JP2003018763A - 太陽光発電における発電量予測方法 - Google Patents
太陽光発電における発電量予測方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】発電電力を抑制した場合の発電量の予測を可能
ならしめる太陽光発電における発電量予測方法の提供。 【解決手段】太陽電池の設置場所における任意の時間間
隔毎の日射強度Ｉ（ｔ）から算出される当該太陽電池の
発電し得る最大電力である太陽電池発電可能最大値Ｗ
ＰＶＭ（ｔ）と、負荷の消費電力Ｗ１（ｔ）と前記蓄電
手段の充電可能電力Ｗｂ（ｔ）の和にパワーコンディシ
ョナの変換効率ηを考慮した受け入れ可能電力値Ｗ
ｓ（ｔ−Δｔ）との比較を行い、ＷＰＶＭ（ｔ）＞Ｗｓ
（ｔ−Δｔ）なる関係を満たせば、発電電力Ｗ
ＰＶ（ｔ）＝Ｗｓ（ｔ−Δｔ）とし、満たさなければ発
電電力ＷＰＶ（ｔ）＝ＷＰＶＭ（ｔ）として、発電電力
を予測する特徴的構成手法の採用。
ならしめる太陽光発電における発電量予測方法の提供。 【解決手段】太陽電池の設置場所における任意の時間間
隔毎の日射強度Ｉ（ｔ）から算出される当該太陽電池の
発電し得る最大電力である太陽電池発電可能最大値Ｗ
ＰＶＭ（ｔ）と、負荷の消費電力Ｗ１（ｔ）と前記蓄電
手段の充電可能電力Ｗｂ（ｔ）の和にパワーコンディシ
ョナの変換効率ηを考慮した受け入れ可能電力値Ｗ
ｓ（ｔ−Δｔ）との比較を行い、ＷＰＶＭ（ｔ）＞Ｗｓ
（ｔ−Δｔ）なる関係を満たせば、発電電力Ｗ
ＰＶ（ｔ）＝Ｗｓ（ｔ−Δｔ）とし、満たさなければ発
電電力ＷＰＶ（ｔ）＝ＷＰＶＭ（ｔ）として、発電電力
を予測する特徴的構成手法の採用。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽光発電におけ
る発電量を蓄電手段の充電容量と負荷の消費電力を考慮
して予測する太陽光発電における発電量予測方法に関す
る。
る発電量を蓄電手段の充電容量と負荷の消費電力を考慮
して予測する太陽光発電における発電量予測方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年のエネルギー需要の増大及び石油、
石炭を初めとする化石燃料の埋蔵量減少により従来十分
活用されていない太陽エネルギーを有効活用する太陽光
発電の重要性が増加している。そして、太陽光発電のシ
ステム設計及び利用に際して、どの程度発電するかを予
測することが重要となっている。
石炭を初めとする化石燃料の埋蔵量減少により従来十分
活用されていない太陽エネルギーを有効活用する太陽光
発電の重要性が増加している。そして、太陽光発電のシ
ステム設計及び利用に際して、どの程度発電するかを予
測することが重要となっている。
【０００３】独立型太陽光発電システムは、図３の様に
太陽電池１にコンバータ２及び負荷３を直列に接続しコ
ンバータ２の出力に蓄電池４が接続される構成である。
同システムは、電力会社と連携しない前提の為、夜間や
雨天時に太陽電池からの発電電力が期待できない場合に
備えて、接続される蓄電池４に電力を蓄えておく必要が
あり、日中は太陽電池１の発電により負荷３へ供給を行
いつつ余剰電力を蓄電池４に充電する一方で、蓄電池４
が満充電状態にある場合、過充電による電池の劣化及び
破壊を防止する為、太陽電池１の発電電力を制御してい
る。
太陽電池１にコンバータ２及び負荷３を直列に接続しコ
ンバータ２の出力に蓄電池４が接続される構成である。
同システムは、電力会社と連携しない前提の為、夜間や
雨天時に太陽電池からの発電電力が期待できない場合に
備えて、接続される蓄電池４に電力を蓄えておく必要が
あり、日中は太陽電池１の発電により負荷３へ供給を行
いつつ余剰電力を蓄電池４に充電する一方で、蓄電池４
が満充電状態にある場合、過充電による電池の劣化及び
破壊を防止する為、太陽電池１の発電電力を制御してい
る。
【０００４】そして、従来の発電量予測の手法は、当該
システムの設置地点に一番近い気象台による日射データ
を基にして、太陽電池１の発電特性・容量・設置条件及
びコンバータ２の変換効率を考慮することでなされてい
る。
システムの設置地点に一番近い気象台による日射データ
を基にして、太陽電池１の発電特性・容量・設置条件及
びコンバータ２の変換効率を考慮することでなされてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の発電量予測の手法は、常に太陽電池の発電可能最大
