JP2013191672A - 情報処理装置、異常検出方法、プログラム、および、太陽光発電システム - Google Patents

情報処理装置、異常検出方法、プログラム、および、太陽光発電システム Download PDF

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Abstract

【課題】簡単かつ精度よく太陽光発電システムの異常を検出する。
【解決手段】発電性能パラメータ算出部１６５は、太陽光の状態に関わるデータである日照情報と太陽光発電の発電量との関係を表すモデルのパラメータである発電性能パラメータを算出する。判定部１７２は、基準となる基準期間の日照情報および発電量に基づいて算出された発電性能パラメータ、および、判定対象となる判定対象期間の日照情報および発電量に基づいて算出された発電性能パラメータに基づいて、太陽光発電システムの異常を検出する。
【選択図】図２

Description

本発明は、情報処理装置、検出方法、プログラム、および、太陽光発電システムに関し、特に、太陽光発電システムの異常を検出する場合に用いて好適な情報処理装置、異常検出方法、プログラム、および、太陽光発電システムに関する。
従来、太陽光発電システムの異常を検出する方法が各種提案されている。
例えば、太陽光発電システムの設計特性値（例えば、システム出力等）や設置位置等の情報を用いて理論発電量を算出し、実際の発電量と比較することにより、太陽光発電システムの異常を検出することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、例えば、ニューラルネットワークや線形回帰モデル等による、日照状況から発電出力を予測することが可能な出力特性モデルを用いて、太陽光発電システムの異常を検出することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。より具体的には、出力特性モデルと実際の発電出力データから日照状況を推定し、推定した日照状況の空間補正を行い、補正した日照状況および出力特性モデルを用いて期待出力電力を算出し、期待出力電力と実際の発電出力データを比較して、異常検出を行うことが提案されている。
特開２０１１−２１６８１１号公報 特開２０１１−２３３５８４号公報
しかしながら、太陽光発電システムの設計特性値として、例えばメーカの公称値等を用いることが想定されるが、一般的に設計特性値は、装置の個体差やシステム構成により変動する。そのため、理論発電量と実際に発電可能な発電量との間に差が生じ、異常検出の精度が悪化する恐れがある。なお、ここで、システム構成とは、太陽電池モジュールの直並列構成、ケーブル長、パワーコンディショナの性能、昇圧器の有無等である。
また、特許文献２に記載の発明では、実際の発電出力データから推定された日照状況を用いて期待出力電力を算出しているので、異常検出の精度が低くなることが予想される。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、簡単かつ精度よく太陽光発電システムの異常を検出できるようにするものである。
本発明の第１の側面の情報処理装置は、太陽光の状態に関わるデータである状態データと太陽光発電の発電量との関係を表すモデルのパラメータを算出するパラメータ算出部と、基準となる第１の期間の状態データおよび発電量に基づいて算出されたパラメータ、並びに、判定対象となる第２の期間の状態データおよび発電量に基づいて算出されたパラメータに基づいて、太陽光発電を行うシステムの異常を検出する異常検出部とを備える。
本発明の第１の側面の情報処理装置においては、太陽光の状態に関わるデータである状態データと太陽光発電の発電量との関係を表すモデルのパラメータが算出され、基準となる第１の期間の状態データおよび発電量に基づいて算出されたパラメータ、並びに、判定対象となる第２の期間の状態データおよび発電量に基づいて算出されたパラメータに基づいて、太陽光発電を行うシステムの異常が検出される。
従って、簡単かつ精度よく太陽光発電システムの異常を検出することができる。
このパラメータ算出部、異常検出部は、例えば、コンピュータ、あるいは、CPU等の制御装置により構成される。
このパラメータ算出部には、状態データと発電量との関係を表す近似直線の傾きをパラメータとして算出させることができる。
これにより、少ない演算量で異常検出を行うことができる。
この異常検出部には、第１の期間のパラメータに所定の係数を乗じた値と、第２の期間のパラメータとを比較することにより、システムの異常を検出させることができる。
これにより、例えば、所望の基準で太陽光発電システムの異常を検出することができる。
この異常検出部には、第１の期間のパラメータの信頼区間に基づいて、パラメータの判定基準を設定させることができる。
これにより、厳しい条件で正確に異常検出を行うことができる。
このパラメータ算出部には、第１の期間内において、第１の期間より短い期間毎に複数のパラメータを求めさせ、この異常検出部には、複数のパラメータのばらつきに基づいて、パラメータの判定基準を設定させることができる。
これにより、厳しい条件で正確に異常検出を行うことができる。
このパラメータ算出部には、第１の期間または第２の期間内において、第１の期間または第２の期間より短い期間毎に状態データと発電量との相関係数を求め、相関係数が所定の閾値以上の期間の状態データおよび発電量を用いて、パラメータを算出させることができる。
これにより、パラメータの信頼性を高め、異常の検出精度を向上させることができる。
