JP2018148743A - 残雪を考慮した太陽光発電出力予測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】降雪終了後における太陽光発電設備のパネル上の残雪により太陽光発電設備の出力が低下することを考慮した太陽光発電出力予測装置を提供する。【解決手段】非積雪時における第１日射量に対応する太陽光発電設備の第１発電出力と、積雪時における第１日射量に対応する太陽光発電設備の第２発電出力と、に基づいて、第１発電出力と第２発電出力の比を示す積雪係数を算出する積雪係数算出部を備える。併せて降雪が終了した第１時点から時間経過にともなって太陽光発電設備のパネル上の残雪が減少していくことを考慮するように、第１時点における積雪係数と、第１時点から時間の経過とともに値が増大する補正関数とに基づいて、第１時点から時間の経過とともに値が増大する残雪係数を算出する残雪係数算出部を備える。更に残雪係数と、現在又は将来の第２時点における第２日射量とに基づいて、太陽光発電設備の発電出力を算出する発電出力算出部を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、残雪を考慮した太陽光発電出力予測装置に関する。

例えば、過去の日射量データに基づいて太陽光発電電力量を予測する太陽光発電量予測装置が知られている。（例えば特許文献１）。

特開平１１−６５６８６号公報

特許文献１には、特定した地域における日射量データに基づいて、太陽光発電設備で発電される電力量を予測する予測装置が開示されている。また、特許文献１に係る予測装置では、当該地域が多雪地域である場合、降雪が太陽光発電に影響を及ぼす旨の注意記号を表示する。しかし、当該予測装置では、日射量データに基づいて太陽光発電設備の出力を予測できるものの、降雪終了後における太陽光発電設備のパネル上の残雪により太陽光発電設備の出力が低下することを考慮しておらず、発電量の予測精度が低下する虞があった。

前述した課題を解決する主たる本発明は、非積雪時における第１日射量に対応する太陽光発電設備の第１発電出力と、積雪時における前記第１日射量に対応する前記太陽光発電設備の第２発電出力と、に基づいて、前記第１発電出力と前記第２発電出力の比を示す積雪係数を算出する積雪係数算出部と、降雪が終了した第１時点から時間経過にともなって前記太陽光発電設備のパネル上の残雪が減少していくことを考慮するように、前記第１時点における前記積雪係数と、前記第１時点から時間の経過とともに値が増大する補正関数と、に基づいて、前記第１時点から時間の経過とともに値が増大する残雪係数を算出する残雪係数算出部と、前記残雪係数と、現在又は将来の第２時点における第２日射量と、に基づいて、前記太陽光発電設備の発電出力を算出する発電出力算出部と、を備えることを特徴とする。

本発明の他の特徴については、添付図面および本明細書の記載により明らかとなる。

本発明によれば、降雪終了後において、太陽光発電設備のパネル上の残雪を考慮することで太陽光発電設備の発電量を正確に予測することが可能となる。

本実施形態に係る太陽光発電出力予測装置のシステム系統の一例を示す系統図である。 本実施形態に係る太陽光発電出力予測装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 本実施形態に係る太陽光発電出力予測装置の発電出力直線作成部で作成される日射量と発電出力の対応関係を示す図である。 本実施形態に係る過去情報テーブルの構成例を示す図である。 本実施形態に係る積雪係数テーブルの構成例を示す図である。 本実施形態に係る設備情報テーブルの構成例を示す図である。 本実施形態に係るモデル情報テーブルの構成例を示す図である。 本実施形態に係る残雪係数テーブルの構成例を示す図である。 本実施形態に係る予測情報テーブルの構成例を示す図である。 本実施形態に係る処理手順の一例を示す図である。 太陽光発電設備の残雪状況の一例を示す図である。

本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。以下の説明において、同一符号を付した部分は同一の要素を表し、その基本的な構成および動作は同様であるものとする。

