JP2017058202A - 日射量の推定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】1)N箇所の今日の開始時刻から日中の現在時刻までの日射量の実測データを、時系列データのまま合計する。2)現在時刻より後から今日の最終時刻までの時系列データを仮データにより補完する。3)完成した今日一日分のN箇所の合計日射量の時系列データをフーリエ変換してN箇所の合計日射量のスペクトラムSmea.N(f)を求める。4)N箇所からM箇所に増えたときの合計日射量の増幅度を表すゲイン関数G N→M(f)と、N箇所の合計日射量のスペクトラムSmea.N(f)に基づいて、M箇所の合計日射量のスペクトラムStra.N→M(f)を求める。5)M箇所の合計日射量のスペクトラムStra.N→M(f)をフーリエ逆変換してM箇所の合計日射量の時系列データStra.N→M(t)を求める。
【選択図】図1
Description
1)N箇所における今日の開始時刻から日中の現在時刻までの日射量の実測データを、時系列データのまま合計する。
2)日中の現在時刻より後から今日の最終時刻までのN箇所における合計日射量の時系列データを仮データにより補完する。
但し仮データは、複数の時間帯に分かれている。
仮データのうち日中の現在時刻の直後に属する第1の時間帯のデータは、実測データに基づく現在時刻の合計日射量と同一値であることを示すものである。
仮データのうち第1よりも後の時間帯のデータは、日中の現在時刻の合計日射量と同一の値から減衰することを示すものである。
3)補完により完成した今日一日分のN箇所における合計日射量の時系列データを周波数データにフーリエ変換することによってN箇所の合計日射量のスペクトラムSmea.N(f)を求める。
4)日射計がN箇所からM箇所に増えたときの合計日射量の増幅度を表すゲイン関数G N→M(f)と、N箇所の合計日射量のスペクトラムSmea.N(f)とに基づいて、M箇所の合計日射量のスペクトラムStra.N→M(f)を求める。
5)M箇所の合計日射量のスペクトラムStra.N→M(f)を時系列データにフーリエ逆変換することによってM箇所の合計日射量の時系列データStra.N→M(t)を求める。
すなわち、仮データのうち今日の最終時刻におけるデータは、合計日射量が0であることを示すものである。
さらに望ましくは、次のようにすれば良い。
すなわち、仮データは、第1〜第3の時間帯に分かれているものとする。そのうえで仮データのうち第2の時間帯のデータは、実測データに基づく日中の現在時刻の合計日射量と同一の値から0に減衰することを示すものとし、仮データのうち最終時刻を含む第3の時間帯のデータは、合計日射量が0であることを示すものとする。
ここで現在時刻が日の出前、又は日没後である場合、言い換えれば現在時刻におけるN箇所の合計日射量のデータが日射量の無いことを示す値、つまり0である場合には、仮データは0とする。
いっぽう現在時刻が日中の場合、言い換えれば現在時刻におけるN箇所の合計日射量のデータが日射量のあることを示す値、つまり0よりも大きな値である場合には、仮データは、複数の時間帯、この例では第1〜第3の時間帯に分かれているものとする。
第1の時間帯のデータは、日中の現在時刻の直後に属するもので、実測データに基づく現在時刻の合計日射量と同一値であることを示すものとする。
また第2の時間帯のデータは、実測データに基づく現在時刻の合計日射量と同一の値から0に減衰することを示すものとする。なお第2の時間帯のデータは、自分自身の直前の時刻におけるデータよりも近似している小さな値であればよい。
また第3の時間帯のデータは、最終時刻を含む時間帯のデータであり、合計日射量が0であることを示すものとする。
したがって第1よりも後の時間帯のデータは、日中の現在時刻の合計日射量と同一の値から0に減衰することを示すものと、合計日射量が0であることを示すものを含んでいる。
4)日射計がN箇所からM箇所に増えたときの合計日射量の増幅度を表すゲイン関数G N→M(f)と、N箇所の合計日射量のスペクトラムSmea.N(f)とに基づく数式(1)により、M箇所の合計日射量のスペクトラムStra.N→M(f)を求める。
