JP2015171247A - 発電電力急減予兆検知装置、太陽光発電システム、発電電力急減予兆検知方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】太陽光発電パネルの発電電力の急減予兆を適切に検知する発電電力急減予兆検知装置等を提供する。【解決手段】発電電力急減予兆検知装置５は、輝度値が所定の輝度閾値以上である画素の個数を高輝度画素数として計数する高輝度画素数計数部５３１と、高輝度画素数の時間的な変化率を算出する高輝度画素数変化率算出部５３２と、前記変化率が、高輝度画素数の増加を示す所定の変化率閾値以上である状態が所定時間以上継続した場合、太陽光発電パネル１の発電電力の急減予兆ありと判定する急減予兆判定部５３３と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光発電パネルの発電電力の急減予兆を検知する発電電力急減予兆検知装置等に関する。

近年、地球環境の保護やエネルギ資源の有効利用を目的として、太陽光発電システムの開発が進められている。太陽光発電システムは、太陽光発電パネルを用いて、太陽光の光エネルギを電気エネルギに変換するシステムである。

ところで、太陽光発電パネルの発電電力は、日射量に依存するため天候に左右されやすい。太陽光発電パネルの発電電力が変動すると、この太陽光発電パネルと電気的に接続される電力系統にも影響が出る可能性がある。例えば、太陽光発電パネルの発電電力が急変した場合、電力系統を介して供給される電力の周波数も変動し、電力供給の不安定化を招くおそれがある。

なお、一地域に関する気象情報に基づいて、太陽光発電パネルの発電電力の変動を予測することも考えられる。しかしながら、例えば、気象情報で「晴れ」と観測されていても、一時的に太陽が雲に隠れるだけで太陽光発電パネルの発電電力が急減することがあり、このような変動を正確に予測することは困難である。

例えば、特許文献１には、太陽光パネルと、全天を撮像する全方位カメラと、全天の画像に基づき雲の分布及び動きを検出する画像処理部と、前記した雲の分布及び動きに基づいて太陽光パネルの発電電力を予測する電力予測処理部と、を備える太陽光発電システムについて記載されている。

特開２００７−１８４３５４号公報

特許文献１に記載の技術では、画像処理部によって雲の分布及び動きを予測する際、画像中の明度に基づく領域分割や雲の移動ベクトルの算出等、非常に複雑な処理が行われる。したがって、画像処理部のプログラムを作成する際に多大な労力を費やしたり、画像処理部の処理負荷が大きくなったりするという問題がある。また、天候、季節、地形等によって画像中の明度が異なるため、雲の分布及び動きを正確に予測できない可能性がある。

なお、太陽光発電パネルの発電電力の急変のうち、特に、発電電力の急減の予兆を適切に検知することが強く求められている。蓄電池からの放電によって発電電力の減少分を補おうとしても、この放電を開始するタイミングが発電電力の急減に追い付かず、前記したように電力供給の不安定化を招くおそれがあるからである。

そこで、本発明は、太陽光発電パネルの発電電力の急減予兆を適切に検知する発電電力急減予兆検知装置等を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明は、高輝度画素数の変化率が、高輝度画素数の増加を示す所定の変化率閾値以上である状態が所定時間以上継続した場合、太陽光発電パネルの発電電力の急減予兆ありと判定することを特徴とする。
なお、詳細については、発明を実施するための形態において説明する。

本発明によれば、太陽光発電パネルの発電電力の急減予兆を適切に検知する発電電力急減予兆検知装置等を提供できる。

本発明の一実施形態に係る太陽光発電システムの構成図である。 （ａ）は画像生成装置によって生成される空画像の例を示す説明図であり、（ｂ）は太陽光発電パネルの発電電力の変化を模式的に示すグラフであり、（ｃ）は高輝度画素数の変化を模式的に示すグラフである。 発電電力急減予兆検知装置の演算処理部が実行する処理を示すフローチャートである。 （ａ）は高輝度画素数の変化を示すグラフであり、（ｂ）は高輝度画素数の差分移動平均の変化を示すグラフであり、（ｃ）は発電電力の変化を示すグラフである。 電力制御装置が実行する処理を示すフローチャートである。

