JP2015169484A - 気象予測装置、気象予測システム - Google Patents

Abstract

【課題】雲を直接観察する装置を用いることなく日射量に影響する気象の状況変化を予測することを可能にする。【解決手段】気象予測装置１０は、収集部１１と予測部１２とを備える。収集部１１は、複数の太陽光発電装置２０について設置場所の地理的位置と発電した電力値と発電日時とを含む発電情報を収集する。予測部１２は、当日の日中において、発電情報の時間経過に伴う過去の変化を入力情報として、日射量に影響する気象について将来の変化を予測する。日射量に影響する気象は、雲の動きであるか、晴れる地域である。予測部１２は、設置場所の地理的位置が所定範囲内である複数の太陽光発電装置２０から得られた発電情報を用いて気象の変化を予測するように構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、気象の状況変化を予測する気象予測装置、この気象予測装置を用いた気象予測システムに関する。

従来、太陽電池に入射する太陽光の入射量などを予測するために、雲の分布を解析する技術が知られている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１には、魚眼カメラを用いて上空の雲の分布および動きを検出し、検出結果に基づいて近未来の雲の分布を予測する技術が記載されている。また、特許文献１では、レーザ光を用いた雲の観察結果に基づいて雲の分布を予測する構成も示唆されている。

特開２０１３−１６５５３３号公報（段落００１６）

特許文献１に記載された技術は、太陽電池のほかに雲の分布を検出する装置を必要としているから、導入コストが増加するという問題を有している。また、特許文献１に記載された構成では、太陽電池が配置されている場所から観察できる範囲の雲の分布しか予測できないから、たとえば、午前中は曇天でも午後に晴天になる可能性があるような場合を予測することは困難である。したがって、特許文献１に記載された構成を用いて１日の発電量を予測することは困難である。

本発明は、雲を直接観察する装置を用いることなく日射量に影響する気象の状況変化を予測することを可能にした気象予測装置を提供することを目的とする。さらに、本発明は、この気象予測装置を用いた気象予測システムを提供することを目的とする。

本発明に係る気象予測装置は、上記目的を達成するために、複数の太陽光発電装置について設置場所の地理的位置と発電した電力値と発電日時とを含む発電情報を収集する収集部と、当日の日中において、前記発電情報の時間経過に伴う過去の変化を入力情報として、日射量に影響する気象について将来の変化を予測する予測部とを備えることを特徴とする。

この気象予測装置において、前記予測部は、前記設置場所の地理的位置が所定範囲内である複数の前記太陽光発電装置から得られた前記発電情報を用いて前記気象の変化を予測するように構成され、前記気象は雲の動きであることが好ましい。

この気象予測装置において、前記予測部は、前記設置場所の地理的位置が所定範囲内である複数の前記太陽光発電装置から得られた前記発電情報を用いて前記気象の変化を予測するように構成され、前記気象は晴れる地域であることが好ましい。

この気象予測装置において、前記予測部が予測した将来の前記気象の変化に基づいて、前記太陽光発電装置が当日の日中において個々に発電する発電量を推定する推定部をさらに備えることが望ましい。

この気象予測装置において、電気負荷に電力を供給する電路の少なくとも一部を前記太陽光発電装置と共用する蓄電装置の蓄電量に関するスケジュールを前記推定部が推定した前記電力値に基づいて定める計画部をさらに備えることが好ましい。

この気象予測装置において、前記設置場所の地理的位置が所定範囲内である複数の前記太陽光発電装置において、個々に発電した前記電力値に基づく各々の太陽光発電装置の発電能力に関する動作レベルを比較することによって、太陽光発電装置の異常状態を判定する判定部をさらに備えることが好ましい。

本発明に係る気象予測システムは、上述したいずれかの気象予測装置を用いて構成され、前記太陽光発電装置が個々に発電した電力値を取得する取得部を備えた監視装置と、前記収集部および前記予測部を備え前記監視装置と電気通信回線を通して通信するサーバとを備えることを特徴とする。