＝＝＝残雪を考慮した太陽光発電出力予測装置１０＝＝＝
図１、図２、図１１を参照しつつ、残雪を考慮した太陽光発電出力予測装置１０（以下、「太陽光発電出力予測装置１０」と称する。）について、以下のように説明する。図１は、本実施形態に係る太陽光発電出力予測装置１０のシステム系統の一例を示す系統図である。図２は、本実施形態に係る太陽光発電出力予測装置１０の構成の一例を示す図である。図１１は、太陽光発電設備１００の残雪状況の一例を示す図である。

太陽光発電出力予測装置１０は、太陽光発電設備１００のパネル上における残雪の影響を考慮して、太陽光発電設備１００の発電出力を予測する装置である。図１１に示すように、太陽光発電設備１００のパネル上に残雪がある場合、パネル表面に到達する日射量が減少する。このような状況において、太陽光発電出力予測装置１０は、残雪により、パネル表面に到達する太陽光の減少を考慮して発電出力を予測する。なお、残雪とは、降雪が終了した時点以降に、太陽光発電装置のパネル上に堆積している雪をいう。

図１に示すように、太陽光発電出力予測装置１０は、例えば通信ネットワーク１２０を介して、気象庁サーバ１１０および太陽光発電設備１００と通信可能に接続されている。これにより、太陽光発電出力予測装置１０は、気象庁サーバ１１０から気象に関する各種情報を取得し、太陽光発電設備１００から発電に関する各種情報を取得できる。

太陽光発電出力予測装置１０は、例えば気象庁サーバ１１０から取得する過去の日射量を示す情報（以下、「日射量情報」と称する。）と、それに対応し、太陽光発電設備１００から取得する発電出力を示す情報（以下、「発電出力情報」と称する。）と、に基づいて積雪係数を算出する。積雪係数とは、特定の太陽光発電設備１００または太陽光発電設備１００が設置される特定の地域における過去の所定の時点の積雪深および日射量で生じる発電出力と、積雪がない状況（以下、「非積雪時」と称する。）において、先の同時点の日射量で生じる発電出力と、の比率である。積雪係数の算出方法については、後述する演算処理部１１の積雪係数算出部１１ｂにおいて詳細に述べる。

そして、太陽光発電出力予測装置１０は、積雪係数を目的変数に設定し、積雪係数に対応する、積雪時における積雪深を示す情報（以下、「積雪深情報」と称する。）、気象を示す情報（以下、「気象情報」と称する。）および太陽光発電設備１００の設備仕様を示す情報（以下、「設備情報」と称する。）を説明変数に設定して、重回帰モデルを作成する。重回帰モデルの作成方法については、後述する演算処理部１１の重回帰モデル作成部１１ｃにおいて詳細に述べる。

さらに、太陽光発電出力予測装置１０は、重回帰モデルに降雪が終了した時点における積雪係数を算出するとともに、当該積雪係数と、降雪が終了した時点から時間の経過とともに値が増大する補正関数と、に基づいて、現在又は将来の時点における残雪係数を算出する。そして、残雪係数に基づいて、現在又は将来の時点における発電出力を算出する。残雪係数および発電出力の算出方法については、後述する演算処理部１１の残雪係数算出部１１ｅにおいて詳細に述べる。

このような太陽光発電出力予測装置１０は、図２に示すように、演算処理部１１と、記憶部１２と、入力部１３と、出力部１４と、メモリ１５と、を含んで構成されている。なお、演算処理部１１と、記憶部１２と、入力部１３と、出力部１４と、メモリ１５と、はそれぞれが通信可能に接続されている。

演算処理部１１は、例えばＣＰＵあるいはＭＰＵなどで構成されている。演算処理部１１は、メモリ１５に格納されているプログラムを読み出すことにより、各種機能を実現する。演算処理部１１は、発電出力直線作成部１１ａと、積雪係数算出部１１ｂと、重回帰モデル作成部１１ｃと、残雪判定部１１ｄと、残雪係数算出部１１ｅと、発電出力算出部１１ｆと、を含んで構成されている。演算処理部１１の各構成要素については、詳細に後述する。

