JP2011163973A - 日射量推定装置、太陽光発電量推定装置及びシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 多数の地点における長時間の日射量の測定を行うことなく、任意の箇所における水平面直達日射量及び散乱日射量を推定し、併せて太陽光発電設備を設置した場合に想定される発電量を推定する。
【解決手段】 複数の設置済消費者が設置する既設太陽光発電設備による過去の発電量に関する発電量情報を、各前記設置済消費者別且つ単位時間帯別に記録する発電量記憶部１３と、前記既設太陽光発電設備に関するパネル情報及び設置箇所の所在地に関する所在地情報を、各前記設置済消費者別に記録する消費者情報記憶部１４と、前記所在地情報が同一区域を示す複数の前記設置済消費者を選択し、前記パネル情報と同一の前記単位時間帯における前記発電量情報に基づいて重回帰分析を行い、導出される偏回帰係数によって、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する回帰分析処理部１５を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、太陽光発電設備を設置した場合の発電量を推定する装置及びシステムに関する。また、過去の日射量を、特に直達日射量と散乱日射量に分けて推定する装置に関する。

近年、エネルギー消費者（以下、単に「消費者」という）の地球温暖化問題への意識向上や積極的な環境政策の取り組みを背景として、太陽光発電装置の家庭への普及が広まってきている。

そして、太陽光発電設備を未だ設置していない消費者においては、仮にそれを設置した場合にどの程度の発電量が見込めるのかという情報を得ることができれば、設置の検討材料の一つに活用することができる。

しかし、かかる消費者は実際に太陽光発電設備を有しているわけではないため、その場所における発電量或いは日射量の実測値というものが存在しない。従って、太陽光発電設備を提案する側の立場となる企業は、専ら気象庁やその他の天候に関する情報提供機関から、対象となる消費者がその設備を設置しようとしている場所に最も近い地域の日射量に関する過去の情報を得て、この情報を基に発電量をシミュレートする他はない。

太陽光発電設備（太陽光パネル）を設置したことによる発電量は、設置されたパネルの方角（方位角ψ’）並びに角度（傾斜角θ）の影響を受ける。例えば、通常の戸建住宅であれば、パネルは屋根に取り付けられることから、方位角及び傾斜角は必ずしも自由に変更できるものではなく、ある程度の制限が課せられる。そして、設置可能ないくつかのパターンの中から、最も発電効率が高いと考えられる箇所にパネルが設置されることとなる。

ところで、太陽からの日射は、いくつかの成分に分解されて水平面に到達することが知られている。気象庁で提供されている日射量に関する情報として、水平面全天日射量があるが、これは水平面において全天が見えている状態で計測される日射量である。この水平面全天日射量は、視太陽方向から直接到達する日射から供給されるエネルギーに相当する水平面直達日射量と、太陽光線が地表に到達する前に種々の要因で散乱されて天空全体が光ることで供給されるエネルギーに相当する水平面散乱日射量とに分解される。

太陽光パネルは、屋根等に取り付けられる場合には、傾斜角θをもって設置されるため、発電量は、この傾斜角を有するパネルに照射される日射量（斜面全天日射量）に依存する。具体的には、発電量は以下の数１によって規定できる。
（数１）
発電量＝（斜面全天日射量）×（パネルの発電効率）×（パネル面積）×（基準日射強度）

そして、この斜面全天日射量についても、水平面全天日射量と同様に、（斜面）直達日射量と（斜面）散乱日射量に分解される。実際には、斜面全天日射量の一部には、地面に照射された太陽光の反射成分（地面反射日射量）が含まれるが、屋根等の何らかの広い面上に太陽光パネルを設置した場合には、この反射成分はパネルへの入射日射量には寄与しないため、ここでは地面反射日射量を０として説明する。このとき、斜面全天日射量は、以下の数２のように規定できる。
（数２）
斜面全天日射量＝（斜面直達日射量）＋（斜面散乱日射量）

そして、斜面直達日射量、斜面散乱日射量は、水平面直達日射量或いは水平面散乱日射量に基づいて例えば以下の数３で規定できることが知られている。なお、数３において、αは水平面太陽高度、θはパネル傾斜角、α’は方位角ψ’，傾斜角θの斜面に対する太陽高度（斜面太陽高度）を指す。
（数３）
斜面直達日射量＝（水平面直達日射量／sinα）× sinα’
斜面散乱日射量＝（水平面散乱日射量）×（１＋cosθ）／２

なお、水平面太陽高度αは、観測地点の緯度φ，太陽赤緯δ、時角ｈの関数で表わされ、斜面太陽高度α’は、水平面太陽高度α、太陽方位角ψ、傾斜角θ、方位角ψ’の関数で表わされることが知られている（数４参照）。太陽赤緯δとは、地球の自転面と公転面がなす角度をいい、時角ｈとは、太陽が子午線を通過してからどの程度経過したかを示す角度をいう。また、太陽方位角ψとは、太陽が位置する方位を示す角度を南を０として時計回りに規定したものである。
（数４）
sinα＝ sinφsinδ＋cosφcosδcosｈ
tanψ＝ cosφcosδsinｈ／（sinφsinα−sinδ）
sinα’＝ sinαcosψ’＋cosαsinθcos(ψ−ψ’)

より詳細には、太陽赤緯δは、１月１日からの累積日数の関数で規定される地方恒星時θ_０の関数で表わされ、時角ｈは、正午からの経過時間、子午線からの相対位置（経度の関数によって規定）及び地方恒星時θ_０の関数として規定される均時差Ｅｑの和として表わされる。

数１及び数２により、パネルの発電量は、斜面直達日射量と斜面散乱日射量の合計によって決定される。そして、数３によれば、斜面直達日射量と斜面散乱日射量を算出するには、水平面直達日射量と水平面散乱日射量の情報が必要となることが分かる。

しかしながら、気象庁等では、地域別の水平面全天日射量に関する情報についての開示はなされているものの、水平面直達日射量と水平面散乱日射量に分解した情報の開示はない。従って、太陽光発電量をシミュレートするに際しては、気象庁で開示された水平面全天日射量を、水平面直達日射量と水平面散乱日射量に分解する必要がある。この演算方法については、これまで種々の研究がなされている（例えば特許文献１，非特許文献１参照）。