本発明の構成によれば、複数の太陽光発電装置について設置場所の地理的位置と発電した電力値と発電日時とを含む発電情報を収集している。そして、発電情報の時間経過に伴う過去の変化を用いて、日射量に影響する気象について将来の変化を予測する。したがって、魚眼カメラやレーザ光を用いる装置のような雲を直接観察する装置を用いずに、日射量に影響する気象の状況変化を予測することが可能になるという利点を有する。

実施形態を示すブロック図である。 実施形態において雲の移動を表す図である。 実施形態において太陽光発電装置が発電する電力を示す図である。

本実施形態は、比較的広い範囲に複数の太陽光発電装置が配置されている場合を想定している。この範囲は、着目する気象の種類によるが、当日の日中の期間内において、気象の状況が同様の変化を示す程度の範囲である。当日の日中としているのは、太陽光発電装置が発電する電力は日中にしか得られず、日中の日射の情報から翌日の気象の状況は予測できないからである。本実施形態は、太陽光発電装置が発電する電力値に影響を与える気象を、着目する気象とする。本実施形態では、この種の気象として、雲の動きと、晴れる地域とを想定している。

雲の動きに関する情報は、雲が移動する速度（移動の向きと速さ）の情報を含む。ここでは、雲の種類については考慮していないが、高度が２０００ｍ以下の低層雲は、現状の気象レーダでは観測することが難しいから、低層雲の動きを監視できれば、気象の予測に役立つ情報が得られると考えられる。

また、一般に、太陽光発電装置が発電する電力量は日射量により変動し、太陽光発電装置を構成する太陽電池モジュールに対して日陰が生じている時間が短いほど発電される電力量は増加する。低層雲が太陽電池モジュールに日陰を形成する時間と、中層雲および上層雲が太陽電池モジュールに日陰を形成する時間とを比べると、低層雲のほうが日陰を形成する時間が長くなる傾向がある。これは、上層雲および中層雲が生じる高度には、低層雲が生じる高度よりも速い気流が存在していること、雲のサイズが等しい場合、太陽電池モジュールから低層雲を見込む範囲のほうが、上層雲および中層雲を見込む範囲より大きくなることなどの理由による。したがって、低層雲の動きを監視できれば、太陽光発電装置が発電する電力量の予測にも役立つ情報が得られる。

雲の動きに関する情報が得られると、雲が消滅せずに移動する程度の範囲であれば、観測された時刻以降において雲が形成する影の動きを予測できる。この範囲は、雲の発生から消滅までの時間と、雲が存在する高度での風速（雲が移動する速さ）とに依存する。発生から消滅までの時間は、単独の雲であれば３０分〜２時間程度、雲をクラスタとして考えれば１０〜２０時間程度になる。雲が移動する速さは、低層雲では、５〜１５ｍ／ｓ程度である。単独の低層雲では、雲が消滅せずに移動する範囲は、雲が移動する向きにおいて、１０〜１００ｋｍ程度になる。以下では、雲の動きに関する情報を得る場合として、１０ｋｍ程度の範囲を想定して説明する。

なお、雲から地上に降ろした垂線の足に関する地理的位置（緯度および経度で表される位置）を求めると、太陽の高度（太陽を見込む角度）に応じて雲の影を追跡することが可能であるが、本実施形態では、雲の地理的位置はとくに考慮しない。本実施形態では、雲の高度はほぼ一定とみなし、雲により生じる影の動きを雲の動きとする。

雲の動きに関する情報は、空全体に占める雲の割合が比較的少ない場合（たとえば、８割未満の場合）に適用される。つまり、雲が空を連続的に覆う状態ではなく、雲が塊として空に存在しているような状態のときに、雲の動きに関する情報が得られる。

一方、空全体に占める雲の割合が多い場合であって、雲が空を連続的に覆っている状態（たとえば、空に占める雲の割合が９割以上の曇天の状態）では、雲の動きを捉えることが困難である。このような状態では、上述した範囲よりも広い範囲の情報を取得し、雲が切れている場所を捉える必要がある。この範囲は、地上の１地点から見込むことができる範囲を超える程度の範囲を想定している。一例として言えば、５０ｋｍを超える程度の範囲になる。このような範囲では、晴れている地域あるいは晴れ間が生じている地域に関する情報が求められる。