このパラメータ算出部には、状態データの値を複数の範囲に分割し、各範囲の状態データと発電量との相関係数を求め、相関係数が所定の閾値以上の範囲に含まれる状態データ、および、それに対応する発電量を用いて、パラメータを算出させることができる。
これにより、パラメータの信頼性を高め、異常の検出精度を向上させることができる。
この異常検出部には、第１の期間の時期、または、第１の期間と第２の期間との間隔の少なくとも一方に基づいて、パラメータの判定基準を変更させることができる。
これにより、目的に応じた異常検出を行うことができる。例えば、導入時からの発電性能の変化に基づいて異常を検出したり、長期的なスパンでの発電性能の変化に基づいて異常を検出したり、短期的なスパンでの発電性能の変化に基づいて異常を検出したりすることができる。
この異常検出部には、第１の期間および第２の期間の長さを変更して、システムの異常を検出させることができる。
これにより、短期あるいは突発的な事象による発電性能の低下を検出したり、短期あるいは突発的な事象を無視し、システムの劣化等の長期的な発電性能の低下を検出したりすることができる。
この異常検出部には、第１の期間および第２の期間の長さに基づいて、パラメータの判定基準を変更させることができる。
これにより、目的に応じた異常検出を行うことができる。
この状態データには、日射強度、または、日照時間と太陽高度の正弦との積により求められる日照状態の少なくとも一方を含ませることができる。
このパラメータ算出部には、所定の閾値以上の日射強度または日照状態、および、それに対応する発電量を用いて、パラメータを算出させることができる。
これにより、パラメータの信頼性を高め、異常の検出精度を向上させることができる。
本発明の第１の側面の異常検出方法は、太陽光の状態に関わるデータである状態データと太陽光発電の発電量との関係を表すモデルのパラメータを算出するパラメータ算出ステップと、基準となる第１の期間の状態データおよび発電量に基づいて算出されたパラメータ、並びに、判定対象となる第２の期間の状態データおよび発電量に基づいて算出されたパラメータに基づいて、太陽光発電を行うシステムの異常を検出する異常検出ステップとを含む。
本発明の第１の側面のプログラムは、太陽光の状態に関わるデータである状態データと太陽光発電の発電量との関係を表すモデルのパラメータを算出するパラメータ算出ステップと、基準となる第１の期間の状態データおよび発電量に基づいて算出されたパラメータ、並びに、判定対象となる第２の期間の状態データおよび発電量に基づいて算出されたパラメータに基づいて、太陽光発電を行うシステムの異常を検出する異常検出ステップとを含む処理をコンピュータに実行させる。
本発明の第１の側面の情報処理方法、または、本発明の第１の側面のプログラムを実行するコンピュータにおいては、太陽光の状態に関わるデータである状態データと太陽光発電の発電量との関係を表すモデルのパラメータが算出され、基準となる第１の期間の状態データおよび発電量に基づいて算出されたパラメータ、並びに、判定対象となる第２の期間の状態データおよび発電量に基づいて算出されたパラメータに基づいて、太陽光発電を行うシステムの異常が検出される。
従って、簡単かつ精度よく太陽光発電システムの異常を検出することができる。
本発明の第２の側面の太陽光発電システムは、太陽光発電を行う太陽光発電部と、太陽光発電部の発電量を測定する発電量測定部と、太陽光の状態に関わるデータである状態データと太陽光発電部の発電量との関係を表すモデルのパラメータを算出するパラメータ算出部と、基準となる第１の期間の状態データおよび発電量に基づいて算出されたパラメータ、並びに、判定対象となる第２の期間の状態データおよび発電量に基づいて算出されたパラメータに基づいて、太陽光発電部の異常を検出する異常検出部とを備える。
本発明の第２の側面の太陽光発電システムにおいては、太陽光発電が行われ、発電量が測定され、太陽光の状態に関わるデータである状態データと発電量との関係を表すモデルのパラメータが算出され、基準となる第１の期間の状態データおよび発電量に基づいて算出されたパラメータ、並びに、判定対象となる第２の期間の状態データおよび発電量に基づいて算出されたパラメータに基づいて、太陽光発電部の異常が検出される。
従って、簡単かつ精度よく太陽光発電システムの異常を検出することができる。
この太陽光発電部は、例えば、太陽電池モジュール、パワーコンディショナ等により構成される。この発電量測定部は、例えば、コンピュータ、あるいは、CPU等の制御装置により構成される。あるいは、さらに電圧、電流等を測定するセンサを設けることもできる。このパラメータ算出部、異常検出部は、例えば、コンピュータ、あるいは、CPU等の制御装置により構成される。
本発明の第１の側面または第２の側面によれば、簡単かつ精度よく太陽光発電システムの異常を検出することができる。
本発明を適用した太陽光発電システムの一実施の形態を示すブロック図である。 太陽光発電システムの情報処理装置の機能の構成例を示すブロック図である。 発電性能パラメータ算出処理を説明するためのフローチャートである。 発電量と日照情報のデータの例を示す図である。 発電量と日照情報のデータのフィルタリングを説明するための図である。 実際に測定した日射強度と発電量を用いて、発電性能モデルを構築した例を示す図である。 発電性能パラメータの例を示す図である。 異常検出処理を説明するためのフローチャートである。 基準期間と判定期間の設定方法の具体例を説明するための図である。 基準期間と判定期間の設定方法の具体例を説明するための図である。 コンピュータの構成例を示すブロック図である。
