JP5308560B1 - Method and apparatus for predicting power generation in solar power generation - Google Patents

Method and apparatus for predicting power generation in solar power generation Download PDF

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Abstract

【課題】 日照強度(日射量)や気温、発電量をリアルタイムで実測することなく、太陽光発電における発電量の予測を高精度に行うことができる、太陽光発電における発電量予測方法を提供する。
【解決手段】 太陽光発電装置60の発電実績から、太陽光発電装置60に固有の発電効率パターンと、その発電効率パターンを表示する近似式を求めておき、太陽光発電装置60の設置場所において、日の出から日没までの時間別全天日射量Sを求め、その時間別全天日射量Sで発電時まで累積させたとして、累積全天日射量Xを算出する。そして、累積全天日射量Xから、太陽光発電装置60の発電効率パターンを表す近似式を用いて、太陽光発電装置60の発電効率Yを求める。こうして得られた発電効率Yを、発電時の予想気温で補正してから、時間別発電量(Z)=最大出力(Mx)×時間別全天日射量(S)×時間別発電効率(Y0)より時間別発電量(Z)を求める。
【選択図】 図3
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power generation amount prediction method in solar power generation capable of predicting the power generation amount in solar power generation with high accuracy without actually measuring sunshine intensity (amount of solar radiation), temperature and power generation amount in real time. .
SOLUTION: A power generation efficiency pattern unique to the solar power generation device 60 and an approximate expression for displaying the power generation efficiency pattern are obtained from the power generation results of the solar power generation device 60, and the solar power generation device 60 is installed at the place where the solar power generation device 60 is installed. The total global solar radiation amount S from the sunrise to the sunset is obtained, and the cumulative global solar radiation amount X is calculated on the assumption that the hourly global solar radiation amount S is accumulated until power generation. Then, the power generation efficiency Y of the solar power generation device 60 is obtained from the accumulated total solar radiation amount X using an approximate expression representing the power generation efficiency pattern of the solar power generation device 60. After correcting the power generation efficiency Y thus obtained with the predicted temperature at the time of power generation, hourly power generation (Z) = maximum output (Mx) × hourly total solar radiation (S) × hourly power generation efficiency (Y0) ) To obtain the hourly power generation (Z).
[Selection] Figure 3

Description

本発明は、太陽光発電における発電量予測方法及び装置に関し、さらに言えば、日照強度(日射量)や気温、発電量の実測をすることなく、太陽光発電における発電量の予測を高精度に行うことができる、太陽光発電における発電量予測方法及び装置に関する。   The present invention relates to a method and an apparatus for predicting the amount of power generation in solar power generation. More specifically, the present invention relates to a method for predicting the amount of power generation in solar power generation with high accuracy without actually measuring sunshine intensity (amount of solar radiation), temperature, and power generation amount. The present invention relates to a power generation amount prediction method and apparatus for solar power generation.

近年、大気中の二酸化炭素の急増が地球温暖化や異常気象を招来しているとの観点から、自然エネルギーを利用した発電技術の開発が多方面で進められている。太陽光発電は、そのうちの一つであり、太陽電池パネルによる光起電力効果を利用して、太陽電池パネルに照射された太陽光エネルギーを直接的に電気エネルギーに変換するものである。太陽光発電は、他の自然エネルギー利用の発電技術よりも費用対効果が高いことから、学校、工場、一般家庭等に広範に普及しつつある。   In recent years, development of power generation technology using natural energy has been promoted in various fields from the viewpoint that rapid increase of carbon dioxide in the atmosphere has caused global warming and abnormal weather. Photovoltaic power generation is one of them, and directly converts solar energy irradiated to the solar cell panel into electrical energy by using the photovoltaic effect of the solar cell panel. Photovoltaic power generation is becoming more widely used in schools, factories, general households, etc. because it is more cost effective than other power generation technologies using natural energy.

ところで、太陽光発電における一つの問題は、発電量が天候によって左右され、不安定なことである。今後、太陽光発電が広く普及し、その一部が売電などにより電力幹線に流れ込むようになると、太陽光発電の発電量の不安定さはいっそう大きな問題となる。このため、以前から、多くの発電量予測方法が提案されてきた。   By the way, one problem in solar power generation is that the amount of power generation depends on the weather and is unstable. In the future, when solar power generation becomes widespread and some of it flows into the main power line by selling power, etc., the instability of the power generation amount of solar power generation becomes a bigger problem. For this reason, many power generation amount prediction methods have been proposed.

例えば、特許文献1(特開2011−142790号公報)に記載の「太陽光発電量予測システム」では、地域ごとの気温、日射量の予報値と実績値および電力系統の電力量の各データを収集し、収集した各データのうち、異なる複数の日について略同一時刻の気温と日射量実績値と電力量とを用いて、気温と日射量実績値を説明変数とし、電力量を目的変数としたときの回帰係数を一または複数の地域ごとに算出する。算出した地域ごとの回帰係数、および日射量予報値から、太陽光発電量の予測値を地域ごとに算出する。   For example, in the “solar power generation amount prediction system” described in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-142790), the temperature, the solar radiation forecast value and the actual value for each region, and the power amount data of the power system are stored. Of the collected data, the temperature, the solar radiation actual value, and the electric energy at approximately the same time for a plurality of different days are used as the explanatory variables, and the electric energy as the objective variable. The regression coefficient is calculated for each region or regions. A predicted value of the amount of photovoltaic power generation is calculated for each region from the calculated regression coefficient for each region and the predicted amount of solar radiation.

特許文献2(特開2011−087372号公報)の「太陽光発電システムの発電量予測装置」では、太陽光発電システムの現在発電量を測定し、その測定値に基づいて現時点の現在傾斜面日射量を算出した後、その現在傾斜面日射量から推定遮蔽率を算出する。そして、その推定遮蔽率と、太陽光発電システムの設置地域の気象統計データとに基づいて発電量を予測する。   Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-087372) “Power Generation Prediction Device for Solar Power Generation System” measures the current power generation amount of the solar power generation system, and present solar radiation on the current inclined surface based on the measured value. After calculating the amount, the estimated shielding rate is calculated from the amount of solar radiation on the current inclined surface. Then, the power generation amount is predicted based on the estimated shielding rate and the weather statistical data in the area where the photovoltaic power generation system is installed.

特許文献3(特開2011−163973号公報)の「太陽光発電量推定装置」では、複数の消費者が設置した既設太陽光発電設備による過去の発電量情報を、各消費者別且つ単位時間帯別に記録する一方、既設太陽光発電設備の所在地が同一区域にある複数の消費者(既設太陽光発電設備)につき、指定された単位時間帯における発電量情報に基づいて重回帰分析を行う。重回帰分析から導出される偏回帰係数を用いることで、当該区域の当該時間帯における水平面直達日射量と水平面散乱日射量を決定し、それらに基づいて当該区域の当該時間帯における発電量を予測する。   In the “photovoltaic power generation amount estimation device” of Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2011-163974), past power generation amount information by existing solar power generation facilities installed by a plurality of consumers is displayed for each consumer and unit time. While recording by band, multiple regression analysis is performed for a plurality of consumers (existing solar power generation facilities) where the locations of the existing solar power generation facilities are in the same area based on the power generation amount information in the designated unit time zone. By using the partial regression coefficient derived from multiple regression analysis, the horizontal plane direct solar radiation amount and horizontal plane scattered solar radiation amount in the relevant time zone of the area are determined, and the power generation amount in the relevant time zone of the relevant area is predicted based on them. To do.

特開2011−142790号公報JP 2011-142790 A 特開2011−087372号公報JP 2011-087372 A 特開2011−163973号公報JP 2011-163974 A

しかし、上述した特許文献1の太陽光発電量予測システムは、気温、日射量および電力量といった各データをリアルタイムで収集するから、リアルタイムに実測結果情報を伝送する必要がある。このため、伝送関連の緒設備が必要であるという難点がある。   However, since the photovoltaic power generation amount prediction system of Patent Document 1 described above collects each data such as temperature, solar radiation amount, and electric energy in real time, it is necessary to transmit measurement result information in real time. For this reason, there is a difficulty that transmission related facilities are required.

特許文献2の「太陽光発電システムの発電量予測装置」では、発電量予測に太陽光発電システムの設置地域の気象統計データを使用するので、日本全国での発電量予測をするのは現実的でないという難点がある。   In the “photovoltaic power generation amount prediction device” in Patent Document 2, weather statistics data of the area where the solar power generation system is installed are used for power generation amount prediction, so it is realistic to predict the amount of power generation throughout Japan. There is a difficulty that is not.

特許文献3の「太陽光発電量推定装置」では、過去の発電量情報を統計的手法(回帰分析)を使用して分析することで、日射量の実測を行うことなく指定された場所での発電量を予測することはできるが、発電所別/時間別に発電量を予測することはできないし、天気予報情報や天気実績情報の利用は考えられていない。   In the “photovoltaic power generation amount estimation device” of Patent Document 3, by analyzing the past power generation amount information using a statistical method (regression analysis), it is possible to perform measurement at a specified place without actually measuring the amount of solar radiation. Although the amount of power generation can be predicted, the amount of power generation cannot be predicted for each power plant / time, and the use of weather forecast information and weather performance information is not considered.

本発明は、上述した従来技術の持つ難点を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、日照強度(日射量)や気温、発電量をリアルタイムで実測することなく、太陽光発電装置別、時間帯別に、太陽光発電における発電量の予測を高精度に行うことができる、太陽光発電における発電量予測方法及び装置を提供することにある。   The present invention has been made in consideration of the above-mentioned difficulties of the prior art, and its object is to generate solar power without actually measuring the sunshine intensity (irradiation amount), temperature, and power generation amount in real time. An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for predicting a power generation amount in solar power generation, which can predict the power generation amount in solar power generation with high accuracy for each device and each time zone.

本発明の他の目的は、天気予報の変更があっても迅速且つ容易に対応できる、太陽光発電における発電量予測方法及び装置を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a method and an apparatus for predicting the amount of power generation in solar power generation that can respond quickly and easily even if the weather forecast changes.

本発明のさらに他の目的は、太陽光発電装置の故障の発見、出力抑制の有無の判断を容易に行うことができる、太陽光発電における発電量予測方法及び装置を提供することにある。   Still another object of the present invention is to provide a method and an apparatus for predicting the amount of power generation in solar power generation, which can easily detect a failure of the solar power generation apparatus and determine whether or not to suppress output.

ここに明記しない本発明の他の目的は、以下の説明及び添付図面から明らかである。   Other objects of the present invention which are not specified here will be apparent from the following description and the accompanying drawings.

(1) 本発明の第1の観点による太陽光発電における発電量予測方法は、
太陽光発電装置の所望の発電時における発電量を予測する方法であって、
前記太陽光発電装置の発電実績から、累積日射量と時間別発電効率の間の相関関係を示す、当該太陽光発電装置に固有の発電効率パターンと、その発電効率パターンを表わす近似式とを求め、
前記太陽光発電装置の設置場所における日の出から日没までの時間別全天日射量を、当該設置場所の大気透過率の実績値を用いて求め、
前記設置場所での過去の天気実績から、湿度と日照率の相関関係を表す天気関数を求めると共に、その天気関数を用いて日照補正率を求め、その日照補正率を用いて前記大気透過率が雲や湿度によって減衰する影響を調整し、
前記太陽光発電装置に前記時間別全天日射量で日射量を累積させたと仮定して、累積全天日射量を算出し、
前記発電効率パターンを表す前記近似式を用いて、前記累積全天日射量から前記太陽光発電装置の時間別発電効率を求め、
前記時間別発電効率を、前記発電効率パターンを求めた時の基準気温と、前記発電時の予想気温との差に対応する補正係数で補正することにより、補正済み時間別発電効率を求め、
前記補正済み時間別発電効率に、前記時間別全天日射量と前記太陽光発電装置の最大出力とを乗算することにより、前記太陽光発電装置の時間別発電量を得ることを特徴とするものである。
(1) The method for predicting the amount of power generation in solar power generation according to the first aspect of the present invention is as follows:
A method of predicting the amount of power generation at the time of desired power generation of a solar power generation device,
From the power generation results of the solar power generation device, obtain a power generation efficiency pattern specific to the solar power generation device and an approximate expression representing the power generation efficiency pattern, which indicate the correlation between the accumulated solar radiation amount and the hourly power generation efficiency. ,
Obtain the total amount of solar radiation by time from sunrise to sunset at the installation location of the solar power generation device, using the actual value of atmospheric transmittance of the installation location,
A weather function representing the correlation between humidity and sunshine rate is obtained from past weather results at the installation location, and a sunshine correction factor is obtained using the weather function, and the atmospheric transmittance is calculated using the sunshine correction factor. Adjust the effect of attenuation by clouds and humidity,
Assuming that the solar power generation apparatus accumulates the solar radiation amount by the hourly global solar radiation amount, the cumulative global solar radiation amount is calculated,
Using the approximate expression representing the power generation efficiency pattern, the hourly power generation efficiency of the solar power generation device is determined from the cumulative total solar radiation amount,
By correcting the hourly power generation efficiency with a correction coefficient corresponding to the difference between the reference temperature when the power generation efficiency pattern is obtained and the expected temperature at the time of power generation, the corrected hourly power generation efficiency is obtained,
Multiplying the corrected hourly power generation efficiency by the hourly total solar radiation amount and the maximum output of the solar power generation device, the hourly power generation amount of the solar power generation device is obtained. It is.

本発明の第1の観点による太陽光発電における発電量予測方法では、まず、対象となる太陽光発電装置の発電実績から、累積日射量と時間別発電効率の間の相関関係を示す、当該太陽光発電装置に固有の発電効率パターンと、その発電効率パターンを表わす近似式とを求める一方、前記太陽光発電装置の設置場所における日の出から日没までの時間別全天日射量を、当該設置場所の大気透過率の実績値を用いて求める。また、前記大気透過率が雲や湿度によって減衰する影響を、前記設置場所での過去の天気実績から求めた前記天気関数を用いて求めた前記日照補正率で調整する。そして、前記発電効率パターンを表す前記近似式を用いて、前記累積全天日射量から前記太陽光発電装置の時間別発電効率を求め、その時間別発電効率を用いて前記太陽光発電装置の時間別発電量を得る。   In the power generation amount prediction method in the solar power generation according to the first aspect of the present invention, first, the solar power indicating the correlation between the accumulated solar radiation amount and the hourly power generation efficiency from the power generation results of the target solar power generation device. While calculating the power generation efficiency pattern specific to the photovoltaic power generation device and an approximate expression representing the power generation efficiency pattern, the total solar radiation amount according to the time from sunrise to sunset at the installation location of the photovoltaic power generation device It is obtained by using the actual value of atmospheric transmittance. Further, the effect of the atmospheric transmittance being attenuated by clouds and humidity is adjusted by the sunshine correction factor obtained using the weather function obtained from the past weather record at the installation location. Then, by using the approximate expression representing the power generation efficiency pattern, the hourly power generation efficiency of the solar power generation device is obtained from the accumulated total solar radiation amount, and the time of the solar power generation device is calculated using the hourly power generation efficiency. Get another power generation.

このように、前記太陽光発電装置の発電実績と、前記太陽光発電装置の設置場所での大気透過率の実績値と、前記設置場所での過去の天気実績から求めた前記天気関数が判明すれば、前記太陽光発電装置の時間別発電量を算出することが可能である。よって、日照強度(日射量)や気温、発電量をリアルタイムで実測することが不要である。   Thus, the power generation result of the solar power generation device, the actual value of the atmospheric transmittance at the installation location of the solar power generation device, and the weather function obtained from the past weather performance at the installation location are found. For example, it is possible to calculate the hourly power generation amount of the solar power generation device. Therefore, it is not necessary to actually measure sunshine intensity (amount of solar radiation), temperature, and power generation amount in real time.

しかも、前記太陽光発電装置の発電実績と、前記太陽光発電装置の設置場所での大気透過率の実績値と、前記設置場所での過去の天気実績から求めた前記天気関数を使用するので、高精度な発電量予測(電気事業者(例えば電力会社)の毎日の運用に使用できる程度の高い信頼度を持つ)が可能となる。   Moreover, since the power generation results of the solar power generation device, the actual value of the atmospheric transmittance at the installation location of the solar power generation device, and the weather function obtained from the past weather performance at the installation location are used, It is possible to predict the amount of power generation with high accuracy (having high reliability that can be used for the daily operation of an electric power company (for example, an electric power company)).

さらに、前記発電効率パターンは前記太陽光発電装置に固有のものであり、しかも、得られるのは時間別発電量であるから、太陽光発電装置別、時間帯別に、太陽光発電における発電量の予測を行うことができる。   Furthermore, since the power generation efficiency pattern is unique to the solar power generation device, and what is obtained is the hourly power generation amount, the amount of power generation in solar power generation is different for each solar power generation device and for each time zone. Predictions can be made.

さらに、天気予報に応じて前記天気関数を入れ替えることが容易なので、天気予報の変更があっても迅速且つ容易に対応できる。天気予報に代えて天気実績を使用すれば、太陽光発電装置の故障の発見、出力抑制の有無の判断を容易に行うことができる。   Furthermore, since it is easy to replace the weather function according to the weather forecast, it is possible to respond quickly and easily even if the weather forecast changes. If the weather record is used instead of the weather forecast, it is possible to easily detect the failure of the photovoltaic power generation apparatus and determine whether or not to suppress the output.

(2) 本発明の太陽光発電における発電量予測方法の好ましい例では、前記大気透過率が、観測実績の南中時全天日射量と一致するように調整される。   (2) In a preferable example of the power generation amount prediction method for solar power generation according to the present invention, the atmospheric transmittance is adjusted so as to coincide with the total solar radiation amount during the south-central time of the observation results.

(3) 本発明の太陽光発電における発電量予測方法の他の好ましい例では、前記時間別全天日射量を求める際に、時間を1分ずつ進めながら60回計算し、その結果を加算してから(1/60)にして、1時間分の日射量とする。   (3) In another preferable example of the power generation amount prediction method for solar power generation according to the present invention, when calculating the hourly total solar radiation amount, the calculation is performed 60 times while advancing the time by one minute, and the result is added. (1/60) after that, and the amount of solar radiation for one hour.

(4) 本発明の太陽光発電における発電量予測方法のさらに他の好ましい例では、前記設置場所での天気予報に応じて前記天気関数が入れ替えられる。   (4) In still another preferred example of the power generation amount prediction method for solar power generation according to the present invention, the weather function is replaced according to a weather forecast at the installation location.