以下の説明において、太陽光発電装置が設置されている場所は、基本的には建物を想定しているが、建物に限らず地上であってもよい。太陽光発電装置の規模は問わない。太陽光発電装置が発電した電力値は、計測装置により計測される必要がある。

図１に示すように、気象予測装置１０は、基本的には、収集部１１と予測部１２とを備える。収集部１１は、複数の太陽光発電装置２０について設置場所の地理的位置と発電した電力値と発電日時とを含む発電情報を収集する。予測部１２は、当日の日中において、発電情報の時間経過に伴う過去の変化を入力情報として、日射量に影響する気象について将来の変化を予測する。また、上述したように、本実施形態では、日射量に影響する気象は、雲の動きであるか、晴れる地域である。予測部１２は、設置場所の地理的位置が所定範囲内である複数の太陽光発電装置２０から得られた発電情報を用いて気象の変化を予測するように構成されている。なお、上述したように、予測部１２が雲の動きと晴れる地域とのどちらを気象として予測するかに応じて、予測部１２が用いる太陽光発電装置２０の範囲は異なる場合がある。

太陽光発電装置２０が発電した電力値は、太陽光発電装置２０の設置場所に設けられた計測装置３１により計測される。太陽光発電装置２０が戸建て住宅のような建物３０に設置されている場合、太陽光発電装置２０は分電盤３２に接続される。太陽光発電装置２０が発電した電力は、建物３０に設けられた電気負荷３３に供給される。また、太陽光発電装置２０が発電した電力は、電力系統３４に逆潮流される場合もある。

本実施形態では、太陽光発電装置２０に加えて蓄電装置２１も分電盤３２に接続されている構成例を示している。したがって、蓄電装置２１の電力も分電盤３２を通して太陽光発電装置２０と共用された電路を通して電気負荷３３に供給される。蓄電装置２１は、建物３０において受電する電力のピーク値を抑制するピークカット、電力需要が少ない期間に蓄電し電力需要の多い期間に放電するピークシフトなどの目的で用いられる。また、蓄電装置２１は、電気料金が安い期間に蓄電し高い期間に放電する経済優先モード、太陽光発電装置２０が発電した電力を優先的に用いるようにする環境優先モード、停電や災害に備えて満充電に近い蓄電量を維持する蓄電優先モードなどが選択可能である。

蓄電装置２１は、据置型の専用装置だけではなく、電動車両に搭載された走行用のエネルギーを供給する蓄電池を利用する構成であってもよい。電動車両は、電気自動車、ハイブリッド車、電動二輪車などから選択される。電動車両の蓄電池を蓄電装置２１として用いる場合は、電動車両の走行予定を考慮して蓄電量を定める必要がある。

蓄電装置２１の蓄電量に関するスケジュールは、蓄電装置２１の使用目的（ピークシフト、ピークカットなど）、動作モード（経済優先、環境優先、蓄電優先など）、構成（据置型か電動車両を利用する構成かの別）に応じて変更される。また、太陽光発電装置２０が発電する電力と蓄電装置２１から供給する電力との配分の仕方によっても、蓄電装置２１の蓄電量に関するスケジュールは変更される。

蓄電装置２１を充電する電力は、電力系統３４と太陽光発電装置２０とのいずれかから供給され、蓄電装置２１に蓄電された電力は、電気負荷３３で消費される。したがって、蓄電装置２１の蓄電量に関するスケジュールは、太陽光発電装置２０が発電する電力量と、電気負荷３３が消費する電力量とによっても変更される。ここに、蓄電装置２１が電動車両の蓄電池を利用している場合、電気負荷３３が消費する電力量は、電動車両が走行に用いる電力量を含むことになる。

なお、太陽光発電装置２０および蓄電装置２１は、電力系統３４から電力が供給されている期間に、電力系統３４と連系する連系運転を行う。また、太陽光発電装置２０および蓄電装置２１は、電力系統３４から電力が供給されない期間（停電期間）に、少なくとも一部の電気負荷３３に電力を供給する自立運転を行うように構成されていることが望ましい。