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態という）について説明する。
［太陽光発電システム１０１の構成例］
図１は、本発明を適用した太陽光発電システムの一実施の形態を示すブロック図である。
太陽光発電システム１０１は、太陽光発電部１１１および情報処理装置１１２を含むように構成される。また、太陽光発電部１１１は、太陽電池モジュール１２１およびパワーコンディショナ１２２を含むように構成される。
太陽電池モジュール１２１は、太陽光発電により直流の電力を発生させ、発生させた直流電力をパワーコンディショナ１２２に供給する。
パワーコンディショナ１２２は、太陽電池モジュール１２１からの直流電力を、商用電源とほぼ同じ電圧および周波数の交流電力に変換するとともに、変換した交流電力の電圧の位相を商用電源の電圧の位相と同期させる。そして、パワーコンディショナ１２２は、その交流電力（以下、発電電力と称する）を出力する。
情報処理装置１１２は、例えば、コンピュータにより構成される。情報処理装置１１２は、パワーコンディショナ１２２、または、パワーコンディショナ１２２から発電電力が供給される電力系統に設けられているセンサ等から、発電電力の電圧、電流等の測定値を取得し、太陽光発電部１１１の発電量を測定する。また、情報処理装置１１２は、太陽電池モジュール１２１の設置場所（より正確には、太陽電池モジュール１２１に設けられている太陽光パネルの設置場所）（以下、発電場所と称する）付近の太陽光の状態に関わるデータである状態データ（以下、日照情報と称する）を収集する。そして、情報処理装置１１２は、測定した発電量と収集した日照情報に基づいて、太陽光発電部１１１の状態を監視し、監視結果を出力する。
［情報処理装置１１２の構成例］
図２は、情報処理装置１１２の構成例を示すブロック図である。
情報処理装置１１２は、入力部１５１、発電性能検出部１５２、発電性能パラメータ蓄積部１５３、異常検出部１５４、および、出力部１５５を含むように構成される。
入力部１５１は、例えば、キーボード、マウス、ボタン、スイッチ、マイクロフォン等の入力デバイスにより構成され、ユーザが情報処理装置１１２に対する指令やデータ等を入力するのに用いられる。入力部１５１は、入力された指令やデータ等を、必要に応じて、日照情報収集部１６３、発電性能パラメータ算出部１６５、および、判定条件データ蓄積部１７１に供給する。なお、ユーザにより入力されるデータや指令には、例えば、日照情報の一部、後述する発電性能パラメータの検出条件、太陽光発電部１１１の異常の判定条件を設定するためのデータ（以下、判定条件データと称する）等が含まれる。
発電性能検出部１５２は、太陽光発電部１１１の発電性能を検出し、検出した発電性能を表す発電性能パラメータを発電性能パラメータ蓄積部１５３に蓄積する。発電性能検出部１５２は、発電量測定部１６１、発電量データ蓄積部１６２、日照情報収集部１６３、日照情報データ蓄積部１６４、および、発電性能パラメータ算出部１６５を含むように構成される。
発電量測定部１６１は、パワーコンディショナ１２２、または、パワーコンディショナ１２２から発電電力が供給される電力系統に設けられているセンサ等から、発電電力の電圧、電流等の測定値を取得し、それらの測定値に基づいて太陽光発電部１１１の発電量を測定する。発電量測定部１６１は、測定結果を示す発電量測定データを発電量データ蓄積部１６２に蓄積する。
日照情報収集部１６３は、発電場所付近の太陽光の状態に関わる状態データである日照情報を収集する。より具体的には、日照情報収集部１６３は、日射計等のセンサ類から出力されるデータに基づいて日照情報の一部を測定したり、外部から入力された日照情報の一部を入力部１５１から取得したりする。そして、日照情報収集部１６３は、収集した日照情報のデータを日照情報データ蓄積部１６４に蓄積する。
日照情報は、例えば、日射強度、日射量、日照状態、日照時間、太陽高度、雲量などを含む。なお、日照状態は、次式（１）により算出される。
x(t)＝s(t)・sin{h(φ,L,t)} ・・・（１）
なお、x(t)は、日時ｔを含む時間帯の日照状態を示し、s(t)は、日時ｔを含む時間帯の日照時間を示している。また、h(φ,L,t)は、緯度φおよび経度Lの地点の日時tにおける太陽高度を示している。従って、日時tにおける日照状態x(t)は、日時tを含む時間帯の日照時間s(t)と、日時tにおける太陽高度h(φ,L,t)の正弦（sin）との積により求められる。
なお、上述した全ての種類の日照情報を収集する必要はなく、必要に応じて、追加したり、削除したりすることが可能である。また、日照情報の種類は上述したものに限定されるものでなく、発電場所付近の太陽光の状態に関わる他の種類のデータを採用することも可能である。
発電性能パラメータ算出部１６５は、後述するように、発電量データ蓄積部１６２に蓄積されている発電量データ、および、日照情報データ蓄積部１６４に蓄積されている日照情報データを用いて、太陽光発電部１１１の発電性能を表す発電性能パラメータを算出する。また、発電性能パラメータ算出部１６５は、発電性能パラメータがばらつくと想定される範囲（以下、バラツキ区間と称する）を算出する。発電性能パラメータ算出部１６５は、算出した発電性能パラメータ、および、そのバラツキ区間を、発電性能パラメータ蓄積部１５３に蓄積する。
異常検出部１５４は、発電性能パラメータ蓄積部１５３に蓄積されている発電性能パラメータ、および、そのバラツキ区間に基づいて、太陽光発電部１１１の異常の検出を行う。ここで、太陽光発電部１１１の異常とは、故障などの内部的な要因、および、周囲の環境の変化等の外部的な要因のいずれであるかを問わず、主に発電性能の低下を意味する。異常検出部１５４は、判定条件データ蓄積部１７１および判定部１７２を含むように構成される。