≪実施形態≫
＜太陽光発電システムの構成＞
図１は、本実施形態に係る太陽光発電システムの構成図である。太陽光発電システムＳは、太陽光発電パネル１によって太陽光の光エネルギを電気エネルギに変換し、この電気エネルギを電力制御装置２を介して電力系統Ｋに供給するシステムである。
図１に示すように、太陽光発電システムＳは、太陽光発電パネル１と、電力制御装置２と、蓄電池３と、画像生成装置４と、発電電力急減予兆検知装置５と、を備えている。

太陽光発電パネル１は、太陽光の光エネルギを電気エネルギに変換するものであり、複数の太陽電池セルを有している。なお、太陽光発電パネル１は、その向きが太陽に位置に関わらず固定されていてもよいし、太陽を追尾するように向きを調整するものであってもよい。

電力制御装置２（パワーコンディショナ）は、太陽光発電パネル１の発電電力に応じて電力変換等を行うものであり、太陽光発電パネル１、蓄電池３、及び電力系統Ｋと電気的に接続されている。
電力制御装置２は、太陽光発電パネル１の発電電力（直流電力）を交流電力に変換し、この交流電力を電力系統Ｋに供給する機能を有している。また、電力制御装置２は、太陽光発電パネル１又は電力系統Ｋからの電力を蓄電池３に充電したり、蓄電池３からの放電電力を電力系統Ｋに供給したりする機能も有している。電力制御装置２は、ネットワークＥを介して画像生成装置４及び発電電力急減予兆検知装置５に接続されている。

蓄電池３は、直列又は直並列に接続された複数の電池セル（図示せず）を有し、電力制御装置２に接続されている。蓄電池３として、例えば、リチウムイオン蓄電池を用いることができる。
画像生成装置４は、少なくとも太陽を含む領域をカメラ４１で撮像することで空画像を生成するものであり、カメラ４１と、通信処理部４２と、を有している。

カメラ４１（撮像手段）は、例えば、日の出から日没まで継続的に太陽を撮像できるように、比較的大きな画角の広角レンズ（図示せず）を有している。なお、カメラ４１として、全天方位カメラを用いてもよいし、太陽を追尾するように向きを自動調整するカメラを用いてもよい。
カメラ４１は、太陽光発電パネル１の付近に設置されており、太陽を含む領域を所定周期で（例えば、５秒毎に）撮像する。そして、カメラ４１は、撮像によって得られる空画像の情報を時系列的に通信処理部４２に出力する。
通信処理部４２は、カメラ４１から入力される空画像の情報と、撮像時刻を示す時刻情報と、を対応付けた空画像情報を生成し、ネットワークＥを介して発電電力急減予兆検知装置５に送信する。

発電電力急減予兆検知装置５は、画像生成装置４から入力される空画像情報に基づき、近い将来（例えば、数秒後）、太陽光発電パネル１の発電電力が急減するか否かを検知するものである。発電電力急減予兆検知装置５は、例えばマイコン（Microcomputer：図示せず）であり、ＲＯＭ（Read Only Memory）に記憶されたプログラムを読み出してＲＡＭ（Random Access Memory）に展開し、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が各種処理を実行するようになっている。
以下では、発電電力急減予兆検知装置５の各構成に関する説明に先立って、図２を参照しつつ、発電電力急減予兆検知装置５の機能について簡単に説明する。

図２（ａ）は、画像生成装置によって生成される空画像の例を示す説明図であり、紙面左から時系列順で並んでいる。
図２（ｂ）の縦軸は太陽光発電パネルの発電電力であり、図２（ｃ）の縦軸は空画像の高輝度画素数である。なお、前記した「高輝度画素数」とは、空画像のうち輝度値が所定の輝度閾値以上である画素の個数であり、空画像中の白く輝いている部分の面積を表している。

時刻ｔ１に撮像された空画像Ｑ１（図２（ａ）参照）には、太陽ｈと、この太陽ｈを囲んで白く輝いている部分ｉ（ハレーション）と、が写されている。符号ｈ，ｉで示す領域の画素数が、前記した高輝度画素数に相当する（図２（ｃ）参照）。この場合、太陽光発電パネル１に向けて太陽光が良好に照射されているため、時刻ｔ１における発電電力は比較的高い値になっている（図２（ｂ）参照）。