計測装置３１は、太陽光発電装置２０が発電した電力値だけではなく、電力系統３４から受電した電力値、電気負荷３３が消費する電力値、蓄電装置２１の充電および放電の電力値などを計測する機能を有する。計測装置３１は、クランプ型の電流トランスあるいはロゴスキーコイルを用いた電流センサを備え、電流センサが電流値を計測している電路の線間の電圧値と電流センサが監視している電流値とを用いて当該電路を通過する電力値を求める。電力値は、１秒〜５分程度から選択される時間間隔、望ましくは３０秒〜１分から選択される時間間隔で計測装置３１から出力される。なお、現状では１分間隔で計測装置３１が電力値を計測している。

計測装置３１から出力される電力値は、監視装置５０が取得する。監視装置５０は、たとえばＨＥＭＳ（Home Energy Management System）コントローラであり、通信機能を有する専用の電気負荷３３に対して、動作を監視と制御との少なくとも一方を行う機能を有する。監視装置５０は、計測装置３１から電力値を取得する取得部５１を備え、取得部５１が取得した電力値と、太陽光発電装置２０の設置場所の地理的位置と、電力値が得られた発電日時とを含む発電情報を生成する処理部５２を備える。

地理的位置は、監視装置５０の設置時に入力される郵便番号に基づいて監視装置５０にあらかじめ登録される。郵便番号を入力する入力装置は図示していないが、監視装置５０に接続される専用装置のほか、たとえば、スマートフォン、タブレット端末、パーソナルコンピュータなどから選択される端末装置を用いてもよい。

なお、郵便番号を用いて地理的位置を特定する場合、たとえば５００ｍ四方程度の誤差が生じる。したがって、建物３０の住所の入力を利用者に促すか、人工衛星を用いて測位するＧＰＳ（Global Positioning System）のような測位システムを併用することが望ましい。この意味では、スマートフォン、タブレット端末などを入力装置に用いることによって、精度の高い地理的位置の情報を取得することが可能になる。

発電日時は、監視装置５０に設けられた内蔵時計５３により計時され、処理部５２が取得部５１から電力値を受け取る際に、内蔵時計５３が計時している日時を電力値に対応させる。

処理部５２は、通信部５４を通して発電情報をサーバ４０に送信する。通信部５４は、インターネットのような電気通信回線４２を通してサーバ４０と通信するように構成されている。すなわち、処理部５２が生成した発電情報は、電気通信回線４２を通してサーバ４０に伝送され、サーバ４０の通信部４１が受け取って、気象予測装置１０に引き渡される。したがって、気象予測装置１０は、プログラムに従って動作するプロセッサと、プロセッサの処理に必要な情報を記憶する記憶装置を主なハードウェア要素として構成されている。

サーバ４０は、監視装置５０とともに気象予測システムを構築する。言い換えると、気象予測システムは、監視装置５０とサーバ４０とを備える。監視装置５０は、上述のように、太陽光発電装置２０が個々に発電した電力値を取得する取得部５１を備える。また、サーバ４０は、収集部１１および予測部１２を備え監視装置５０と電気通信回線４２を通して通信する。すなわち、気象予測システムは、気象予測装置１０を用いて構成される。

サーバ４０は複数台のコンピュータで構成されていてもよく、さらに複数のサーバが連携して１台のサーバ４０であるかのように振る舞うように構成されていてもよい。たとえば、サーバ４０は、クラウドコンピューティングシステム（以下、「クラウド」と略称する）により構築されていることが望ましい。サーバ４０がクラウドにより構築されていると、太陽光発電装置２０に関する発電情報を広範囲から収集する際に電気通信回線４２のトラフィックが局所に集中する可能性が低減される。