特許文献１に記載された方法は、まず、水平面全天日射量を大気外日射量で割った値である晴天指数の値を各時刻毎に算出し、各時刻毎に晴天指数の大きさに応じて天候（快晴、曇天、薄曇り）を決定する。また、連続する複数の時刻における晴天指数の平均値である移動平均値を算出する。そして、天候に応じて、晴天指数或いは移動平均値を用いた関数によって、散乱比（水平面全天日射量に対する水平面散乱日射量の比）の値を月毎に導出する。この散乱比を水平面全天日射量に乗じることで水平面散乱日射量を求め、水平面全天日射量から水平面散乱日射量を差し引くことで、水平面直達日射量を算出するというものである。

非特許文献１に記載された方法は、ある観測地点において、水平面全天日射量と水平面散乱日射量を１時間毎に１年間にわたって観測し、この差分値によって水平面直達日射量を算出すると共に、直達日射量と全天日射量と日照時間の関係を相関分析することで、水平面直達日射量と水平面全天日射量の一般的な関係式を導出するというものである。

特開平９−２１３８１１号公報

宇田川他、「水平面全天日射量観測値よりの直達日射量の推定」、日本建築学会論文報告集、第267号、pp.83-89（1978）

特許文献１や非特許文献１に記載された方法によれば、水平面全天日射量に関する情報が与えられれば、これを水平面直達日射量と水平面散乱日射量に分解することができる。よって、このように分解された各日射量を用いて発電量の推定を行うことが理論的には可能となる。

しかしながら、非特許文献１に記載の方法は、特定の地点で測定された日射量に基づく回帰分析で得られた回帰式によって算定式を導出するものであるため、この式によって得られる値は地理的依存性が大きいと考えられる。このため、ある箇所に太陽光パネルを設置した場合に見込める発電量を推定するに際して、果たしてその算定式を用いて推定した日射量がそのまま適用できるのかという点で疑問がある。

たしかに、発電量の推定を行いたい箇所において、非特許文献１と同様の方法で日射量を測定し、その測定結果に基づく回帰式を導けば、その箇所における地理的な特徴を加味した回帰式が得られる。しかしながら、１年間にわたって日射量の測定を必要とするため、あらゆる箇所でそのような測定を行うことは現実的ではない。このため、極めて限られた地点における発電量の推定にしか利用することができず、これから太陽光パネルを設置しようとする消費者に対し、その設置を提案するに際して発電予測量に関する情報を提供するためにこの方法を利用することは極めて非現実的である。

また、特許文献１に記載された方法の場合は、直達日射量を算出したい箇所において水平面日射量計測器によって水平面全天日射量を測定することが前提となっている。従って、水平面全天日射量に関する情報が得られているある特定の箇所において、その情報を基に水平面直達日射量並びに水平面散乱日射量を算出することは可能である。しかしながら、非特許文献１の場合と同様、あらゆる箇所で日射量の測定を行うことは現実的ではなく、極めて限られた地点における発電量の推定にしか利用することができない。つまり、前記のような太陽光発電設備の設置提案のために用いるシステムとしては、やはり極めて非現実的であると言わざるを得ない。

本発明は、上記の問題点に鑑み、太陽光発電設備の設置を検討している消費者に対し、その設置によって見込まれる予測発電量を、地理的要因を考慮した値として提示することを可能にする装置或いはシステムを提供することを第１の目的とする。そして、多数の地点において、長時間にわたる日射量の測定を必要とすることなく利用可能な装置或いはシステムを提供することを第２の目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の日射量推定装置は、特定区域の特定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、コンピュータの演算処理によって推定する日射量推定装置であって、
複数の設置済消費者が設置する太陽光発電設備である既設太陽光発電設備による過去の発電量に関する発電量情報を、各前記設置済消費者別且つ単位時間帯別に記録する発電量記憶部と、
前記既設太陽光発電設備に関するパネル情報及び設置箇所の所在地に関する所在地情報を、各前記設置済設置者別に記録する消費者情報記憶部と、
前記所在地情報が同一区域を示す複数の前記設置済消費者を選択し、前記パネル情報と同一の前記単位時間帯における前記発電量情報に基づいて重回帰分析を行い、導出される偏回帰係数によって、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する回帰分析処理部と、を備えたことを特徴とする。

上記日射量推定装置によれば、既に太陽光発電設備を設置している複数の消費者における、当該既設太陽光発電設備の過去の単位時間帯別の発電量並びに設備に関するパネル情報と、その設置箇所に関する地理的情報によって日射量の推定処理が実現できる。特に、本発明は、同一区域内に設置された既設太陽光発電設備の単位時間帯別の発電実績とそのパネル情報に基づく重回帰分析によって算出を行う構成であるため、得られる値は、発電実績が得られた日時に関する影響因子のみならず、地理的な影響因子の存在も考慮されている。

従って、このような処理を各区域別に行うことで、少なくとも複数の既設太陽光発電設備が存在する区域内においては、発電実績が存在する過去の任意の日時において、単位時間帯別の水平面直達日射量と水平面散乱日射量を得ることができる。この情報は、当該区域内に新たに太陽光発電設備を設置しようとした場合に見込める発電量の推定に利用できる他、過去の日射量に関する詳細な情報を必要とする他の分野（例えば農業等）においても利用できる。

なお、ここでいう「区域」としては、行政区の他、町字名、小学校の学区、郵便番号等といった情報を利用することができる。

更に、本発明に係る日射量推定装置は、上記特徴構成に加えて、更に以下の構成を備えることが好ましい。
すなわち、前記パネル情報が、前記既設太陽光発電設備の方位角、傾斜角、及び定格に関する各情報を含むと共に、前記パネル情報或いは前記所在地情報が、前記既設太陽光発電設備の設置箇所の緯度及び経度に関する情報を含み、
前記回帰分析処理部は、
前記緯度及び経度に関する情報、前記単位時間帯に該当する日時に係る情報、前記方位角、前記傾斜角に関する情報に基づいて、水平面直達日射量に対する斜面直達日射量の比率である直達日射量係数ａ、及び水平面散乱日射量に対する斜面散乱日射量の比率である斜面日射量係数ｂの各値を算出し、
同一の前記単位時間帯における前記発電量情報を前記定格で正規化して得られる正規化済発電量情報を目的変数とし、前記ａ，ｂの各値を説明変数として重回帰分析を行い、説明変数ａに係る偏回帰係数によって当該区域の当該単位時間帯における前記水平面直達日射量とし、説明変数ｂに係る偏回帰係数によって当該区域の当該時間帯における前記散乱面直達日射量とすることを特徴とする。