時刻ｔ２に撮像された空画像Ｑ２には、太陽ｈと、この太陽ｈの近くに出現した雲ｊと、が写されている。この状態において太陽ｈと雲ｊとは比較的離れており、太陽光発電パネル１には太陽光が良好に照射されている。したがって、空画像Ｑ２の撮像時である時刻ｔ２の発電電力は、時刻ｔ１からほとんど変化していない（図２（ｂ）参照）。また、高輝度画素数（符号ｈ，ｉの画素数）に関しても、時刻ｔ１からほとんど変化していない（図２（ｃ）参照）。

時刻ｔ３に撮像された空画像Ｑ３（図２（ａ）参照）には、太陽ｈと、この太陽ｈに接近した雲ｊと、が写されている。このように雲ｊが太陽ｈに接近すると、太陽光が雲ｊに照射されて散乱するため、雲ｊの一部ｊ１（太陽ｈに近い箇所）が白く輝いて見える。この場合、符号ｈ，ｉ、ｊ１で示す領域の画素数が高輝度画素数になるため、時刻ｔ２よりも高輝度画素数が増加する（図２（ｃ）参照）。
なお、空画像Ｑ３の状態でも太陽ｈは雲ｊに隠れていないため、太陽光発電パネル１の発電電力は、時刻ｔ２からほとんど変化していない（図２（ｂ）参照）。

時刻ｔ４に撮像された空画像Ｑ４（図２（ａ）参照）には、太陽ｈと、この太陽ｈに非常に接近した雲ｊと、が写されている。これは、太陽ｈが雲ｊに隠れる直前の状態である。空画像Ｑ４では、雲ｊのうち太陽光の照射によって散乱する部分ｊ２の面積が、空画像Ｑ３よりも増えている。つまり、高輝度画素数（符号ｈ，ｉ，ｊ２の画素数）が、時刻ｔ３よりも増加している（図２（ｃ）参照）。
なお、空画像Ｑ４の状態でも太陽ｈは雲ｊに隠れていないため、太陽光発電パネル１の発電電力は、時刻ｔ３からほとんど変化していない（図２（ｂ）参照）。

時刻ｔ５に撮像された空画像Ｑ５（図２（ａ）参照）では、太陽ｈが雲ｊに隠れた状態になっている。したがって、高輝度画素数（符号ｉの画素数）は、空画像Ｑ４の場合と比較して大幅に減少する（図２（ｃ）参照）。つまり、図２（ｃ）に示す高輝度画素数は、雲ｊが太陽ｈに近づく過程で増加し（時刻ｔ２〜ｔ４）、太陽ｈが雲ｊに隠れる直前でピークに達し（時刻ｔ４）、その後、太陽ｈが雲ｊに隠れることで急減する（時刻ｔ４〜ｔ５）。
また、空画像Ｑ５に示すように太陽ｈが雲ｊに隠れることで、太陽光発電パネル１への太陽光の照射量が急減する。その結果、太陽光発電パネル１の発電電力も急減する（図２（ｂ）の時刻ｔ４〜ｔ５）。

このように、太陽光発電パネル１の発電電力が急減する前に、太陽ｈに接近した雲ｊに太陽光が照射されて散乱することで、空画像の高輝度画素数が増加する。図１に示す発電電力急減予兆検知装置５は、空画像中の高輝度画素数の増加を（図２（ｃ）の時刻ｔ２〜ｔ４）、太陽光発電パネル１の発電電力が急減（図２（ｂ）の時刻ｔ４〜ｔ５）する際の予兆として利用するものである。

次に、図１に戻って発電電力急減予兆検知装置５の構成について説明する。図１に示すように、発電電力急減予兆検知装置５は、通信処理部５１と、記憶部５２と、演算処理部５３と、を備えている。
通信処理部５１は、画像生成装置４から送信される空画像情報を受信するものであり、ネットワークＥを介して電力制御装置２及び画像生成装置４に接続されている。
記憶部５２には、演算処理部５３を動作させるためのプログラムや、通信処理部５１によって受信した空画像情報、各空画像の高輝度画素数に関する情報等が格納される。

演算処理部５３は、通信処理部５１を介して入力される空画像情報に基づく演算処理を行うものであり、高輝度画素数計数部５３１と、高輝度画素数変化率算出部５３２と、急減予兆判定部５３３と、を有している。
高輝度画素数計数部５３１は、画像生成装置４から取得した空画像情報に関して、空画像の高輝度画素数Ｐ_tを計数する機能を有している。前記したように、高輝度画素数Ｐ_tとは、輝度値が所定の輝度閾値以上である画素の個数を意味している（添え字の「ｔ」は空画像の撮像時刻を表している）。この輝度閾値は、雲ｊ（図２（ａ）参照）のうち太陽光が散乱している部分と、それ以外の部分と、を区別できるように予め設定されている。なお、赤、緑、青の三原色全ての輝度値が所定値以上である画素を高輝度画素としてもよい。