判定条件データ蓄積部１７１は、入力部１５１を介して外部から入力された判定条件データを蓄積する。なお、判定条件データには、例えば、判定に用いる発電性能パラメータの期間、判定基準の設定ルール、異常検出を行うタイミング等を設定するためのデータを含む。
判定部１７２は、発電性能パラメータ蓄積部１５３に蓄積されている発電性能パラメータ、および、そのバラツキ区間、並びに、判定条件データ蓄積部１７１に蓄積されている判定条件データに基づいて、太陽光発電部１１１の異常の有無を判定する。そして、判定部１７２は、判定結果を出力部１５５に供給する。
出力部１５５は、例えば、ディスプレイ、発光デバイス、スピーカ、通信装置、出力インタフェース等により構成される。出力部１５５は、例えば、太陽光発電部１１１の異常の検出結果を、画像、光、音声等によりユーザに通知したり、外部のサーバ、携帯端末、プリンタ、記憶装置等に送信したりする。
［情報処理装置１１２の処理］
次に、図３乃至図１０を参照して、情報処理装置１１２の処理について説明する。
（発電性能パラメータ算出処理）
まず、図３のフローチャートを参照して、情報処理装置１１２により実行される発電性能パラメータ算出処理について説明する。
ステップＳ１において、発電量測定部１６１は、発電量を測定する。例えば、発電量測定部１６１は、所定の間隔（例えば、３０分毎）で太陽光発電部１１１の発電量を測定し、測定結果を示す発電量測定データを発電量データ蓄積部１６２に蓄積する。
ステップＳ２において、日照情報収集部１６３は、日照情報を収集する。例えば、日照情報収集部１６３は、一部の日照情報については、センサ類から出力されるデータに基づいて測定する。なお、日照情報と発電量の測定タイミングを同期させることが望ましいが、同期させることが困難な場合には、必ずしも同期させる必要はない。また、日照情報収集部１６３は、一部の日照情報については、入力部１５１を介して外部から取得する。そして、日照情報収集部１６３は、収集した日照情報データを日照情報データ蓄積部１６４に蓄積する。
これにより、例えば、図４に示されるように、所定の時間間隔毎の発電量と日照情報のデータが収集され蓄積される。なお、図４には、日照情報として、日射量、日照状態、日照時間、太陽高度を収集した例が示されている。
なお、日照情報の種類によっては、必ずしも発電量と同じ時間間隔で取得することができない場合が想定されるが、この場合、例えば、不足するデータを他のデータを用いて補間したり、理論式や各種の条件等を用いて算出するようにすればよい。
ステップＳ３において、発電性能パラメータ算出部１６５は、発電性能パラメータを算出する。具体的には、発電性能パラメータ算出部１６５は、日照情報と発電量との関係を表すモデル（以下、発電性能モデルと称する）を構築し、構築した発電性能モデルを表すパラメータを発電性能パラメータとして求める。従って、発電性能モデルは、与えられた日照情報に対して太陽光発電部１１１が発電可能な発電量を表すモデルであり、発電性能パラメータは、日照情報を条件として太陽光発電部１１１の発電性能を表すパラメータであると言える。また、発電性能パラメータ算出部１６５は、発電性能パラメータのバラツキ区間を求める。そして、発電性能パラメータ算出部１６５は、求めた発電性能パラメータおよびバラツキ区間を発電性能パラメータ蓄積部１５３に蓄積する。
ここで、具体例として、日照情報の一例である日射強度を用いて発電性能パラメータおよびバラツキ区間を求める例について説明する。
例えば、日射強度ｘと発電量ｙとの間の線形の単回帰分析を行い、数式ｙ＝α・ｘ＋βにより表される１次式の発電性能モデル（すなわち、回帰直線）を構築し、構築した発電性能モデルの傾きαを発電性能パラメータとして求めることが考えられる。
なお、発電性能パラメータを求める対象とする対象期間は、１日を最小単位として、１週間、１ヶ月、１年、１０年等、任意の長さに設定することが可能である。
例えば、１日の発電性能パラメータを求める場合には、対象とする日の日射強度と発電量のデータを用いて発電性能モデルを構築して、発電性能パラメータを求めればよい。
また、例えば、２日以上の対象期間の発電性能パラメータを求める場合も同様に、対象期間の日射強度と発電量のデータを用いて発電性能モデルを構築して、発電性能パラメータを求めればよい。この場合、第１の方法として、例えば、対象期間の全てのデータを用いて１つの発電性能モデルを構築し、１つの発電性能パラメータを求める方法が考えられる。
あるいは、第２の方法として、例えば、対象期間より短い期間毎の発電性能モデルを構築し、複数の発電性能パラメータを求め、それらの平均値や中間値等を最終的な発電性能パラメータとして求める方法が考えられる。例えば、１ヶ月の発電性能パラメータを求める場合、１日毎あるいは１週間毎の複数の発電性能パラメータを求め、それらの平均値や中間値等を最終的な発電性能パラメータとして求めることが考えられる。
また、発電性能パラメータの信頼性を高めるために、例えば、図５に示されるように、使用するデータを所定の条件でフィルタリングし、残ったデータを用いて発電性能パラメータを求めるようにしてもよい。
例えば、日射強度の値を複数の範囲に分割し、各範囲毎に日射強度と発電性能との相関係数を求め、相関係数が所定の閾値未満となる範囲のデータを除去し、相関係数が閾値以上となる範囲のデータのみを用いて、発電性能パラメータを求めることが考えられる。この場合、例えば、太陽光発電部１１１の動作が不安定になる日射強度が０に近い範囲と最大値に近い範囲のデータが除去されることが想定される。