電力を予測するので、発電電力を抑制した場合における
発電量予測が困難であるという問題がある。
来の発電量予測の手法は、常に太陽電池の発電可能最大
電力を予測するので、発電電力を抑制した場合における
発電量予測が困難であるという問題がある。
【０００６】ここにおいて、本発明の解決すべき主要な
目的は以下の通りである。
目的は以下の通りである。
【０００７】本発明の第１の目的は、発電電力を抑制し
た場合の発電量の予測を可能ならしめる太陽光発電にお
ける発電量予測方法の提供にある。
た場合の発電量の予測を可能ならしめる太陽光発電にお
ける発電量予測方法の提供にある。
【０００８】本発明の第２の目的は、蓄電池の充電電力
及び負荷消費電力を考慮する太陽光発電における発電量
予測方法の提供にある。
及び負荷消費電力を考慮する太陽光発電における発電量
予測方法の提供にある。
【０００９】本発明の第３の目的は、太陽光発電システ
ムの設置場所、負荷消費電力、バックアップ日数に対し
て太陽電池や蓄電池の容量を最適に設計可能ならしめる
太陽光発電における発電量予測方法の提供にある。
ムの設置場所、負荷消費電力、バックアップ日数に対し
て太陽電池や蓄電池の容量を最適に設計可能ならしめる
太陽光発電における発電量予測方法の提供にある。
【００１０】本発明の他の目的は、明細書、図面、特に
特許請求の範囲における各請求項の記載から自ずと明ら
かとなろう。
特許請求の範囲における各請求項の記載から自ずと明ら
かとなろう。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題の解
決にあたり、太陽電池を設置する場所の日射データ、太
陽電池に接続される蓄電手段の容量及び当該太陽電池に
よる発電電力を受ける負荷の消費電力から発電量を予測
する特徴的構成手法を講じる。
決にあたり、太陽電池を設置する場所の日射データ、太
陽電池に接続される蓄電手段の容量及び当該太陽電池に
よる発電電力を受ける負荷の消費電力から発電量を予測
する特徴的構成手法を講じる。
【００１２】更に具体的詳細に述べると、当該課題の解
決では、本発明が次に列挙する新規な特徴的構成手法を
採用することにより、上記目的を達成するようになされ
る。
決では、本発明が次に列挙する新規な特徴的構成手法を
採用することにより、上記目的を達成するようになされ
る。
【００１３】本発明の第１の特徴は、太陽電池に対して
蓄電手段と負荷とが接続されて他から電力供給を受けな
い場合において太陽光発電による発電量を、当該太陽電
池の設置場所における日射データ、当該蓄積手段の容量
及び負荷の消費電力から予測してなる太陽光発電におけ
る発電量予測方法の構成採用にある。
蓄電手段と負荷とが接続されて他から電力供給を受けな
い場合において太陽光発電による発電量を、当該太陽電
池の設置場所における日射データ、当該蓄積手段の容量
及び負荷の消費電力から予測してなる太陽光発電におけ
る発電量予測方法の構成採用にある。
【００１４】本発明の第２の特徴は、太陽電池に対して
パワーコンディショナを介して負荷と蓄電手段とが並列
に接続されて他から電力供給を受けない場合において太
陽光発電における発電量を予測する方法であって、太陽
電池の設置場所における任意時間間隔毎の日射データか
ら算出される、当該太陽電池の発電し得る最大電力であ
る太陽電池発電可能最大値と、前記負荷の消費電力と前
記蓄電手段の充電可能電力との和に前記パワーコンディ
ショナの変換効率を考慮した受け入れ可能電力値との比
較を行い、当該比較において、太陽電池発電可能最大値
＞受け入れ可能電力値なる関係を満たせば、太陽電池発
電電力を受け入れ可能電力値とする一方で、当該関係を
満たさなければ、太陽電池発電電力を太陽電池発電可能
最大値として、前記予測を行いてなる太陽光発電におけ
る発電量予測方法の構成採用にある。
パワーコンディショナを介して負荷と蓄電手段とが並列
に接続されて他から電力供給を受けない場合において太
陽光発電における発電量を予測する方法であって、太陽
電池の設置場所における任意時間間隔毎の日射データか
ら算出される、当該太陽電池の発電し得る最大電力であ
る太陽電池発電可能最大値と、前記負荷の消費電力と前
記蓄電手段の充電可能電力との和に前記パワーコンディ
ショナの変換効率を考慮した受け入れ可能電力値との比
較を行い、当該比較において、太陽電池発電可能最大値
＞受け入れ可能電力値なる関係を満たせば、太陽電池発
