水力・太陽光の発電量

水力発電と太陽光発電の発電量は、発電設備の出力と運転時間、そして水の流量や日射量という自然条件から求められる。発電量の計算では、瞬時の電力を表す「出力」と、一定期間に発生した電気の量を表す「電力量」を区別することが出発点となる。出力の単位はキロワット（kW）であり、電力量の単位はキロワット時（kWh）である。両者を混同すると、どの式を使うべきかを誤るため、単位から式を選ぶ習慣を身につける必要がある。

水力発電の出力と電力量

水力発電の出力は、水が落下するときに失う位置エネルギーを、水車と発電機の効率によって電気エネルギーに変換した値である。使用水量を毎秒何立方メートルとするか、有効落差を何メートルとするかによって出力が決まる。出力は次の式で求める。

P = 9.8 × Q × H × η [kW]

ここで、Qは使用水量［m³/s］、Hは有効落差［m］、ηは水車効率と発電機効率を掛け合わせた総合効率である。有効落差は、貯水池や取水口における総落差から、水路や水圧管路で生じる損失水頭を差し引いた値である。損失水頭を差し引く点は、総落差をそのまま式に代入する計算とは区別しなければならない。総合効率も、水車効率と発電機効率の和ではなく積として扱う必要がある。

出力が求まれば、電力量はその出力に運転時間を掛けて求められる。例えば、出力が一定のまま一定時間運転した場合、電力量［kWh］は出力［kW］と時間［h］の積になる。運転時間が途中で変わる場合には、時間帯ごとの出力と時間の積をそれぞれ求めて合計する。

流況曲線と年間発電電力量

河川の流量は季節や降雨によって絶えず変動する。流況曲線は、ある期間の日流量を大きい順に並べ、各流量がどれだけの日数にわたって得られるかを示す図である。この図から、豊水量、平水量、低水量、渇水量を読み取る。豊水量は1年のうち355日を下回らない流量、平水量は275日を下回らない流量、低水量は185日を下回らない流量、渇水量は95日を下回らない流量である。