高輝度画素数変化率算出部５３２は、高輝度画素数に関して時間的な変化率を算出する機能を有し、差分算出部５３２ａと、差分移動平均算出部５３２ｂと、を備えている。
差分算出部５３２ａは、空画像の高輝度画素数Ｐ_tと、１フレーム前の空画像の高輝度画素数Ｐ_t-1と、の差分ＰＤ_t＝Ｐ_t−Ｐ_t-1を算出する。この差分ＰＤ_tは、空画像のうち白く輝いている部分の面積の変化量に相当する。

差分移動平均算出部５３２ｂは、差分算出部５３２ａによって算出される高輝度画素数の差分ＰＤ_t（＝Ｐ_t−Ｐ_t-1）に関して、１フレーム分の差分移動平均ＭＡ_t（高輝度画素数の時間的な変化率）を算出する。本実施形態では、差分移動平均ＭＡ_t＝（ＰＤ_t＋ＰＤ_t-1）÷２とし、時間的に隣り合う差分ＰＤ_t-1及び差分ＰＤ_tの平均値を差分移動平均ＭＡ_tとした。このように差分移動平均ＭＡ_tを算出することによって、高輝度画素数を時間的に平滑化してノイズを除去し、後記する急減予兆判定部５３３の誤判定を防止できる。

急減予兆判定部５３３は、差分移動平均算出部５３２ｂによって算出される差分移動平均ＭＡ_tが、所定の変化率閾値ＭＡ１（＞０）以上であるか否かを判定する。この変化率閾値ＭＡ１は、雲ｊのうち太陽光が散乱している部分の面積が所定速度以上で増加しているか否かの判定基準となる閾値であり、予め設定されている。

差分移動平均ＭＡ_tが変化率閾値ＭＡ１以上である状態が所定時間Δｔ_α以上継続した場合、急減予兆判定部５３３は、太陽光発電パネル１の「発電電力の急減予兆あり」と判定する。前記した所定時間Δｔ_αは、接近しつつある雲ｊによって太陽ｈが隠されるか否かの判定基準となる閾値であり、予め設定されている。
急減予兆判定部５３３は、太陽光発電パネル１の発電電力の急減予兆に関する判定結果を通信処理部５１に出力する。この判定結果は、通信処理部５１によって、ネットワークＥを介して電力制御装置２に送信される。

＜太陽光発電システムの動作＞
次に、太陽電池システムの動作として、図３、図４を用いて発電電力急減予兆検知装置５の動作を説明した後、図５を用いて電力制御装置２の動作を説明する。

（発電電力急減予兆検知装置の動作）
図３は、発電電力急減予兆検知装置の演算処理部が実行する処理を示すフローチャートである。なお、「ＳＴＡＲＴ」時には、太陽ｈ（図２参照）が雲ｊに隠れておらず、太陽光発電パネル１に太陽光が良好に照射されているものとする。
ステップＳ１０１において演算処理部５３は、ｎ＝０に設定する。なお、値ｎは、ステップＳ１０６で差分移動平均ＭＡ_tが変化率閾値ＭＡ１以上であった場合にインクリメントされる整数である（Ｓ１０７）。

ステップＳ１０２において演算処理部５３は、画像生成装置４から空画像情報を取得したか否かを判定する。前記したように画像生成装置４からは、ネットワークＥを介して時系列的に空画像情報が送信される。画像生成装置４から空画像情報を取得した場合（Ｓ１０２→Ｙｅｓ）、演算処理部５３の処理はステップＳ１０３に進む。一方、画像生成装置４から空画像を取得していない場合（Ｓ１０２→Ｎｏ）、演算処理部５３はステップＳ１０２の処理を繰り返す。

ステップＳ１０３において演算処理部５３は、高輝度画素数計数部５３１によって、ステップＳ１０２で取得した空画像について高輝度画素数Ｐ_tを計数する（高輝度画素数計数処理）。演算処理部５３は、計数した高輝度画素数Ｐ_tを、撮像時の時刻情報に対応付けて記憶部５２に格納する。
ステップＳ１０４において演算処理部５３は、差分算出部５３２ａによって、１フレーム前の（例えば、５秒前に撮像された）空画像の高輝度画素数Ｐ_t-1と、今回取得した空画像の高輝度画素数Ｐ_tと、の差分ＰＤ_t（＝Ｐ_t−Ｐ_t-1）を算出する。