記憶部１２は、プログラムや各種情報を記憶する装置である。記憶部１２は、例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭあるいはフラッシュメモリなどで構成されている。記憶部１２に格納される各種テーブルについては、詳細に後述する。

入力部１３は、通信ネットワーク１２０を介して日射量情報、積雪深情報および気象情報などの各種情報が入力されるネットワークインターフェイスである。出力部１４は、通信ネットワーク１２０に各種情報が出力されるネットワークインターフェイスである。メモリ１５は、演算処理部１１が処理するためのプログラムを格納する装置である。メモリ１５は、例えば、ハードディスクドライブ、ＳＳＤあるいは光学式記憶装置などで構成されている。

＝＝演算処理部１１＝＝
演算処理部１１は、記憶部１２の各種テーブルを参照しつつ、以下で述べる各種機能を実現する。演算処理部１１は、上述したように、発電出力直線作成部１１ａと、積雪係数算出部１１ｂと、重回帰モデル作成部１１ｃと、残雪判定部１１ｄと、残雪係数算出部１１ｅと、発電出力算出部１１ｆと、を含んで構成されている。

＜＜発電出力直線作成部１１ａ＞＞
図３を参照しつつ、発電出力直線作成部１１ａについて、以下のとおり説明する。図３は、本実施形態に係る太陽光発電出力予測装置１０の発電出力直線作成部１１ａで作成される日射量と発電出力の対応関係を示す図である。

発電出力直線作成部１１ａは、所定の太陽光発電設備１００または所定の地域に設置される複数の太陽光発電設備１００（以下、「太陽光発電設備１００」と称する。）において、所定の積雪深における日射量と発電出力との関係を近似式で作成する機能を有する。

図３（ア）に示すように、非積雪時における太陽光発電設備１００は、日射量Ｘで発電出力Ａを生じる。図３（イ）に示すように、例えば過去の所定の時点が日射量Ｘで１０ｃｍの積雪の場合の太陽光発電設備１００は、発電出力Ｂを生じる。図３（ウ）、図３（エ）も同様である。つまり、積雪時における日射量Ｘで生じる発電出力は、非積雪時における日射量Ｘで生じる発電出力よりも小さくなる。この理由は、太陽光がパネルに到達する前に、積雪により反射されるためである。なお、図３（イ）〜図３（エ）は、１０ｃｍ、１５ｃｍ、２０ｃｍの積雪時を示しているが、例えば１ｃｍ間隔で作成されていてもよい。

発電出力直線作成部１１ａは、図３（ア）〜図３（エ）を作成するために、後述する過去情報テーブル１２ａから、過去の所定の時点における日射量情報と、同時点における発電出力情報と、同時点における積雪深情報と、を取得する。発電出力直線作成部１１ａは、積雪深ごとに、日射量情報と発電出力情報を対応づける。これにより、複数の日射量情報の夫々と複数の発電出力情報の夫々が対応づけられて、グラフ上にプロットされる。発電出力直線作成部１１ａは、複数のプロットから近似式を算出することにより、図３（ア）〜図３（エ）に示すような近似直線を作成する。なお、発電出力直線作成部１１ａでは、少なくとも近似式を作成できればよい。この近似式に基づいて、後述する積雪係数算出部１１ｂは、積雪係数を算出できる。