気象予測装置１０は、サーバ４０を用いることなく、監視装置５０が相互に通信して連携することにより構築されていてもよい。すなわち、複数台の監視装置５０が連携することにより、気象予測装置１０が分散コンピューティングの形態で構築されていてもよい。ただし、以下の構成では、気象予測装置１０がサーバ４０に構築されている場合を例として説明する。

監視装置５０から送信された発電情報は収集部１１が収集する。予測部１２は、収集部１１が収集した発電情報に基づいて、発電された電力値が予想された電力値よりも低い太陽光発電装置２０を抽出し、該当する太陽光発電装置２０について地理的位置の情報を抽出する。なお、個々の監視装置５０は、監視装置５０に付与された識別情報（ＭＡＣアドレス、通信用のアドレスなど）によって特定され、予測部１２は個々の監視装置５０を識別することによって、個々の太陽光発電装置２０を区別する。

いま、１つの太陽光発電装置２０が発電する電力値について着目する。図２のように、雲１００が矢印の向きに移動すると、雲１００が地上に形成する影１０１も移動する。太陽光発電装置２０を影１０１が通過すると、図３に示すように、太陽光発電装置２０が発電する電力値は、影１０１が通過している間には通過の前後よりも低下する。そのため、予測部１２は、発電情報の時系列に基づいて雲１００による影１０１が通過したという事象を検出することができる。

雲１００が移動する方向に存在している太陽光発電装置２０では、上述した太陽光発電装置２０と同様に、発電する電力値が一時的に低下する。したがって、少なくとも２台の太陽光発電装置２０において、雲１００が移動する速度として妥当な時間内に発電する電力値が一時的に低下するという事象が生じた場合には、雲１００の影１０１に起因して出力が低下したと推定される。すなわち、予測部１２は、２台の太陽光発電装置２０が設置されている地理的位置の情報から求められる２台の太陽光発電装置２０の間の距離および方向を用いて、影１０１が移動した速度（向きと速さ）を推定することができる。

ただし、２台の太陽光発電装置２０から得られる情報では、実際には同じ雲１００の影１０１であることを保証できない。したがって、予測部１２は、３台以上の太陽光発電装置２０から得られる電力値の変化を用いることにより１つの雲１００に対応する影１０１が移動する速度（向きと速さ）を推定することが可能になる。このように、予測部１２は、影１０１が移動する速度を推定する。太陽の高度の変化が数度以内である程度の比較的短い時間内であれば、影１０１が移動する速度は、雲１００が移動する速度と実質的に等価であるから、予測部１２は雲１００の動きを推定していることになる。雲１００の動きが推定されると、太陽光発電装置２０ごとの日射量を推定することが可能になる。

以上のように、予測部１２は、日射量に影響する気象である雲１００の動きに関して、時間経過に伴う発電情報の過去の変化を入力情報として、当日の日中における将来の変化を予測することが可能になる。要するに、過去の発電情報を用いることによって、雲１００の動きを監視するから、予測部１２は、雲１００の速度（向きと速さ）を用いることにより、時刻ごとの雲１００の位置を予測することが可能になる。

上述した動作は、空の全体に占める雲１００の割合が比較的少ない状態であって、空に雲１００が存在しない領域が存在する場合に適用される。一方、太陽光発電装置２０から空を見込む範囲のほぼ全体（たとえば、９割以上）が雲１００に覆われているような場合には、上述した方法で雲１００の動きを推定することはできない。この状態は、所定範囲（たとえば、直径１０ｋｍの円内）の太陽光発電装置２０が発電している電力値を比較することによって検出される。

なお、地理的位置で定められる上記範囲は、電気通信回線４２を通して入手可能な気象情報に基づいて気象予測装置１０が適宜に定める。たとえば、風速が大きいという気象情報が得られると上記範囲を広げ、気温が低いという気象情報が得られると上記範囲を狭めるなどの調節を行う。また、後述する技術によって、雲１００による影１０１が生じている可能性の高い地理的位置が抽出されると、該当する地理的位置に基づいて、着目する範囲の位置が定められるようにしてもよい。