ステップＳ１０５において演算処理部５３は、差分移動平均算出部５３２ｂによって、高輝度画素数の時間的な変化率を表す差分移動平均ＭＡ_tを算出する（高輝度画素数変化率算出処理）。つまり、演算処理部５３は、時間的に隣り合う差分ＰＤ_t-1及び差分ＰＤ_tの平均値（ＰＤ_t＋ＰＤ_t-1）÷２を算出し、その値を差分移動平均ＭＡ_tとする
ステップＳ１０６において演算処理部５３は、急減予兆判定部５３３によって、ステップＳ１０５で算出した差分移動平均ＭＡ_tが所定の変化率閾値ＭＡ１（＞０）以上であるか否かを判定する。つまり、演算処理部５３は、空画像中の白く輝いている部分の面積が所定速度以上で増加しているか否かを判定する。

差分移動平均ＭＡ_tが変化率閾値ＭＡ１以上である場合（Ｓ１０６→Ｙｅｓ）、演算処理部５３の処理はステップＳ１０７に進む。
ステップＳ１０７において演算処理部５３は、値ｎをインクリメントする。
ステップＳ１０８において演算処理部５３は、値ｎが閾値Ｎに達したか否かを判定する。つまり、演算処理部５３は、高輝度画素数の変化率が変化率閾値ＭＡ１以上である状態が、所定時間Δｔ_α以上継続したか否かを判定する（急減予兆判定処理）。ここで、所定時間Δｔ_αは、空画像の撮像周期Δｔ（図２参照）を用いて、Δｔ_α＝Δｔ×Ｎで表される。

値ｎが閾値Ｎに達した場合（Ｓ１０８→Ｙｅｓ）、演算処理部５３の処理はステップＳ１０９に進む。この場合、空画像の高輝度画素数が継続的に増加しており、雲ｊが太陽ｈに接近しつつあるといえる。ステップＳ１０９において演算処理部５３は、急減予兆判定部５３３によって、太陽光発電パネル１の「発電電力の急減予兆あり」と判定する。
一方、値ｎが閾値Ｎに達していない場合（Ｓ１０８→Ｎｏ）、演算処理部５３の処理はステップＳ１０２に戻る。

また、ステップＳ１０６で差分移動平均ＭＡ_tが変化率閾値ＭＡ１未満である場合（Ｓ１０６→Ｎｏ）、演算処理部５３の処理はステップＳ１１０に進む。
ステップＳ１１０において演算処理部５３は、値ｎを０にリセットする。つまり、演算処理部５３は、差分移動平均ＭＡ_tが変化率閾値ＭＡ１以上である状態の継続時間（＝Δｔ×ｎ）をゼロに戻す。

ステップＳ１１１において演算処理部５３は、急減予兆判定部５３３によって、太陽光発電パネル１の「発電電力の急減予兆なし」と判定する。
ステップＳ１１２において演算処理部５３は、通信処理部５１を介して、ステップＳ１０９又はステップＳ１１０の判定結果を電力制御装置２に送信する。ステップＳ１１２の処理を行った後、演算処理部５３の処理は「ＳＴＡＲＴ」に戻る（ＲＥＴＵＲＮ）。

次に、高輝度画素数、差分移動平均、及び発電電力の変化と、演算処理部５３の動作と、の関係について、図４を用いて説明する。
図４（ａ）は、高輝度画素数の変化を示すグラフである。図４（ａ）に示す期間Ａでは太陽ｈが雲ｊから離れており、期間Ｂでは太陽ｈが雲ｊに接近し、期間Ｃでは太陽ｈが雲ｊに隠され、期間Ｄでは太陽ｈが雲ｊから出現した後、この雲ｊが太陽ｈから離れていっている。
なお、図２（ａ）に示す各空画像のうち、空画像Ｑ１，Ｑ２は期間Ａに、空画像Ｑ３，Ｑ４は期間Ｂに、空画像Ｑ５は期間Ｃの初期に対応している。