(5) 本発明の太陽光発電における発電量予測方法のさらに他の好ましい例では、前記太陽光発電装置の将来の時間別発電量を計算する場合は、天気予報を用いて前記天気関数が入れ替えられ、前記太陽光発電装置の過去の時間別発電量を計算する場合は、天気実績を用いて前記天気関数が入れ替えられる。   (5) In still another preferred example of the power generation amount prediction method for solar power generation according to the present invention, when calculating a future hourly power generation amount of the solar power generation device, the weather function is replaced using a weather forecast. In the case of calculating the past hourly power generation amount of the solar power generation device, the weather function is replaced using the weather results.

(6) 本発明の第2の観点による太陽光発電における発電量予測装置は、
太陽光発電装置の所望の発電時における発電量を予測する装置であって、
前記太陽光発電装置の発電実績から、累積日射量と時間別発電効率の間の相関関係を示す、当該太陽光発電装置に固有の発電効率パターンと、その発電効率パターンを表わす近似式とを求める手段と、
前記太陽光発電装置の設置場所における大気透過率の実績値を求める手段と、
前記設置場所での過去の天気実績から、湿度と日照率の相関関係を表す天気関数を求める手段とを備え、
前記太陽光発電装置の設置場所における日の出から日没までの時間別全天日射量を、前記大気透過率の実績値を用いて求め、
前記天気関数を用いて日照補正率を求め、その日照補正率を用いて前記大気透過率が雲や湿度によって減衰する影響を調整し、
前記太陽光発電装置に前記時間別全天日射量で日射量を累積させたと仮定して、累積全天日射量を算出し、
前記発電効率パターンを表す前記近似式を用いて、前記累積全天日射量から前記太陽光発電装置の時間別発電効率を求め、
前記時間別発電効率を、前記発電効率パターンを求めた時の基準気温と、前記発電時の予想気温との差に対応する補正係数で補正することにより、補正済み時間別発電効率を求め、
前記補正済み時間別発電効率に、前記時間別全天日射量と前記太陽光発電装置の最大出力とを乗算することにより、前記太陽光発電装置の時間別発電量を得ることを特徴とするものである。
(6) A power generation amount prediction apparatus in solar power generation according to the second aspect of the present invention is:
A device that predicts the amount of power generated by a solar power generation device during desired power generation,
From the power generation results of the solar power generation device, a power generation efficiency pattern specific to the solar power generation device and an approximate expression representing the power generation efficiency pattern, which indicate a correlation between the accumulated solar radiation amount and hourly power generation efficiency, are obtained. Means,
Means for determining the actual value of the atmospheric transmittance at the installation location of the solar power generation device;
Means for obtaining a weather function representing a correlation between humidity and sunshine ratio from past weather results at the installation location;
Obtain the total amount of solar radiation by time from sunrise to sunset at the installation location of the solar power generation device, using the actual value of the atmospheric transmittance,
Using the weather function to determine the sunshine correction factor, using the sunshine correction factor to adjust the effect of the atmospheric transmittance attenuated by clouds and humidity,
Assuming that the solar power generation apparatus accumulates the solar radiation amount by the hourly global solar radiation amount, the cumulative global solar radiation amount is calculated,
Using the approximate expression representing the power generation efficiency pattern, the hourly power generation efficiency of the solar power generation device is determined from the cumulative total solar radiation amount,
By correcting the hourly power generation efficiency with a correction coefficient corresponding to the difference between the reference temperature when the power generation efficiency pattern is obtained and the expected temperature at the time of power generation, the corrected hourly power generation efficiency is obtained,
Multiplying the corrected hourly power generation efficiency by the hourly total solar radiation amount and the maximum output of the solar power generation device, the hourly power generation amount of the solar power generation device is obtained. It is.

本発明の第2の観点による太陽光発電における発電量予測装置では、本発明の第1の観点による太陽光発電における発電量予測方法の場合と同じ理由により、当該方法と同じ効果が得られる。   In the power generation amount prediction apparatus for solar power generation according to the second aspect of the present invention, the same effect as that of the method can be obtained for the same reason as in the case of the power generation amount prediction method for solar power generation according to the first aspect of the present invention.

(7) 本発明の太陽光発電における発電量予測装置の好ましい例では、前記大気透過率が、観測実績の南中時全天日射量と一致するように調整される。   (7) In a preferred example of the power generation amount prediction apparatus for solar power generation according to the present invention, the atmospheric transmittance is adjusted so as to coincide with the total solar radiation amount at the time of observation in the south and middle times.

(8) 本発明の太陽光発電における発電量予測装置の他の好ましい例では、前記時間別全天日射量を求める際に、時間を1分ずつ進めながら60回計算し、その結果を加算してから(1/60)にして、1時間分の日射量とする。   (8) In another preferable example of the power generation amount prediction apparatus for solar power generation according to the present invention, when calculating the hourly total solar radiation amount, the calculation is performed 60 times while the time is advanced by one minute, and the result is added. (1/60) after that, and the amount of solar radiation for one hour.

(9) 本発明の太陽光発電における発電量予測装置のさらに他の好ましい例では、前記設置場所での天気予報に応じて前記天気関数が入れ替えられる。   (9) In still another preferred example of the power generation amount prediction apparatus for solar power generation according to the present invention, the weather function is replaced according to a weather forecast at the installation location.

(10) 本発明の太陽光発電における発電量予測装置のさらに他の好ましい例では、前記太陽光発電装置の将来の時間別発電量を計算する場合は、天気予報を用いて前記天気関数が入れ替えられ、前記太陽光発電装置の過去の時間別発電量を計算する場合は、天気実績を用いて前記天気関数が入れ替えられる。   (10) In still another preferred example of the power generation amount prediction apparatus for solar power generation according to the present invention, when calculating a future hourly power generation amount of the solar power generation apparatus, the weather function is replaced using a weather forecast. In the case of calculating the past hourly power generation amount of the solar power generation device, the weather function is replaced using the weather results.

本発明の太陽光発電における発電量予測方法及び装置によれば、(a)日照強度(日射量)や気温、発電量をリアルタイムで実測することなく、太陽光発電における発電量の予測を高精度に行うことができる、(b)天気予報の変更があっても迅速且つ容易に対応できる、(c)太陽光発電装置の故障の発見、出力抑制の有無の判断を容易に行うことができる、という効果が得られる。   According to the power generation amount prediction method and apparatus in solar power generation of the present invention, (a) the power generation amount prediction in solar power generation is highly accurate without actually measuring the sunshine intensity (sunlight amount), the temperature, and the power generation amount in real time. (B) It is possible to respond quickly and easily even if there is a change in the weather forecast, (c) It is possible to easily detect the failure of the photovoltaic power generation device and determine whether or not to suppress the output, The effect is obtained.

本発明の第1実施形態に係る発電量予測装置の使用状態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the use condition of the electric power generation amount prediction apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る発電量予測装置の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the electric power generation amount prediction apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る発電量予測装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the electric power generation amount prediction apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る発電量予測装置の時間別全天日射量を計算する動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement which calculates the hourly global solar radiation amount of the electric power generation amount prediction apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る発電量予測装置の時間別全天日射量の計算プロセスを示す表である。It is a table | surface which shows the calculation process of the hourly total solar radiation amount of the electric power generation amount prediction apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る発電量予測装置の時間別全天日射量の計算プロセスを示す表で、図5Aの続きである。It is a table | surface which shows the calculation process of the hourly total solar radiation amount of the electric power generation amount prediction apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention, and is a continuation of FIG. 5A. 本発明の第1実施形態に係る発電量予測装置の時間別全天日射量の計算プロセスにおいて、積分間隔に起因する誤差の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the error resulting from an integral interval in the calculation process of the hourly total solar radiation amount of the electric power generation amount prediction apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る発電量予測装置の対象となる太陽光発電装置の発電効率パターンを示すグラフである。It is a graph which shows the power generation efficiency pattern of the solar power generation device used as the object of the power generation amount prediction device according to the first embodiment of the present invention. (a)は各地の月別大気透過率の一例を示す表、(b)は気象庁の全天日射量実測データの一例を示す表である。(A) is a table | surface which shows an example of the monthly atmospheric transmittance of each place, (b) is a table | surface which shows an example of the global solar radiation amount actual measurement data of the Meteorological Agency. (a)は全天日射量実測データに大気透過率を合わせる手法を示すグラフ、(b)は名古屋の年間の大気透過率を示すグラフである(A) is a graph showing a method for adjusting the atmospheric transmittance to the global solar radiation measurement data, (b) is a graph showing the annual atmospheric transmittance in Nagoya. (a)は1月28日の天気予報の一例を示す表、(b)は同日の天気予報を1時間毎に補正した表、(c)は算出された日照補正率を示す表である。(A) is a table | surface which shows an example of the weather forecast of January 28, (b) is a table | surface which correct | amended the weather forecast of the same day for every hour, (c) is a table | surface which shows the calculated sunlight correction factor. (a)は名古屋市の1月の晴れの天気関数を示すグラフ、(b)は名古屋市の1月の曇りの天気関数を示すグラフ、(c)は名古屋市の1月の雨の天気関数を示すグラフである。(A) is a graph showing the sunny weather function in January in Nagoya, (b) is a graph showing the cloudy weather function in January in Nagoya, and (c) is a rain function in January in Nagoya. It is a graph which shows. 晴れの天気関数と曇りの天気関数を合成して作成される晴曇合成関数を示すグラフである。It is a graph which shows the fine weather composition function produced | generated by synthesize | combining a fine weather function and a cloudy weather function. 本発明の第1実施形態に係る発電量予測装置において、天気予報が外れた場合の対処方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the coping method when the weather forecast comes off in the electric power generation amount prediction apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る発電量予測装置において、日照時間と全天日射量とが不一致の場合を示すグラフである。In the power generation amount prediction apparatus according to the first embodiment of the present invention, it is a graph showing a case where the sunshine time and the total solar radiation amount do not match. 屋根1、屋根2及び屋根3に太陽光発電装置が設置された場合の対応方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the correspondence method when a solar power generation device is installed in the roof 1, the roof 2, and the roof 3. FIG. 本発明の第1実施形態に係る発電量予測装置において、日影障害物の対処方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the coping method of a sunshade obstacle in the electric power generation amount prediction apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. (a)は本発明の実施例1において使用される天気予報の抜粋を示す表、(b)はその補正後の天気予報を示す表である。(A) is a table | surface which shows the extract of the weather forecast used in Example 1 of this invention, (b) is a table | surface which shows the weather forecast after the correction | amendment. (a)は本発明の実施例1において算出された時間別日照率の例を示す表、(b)はその時間別日射量の例を示す表、(c)は日照率適応後の全天日射量を示す表、(d)は発電効率パターンの例を示すグラフである。(A) is a table showing an example of the hourly sunshine rate calculated in Example 1 of the present invention, (b) is a table showing an example of the hourly sunshine amount, and (c) is the whole sky after adaptation of the sunshine rate. The table | surface which shows the amount of solar radiation, (d) is a graph which shows the example of a power generation efficiency pattern. (a)は本発明の実施例1において算出された予測発電量(上限、平均、下限)を示す表、(b)はその予測発電量を示すグラフ、(c)は予測発電量と実績発電量との比較を示すグラフである。(A) is a table showing the predicted power generation amount (upper limit, average, lower limit) calculated in Example 1 of the present invention, (b) is a graph showing the predicted power generation amount, (c) is the predicted power generation amount and actual power generation. It is a graph which shows the comparison with quantity. (a)は本発明の実施例2において使用される天気実績を示す表、(b)はその補正後の天気実績を示す表、(c)は算出された全天日射量計算結果である。(A) is the table | surface which shows the weather performance used in Example 2 of this invention, (b) is the table | surface which shows the weather performance after the correction | amendment, (c) is the calculated global solar radiation amount calculation result. 本発明の実施例2において使用される晴れ、曇り及び雨の天気関数を示すグラフである。It is a graph which shows the weather function of sunny, cloudy, and rain used in Example 2 of this invention. 本発明の実施例2において使用される発電効率パターンを示すグラフである。It is a graph which shows the power generation efficiency pattern used in Example 2 of this invention. (a)は本発明の実施例2において算出された発電量の計算結果を示す表、(b)は予測結果と実績との比較を示すグラフである。(A) is a table | surface which shows the calculation result of the electric power generation amount calculated in Example 2 of this invention, (b) is a graph which shows a comparison with a prediction result and a track record. (a)は本発明の実施例3において使用される屋根と障害物の位置関係を示す説明図、(b)はその屋根毎の発電量を示すグラフである。(A) is explanatory drawing which shows the positional relationship of the roof used in Example 3 of this invention, and an obstruction, (b) is a graph which shows the electric power generation amount for every roof. (a)は本発明の実施例3において算出された屋根1の発電量を示す表、(b)はその屋根2の発電量を示す表、(c)はその屋根3の発電量を示す表である。(A) is the table | surface which shows the electric power generation amount of the roof 1 calculated in Example 3 of this invention, (b) is the table | surface which shows the electric power generation amount of the roof 2, (c) is the table | surface which shows the electric power generation amount of the roof 3. It is.

以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る太陽光発電における発電量予測装置10の使用状態を示す概念図、図2は、その発電量予測装置10の構成を示す機能ブロック図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a usage state of a power generation amount prediction apparatus 10 in solar power generation according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a functional block diagram illustrating a configuration of the power generation amount prediction apparatus 10.

(発電量予測装置の構成)
図1に示すように、本実施形態の発電量予測装置10は、インターネット50を介して、太陽光発電装置60、発電や送配電を行う電気事業者(例えば電力会社)70、天気予報を提供する天気予報提供事業者80、過去の天気実績を提供する天気実績提供事業者90と接続されており、相互にデータ通信が可能である。図1では、説明を簡単にするために、接続された太陽光発電装置60、電気事業者(電力会社)70、天気予報提供事業者80、天気実績提供事業者90の数は、いずれも一つとされているが、これらの数は任意である。通常、太陽光発電装置60は多数であり、それらは日本全国に配置される。電気事業者(電力会社)70も複数であり、日本の各地域に分布する。天気予報提供事業者80と天気実績提供事業者90は、いずれも、単数でもよいし複数でもよい。
(Configuration of power generation prediction device)
As shown in FIG. 1, the power generation amount prediction device 10 of the present embodiment provides a solar power generation device 60, an electric power company (for example, an electric power company) 70 that performs power generation and transmission / distribution, and a weather forecast via the Internet 50. Connected to a weather forecast provider 80 and a weather record provider 90 that provides past weather records, and can perform data communication with each other. In FIG. 1, in order to simplify the description, the number of connected photovoltaic power generation devices 60, an electric power company (electric power company) 70, a weather forecast provider 80, and a weather performance provider 90 is all one. However, these numbers are arbitrary. Usually, there are a large number of solar power generation devices 60, and they are arranged throughout Japan. There are also a plurality of electric power companies (electric power companies) 70, which are distributed in various regions of Japan. The weather forecast provider 80 and the weather results provider 90 may be either singular or plural.

太陽光発電装置60は、家屋の屋根やビルの屋上等に設置された太陽光パネル(太陽光発電パネル)と、その太陽光パネルを制御する制御装置(例えばパワーコンディショナー)とを備えている。   The solar power generation device 60 includes a solar panel (solar power generation panel) installed on a roof of a house, a rooftop of a building, and the like, and a control device (for example, a power conditioner) that controls the solar panel.

発電量予測装置10の構成は、図2に示すようになっており、事前準備部20、情報保存部30、予測計算処理部40、予測発電量送信部45を備えている。   The configuration of the power generation amount prediction device 10 is as shown in FIG. 2, and includes a preparation unit 20, an information storage unit 30, a prediction calculation processing unit 40, and a predicted power generation amount transmission unit 45.

事前準備部20は、予測計算処理部40において発電量の予測計算をするのに必要な情報を事前に準備するセクションであり、ユーザー情報登録部21、天気関数作成登録部22、天気予報/天気実績観測所情報登録部23、大気透過率作成登録部24、日影障害物登録部25、発電効率パターン作成登録部26を備えている。   The advance preparation unit 20 is a section for preparing in advance information necessary for the prediction calculation processing unit 40 to calculate the power generation amount. The user information registration unit 21, the weather function creation registration unit 22, the weather forecast / weather An actual observation station information registration unit 23, an atmospheric transmittance creation registration unit 24, a shadow obstacle registration unit 25, and a power generation efficiency pattern creation registration unit 26 are provided.

情報保存部30は、事前準備部20で準備された必要情報を保存するセクションであり、発電装置情報・座標/屋根情報保存部31、天気関数保存部32、観測所情報保存部33、大気透過率保存部34、日影障害物情報保存部35、発電効率パターン保存部36を備えている。   The information storage unit 30 is a section for storing necessary information prepared by the pre-preparation unit 20, and includes a power generator information / coordinate / roof information storage unit 31, a weather function storage unit 32, an observation station information storage unit 33, and atmospheric transmission. A rate storage unit 34, a shade obstacle information storage unit 35, and a power generation efficiency pattern storage unit 36 are provided.

予測計算処理部40は、情報保存部30に保存されている各種情報と、外部の天気予報提供事業者80から提供される天気予報情報や、天気実績提供事業者90から提供される天気実績情報を用いて、太陽光発電装置60の発電量の予測計算を行うセクションであり、予測計算部41を備えている。   The prediction calculation processing unit 40 includes various types of information stored in the information storage unit 30, weather forecast information provided from an external weather forecast provider 80, and weather record information provided from a weather record provider 90. Is a section that performs prediction calculation of the power generation amount of the solar power generation device 60, and includes a prediction calculation unit 41.

予測発電量送信部45は、予測計算処理部40で算出された予測発電量データを外部、すなわち太陽光発電装置60と電気事業者70に向けて送信するセクションである。   The predicted power generation amount transmission unit 45 is a section that transmits the predicted power generation amount data calculated by the prediction calculation processing unit 40 to the outside, that is, to the solar power generation device 60 and the electric power company 70.