＜＜積雪係数算出部１１ｂ＞＞
図３を参照しつつ、積雪係数算出部１１ｂについて、以下のとおり説明する。

積雪係数算出部１１ｂは、発電出力直線作成部１１ａで算出された近似式に基づいて、積雪係数を算出する機能を有する。積雪係数の算出では、所定の太陽光発電設備１００において、過去の所定の時点の積雪深および日射量で生じる発電出力と、その日射量での非積雪時の発電出力と、の比率を算出する。具体的には、図３（ア）において、非積雪時の日射量が“Ｘ” （第１日射量，第３日射量）のとき、発電出力が“Ａ” （第１発電出力）であり、過去の所定の時点が日射量Ｘ、積雪深１０ｃｍの場合（図３（イ）参照）、発電出力が“Ｂ” （第２発電出力）である。このとき、過去の所定の時点の積雪係数は、“Ｂ”を“Ａ”で除して算出される。同様に、過去の所定の時点が日射量Ｘで積雪深１５ｃｍの場合の積雪係数は“Ｃ”を“Ａ”で除して算出され、過去の所定の時点が日射量Ｘで積雪深２０ｃｍの場合の積雪係数は“Ｄ”を“Ａ”で除して算出される。これを過去の所定の期間の各時点について行うことにより、積雪係数算出部１１ｂでは、過去の所定の期間の各時点の積雪深および日射量に応じた積雪係数を算出する。積雪係数算出部１１ｂは、積雪係数を記憶部１２の積雪係数テーブル１２ｂに格納する。なお、言うまでもないが、積雪係数算出部１１ｂは、過去の所定の時点における積雪係数を算出することができる。この積雪係数に基づいて、後述する重回帰モデル作成部１１ｃは、重回帰モデルを作成できる。

＜＜重回帰モデル作成部１１ｃ＞＞
重回帰モデル作成部１１ｃは、積雪係数算出部１１ｂで算出された積雪係数を目的変数とし、積雪深情報、気象情報および設備情報を説明変数として、重回帰分析を実行する機能を有する。

具体的には、重回帰モデル作成部１１ｃは、式（１）に、過去の所定の期間の各時点における目的変数および説明変数を入力する。目的変数には、積雪係数が数値で入力される。説明変数には、例えば、積雪深情報、気象情報および設備情報が入力される。

積雪深情報は、積雪深が数値で示される。

気象情報には、例えば、気温情報、天候情報が含まれる。気温情報は、気温が数値で示される。天候情報には、“晴れ”を示す晴れ情報、“曇り”を示す曇り情報が含まれる。晴れ情報は、該当するときに“１”を示し、非該当のときに“０”を示す。同様に、曇り情報は、該当するときに“１”を示し、非該当のときに“０”を示す。

設備情報には、例えば、パネルの傾斜角度情報、パネルの設置方位角度情報、パネルの種別情報が含まれる。パネルの傾斜角度情報は、傾斜角度が数値で示される。パネルの設置方位角度情報は、南方向を０度として方位角が数値で示される。パネルの種別情報には、例えば、“化合物”のパネルを示す情報、“単結晶シリコン”のパネルを示す情報、“多結晶シリコン”のパネルを示す情報が含まれる。それぞれに該当するときは“１”を示し、非該当のときは“０”を示す。

（但し、Ｐは目的変数（積雪係数）、Ａは回帰定数、Ｂ１、Ｃ１〜Ｃｋ、Ｄ１〜Ｄｍは偏回帰係数、Ｘ１（積雪深情報）、Ｙ１〜Ｙｋ（気象情報）、Ｚ１〜Ｚｍ（設備情報）は説明変数を表す。）
なお、上記の重回帰分析に替えて最小二乗法またはベイズ推定法等を用いてもよい。

重回帰モデル作成部１１ｃは、重回帰分析を実行するために必要な過去の所定の期間の各時点における目的変数および説明変数を、過去情報テーブル１２ａ、積雪係数テーブル１２ｂおよび設備情報テーブル１２ｃから取得して、それらを式（１）に代入する。重回帰モデル作成部１１ｃは、重回帰分析を実行することにより、式（１）における回帰定数および偏回帰係数を算出し、重回帰モデルを作成する。後述する残雪係数算出部１１ｅは、この重回帰モデルに、降雪が終了した時点（第１時点）における目的変数および説明変数を代入して、降雪が終了した時点の積雪係数（予測積雪係数）を算出する。そして、残雪係数算出部１１ｅは、降雪が終了した時点の積雪係数に基づいて、残雪係数を算出する。