直達日射量係数ａ，斜面日射量係数ｂの各値は、角度の起点の取り方や補正項の有無等によって種々の演算方法が可能である。一例としては、水平面太陽高度をα、斜面太陽高度をα’、前記傾斜角をθとしたときに、ａ＝sinα’／sinα， ｂ＝(１＋cosθ)／２で規定される演算式に基づいて算出することができる。

このように、設置済消費者の単位時間帯別の発電量を、既設太陽光発電設備の定格で正規化することで、設置されている太陽光パネルの面積並びに発電効率の相違による発電量への影響が排除される。そして、このように発電量に対して正規化処理が施された正規化済発電量情報は、当該発電がなされている日時、パネルの方位角、傾斜角、並びに当該パネルが設置されている設置箇所に依存する値となる。

一方で、正規化済発電量情報は、パネルに照射される日射量、即ち、斜面直達日射量と斜面散乱日射量の影響を受ける。そして、斜面直達日射量は、水平面直達日射量と水平面太陽高度と斜面太陽高度に依存し、斜面散乱日射量は水平面散乱日射量とパネルの傾斜角に依存する。

このうち、水平面太陽高度及び斜面太陽高度は、当該発電がなされている日時、パネルの方位角、傾斜角、並びに設置箇所の緯度や経度に依存する値である。従って、各設置済消費者のパネル情報と発電量を計測した日時に関する情報からこれらの値は導出されるものである。

一方、水平面直達日射量や水平面散乱日射量は、専ら日時と地理的箇所に依存する値である。すると、日時については同一の単位時間帯別という絞りをかけ、地理的箇所については同一の区域内という絞りをかけることにより、抽出された複数の設置済消費者が保有する既設太陽光発電設備の発電量に係る情報は、水平面直達日射量並びに水平面散乱日射量がほぼ同程度の値を示す環境下で得られた値であると推定することが可能となる。従って、他の要素の影響を排除し、同一の単位時間帯において、同一区域内で計測された複数の既設太陽光発電設備の発電量間の関係式を導出することで、当該単位時間帯における当該区域内の水平面直達日射量と水平面散乱日射量に係る情報を得ることができる。

なお、前記パネルの定格に代えて、パネルの変換効率とパネル面積の積によって発電量の正規化を行い、この正規化後の値に基づいて重回帰分析を行うものとしても良い。

また、本発明の発電量推定装置は、推定対象消費者が太陽光発電設備を設置した場合における太陽光発電量を、コンピュータの演算処理によって推定する発電量推定装置であって、
複数の設置済消費者が設置する太陽光発電設備である既設太陽光発電設備による過去の発電量に関する発電量情報を、各前記設置済消費者別且つ単位時間帯別に記録する発電量記憶部と、
前記既設太陽光発電設備に関するパネル情報及び設置箇所の所在地に関する所在地情報を、各前記設置済設置者別に記録する消費者情報記憶部と、
前記所在地情報が同一区域を示す複数の前記設置済消費者を選択し、前記パネル情報と同一の前記単位時間帯における前記発電量情報に基づいて重回帰分析を行い、導出される偏回帰係数によって、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する回帰分析処理部と、
前記回帰分析処理部によって導出された、前記水平面直達日射量及び前記散乱面直達日射量に係る情報を、前記区域別且つ前記単位時間帯別に記録する分析結果記憶部と、を有する日射量推定ユニットと、
前記推定対象消費者が設置する太陽光発電設備である想定太陽光発電設備に関する想定パネル情報と設置箇所の所在地に関する想定所在地情報、及び発電量の推定を行う対象となる演算対象期間に関する情報の入力を受け付ける演算指示受付部と、
前記想定所在地情報と同一区域内の前記演算対象期間に係る前記水平面直達日射量及び前記散乱面直達日射量に係る情報を前記単位時間帯別に前記分析結果記憶部から読み出すと共に、前記想定パネル情報に基づき前記演算対象期間にわたって前記単位時間帯別の推定発電量を算出する発電量推定部と、を有する発電量推定ユニットと、を備えたことを特徴とする。

分析結果記憶部には、単位時間帯別の水平面直達日射量及び散乱面直達日射量に係る情報が、区域別に記録されている。従って、推定対象消費者が太陽光発電設備を設置しようとする箇所（想定所在地情報）と同一区域内に関し、演算対象期間にわたって単位時間帯別の水平面並びに散乱面直達日射量に係る情報を読み出すことができるため、この情報を基に、想定パネル情報と想定所在地情報を用いて、当該演算対象期間にわたる単位時間帯別の推定発電量を算出することができる。