図４（ａ）に示す期間Ｂでは太陽ｈに雲ｊが接近しつつあるため（図２（ａ）の空画像Ｑ３，Ｑ４）、太陽光の散乱によって高輝度画素数が増加している。
図４（ｂ）は、高輝度画素数の差分移動平均の変化を示すグラフである。前記したように、期間Ｂでは高輝度画素数が増加しているため、その時間的な変化率である差分移動平均は正の値になる。図４（ｂ）に示す例では、時刻ｔ１２〜ｔ１４の間、高輝度画素数の差分移動平均が、前記した変化率閾値ＭＡ１以上になっている（Ｓ１０６→Ｙｅｓ）。つまり、時刻ｔ１２〜ｔ１４に亘って、空画像中の白く輝いている部分の面積が継続的に増加している（雲ｊが太陽ｈに接近している）。

また、図４（ｂ）の期間Ｂでは、差分移動平均が変化率閾値ＭＡ１以上である状態が、時刻ｔ１２から所定時間Δｔ_α以上継続している（Ｓ１０８→Ｙｅｓ）。したがって、時刻ｔ１２から所定時間Δｔ_α後である時刻ｔ１３に、急減予兆判定部５３３によって「発電電力の急減予兆あり」と判定される（Ｓ１０９）。

なお、期間Ｃでは太陽ｈが雲ｊに隠されるため（図２（ａ）の空画像Ｑ５を参照）、高輝度画素数は急減した後に略一定となり（図４（ａ）参照）、その変化率である差分移動平均は負の値になった後に略ゼロとなる（図４（ｂ）参照）。また、期間Ｃにおいて太陽光発電パネル１への日射量が急減するため、その発電電力も急減する（図４（ｃ）参照）。

また、期間Ｄでは、雲ｊから太陽ｈが出た直後に高輝度画素数が急増し（図４（ａ）参照）、その変化率である差分移動平均も瞬間的に大きな値となる（図４（ｂ）参照）。
しかしながら、前記したように、高輝度画素数がピークに達するのは太陽ｈが雲ｊに最も近接しているときであり、その後、太陽ｈから雲ｊが離れるにつれて散乱の程度が小さくなる（高輝度画素数はすぐに減少に転じる）。すなわち、期間Ｄにおいて差分移動平均が変化率閾値ＭＡ１以上となる継続時間は、所定時間Δｔ_αよりも短い（Ｓ１０８→Ｎｏ）。したがって、この場合には、急減予兆判定部５３３によって「発電電力の急減予兆なし」と判定される（Ｓ１１１）。

（電力制御装置の動作）
図５は、電力制御装置が実行する処理を示すフローチャートである。
ステップＳ２０１において電力制御装置２は、発電電力急減予兆検知装置５から「発電電力の急減予兆あり」の信号を受信したか否かを判定する。「発電電力の急減予兆あり」の信号を受信していない場合（Ｓ２０１→Ｎｏ）、電力制御装置２の処理はステップＳ２０２に進む。

ステップＳ２０２において電力制御装置２は、通常制御を実行する。つまり、電力制御装置２は、太陽光発電パネル１の発電電力（直流電力）を交流電力に変換し、この交流電力を電力系統Ｋに供給する。その他、電力制御装置２は、太陽光発電パネル１の発電電力の余剰分を蓄電池３に充電したり、所定時刻（例えば、夜間）に電力系統Ｋからの電力を蓄電池３に充電したりする。ステップＳ２０２の処理を実行した後、電力制御装置２の処理は「ＳＴＡＲＴ」に戻る（ＲＥＴＵＲＮ）。

ステップＳ２０１において発電電力急減予兆検知装置５から「発電電力の急減予兆あり」の信号を受信した場合（Ｓ２０１→Ｙｅｓ）、電力制御装置２の処理はステップＳ２０２に進む。
ステップＳ２０３において電力制御装置２は、蓄電池３の残量を取得する。蓄電池３の残量は、例えば、電圧センサ（図示せず）から入力される蓄電池３の端子電圧に基づいて算出される。
ステップＳ２０４において電力制御装置２は、蓄電池３の残量に応じて、電力系統Ｋへの放電電力を設定する。つまり、電力制御装置２は、蓄電池３の残量が大きいほど、電力系統Ｋへの放電電力を大きい値に設定する。これによって、太陽光発電パネル１の発電電力の減少分を蓄電池３からの放電で補いつつ、その後も発電電力の急減に応じて蓄電池３を適宜放電させることができる。
なお、１日のうち太陽ｈが雲ｊに隠れる頻度を考慮し、次回の充電時までに太陽光発電パネル１の発電電力の減少分を補えるように、蓄電池３の放電電力を設定することが好ましい。