また、例えば、対象期間より短い期間毎（例えば、日毎）に日射強度と発電量との相関係数を求め、相関係数が所定の閾値未満となる期間のデータを除去し、相関係数が閾値以上となる期間のデータのみを用いて、発電性能パラメータを求めることが考えられる。この場合、例えば、悪天候または天候が不安定なときに取得された信頼性が低いデータが除去されることが想定される。
さらに、例えば、パワーコンディショナ１２２の動作が不安定になる日射強度が所定の閾値未満の範囲のデータを除去し、日射強度が閾値以上の範囲のデータのみを用いて、発電性能パラメータを求めることが考えられる。
次に、発電性能パラメータのバラツキ区間の算出方法の具体例について説明する。
例えば、発電性能モデル（回帰直線）の傾きαの所定の信頼度（例えば、９５％）の信頼区間をバラツキ区間として求めることが可能である。
また、上述した第２の方法により、対象期間内の複数の発電性能パラメータ（回帰直線の傾きα）を求める場合、求めた発電性能パラメータのバラツキに基づいて、バラツキ区間を求めることが可能である。例えば、求めた発電性能パラメータの最大値と最小値の間の区間をバラツキ区間として求めることが可能である。
図６は、実際に測定した日射強度と発電量を用いて、線形の単回帰分析を行い、発電性能モデル（すなわち、回帰直線）を構築した例を示している。なお、直線２０１は、太陽光発電部１１１が正常な場合の回帰直線を示している。直線２０２は、太陽電池モジュール１２１の太陽光パネルを隠蔽し、太陽光パネルの２０％が異常である場合を模擬的に再現した場合の回帰直線を示している。直線２０３は、太陽電池モジュール１２１の太陽光パネルを隠蔽し、太陽光パネルの５０％が異常である場合を模擬的に再現した場合の回帰直線を示している。
このように、異常が発生している太陽光パネルの割合に応じて、回帰直線の傾きαが明確に異なる。従って、日射強度と発電量との間の回帰直線の傾きαを発電性能パラメータに用いて、太陽光発電部１１１の異常を正確に検出することが可能であると言える。
なお、もちろん、日射強度以外の日照情報を用いて、発電性能パラメータを求めるようにしてもよい。特に、日射強度とほぼ同様な変化を示す日射量、日照状態、日照時間等については、上述した日射強度とほぼ同様の方法により、発電性能パラメータを求めたり、バラツキ区間を求めたり、データのフィルタリングを行ったりすることが可能である。
また、複数の種類の日照情報を用いて、発電性能パラメータを求めようにしてもよい。この場合、例えば、日照情報毎に複数の種類の発電性能パラメータを求めるようにしてもよいし、複数の種類の日照情報を用いて１種類の発電性能パラメータを求めるようにしてもよい。さらに、１種類の日照情報から、複数の種類の発電性能モデルを構築し、複数の種類の発電性能パラメータを求めるようにしてもよい。また、構築する発電性能モデルによっては、１つの発電性能モデルから複数の種類の発電性能パラメータを求めることも可能である。
図７は、月毎に発電性能パラメータαおよびβの２種類の発電性能パラメータを求めた場合の例を示している。
また、構築する発電性能モデルも、上述したような線形モデルに限定されるものではなく、非線形モデルを構築することも可能である。さらに、発電性能モデルを構築する手法も、上述した単回帰分析に限定されるものではなく、例えば、重回帰分析、ニューラルネットワーク、サポートベクタマシン等の各種の分析手法やモデル構築手法等を用いることが可能である。また、例えば、線形回帰モデル以外の直線近似モデルを用いて、日照情報と発電量との間の関係を示す近似直線を求め、その傾きを発電性能パラメータとして求めるようにすることも可能である。
このようにして、任意の長さおよび時期の期間の発電性能パラメータおよびバラツキ区間を求め、蓄積することができる。
なお、この発電性能パラメータ算出処理を実行するタイミングは、任意に設定することが可能である。例えば、太陽光発電システム１０１の稼働中に定期的に実行するようにしてもよいし、ユーザ操作により実行するようにしてもよいし、後述する異常検出処理を実行するときに実行するようにしてもよい。
［異常検出処理］
次に、図８のフローチャートを参照して、情報処理装置１１２により実行される異常検出処理について説明する。なお、この処理は、例えば、定期的に、あるいは、ユーザが指定したときに実行される。
ステップＳ２１において、判定部１７２は、判定条件データ蓄積部１７１に蓄積されている判定条件データに基づいて、判定条件を設定する。具体的には、判定部１７２は、まず、発電性能パラメータを比較する期間を設定する。すなわち、判定部１７２は、基準となる過去の発電性能パラメータ（以下、基準パラメータと称する）の対象期間（以下、基準期間と称する）の時期および長さを設定する。また、判定部１７２は、判定対象となる現在の発電性能パラメータ（以下、判定対象パラメータと称する）の対象期間（以下、判定期間と称する）の長さを設定する。
基準期間の時期は、任意に設定することができ、例えば、１日前、１週間前、１ヶ月前、３ヶ月前、半年前、１年前、３年前、５年前、１０年前、２０年前、太陽光発電システム１０１の導入時等が想定される。また、基準期間と判定期間の長さも、任意に設定することができ、例えば、１日、１週間、１ヶ月、３ヶ月、半年、１年、３年、５年、１０年、２０年等が想定される。
この基準期間の時期、および、基準期間と判定期間の長さの組み合わせにより、例えば、以下のような基準期間と判定期間の組み合わせを設定することができる。