また、上記の特徴に加えて、本発明に係る発電量推定装置は、
前記パネル情報が、前記既設太陽光発電設備の方位角、傾斜角、及び定格に関する各情報を含むと共に、前記パネル情報或いは前記所在地情報が、前記既設太陽光発電設備の設置箇所の緯度及び経度に関する情報を含み、
前記想定パネル情報が、前記想定太陽光発電設備の方位角、傾斜角、及び定格に関する各情報を含むと共に、前記想定パネル情報或いは前記想定所在地情報が、前記想定太陽光発電設備の設置箇所の緯度及び経度に関する情報を含み、
前記回帰分析処理部は、
前記既設太陽光発電設備の設置箇所に係る緯度及び経度に関する情報、前記単位時間帯に該当する日時に係る情報、前記既設太陽光発電設備に係る前記方位角及び前記傾斜角に関する情報に基づいて、水平面直達日射量に対する斜面直達日射量の比率である直達日射量係数ａ、及び水平面散乱日射量に対する斜面散乱日射量の比率である斜面日射量係数ｂの各値を算出し、
同一の前記単位時間帯ｔにおける前記発電量情報を前記定格で正規化して得られる正規化済発電量情報を目的変数とし、前記ａ，ｂの各値を説明変数として重回帰分析を行い、説明変数ａに係る偏回帰係数Ｅｄ（ｔ）によって当該区域の当該単位時間帯における前記水平面直達日射量とし、説明変数ｂに係る偏回帰係数Ｅｉ（ｔ）によって当該区域の当該時間帯における前記散乱面直達日射量とし、
前記発電量推定部は、
前記想定パネル情報、前記想定所在地情報、及び前記演算演算対象期間に関する情報より、前記想定太陽光発電設備の設置箇所に係る緯度及び経度に関する情報、前記演算演算対象期間内の各前記単位時間帯に該当する日時に係る情報、前記想定太陽光発電設備に係る方位角及び傾斜角に関する情報に基づいて、前記ａ，ｂの各値を算出し、
前記分析結果記憶部から読み出した、前記想定所在地情報と同一区域内の前記演算対象期間に係る前記単位時間帯ｔ別の前記水平面直達日射量Ｅｄ（ｔ）、前記単位時間帯ｔ別の前記散乱面直達日射量Ｅｉ（ｔ）、前記想定太陽光発電設備の定格Ｓを用いて、ｅｐ（ｔ）＝［ａ×Ｅｄ（ｔ）＋ｂ×Ｅｉ（ｔ）］×Ｓによって前記単位時間帯ｔ別の推定発電量ｅｐ（ｔ）を算出することを特徴とする。

なお、前記日射量推定ユニットと前記発電量推定ユニットを、それぞれ単独の装置として備え、これらの間でデータの送受信を行うことで推定発電量の算出を行う発電量推定システムとして実現することも可能である。

本発明によれば、推定したい箇所における日射量の測定を行うことなく、日時並びに地理的な影響を反映した形で日射量の推定処理を行うことができる。また、この推定結果に基づき、当該箇所に太陽光発電設備を設置した場合に見込まれる発電量につき、日時並びに地理的な影響を反映した形で推定することができる。

よって、当該設備を基に推定される発電量を提示することで、これから太陽光発電設備を設置しようとしている消費者に対し、そのための検討材料を簡易な方法によって提供することができる。

本発明のシステムの概略構成を示す模式的ブロック図 回帰分析処理の内容を説明するための表 本発明のシステムの概略構成を示す別の模式的ブロック図 本発明のシステムの概略構成を示す別の模式的ブロック図

以下、本発明の太陽光発電量推定装置（以下、「本発明装置」という）の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、複数の装置で構成される場合も可能であり、かかる場合には「本発明システム」と称する。

本発明装置（システム）は、ある消費者が太陽光発電設備を設置した場合に想定される発電量を、コンピュータの演算処理によって推定するものである。この推定に際しては、後述するように、この消費者が太陽光発電設備を設置した箇所における水平面直達日射量、水平面散乱日射量をまず推定する。その後、この推定された各日射量の値を用いて、実際にこの消費者が太陽光パネルを設置する予定の傾斜角及び方位角に基づき斜面直達日射量、斜面散乱日射量をそれぞれ導出する。そして、これらの日射量を合算して得られる斜面全天日射量と、設置予定の太陽光パネルに関する情報（特に定格値等）を用いて推定発電量を導出するというものである。

図１は、本発明装置の概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、本発明装置１は、日射量推定ユニット１０と発電量推定ユニット２０の２つのユニットで構成される。

日射量推定ユニット１０は、情報収集部１１，必要情報記憶部１２，回帰分析処理部１５，分析結果記憶部１６を有する。必要情報記憶部１２は、発電量記憶部１３と消費者情報記憶部１４を含む。発電量推定ユニット２０は、発電量推定部２１，結果出力部２２，演算指示受付部２３を有する。

ここで、両ユニット１０，２０は、いずれも、コンピュータのハードウェア資源（ＣＰＵや各種記憶装置等）及びソフトウェア資源（ＯＳ、各種ドライバ、データベース管理ソフト等）を使用して演算処理を実行する機能的手段である。

本発明装置（システム）を利用するに際しては、既に太陽光発電設備が設置された複数の消費者（以下、「設置済消費者」という）の存在と、この設置済消費者によって設置された太陽光発電設備による発電量に関する情報が電気通信回線を介して収集可能となっていることが前提となる。図１に示すように、各設置済消費者は、各自設置した太陽光発電設備による発電量を計測し、これに関する情報を本発明装置１に対して送信するためのシステム（以下、「発電量計測送信システム」という）３０を有している。

発電量計測送信システム３０は、各消費者において設置した太陽光パネルによる発電量を所定の単位時間帯毎（ここでは１時間とする）に計測する発電量計測部３１、この計測結果を記録する発電量記憶部３２、記憶された発電量に関する情報を電気通信回線を介して送信可能な形式に変換した後、所定のタイミング毎に送信する情報送信部３３を有する。なお、このシステム３０としては、例えば、既存のＨＥＭＳ（ホーム・エネルギー・マネジメント・システム）を利用することができる。

情報収集部１１は、電気通信回線ＮＷ１を介して各設置済消費者から送信される１時間毎の発電量に関する情報を収集し、これを発電量記憶部１３に記録する。このとき、発電量記憶部１３には、年月日及び時間帯に関する日時情報、計測された発電量に関する発電量情報、及び送信元を識別するための消費者情報を含む一つのレコード（以下、「発電量レコード」という）が記録される。

また、消費者情報記憶部１４は、各設置済消費者が実際に設置している太陽光発電設備に関する情報を、各設置済消費者別に記録している。具体的には、設置されているパネルの方位角ψ’、傾斜角θ、緯度φ、経度ξ、及び定格容量Ｓ〔ｋＷ〕のパネル情報、及び、設置箇所の所在地（若しくは行政区）を示す所在地情報を、各設置済消費者を識別するための前記消費者情報と共に一つのレコード（以下、「消費者レコード」という）として記録する。なお、緯度φ及び経度ξについては、所在地情報に含まれていても良い。