太陽光発電装置２０から空を見込む範囲のほぼ全体が雲１００で覆われていることを検出する技術について以下に説明する。個々の太陽光発電装置２０の発電する電力値は、太陽光発電装置２０の仕様と環境とによって予想される。太陽光発電装置２０が発電する電力値を決める環境は、主として日射強度と周囲温度とである。ただし、本実施形態では周囲温度は考慮していない。周囲温度を考慮して電力値を求める場合には、温度センサを設けるか、気温の情報を別途に取得すればよい。

複数の太陽光発電装置２０に対する日射強度が等しいと仮定した場合に、それぞれの太陽光発電装置２０が発電する電力値の比率は、太陽光発電装置２０の仕様によって、おおむね定まる。また、個々の太陽光発電装置２０が発電した電力値を、太陽光発電装置２０が設置されている地域の気象情報（天候のみでよい）と併せて履歴として記録されていれば、太陽光発電装置２０が発電した電力値から天候を推定できる。

したがって、着目する範囲内に設置されている複数の太陽光発電装置２０が出力する電力値および電力値の比率を求めると、該当する範囲において空全体を雲１００が占めている状態と、空の一部に雲１００が存在している状態とを識別できる。要するに、予測部１２は、太陽光発電装置２０の仕様により定まる比率から大きく逸脱しないが、発電している電力値が低い場合に、空全体を雲１００が覆っている状態と推定する。なお、比率および電力値に対する判断は、適宜に設定した閾値と比較することによって行われる。

上述のようにして空全体が雲１００で覆われている状態が検出された場合、予測部１２は着目する範囲に対して遠方である地域に設置された太陽光発電装置２０に関する発電情報を用いることにより、晴れている地域を探し出す。晴れている地域は、太陽光発電装置２０の履歴を用いることによって検出することができる。したがって、予測部１２は、太陽光発電装置２０の発電による電力値と、履歴として記録されている電力値とを用いることにより、空全体が雲１００で覆われている領域と晴れている領域との境界を抽出する。

雲１００で覆われた領域と晴れている領域との境界が抽出されると、予測部１２は、境界が抽出された地域に設置されている太陽光発電装置２０が発電する電力値を追跡することによって、この境界が移動する速度（向きおよび速さ）を求める。このようにして境界が移動する速度がわかれば、晴れる地域と晴れる時刻とを予測することが可能になる。

以上のように、予測部１２は、日射量に影響する気象である晴れの領域に関して、時間経過に伴う発電情報の過去の変化を入力情報として、当日の日中における将来の変化を予測することが可能になる。要するに、過去の発電情報を用いることによって、晴れる地域の境界を監視するから、予測部１２は、晴れる地域の境界の速度（向きと速さ）を用いることにより、時刻ごとに晴れる地域を予測することが可能になる。つまり、予測部１２は地域ごとに晴れる時刻を予測することが可能になる。

ところで、複数の太陽光発電装置２０に対する日射強度が等しい場合であっても、太陽光発電装置２０が発電する電力値は太陽光発電装置２０の仕様に応じて異なる。ただし、太陽光発電装置２０が発電する電力値の最大定格出力に対する比率は、日射強度が等しい場合はほぼ等しくなると考えられる。したがって、日射強度が等しいとみなせるにもかかあわらず、この比率が他の太陽光発電装置２０とは大きく異なっている場合には、雲１００の影響だけではなく、太陽光発電装置２０に異常が生じている可能性がある。太陽光発電装置２０の異常は、故障だけではなく、太陽電池モジュールの汚れあるいは劣化によって発電する電力値が低下している状態もある。このような異常が生じた場合、雲１００の影１０１が移動する場合のように電力値が一時的に低下するのではなく、継続して低下することになる。

気象予測装置１０は、判定部１３を備えていてもよい。この場合、判定部１３は、設置場所の地理的位置が所定範囲内である複数の太陽光発電装置２０において、個々に発電した前記電力値に基づく各々の太陽光発電装置２０の発電能力に関する動作レベルを比較することによって、太陽光発電装置２０の異常状態を判定する。