事前準備部20のユーザー情報登録部21は、事前に提供される、発電量予測装置10により提供される発電量予測サービスを利用するユーザーに関連する情報、例えばユーザーの住所(緯度・経度)、契約電気事業者名、電力需要家番号、太陽光発電装置60の機種、メーカー、最大出力等の情報や、太陽光発電装置60や太陽光パネルの面積や設置箇所の座標(緯度・経度)、太陽光発電装置60の太陽光パネルが設置された屋根ごとに向き(方位)や傾斜(勾配)等を登録する。登録されたこれらのユーザー情報は、情報保存部30の発電装置情報・座標/屋根情報登録部31に保存される。   The user information registration unit 21 of the advance preparation unit 20 provides information related to a user who uses the power generation amount prediction service provided by the power generation amount prediction device 10 provided in advance, for example, the user's address (latitude / longitude), Information such as contracted electric power supplier name, power customer number, model of solar power generation device 60, manufacturer, maximum output, area of solar power generation device 60 and solar panel and coordinates (latitude / longitude) of installation location, The direction (orientation), inclination (gradient), and the like are registered for each roof on which the solar panel of the solar power generation device 60 is installed. The registered user information is stored in the power generation device information / coordinate / roof information registration unit 31 of the information storage unit 30.

事前準備部20の天気関数作成登録部22は、事前に、日本国内の各地域の天気関数を作成して登録する。登録された天気関数は、情報保存部30の天気関数保存部32に保存される。「天気関数」とは、過去の天気実績から求めた湿度と日照率の相関関係を表す近似式であり、地域別、月別、天気区分別に作成・登録される。「天気関数」は、本願発明者に係る特許第4848051号に開示されている。   The weather function creation / registration unit 22 of the advance preparation unit 20 creates and registers a weather function for each region in Japan in advance. The registered weather function is stored in the weather function storage unit 32 of the information storage unit 30. The “weather function” is an approximate expression representing the correlation between humidity and sunshine rate obtained from past weather results, and is created and registered by region, month, and weather category. “Weather function” is disclosed in Japanese Patent No. 4848051 related to the present inventor.

事前準備部20の天気予報/天気実績観測所情報登録部23は、事前に、天気予報提供事業者80や天気実績提供事業者90が管理する天気予報観測所や天気実績観測所に関する情報(例えば、天気予報観測所や天気実績観測所の所在地とその座標など)を登録する。登録されたこれらの情報は、情報保存部30の観測所情報保存部33に保存される。   The weather forecast / weather result observing station information registration unit 23 of the advance preparation unit 20 preliminarily includes information on the weather forecast observing station and the weather result observing station managed by the weather forecast provider 80 and the weather record provider 90 (for example, , The location of the weather forecast observatory and the weather observatory and their coordinates, etc.). The registered information is stored in the station information storage unit 33 of the information storage unit 30.

事前準備部20の大気透過率作成登録部24は、事前に、日本国内の各地域の大気透過率を作成して登録する。「大気透過率」は、各地域における過去の天気実績から求められ、地域別、時間帯別、天気区分別に作成・登録される。ここで作成・登録される大気透過率は、南中時点で日照率100%が数時間続き、全天日射量が最大となる日を選び、その日の南中時日射量が観測実績データの南中時全天日射量と一致するまで調整したものである。登録された大気透過率は、情報保存部30の大気透過率保存部34に保存される。   The atmospheric transmittance creation registration unit 24 of the advance preparation unit 20 creates and registers the atmospheric transmittance of each region in Japan in advance. The “atmospheric transmittance” is obtained from past weather results in each region, and is created and registered by region, time zone, and weather category. The atmospheric transmittance that is created and registered here is the day when the solar radiation rate of 100% lasts for several hours at the time of south and mid-day, and the day when the total solar radiation is the maximum is selected. It was adjusted until it coincided with the amount of mid-day solar radiation. The registered atmospheric transmittance is stored in the atmospheric transmittance storage unit 34 of the information storage unit 30.

事前準備部20の日影障害物登録部25は、事前に、各ユーザーの太陽光発電装置60に存在する日影障害物についての情報(例えば、日影障害物の大きさと数、位置、角度、形状など)を登録する。登録された日影障害物は、情報保存部30の日影障害物情報保存部35に保存される。   The shade obstacle registration unit 25 of the advance preparation unit 20 preliminarily includes information about the shade obstacles existing in the solar power generation device 60 of each user (for example, the size and number of shade obstacles, the position, and the angle). , Shape, etc.). The registered shadow obstacle is stored in the shadow obstacle information storage unit 35 of the information storage unit 30.

事前準備部20の発電効率パターン作成登録部26は、事前に、各ユーザーの太陽光発電装置60の発電効率パターンを作成して登録する。登録された発電効率パターンは、情報保存部30の発電効率パターン保存部36に保存される。「発電効率パターン」とは、太陽光発電装置60の累積日射量と時間別発電効率の間の相関関係を表すパターンであるが、その相関関係(パターン)を表す近似式として作成され、保存される。   The power generation efficiency pattern creation / registration unit 26 of the advance preparation unit 20 creates and registers the power generation efficiency pattern of each user's solar power generation device 60 in advance. The registered power generation efficiency pattern is stored in the power generation efficiency pattern storage unit 36 of the information storage unit 30. The “power generation efficiency pattern” is a pattern representing a correlation between the accumulated solar radiation amount of the photovoltaic power generation apparatus 60 and hourly power generation efficiency, and is created and stored as an approximate expression representing the correlation (pattern). The

予測計算処理部40の予測計算部41は、情報保存部30に保存されている各種情報と、天気予報提供事業者80や天気実績提供事業者90から提供される天気予報情報や天気実績情報とを取り込んで、所定の予測計算プロセスを実行し、予測発電量を算出する。   The prediction calculation unit 41 of the prediction calculation processing unit 40 includes various information stored in the information storage unit 30, weather forecast information and weather performance information provided from the weather forecast provider 80 and the weather record provider 90, and And execute a predetermined prediction calculation process to calculate the predicted power generation amount.

所定の予測計算プロセスを実行することで予測計算部41で得られた計算結果は、予測発電量送信部45に送られる。予測発電量送信部45は、インターネット50を介して、ユーザーすなわち太陽光発電装置60や電気事業者70に向けてその計算結果を送信する。その時、希望に応じて、ユーザー(太陽光発電装置60)別、電気事業者70(例えば電力会社)別に、表示形態を変えて計算結果を表示するようにする。   A calculation result obtained by the prediction calculation unit 41 by executing a predetermined prediction calculation process is sent to the predicted power generation amount transmission unit 45. The predicted power generation amount transmission unit 45 transmits the calculation result to the user, that is, the solar power generation device 60 and the electric power company 70 via the Internet 50. At that time, if desired, the calculation result is displayed by changing the display form for each user (solar power generation device 60) and each electric utility 70 (for example, electric power company).

多くの公開された特許文献では、太陽光パネルの発電量と気温との関係式(温度特性)が提案され、使用されているが、本発明ではそのような関係式は使用されていない。専門的知識を持たなくても、太陽光パネル(太陽光発電装置60)の「発電実績」さえ知っていれば、その発電量を予測できるようにするためである。本発明は、太陽光パネル(太陽光発電装置60)の温度特性の如何に関わらず適用が可能である。   In many published patent documents, a relational expression (temperature characteristic) between the power generation amount of the solar panel and the temperature is proposed and used, but such a relational expression is not used in the present invention. This is because the power generation amount can be predicted as long as the “power generation record” of the solar panel (solar power generation device 60) is known even without having specialized knowledge. The present invention can be applied regardless of the temperature characteristics of the solar panel (solar power generation device 60).

(発電効率と発電効率パターンについて)
本実施形態に係る発電量予測装置10の一つの特徴は、発電量予測に、対象としている太陽光発電装置60の太陽光パネルの単位面積当たりの時間別発電効率(%)と、その時間別発電効率の全天日射量の蓄積量(累積日射量)に対する変化状況を示す発電効率パターンを使用することである。そこで、発電量予測方法を述べる前に、この時間別発電効率と発電効率パターンについて説明する。
(About power generation efficiency and power generation efficiency pattern)
One feature of the power generation amount prediction apparatus 10 according to the present embodiment is that, for power generation amount prediction, the hourly power generation efficiency (%) per unit area of the solar panel of the target solar power generation apparatus 60 and the time This is to use a power generation efficiency pattern indicating a change state of the power generation efficiency with respect to the accumulated amount of solar radiation (cumulative solar radiation amount). Therefore, before describing the power generation amount prediction method, this hourly power generation efficiency and power generation efficiency pattern will be described.

なお、時間別発電効率、時間別実発電量、時間別全天日射量等の言葉は、いずれも、太陽光パネルの単位面積当たりの量を示しているので、以下の説明では、「単位面積当たり」という言葉を省略することにする。また、「時間別」とは、所定の時間単位であれば足り、1時間単位でも、30分または10分等の単位でもよく、必要に応じて任意に決定できる。   Note that the terms such as hourly power generation efficiency, hourly actual power generation amount, hourly total solar radiation amount, etc. all indicate the amount per unit area of the solar panel. I will omit the word “winning”. In addition, “by time” may be a predetermined time unit, and may be an hour unit, a unit such as 30 minutes or 10 minutes, and can be arbitrarily determined as necessary.

本実施形態では、太陽光発電装置60の太陽光パネルの時間別発電効率を
時間別発電効率 = 時間別実発電量(時間別発電実績) ÷
(最大出力 × 時間別全天日射量) (1)
と定義する。
In the present embodiment, the hourly power generation efficiency of the solar panel of the solar power generation device 60 is expressed as hourly power generation efficiency = hourly actual power generation amount (hourly power generation result) /
(Maximum output x hourly total solar radiation) (1)
It is defined as

(1)式において、「時間別実発電量(時間別発電実績)」は、対象としている太陽光パネルの過去の発電実績から容易に求められる。「最大出力」は、対象としている太陽光パネル(太陽光発電装置60)の仕様から決まる。「時間別全天日射量」は、時間別大気外全天日射量から求めることができる。よって、対象としている太陽光発電装置60の太陽光パネルの時間別発電効率は、(1)式を用いれば、容易に得られることになる。算出された時間別発電効率の全天日射量の蓄積量(累積日射量)に対する変化パターンが、太陽光パネル(太陽光発電装置60)の発電効率パターンである。   In the formula (1), the “hourly actual power generation amount (hourly power generation performance)” is easily obtained from the past power generation performance of the target solar panel. The “maximum output” is determined from the specifications of the target solar panel (solar power generation device 60). The “hourly global solar radiation amount” can be obtained from the hourly global solar radiation amount. Therefore, the hourly power generation efficiency of the solar panel of the target solar power generation device 60 can be easily obtained by using equation (1). The change pattern of the calculated hourly power generation efficiency with respect to the accumulated amount of solar radiation (cumulative solar radiation amount) is the power generation efficiency pattern of the solar panel (solar power generation device 60).

対象としている太陽光発電装置60が太陽光パネルを二つ以上有している場合は、その中から一つの太陽光パネルを選び、その時間別発電効率の変化パターンが、そのまま太陽光発電装置60の発電効率パターンとなる。   When the target solar power generation device 60 has two or more solar panels, one solar panel is selected from the solar panels, and the change pattern of the hourly power generation efficiency is the solar power generation device 60 as it is. Power generation efficiency pattern.

発電効率パターンを求める際に使用する時間別実発電量(時間別発電実績)としては、日照率が一日中最大値に近かった日(これを「パターン作成基準日」という)を選び、太陽光パネル(太陽光発電装置60)のその日の発電実績を時間別に取得する。そして、得られた時間別実発電量から、日の出から日没までの時間別発電効率を求めればよい。   For the hourly actual power generation (hourly power generation results) used to determine the power generation efficiency pattern, select the day when the sunshine rate was close to the maximum value throughout the day (this is called the “pattern creation reference day”), and the solar panel (Solar power generation device 60) acquires the power generation performance of the day by hour. Then, the hourly power generation efficiency from sunrise to sunset may be obtained from the obtained hourly actual power generation amount.

こうして求めた時間別発電効率をグラフ化すると、図6(a)〜(d)のようになる。これらの図において、棒グラフが時間別実発電量(時間別発電実績)を示し、折れ線グラフが時間別発電効率を示している。同図から分かるように、時間別発電効率は、時刻に応じて種々の値を取っており、時間と共に様々な動き(変化)をしている。時間別発電効率の変化状況である「発電効率パターン」は、季節や気温、地域、太陽光パネル(太陽光発電装置60)の機種に応じて様々であるが、この変化状況は、太陽光パネルの素材や、発電による発熱量や、気温によって異なってくることが分かっている。なお、太陽光パネルでの発電による発熱量は、天気の影響で発電開始が遅くなったり、途中の雨で中断したりするので、発電効率パターンを時間との関係で表現することはできない。   The graphs of the hourly power generation efficiency thus obtained are as shown in FIGS. 6 (a) to 6 (d). In these figures, the bar graph indicates the hourly actual power generation amount (hourly power generation performance), and the line graph indicates the hourly power generation efficiency. As can be seen from the figure, the hourly power generation efficiency takes various values according to the time, and varies (changes) with time. The “power generation efficiency pattern”, which is a change in hourly power generation efficiency, varies depending on the season, temperature, region, and type of solar panel (solar power generation device 60). It is known that it varies depending on the material used, the amount of heat generated by power generation, and the temperature. In addition, since the heat generation amount by the power generation in the solar panel is delayed in the start of power generation due to the influence of the weather or interrupted by rain on the way, the power generation efficiency pattern cannot be expressed in relation to time.

太陽光発電の場合、太陽光パネルの発電量に比例して熱が発生するが、一度発生した熱は、すぐには消えずに太陽光パネルに蓄積される。蓄積された熱は、次の発電に影響を与える。そこで、太陽光パネルへの熱の蓄積を全天日射量の蓄積で表現することを考える。つまり、ある時刻における発電効率は、日の出(日射の開始)からその時刻までに太陽光パネルに蓄積された全天日射量の蓄積に等しいとみなすのである。そして、太陽光パネルに蓄積される時間別全天日射量と、その太陽光パネルの時間別発電効率との関係を、日の出からその時刻まで集計し、時間別全天日射量と時間別発電効率との相関関係(つまり発電効率パターン)を表す近似式としてのm次多項式を求める。   In the case of solar power generation, heat is generated in proportion to the amount of power generated by the solar panel, but once generated heat is not immediately erased but accumulated in the solar panel. The accumulated heat affects the next power generation. Therefore, let us consider expressing the accumulation of heat in solar panels as the accumulation of global solar radiation. That is, the power generation efficiency at a certain time is considered to be equal to the accumulation of the total solar radiation accumulated in the solar panel from sunrise (start of solar radiation) to that time. Then, the relationship between the hourly global solar radiation accumulated in the solar panel and the hourly power generation efficiency of the solar panel is totaled from sunrise to that time, and the hourly global solar radiation and hourly power generation efficiency. An m-th order polynomial is obtained as an approximate expression that represents the correlation (that is, the power generation efficiency pattern).

すると、図6(e)〜(g)のようなグラフが得られる。これらのグラフは、発電効率パターンを示しており、そのX軸(横軸)は単位面積当たりの全天日射量の蓄積量(累積日射量)、そのY軸(縦軸)は発電効率である。X軸(横軸)は時間ではないので、発電効率を求める単位は、5分単位や10分単位など自由に設定できる。   Then, graphs as shown in FIGS. 6E to 6G are obtained. These graphs show power generation efficiency patterns, the X-axis (horizontal axis) is the accumulated amount of solar radiation per unit area (cumulative solar radiation amount), and the Y-axis (vertical axis) is the power generation efficiency. . Since the X-axis (horizontal axis) is not time, the unit for obtaining power generation efficiency can be set freely, such as 5 minutes or 10 minutes.

全天日射量の蓄積量(累積日射量)と発電効率との相関関係(発電効率パターン)を表すm次多項式の近似式は、例えば、4次の場合、
Y = a+a+a+aX+a
と表現することができる(ただし、a、a、a、a、aは定数である)。この時、相関関係を表す最適な次元を求めればよい。最高6次まで可能である。
An approximate expression of an m-order polynomial representing the correlation (power generation efficiency pattern) between the accumulated amount of solar radiation (cumulative solar radiation) and power generation efficiency is, for example, in the case of the fourth order:
Y = a 1 X 4 + a 2 X 3 + a 3 X 2 + a 4 X + a 5
(Where a 1 , a 2 , a 3 , a 4 , and a 5 are constants). At this time, an optimal dimension representing the correlation may be obtained. Up to 6th order is possible.

こうして得た発電効率パターンを表す近似式と、パターン作成基準日の気温変化リストである「時間別基準気温表」は、一対にして保存される。そして、発電量予測計算に使用される。   The approximate expression representing the power generation efficiency pattern thus obtained and the “hourly reference temperature table” which is the temperature change list of the pattern creation reference date are stored in pairs. And it is used for power generation amount prediction calculation.

発電効率パターンを表す近似式と時間別基準気温表は、太陽光パネル(太陽光発電装置60)に固有のものとして、事前に、事前準備部20の発電効率パターン作成登録部26が作成し、情報保存部30の発電効率パターン保存部36に保存される。   The approximate expression representing the power generation efficiency pattern and the hourly reference temperature table are created in advance by the power generation efficiency pattern creation / registration unit 26 of the pre-preparation unit 20 as specific to the solar panel (solar power generation device 60), It is stored in the power generation efficiency pattern storage unit 36 of the information storage unit 30.

この方式を使えば、全天日射量の蓄積量(累積日射量)を求めることができれば、その蓄積量に対応した時間的発電効率を算出することができるので、雲や雨の関係で発電開始が遅くなったり、発電途中で急激に雨が降って発電が停止したりしても、発電量予測に問題が生じない、という利点がある。   If this method is used, if the accumulated amount of solar radiation (cumulative solar radiation) can be obtained, the temporal power generation efficiency corresponding to the accumulated amount can be calculated. There is an advantage that no problem arises in the prediction of the amount of power generated even if the power generation is slowed down or if it suddenly rains during power generation and the power generation stops.

上述した発電効率パターンについては、X軸の全天日射量の蓄積量(累積日射量)が、日照時間の一番長い夏至の頃と、日照時間が一番短い冬至の頃では、倍の違いがあり、したがって近似式も大きく異なる。このため、一つの太陽光パネルについて、例えば、次のような複数の発電効率パターンが存在する。   Regarding the power generation efficiency pattern described above, the accumulated amount of solar radiation on the X-axis (cumulative solar radiation) is doubled between the summer solstice with the longest sunshine hours and the winter solstice with the shortest sunshine hours. Therefore, the approximate expression is also greatly different. For this reason, there exist the following several power generation efficiency patterns about one solar panel, for example.

・夏至パターン=一日の日照時間が一番長い6月22日の夏至の頃を中心としたパターンで、使用期間は5月7日〜8月6日とする。   ・ Summer solstice pattern = A pattern centered around the summer solstice on June 22, with the longest daylight hours, and the usage period is from May 7 to August 6.