回帰分析処理部１５は、発電量記憶部１３に記録された各設置済消費者の発電量情報のうち、同一区域内に属する複数の設置済消費者を選択し、同一時間帯における発電量情報とパネル情報に基づく重回帰分析を行う。本実施形態では、「同一区域」とは、同一の行政区（市町村）を指すものとするが、町字名、小学校の学区、郵便番号等のように、更に細かく区域を分けるものとしても良い。

より具体的には、回帰分析処理部１５は、まず消費者情報記憶部１４から所在地情報を読み出し、同一の行政区に存在する設置済消費者の消費者レコードを抽出する。以下では、抽出された設置済消費者を「選択設置済消費者」と称する。

次に、回帰分析処理部１５は、発電量記憶部１３から選択設置済消費者の発電量レコードを時間帯別に抽出する。そして、選択設置済消費者の消費者レコードに記録されたパネル情報と、発電量レコードに記録された発電量に基づいて重回帰分析を行い、回帰係数を導出する。

図２は、回帰分析処理部１５によって行われる処理を説明するための表である。図２（ａ）は、選択設置済消費者のパネル情報と、ある特定時間帯（ここでは２００９年４月１５日の午前１１時から１２時までの１時間とする）の発電量情報を表にしたものである。図２（ａ）に示すモニタＩＤとは、各設置済消費者を識別するための符号であり、前記消費者情報に対応する。

回帰分析処理部１５は、図２（ａ）のように抽出された各情報に基づき、以下の数５に設定される回帰式の係数（偏回帰係数）Ｅｄ，Ｅｉを重回帰分析によって導出する。
（数５）
Ｅ＝Ｅｄ×ａ＋Ｅｉ×ｂ

なお、数５において、Ｅは発電量ｅをパネルの定格Ｓで正規化した値（Ｅ＝ｅ／Ｓ）である。また、ａ，ｂは、それぞれ水平面直達日射量に対する斜面直達日射量の比率、水平面散乱日射量に対する斜面散乱日射量の比率に対応する値である。このａ，ｂの各値は、角度の起点の取り方や補正項の有無等によって種々の演算方法が可能であるが、一例として本実施形態では、水平面太陽高度をα、斜面太陽高度をα’、傾斜角をθとしたときに、ａ＝sinα’／sinα， ｂ＝(１＋cosθ)／２で規定される値であるものとして説明する。ここで、パネルの定格Ｓ及びパネルの傾斜角θは、そのまま各選択設置済消費者のパネル情報から導かれる。また、sinα’並びにsinαは、パネル情報内の緯度φ及び計測日に由来する関数である太陽赤緯δ、並びにパネル情報内の経度ξ、太陽赤緯δ、及び計測時間帯に由来する関数である時角ｈを用いて数４に基づき算定される。なお、太陽赤緯δは、パネル情報内の緯度φ及び計測日に関する情報に基づいて公知の方法によって算出され、時角ｈは、パネル情報内の経度ξ、太陽赤緯δ、及び計測時間帯に関する情報に基づいて公知の方法によって算出される。

パネルの定格Ｓは、パネルの面積と発電効率と基準日射照度(日射量)に依存するが、実際には基準日射照度を１ｋＷ／ｍ^２として定格Ｓが設定されるため、実質的に定格Ｓはパネルの面積と発電効率に依存する。各選択設置済消費者が設置する太陽光パネルの面積及び発電効率には、それぞれ差異が存在することが想定されるが、定格Ｓで正規化することにより、これらの差異による発電量の影響を排除している。

図２（ｂ）は、前述の方法により算出した、前記特定時間帯における各選択設置済消費者のａ、ｂ、Ｅを列挙したものである。このａ，ｂ，Ｅに基づき、数５に示す回帰式の係数Ｅｄ，Ｅｉを重回帰分析によって導出した結果を、同図（ｃ）に示す。

太陽光は１ｍ^２あたり１ｋＷ電力相当のエネルギーを有している。よって、発電量ｅを定格Ｓで正規化した値Ｅは、照射された太陽光のエネルギー（日射量）に対応するものである。一方、上記数２及び数３によれば、太陽光パネルに照射された日射量は、以下の数６によって表わされる。
（数６）
照射された日射量＝（水平面直達日射量）×（sinα’／sinα）＋（水平面散乱日射量）×（１＋cosθ）／２

よって、この数５及び数６により、重回帰分析によって得られたＥｄは、選択設置済消費者が属する行政区における特定時間帯の水平面直達日射量と推定でき、同様にＥｉは選択設置済消費者が属する行政区における特定時間帯の水平面散乱日射量と推定できる。

回帰分析処理部１５は、回帰分析処理によって得られたＥｄ，Ｅｉの値を、演算対象である行政区を識別する符号、演算対象となった特定時間帯に関する情報と共に、一つのレコード情報として分析結果記憶部１６に記録する。分析結果記憶部１６には、このような演算方法によって得られた各時間帯別のＥｄ，Ｅｉに関する情報が、その時間帯を示す情報並びに行政区を識別する符号と共に記録される。

次に、本発明装置を用いて、太陽光発電設備を設置した場合に想定される発電量を推定する方法につき説明する。ここでは、ノートパソコンや携帯電話といった携帯端末４０を用いて発電量の推定指示を行う場合を例に挙げて説明する。携帯端末４０は、演算指示入力部４１と結果取得部４２を有し、これらはいずれもコンピュータのハードウェア資源とソフトウェア資源を用いて演算処理を実行する機能的手段である。

まず、本発明装置の利用者は、発電量の推定を行う対象となる消費者（以下、「推定対象消費者」という）によって太陽光発電設備が設置される予定の箇所における地理的情報と、設置予定パネルの傾斜角、方位角、定格に関する情報（パネル情報）、並びに演算対象期間に関する情報を演算指示入力部４１より入力する。このとき、地理的情報については、既に契約済みの電力供給或いはガス供給契約において、電力会社或いはガス会社から付された契約コードを入力することで、本発明装置内或いは他の装置内のデータベースから読み出す構成としても良い。例えば、このデータベースを消費者情報記憶部１４内に格納しておくことも可能である。