電電力を受け入れ可能電力値とする一方で、当該関係を
満たさなければ、太陽電池発電電力を太陽電池発電可能
最大値として、前記予測を行いてなる太陽光発電におけ
る発電量予測方法の構成採用にある。
【００１５】本発明の第３の特徴は、上記本発明の第２
の特徴における前記方法が、前記太陽電池の発電電圧及
び発電電流、前記蓄電手段の電圧並びに前記パワーコン
ディショナの変換効率モデルを用いて、当該パワーコン
ディショナの変換効率、出力電流及び変換損失をも予測
してなる太陽光発電における発電量予測方法の構成採用
にある。
の特徴における前記方法が、前記太陽電池の発電電圧及
び発電電流、前記蓄電手段の電圧並びに前記パワーコン
ディショナの変換効率モデルを用いて、当該パワーコン
ディショナの変換効率、出力電流及び変換損失をも予測
してなる太陽光発電における発電量予測方法の構成採用
にある。
【００１６】本発明の第４の特徴は、上記本発明の第２
又は第３の特徴における前記方法が、前記パワーコンデ
ィショナの出力電力、前記負荷における消費電力及び前
記蓄電手段の電圧を基に当該蓄電手段の充放電電流を計
算し、当該蓄電手段モデルにより、当該蓄電手段の蓄電
量、充放電損失及び充放電可能電力をも予測してなる太
陽光発電における発電量予測方法の構成採用にある。
又は第３の特徴における前記方法が、前記パワーコンデ
ィショナの出力電力、前記負荷における消費電力及び前
記蓄電手段の電圧を基に当該蓄電手段の充放電電流を計
算し、当該蓄電手段モデルにより、当該蓄電手段の蓄電
量、充放電損失及び充放電可能電力をも予測してなる太
陽光発電における発電量予測方法の構成採用にある。
【００１７】本発明の第５の特徴は、上記本発明の第４
の特徴におけるにおける前記蓄電手段モデルが、前記蓄
電手段を内部起電力と内部抵抗とで構成近似し、水の電
気分解の影響を考慮した充電特性モデル及び放電特性モ
デルにより記述されてなる太陽光発電における発電量予
測方法の構成採用にある。
の特徴におけるにおける前記蓄電手段モデルが、前記蓄
電手段を内部起電力と内部抵抗とで構成近似し、水の電
気分解の影響を考慮した充電特性モデル及び放電特性モ
デルにより記述されてなる太陽光発電における発電量予
測方法の構成採用にある。
【００１８】本発明の第６の特徴は、上記本発明の第
２、第３、第４又は第５の特徴における前記パワーコン
ディショナが、コンバータである太陽光発電における発
電量予測方法の構成採用にある。
２、第３、第４又は第５の特徴における前記パワーコン
ディショナが、コンバータである太陽光発電における発
電量予測方法の構成採用にある。
【００１９】本発明の第７の特徴は、上記本発明の第６
の特徴における前記方法が、計算上、前記太陽電池を太
陽電池モデルに、前記コンバータをコンバータモデル
に、前記負荷を負荷情報に、前記蓄電手段を鉛蓄電池モ
デルにそれぞれ置き換えて、前記蓄電量から動作判定を
行い、発電電力、負荷電流、充放電電流、抑制損失を含
む物理量たる各構成要素を各微小時間間隔毎に逐次計算
してなる太陽光発電における発電予測方法の構成採用に
ある。
の特徴における前記方法が、計算上、前記太陽電池を太
陽電池モデルに、前記コンバータをコンバータモデル
に、前記負荷を負荷情報に、前記蓄電手段を鉛蓄電池モ
デルにそれぞれ置き換えて、前記蓄電量から動作判定を
行い、発電電力、負荷電流、充放電電流、抑制損失を含
む物理量たる各構成要素を各微小時間間隔毎に逐次計算
してなる太陽光発電における発電予測方法の構成採用に
ある。
【００２０】本発明の第８の特徴は、上記本発明の第
１、第２、第３、第４、第５、第６又は第７の特徴にお
ける前記日射データが、前記太陽電池設置場所における
実測値又は統計値である太陽光発電における発電量予測
方法の構成採用にある。
１、第２、第３、第４、第５、第６又は第７の特徴にお
ける前記日射データが、前記太陽電池設置場所における
実測値又は統計値である太陽光発電における発電量予測
方法の構成採用にある。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
て図面を参照して説明する。
【００２２】図１は、本発明の実施の形態である予測対
象たる太陽光発電を行う太陽光発電システムの構成図で
ある。同図の様に、本実施形態例は、太陽電池１、コン
バータ（その他のパワーコンディショナ）２及び負荷３
を直列に接続し、鉛蓄電池５をコンバータ２の出力に接