・冬至パターン=一日の日照時間が一番短い12月22日の冬至の頃を中心としたパターンで、使用期間は11月7日〜2月6日とする。   ・ Winter solstice pattern = A pattern centered around the winter solstice on December 22, which has the shortest daylight hours, and the period of use is from November 7 to February 6.

・春秋分パターン=昼と夜の時間がほぼ同じである春分・秋分の頃を中心としたパターンで、使用期間は2月7日〜5月6日(3月20日の春分の頃)と、8月7日〜11月6日(9月20日の秋分の頃)とする。   ・ Spring and Equinox Patterns = Equinox where the time of day and night are almost the same ・ Patterns around the time of Equinox, and the period of use is from February 7th to May 6th (around the spring equinox on March 20) , August 7 to November 6 (around the fall of September 20).

発電効率パターンは、太陽光パネルに固有のものとして作成することができるので、太陽光発電パネル(ひいては太陽光発電装置60)は、メーカー別、機種ごとに、固有の発電効率パターンを持つことになる。   Since the power generation efficiency pattern can be created as unique to the solar panel, the solar power generation panel (and consequently the solar power generation device 60) has a unique power generation efficiency pattern for each manufacturer and for each model. Become.

発電効率パターンは、上述したものに限定されることはなく、種々の形で拡張することもできる。例えば、地域や月(季節)の変化を考慮して、地域別や月別などにまで拡張することもできるし、図6(h)のグラフのように、一つの発電効率パターンを午前と午後の二つに分けることもできる。発電効率パターンを午前と午後の二つに分けると、午後のパターンが午前のパターンの影響を受け難くなるというメリットがある。   The power generation efficiency pattern is not limited to that described above, and can be extended in various forms. For example, considering the change in the region and the month (season), it can be expanded to the region and month, etc., and one power generation efficiency pattern can be changed between morning and afternoon as shown in the graph of FIG. It can also be divided into two. Dividing the power generation efficiency pattern into two, morning and afternoon, has the advantage that the afternoon pattern is less affected by the morning pattern.

(発電効率を用いた発電量計算について)
上述した時間別発電効率は、予測発電量を計算する際には、次のようにして使用される。
(About power generation calculation using power generation efficiency)
The hourly power generation efficiency described above is used as follows when calculating the predicted power generation amount.

まず、日の出から日没までの時間別全天日射量を求める。次に、日の出から希望する時刻(m時)までの間に蓄積される全天日射量(累積日射量)を求める。そして、該当する発電効率パターンから、各時刻までの累積日射量に対応する時間別発電効率を読み出す。読み出された時間別発電効率を、発電時の予想気温で補正し、時間別発電効率(補正後)を得る。最後に、その時間別発電効率(補正後)に、時間別全天日射量(累積日射量ではない)と太陽光パネルの最大出力とを乗算することで、所望の時間別発電量が得られる。これを数式で表すと、次のようになる。   First, the total amount of solar radiation by hour from sunrise to sunset is obtained. Next, the total solar radiation amount (cumulative solar radiation amount) accumulated from sunrise to the desired time (m hour) is obtained. Then, hourly power generation efficiency corresponding to the accumulated solar radiation amount up to each time is read from the corresponding power generation efficiency pattern. The read hourly power generation efficiency is corrected by the predicted temperature at the time of power generation to obtain hourly power generation efficiency (after correction). Finally, by multiplying the hourly power generation efficiency (after correction) by the hourly total solar radiation amount (not the cumulative solar radiation amount) and the maximum output of the solar panel, a desired hourly power generation amount can be obtained. . This can be expressed as follows:

すなわち、日の出から希望する時刻(m時)までの間に蓄積される全天日射量(累積日射量)をXとし、累積日射量Xに相当する時間別発電効率をY、時間別発電効率Yを発電時の予想気温で補正した時間別発電効率(補正後)をKとする。また、発電効率パターンのパターン作成基準日(日照率が一日中最大値に近かった日)のm時における気温をTa、発電日の同時刻の予想気温をTb、補正係数をcとすると、時間別発電効率(補正後)Kは、次の(2)式で表される。   That is, let X be the total solar radiation amount (cumulative solar radiation amount) accumulated from sunrise to the desired time (m o'clock), Y represents hourly power generation efficiency corresponding to the cumulative solar radiation amount X, and hourly power generation efficiency Y Let K be the hourly power generation efficiency (after correction), corrected by the estimated temperature at the time of power generation. Moreover, if the temperature at m hours on the pattern creation reference day of the power generation efficiency pattern (the day when the sunshine rate is close to the maximum value throughout the day) is Ta, the predicted temperature at the same time on the power generation date is Tb, and the correction coefficient is c, The power generation efficiency (after correction) K is expressed by the following equation (2).

K = Y + (Ta−Tb)×c (2)
補正係数cには、パターン作成基準日の気温Taと発電日の予想気温Tbとの差だけでなく、太陽光発電の地域性または季節性を組み込むことが可能である。
K = Y + (Ta−Tb) × c (2)
The correction coefficient c can incorporate not only the difference between the temperature Ta on the pattern creation reference date and the predicted temperature Tb on the power generation date, but also the regionality or seasonality of photovoltaic power generation.

発電日の時間別発電量(予測発電量)をZ、太陽光パネル(太陽光発電装置60)の最大出力をMx、時間別全天日射量をSとすると、こうして算出される時間別発電効率(補正後)Kから、次の(3)式によって、発電日の時間別発電量をZを計算することができる。   Assuming that the hourly power generation amount (predicted power generation amount) is Z, the maximum output of the solar panel (solar power generation device 60) is Mx, and the hourly total solar radiation amount is S, the hourly power generation efficiency thus calculated From (after correction) K, the hourly power generation amount on the power generation day can be calculated by the following equation (3).

Z = Mx × S × K (3)
ここで、時間別全天日射量Sは、累積値ではなく、各時間の全天日射量であることに注意が必要である。
Z = Mx x S x K (3)
Here, it should be noted that the hourly global solar radiation amount S is not a cumulative value but a global solar radiation amount at each time.

(大気透過率について)
本実施形態に係る発電量予測装置10では、時間別全天日射量を計算する際に、各地域において、南中時点で日照率100%が数時間続き、全天日射量が最大となる日を選び、その日の南中時日射量が観測実績データの南中時全天日射量と一致するまで調整した大気透過率を使用する。その理由について、ここで説明する。
(About atmospheric transmittance)
In the power generation amount prediction apparatus 10 according to the present embodiment, when calculating the hourly global solar radiation amount, in each region, the solar radiation rate of 100% lasts for several hours at the time of the south-central period, and the solar radiation amount with the maximum global solar radiation amount is obtained. , And use the atmospheric permeability adjusted until the amount of solar radiation during the day is the same as the total amount of solar radiation in the observation data. The reason will be described here.

理科年表(国立天文台編)に掲載されている大気透過率(12時)は、14地点について、1971年から2000年までの月最大値の平均値および月別平均値だけである。このため、この大気透過率には三つの問題点がある。   The atmospheric permeability (12:00) published in the Science Chronology (National Astronomical Observatory) is only the average of monthly maximum values from 1971 to 2000 and monthly average values for 14 locations. For this reason, this atmospheric transmittance has three problems.

一つ目の問題は、対象地点が14ヶ所しかないこと、二つ目の問題は、10年前から40年前までの平均値であるため、最近の異常気象などが反映されていないことである。三つ目の問題は、一つの地区の大気透過率は、月毎に連続して少しずつ変化しているのに、月毎に一種類の透過率しか使用できないことである。このため、月毎に1種類の透過率が設定されていることになり、月の変わり目で全天日射量が急変する、ということになる。   The first problem is that there are only 14 target sites, and the second problem is the average value from 10 years ago to 40 years ago, so the recent abnormal weather is not reflected. is there. The third problem is that only one type of transmittance can be used per month, even though the atmospheric transmittance of one district changes little by little continuously. For this reason, one type of transmittance is set for each month, and the total solar radiation amount changes suddenly at the change of the moon.

これら三つの問題を解決するため、本実施形態では、日本全国を出来るだけ小さな地域、例えば50地域に分割し、さらに、分割された地域別に、一月を10日(旬)毎に分けて大気透過率を設定している。大気透過率のこのような測定データは、容易に入手可能である。すなわち、気象業務法及び気象測器検定規則により、公共的な気象観測検定に合格した電気式日射計で実測した全天日射量を提供している業者、例えば、気象庁や民間天気事業者、携帯電話業者が、全国各地の測定データを提供しているからである(図7Aを参照)。   In order to solve these three problems, this embodiment divides the whole of Japan into as small regions as possible, for example, 50 regions, and further divides the atmosphere into 10 months (season) for each divided region. The transmittance is set. Such measurement data of atmospheric permeability is readily available. In other words, according to the Meteorological Business Law and Meteorological Instrument Certification Regulations, contractors that provide global solar radiation measured with an electric solarimeter that has passed public weather observation certification, such as the Japan Meteorological Agency, private weather operators, mobile phones, etc. This is because the telephone company provides measurement data for various places throughout the country (see FIG. 7A).

しかし、これらの業者がその測定に用いる電気式日射計は、太陽軌道を追いかけながら測定しているので、太陽光発電に使用されている平面的な太陽光パネルよりも、日射を多く吸収する構造になっている。よって、この点を考慮して修正してから使用する必要がある。   However, the electric pyranometers used by these companies for measurement are measured while following the solar orbit, so they absorb more solar radiation than the flat solar panels used for solar power generation. It has become. Therefore, it is necessary to use after correcting in consideration of this point.

本実施形態では、日別・時間別に全天日射量と日照時間が測定されているデータを使用し、全国各地を月3回に分けて大気透過率を設定している。つまり、まず、対象地域の各旬の中から、南中時点で日照率100%が数時間続き、全天日射量が最大となる日を選ぶ。次に、その日付と観測地点の緯度・経度を所定の計算式に代入し、計算結果の南中時日射量が観測実績データの南中時全天日射量と一致するまで、大気透過率を調整する(図7B(a)のグラフを参照)。時間別全天日射量は、こうして調整した大気透過率を使用して計算する。その一例として、こうして作成した名古屋の年間の大気透過率が、図7B(b)に示してある。   In the present embodiment, using the data in which the amount of solar radiation and the sunshine time are measured for each day and hour, the atmospheric transmittance is set by dividing each part of the country into three times a month. That is, first, from each season of the target area, a day is selected where the sunshine rate of 100% lasts for several hours at the time of the south-south and the total solar radiation amount is maximum. Next, substituting the date and latitude / longitude of the observation point into the given calculation formula, the atmospheric transmittance is calculated until the solar radiation amount in the south-central time of the calculation result matches the global solar radiation amount in the south-central time of the observation data. Adjust (refer to the graph of FIG. 7B (a)). Total hourly solar radiation is calculated using the atmospheric permeability adjusted in this way. As an example, the annual atmospheric transmittance of Nagoya thus created is shown in FIG. 7B (b).

大気透過率は、季節性が強く、同じ月であれば2〜3年間はほぼ同じ値になることが、調査結果から分かっている。したがって、月を3分割した10日間に最大値が見つからないこともあり得るが、その時は、前年同月でなくても、前々年同月の中から最大になる日を選んでもよい。そうしても、同じ結果が得られるからである。   From the survey results, it is known that the atmospheric permeability has a strong seasonality, and if it is the same month, it will be almost the same for 2 to 3 years. Therefore, the maximum value may not be found in 10 days obtained by dividing the month into three. At that time, the maximum day may be selected from the same month in the previous year, not the same month in the previous year. This is because the same result can be obtained.

(発電量予測装置での発電量予測方法)
次に、図3及び図4を参照しながら、本実施形態に係る発電量予測装置10の発電量予測方法について説明する。以下の各ステップは、予測計算処理部40の予測計算部41が実行する。
(Power generation amount prediction method with power generation amount prediction device)
Next, the power generation amount prediction method of the power generation amount prediction apparatus 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4. The following steps are executed by the prediction calculation unit 41 of the prediction calculation processing unit 40.

図3において、まず、ステップS1では、発電量を予測する日、すなわち「発電日」のデータ(年月日)を取得する。発電日データは、通常、太陽光発電装置60のユーザーから入力されたものを使用するが、発電量予測装置10から直接入力されたものを使用してもよい。また、併せて、「発電場所」、つまり、発電量予測の対象となっている太陽光発電装置60の設置場所の座標データを、情報保存部30の発電装置情報・座標/屋根情報保存部31から読み出す。例えば、太陽光発電装置60の太陽光パネルが設置されている屋根の位置や方位や角度等を読み出す。   In FIG. 3, first, in step S <b> 1, the date (year / month / day) for which the power generation amount is predicted, that is, “power generation date” is acquired. The power generation date data normally uses data input from the user of the solar power generation device 60, but may use data input directly from the power generation amount prediction device 10. In addition, the coordinate data of the “power generation location”, that is, the installation location of the photovoltaic power generation device 60 that is the target of the power generation amount prediction, is generated as the power generation device information / coordinate / roof information storage unit 31 of the information storage unit 30. Read from. For example, the position, azimuth, angle, and the like of the roof where the solar panel of the solar power generation device 60 is installed are read out.

ステップS2では、ステップS1で認識した発電日が、発電量予測を行う当日(予測当日)より以前(過去)がどうかを判定する。発電日が予測当日より以前の日であれば(YES)、ステップS10に飛ぶ。ステップS10では、観測所情報保存部33から発電場所の最寄りの観測所を読み出し、その観測所から発電場所の天気実績を取得する。そして、ステップS11に進み、取得した天気実績の天気と実湿度から、発電日の日照補正率を算出する。その後、ステップS5〜S9を実行する。   In step S2, it is determined whether the power generation date recognized in step S1 is earlier (past) than the current power generation amount prediction date (prediction date). If the power generation date is earlier than the predicted date (YES), the process jumps to step S10. In step S10, the nearest station of the power generation station is read from the station information storage unit 33, and the weather performance of the power generation station is acquired from the station. And it progresses to step S11 and calculates the sunlight correction factor of an electric power generation day from the weather and actual humidity of the acquired weather performance. Thereafter, steps S5 to S9 are executed.

ステップS2により明らかなように、ステップS10〜S11は、発電日が予測当日より以前である場合の処理であるから、将来の発電量を予測する処理ではない。これらのステップは、太陽光発電装置60に故障があるかどうか、また、太陽光発電装置60の出力抑制が有ったかどうかの判断をするためのものである。将来の発電量を予測する通常の場合は、ステップS3〜S9が実行される。   As is clear from step S2, steps S10 to S11 are processing when the power generation date is earlier than the prediction date, and thus are not processing for predicting the future power generation amount. These steps are for determining whether or not the solar power generation device 60 has a failure and whether or not the output of the solar power generation device 60 has been suppressed. In the normal case of predicting the future power generation amount, steps S3 to S9 are executed.

ステップS2で、ステップS1で認識した発電日が、予測当日より以前でないときは(NO)、ステップS3に進む。ステップS3では、観測所情報保存部33から発電場所の最寄りの観測所を読み出し、その観測所から発電場所の翌日(及びそれ以降)の天気予報を取得する。天気予報は、例えば、一日に3回、例えば6時、11時、18時に取得する。その後、ステップS4に進む。   In step S2, when the power generation date recognized in step S1 is not earlier than the predicted date (NO), the process proceeds to step S3. In step S3, the nearest station of the power generation site is read from the station information storage unit 33, and a weather forecast for the next day (and thereafter) of the power generation site is acquired from the station. The weather forecast is acquired, for example, three times a day, for example, 6:00, 11:00, and 18:00. Thereafter, the process proceeds to step S4.

ステップS4では、天気関数保存部32に保存されている、発電場所と発電日に対応する「天気関数」を取り出し、また、取得した天気予報から、発電日の予想天気と予想湿度を取り出してその天気関数に入力し、発電日の時間別の日照補正率を算出する。   In step S4, the “weather function” corresponding to the power generation location and the power generation date stored in the weather function storage unit 32 is extracted, and the predicted weather and predicted humidity of the power generation date are extracted from the acquired weather forecast. Input to the weather function and calculate the sunshine correction factor for each hour of the power generation date.

「天気関数」は、過去の天気実績から求めた、地域別、月別、天気区分別に、湿度と日照率の相関関係を表す近似式である(特許第4848051号参照)。「日照補正率」は、後に時間別全天日射量を補正するためのものである。すなわち、次のステップS5では時間別全天日射量が計算されるが、その際には、計算を簡略化するために、発電日と発電場所に対応する大気透過率の調整値が一律に使用され、発電日の雲や湿度に起因する日射量の減衰が考慮されない。そこで、ステップS5で計算した時間別全天日射量に雲や湿度に起因する日射量の減衰を反映させるために、ここで日照補正率を用意しておくのである(図4のステップS23を参照)。   The “weather function” is an approximate expression that represents the correlation between humidity and sunshine rate for each region, each month, and each weather category obtained from past weather results (see Japanese Patent No. 4848051). The “sunshine correction rate” is for correcting the amount of solar radiation by time later. That is, in the next step S5, the hourly global solar radiation amount is calculated. In this case, in order to simplify the calculation, the adjustment value of the atmospheric transmittance corresponding to the power generation date and the power generation location is uniformly used. The attenuation of solar radiation due to the cloud and humidity of the power generation day is not considered. Therefore, in order to reflect the attenuation of the amount of solar radiation caused by clouds and humidity in the hourly global solar radiation amount calculated in step S5, a sunlight correction factor is prepared here (see step S23 in FIG. 4). ).

「天気関数」は、地域別、月別および天気区分別に事前に作成しておく。天気区分には、「晴れ」「曇り」「雨」の3種類があり、それぞれは湿度と日照率の相関関係を近似式として表現している。また、信頼区間を設定し、上限、下限、平均の近似式を設定することも可能である。「晴れ」と「曇り」を合わせて一つの関数にすることも可能である。   A “weather function” is created in advance for each region, each month, and each weather category. There are three types of weather categories, “sunny”, “cloudy”, and “rain”, and each expresses the correlation between humidity and sunshine rate as an approximate expression. It is also possible to set confidence intervals and set upper, lower and average approximation formulas. “Sunny” and “cloudy” can be combined into one function.

図8Bは、名古屋地区のある年の1月の天気関数で、それぞれが「晴れ」と「曇り」および「雨」の関数で、信頼度区間を設定し、その区間の上限、下限地、平均が算出できるように設定されている。   Fig. 8B shows the weather function for January in a Nagoya area. Each is a function of "Sunny", "Cloudy" and "Rain". Is set so that can be calculated.