なお、演算対象期間としては、過去のある期間を特定するものとし、年単位、月単位、日単位等で細かく指定することが可能である。

演算指示入力部４１は、入力された各情報を送信可能な形式に変換した後、電気通信回線ＮＷ２を介して本発明装置１内の演算指示受付部２３に送信する。この際、特定の利用者のみが通信可能となるよう、ユーザＩＤやパスワードを用いた認証処理が行われるものとしても良い。

演算指示受付部２３は、演算指示入力部４１から入力された各情報を発電量推定部２１に出力する。発電量推定部２１は、推定対象消費者によって太陽光発電設備が設置される箇所に該当する行政区を地理的情報から認識し、この行政区におけるＥｄ，Ｅｉに関する情報を分析結果記憶部１６から読み出す。このとき読み出されるＥｄ，Ｅｉに関する情報は、指定された演算対象期間にわたる時間帯別の情報である。

また、発電量推定部２１は、入力された地理的情報及びパネル情報に基づき、数４に規定された式によって、ａ，ｂの値、すなわち（sinα’／sinα），［（１＋cosθ）／２］の各値を算定する。そして、以下の数７に規定される式によって、演算対象期間にわたる各時間帯別の推定発電量ｅｐを算出する。なお、数７において、（ｔ）は時間帯別の関数であることを指している。Ｓは設置予定パネルの定格である。
（数７）
ｅｐ（ｔ）＝［ａ×Ｅｄ（ｔ）＋ｂ×Ｅｉ（ｔ）］×Ｓ

発電量推定部２１は、各時間帯ｔ別のｅｐ（ｔ）を算出した後、結果出力部２２に出力する。結果出力部２２は、この演算結果を、電気通信回線を介した送信可能な形式に変換した後、電気通信回線ＮＷ２を介して操作端末４０に送信する。利用者は、結果取得部４２によってこの演算結果を受信し、確認することができる。このとき、演算結果を用いて時間帯別の発電量としてグラフ化したり、所定の単位期間毎の累積発電量を算出する機能を有していても良い。

数７におけるＥｄ（ｔ），Ｅｉ（ｔ）の値は、推定対象消費者と同一行政区内に存在する複数の設置済消費者の太陽光発電設備によって、同期間に実際に発電された発電量に基づいて算定されたものである。つまり、このようなＥｄ（ｔ），Ｅｉ（ｔ）に基づき数７の算定式によって得られる時間帯別の推定発電量ｅｐ（ｔ）には、日程的時間的な影響因子はもとより、地理的な影響因子についても反映されているといえる。

以上に説明したように、本発明装置１を用いることで、推定対象消費者が太陽光発電設備を設置する箇所における地理的情報と、設置予定パネルの傾斜角、方位角、及び定格に関する情報を与えるのみで、過去の任意の日時における発電量を推定することができる。例えば、過去の一年間にわたって同様の演算を行うことにより、当該パネルを設置した場合における一年間の総発電量を推定することができる。推定対象消費者は、この情報の提供を受けることで、太陽光発電設備を設置するかどうかの検討材料に利用することができる。

そして、本発明装置１によれば、推定対象消費者の太陽光発電設備の設置予定箇所における一年間の日射量の測定を要することなく、地理的影響因子を考慮しながら発電量の推定を行うことができる。よって、太陽光発電設備を不特定多数の者に提案する際の情報提供ツールとして汎用性が極めて高い。

なお、上記実施形態において、情報収集部１１から各設置済消費者の発電量に関する情報が与えられると、回帰分析処理部１５がその都度回帰分析処理を行って、当該時間帯別のＥｄ（ｔ），Ｅｉ（ｔ）を導出するものとしても良い。この場合、発電量記憶部１３には、回帰分析処理を行う対象の時間帯に対応した直近の発電量に関する情報のみを記録しておき、回帰分析が終了すると発電量に関する情報が廃棄される構成とすることができる。このような構成とすることで、発電量記憶部１３内に記録すべきデータ量を削減することができる。

なお、推定対象消費者の過去の時間帯別の電力量使用情報を認識できる場合には、この情報と推定される単位時間帯別の発電量の情報を照合した上で、電力会社の買電による収入も踏まえたグロスとしての電力料金削減額を算出可能な構成としても良い。また、過去の時間帯別の電力量使用情報が認識できない場合においては、単純に当該発電量に相当する電力量については電力会社から購入をする必要がなくなったと仮定することで、当該電力量相当の売電価格を削減額として算出可能な構成としても良い。

このようにすることで、発電量ではなく抑制できる支出額としての情報が推定対象消費者に提供できるため、当該消費者に対し、太陽光発電設備を設置することの効果をより直感的に与えることができる。

［別実施形態］
以下、別実施形態につき説明する。

〈１〉 図１では、本発明装置１内に日射量推定ユニット１０と発電量推定ユニット２０を含む構成につき説明した。これに代えて、発電量推定ユニット２０については操作端末４０側に備える構成とすることも可能である（図３参照）。

図３に示す本発明装置１Ａは、図１に示す日射量推定ユニット１０を備える。一方で、操作端末４０Ａは、発電量推定ユニット２０と演算指示入力部４１を備える。この場合、本発明装置１Ａ単体では、発電量の推定処理は行われず、日射量の推定処理（すなわち、Ｅｄ（ｔ）、Ｅｉ（ｔ）の導出処理）のみが実行される。

一方で、発電量の推定処理を行うに際しては、操作端末４０Ａが、電気通信回線ＮＷ２を介して対象となるＥｄ（ｔ）、Ｅｉ（ｔ）を読み出すと共に、発電量推定部２１において上記実施形態と同様の演算処理が施される。演算結果は、操作端末４０Ａ内の結果出力部２２に出力されるのみであり、この結果を電気通信回線を介して送信する必要はないため、結果取得部４２は不要となる。その他の点は上記実施形態と同様である。

すなわち、この別実施形態で説明した本発明装置１Ａは、専ら「日射量推定装置」として機能するものである。そして、装置１Ａと操作端末４０Ａとによって、発電量を推定する機能を有する本発明システムが実現される。