6)M箇所の合計日射量の時系列データStra.N→M(t)を保存する。
7)M箇所の合計日射量の時系列データに、太陽光発電機の設備容量、日射量を太陽光発電機の出力に変換する変換係数を乗じることにより、M箇所における太陽光発電機(PV)の総出力の時系列データを求め、保存する。
なお6)又は7)の手順において、現在時刻より後の推定値を消去し、そのうえで今日の開始時刻から現在時刻までの合計日射量の時系列データ、またはPVの総出力の時系列データを各々手順の中で保存するものとする。
0)まず、N箇所(複数個所)に設置された日射計から現在時刻の日射量データが実測データとして記憶装置へ自動的に出力され、記憶装置に時系列順に自動的に保存されていく。ちなみに日射量データが保存されたデータファイルは、出力装置の画面に表示させた場合、たとえば行列状になる。より詳しく言えばデータファイルは、1行目には見出し欄が示され、見出し欄の下の行には見出し欄の内容に対応する入力欄が示されたものである。そして1行目の見出し欄を構成する全項目のうち1列目に「通し番号」、2列目に「日時(年月日及び時分)」、3列目以降に「計測箇所の場所と実測データ」という表示がなされる。そして2行目以降には、見出し欄の下に各内容のデータ欄が時系列順(設定された時間毎、例えば1分毎)に設けてある。このデータ欄に、日射計から出力された実測データが自動的に入力され、実測データが記憶装置に保存される。
2)次に現在時刻より後から今日の最終時刻までの合計日射量の時系列データを仮データとして作成する。
ここで現在時刻が日の出前、又は日没後である場合、言い換えれば現在時刻におけるN箇所の合計日射量のデータが日射量の無いことを示す値、つまり0である場合には、仮データは0とする。
いっぽう現在時刻が日中の場合、言い換えれば現在時刻におけるN箇所の合計日射量のデータが日射量のあることを示す値、つまり0よりも大きな値である場合には、仮データは、複数の時間帯、この例では第1〜第3の時間帯に分かれているものとする。
具体的には、現在時刻の直後を含む第1の時間帯、たとえば現在時刻から2時間の時間帯は、仮データは、現在時刻の合計日射量と同一の値を用いることにする。
また第2の時間帯、たとえば次の1時間の時間帯は、仮データは、1時間かけてちょうど合計日射量が0に減衰する形の余弦半波の波形となる計算式を用いて、対応した値を用いることにする。ちなみに余弦半波は、余弦の1/2周期分であり、余弦の最大値となる腹の位置から、余弦の最小値となる腹の位置までの分である。
また第3の時間帯、たとえば第2の時間帯後から最終時刻までの時間帯は、仮データは、合計日射量が0の値を用いる。このようにして作成された仮データを記憶装置に保存する。
4)続いて、前記した数式(1)を計算し、その計算結果をM箇所における現在時刻の合計日射量のスペクトラムStra.N→M(f)として記憶装置に保存する。なお、Tx,N,Mは記憶装置に予め保存されており、ゲイン関数G N→M(f)は既に算出され、その算出結果が記憶装置に保存されているものとする。
5)次に、M箇所における現在時刻の合計日射量のスペクトラムStra.N→M(f)をフーリエ逆変換することにより、M箇所における合計日射量の時系列データStra.N→M(t)を求める。
6)M箇所における合計日射量の時系列データStra.N→M(t)を記憶装置に保存すると共に、出力装置に表示する。
7)M箇所の合計日射量の時系列データに、太陽光発電機の設備容量、日射量を太陽光発電機の出力に変換する変換係数を乗じることにより、M箇所における太陽光発電機(PV)の総出力の時系列データを求め、記憶装置に保存すると共に、出力装置に表示する。
なお6)又は7)の手順において、現在時刻より後の推定値を消去し、そのうえで今日の開始時刻から現在時刻までの合計日射量の時系列データ、またはPVの総出力の時系列データを各々の手順の中で記憶装置に保存し、出力装置に表示するものとする。
以上で、少数箇所(N箇所)の日射量の実測データから多数箇所(M箇所)におけるPV総出力の時系列データを推定する手法をコンピュータで実行するための具体的な説明を終わる。