天気予報から発電量を予測するためには、湿度予報のある予報の中から当該地区に最も近い地域の予報を取得する。天気予報は通常、3時間おきの予測値が表示されているが、1時間毎に予測するために、その天気予報を1時間毎のものに補正する。この補正は、n時の天気を(n−1)時と(n+1)時にそれぞれセットし、「湿度」と「気温」は、n時の値をa、(n+3)時の値をbとした場合、(n+1)時は(1/3)(b+2a)、(n+2)時の値は(1/3)(2b+a)と補正される。実際、図8A(a)の天気予報の表を補正すると、図8A(b)のようになる。   In order to predict the amount of power generation from the weather forecast, a forecast of the area closest to the area is acquired from forecasts with a humidity forecast. The weather forecast usually displays predicted values every three hours, but in order to predict every hour, the weather forecast is corrected to every hour. In this correction, the weather at n hours is set at (n−1) and (n + 1) respectively, and “humidity” and “temperature” are set to a value at n hours and b at (n + 3) times, respectively. In this case, the value at (n + 1) is corrected to (1/3) (b + 2a), and the value at (n + 2) is corrected to (1/3) (2b + a). Actually, when the weather forecast table of FIG. 8A (a) is corrected, it becomes as shown in FIG. 8A (b).

こうして1時間毎のものに補正された天気予報から、時間別に、天気関数を適用して日照補正率(時間別日照補正率)を求める。上限、下限がある場合は、平均の場合と同様に、それぞれの天気関数に湿度を入力して、時間別日照補正率を算出する。算出結果は図8A(c)のようになる。   From the weather forecast thus corrected for every hour, a sunshine correction factor (hourly sunshine correction factor) is obtained by applying a weather function for each hour. When there is an upper limit and a lower limit, as in the case of the average, the humidity is input to each weather function and the hourly sunshine correction factor is calculated. The calculation result is as shown in FIG.

続くステップS5では、発電日と発電場所における時間別全天日射量を計算する。このステップでは、大気透過率保存部34に保存されている、発電日と発電場所に対応する大気透過率が読み出されて使用される。この大気透過率としては、上述したように、全ての時間に対して、発電場所において以前、天気事業者が観測した日射強度の一番強い時間帯である南中時に一致する大気透過率を、所定方法で調整したものが使用されている。そして、雲や湿度の影響によって生じる南中時の日射量の減衰は、ステップS23において、先のステップS4で天気関数から算出した「日照補正率」を用いて補正するようにしている。   In the subsequent step S5, hourly total solar radiation at the power generation date and the power generation location is calculated. In this step, the atmospheric transmittance corresponding to the power generation date and the power generation location stored in the atmospheric transmittance storage unit 34 is read and used. As described above, as described above, for all the times, the atmospheric transmittance corresponding to the time of the south and central hours, which is the strongest solar radiation time zone observed by the weather operator before, at the power generation site, for all times, What was adjusted by the predetermined method is used. Then, the attenuation of the solar radiation amount due to the influence of clouds and humidity is corrected in step S23 by using the “sunshine correction factor” calculated from the weather function in the previous step S4.

続くステップS6では、日影障害物情報保存部35に保存されている、発電場所の日影障害物情報を読み出し、発電量予測の対象となっている太陽光発電装置60の太陽光パネルへの太陽光の照射の障害になる全ての障害物に対して、日影処理を行う。つまり、すべての日影障害物による日射量の減衰量を計算するのである。これは、太陽光パネルの周辺にある障害物により、太陽光パネルに日影が生じ、太陽光パネルへの太陽光の照射量が減衰することを考慮するためである。   In the following step S6, the shade obstacle information of the power generation place stored in the shade obstacle information storage unit 35 is read, and the solar power generation device 60 that is the target of the power generation amount prediction is supplied to the solar panel. Shadow treatment is performed on all obstacles that interfere with sunlight irradiation. That is, the amount of solar radiation attenuation due to all shade obstacles is calculated. This is to take into account that an obstacle around the solar panel causes a shadow on the solar panel and the amount of sunlight irradiated to the solar panel is attenuated.

続くステップS7では、ステップS6で得られた、太陽光パネルの周辺にある障害物による日射量の減衰量を考慮して、ステップS5で算出した時間別全天日射量を補正する。   In the following step S7, the hourly global solar radiation amount calculated in step S5 is corrected in consideration of the attenuation amount of the solar radiation amount by the obstacle around the solar panel obtained in step S6.

続くステップS8では、発電効率パターン保存部36から、太陽光パネルの発電効率パターンに対応する近似式(図6(e)〜(g)のグラフ参照)を読み出し、これにステップS7で得た日射量減衰補正後の時間別全天日射量を適用して、時間別発電効率を計算する。この時、通常は、発電効率パターン作成時の基準気温と、発電日の予想気温との間に差があるので、その差に応じて時間別発電効率を補正する。そして、補正後の時間別発電効率に各時間に対応する全天日射量(累積日射量ではない)と最大出力を乗じて、時間別発電量を得る。つまり、上記(2)式と(3)式を用いて時間別発電量を求めるのである。   In subsequent step S8, the approximate expression (see the graphs of FIGS. 6E to 6G) corresponding to the power generation efficiency pattern of the solar panel is read from the power generation efficiency pattern storage unit 36, and the solar radiation obtained in step S7 is read out. The hourly power generation efficiency is calculated by applying the hourly global solar radiation after the amount attenuation correction. At this time, normally, since there is a difference between the reference temperature at the time of generating the power generation efficiency pattern and the predicted temperature on the power generation date, the hourly power generation efficiency is corrected according to the difference. Then, the hourly power generation efficiency is obtained by multiplying the corrected hourly power generation efficiency by the total solar radiation amount (not the cumulative solar radiation amount) corresponding to each time and the maximum output. That is, the hourly power generation amount is obtained using the above equations (2) and (3).

こうして得られた時間別発電量をグラフにすると、発電日における予測発電量が時間毎に得られる。   When the hourly power generation amount thus obtained is graphed, the predicted power generation amount on the power generation date is obtained for each hour.

なお、上記ステップS3〜S9は、一つの屋根に設置された太陽光パネルに対して実行されるものであり、得られる結果は、一つの屋根に設置された太陽光パネルについての時間別発電量である。したがって、一つの太陽光発電装置60について太陽光パネルが複数の屋根に設置されている場合は、それら全ての太陽光パネルについて同様にして時間別発電量を計算する。そして、得られた全ての太陽光パネルによる時間別発電量を合計する。こうして、発電量予測の対象となった太陽光発電装置60全体の予測時間別発電量が得られる。   In addition, said step S3-S9 is performed with respect to the solar panel installed in one roof, and the result obtained is the power generation amount according to time about the solar panel installed in one roof. It is. Therefore, when a solar panel is installed on a plurality of roofs for one solar power generation device 60, the hourly power generation amount is calculated in the same manner for all the solar panels. And the hourly power generation amount by all the obtained solar panels is totaled. In this way, the power generation amount by predicted time of the entire photovoltaic power generation apparatus 60 that is the target of power generation amount prediction is obtained.

上述したステップS2で、発電日が予測当日より以前(過去)であると判断されると、ステップS10に飛ぶが、ステップS10では、観測所情報保存部33から発電場所の最寄りの観測所を読み出し、その観測所から発電場所の天気実績を、例えば10分間隔で取得する。そして、ステップS11に進み、取得した天気実績の天気と実湿度から、発電日の日照補正率を算出する。その後は、発電日が予測当日より以前でない場合(ステップS3〜S4)と同様に、ステップS5〜S9を実行し、予測当日より前の発電日における予測発電量を得る。   If it is determined in step S2 described above that the power generation date is earlier (past) than the prediction date, the flow jumps to step S10, but in step S10, the nearest station of the power generation site is read from the station information storage unit 33. The weather performance of the power generation place is acquired from the observation station at intervals of 10 minutes, for example. And it progresses to step S11 and calculates the sunlight correction factor of an electric power generation day from the weather and actual humidity of the acquired weather performance. Thereafter, similarly to the case where the power generation date is not earlier than the predicted date (steps S3 to S4), steps S5 to S9 are executed to obtain the predicted power generation amount on the power generation date prior to the predicted date.

こうして得られた予測発電量を実際の発電量と比較した結果、両者の差異がかなり大きいことが分かった場合は、太陽光発電装置60に故障がある可能性が高いので、点検をする必要がある。故障でなかった場合は、太陽光発電装置60の出力抑制が発生した場合があるので、検討が必要である。   As a result of comparing the predicted power generation amount obtained in this way with the actual power generation amount, if it is found that the difference between the two is quite large, it is highly possible that the photovoltaic power generation device 60 has a failure. is there. If it is not a failure, the output of the solar power generation device 60 may be suppressed, and thus examination is necessary.

以上で発電量予測計算のプロセスは終了である。   This is the end of the power generation prediction calculation process.

(時間別全天日射量の計算方法)
次に、図3のステップS5において実行される、発電日、発電場所の時間別全天日射量の計算方法を、図4を参照しながら詳細に説明する。
(Calculation method of hourly global solar radiation)
Next, the calculation method of the total solar radiation amount according to time of the power generation date and the power generation place, which is executed in step S5 of FIG. 3, will be described in detail with reference to FIG.

図4において、最初のステップS21では、発電日、発電場所の時間別大気外全天日射量を計算する。この計算は1分毎に行う。この計算は、次のように、公知の方法で行うことができる。   In FIG. 4, in the first step S <b> 21, the solar radiation amount outside the atmosphere for each hour of the power generation date and the power generation location is calculated. This calculation is performed every minute. This calculation can be performed by a known method as follows.

一般に、求める地点の緯度、経度と、任意の日の任意の時間の太陽方位ψ、高度αは、それぞれ、太陽赤緯δ、緯度φ、時角hの値を使用して、次の(4)式と(5)式でそれぞれ与えられる。   In general, the latitude and longitude of the desired point, and the sun azimuth ψ and altitude α at any time on any day are calculated using the values of solar declination δ, latitude φ, and hour angle h, respectively (4 ) And (5) respectively.

α=arcsin{sin(φ)sin(δ) +
cos(φ)cos(δ)cos(h)} (4)
ψ=arctan[cos(φ)cos(δ)sin(h)/
{sin(φ)sin(α)−sin(δ)}] (5)
ここで、時角hは、標準時間JSTの関数として次の(6)式で与えられる。
α = arcsin {sin (φ) sin (δ) +
cos (φ) cos (δ) cos (h)} (4)
ψ = arctan [cos (φ) cos (δ) sin (h) /
{Sin (φ) sin (α) −sin (δ)}] (5)
Here, the time angle h is given by the following equation (6) as a function of the standard time JST.

時角h=(JST−12)π/12
+ 標準子午線からの経度差 + 均時差(Eq) (6)
均時差(Eq)は、1月1日からの日数の関数として求められる。
Hour angle h = (JST-12) π / 12
+ Longitude difference from standard meridian + Equal time difference (Eq) (6)
The equation of time (Eq) is determined as a function of the number of days since January 1.

すると、時間別大気外全天日射量Qは、次の(7)式で求められる。   Then, the hourly atmospheric total solar radiation amount Q is obtained by the following equation (7).

Q=1367(r/r) sin(α) (7)
ただし、1367(W/m)は太陽定数、(r/r)は地心太陽距離で、1月1日からの日数の関数である。
Q = 1367 (r * / r) 2 sin (α) (7)
However, 1367 (W / m 2 ) is a solar constant, and (r / r * ) is a geocentric solar distance, which is a function of the number of days from January 1.

こうして算出される大気外全天日射量Qは、1平方メートルの広さに注がれる1時間当たりのエネルギー量(メガジュール、MJ)として出力される。つまり、上述した式を用いることで、発電日、発電場所の時間別大気外全天日射量が得られることが分かる。   The amount of global solar radiation Q calculated in this way is output as the amount of energy per hour (megajoules, MJ) poured into an area of 1 square meter. In other words, it can be seen that by using the above-described formula, the solar radiation amount outside the atmosphere according to the time of the power generation date and the power generation location can be obtained.

次のステップS22では、ステップS21で求めた時間別大気外全天日射量から、時間別法線面直達日射量を計算する。この計算も1分毎に行う。この計算も、次のように、公知の方法で行うことができる。   In the next step S22, the hourly normal solar radiation amount is calculated from the hourly atmospheric total solar radiation amount obtained in step S21. This calculation is also performed every minute. This calculation can also be performed by a known method as follows.

時間別法線面直達日射量、すなわち、大気圏外のエネルギーが垂直な地表に届く日射量は、次の式(8)(Bouguerの式)を用いて、時間別大気外全天日射量から求めることができる。   The amount of direct solar radiation by time, that is, the amount of solar radiation that reaches the surface of the earth where the energy outside the atmosphere is vertical, is obtained from the hourly atmospheric total solar radiation using the following equation (8) (Bouguer's equation). be able to.

= Jn0 × P × m (8)
ただし、Jは法線面直達日射量[MJ/mh]、Jn0は大気外全天日射量[MJ/mh]、Pは大気透過率、mは大気質量である。
J n = J n0 × P × m (8)
Here, J n is the normal surface direct solar radiation amount [MJ / m 2 h], J n0 is the outside global solar radiation amount [MJ / m 2 h], P is the atmospheric transmittance, and m is the atmospheric mass.

大気質量mは、太陽光が地表に到達するまでの空気抵抗で、太陽が天頂にあるときは海面における大気質量が標高で修正され、太陽高度が低くなった時は大気の曲率の影響を標準時間で表現された太陽高度等で補正される。大気透過率Pは、上述したように、真昼の最大大気透過率を月3旬別に調整したものを使用する。   Atmospheric mass m is the air resistance until sunlight reaches the earth's surface. When the sun is at the zenith, the atmospheric mass at the sea level is corrected by the altitude, and when the solar altitude is low, the influence of the curvature of the atmosphere is standardized. It is corrected by the solar altitude expressed in time. As described above, the atmospheric transmittance P is obtained by adjusting the maximum atmospheric transmittance at midday according to the three months of the month.

次のステップS23では、ステップS22で求めた時間別法線面直達日射量から、時間別傾斜面直達日射量、すなわち、傾斜があり方位がある太陽光パネルに注がれる日射量を計算する。この計算も1分毎に行う。この計算も、次のように、公知の方法で行うことができる。   In the next step S23, the hourly inclined surface direct solar radiation amount, that is, the solar radiation amount poured into the solar panel with inclination and orientation is calculated from the hourly normal surface direct solar radiation amount obtained in step S22. This calculation is also performed every minute. This calculation can also be performed by a known method as follows.

傾斜面直達日射量は、次の(9)式のように、球面三角関数を使って計算できる。   The amount of direct solar radiation on the inclined surface can be calculated using a spherical trigonometric function as shown in the following equation (9).

Di = IDn cos(i) (9)
ここで、IDiは傾斜面直達日射量[MJ/mh]、IDnは法線面直達日射量[MJ/mh]、iは日射入射角[rad]である。
I Di = I Dn cos (i) (9)
Here, I Di is an inclined surface direct solar radiation amount [MJ / m 2 h], I Dn is a normal surface direct solar radiation amount [MJ / m 2 h], and i is a solar radiation incident angle [rad].

日射入射角の余弦cos(i)は、次の(10)式で算出できる。   The cosine cos (i) of the incident angle of solar radiation can be calculated by the following equation (10).

cos(i)=sin(h)・cos(γ) +
cos(h)・cos(A)・sin(γ)・cos(α) +
cos(h)・sin(A)・sin(γ)・sin(α) (10)
ただし、hは太陽高度[rad]、Aは太陽方位角[rad](真南=0、東側=負、西側=正)、γは斜面傾斜角[rad](水平=0、垂直=π/2)、αは斜面法線の方位角[rad](真南=0、東側=負、西側=正)である。
cos (i) = sin (h) · cos (γ) +
cos (h), cos (A), sin (γ), cos (α) +
cos (h) · sin (A) · sin (γ) · sin (α) (10)
Where h is solar altitude [rad], A is solar azimuth angle [rad] (true south = 0, east side = negative, west side = positive), and γ is slope inclination angle [rad] (horizontal = 0, vertical = π / 2), α is the azimuth angle [rad] of the slope normal (true south = 0, east side = negative, west side = positive).

こうして得られた時間別傾斜面直達日射量は、一律の大気透過率を使用して得ているので、これにステップS4で求めた「日照補正率」を乗算することで、雲や湿度に起因する日照量の減衰を補正する。   The amount of direct solar radiation on the inclined surface obtained in this way is obtained by using a uniform atmospheric transmittance, and this is multiplied by the “sunshine correction factor” obtained in step S4, resulting in clouds and humidity. Correct the attenuation of the amount of sunlight.

次のステップS24では、ステップS22で求めた時間別大気外全天日射量から、時間別水平面天空日射量を計算する。この計算も1分毎に行う。ここでも、一律の大気透過率が使用される。   In the next step S24, the hourly horizontal solar radiation amount is calculated from the hourly atmospheric total solar radiation amount obtained in step S22. This calculation is also performed every minute. Again, a uniform atmospheric transmission is used.

時間別水平面天空日射量は、一般的に使用されている次の(11)式を用いて計算できる。この計算も1分毎に行う。   The hourly horizontal solar radiation amount can be calculated using the following commonly used equation (11). This calculation is also performed every minute.

sh=Jn0 × sin(h)(1− P・cosec(h))×KSD (11)
ただし、KSD=(0.66−0.32sin(h))×
{0.5+(0.4−0.3P)sin(h)}
である。また、Ishは水平面天空日射量(散乱光)[MJ/mh]、Jn0は大気外全天日射量[MJ/mh]、Pは大気透過率、hは太陽高度である。
I sh = J n0 × sin (h) (1-P · cosec (h)) × K SD (11)
However, K SD = (0.66-0.32sin (h)) ×
{0.5+ (0.4-0.3P) sin (h)}
It is. In addition, I sh is the horizontal solar radiation amount (scattered light) [MJ / m 2 h], J n0 is the outside total solar radiation amount [MJ / m 2 h], P is the atmospheric transmittance, and h is the solar altitude. .