ステップＳ２０５において電力制御装置２は、ステップＳ２０４で設定した放電電力に基づいて、蓄電池３を放電させる。図４（ｃ）に示す例では、急減予兆判定部５３３によって「発電電力の急減予兆あり」と判定された時刻ｔ１３の直後に、電力制御装置２が蓄電池３の放電を開始している。
蓄電池３からの放電電力（直流電力）は電力制御装置２によって交流電力に変換され、この交流電力が電力系統Ｋに供給される。これによって、太陽光発電パネル１の発電電力の減少分を、蓄電池３からの放電電力で補うことができる（図４（ｃ）の期間Ｃ：破線を参照）。
なお、図５では省略したが、雲ｊから太陽ｈが出ることで太陽光発電パネル１の発電電力が回復した場合、電力制御装置２は蓄電池３の放電を停止する。

＜効果＞
本実施形態によれば、雲ｊが太陽ｈに接近したときに太陽光が雲ｊに照射されて散乱する現象（つまり、空画像中の高輝度画素数が増加する現象）を利用することで、太陽光発電パネル１の発電電力の急減予兆を適切に検知できる。つまり、特許文献１のような複雑な画像処理を行うことなく、閾値との比較（Ｓ１０６、Ｓ１０８）等の単純な処理で発電電力の急減予兆を検知できる。

また、図４（ｂ）に示すように、急減予兆判定部５３３によって「発電電力の急減予兆あり」と判定されるのは、太陽ｈが雲ｊに隠れる時刻ｔ１４よりも前の時刻ｔ１３である。このように、実際に太陽ｈが雲ｊに隠れるよりも前に太陽光発電パネル１の発電電力の急減予兆を検知し、その直後に電力制御装置２によって蓄電池３の放電が開始される。このように適切なタイミングで蓄電池３の放電が開始されるため、太陽光発電パネル１の発電電力の減少分を蓄電池３からの放電電力で補うことができる。したがって、電力系統Ｋに対して電力を安定供給することができ、ひいては電力系統Ｋの周波数変動を抑制できる。

また、発電電力の急減予兆の検知に用いられる所定時間Δｔ_α（Ｓ１０８の閾値Ｎに対応：図４参照）を適宜設定することで、太陽光発電パネル１の発電電力が急減する場合と、それ以外の場合と、を適切に区別できる。雲ｊが太陽ｈに接近する際には太陽光が雲ｊに照射されて散乱するため、高輝度画素数が継続的に上昇するからである（図４（ａ）、（ｂ）の期間Ｂを参照）。

また、発電電力急減予兆検知装置５から「発電電力の急減予兆あり」の信号を受信した場合、電力制御装置２は、蓄電池３の残量が大きいほど電力系統Ｋへの放電電力を大きい値に設定する。これによって、太陽光発電パネル１の発電電力の急減の影響を緩和しつつ、蓄電池３の残量が比較的少ない場合には放電電力を抑えることで、その後も発電電力の急減に応じて蓄電池３を適宜放電させることができる。

≪変形例≫
以上、本発明に係る太陽光発電システムＳ等について前記実施形態により説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、前記実施形態では、発電電力の急減予兆の検知に用いられる所定時間Δｔ_αが一定である場合について説明したが、これに限らない。すなわち、太陽光発電パネル１の上空の風速に関する気象情報を通信処理部５１を介して取得し、この風速に基づいて演算処理部５３が所定時間Δｔ_αを設定するようにしてもよい。つまり、演算処理部５３は、風速が速くなるほど所定時間Δｔ_αを短く設定する。これによって、例えば、風が強いため雲ｊが太陽ｈに接近するスピードが速い場合でも、発電電力の急減予兆を正確に検知できる。

また、前記実施形態では、発電電力急減予兆検知装置５が、高輝度画素数の差分ＰＤ_n-1，ＰＤ_nの平均値（ＰＤ_n＋ＰＤ_n-1）÷２を算出する差分移動平均算出部５３２ｂを備える場合について説明したが、これに限らない。すなわち、差分移動平均算出部５３２ｂを省略し、空画像の撮像周期Δｔを比較的長くして、この撮像周期Δｔにおける高輝度画素数の差分ＰＤ_nを「高輝度画素数の時間的な変化率」とみなしてもよい。

