility, power and heat demand data for each area, and parameters for genetic algorithms.
As a result of the analysis, when there is no constraint on the transmission line, the introduction amount of renewable energy increased from 11% at present to 39.5%, and the total capacity of the compensating power supply became 98.5% of the maximum power demand. On the other hand, when the restriction of transmission lines was added, there was a shortage of transmission capacity in some cities during the winter when heat demand increased. Therefore, as a result of increasing the capacity of these transmission lines and re-analyzing, the introduction amount of renewable energy was 22.5%, and CO2 emission could be reduced by 67% of all households. However, the total capacity of the compensating power supply was 127% of the maximum power demand. The average transmission line utilization rate using the transmission network of this system was 41%, but the average transmission line utilization rate after optimization dropped to 13.5%.
As a consideration, in anticipation of future technology development, analysis of the required number of cases where electric vehicles (EVs) are introduced instead of storage batteries and the heat demand during the winter season using hydrogen derived from renewable energy I also went.doctoral thesi
ICE JAM FLOOD EXPERIMENT USING MIXED REAL ICE WITH ICE SHEET AND FRAZIL SLUSH AROUND BRIDGE PIERS
Get PDF本研究は，橋脚部におけるアイスジャム現象の解明のために，実河川の現象に近い氷板と晶氷が混在する実氷を用いたアイスジャム実験を実施した．晶氷の影響を明らかにするために，氷板模型速度と流下堆積枚数，高水敷での氾濫範囲，水位水深変動を用いて検討を行った．晶氷を含む場合は，流下する氷板の下に晶氷が堆積して氷同士が固着し大きな塊として流下し，形状抵抗が大きくなる．このため，氷板速度は遅くなり，流下堆積枚数が増加することが分かった．また，晶氷を含む場合は，大きな氷塊となって流下するため，アイスジャム発生後の上流での氾濫速度は速く，晶氷を含まない場合に比べて急激に氾濫することが推察された．最終的な上流での氾濫範囲は晶氷有り無しで同程度であった．This study aims to clarify the ice jam phenomenon around piers. We conducted an ice jam experiment which used mixed real ice with ice sheet and frazil slush. In order to clarify the effect of frazil slush, the
experimental results show that ice velocity, number of ice, floods area variations, water level variations. In the case of containing frazil slush, they accumulate underneath the flowing ice sheet, sticking to each other and flowing down as large blocks. And, Ice sheet velocity is slowed down because the shape resistance increases. In the case of containing frazil slush, the ice flows downstream as large ice blocks. When ice jam is generated, the upstream floods area velocity increases and floods rapidly.journal articl
防災応用の観点からの機械学習の研究動向
Get PDF深層学習に代表される機械学習の手法は近年に大きな性能の発展を遂げており，防災上の各種タスクへの応
用も期待されている．一方で，データ数の本質的な不足やタスク処理過程の説明性・解釈性など，防災上の意
思決定に用いる上で計算モデルに対処が求められる課題は多い．本稿では，機械学習モデルにおける研究動向
からこの2 点へ個別に対処するための方法論，およびそれら2 点の課題に同時に対処する数理モデルとデータ
駆動モデルを統合したアプローチについて，それぞれの考え方や具体的な手法，応用事例を調査するjournal articl
積雪寒冷地における小段排水溝の変状メカニズムの解明
Get PDF積雪寒冷地の切土のり面に設置された小段排水溝は，古くから凍上現象で変状することが報告されている．本研究では凍上による小段排水溝の回転メカニズムを解明することを目的として，実際の1/10のスケールで作製した小段を凍結融解させて排水溝の凍上・融解沈下挙動を再現する室内模型実験と，供用中の道路のり面の小段に設置したU形排水溝の周辺地盤の温度や鉛直変位量を実測する現地計測を行った．その結果，小段排水溝は小段平坦部の極表層で発生する凍着凍上によって持ち上げられ，横断方向で発生する不等凍上によって山側へ回転することが明らかとなった．また，簡易的な通水性能試験を実施して，設置から3年経過した排水溝の通水性能が，回転に伴う接合部の段差によって土砂や落ち葉の堆積が助長され，大きく低下していることを確認した．journal articl
Isotopic fractionation of methane and propane at the formation of mixed-gas hydrate
Get PDFPrevious studies reported stable isotope fractionation of hydrogen for methane, ethane, and propane during the formation of their pure gas hydrates. However, the guest of natural gas hydrates is a mixed gas composed of volatile hydrocarbons. In this study we formed synthetic methane and propane mixed gas hydrates. We measured hydrogen stable isotope fractionation of both methane and propane, and suggested that the amount of isotopic fractionation depended on the cage size composed of water molecules.journal articl
FIELD SURVEY OF ICE JAM IN MARCH 2020 AND EVALUATION OF ICE JAM OCCURANCE RISK
Get PDF結氷河川の解氷期に発生するアイスジャムは，水位の急上昇や流下河氷への巻き込まれ事故などを引き起こすこともあり，結氷河川の維持管理上の課題の１つとなっている．アイスジャムによる被害軽減策として，実用的なアイスジャム発生予測技術の開発があるが，現地適用に向けて近年の現地事例を収集することおよびモデル適用の課題と解決を進めることが重要である．本研究ではまず2020年3月に北海道内の複数河川で発生したアイスジャムの発生機構を整理し，河川監視カメラによる河道内画像と水位変動により発生時期把握が可能なことを確認した．続いて今回のアイスジャム事例の発生リスク評価を行った．アイスジャム発生に影響する因子について2018年発生事例との比較を行うとともに，河氷厚予測モデルによる発生予測の問題点と改善点について整理した．As a damage reduction plan with the ice jam, we aim to develop practical ice jam occurrence prediction model. It is important to collect examples of recent ice jams and to solve the problems by applying the model on actual rivers for practical use. At first we investigated the mechanism of ice jam which occurred in several rivers in Hokkaido in March 2020. Time of outbreak and disappearance of ice jam was obtained successfully with video image by river surveillance camera and telemeting water level. Next we tried to evaluate the occurance risk evaluation of this ice jam. We compared with factor which influenced ice jam occurance in 2018 and in 2020. We also examined problems and improvement about outbreak prediction with the river ice thickness prediction model.journal articl
The Sideward Pair-MERGE of the Relative Clause and Its Antecedent*
Get PDFThis paper argues that Sideward Movement is possible as long as it is adjunction
(Pair-MERGE), although Chomsky (2019a, b, c) and Chomsky, Gallego, and Ott
(2019) exclude Sideward Movement as illegitimate. We show that our argument
makes Nunes’ (2001, 2004) cyclic analysis for certain cases of relative clause
adjunction available under the theory of MERGE and offers a third-factor-based
account for the reconstruction asymmetry between complement clauses and
relative clauses.journal articl