＜＜残雪判定部１１ｄ＞＞
残雪判定部１１ｄは、降雪が終了してから所定の経過時間の範囲内か否かを判定する機能を有する。残雪判定部１１ｄは、太陽光発電設備１００のパネル上に残雪があるか否かを判定する。残雪とは、降雪が終了した時点以降に、太陽光発電装置のパネル上に堆積している雪をいう。パネル上に残雪がある状況とは、降雪が終了した時点から所定の時間を経過するまでの状況である。所定の時間とは、過去情報テーブル１２ａに基づいて計算して予め定められる時間であり、パネル上に残雪がなくなるまでの時間である。

具体的には、残雪判定部１１ｄでは、降雪が開始した時点から降雪が終了した時点までの範囲か否かを判定し、さらに、降雪が終了した時点から所定の時間を経過したか否かを判定する。残雪判定部１１ｄは、降雪が開始した時点から降雪が終了した時点までの範囲であると判定した場合、積雪係数を算出するように、積雪係数算出部１１ｂに処理を移行する。つまり、当該範囲では、積雪が継続しているため、積雪係数算出部１１ｂで積雪係数を算出することにより、発電出力算出部１１ｆで発電出力を算出する。一方、残雪判定部１１ｄは、降雪が終了した時点から所定の時間が経過していると判定した場合、残雪係数を“１”とし、発電出力算出部１１ｆに処理を移行する。つまり、当該所定の時間を経過した時点では、パネル上に残雪がないため、発電出力の計算において残雪を考慮しない。

残雪判定部１１ｄは、降雪が終了した時点から所定の時間を経過しない場合、パネル上に残雪があると判定し、積雪係数算出部１１ｂおよび残雪係数算出部１１ｅに処理を移行する。

＜＜残雪係数算出部１１ｅ＞＞
残雪係数算出部１１ｅは、残雪を考慮した発電出力を算出するように、補正関数を用いて残雪係数を算出する機能を有する。

残雪係数算出部１１ｅは、式（２）に示すように、積雪係数算出部１１ｂにより重回帰モデルを用いて算出された降雪が終了した時点（第１時点）の積雪係数と、補正関数と、に基づいて残雪係数を算出する。また、式（３）に示すように、補正関数は、補正係数の逆数に、降雪が終了した時点からの経過時間を乗じて算出される関数である。補正関数は、補正係数が０よりも大きいため、時間が経過するにつれて値が大きくなる。補正係数は、予め定められる任意の値である。つまり、残雪係数は、降雪が終了した時点から時間の経過とともに値が大きくなる係数である。残雪係数を用いることにより、降雪が終了した時点から時間の経過とともにパネル表面における残雪が少なくなることを、発電出力の算出過程に反映できる。

（但し、Ｑは残雪係数、Ｐfは降雪が終了した時点の積雪係数（予測積雪係数）、ｆ（ｘ）は補正関数を表す。）

（但し、Ｒは補正係数（Ｒ＞０）、ｘは降雪が終了してからの経過時間を表す。ｆ（ｘ）の上限は「１」）
＜＜発電出力算出部１１ｆ＞＞
発電出力算出部１１ｆは、残雪係数算出部１１ｅで算出された残雪係数に基づいて、現在又は将来の発電出力を算出する機能を有する。

具体的には、発電出力算出部１１ｆは、式（４）に、現在又は将来の時点（第２時点）における日射量（第２日射量）および残雪係数を入力する。なお、設備係数および発電容量は、設備情報テーブル１２ｃから取得される。これにより、現在又は将来の時点における発電出力を予測できる。なお、発電出力算出部１１ｆは、式（４）において、残雪係数に替えて積雪係数を用いて発電出力を算出してもよい。