次のステップS25では、ステップS24で求めた時間別傾斜面直達日射量(IDi)と、ステップS24で求めた時間別水平面天空日射量(Ish)とを加算して、時間別全天日射量を計算する。この計算も、日の出から日没までのすべての時間に対して、1分毎に行う。 In the next step S25, the hourly inclined surface direct solar radiation amount (I Di ) obtained in step S24 and the hourly horizontal solar radiation amount (I sh ) obtained in step S24 are added to produce hourly global solar radiation. Calculate the quantity. This calculation is also performed every minute for all the time from sunrise to sunset.

次のステップS26では、ステップS25で求めた1分毎の時間別全天日射量を、10分毎に集計する。   In the next step S26, the hourly total solar radiation amount obtained in step S25 is totaled every 10 minutes.

最後のステップS27では、ステップS26で10分毎に集計した時間別全天日射量を、1時間毎に集計する。こうして、1時間毎の時間別全天日射量を得る。   In the last step S27, the total amount of solar radiation by time counted every 10 minutes in step S26 is totaled every hour. Thus, the hourly global solar radiation amount is obtained every hour.

本実施形態では、計算精度を高めるため、大気外全天日射量から全天日射量までの計算の出力は、すべて、単位面積・単位時間当たりの値として出力される。したがって、1日の全天日射量を求めるためには、標準時間JSTを日の出時刻から日没までの時間分だけ、標準時間JSTを進ませて計算すればよいということになる。例えば、6時、7時、・・・17時、18時分だけの計算ということである。   In this embodiment, in order to improve calculation accuracy, all calculation outputs from the total atmospheric solar radiation amount to the total solar radiation amount are output as values per unit area / unit time. Therefore, in order to obtain the amount of solar radiation per day, the standard time JST may be calculated by advancing the standard time JST by the time from sunrise to sunset. For example, calculation at 6 o'clock, 7 o'clock, ... 17:00, 18 o'clock.

ところで、1日の全天日射量は円錐曲線としてグラフ化されるが、時間単位の計算を行うと、滑らかな曲線のはずが階段状のグラフとなり、精度上、問題となる。このように精度が著しく落ちるのは、日の出と日没の近辺である。円錐曲線を1時間刻みで面積を求めた場合と1分刻みで面積を求めた場合では、底辺部分で最大60%程度、差が開くことが分かる(図5Cを参照)。   By the way, the amount of solar radiation per day is graphed as a conical curve. However, if a time unit is calculated, a smooth curve should be a stepped graph, which is a problem in terms of accuracy. It is in the vicinity of sunrise and sunset that the accuracy decreases significantly. It can be seen that there is a difference of up to about 60% at the base portion when the area of the conic curve is obtained in increments of 1 hour and where the area is obtained in increments of 1 minute (see FIG. 5C).

また、きめ細かい時間指定ができないことにより、計算精度が変わってくるという問題もある。例えば、ある時刻の10分間の日射強度の影響度は、それが最初の10分か最後の10分かで、影響度が大きく異なってくるのである。その時間が日の出に近い時間か南中時の時間かによっても、大きく異なってくる。   There is also a problem that the calculation accuracy changes due to the inability to specify a precise time. For example, the influence degree of the solar radiation intensity for 10 minutes at a certain time varies greatly depending on whether it is the first 10 minutes or the last 10 minutes. It varies greatly depending on whether the time is close to sunrise or south-central time.

これら二つの問題を解決するために、本実施形態では、図5A、図5Bに示すように、大気外全天日射量計算から、全天日射量を1分ずつ時計を進めながら計算する。計算結果としては、1時間当たりの強度が出力されるので、計算結果を60分の一にして日射量計算基本ワークテーブル(1分単位)に保存する。そして、1分単位の計算結果を10分単位に集計して、日射量計算中間ワークテーブル(10分単位)に保存する。さらに、10分単位の結果を1時間分集計して、日射強度計算結果テーブル(時間単位)に保存する。こうすることで、計算精度を上げることができる。   In order to solve these two problems, in this embodiment, as shown in FIGS. 5A and 5B, the total solar radiation amount is calculated from the atmospheric total solar radiation amount while the clock is advanced one minute at a time. Since the intensity per hour is output as the calculation result, the calculation result is set to 1/60 and stored in the solar radiation amount calculation basic work table (in units of 1 minute). Then, the calculation results in units of 1 minute are totaled in units of 10 minutes and stored in the solar radiation amount calculation intermediate work table (units of 10 minutes). Further, the results in units of 10 minutes are totaled for one hour and stored in the solar radiation intensity calculation result table (time unit). By doing so, the calculation accuracy can be increased.

(太陽光パネルが複数の場合)
太陽光パネルが取り付けられる屋根の種類は、切妻造、寄棟造(図11参照)、入母屋造などがあり、さらに母屋、離れ、納屋、蔵(倉庫)などがあって、それぞれに太陽光パネルが搭載され、かつ、これら太陽光パネルが一つの制御装置(パワーコンディショナー)で制御されている。また、各太陽光パネルは、設置方位や設置傾斜角も違うから、日影障害物による影響も違ってくる。よって、日影障害物による影響も太陽光パネルごとに発電量予測に反映されるようにしておく必要がある。
(When there are multiple solar panels)
The types of roofs to which solar panels can be attached include gables, dormitories (see Fig. 11), and main building, and there are also main houses, separate buildings, barns, warehouses (warehouses), and so on. Are installed, and these solar panels are controlled by a single control device (power conditioner). In addition, each solar panel has a different installation direction and installation inclination angle, so the influence of the shade obstacles is also different. Therefore, it is necessary to reflect the influence of the shade obstacle in the power generation amount prediction for each solar panel.

太陽光パネルのメーカー、製品、設置方位、設置傾斜角が同じであれば、設置場所が離れていても1枚のパネルとして取り扱うことができる。そして、太陽光パネル毎に事前にメーカー名、製品名、方位角度、傾斜角度、最大出力(パネル面積)を、発電装置情報・座標/屋根情報保存部31に保存しておく。   If the manufacturer, product, installation orientation, and installation inclination angle of the solar panel are the same, it can be handled as a single panel even if the installation location is remote. The manufacturer name, product name, azimuth angle, inclination angle, and maximum output (panel area) are stored in advance in the power generation device information / coordinate / roof information storage unit 31 for each solar panel.

発電量の予測計算では、上述したように、太陽光パネル1枚ごとに、日の出から日没までの時間別全天日射量を天気の影響を考慮して計算するが、日影による影響も組み込んでいる(ステップS6参照)。そして、太陽光パネル毎に発電効率パターンを適用して発電量を計算する。こうして太陽光パネル毎の発電量が求まると、すべての太陽光パネルの発電量を時間別に合計して、太陽光発電装置60の一日の予測発電量とする。   In the power generation forecast calculation, as described above, the total solar radiation by hour from sunrise to sunset is calculated for each solar panel in consideration of the influence of the weather. (See step S6). Then, the power generation amount is calculated by applying the power generation efficiency pattern for each solar panel. When the power generation amount for each solar panel is obtained in this way, the power generation amounts of all the solar panels are summed up hourly to obtain the predicted power generation amount of the solar power generation device 60 for one day.

太陽光パネルごとに予測計算を行うことによって、東側のパネルは、午前中は発電量が多いが午後には少なくなることを考慮することができる。また、発電による温度の影響を太陽光パネル毎に扱うことで、発電効率を別々に想定でき、日影による影響を別々に判断できる。   By performing the prediction calculation for each solar panel, the east panel can take into account that the amount of power generated in the morning is large but decreases in the afternoon. Moreover, the power generation efficiency can be assumed separately by treating the effect of temperature due to power generation for each solar panel, and the effect of shadows can be determined separately.

(日影障害物による影響の考慮)
日影の影響については、例えば、次のようにして対処する(図12参照)。
(Considering the effects of shade obstacles)
The influence of the shadow is dealt with, for example, as follows (see FIG. 12).

太陽光発電装置60毎に、日影になる障害物(日影障害物)を登録しておく。
・太陽光発電装置60が最初に日影となる方位(1)と距離(2)
・太陽光発電装置60が最後に日影となる方位(4)と距離(5)
・日影障害物の高さ(3)は、太陽光発電装置60からの高さを計算する。
・日影障害物が作る角度(3)'は、tan−1(日影障害物の高さ÷日影障害物までの距離)で計算する。
For each solar power generation device 60, an obstacle (a shade obstacle) that becomes a shade is registered.
・ Direction (1) and distance (2) that the solar power generation device 60 becomes the first shadow
・ Direction (4) and distance (5) that solar power generation device 60 becomes the last shade
-The height (3) of the shade obstacle calculates the height from the solar power generation device 60.
The angle (3) ′ created by the shade obstacle is calculated by tan −1 (height of the shade obstacle ÷ distance to the shade obstacle).

日影障害物が複数ある場合は、その全てを登録する。   If there are multiple shade obstacles, register all of them.

例えば、西向きの屋根は、午前中は太陽光度が屋根の傾斜角度以上になるまでは、直達日射量が生じない。反対に、東向きの屋根は、夕方、太陽光度が傾斜角度より低くなると、直達日射量が生じない。このことは、傾斜面日射量の計算に使用した(10)式に組み込まれている。   For example, a west-facing roof does not generate direct solar radiation until morning in the morning until the sunlight intensity is equal to or greater than the inclination angle of the roof. On the other hand, the east-facing roof does not generate direct solar radiation in the evening when the sunlight intensity becomes lower than the inclination angle. This is incorporated in the equation (10) used for calculating the solar radiation amount on the inclined surface.

日影の判定は、次のようにして行う。   Shading is determined as follows.

太陽の方位(A)と高度(h): 太陽方位Aが(1)と(2)の範囲のときの日影障害物までの距離(2)と(5)を使用して、日影障害物が作る角度(3)'=tan−1(日影障害物の高さ÷日影障害物までの距離)を求めておく。 Sun Azimuth (A) and Altitude (h): Using Sun Distance A (2) and (5) to Sunshade Obstruction when Sun A is in the range of (1) and (2) Find the angle (3) ′ = tan −1 (the height of the shade obstacle ÷ the distance to the shade obstacle) made by the object.

日影開始: A=(1)のとき、h<(3)'となる時刻である。A=(1)のとき、h>(3)'であれば、日影にはならない。   Shade start: When A = (1), h <(3) ′. When A = (1), if h> (3) ′, there is no shadow.

日影終了: 日影になった後(すなわちA=(1)のとき、h<(3)'になった後)、(1)<A<(2)で、h>(3)'(つまり、日影障害物より高い位置に太陽が来たとき)となる時刻である。   End of shadow: After the shadow is reached (ie, when A = (1), h <(3) ′), (1) <A <(2), h> (3) ′ ( That is, it is the time when the sun comes to a position higher than the shade obstacle.

太陽高度と方位の判定は、1分間隔の計算結果と集計方法(図5参照)にある太陽軌道の高度方位をチェックすれば、日影になる時刻と終了する時刻が自動的に判定できる。   The solar altitude and azimuth can be determined automatically by checking the altitude azimuth of the solar orbit in the calculation result at 1 minute intervals and the tabulation method (see FIG. 5).

こうして太陽光パネルが日影になる時間帯が分かったら、図5に示した日射量計算基本ワークテーブル(1分単位)の日影影響欄にフラッグを立てる。そして、日影判定終了後に10分単位の集計をする際には、フラッグの立っている時間帯の全天日射量は、水平面日射量のみとすればよい。こうすることで、簡単に、日影障害物による影響を予測発電量に反映させることができる。   When the time zone in which the solar panel is shaded is found in this way, a flag is set in the shade effect column of the solar radiation amount calculation basic work table (in 1 minute unit) shown in FIG. And when totaling for every 10 minutes after completion | finish of shadow determination, the total solar radiation amount of the time slot | zone where a flag stands should just be only a horizontal surface solar radiation amount. By doing so, it is possible to easily reflect the influence of the shade obstacle on the predicted power generation amount.

(天気予報の変化への対応)
電気事業者70の系統運用は、前日に計画し、当日は可能な限り変更を受け付けながら、最善の運用を行っている。例えば、翌日の運用計画は、前日の17時30分まで受け付けて、その後、計画が立てられる。翌日は、10分毎に、2時間先を予測しながら系統運用を行っている。刻々変わる状況に、出来る限りの対応を行っている。天気予報が外れることは、十分に考慮しておかなければならない。本実施形態でも、天気予報が変更されることを考慮に入れている(図9を参照)。
(Responding to changes in weather forecasts)
The grid operation of the electric utility 70 is planned the day before, and the best operation is performed while accepting changes as much as possible on the day. For example, the next day's operation plan is accepted until 17:30 on the previous day, and then the plan is made. On the next day, every 10 minutes, the system is operated while predicting 2 hours ahead. We respond as much as possible to the ever-changing situation. Careful consideration must be given to the fact that the weather forecast is off. This embodiment also takes into account that the weather forecast is changed (see FIG. 9).

天気予報は、通常、一日に3回発表される。発表ごとに少しずつ予報が変わる地域がある。天気予報が変更になったかどうかの判定は、例えば、天気区分と湿度と温度の3種類で判断する。具体的には、例えば、天気は「晴れ」、「曇り」、「雨」の区分から変わった場合、湿度は10度以上の変更があった場合、温度は5度以上の変更があった場合を、「予報の変更」とみなす。この場合、変更があった地区にある太陽光発電装置60についてのみ、再度新しい天気予報に基づいて発電量予測を行い、変更後の新しい予測発電量は該当する太陽光発電装置60にのみ送られる。また、新しい予測発電量は、該当する電気事業者70へも送られる。   Weather forecasts are usually published three times a day. There are areas where forecasts change little by little with each announcement. The determination as to whether or not the weather forecast has been changed is made by, for example, three types of weather classification, humidity, and temperature. Specifically, for example, when the weather changes from “sunny”, “cloudy”, and “rainy”, when the humidity changes by 10 degrees or more, and when the temperature changes by 5 degrees or more Is regarded as “forecast change”. In this case, only for the solar power generation device 60 in the changed area, the power generation amount is predicted again based on the new weather forecast, and the new predicted power generation amount after the change is sent only to the corresponding solar power generation device 60. . The new predicted power generation amount is also sent to the corresponding electric utility 70.

天気予報が変更された場合の対応の一例を、図9を参照しながら説明する。   An example of a response when the weather forecast is changed will be described with reference to FIG.

当日(n日)に、翌日(n+1日)の第1回天気予報が(午前)6時に出されると、当日(n日)と翌日(n+1日)の予測発電量を計算し、該当する太陽光発電装置60に送信して表示する。この時、電気事業者(電力会社)70には送信されない。   When the 1st weather forecast for the next day (n + 1) is issued on the current day (n day) at 6:00 am, the forecasted power generation for that day (n day) and the next day (n + 1 day) is calculated and the corresponding sun It is transmitted to the photovoltaic device 60 and displayed. At this time, it is not transmitted to the electric power company (electric power company) 70.

第2回天気予報が(午前)11時に出されると、第1回天気予報と比較し、「変更なし」と判断されると、発電量の計算は実行されない。電気事業者(電力会社)70には、第1回天気予報に基づく予測発電量が送信される。「変更あり」と判断されると、第2回天気予報に基づいて当日(n日)と翌日(n+1日)の予測発電量が再計算され、該当する太陽光発電装置60に送信して表示する。この時、電気事業者(電力会社)70には、第2回天気予報に基づく予測発電量が送信される。   When the second weather forecast is issued at 11:00 (am), the power generation amount is not calculated when it is determined “no change” as compared with the first weather forecast. A predicted power generation amount based on the first weather forecast is transmitted to the electric power company (electric power company) 70. If it is determined that there is a change, the predicted power generation amount for the current day (n day) and the next day (n + 1 day) is recalculated based on the second weather forecast and transmitted to the corresponding solar power generation device 60 for display. To do. At this time, the predicted power generation amount based on the second weather forecast is transmitted to the electric power company (electric power company) 70.

第3回天気予報が18時に出されると、第2回天気予報と比較し、「変更なし」と判断されると、発電量の計算は実行されない。「変更あり」と判断されると、第3回天気予報に基づいて当日(n日)と翌日(n+1日)の予測発電量が再計算され、該当する太陽光発電装置60に送信して表示する。この時、電気事業者(電力会社)70には、予測発電量は送信されない。電気事業者(電力会社)70への予測発電量の送信は、17時半必着だからである。電気事業者(電力会社)70は、こうして送信されてくる第1回または第2回の天気予報に基づいて、翌日(n+1日)の運転計画を作成する。   When the third weather forecast is issued at 18:00, it is compared with the second weather forecast. When it is determined that there is no change, the power generation amount is not calculated. If it is determined that there is a change, the predicted power generation amount for the current day (n day) and the next day (n + 1 day) is recalculated based on the third weather forecast, and transmitted to the corresponding solar power generation device 60 for display. To do. At this time, the predicted power generation amount is not transmitted to the electric power company (electric power company) 70. This is because the predicted power generation amount to the electric power company (electric power company) 70 must arrive at 17:30. The electric power company (electric power company) 70 creates an operation plan for the next day (n + 1 day) based on the first or second weather forecast transmitted in this way.

翌日(n+1日)になると、第4回天気予報が(午前)6時に出されるので、第3回天気予報と比較し、「変更あり」と判断されると、第4回天気予報に基づいてn+1日の予測発電量を計算し、該当する太陽光発電装置60に送信して表示する。同時に、電気事業者(電力会社)70にも送信されるが、これは(午前)9時以降の系統運用の変更に間に合わせるためである。   On the next day (n + 1 day), the 4th weather forecast will be issued at 6 am (am). Compared with the 3rd weather forecast, if it is judged that there is a change, it will be based on the 4th weather forecast. The predicted power generation amount for (n + 1) days is calculated, transmitted to the corresponding solar power generation device 60, and displayed. At the same time, it is also transmitted to the electric power company (electric power company) 70 in order to keep up with the change in system operation after 9:00 am.

第5回天気予報が(午前)11時に出されると、第4回天気予報と比較し、「変更あり」と判断されると、第5回天気予報に基づいてn+1日の予測発電量を計算し、該当する太陽光発電装置60に送信して表示する。同時に、電気事業者(電力会社)70にも送信されるが、これは13時以降の系統運用の変更に間に合わせるためである。   When the 5th weather forecast is issued at 11:00 am, it is compared with the 4th weather forecast. When it is determined that there is a change, the predicted power generation amount for n + 1 days is calculated based on the 5th weather forecast. Then, it transmits to the corresponding solar power generation device 60 and displays it. At the same time, it is also transmitted to the electric power company (electric power company) 70 in order to keep up with the change in system operation after 13:00.

以後、同様の処理が毎日繰り返される。   Thereafter, the same processing is repeated every day.