たとえば、太陽光発電装置２０が発電する電力値について、太陽光発電装置２０の最大定格出力に対する比率を求め、この比率を複数段階に区分すると、各区分が動作レベルになる。この場合、区分ごとにレベル値を対応させることが望ましい。一例を示すと、発電した電力値の比率が、５０％以下、５０〜６０％、…、９０〜１００％の６段階に分けられている場合、各区分に対して０〜５のレベル値が付与され、このレベル値が動作レベルとして用いられる。

上述のように動作レベルを定めておけば、太陽光発電装置２０が仕様に応じて最大定格出力が異なっていたとしても、日射強度が等しいとみなせる範囲内の複数の太陽光発電装置２０では、動作レベルはほぼ等しくなると考えられる。したがって、判定部１３は、日射強度が等しいとみなせる範囲内で、太陽光発電装置２０の動作レベルを比較し、動作レベルが他の太陽光発電装置２０とは大きく異なっている場合に、該当する太陽光発電装置２０に異常が生じていると判定する。なお、動作レベルが大きく異なるとは、たとえば、動作レベルの差異が２段階以上であることを意味する。

上述したように、判定部１３は、日射強度が同程度になるような比較的近い範囲に配置された複数の太陽光発電装置２０が発電する電力値を用いて電力値の比率を求める。さらに、判定部１３は、時間経過に伴う電力値の変化を用いて、雲１００による影１０１の影響を受けている太陽光発電装置２０を除外した上で、発電能力に関する動作レベルが他の太陽光発電装置２０と大きく異なる太陽光発電装置２０を異常状態と判定する。

発電能力の動作レベルは、太陽光発電装置２０の最大定格出力に対する比率に基づいて設定するほか、最大定格出力に基づいて設定した係数を、太陽光発電装置２０が発電した電力値に乗じた値に基づいて設定してもよい。この係数は、適宜に設定した基準値と個々の太陽光発電装置２０の最大定格出力との比から求められる。個々の太陽光発電装置２０が発電した電力値に係数を乗じて補正した値は、日射強度が等しい場合に等しくなることが期待できる。

したがって、個々の太陽光発電装置２０が発電した電力値に係数を乗じて補正した後の値に関して、前記基準値との比率を求め、この比率を複数段階に区分すると、各区分を発電能力に関する動作レベルとして用いることが可能である。この場合も、各区分にレベル値を対応させておくことが望ましい。

上述のようにして定めた動作レベルを用いる場合も、最大定格出力との比率に対して動作レベルを定めている場合と同様に、判定部１３は、複数の太陽光発電装置２０について動作レベルを比較し、動作レベルの差異によって太陽光発電装置２０が異常状態か否かを判定することができる。

なお、複数の太陽光発電装置２０における最大定格出力の比は、個々の太陽光発電装置２０が発電する電力値の比に反映されると考えられる。たとえば、３台の太陽光発電装置２０の最大定格出力の比が５：３：４であるとき、これらの太陽光発電装置２０に照射される日射強度が等しいとすれば、太陽光発電装置２０が発電する電力値の比も、おおむね５：３：４になると考えられる。したがって、判定部１３は、太陽光発電装置２０が発電する電力値の比が、最大定格出力の比とは大きく異なる場合（たとえば、上の例で、２：３：４の場合）に、該当する太陽光発電装置２０は異常状態であると判定する構成であってもよい。

上述したように、気象予測装置１０は、過去の発電情報を入力情報として、雲の動き、あるいは晴れる領域のように、日射量に影響する気象を監視する。そして、予測部１２は、雲の速度に基づいて当日における将来の雲の動きを予測し、晴れる領域の境界の速度に基づいて晴れる領域を予測する。したがって、雲の動き、あるいは晴れる領域の予測に用いた太陽光発電装置２０とは異なる太陽光発電装置２０に関して、当日の日中における将来の日射量を推定することが可能になる。ここに、「当日の日中」は、同じ雲が存在している程度の期間内であって、かつ雲がなければ太陽光が照射される時間帯という意味である。