第1〜第3パターンは、いずれも12時00分の後から20時00分までの仮データは、日中の現在時刻における合計日射量と同一の値を用いる。この仮データは、第1〜第3パターンにおける共通の第1の時間帯のデータである。ちなみに20時00分は、1年で最も日照時間の長い夏至の日でも、既に日没時刻を過ぎた時刻である。このような日没時刻よりも後から合計日射量が0に減衰するように、各パターンでは仮データを以下のように設定してある。
第1パターンは、20時00分から24時00分(翌日の0時00分)までの仮データは、24時00分の時点で0よりも少し大きな値となるように、一定の傾斜角度で日射量が小さくなる値を用いる。この仮データは、第1パターンにおける固有の第2の時間帯のデータである。
第2パターンは、20時00分から22時00分までの仮データは、22時00分で日射量が0となるように、一定の傾斜角度で日射量が小さくなる値を用いる。この仮データは、第2パターンにおける固有の第2の時間帯のデータである。また22時00分以降は、日射量が0となる値を用いる。この仮データは、第2パターンにおける固有の第3の時間帯のデータである。
第3パターンは、20時00分から21時00分までの仮データは、21時00分で日射量が0となるように、前記した余弦半波の波形となる値を用いる。この仮データは、第3パターンにおける固有の第2の時間帯のデータである。また21時00分以降は、日射量が0となる値を用いる。この仮データは、第3パターンにおける固有の第3の時間帯のデータである。
第1パターンの仮データの場合、0時00分の付近の合計日射量が0よりも明らかに大きくなっている。
いっぽう第2、第3パターンの仮データの場合、0時00分の付近の合計日射量がほぼ0であり、実用に適したものとなっている。また第2パターンよりも、第3パターンの仮データの場合の方が、より0に近い値となっている。
Claims (3)
- 日射量の時系列データとして実測データがN箇所の日射計で測定されているときに日中の現在時刻におけるM箇所(M>N)の合計日射量を以下の1)〜5)の手順で推定するものであり、
1)N箇所における今日の開始時刻から日中の現在時刻までの日射量の実測データを、時系列データのまま合計するものとし、
2)日中の現在時刻より後から今日の最終時刻までのN箇所における合計日射量の時系列データを仮データにより補完するものとし、
但し仮データは、複数の時間帯に分かれており、
仮データのうち日中の現在時刻の直後に属する第1の時間帯のデータは、実測データに基づく現在時刻の合計日射量と同一値であることを示すものであり、
仮データのうち第1よりも後の時間帯のデータは、日中の現在時刻の合計日射量と同一の値から減衰することを示すものであり、
3)補完により完成した今日一日分のN箇所における合計日射量の時系列データを周波数データにフーリエ変換することによってN箇所の合計日射量のスペクトラムSmea.N(f)を求めるものとし、
4)日射計がN箇所からM箇所に増えたときの合計日射量の増幅度を表すゲイン関数G N→M(f)と、N箇所の合計日射量のスペクトラムSmea.N(f)とに基づいて、M箇所の合計日射量のスペクトラムStra.N→M(f)を求めるものとし、
5)M箇所の合計日射量のスペクトラムStra.N→M(f)を時系列データにフーリエ逆変換することによってM箇所の合計日射量の時系列データStra.N→M(t)を求めるものとする日射量の推定方法。 - 仮データのうち今日の最終時刻におけるデータは、合計日射量が0であることを示すものである請求項1に記載の日射量の推定方法。
- 仮データは、第1〜第3の時間帯に分かれており、
仮データのうち第2の時間帯のデータは、実測データに基づく日中の現在時刻の合計日射量と同一の値から0に連続的に減衰することを示すものであり、
仮データのうち最終時刻を含む第3の時間帯のデータは、合計日射量が0であることを示すものである請求項2に記載の日射量の推定方法。
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