〈２〉 図１及び図３では、発電量の推定に際しては、操作端末４０（４０Ａ）からの指示を待って行う構成であったが、本発明装置１側で演算指示を行う構成としても良い（図４）。この場合、本発明装置１Ｂ内に演算指示入力部４１を有する構成とし、この演算指示入力部４１から推定対象消費者の地理的情報とパネル情報を入力することで、結果出力部２２から演算対象期間にわたる時間帯別の推定発電量を得ることができる。無論、図１と図４の構成を組み合わせることも可能である。

図４の構成（若しくは図１と図４を組み合わせた構成）は、本発明装置１Ｂが設置された箇所において、特定の推定対象消費者の推定発電量を知りたくなったときに有用である。

〈３〉 上記実施形態では、時間帯別の発電量ｅを定格Ｓで正規化した値Ｅに対して重回帰分析を行ったが、発電効率とパネル面積に関する情報が認識できていれば、これらの積によって正規化した値に対して重回帰分析を行っても良い。この場合、［ａ×Ｅｄ（ｔ）＋ｂ×Ｅｉ（ｔ）］の値に対して、推定対象消費者の設置予定のパネル面積と変換効率を乗じることで、推定発電量ｅｐ（ｔ）が算出される。

〈４〉 上記実施形態では、日射量推定ユニット（装置）は、専ら発電量推定処理のために用いられることを前提としていたが、利用者の指示によってＥｄ（ｔ），Ｅｉ（ｔ）の値そのものを出力可能な構成とすることもできる。

１，１Ｂ： 本発明に係る発電量推定装置
１Ａ： 本発明に係る日射量推定装置
１０： 日射量推定ユニット
１１： 情報収集部
１２： 必要情報記憶部
１３： 発電量記憶部
１４： 消費者情報記憶部
１５： 回帰分析処理部
１６： 分析結果記憶部
２０： 発電量推定ユニット
２１： 発電量推定部
２２： 結果出力部
２３： 演算指示受付部
３０： 発電量計測送信システム
３１： 発電量計測部
３２： 発電量記憶部
３３： 情報送信部
４０，４０Ａ： 操作端末
４１： 演算指示入力部
４２： 結果取得部
ＮＷ１，ＮＷ２： 電気通信回線

Claims (11)