例えば、太陽光発電システム１０１を導入時からの発電性能の変化に基づいて、太陽光発電部１１１の異常を検出したい場合、以下のような組み合わせを設定することが考えられる。なお、前者が判定期間を表し、後者が基準期間を表している。
・判定対象日（例えば、今日）と導入日
・判定対象週（例えば、今週）と導入週
・判定対象月（例えば、今月）と導入月
・判定対象年（例えば、今年）と導入年
・過去１０年間と導入後１０年間
また、例えば、図９の期間Ｐ１のように、直近の（短期的なスパンでの）発電性能の変化に基づいて、太陽光発電部１１１の異常を検出したい場合、以下のような組み合わせに設定することが考えられる。なお、前者が判定期間を表し、後者が基準期間を表している。
・判定対象日（例えば、今日）とその前日
・判定対象週（例えば、今週）とその前の週
・判定対象月（例えば、今月）とその前の月
・判定対象年（例えば、今年）とその前の年
さらに、例えば、図１０の期間Ｐ２のように長期的なスパンでの発電性能の変化に基づいて、太陽光発電部１１１の異常を検出したい場合、以下のような組み合わせに設定することが考えられる。なお、前者が判定期間を表し、後者が基準期間を表している。
・判定対象日（例えば、今日）とｎ年前（ｎは自然数）の同じ日
・判定対象週（例えば、今週）とｎ年前（ｎは自然数）の同じ週
・判定対象月（例えば、今月）とｎ年前（ｎは自然数）の同じ月
・判定対象年（例えば、今年）とそのｎ年前（ｎは自然数）
なお、図９および図１０の曲線２５１は、発電性能が正常であり、発電性能パラメータが初期値（すなわち、導入時の発電性能パラメータ）付近を変化している例を示している。曲線２５２は、発電性能パラメータが突発的に低下している例を示している。曲線２５３は、発電性能パラメータが徐々に低下している例を示している。
なお、基準期間および判定期間を短く設定すると、例えば、天候の変動や周囲の環境の変化、太陽光パネルの一部不具合等、短期あるいは突発的な事象による発電性能の低下を検出しやすくなる。一方、基準期間および判定期間を長く設定すると、例えば、短期あるいは突発的な事象を無視し、太陽光発電システム１０１の劣化等の長期的な発電性能の低下を検出しやすくなる。
なお、基準期間と判定期間は、必ずしも同じ長さに設定する必要はない。例えば、判定対象日と前月の発電性能パラメータを比較するように設定することも可能である。また、基準期間と判定期間が一部重なるように設定することも可能である。
次に、判定部１７２は、発電性能パラメータの判定基準を設定する。具体的には、判定部１７２は、設定した基準期間の基準パラメータ、および、そのバラツキ区間、並びに、判定期間の判定対象パラメータを発電性能パラメータ蓄積部１５３から読み出す。そして、判定部１７２は、読み出したデータに基づいて、例えば、太陽光発電部１１１が正常であるとみなす判定対象パラメータの範囲（以下、正常範囲と称する）を、判定基準として設定する。
例えば、発電性能パラメータが日射強度に基づいて求められている場合、基準パラメータに所定の係数（例えば、５０％等）を乗じた値を、正常範囲の下限値（例えば、基準パラメータの５０％）に設定し、上限値を特に設定しないことが考えられる。なお、発電性能パラメータの算出に用いた日照情報の種類に応じて、正常範囲の上限値のみを設定したり、上限値と下限値の両方を設定したりすることも想定される。
なお、正常範囲を、基準期間の時期、基準期間および判定期間の長さ、基準期間と判定期間との間隔、検出したい異常の種類等に基づいて変更するようにしてもよい。
例えば、基準期間と判定期間との間隔が長くなるほど、経年劣化を考慮して、正常範囲を広く設定するようにすることが考えられる。また、例えば、基準期間を導入時に設定し、太陽光発電部１１１の寿命を検出する場合と、月々や日々の発電性能の変化を監視する場合とで、異なる正常範囲を設定することが考えられる。また、例えば、基準期間と判定期間の長さが１０年、１年、１月、１日と異なるのに応じて、異なる正常範囲を設定することが考えられる。
また、例えば、基準パラメータのバラツキ区間に基づいて、正常範囲を設定することが可能である。例えば、発電性能パラメータが日射強度に基づいて求められている場合、正常範囲の下限値として基準パラメータのバラツキ区間の下限値を設定し、上限値を特に設定しないことが考えられる。なお、発電性能パラメータの算出に用いた日照情報の種類によって、バラツキ区間に基づいて、正常範囲の上限値のみを設定したり、上限値と下限値の両方を設定したりすることも想定される。
なお、このバラツキ区間に基づく正常範囲は、比較的厳しい判定条件であるため、例えば、主に短期間のスパン（例えば、日々、月々等）で太陽光発電部１１１の発電性能の変化を監視し、軽度の異常を検出する場合に用いるのに好適である。
ステップＳ２２において、判定部１７２は、太陽光発電部１１１の異常の有無を判定する。すなわち、判定部１７２は、判定対象パラメータが正常範囲内である場合、太陽光発電部１１１が正常であると判定し、判定対象パラメータが正常範囲内でない場合、太陽光発電部１１１が異常であると判定する。そして、判定部１７２は、判定結果を出力部１５５に供給する。
なお、基準期間の時期や、基準期間および判定期間の長さを変更することにより、基準期間と判定期間の組み合わせを複数設定し、各組み合わせ毎に異常の有無を判定するようにしてもよい。これにより、例えば、長期的なスパンと短期的なスパンの両方の異常判定を一度に行うことができる。
また、１つの基準期間と判定期間の組み合わせに対して、複数のレベルの判定基準を設定して、異常の有無を判定するようにしてもよい。例えば、基準パラメータに所定の係数（例えば、５０％等）を乗じることにより求められる正常範囲と、バラツキ区間に基づく正常範囲の２種類の正常範囲を設定し、異なるレベルの異常判定を行うようにしてもよい。
