電力
電験三種 令和7年度下期 電力 問1
問題・正答・学習用解説
問題
次の文章は，水力発電所の種類に関する記述である。水力発電所は (ア) を得る方法により分類すると，水路式，ダム式，ダム水路式があり， (イ) の利用方法により分類すると， (ウ) ，調整池式，貯水池式，揚水式がある。一般的に，水路式はダム式，ダム水路式に比べ (エ) 。また，貯水ができないので発生電力の調整には適さない。ダム式，ダム水路式発電では，ダムに水を蓄えることで (イ) の調整ができるので，電力需要が大きいときにあわせて運転することができる。河川の自然の流れをそのまま利用して発電する方式を (ウ) 発電という。貯水池などを持たない水路式発電所がこれに相当する。1日又は数日程度の河川流量を調整できる大きさの池を持ち，電力需要が小さいときにその池に蓄え，電力需要が大きいときに放流して発電する方式を (オ) 発電という。上記の記述中の空白箇所(ア)〜(オ)に当てはまる組合せとして，最も適切なものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
選択肢
正答と解説
正答：（3）
正答の考え方
正解は(3)です。水力発電所は二つの観点で分類されます。第一に『落差（ア）を得る方法』による分類で，水路を緩い勾配で導いて自然の落差を稼ぐ水路式，河川をせき止めたダムの高低差で落差を得るダム式，両者を組み合わせたダム水路式があります。第二に『流量（イ）の利用方法』による分類で，貯水能力を持たず河川流量をそのまま使う流込み式（ウ），1日〜数日分を調整する調整池式，季節的な調整を行う貯水池式，下池から上池へ汲み上げる揚水式があります。問題文の『河川の自然の流れをそのまま利用』が流込み式（ウ），『1日又は数日程度の河川流量を調整できる大きさの池を持つ』方式が調整池式（オ）に対応します。水路式はダムによる高い堰上げ落差が得られないため，ダム式・ダム水路式に比べ一般に高落差を得にくい（エ）。したがってア＝落差，イ＝流量，ウ＝流込み式，エ＝高落差を得にくい，オ＝調整池式となる(3)が正解です。
各選択肢の解説
選択肢1
(ア)落差は正しい語ですが、(イ)流速、(ウ)自然放流、(エ)建設期間が長い、(オ)ダム式が不適切です。運用による分類は流量の利用方法を基準にし、河川の自然の流れを利用するのは流込み式、1日から数日程度を調整するのは調整池式です。(エ)には水路式の特徴である高落差を得にくいが入ります。
選択肢2
(ア)を流速・(イ)を落差とするのは二軸が逆転しており誤りです。構造分類（水路式・ダム式…）は落差の得方，運用分類（流込み式・調整池式…）は流量の使い方が基準であり，さらに水路式の特徴を『建設期間が短い』とするのも空白(エ)の趣旨（高落差を得にくい）に合いません。
選択肢4
(ア)を流量・(イ)を落差とするのは二軸が逆で誤りです。加えて(エ)を『高落差を得やすい』とするのも誤りで，水路式はダムによる堰上げがないため一般に高落差を得にくいのが正しい特徴です。
選択肢5
(オ)を貯水池式とする点が誤りです。問題文の1日又は数日程度の河川流量を調整する池を持つ方式は調整池式です。貯水池式は、出水期に蓄えた水を渇水期に使うような長期間の調整を行う方式です。
周辺知識
水力発電の分類は『土木的にどう落差をつくるか（構造による分類）』と『水量をどう運用するか（運用・流量による分類）』の二軸で整理すると混乱しません。構造では水路式・ダム式・ダム水路式の3種，運用では流込み式・調整池式・貯水池式・揚水式の4種です。流込み式は貯水池を持たないため河川流量に出力が左右され，出力調整やピーク対応ができない反面，設備が単純で建設費が比較的安く中小水力で多く採用されます。調整池式は調整池に水を蓄え、1日から数日程度の範囲で需要に合わせて発電量を調整します。逆調整池は、上流の発電所からの変動する放流を受け、下流への流量を平滑化するための池で、役割を区別します。貯水池式は出水期に貯めて渇水期に使う季節調整が可能です。揚水式は夜間の余剰電力で揚水し昼間ピークに発電する『電力貯蔵装置』として機能し，需給調整や再エネ変動吸収の役割が増しています。落差H[m]と流量Q[m³/s]に対し理論出力は9.8QH[kW]，効率を考慮した発電所出力はP=9.8QHη[kW]で表され，落差と流量の積が出力を決めるという基本式が分類とつながります。