1. 特定区域の特定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、コンピュータの演算処理によって推定する日射量推定装置であって、
   複数の設置済消費者が設置する太陽光発電設備である既設太陽光発電設備による過去の発電量に関する発電量情報を、各前記設置済消費者別且つ単位時間帯別に記録する発電量記憶部と、
   前記既設太陽光発電設備に関するパネル情報及び設置箇所の所在地に関する所在地情報を、各前記設置済消費者別に記録する消費者情報記憶部と、
   前記所在地情報が同一区域を示す複数の前記設置済消費者を選択し、前記パネル情報と同一の前記単位時間帯における前記発電量情報に基づいて重回帰分析を行い、導出される偏回帰係数によって、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する回帰分析処理部と、を備えたことを特徴とする日射量推定装置。
2. 前記パネル情報が、前記既設太陽光発電設備の方位角、傾斜角、及び定格に関する各情報を含むと共に、前記パネル情報或いは前記所在地情報が、前記既設太陽光発電設備の設置箇所の緯度及び経度に関する情報を含み、
   前記回帰分析処理部は、
   前記緯度及び経度に関する情報、前記単位時間帯に該当する日時に関する情報、前記方位角及び前記傾斜角に関する情報に基づいて、水平面直達日射量に対する斜面直達日射量の比率である直達日射量係数ａ、及び水平面散乱日射量に対する斜面散乱日射量の比率である斜面日射量係数ｂの各値を算出し、
   同一の前記単位時間帯における前記発電量情報を前記定格で正規化して得られる正規化済発電量情報を目的変数とし、前記ａ，ｂの各値を説明変数として重回帰分析を行い、説明変数ａに係る偏回帰係数によって当該区域の当該単位時間帯における前記水平面直達日射量とし、説明変数ｂに係る偏回帰係数によって当該区域の当該時間帯における前記散乱面直達日射量とすることを特徴とする請求項１に記載の日射量推定装置。
3. 前記パネル情報が、前記既設太陽光発電設備の前記定格に代えて、又は前記定格と共に、パネル面積及び発電効率に関する情報を含み、
   前記回帰分析処理部が、前記定格に代えて、前記パネル面積と前記発電効率の積によって前記発電量情報を正規化することで前記正規化済発電量情報を算出することを特徴とする請求項２に記載の日射量推定装置。
4. 前記回帰分析処理部によって導出された、前記水平面直達日射量及び前記散乱面直達日射量に係る情報を、前記区域別且つ前記単位時間帯別に記録する分析結果記憶部を備えることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の日射量推定装置。
5. 電気通信回線を介して、複数の前記設置済消費者の前記発電量情報を所定のタイミングで受信し、前記発電量記憶部に記録する情報収集部を備えることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の日射量推定装置。
6. 推定対象消費者が太陽光発電設備を設置した場合における太陽光発電量を、コンピュータの演算処理によって推定する太陽光発電量推定装置であって、
   複数の設置済消費者が設置する太陽光発電設備である既設太陽光発電設備による過去の発電量に関する発電量情報を、各前記設置済消費者別且つ単位時間帯別に記録する発電量記憶部と、
   前記既設太陽光発電設備に関するパネル情報及び設置箇所の所在地に関する所在地情報を、各前記設置済設置者別に記録する消費者情報記憶部と、
   前記所在地情報が同一区域を示す複数の前記設置済消費者を選択し、前記パネル情報と同一の前記単位時間帯における前記発電量情報に基づいて重回帰分析を行い、導出される偏回帰係数によって、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する回帰分析処理部と、
   前記回帰分析処理部によって導出された、前記水平面直達日射量及び前記散乱面直達日射量に係る情報を、前記区域別且つ前記単位時間帯別に記録する分析結果記憶部と、を有する日射量推定ユニットと、
   前記推定対象消費者が設置する太陽光発電設備である想定太陽光発電設備に関する想定パネル情報と設置箇所の所在地に関する想定所在地情報、及び発電量の推定を行う対象となる演算対象期間に関する情報の入力を受け付ける演算指示受付部と、
   前記想定所在地情報と同一区域内の前記演算対象期間に係る前記水平面直達日射量及び前記散乱面直達日射量に係る情報を前記単位時間帯別に前記分析結果記憶部から読み出すと共に、前記想定パネル情報に基づき前記演算対象期間にわたって前記単位時間帯別の推定発電量を算出する発電量推定部と、を有する発電量推定ユニットとを備えたことを特徴とする太陽光発電量推定装置。
7. 前記パネル情報が、前記既設太陽光発電設備の方位角、傾斜角、及び定格に関する各情報を含むと共に、前記パネル情報或いは前記所在地情報が、前記既設太陽光発電設備の設置箇所の緯度及び経度に関する情報を含み、
   前記想定パネル情報が、前記想定太陽光発電設備の方位角、傾斜角、及び定格に関する各情報を含むと共に、前記想定パネル情報或いは前記想定所在地情報が、前記想定太陽光発電設備の設置箇所の緯度及び経度に関する情報を含み、
   前記回帰分析処理部は、
   前記既設太陽光発電設備の設置箇所に係る緯度及び経度に関する情報、前記単位時間帯に該当する日時に係る情報、前記既設太陽光発電設備に係る前記方位角及び前記傾斜角に関する情報に基づいて、水平面直達日射量に対する斜面直達日射量の比率である直達日射量係数ａ、及び水平面散乱日射量に対する斜面散乱日射量の比率である斜面日射量係数ｂの各値を算出し、
   同一の前記単位時間帯における前記発電量情報を前記定格で正規化して得られる正規化済発電量情報を目的変数とし、前記ａ，ｂの各値を説明変数として重回帰分析を行い、説明変数ａに係る偏回帰係数によって当該区域の当該単位時間帯における前記水平面直達日射量とし、説明変数ｂに係る偏回帰係数によって当該区域の当該時間帯における前記散乱面直達日射量とし、
   前記発電量推定部は、
   前記想定パネル情報、前記想定所在地情報、及び前記演算演算対象期間に関する情報より、前記想定太陽光発電設備の設置箇所に係る緯度及び経度に関する情報、前記演算演算対象期間内の各前記単位時間帯に該当する日時に係る情報、前記想定太陽光発電設備に係る方位角及び傾斜角に関する情報に基づいて、前記ａ，ｂの各値を算出し、
   前記分析結果記憶部から読み出した、前記想定所在地情報と同一区域内の前記演算対象期間に係る前記単位時間帯ｔ別の前記水平面直達日射量をＥｄ（ｔ）、前記単位時間帯ｔ別の前記散乱面直達日射量をＥｉ（ｔ）とし、前記想定太陽光発電設備の定格をＳとしたときに、以下の数式１によって前記単位時間帯ｔ別の推定発電量ｅｐ（ｔ）を算出することを特徴とする請求項６に記載の太陽光発電量推定装置。
   （数式１）
   ｅｐ（ｔ）＝［ａ×Ｅｄ（ｔ）＋ｂ×Ｅｉ（ｔ）］×Ｓ
8. 前記パネル情報が、前記既設太陽光発電設備の前記定格に代えて、又は前記定格と共に、パネル面積及び発電効率に関する情報を含み、
   前記想定パネル情報が、前記想定太陽光発電設備の前記定格に代えて、又は前記定格と共に、パネル面積及び発電効率に関する情報を含み、
   前記回帰分析処理部が、前記定格に代えて、前記パネル面積と前記発電効率の積によって前記発電量情報を正規化することで前記正規化済発電量情報を算出し、
   前記発電量推定部が、前記想定太陽光発電設備の前記パネル面積と前記発電効率の積をＳ’とした場合に、前記数式１に代えて以下の数式２によって前記単位時間帯ｔ別の推定発電量ｅｐ（ｔ）を算出することを特徴とする請求項７に記載の太陽光発電量推定装置。
   （数式２）
   ｅｐ（ｔ）＝［ａ×Ｅｄ（ｔ）＋ｂ×Ｅｉ（ｔ）］×Ｓ’
9. 電気通信回線を介して、複数の前記設置済消費者の前記発電量情報を所定のタイミングで受信し、前記発電量記憶部に記録する情報収集部を前記日射量ユニット内に備えることを特徴とする請求項６〜８の何れか１項に記載の太陽光発電量推定装置。
10. 前記発電量推定部によって算出された前記推定発電量に関する情報を、電気通信回線を介して送信可能な形式に変換して出力する結果出力部を備え、
    前記演算指示受付部は、電気通信回線を介して前記想定パネル情報、前記想定所在地情報、及び前記演算対象期間に関する情報の入力を受け付け、
    前記結果出力部は、前記推定発電量に関する情報を、前記演算指示受付部に対する情報入力が行われた送信元に対して、前記電気通信回線を介して送信することを特徴とする請求項６〜９の何れか１項に記載の太陽光発電量推定装置。
11. 推定対象消費者が太陽光発電設備を設置した場合における太陽光発電量を、コンピュータの演算処理によって推定する太陽光発電量推定システムであって、
    請求項４に記載の日射量推定装置と、
    前記日射量推定装置による推定結果を用いて発電量の推定を行う発電量推定装置と、を備え、
    前記発電量推定装置は、
    前記推定対象消費者が設置する太陽光発電設備である想定太陽光発電設備に関する想定パネル情報と設置箇所の所在地に関する想定所在地情報、及び発電量の推定を行う対象となる演算対象期間に関する情報の入力を受け付ける演算指示受付部と、
    前記想定所在地情報と同一区域内の前記演算対象期間に係る前記水平面直達日射量及び前記散乱面直達日射量に係る情報を前記単位時間帯別に前記分析結果記憶部から読み出すと共に、前記想定パネル情報に基づき前記演算対象期間にわたって前記単位時間帯別の推定発電量を算出する発電量推定部と、を有することを特徴とする太陽光発電量推定システム。

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