また、前記実施形態では、発電電力急減予兆検知装置５から「発電電力の急減予兆あり」の信号を受信した場合、電力制御装置２が、蓄電池３の残量に応じて放電電力を設定する場合について説明したが、これに限らない。すなわち、蓄電池３の放電電力を固定値としてもよい。
また、図１に示す蓄電池３に代えて、電力制御装置２に接続される発電装置（例えば、ガスエンジン発電機）を備える構成にしてもよい。この場合、電力制御装置２は、発電電力急減予兆検知装置５から「発電電力の急減予兆あり」の信号を受信したとき、前記した発電装置を駆動する。この発電装置の発電電力が電力系統Ｋに供給されることで、太陽光発電パネル１の発電電力の減少分を補うことができる。

また、図１に示す各構成は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、前記の各構成は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テープ、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、又は、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に格納することができる。
なお、前記した機能には、発電電力急減予兆検知装置５が実行する高輝度画素数計数処理（Ｓ１０３）、高輝度画素数変化率算出処理（Ｓ１０４，Ｓ１０５）、及び急減予兆判定処理（Ｓ１０６〜Ｓ１０９）が含まれる。

また、図１に示す制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

Ｓ 太陽光発電システム
１ 太陽光発電パネル
２ 電力制御装置
３ 蓄電池
４ 画像生成装置
５ 発電電力急減予兆検知装置
４１ カメラ（撮像手段）
４２ 通信処理部
５１ 通信処理部
５２ 記憶部
５３ 演算処理部
５３１ 高輝度画素数計数部
５３２ 高輝度画素数変化率算出部
５３２ａ 差分算出部
５３２ｂ 差分移動平均算出部
５３３ 急減予兆判定部
Ｋ 電力系統
ｈ 太陽
ｊ 雲

Claims (5)

1. 太陽光発電パネル付近に設置されるとともに少なくとも太陽を撮像する撮像手段から時系列的に入力される空画像のうち、輝度値が所定の輝度閾値以上である画素の個数を高輝度画素数として計数する高輝度画素数計数部と、
   前記高輝度画素数計数部によって計数される前記高輝度画素数の時間的な変化率を算出する高輝度画素数変化率算出部と、
   前記高輝度画素数変化率算出部によって算出される前記変化率が、前記高輝度画素数の増加を示す所定の変化率閾値以上である状態が所定時間以上継続した場合、前記太陽光発電パネルの発電電力の急減予兆ありと判定する急減予兆判定部と、を備えること
   を特徴とする発電電力急減予兆検知装置。
2. 請求項１に記載の発電電力急減予兆検知装置と、
   太陽光が照射されることで発電する前記太陽光発電パネルと、
   前記太陽光発電パネル、電力系統、及び蓄電池と電気的に接続される電力制御装置と、を備え、
   前記電力制御装置は、
   前記太陽光発電パネルの発電電力を前記電力系統に供給するとともに、
   前記急減予兆判定部によって前記急減予兆ありと判定された場合、前記蓄電池の放電電力を前記電力系統に供給すること
   を特徴とする太陽光発電システム。
3. 前記電力制御装置は、
   前記急減予兆判定部によって前記急減予兆ありと判定された場合、前記蓄電池の残量が大きいほど、前記蓄電池の放電電力を大きな値に設定すること
   を特徴とする請求項２に記載の太陽光発電システム。
4. 太陽光発電パネル付近に設置されるとともに少なくとも太陽を撮像する撮像手段から時系列的に入力される空画像のうち、輝度値が所定の輝度閾値以上である画素の個数を高輝度画素数として計数する高輝度画素数計数処理と、
   前記高輝度画素数計数処理によって計数される前記高輝度画素数の時間的な変化率を算出する高輝度画素数変化率算出処理と、
   前記高輝度画素数変化率算出処理によって算出される前記変化率が、前記高輝度画素数の増加を示す所定の変化率閾値以上である状態が所定時間以上継続した場合、前記太陽光発電パネルの発電電力の急減予兆ありと判定する急減予兆判定処理と、を含むこと
   を特徴とする発電電力急減予兆検知方法。
5. 請求項４に記載の発電電力急減予兆検知方法を、コンピュータに実行させるためのプログラム。

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