さらに、複数の種類の発電性能パラメータを用いて、異常判定を行うようにすることも可能である。
ステップＳ２３において、出力部１５５は、判定結果を出力する。例えば、出力部１５５は、太陽光発電部１１１の異常の有無を示す情報をディスプレイに表示したり、光や音などで通知したりする。なお、異常のレベルを、警告、故障、寿命等、複数のレベルに分けて通知するようにしてもよい。
その後、異常検出処理は終了する。
以上のようにして、簡単かつ精度よく太陽光発電部１１１の異常を検出することができる。すなわち、日照情報と発電量に基づいて発電性能モデルを構築し、発電性能モデルのパラメータ（発電性能パラメータ）に基づいて異常検出を行うので、各種の設計特性値、装置の個体差、システム構成等の情報を与えなくても、簡単かつ正確に異常を検出することができる。
また、基準期間、判定期間、判定基準等の判定条件を自由に設定することができるので、目的に応じた異常検出を行うことができる。例えば、短期的な現象による発電性能の低下と、経年劣化による寿命を分けて検出することができる。
［コンピュータの構成例］
上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。ここで、コンピュータには、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータや、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどが含まれる。
図１１は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するコンピュータのハードウエアの構成例を示すブロック図である。
コンピュータにおいて、CPU（Central Processing Unit）４０１，ROM（Read Only Memory）４０２，RAM（Random Access Memory）４０３は、バス４０４により相互に接続されている。
バス４０４には、さらに、入出力インタフェース４０５が接続されている。入出力インタフェース４０５には、入力部４０６、出力部４０７、記憶部４０８、通信部４０９、及びドライブ４１０が接続されている。
入力部４０６は、キーボード、マウス、マイクロフォンなどよりなる。出力部４０７は、ディスプレイ、スピーカなどよりなる。記憶部４０８は、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる。通信部４０９は、ネットワークインタフェースなどよりなる。ドライブ４１０は、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリなどのリムーバブルメディア４１１を駆動する。
以上のように構成されるコンピュータでは、CPU４０１が、例えば、記憶部４０８に記憶されているプログラムを、入出力インタフェース４０５及びバス４０４を介して、RAM４０３にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。
コンピュータ（CPU４０１）が実行するプログラムは、例えば、パッケージメディア等としてのリムーバブルメディア４１１に記録して提供することができる。また、プログラムは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供することができる。
コンピュータでは、プログラムは、リムーバブルメディア４１１をドライブ４１０に装着することにより、入出力インタフェース４０５を介して、記憶部４０８にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部４０９で受信し、記憶部４０８にインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM４０２や記憶部４０８に、あらかじめインストールしておくことができる。
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。
また、本明細書において、システムとは、複数の構成要素（装置、モジュール（部品）等）の集合を意味し、すべての構成要素が同一筐体中にあるか否かは問わない。したがって、別個の筐体に収納され、ネットワークを介して接続されている複数の装置、及び、１つの筐体の中に複数のモジュールが収納されている１つの装置は、いずれも、システムである。
さらに、図２の情報処理装置１１２を複数の装置により実現したり、情報処理装置１１２の構成要素の一部を他の装置に設けたりようにしてもよい。例えば、発電量測定部１６１を他の装置に設けて、発電量測定データを外部から取得するようにしてもよい。
また、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
例えば、本発明は、１つの機能をネットワークを介して複数の装置で分担、共同して処理するクラウドコンピューティングの構成をとることができる。
さらに、上述のフローチャートで説明した各ステップは、１つの装置で実行する他、複数の装置で分担して実行することができる。
また、１つのステップに複数の処理が含まれる場合には、その１つのステップに含まれる複数の処理は、１つの装置で実行する他、複数の装置で分担して実行することができる。
１０１ 太陽光発電システム
１１１ 太陽光発電部
１１２ 情報処理装置
１２１ 太陽電池モジュール
１２２ パワーコンディショナ
１５２ 発電性能検出部
１５４ 異常検出部
１６１ 発電量測定部
１６３ 日照情報収集部
１６５ 発電性能パラメータ算出部