続された太陽光発電システムを構成する。
象たる太陽光発電を行う太陽光発電システムの構成図で
ある。同図の様に、本実施形態例は、太陽電池１、コン
バータ（その他のパワーコンディショナ）２及び負荷３
を直列に接続し、鉛蓄電池５をコンバータ２の出力に接
続された太陽光発電システムを構成する。
【００２３】本実施形態例は、日中において十分な日射
が得られている場合には太陽電池１によって負荷３への
給電及び鉛蓄電池（一般には蓄電手段）５の充電が行わ
れる一方、夜間や曇、雨天時には太陽電池１からの出力
が得られない場合には足りない電力を鉛蓄電池５から負
荷３への給電を行い、コンバータ２には、日射強度が変
動する場合に太陽電池１の発電量を常時最大にすること
ができる機能（最大電力追従制御機能）及び鉛蓄電池５
が満充電となった場合に過充電による鉛蓄電池５の劣化
を防止する為の太陽電池１の発電電力の抑制を行う機能
（蓄電池充電制御機能）を有するシステムである。
が得られている場合には太陽電池１によって負荷３への
給電及び鉛蓄電池（一般には蓄電手段）５の充電が行わ
れる一方、夜間や曇、雨天時には太陽電池１からの出力
が得られない場合には足りない電力を鉛蓄電池５から負
荷３への給電を行い、コンバータ２には、日射強度が変
動する場合に太陽電池１の発電量を常時最大にすること
ができる機能（最大電力追従制御機能）及び鉛蓄電池５
が満充電となった場合に過充電による鉛蓄電池５の劣化
を防止する為の太陽電池１の発電電力の抑制を行う機能
（蓄電池充電制御機能）を有するシステムである。
【００２４】図２は、本実施形態例である太陽光発電に
おける発電量予測方法を説明する為の時刻ｔにおける各
物理量の関係を示す図である。同方法は、その太陽光発
電を行う太陽光発電システム設置場所の実測又は統計か
ら求めた日射強度Ｉ（ｔ）を入力することにより、太陽
電池モデル１′、コンバータモデル２′、鉛蓄電池モデ
ル５′、負荷情報３′、蓄電量ａから動作判定ｂ，ｃを
行い、発電電力などの各構成要素（各物理量）を微小時
間間隔Δｔ毎に逐次計算する方法である。
おける発電量予測方法を説明する為の時刻ｔにおける各
物理量の関係を示す図である。同方法は、その太陽光発
電を行う太陽光発電システム設置場所の実測又は統計か
ら求めた日射強度Ｉ（ｔ）を入力することにより、太陽
電池モデル１′、コンバータモデル２′、鉛蓄電池モデ
ル５′、負荷情報３′、蓄電量ａから動作判定ｂ，ｃを
行い、発電電力などの各構成要素（各物理量）を微小時
間間隔Δｔ毎に逐次計算する方法である。
【００２５】但し、時刻ｔにおいて、未知の変数につい
ては時刻ｔ−Δｔの値により近似し、鉛蓄電池５の蓄電
量ａ及び電圧については初期値を設定することにする。
ては時刻ｔ−Δｔの値により近似し、鉛蓄電池５の蓄電
量ａ及び電圧については初期値を設定することにする。
【００２６】時刻ｔにおける日射強度Ｉ（ｔ）から太陽
電池モデル１′を用いて発電可能最大電力Ｗ
ＰＶＭ（ｔ）を求め、同時にこの時刻ｔにおける負荷消
費電力Ｗ１（ｔ）と鉛蓄電池５の充電可能電力Ｗ
ｂ（ｔ）の和をコンバータ２の変換効率η（ｔ−Δｔ）
で割ることにより計算した受け入れ可能電力Ｗｓ（ｔ−
Δｔ）を求める。ここで、負荷消費電力Ｗ１（ｔ）は、
例えば通信用装置を想定し、その場合には終日一定とす
る。
電池モデル１′を用いて発電可能最大電力Ｗ
ＰＶＭ（ｔ）を求め、同時にこの時刻ｔにおける負荷消
費電力Ｗ１（ｔ）と鉛蓄電池５の充電可能電力Ｗ
ｂ（ｔ）の和をコンバータ２の変換効率η（ｔ−Δｔ）
で割ることにより計算した受け入れ可能電力Ｗｓ（ｔ−
Δｔ）を求める。ここで、負荷消費電力Ｗ１（ｔ）は、
例えば通信用装置を想定し、その場合には終日一定とす
る。
【００２７】そして、受け入れ可能電力Ｗｓ（ｔ−Δ
ｔ）が発電可能最大電力ＷＰＶＭ（ｔ）を上回った場合
は（発電電力ＷＰＶ（ｔ））＝（発電可能最大電力Ｗ
ＰＶＭ（ｔ））と計算し、逆に受け入れ可能電力Ｗ
ｓ（ｔ−Δｔ）が発電可能最大電力Ｗ ＰＶＭ（ｔ）を下
回った場合は（発電電力ＷＰＶ（ｔ））＝（受け入れ可
能電力Ｗｓ（ｔ-Δｔ））と計算する。また、発電電力
ＷＰＶ（ｔ）と発電可能最大電力ＷＰＶＭ（ｔ）との差
から抑制された電力である抑制損失ＬＰＶ（ｔ）が計算
可能である。
ｔ）が発電可能最大電力ＷＰＶＭ（ｔ）を上回った場合
は（発電電力ＷＰＶ（ｔ））＝（発電可能最大電力Ｗ
ＰＶＭ（ｔ））と計算し、逆に受け入れ可能電力Ｗ