以上述べたように、本第1実施形態に係る発電量予測装置10では、まず、対象となる太陽光発電装置60の発電実績から、累積日射量と時間別発電効率の間の相関関係を示す、当該太陽光発電装置60に固有の発電効率パターンと、その発電効率パターンを表わす近似式とを求める一方、太陽光発電装置60の設置場所における日の出から日没までの時間別全天日射量を、当該設置場所の大気透過率の実績値を用いて求めている。また、前記大気透過率が雲や湿度によって減衰する影響を、前記設置場所での過去の天気実績から求めた天気関数を用いて求めた日照補正率で調整するようにしている。そして、前記発電効率パターンを表す近似式を用いて、累積全天日射量から太陽光発電装置60の時間別発電効率を求め、その時間別発電効率を用いて太陽光発電装置60の時間別発電量を得ている。   As described above, in the power generation amount prediction apparatus 10 according to the first embodiment, first, the correlation between the accumulated solar radiation amount and the hourly power generation efficiency is shown from the power generation results of the target solar power generation apparatus 60. While obtaining the power generation efficiency pattern specific to the solar power generation device 60 and an approximate expression representing the power generation efficiency pattern, the total amount of solar radiation by time from sunrise to sunset at the installation location of the solar power generation device 60 is obtained. The actual value of the atmospheric transmittance at the installation location is obtained. Further, the effect of the atmospheric transmittance being attenuated by clouds or humidity is adjusted by the sunshine correction factor obtained using the weather function obtained from the past weather record at the installation location. Then, using the approximate expression representing the power generation efficiency pattern, the hourly power generation efficiency of the solar power generation device 60 is obtained from the accumulated total solar radiation amount, and the hourly power generation of the solar power generation device 60 is performed using the hourly power generation efficiency. Getting quantity.

このように、太陽光発電装置60の発電実績と、太陽光発電装置60の設置場所での大気透過率の実績値と、前記設置場所での過去の天気実績から求めた天気関数が判明すれば、太陽光発電装置60の時間別発電量を算出することが可能である。よって、日照強度(日射量)や気温、発電量をリアルタイムで実測することが不要である。   Thus, if the weather function calculated | required from the power generation track record of the solar power generation device 60, the track record value of the atmospheric transmittance in the installation place of the solar power generation device 60, and the past weather performance in the said installation location will become clear. The hourly power generation amount of the solar power generation device 60 can be calculated. Therefore, it is not necessary to actually measure sunshine intensity (amount of solar radiation), temperature, and power generation amount in real time.

しかも、太陽光発電装置60の発電実績と、太陽光発電装置60の設置場所での大気透過率の実績値と、前記設置場所での過去の天気実績から求めた天気関数を使用するので、高精度な発電量予測(電気事業者(例えば電力会社)70の毎日の運用に使用できる程度の高い信頼度を持つ)が可能となる。   In addition, since the power generation result of the solar power generation device 60, the actual value of the atmospheric transmittance at the installation location of the solar power generation device 60, and the weather function obtained from the past weather performance at the installation location are used, high Accurate power generation amount prediction (having high reliability that can be used for daily operation of an electric power company (for example, an electric power company) 70) becomes possible.

さらに、発電効率パターンは太陽光発電装置60に固有のものであり、しかも、得られるのは時間別発電量であるから、太陽光発電装置別、時間帯別に、太陽光発電における発電量の予測を行うことができる。   Furthermore, since the power generation efficiency pattern is unique to the solar power generation device 60, and what is obtained is the hourly power generation amount, the prediction of the amount of power generation in solar power generation by the solar power generation device and by time zone is obtained. It can be performed.

さらに、天気予報に応じて天気関数を入れ替えることが容易なので、天気予報の変更があっても迅速且つ容易に対応できる。天気予報に代えて天気実績を使用すれば、太陽光発電装置60の故障の発見、出力抑制の有無の判断を容易に行うことができる。   Furthermore, since it is easy to change the weather function according to the weather forecast, it is possible to respond quickly and easily even if there is a change in the weather forecast. If the weather record is used instead of the weather forecast, it is possible to easily find a failure of the photovoltaic power generation apparatus 60 and determine whether or not to suppress output.

(第2実施形態)
上述した第1実施形態では、天気予報から発電量を予測していたが、本第2実施形態では、天気実績から予測するものであり、図3のステップS10〜S11を実行する場合に相当する。それ以外の点は、上述した第1実施形態と同じであるから、その説明は省略する。
(Second Embodiment)
In the first embodiment described above, the power generation amount is predicted from the weather forecast. However, in the second embodiment, the power generation amount is predicted from the weather performance, and corresponds to the case where steps S10 to S11 in FIG. 3 are executed. . Since the other points are the same as those in the first embodiment described above, description thereof is omitted.

過去の天気実績には、日照時間(h)と全天日射量(MJ/m)がある。しかし、これら二つのデータは、予測計算には使用できない。その理由は、全天日射量測定については、太陽軌道追跡型で測定しているため、固定型の太陽光発電装置60の場合と比較すると、20%ほど多めの値になっていること、そして、全天日射量を観測している観測所が日本全国に50ヶ所しかないことである。このため、太陽光発電装置60と観測所の距離が大きくなり、雲の影響などで誤差が大きくなって、好ましくない。 Past weather results include sunshine hours (h) and total solar radiation (MJ / m 2 ). However, these two data cannot be used for predictive calculations. The reason for this is that the global solar radiation measurement is measured by the solar orbit tracking type, so that it is about 20% larger than the case of the fixed type solar power generation device 60, and There are only 50 observation stations all over Japan that measure the amount of solar radiation. For this reason, the distance between the solar power generation device 60 and the observation station is increased, and the error is increased due to the influence of clouds, which is not preferable.

日照時間については、観測基準が、一定強度以上の日照が得られたときに実測することになっているが、太陽光発電の場合はその強度以下でも発電できる製品が多いから、実態に合っていない。   The sunshine duration is actually measured when the sunshine exceeds a certain intensity, but in the case of solar power generation, there are many products that can generate electricity below that intensity. Absent.

日照時間と全天日射量が不一致の例を、図10に示す。   An example in which the sunshine hours and the total solar radiation amount do not match is shown in FIG.

天気実績から発電量を予測する場合も、天気予報から予測する場合と同様に、天気関数を使用する。それに加えて予測に必要なデータは、発電所地点、発電日、天気種別、湿度、気温、降水量である。しかし、天気予報からの予測とは、次のような違いがある。   When the power generation amount is predicted from the weather results, the weather function is used as in the case of prediction from the weather forecast. In addition, the data necessary for the prediction are the power plant site, date of power generation, weather type, humidity, temperature, and precipitation. However, there are the following differences from the forecast from the weather forecast.

第一の相違点は、天気予報からの場合は、1時間単位に予測するのに対し、天気実績からの場合は、10分単位の実績データが得られることである。第二の相違点は、観測所によっては、天気種別が分からないことがあること、あるいは、天気種別が分かったとしても、6時間おきの天気の場合があって使用に耐えないことがあることである。その場合は、図8Cに示すように、「晴れ関数」と「曇り関数」を合成することで「晴曇合成関数」を予め作成しておき、降水量が0以上の場合は「雨関数」を使用し、それ以外の場合はこの「晴曇合成関数」を使用することもできる。   The first difference is that, in the case of the weather forecast, the prediction is made in units of one hour, whereas in the case of the weather results, the result data in units of 10 minutes is obtained. The second difference is that depending on the observatory, the weather type may not be known, or even if the weather type is known, it may be unusable due to the weather every 6 hours. It is. In this case, as shown in FIG. 8C, a “sunny function” and a “cloud function” are synthesized in advance to create a “sunny function”, and when the precipitation is 0 or more, “rain function”. Otherwise, this “cloudy cloud composition function” can be used.

続いて、取得した1時間おきの「天気」を10分間隔の時間に張り付ける。つまり、1時間毎/2時間毎/3時間毎/6時間毎データを10分間隔に編集する。そして、次のようにして、天気関数を割り当てる。
・快晴/晴れ/薄曇 → 晴れ関数または晴曇合成関数
・曇り → 曇り関数または晴曇合成関数
・降水量が0以上の場合 → 雨関数
・降水量が非表示の場合 → 曇り関数または晴曇合成関数
そして、該当する天気関数を取得し、その天気関数に10分毎に湿度を入力すると、10分毎の日照補正率が出力される。
Subsequently, the acquired “weather” every hour is pasted at 10-minute intervals. That is, the data is edited every 10 minutes at intervals of 1 hour / 2 hours / 3 hours / 6 hours. Then, the weather function is assigned as follows.
・ Sunny / Sunny / Light clouding → Sunny function or clear cloud composition function / Cloudy → Cloudy function or clear cloud composition function Function When a corresponding weather function is acquired and humidity is input to the weather function every 10 minutes, a sunshine correction factor is output every 10 minutes.

次に、10分刻みの全天日射量の計算結果を受け取り、全時間について下記の(12)式の計算を行う。(上限、下限の設定がある場合はそれぞれについて同じ計算を行う。)
時間別全天日射量 = 時間別水平面天空日射量 +
時間別傾斜面直達日射量 × 日照補正率 (12)
こうして得られた時間別全天日射量に、時間別発電効率と太陽光パネル(太陽光発電装置60)の最大出力とを乗じれば、予測発電量が得られる。
Next, the calculation result of the total solar radiation amount in increments of 10 minutes is received, and the following equation (12) is calculated for the entire time. (If upper and lower limits are set, the same calculation is performed for each.)
Total solar radiation by hour = Horizontal solar radiation by hour +
Amount of direct solar radiation on the inclined surface by hour × Sunlight correction factor (12)
If the hourly total solar radiation amount thus obtained is multiplied by the hourly power generation efficiency and the maximum output of the solar panel (solar power generation device 60), the predicted power generation amount can be obtained.

次に、実施例によって、上述した本発明をより具体的に説明する。本実施例1は、天気予報から発電量を予測する場合の例である。   Next, the above-described present invention will be described more specifically with reference to examples. The first embodiment is an example in the case where the power generation amount is predicted from the weather forecast.

愛知県大府市に設置された太陽光発電装置において、2011年1月21日の発電量を予測した。この太陽光発電装置は、名古屋地方気象台から13.9km、東海観測所から4.6km、豊田観測所から23.2km離れた場所に設置されていた。   In the photovoltaic power generation system installed in Obu City, Aichi Prefecture, the power generation amount on January 21, 2011 was predicted. This solar power generation device was installed at a location 13.9 km from Nagoya Regional Meteorological Observatory, 4.6 km from Tokai Observatory, and 23.2 km from Toyota Observatory.

この太陽光発電装置の仕様は以下の通りであった。   The specifications of this solar power generation device were as follows.

所在地座標: 北緯35度2分、東経136度57分
標高: 10メートル
屋根の方位: 南向き東に13度
屋根の傾斜角度: 25度
パネル機器: メーカー=S社、機種=M型(多結晶型)
太陽電池最大出力: 4.814KW
予測計算手順は、次のとおりとした。
Location coordinates: North latitude 35 degrees 2 minutes, east longitude 136 degrees 57 minutes Altitude: 10 meters Roof orientation: 13 degrees east facing south Roof inclination angle: 25 degrees Panel equipment: Manufacturer = S company, model = M type (polycrystalline Type)
Maximum output of solar cell: 4.814KW
The prediction calculation procedure was as follows.

まず、愛知県大府市の2011年1月21日の天気予報を取得した。その一部を図13A(a)に示す。次に、取得した3時間おきの天気予報を、図13A(b)のように、時間毎の予報に補正した。   First, the weather forecast for January 21, 2011 in Obu City, Aichi Prefecture was acquired. A part thereof is shown in FIG. 13A (a). Next, the acquired weather forecast every 3 hours was corrected to hourly forecasts as shown in FIG. 13A (b).

次に、名古屋地区の1月の天気関数(図8Bを参照)を取得し、時間毎に補正された天気予報から天気と湿度を取得して、上限、平均、下限の天気関数に入力し、時間別の日照補正率を取得した(図13B(a)を参照)。また、名古屋地区の1月下旬の大気透過率(=0.875)を取得した。   Next, get the weather function for January in the Nagoya area (see Figure 8B), get the weather and humidity from the weather forecast corrected for each hour, and enter the weather function for the upper limit, average, and lower limit, The sunshine correction factor according to time was acquired (refer to Drawing 13B (a)). In addition, the air permeability (= 0.875) of Nagoya in late January was obtained.

そこで、こうして取得した大気透過率、所在地座標、屋根の方位、角度、標高、発電日(1月21日)の値を用いて、時間別に水平面、傾斜面、全天の日射量(時間別日射量)を算出した(図13B(b)参照)。   Therefore, using the air permeability, location coordinates, roof orientation, angle, altitude, and power generation date (January 21) obtained in this way, the amount of solar radiation (horizontal, incline, and daily solar radiation) Amount) was calculated (see FIG. 13B (b)).

算出した時間別日射量を日照補正率で補正し、全天日射量を上限、平均、下限のすべてに対し、上記(12)式を用いて算出した(図13B(cを参照)。   The calculated hourly solar radiation amount was corrected with the sunshine correction rate, and the total solar radiation amount was calculated using the above equation (12) for all of the upper limit, average, and lower limit (see FIG. 13B (see c)).

他方、該当する発電効率パターンを取得した(図13B(d)を参照)。パターン識別キーはS社・M型・冬であった。   On the other hand, the corresponding power generation efficiency pattern was acquired (see FIG. 13B (d)). The pattern identification keys were S, M, and winter.

時間別に累積日射量を求め、発電効率パターンに対応する近似式に、時間毎に累積日射量を入力して、該当する発電効率を求めた。   Cumulative solar radiation was calculated for each hour, and the cumulative solar radiation was input for each hour into the approximate expression corresponding to the power generation efficiency pattern, and the corresponding power generation efficiency was determined.

発電効率パターン作成時の基準気温と、予測日の予想気温との差を求め、発電効率を気温で補正した。補正後の発電効率に該時刻の全天日射量(累積日射量ではない)と最大出力を乗じて、つまり、上記(3)式に従って、時間別発電量を求めた(図13C(a)
参照)。
The difference between the reference temperature when creating the power generation efficiency pattern and the predicted temperature on the forecast date was calculated, and the power generation efficiency was corrected by the temperature. By multiplying the corrected power generation efficiency by the total solar radiation amount (not the cumulative solar radiation amount) at the time and the maximum output, that is, the hourly power generation amount was obtained according to the above equation (3) (FIG. 13C (a)).
reference).

出力された発電量を時間別のグラフにすると、図13C(b)のようになった。   FIG. 13C (b) shows the output power generation amount by time.

実際に発電した実績と予測発電量を比較できるグラフを作成すると、両者の差は小さいことが分かった(図13C(c)を参照)。   When a graph that can compare the actual power generation result with the predicted power generation amount was created, it was found that the difference between the two was small (see FIG. 13C (c)).

本実施例2は、天気実績から発電量を予測する場合の例である。   The present Example 2 is an example in the case of predicting the power generation amount from the weather results.

北海道札幌市に設置された太陽光発電装置において、2011年6月8日の発電量を、過去の天気実績データを使用して予測した。この太陽光発電装置は、札幌管区地方気象台から7.7km、恵庭島松観測所から49.9km離れた場所にある。   In a solar power generation apparatus installed in Sapporo, Hokkaido, the power generation amount on June 8, 2011 was predicted using past weather data. This solar power generator is located 7.7 km from the Sapporo District Regional Meteorological Observatory and 49.9 km from Eniwajimamatsu Station.

この太陽光発電装置の仕様は、以下の通りであった。   The specifications of this solar power generation device were as follows.

所在地座標: 北緯43度0分13.45秒、東経141度28分18.811秒
標高: 10メートル
屋根の方位: 南0度
屋根の傾斜角度: 32度
パネル機器: メーカー=M社、機種=K機種(多結晶)
太陽電池最大出力: 4.44KW
予測計算手順は、次のとおりとした。
Location coordinates: North latitude 43 degrees 0 minutes 13.45 seconds, East longitude 141 degrees 28 minutes 18.811 seconds Altitude: 10 meters Roof orientation: South 0 degrees Roof inclination angle: 32 degrees Panel equipment: Manufacturer = Company M, Model = K model (polycrystalline)
Maximum output of solar cell: 4.44KW
The prediction calculation procedure was as follows.

まず、「天気」観測のある最寄り観測所(札幌管区気象台)の6月8日の天気実績を取得し、「湿度」「気温」「降水量」を観測している最寄り観測所から、6月8日の10分間隔の天気実績を取得した(図14A(a)(b)を参照)。   First, we obtain the weather results for June 8th at the nearest observation station (Sapporo District Meteorological Observatory) where “weather” observations are made. Weather results at 10-minute intervals on the 8th were acquired (see FIGS. 14A (a) and 14 (b)).

また、札幌地区の6月の天気関数を取得し、取得した「天気」実績に、下記の要領で、10分間隔の天気関数を適用した(図14B(a)〜(c)を参照)。
・快晴/晴れ/薄曇 → 晴れ関数または晴曇合成関数
・曇り → 曇り関数または晴曇合成関数
・降水量が0以上の場合 → 雨関数
・降水量が非表示の場合 → 曇り関数または晴曇合成関数
天気関数を使用して、10分毎の日照補正率を計算し、札幌地区の6月下旬の大気透過率(=0.700)を取得した。
In addition, the weather function for June in the Sapporo area was acquired, and the acquired weather function was applied with a 10 minute interval weather function as described below (see FIGS. 14B (a) to 14 (c)).
・ Sunny / Sunny / Light clouding → Sunny function or clear cloud composition function / Cloudy → Cloudy function or clear cloud composition function Function Using the weather function, the sunshine correction factor was calculated every 10 minutes, and the atmospheric transmittance (= 0.700) in the end of June in the Sapporo area was obtained.

そこで、大気透過率、所在地座標、屋根の方位、角度、標高、発電日(6月8日)の値を予測計算へ渡し、時間別に水平面、傾斜面、全天の10分毎の計算結果を得た。   Therefore, the values of atmospheric transmittance, location coordinates, roof orientation, angle, altitude, and power generation date (June 8) are passed to the prediction calculation, and the calculation results every 10 minutes for the horizontal plane, the inclined surface, and the whole sky according to time. Obtained.

時間別日射量を日照補正率で補正し、全天日射量を上記(12)式で算出した(図14A(c)を参照)。   The hourly solar radiation amount was corrected with the sunlight correction factor, and the total solar radiation amount was calculated by the above equation (12) (see FIG. 14A (c)).