１７２ 判定部

Claims (15)

  1. 太陽光の状態に関わるデータである状態データと太陽光発電の発電量との関係を表すモデルのパラメータを算出するパラメータ算出部と、
    基準となる第１の期間の前記状態データおよび前記発電量に基づいて算出された前記パラメータ、並びに、判定対象となる第２の期間の前記状態データおよび前記発電量に基づいて算出された前記パラメータに基づいて、前記太陽光発電を行うシステムの異常を検出する異常検出部と
    を備えることを特徴とする情報処理装置。
  2. 前記パラメータ算出部は、前記状態データと前記発電量との関係を表す近似直線の傾きを前記パラメータとして算出する
    ことを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
  3. 前記異常検出部は、前記第１の期間の前記パラメータに所定の係数を乗じた値と、前記第２の期間の前記パラメータとを比較することにより、前記システムの異常を検出する
    ことを特徴とする請求項２に記載の情報処理装置。
  4. 前記異常検出部は、前記第１の期間の前記パラメータの信頼区間に基づいて、前記パラメータの判定基準を設定する
    ことを特徴とする請求項２に記載の情報処理装置。
  5. 前記パラメータ算出部は、前記第１の期間内において、前記第１の期間より短い期間毎に複数の前記パラメータを求め、
    前記異常検出部は、複数の前記パラメータのばらつきに基づいて、前記パラメータの判定基準を設定する
    ことを特徴とする請求項２に記載の情報処理装置。
  6. 前記パラメータ算出部は、前記第１の期間または前記第２の期間内において、前記第１の期間または前記第２の期間より短い期間毎に前記状態データと前記発電量との相関係数を求め、前記相関係数が所定の閾値以上の期間の前記状態データおよび前記発電量を用いて、前記パラメータを算出する
    ことを特徴とする請求項２に記載の情報処理装置。
  7. 前記パラメータ算出部は、前記状態データの値を複数の範囲に分割し、各範囲の前記状態データと前記発電量との相関係数を求め、前記相関係数が所定の閾値以上の範囲に含まれる前記状態データ、および、それに対応する前記発電量を用いて、前記パラメータを算出する
    ことを特徴とする請求項２に記載の情報処理装置。
  8. 前記異常検出部は、前記第１の期間の時期、または、前記第１の期間と前記第２の期間との間隔の少なくとも一方に基づいて、前記パラメータの判定基準を変更する
    ことを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
  9. 前記異常検出部は、前記第１の期間および前記第２の期間の長さを変更して、前記システムの異常を検出する
    ことを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
  10. 前記異常検出部は、前記第１の期間および前記第２の期間の長さに基づいて、前記パラメータの判定基準を変更する
    ことを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
  11. 前記状態データは、日射強度、または、日照時間と太陽高度の正弦との積により求められる日照状態の少なくとも一方を含む
    ことを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
  12. 前記パラメータ算出部は、所定の閾値以上の日射強度または前記日照状態、および、それに対応する前記発電量を用いて、前記パラメータを算出する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の情報処理装置。
  13. 太陽光の状態に関わるデータである状態データと太陽光発電の発電量との関係を表すモデルのパラメータを算出するパラメータ算出ステップと、
    基準となる第１の期間の前記状態データおよび前記発電量に基づいて算出された前記パラメータ、並びに、判定対象となる第２の期間の前記状態データおよび前記発電量に基づいて算出された前記パラメータに基づいて、前記太陽光発電を行うシステムの異常を検出する異常検出ステップと
    を含むことを特徴とする異常検出方法。
  14. 太陽光の状態に関わるデータである状態データと太陽光発電の発電量との関係を表すモデルのパラメータを算出するパラメータ算出ステップと、
    基準となる第１の期間の前記状態データおよび前記発電量に基づいて算出された前記パラメータ、並びに、判定対象となる第２の期間の前記状態データおよび前記発電量に基づいて算出された前記パラメータに基づいて、前記太陽光発電を行うシステムの異常を検出する異常検出ステップと
    を含む処理をコンピュータに実行させるためのプログラム。
  15. 太陽光発電を行う太陽光発電部と、
    前記太陽光発電部の発電量を測定する発電量測定部と、
    太陽光の状態に関わるデータである状態データと前記太陽光発電部の発電量との関係を表すモデルのパラメータを算出するパラメータ算出部と、
    基準となる第１の期間の前記状態データおよび前記発電量に基づいて算出された前記パラメータ、並びに、判定対象となる第２の期間の前記状態データおよび前記発電量に基づいて算出された前記パラメータに基づいて、前記太陽光発電部の異常を検出する異常検出部と
    を備えることを特徴とする太陽光発電システム。
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