ｓ（ｔ−Δｔ）が発電可能最大電力Ｗ ＰＶＭ（ｔ）を下
回った場合は（発電電力ＷＰＶ（ｔ））＝（受け入れ可
能電力Ｗｓ（ｔ-Δｔ））と計算する。また、発電電力
ＷＰＶ（ｔ）と発電可能最大電力ＷＰＶＭ（ｔ）との差
から抑制された電力である抑制損失ＬＰＶ（ｔ）が計算
可能である。
【００２８】ここで、前述した受け入れ可能電力Ｗ
ｓ（ｔ−Δｔ）の導出について説明する。コンバータ２
については予め実験により特性のモデル化を行う。コン
バータ２における損失Ｐｌｏｓｓは、太陽電池１の定格
電圧で規格化された鉛蓄電池５の電圧Ｖｂと太陽電池１
の定格電流で正規化されたコンバータ２の出力電流Ｉｃ
（ｔ）によって、式（１）で表される。
ｓ（ｔ−Δｔ）の導出について説明する。コンバータ２
については予め実験により特性のモデル化を行う。コン
バータ２における損失Ｐｌｏｓｓは、太陽電池１の定格
電圧で規格化された鉛蓄電池５の電圧Ｖｂと太陽電池１
の定格電流で正規化されたコンバータ２の出力電流Ｉｃ
（ｔ）によって、式（１）で表される。
【００２９】
式（１）…Ｐｌｏｓｓ＝Ｐ＋ＫφＶｂ+ＫＣＶｂ ２＋ＫＥＩＣ+ＫＲＩＣ ２
尚、Ｐ、ＫφＶｂ、ＫＣＶｂ ２、ＫＥＩＣ、ＫＲＩＣ ２
はそれぞれ、コンバータ２内部の磁気部品による固定
損、鉄損などの損失、充放電などの損失、電圧降下など
の損失、回路抵抗の損失で、各定数Ｐ、Ｋφ、ＫＣ、Ｋ
Ｅ、ＫＲは実験により求める。
はそれぞれ、コンバータ２内部の磁気部品による固定
損、鉄損などの損失、充放電などの損失、電圧降下など
の損失、回路抵抗の損失で、各定数Ｐ、Ｋφ、ＫＣ、Ｋ
Ｅ、ＫＲは実験により求める。
【００３０】また、コンバータ２の変換効率ηは式
（２）により表され、コンバータ２の出力電流ＩＣは太
陽電池１の発電電力ＷＰＶと鉛蓄電池５の電圧Ｖｂによ
り式（３）により表せられる為、コンバータ２の変換効
率ηは太陽電池１の発電電力ＷＰ Ｖと鉛蓄電池５の電圧
Ｖｂにより式（４）から計算することができる。
（２）により表され、コンバータ２の出力電流ＩＣは太
陽電池１の発電電力ＷＰＶと鉛蓄電池５の電圧Ｖｂによ
り式（３）により表せられる為、コンバータ２の変換効
率ηは太陽電池１の発電電力ＷＰ Ｖと鉛蓄電池５の電圧
Ｖｂにより式（４）から計算することができる。
【００３１】
【外１】
【００３２】鉛蓄電池５については、コンバータ２の出
力電力（出力電圧Ｖｃ（ｔ）と出力電流Ｉｃ（ｔ）の
積）、鉛蓄電池５の電圧Ｖｂ（ｔ）及び負荷消費電力Ｗ
１（ｔ）から充放電電流Ｉｂ（ｔ）を計算し、この充放
電電流Ｉｂ（ｔ）と鉛蓄電池５の充放電特性を近似した
鉛蓄電池モデルにより、充放電電力ＷｂＣ（ｔ）、蓄電
量Ｑｂ（ｔ）及び充放電損失Ｌｂ（ｔ）を計算する。ま
た、蓄電量Ｑｂ（ｔ−Δｔ）及び最適充電電圧から鉛蓄
電池モデルを用いて充電可能電圧Ｗｂ（ｔ）を計算す
る。
力電力（出力電圧Ｖｃ（ｔ）と出力電流Ｉｃ（ｔ）の
積）、鉛蓄電池５の電圧Ｖｂ（ｔ）及び負荷消費電力Ｗ
１（ｔ）から充放電電流Ｉｂ（ｔ）を計算し、この充放
電電流Ｉｂ（ｔ）と鉛蓄電池５の充放電特性を近似した
鉛蓄電池モデルにより、充放電電力ＷｂＣ（ｔ）、蓄電
量Ｑｂ（ｔ）及び充放電損失Ｌｂ（ｔ）を計算する。ま
た、蓄電量Ｑｂ（ｔ−Δｔ）及び最適充電電圧から鉛蓄
電池モデルを用いて充電可能電圧Ｗｂ（ｔ）を計算す
る。
【００３３】ここで、鉛蓄電池モデルは内部起電力と内
部抵抗のみの単純な回路で表すことができるものの、充
電末期では充電電流による水の電気分解の影響を受ける
為それを考慮することが必要で、放電特性を示すモデル
式は式（５）乃至式（９）にて、充電特性を示すモデル
式は、式（１０）乃至式（１５）にて表現できる。
部抵抗のみの単純な回路で表すことができるものの、充
電末期では充電電流による水の電気分解の影響を受ける
為それを考慮することが必要で、放電特性を示すモデル
式は式（５）乃至式（９）にて、充電特性を示すモデル
式は、式（１０）乃至式（１５）にて表現できる。
【００３４】
【外２】
【００３５】ここで、Ｅｂは放電時の内部起電力、Ｒｂ
は放電時の内部抵抗、Ｉｂは放電電流、Ｅｏは完全充電
状態の起電力、Ｑｂｄは放電電力量、ＣＴは最大放電容
量、Ｃｂは放電容量、ＣＲは定格放電容量、ＩＲは定格
放電電流、ｋｏ、Ｂ、γ、ｄは比例定数である。
は放電時の内部抵抗、Ｉｂは放電電流、Ｅｏは完全充電
状態の起電力、Ｑｂｄは放電電力量、ＣＴは最大放電容
量、Ｃｂは放電容量、ＣＲは定格放電容量、ＩＲは定格