該当する発電効率パターンを取得した(図14C(a)(b)を参照)。パターン識別キーはM社・K型・夏であった。   The corresponding power generation efficiency pattern was acquired (see FIGS. 14C (a) and 14 (b)). The pattern identification keys were Company M, Type K, and Summer.

時間別に累積日射量を求め、近似式に時間毎に累積日射量を入力し、該当する発電効率を求めた。発電効率パターン作成時の基準気温と、予測日の予想気温の差を求め、発電効率を気温で補正した。補正後の発電効率に該時刻の全天日射量(累積日射量ではない)と最大出力を乗じて発電量を求めた(図14D(a)を参照)。   Cumulative solar radiation was calculated for each hour, and cumulative solar radiation was input for each hour in an approximate expression to determine the corresponding power generation efficiency. The difference between the reference temperature when generating the power generation efficiency pattern and the predicted temperature on the forecast date was calculated, and the power generation efficiency was corrected by the temperature. The power generation amount was obtained by multiplying the corrected power generation efficiency by the total solar radiation amount (not the cumulative solar radiation amount) at that time and the maximum output (see FIG. 14D (a)).

出力された発電量を実際に発電した実績と比較できるグラフを作成した。12時の予測発電量と実際の発電量との間に1KWhの差があるのは、電圧上昇による出力抑制と推測される(図14D(b)を参照)。   A graph was created to compare the output power generation amount with the actual power generation results. A difference of 1 kWh between the predicted power generation amount at 12:00 and the actual power generation amount is presumed to be output suppression due to voltage increase (see FIG. 14D (b)).

本実施例3は、複数屋根と日影の影響を考慮した場合の例であり、天気実績からの発電量予測を行うものである。   The third embodiment is an example in the case where the influence of a plurality of roofs and shades is taken into account, and is for predicting the amount of power generation from the weather results.

沖縄県石垣島に設置された太陽光発電装置において、2011年10月19日の発電量を、過去の天気実績データを使用して予測した。この太陽光発電装置は、石垣島地方気象台から2.0km離れた場所にある。   In the photovoltaic power generation apparatus installed in Ishigaki Island, Okinawa Prefecture, the power generation amount on October 19, 2011 was predicted using past weather record data. This solar power generation device is located 2.0 km away from the Ishigakijima Regional Meteorological Observatory.

この太陽光発電装置の仕様は以下の通りであった。   The specifications of this solar power generation device were as follows.

所在地座標: 北緯24度15.2分、東経124度9.8分
標高: 6メートル
屋根1の方位: 東向き、傾斜角度: 33.5度、最大出力: 1.2KW
屋根2の方位: 南向き、傾斜角度: 27度、 最大出力: 2.4KW
屋根3の方位: 西向き、傾斜角度: 33.5度、最大出力: 1.2KW
パネル機器: メーカー=M社、機種=K機種(多結晶)
日影障害物: 東側障害物により、太陽光パネルは8時15分から9時14分まで日影になる。西側障害物により、太陽光パネルは16時15分から日没まで日影になる(図15A(a)を参照)。
Location coordinates: North latitude 24 degrees 15.2 minutes, East longitude 124 degrees 9.8 minutes Altitude: 6 meters Orientation of roof 1: East direction, tilt angle: 33.5 degrees, maximum output: 1.2 kW
Orientation of roof 2: southward, inclination angle: 27 degrees, maximum output: 2.4 kW
Orientation of roof 3: West direction, inclination angle: 33.5 degrees, maximum output: 1.2KW
Panel equipment: Manufacturer = M company, Model = K model (polycrystalline)
Sunshade Obstacle: Due to the eastern obstacle, the solar panel becomes shaded from 8:15 to 9:14. Due to the west obstacle, the solar panel is shaded from 16:15 until sunset (see FIG. 15A (a)).

予測計算手順は、次のとおりとした。   The prediction calculation procedure was as follows.

「天気」観測のある最寄り観測所(石垣島地方気象台)の10月19日の天気実績を取得した。次に、「湿度」「気温」「降水量」を観測している最寄り観測所から10月19日の10分間隔の天気実績を取得した。石垣島地区の10月の天気関数を取得した。取得した「天気」実績に、下記の要領で、10分間隔の天気関数を適用した。
・快晴/晴れ/薄曇 → 晴れ関数または晴曇合成関数
・曇り → 曇り関数または晴曇合成関数
・降水量が0以上の場合 → 雨関数
・降水量が非表示の場合 → 曇り関数または晴曇合成関数
そして、天気関数を使用して、日照補正率を計算した。石垣島地区の10月下旬の大気透過率(=0.700)を取得した。
We obtained the weather results for October 19th at the nearest observation station (Ishigakijima Local Meteorological Observatory) with “weather” observations. Next, the weather results at 10-minute intervals on October 19 were obtained from the nearest observing station where “humidity”, “temperature” and “precipitation” were observed. The weather function for October in Ishigakijima area was acquired. A 10 minute interval weather function was applied to the acquired “weather” results in the following manner.
・ Sunny / Sunny / Light clouding → Sunny function or clear cloud composition function / Cloudy → Cloudy function or clear cloud composition function Function And the weather function was used to calculate the sun correction factor. The air permeability (= 0.700) of the end of October of Ishigakijima district was acquired.

そこで、大気透過率、所在地座標、屋根の方位、角度、標高、予想日(10月19日)の値を予測計算へ渡し、時間別に水平面、傾斜面、全天の1分毎の計算結果を得た。   Therefore, the values of atmospheric transmittance, location coordinates, roof orientation, angle, altitude, and forecast date (October 19th) are passed to the forecast calculation, and the calculation results for every minute of the horizontal plane, the inclined surface, and the whole sky by time. Obtained.

続いて、日影判定処理を行った。判定の結果、東側は午前8時15分から日影になり、9時14分まで日影が続くこと、西側は16時15分から日没まで日影になることが判明した。日影になる時間帯は、傾斜面日射量をゼロとし、水平面(散乱光)のみの日射とした。1分単位に処理を行ったが、処理結果は自動的に10分毎に集計された。   Subsequently, a shadow determination process was performed. As a result of the determination, it became clear that the east side became a shade from 8:15 am, the shade continued until 9:14, and the west side became a shade from 16:15 to sunset. In the time zone when it becomes a shade, the amount of solar radiation on the inclined surface was set to zero, and the solar radiation was only on the horizontal plane (scattered light). Processing was performed in units of 1 minute, but the processing results were automatically tabulated every 10 minutes.

その後、10分毎の日射量を日照補正率で補正し、全天日射量を上限、平均、下限のすべてに対し、上記(12)式を用いて算出した。   Thereafter, the solar radiation amount every 10 minutes was corrected with the sunlight correction factor, and the total solar radiation amount was calculated for the upper limit, the average, and the lower limit using the above formula (12).

また、該当する発電効率パターンを取得した。ここでは、パターン識別キーはM社・K型・夏であった。   In addition, the corresponding power generation efficiency pattern was obtained. Here, the pattern identification keys were M company, K type, and summer.

時間別に累積日射量を求め、近似式に時間毎に累積日射量を入力して、該当する発電効率を求めた。パターン作成時の基準気温と予測日の予想気温の差を求め、発電効率を気温で補正した。補正後の発電効率に該時刻の全天日射量(累積日射量ではない)と最大出力 を乗じて発電量を求めた。   Cumulative solar radiation was obtained for each hour, and cumulative solar radiation was input for each hour in an approximate expression to determine the corresponding power generation efficiency. The difference between the reference temperature at the time of pattern creation and the predicted temperature on the forecast date was calculated, and the power generation efficiency was corrected by the temperature. The power generation amount was obtained by multiplying the corrected power generation efficiency by the total solar radiation amount (not cumulative solar radiation amount) at that time and the maximum output.

屋根1、2、3の発電量予測結果は、それぞれ、図15B(a)〜(c)のようになった。   The power generation amount prediction results of the roofs 1, 2, and 3 are as shown in FIGS. 15B (a) to 15 (c), respectively.

出力された発電量を時間別のグラフにすると、図15A(b)のようになった。   When the output electric power generation amount was made into the graph according to time, it became like FIG. 15A (b).

10 発電量予測装置
20 事前準備部
21 ユーザー情報登録部
22 天気関数作成登録部
23 天気実績観測所情報登録部
24 大気透過率作成登録部
25 日影障害物登録部
26 発電効率パターン作成登録部
30 情報保存部
31 屋根情報登録部
32 天気関数保存部
33 観測所情報保存部
34 大気透過率保存部
35 日影障害物情報保存部
36 発電効率パターン保存部
40 予測計算処理部
41 予測計算部
45 予測発電量送信部
50 インターネット
60 太陽光発電装置
70 電気事業者
80 天気予報提供事業者
90 天気実績提供事業者
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Power generation amount prediction apparatus 20 Advance preparation part 21 User information registration part 22 Weather function creation registration part 23 Weather performance observation point information registration part 24 Atmospheric transmittance creation registration part 25 Shading obstacle registration part 26 Power generation efficiency pattern creation registration part 30 Information storage unit 31 Roof information registration unit 32 Weather function storage unit 33 Station information storage unit 34 Atmospheric transmittance storage unit 35 Shadow obstacle information storage unit 36 Power generation efficiency pattern storage unit 40 Prediction calculation processing unit 41 Prediction calculation unit 45 Prediction Power generation amount transmission unit 50 Internet 60 Solar power generation device 70 Electricity supplier 80 Weather forecast provider 90 Weather performance provider

Claims (10)

太陽光発電装置の所望の発電時における発電量を予測する方法であって、
前記太陽光発電装置の発電実績から、累積日射量と時間別発電効率の間の相関関係を示す、当該太陽光発電装置に固有の発電効率パターンと、その発電効率パターンを表わす近似式とを求め、
前記太陽光発電装置の設置場所における日の出から日没までの時間別全天日射量を、当該設置場所の大気透過率の実績値を用いて求め、
前記設置場所での過去の天気実績から、湿度と日照率の相関関係を表す天気関数を求めると共に、その天気関数を用いて日照補正率を求め、その日照補正率を用いて前記大気透過率が雲や湿度によって減衰する影響を調整し、
前記太陽光発電装置に前記時間別全天日射量で日射量を累積させたと仮定して、累積全天日射量を算出し、
前記発電効率パターンを表す前記近似式を用いて、前記累積全天日射量から前記太陽光発電装置の時間別発電効率を求め、
前記時間別発電効率を、前記発電効率パターンを求めた時の基準気温と、前記発電時の予想気温との差に対応する補正係数で補正することにより、補正済み時間別発電効率を求め、
前記補正済み時間別発電効率に、前記時間別全天日射量と前記太陽光発電装置の最大出力とを乗算することにより、前記太陽光発電装置の時間別発電量を得ることを特徴とする、太陽光発電における発電量予測方法。
A method of predicting the amount of power generation at the time of desired power generation of a solar power generation device,
From the power generation results of the solar power generation device, obtain a power generation efficiency pattern specific to the solar power generation device and an approximate expression representing the power generation efficiency pattern, which indicate the correlation between the accumulated solar radiation amount and the hourly power generation efficiency. ,
Obtain the total amount of solar radiation by time from sunrise to sunset at the installation location of the solar power generation device, using the actual value of atmospheric transmittance of the installation location,
A weather function representing the correlation between humidity and sunshine rate is obtained from past weather results at the installation location, and a sunshine correction factor is obtained using the weather function, and the atmospheric transmittance is calculated using the sunshine correction factor. Adjust the effect of attenuation by clouds and humidity,
Assuming that the solar power generation apparatus accumulates the solar radiation amount by the hourly global solar radiation amount, the cumulative global solar radiation amount is calculated,
Using the approximate expression representing the power generation efficiency pattern, the hourly power generation efficiency of the solar power generation device is determined from the cumulative total solar radiation amount,
By correcting the hourly power generation efficiency with a correction coefficient corresponding to the difference between the reference temperature when the power generation efficiency pattern is obtained and the expected temperature at the time of power generation, the corrected hourly power generation efficiency is obtained,
By multiplying the corrected hourly power generation efficiency by the hourly total solar radiation amount and the maximum output of the solar power generation device, the hourly power generation amount of the solar power generation device is obtained, A method for predicting the amount of power generation in solar power generation.
前記大気透過率が、観測実績の南中時全天日射量と一致するように調整される請求項1に記載の太陽光発電における発電量予測方法。   The power generation amount prediction method for solar power generation according to claim 1, wherein the atmospheric transmittance is adjusted so as to coincide with the total solar radiation amount during south-central time of observation results. 前記時間別全天日射量を求める際に、時間を1分ずつ進めながら60回計算し、その結果を加算してから(1/60)にして、1時間分の日射量とする請求項1または2に記載の太陽光発電における発電量予測方法。   2. When calculating the hourly global solar radiation amount, calculating 60 times while advancing the time by one minute, and adding the results to (1/60) to obtain the solar radiation amount for one hour. Or a method for predicting a power generation amount in solar power generation according to 2; 前記設置場所での天気予報に応じて前記天気関数が入れ替えられる請求項1〜3のいずれかに記載の太陽光発電における発電量予測方法。   The power generation amount prediction method for solar power generation according to any one of claims 1 to 3, wherein the weather function is replaced according to a weather forecast at the installation location. 前記太陽光発電装置の将来の時間別発電量を計算する場合は、天気予報を用いて前記天気関数が入れ替えられ、前記太陽光発電装置の過去の時間別発電量を計算する場合は、天気実績を用いて前記天気関数が入れ替えられる請求項1〜4のいずれかに記載の太陽光発電における発電量予測方法。   When calculating the future hourly power generation amount of the solar power generation device, the weather function is replaced using a weather forecast, and when calculating the past hourly power generation amount of the solar power generation device, the weather results The method for predicting the amount of power generation in solar power generation according to any one of claims 1 to 4, wherein the weather function is replaced by using a power source. 太陽光発電装置の所望の発電時における発電量を予測する装置であって、
前記太陽光発電装置の発電実績から、累積日射量と時間別発電効率の間の相関関係を示す、当該太陽光発電装置に固有の発電効率パターンと、その発電効率パターンを表わす近似式とを求める手段と、
前記太陽光発電装置の設置場所における大気透過率の実績値を求める手段と、
前記設置場所での過去の天気実績から、湿度と日照率の相関関係を表す天気関数を求める手段とを備え、
前記太陽光発電装置の設置場所における日の出から日没までの時間別全天日射量を、前記大気透過率の実績値を用いて求め、
前記天気関数を用いて日照補正率を求め、その日照補正率を用いて前記大気透過率が雲や湿度によって減衰する影響を調整し、
前記太陽光発電装置に前記時間別全天日射量で日射量を累積させたと仮定して、累積全天日射量を算出し、
前記発電効率パターンを表す前記近似式を用いて、前記累積全天日射量から前記太陽光発電装置の時間別発電効率を求め、
前記時間別発電効率を、前記発電効率パターンを求めた時の基準気温と、前記発電時の予想気温との差に対応する補正係数で補正することにより、補正済み時間別発電効率を求め、
前記補正済み時間別発電効率に、前記時間別全天日射量と前記太陽光発電装置の最大出力とを乗算することにより、前記太陽光発電装置の時間別発電量を得ることを特徴とする、太陽光発電における発電量予測装置。
A device that predicts the amount of power generated by a solar power generation device during desired power generation,
From the power generation results of the solar power generation device, a power generation efficiency pattern specific to the solar power generation device and an approximate expression representing the power generation efficiency pattern, which indicate a correlation between the accumulated solar radiation amount and hourly power generation efficiency, are obtained. Means,
Means for determining the actual value of the atmospheric transmittance at the installation location of the solar power generation device;
Means for obtaining a weather function representing a correlation between humidity and sunshine ratio from past weather results at the installation location;
Obtain the total amount of solar radiation by time from sunrise to sunset at the installation location of the solar power generation device, using the actual value of the atmospheric transmittance,
Using the weather function to determine the sunshine correction factor, using the sunshine correction factor to adjust the effect of the atmospheric transmittance attenuated by clouds and humidity,
Assuming that the solar power generation apparatus accumulates the solar radiation amount by the hourly global solar radiation amount, the cumulative global solar radiation amount is calculated,
Using the approximate expression representing the power generation efficiency pattern, the hourly power generation efficiency of the solar power generation device is determined from the cumulative total solar radiation amount,
By correcting the hourly power generation efficiency with a correction coefficient corresponding to the difference between the reference temperature when the power generation efficiency pattern is obtained and the expected temperature at the time of power generation, the corrected hourly power generation efficiency is obtained,
By multiplying the corrected hourly power generation efficiency by the hourly total solar radiation amount and the maximum output of the solar power generation device, the hourly power generation amount of the solar power generation device is obtained, Power generation amount prediction device for solar power generation.
前記大気透過率が、観測実績の南中時全天日射量と一致するように調整される請求項6に記載の太陽光発電における発電量予測装置。   The power generation amount prediction apparatus for solar power generation according to claim 6, wherein the atmospheric transmittance is adjusted so as to coincide with the total solar radiation amount during south-central time of observation results. 前記時間別全天日射量を求める際に、時間を1分ずつ進めながら60回計算し、その結果を加算してから(1/60)にして、1時間分の日射量とする請求項6または7に記載の太陽光発電における発電量予測装置。   7. When calculating the solar radiation amount by time, calculate 60 times while advancing the time by one minute, add the results, and set to (1/60) to obtain the solar radiation amount for one hour. Or a power generation amount prediction apparatus for solar power generation according to 7; 前記設置場所での天気予報に応じて前記天気関数が入れ替えられる請求項6〜8のいずれかに記載の太陽光発電における発電量予測装置。   The power generation amount prediction apparatus for solar power generation according to any one of claims 6 to 8, wherein the weather function is replaced according to a weather forecast at the installation location. 前記太陽光発電装置の将来の時間別発電量を計算する場合は、天気予報を用いて前記天気関数が入れ替えられ、前記太陽光発電装置の過去の時間別発電量を計算する場合は、天気実績を用いて前記天気関数が入れ替えられる請求項6〜9のいずれかに記載の太陽光発電における発電量予測装置。   When calculating the future hourly power generation amount of the solar power generation device, the weather function is replaced using a weather forecast, and when calculating the past hourly power generation amount of the solar power generation device, the weather results The power generation amount prediction apparatus for solar power generation according to any one of claims 6 to 9, wherein the weather function is replaced by using a power generator.
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