太陽光発電装置２０への日射量の推定が可能になることによって、太陽光発電装置２０での発電量を推定することが可能である。つまり、気象予測装置１０は、予測部１２が予測した将来の気象の変化に基づいて、太陽光発電装置２０が当日の日中において個々に発電する発電量を推定する推定部１４を備えることが望ましい。すなわち、推定部１４は、個々の太陽光発電装置２０が発電する将来の発電量を推定するから、太陽光発電装置２０を備える建物３０において、太陽光発電装置２０が発電した電力の利用の計画を立てやすくなる。

ところで、蓄電装置２１を備えている場合、太陽光発電装置２０の発電量に応じて蓄電装置２１の蓄電量が調節される。蓄電装置２１の蓄電量は、建物３０における電力の需要に応じて調節する必要がある。そのため、気象予測装置１０は、太陽光発電装置２０について予測した発電量に基づいて蓄電装置２１の蓄電量に関するスケジュールを定めることが望ましい。すなわち、建物３０が蓄電装置２１を備える場合、気象予測装置１０は、蓄電装置２１の蓄電量に関するスケジュールを推定部１４が推定した電力値に基づいて定める計画部１５を備えることが望ましい。なお、この蓄電装置２１は、電気負荷３３に電力を供給する電路の少なくとも一部を太陽光発電装置２０と共用する。

計画部１５で定めたスケジュールは監視装置５０に通知され、監視装置５０は蓄電装置２１の充電および放電を、スケジュールに従って制御する。このスケジュールは、上述した動作モードなどによって異なる。たとえば、環境優先モードが選択されている場合、太陽光発電装置２０が発電した電力は、電気負荷３３の消費および蓄電装置２１の蓄電に優先的に利用され、電力系統３４からの電力の購入が極力低減されるように充電および放電のタイミングが設定される。

なお、上述した構成例は、太陽光発電装置２０と蓄電装置２１とが戸建て住宅のような建物３０に設けられている場合を想定しているが、複数の建物で太陽光発電装置２０と蓄電装置２１とを共用する場合でも、上述した技術を採用することが可能である。

１０ 気象予測装置
１１ 収集部
１２ 予測部
１３ 判定部
１４ 推定部
１５ 計画部

Claims (7)

1. 複数の太陽光発電装置について設置場所の地理的位置と発電した電力値と発電日時とを含む発電情報を収集する収集部と、
   当日の日中において、前記発電情報の時間経過に伴う過去の変化を入力情報として、日射量に影響する気象について将来の変化を予測する予測部とを備える
   ことを特徴とする気象予測装置。
2. 前記予測部は、
   前記設置場所の地理的位置が所定範囲内である複数の前記太陽光発電装置から得られた前記発電情報を用いて前記気象の変化を予測するように構成され、前記気象は雲の動きである
   請求項１記載の気象予測装置。
3. 前記予測部は、
   前記設置場所の地理的位置が所定範囲内である複数の前記太陽光発電装置から得られた前記発電情報を用いて前記気象の変化を予測するように構成され、前記気象は晴れる地域である
   請求項１又は２記載の気象予測装置。
4. 前記予測部が予測した将来の前記気象の変化に基づいて、前記太陽光発電装置が当日の日中において個々に発電する発電量を推定する推定部をさらに備える
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の気象予測装置。
5. 電気負荷に電力を供給する電路の少なくとも一部を前記太陽光発電装置と共用する蓄電装置の蓄電量に関するスケジュールを前記推定部が推定した前記電力値に基づいて定める計画部をさらに備える
   請求項４記載の気象予測装置。
6. 前記設置場所の地理的位置が所定範囲内である複数の前記太陽光発電装置において、個々に発電した前記電力値に基づく各々の太陽光発電装置の発電能力に関する動作レベルを比較することによって、太陽光発電装置の異常状態を判定する判定部をさらに備える
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の気象予測装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の気象予測装置を用いて構成される気象予測システムであって、
   前記太陽光発電装置が個々に発電した電力値を取得する取得部を備えた監視装置と、
   前記収集部および前記予測部を備え前記監視装置と電気通信回線を通して通信するサーバとを備える
   ことを特徴とする気象予測システム。

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