放電電流、ｋｏ、Ｂ、γ、ｄは比例定数である。
【００３６】
【外３】
【００３７】ここで、Ｅｂｃは充電時の内部起電力、Ｑ
ｂＣは充電電力量、Ｒｂｃは充電時の内部抵抗、Ｉｂｃ
（＝−Ｉｂ）は充電電流、Ｅ1は充電時の起電力、ＴＧ
はガス発生時間、ρは充電状態、Ｇ（ｔ）はガス発生関
数、Ｕ（ｔ）、Ｒｏ、Ｒ1、Ｒ２、ＲＸ、αは比例定数
である。尚、α、ＲＸ、ＴＧは電流依存性があり、式
（１６）乃至（１８）で与えられる。
ｂＣは充電電力量、Ｒｂｃは充電時の内部抵抗、Ｉｂｃ
（＝−Ｉｂ）は充電電流、Ｅ1は充電時の起電力、ＴＧ
はガス発生時間、ρは充電状態、Ｇ（ｔ）はガス発生関
数、Ｕ（ｔ）、Ｒｏ、Ｒ1、Ｒ２、ＲＸ、αは比例定数
である。尚、α、ＲＸ、ＴＧは電流依存性があり、式
（１６）乃至（１８）で与えられる。
【外４】
【００３８】このようにして、日射強度、太陽電池モデ
ル、コンバータモデル、鉛蓄電池モデル、負荷情報及び
鉛蓄電池の蓄電量を用いて、太陽電池１の発電可能最大
電力、コンバータ２の変換効率、鉛蓄電池５の充電可能
電力を計算することにより、発電電力を計算し、この計
算された発電電力から発電量を予測できる。
ル、コンバータモデル、鉛蓄電池モデル、負荷情報及び
鉛蓄電池の蓄電量を用いて、太陽電池１の発電可能最大
電力、コンバータ２の変換効率、鉛蓄電池５の充電可能
電力を計算することにより、発電電力を計算し、この計
算された発電電力から発電量を予測できる。
【００３９】以上、本発明の形態を説明したものの、本
発明の目的を達し、下記する効果を奏する範囲におい
て、適宜変更して実施可能である。
発明の目的を達し、下記する効果を奏する範囲におい
て、適宜変更して実施可能である。
【００４０】
【発明の効果】本発明によれば、設置場所における日射
データを与えることにより、蓄電池などの蓄電手段と負
荷を用いた太陽光発電に際して、蓄電池の充電電力量及
び負荷の消費電力量を考慮して太陽光発電における発電
量を予測できる。この予測できる発電量に加えて、抑制
損失、コンバータ変換損失、蓄電池の充電状態などの各
評価項目についても予測できる。
データを与えることにより、蓄電池などの蓄電手段と負
荷を用いた太陽光発電に際して、蓄電池の充電電力量及
び負荷の消費電力量を考慮して太陽光発電における発電
量を予測できる。この予測できる発電量に加えて、抑制
損失、コンバータ変換損失、蓄電池の充電状態などの各
評価項目についても予測できる。
【００４１】本発明においては、従来では蓄電池の充電
電力量、負荷消費電力が考慮されず、常に太陽電池の発
電可能最大電力を予測することになるが、前述のように
本発明により、蓄電池の充電電力量や負荷消費電力を考
慮することにより、発電可能最大電力のみでなく、抑制
のある場合の発電可能電力を予測できる。
電力量、負荷消費電力が考慮されず、常に太陽電池の発
電可能最大電力を予測することになるが、前述のように
本発明により、蓄電池の充電電力量や負荷消費電力を考
慮することにより、発電可能最大電力のみでなく、抑制
のある場合の発電可能電力を予測できる。
【００４２】また、太陽電池の発電電力を負荷へ供給
し、余りは商用電力へ逆潮流（電力会社へ電力を買いと
ってもらう様に）し、夜間などにおいては足りない電力
を商用から給電するようなシステム（系統連系システ
ム、蓄電池のないシステム）では負荷に対して太陽電池
の容量が大きすぎて電力過剰でも何等問題はないので、
従来の様に、常に太陽電池の発電可能最大電力を予測す
ればよかったものの、蓄電池を具備する独立型において
は、従前の手法では適切な予測自体無理であるが、本発
明においては発電量抑制に対応できる。
し、余りは商用電力へ逆潮流（電力会社へ電力を買いと
ってもらう様に）し、夜間などにおいては足りない電力
を商用から給電するようなシステム（系統連系システ
ム、蓄電池のないシステム）では負荷に対して太陽電池
の容量が大きすぎて電力過剰でも何等問題はないので、
従来の様に、常に太陽電池の発電可能最大電力を予測す
ればよかったものの、蓄電池を具備する独立型において
は、従前の手法では適切な予測自体無理であるが、本発
明においては発電量抑制に対応できる。
【００４３】よって、太陽電池の設置場所、負荷消費電
力、バックアップ日数に対して、太陽電池や蓄電池の容
量を最適に設計できるなど優れた効果を奏する。
力、バックアップ日数に対して、太陽電池や蓄電池の容
量を最適に設計できるなど優れた効果を奏する。
【図１】本発明の実施の形態に関し予測対象たる太陽光
発電を行う太陽光発電システムの構成図である。
発電を行う太陽光発電システムの構成図である。
【図２】本発明の実施形態を説明する発電量を予測する
為の時刻ｔにおけるモデル図である。
為の時刻ｔにおけるモデル図である。
【図３】独立型太陽光発電システムの構成例である。
１…太陽電池
２…コンバータ
３…負荷
４…蓄電池
５…鉛蓄電池
１’…太陽電池モデル
２’…コンバータモデル
３’…負荷情報
５’…鉛蓄電池モデル
ａ…蓄電量
ｂ、ｃ…動作判定
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 秋山 一也
東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日
本電信電話株式会社内
(72)発明者 大津 智
東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日
本電信電話株式会社内
Ｆターム(参考） 5F051 JA17 KA03 KA04
5G003 AA06 BA01 DA04 EA08 GB03
5H420 CC03 CC05 DD02 EB37 LL10
Claims (8)
- 【請求項１】太陽電池に対して蓄電手段と負荷とが接続
されて他から電力供給を受けない場合において太陽光発
電における発電量を、当該太陽電池の設置場所における
日射データ、当該蓄積手段の容量及び負荷の消費電力か
ら予測する、 ことを特徴とする太陽光発電における発電量予測方法。 - 【請求項２】太陽電池に対してパワーコンディショナを
介して負荷と蓄電手段とが並列に接続されて他から電力
供給を受けない場合において太陽光発電における発電量
を予測する方法であって、 太陽電池の設置場所における任意時間間隔毎の日射デー
タから算出される、当該太陽電池の発電し得る最大電力
である太陽電池発電可能最大値と、前記負荷の消費電力
と前記蓄電手段の充電可能電力との和に前記パワーコン
ディショナの変換効率を考慮した受け入れ可能電力値と
の比較を行い、当該比較において、太陽電池発電可能最
大値＞受け入れ可能電力値なる関係を満たせば、太陽電
池発電電力を受け入れ可能電力値とする一方で、当該関
係を満たさなければ、太陽電池発電電力を太陽電池発電
可能最大値として、前記予測を行う、 ことを特徴とする太陽光発電における発電量予測方法。 - 【請求項３】前記方法は、 前記太陽電池の発電電圧及び発電電流、前記蓄電手段の
電圧並びに前記パワーコンディショナの変換効率モデル
を用いて、当該パワーコンディショナの変換効率、出力
電流及び変換損失をも予測する、 ことを特徴とする請求項２に記載の太陽光発電における
発電量予測方法。 - 【請求項４】前記方法は、 前記パワーコンディショナの出力電力、前記負荷におけ
る消費電力及び前記蓄電手段の電圧を基に当該蓄電手段
の充放電電流を計算し、当該蓄電手段モデルにより、当
該蓄電手段の蓄電量、充放電損失及び充放電可能電力を
も予測する、 ことを特徴とする請求項２又は３に記載の太陽光発電に
おける発電量予測方法。 - 【請求項５】前記蓄電手段モデルは、 前記蓄電手段を内部起電力と内部抵抗とで構成近似し、
水の電気分解の影響を考慮した充電特性モデル及び放電
特性モデルにより記述される、 ことを特徴とする請求項４に記載の太陽光発電における
発電量予測方法。 - 【請求項６】前記パワーコンディショナは、 コンバータである、 ことを特徴とする請求項２、３、４又は５に記載の太陽
光発電における発電量予測方法。 - 【請求項７】前記方法は、 計算上、前記太陽電池を太陽電池モデルに、前記コンバ
ータをコンバータモデルに、前記負荷を負荷情報に、前
記蓄電手段を鉛蓄電池モデルにそれぞれ置き換えて、前
記蓄電量から動作判定を行い、発電電力、負荷電流、充
放電電流、抑制損失を含む物理量たる各構成要素を各微
小時間間隔毎に逐次計算する、 ことを特徴とする請求項６に記載の太陽光発電における
発電予測方法。 - 【請求項８】前記日射データは、 前記太陽電池設置場所における実測値又は統計値であ
る、 ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６又は７
に記載の太陽光発電における発電量予測方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001195487A JP2003018763A (ja) | 2001-06-27 | 2001-06-27 | 太陽光発電における発電量予測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001195487A JP2003018763A (ja) | 2001-06-27 | 2001-06-27 | 太陽光発電における発電量予測方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003018763A true JP2003018763A (ja) | 2003-01-17 |
Family
ID=19033454
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001195487A Pending JP2003018763A (ja) | 2001-06-27 | 2001-06-27 | 太陽光発電における発電量予測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003018763A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011130638A (ja) * | 2009-12-21 | 2011-06-30 | Hitachi Ltd | 自然エネルギを用いた発電システム |
| JP2014078055A (ja) * | 2012-10-09 | 2014-05-01 | Hitachi Ltd | 太陽光発電装置および電力管理システム、並びに、そのための電力負荷と計測装置 |
| WO2017221463A1 (ja) * | 2016-06-21 | 2017-12-28 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 太陽電池の発電量予測装置、発電量予測方法、及び発電量予測プログラム |
| JP2019030085A (ja) * | 2017-07-27 | 2019-02-21 | 京セラ株式会社 | パワーコンディショナ及びパワーコンディショナの制御方法 |
| WO2019135410A1 (ja) * | 2018-01-05 | 2019-07-11 | 株式会社フジクラ | 電力シミュレーション装置、および電力シミュレーション方法 |
| JP2019122151A (ja) * | 2018-01-05 | 2019-07-22 | 株式会社フジクラ | 電力シミュレーション装置、および電力シミュレーション方法 |
| JP2019122152A (ja) * | 2018-01-05 | 2019-07-22 | 株式会社フジクラ | 電力シミュレーション装置、および電力シミュレーション方法 |
| JP2019122153A (ja) * | 2018-01-05 | 2019-07-22 | 株式会社フジクラ | 電力シミュレーション装置、および電力シミュレーション方法 |
| CN117293977A (zh) * | 2023-11-24 | 2023-12-26 | 无锡市德宁节能科技有限公司 | 基于物联网的光伏护栏供电管理方法及系统 |
-
2001
- 2001-06-27 JP JP2001195487A patent/JP2003018763A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2019122152A (ja) * | 2018-01-05 | 2019-07-22 | 株式会社フジクラ | 電力シミュレーション装置、および電力シミュレーション方法 |
| JP2019122153A (ja) * | 2018-01-05 | 2019-07-22 | 株式会社フジクラ | 電力シミュレーション装置、および電力シミュレーション方法 |
| CN117293977A (zh) * | 2023-11-24 | 2023-12-26 | 无锡市德宁节能科技有限公司 | 基于物联网的光伏护栏供电管理方法及系统 |
| CN117293977B (zh) * | 2023-11-24 | 2024-02-02 | 无锡市德宁节能科技有限公司 | 基于物联网的光伏护栏供电管理方法及系统 |
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