（但し、Ｗは発電出力、Ｒは設備係数、Ｖは発電容量、Ｓは日射量、Ｑは残雪係数を表す。）
＝＝記憶部１２＝＝
記憶部１２は、演算処理部１１が処理を実行するための各種データを格納する機能を有する。記憶部１２は、過去情報テーブル１２ａと、積雪係数テーブル１２ｂと、設備情報テーブル１２ｃと、モデル情報テーブル１２ｄと、残雪係数テーブル１２ｅと、予測情報テーブル１２ｆと、を格納している。

＜＜過去情報テーブル１２ａ＞＞
図４を参照しつつ、過去情報テーブル１２ａについて、以下のとおり詳細に説明する。図４は、本実施形態に係る過去情報テーブル１２ａの構成例を示す図である。

過去情報テーブル１２ａは、気象庁サーバ１１０および太陽光発電設備１００から送信される情報を格納するテーブルである。過去情報テーブル１２ａは、例えば、過去の所定の日時を示す “日時”項目と、その日時における、大気の温度が入力される“気温”項目、晴れや曇りなどの天候が入力される“天候”項目、地面またはパネル上に積雪する厚みが入力される“積雪深”項目、全天日射量が入力される“日射量”項目、太陽光発電設備１００の発電出力が入力される“発電出力”項目と、を対応付けて格納している。また、それらの情報の観測元である場所を示す“地点”項目が対応付けられている。“気温”項目、“天候”項目、“積雪深”項目、“日射量”項目に入力される情報は、例えば気象庁サーバから取得され、太陽光発電設備１００が設置されている地点における“発電出力”項目に入力される情報は、太陽光発電設備１００から取得される。なお、過去情報テーブル１２ａの形式は、一例を示すものであり演算処理部１１が参照可能なデータベース形式であればよい。

＜＜積雪係数テーブル１２ｂ＞＞
図５を参照しつつ、積雪係数テーブル１２ｂについて、以下のとおり詳細に説明する。図５は、本実施形態に係る積雪係数テーブル１２ｂの構成例を示す図である。

積雪係数テーブル１２ｂは、積雪係数算出部１１ｂで算出された積雪係数を格納するテーブルである。積雪係数テーブル１２ｂは、例えば、“積雪係数”と、積雪係数を算出するための条件である“日時”項目、“地点”項目、“積雪深”項目、“日射量”項目、“発電出力”項目と、を対応付けて格納している。つまり、積雪係数テーブル１２ｂでは、積雪がない状態における発電出力に対して、積雪により、どのくらい発電出力が減少するかが示される。なお、積雪係数テーブル１２ｂの形式は、一例を示すものであり演算処理部１１が参照可能なデータベース形式であればよい。

＜＜設備情報テーブル１２ｃ＞＞
図６を参照しつつ、設備情報テーブル１２ｃについて、以下のとおり詳細に説明する。図６は、本実施形態に係る設備情報テーブル１２ｃの構成例を示す図である。

設備情報テーブル１２ｃは、各地点に配置される太陽光発電設備１００に関する設備情報を格納するテーブルである。設備情報テーブル１２ｃは、 “地点”項目、太陽光発電設備１００のパネルの地面に対する傾斜角度が入力される“傾斜角度”項目、太陽光発電設備１００のパネル面が向けられる方向と南方向とが成す角度が入力される“設置方位角度”項目、太陽光発電設備１００のパネルの材質が入力される“種別”項目、太陽光発電設備１００が日射量を発電出力へ変換するときの損失係数が入力される“設備係数”項目、太陽光発電設備１００の発電容量が入力される“発電容量”項目を対応付けて予め格納している。なお、設備情報テーブル１２ｃの形式は、一例を示すものであり演算処理部１１が参照可能なデータベース形式であればよい。

＜＜モデル情報テーブル１２ｄ＞＞
図７を参照しつつ、モデル情報テーブル１２ｄについて、以下のとおり詳細に説明する。図７は、本実施形態に係るモデル情報テーブル１２ｄの構成例を示す図である。

モデル情報テーブル１２ｄは、重回帰モデル作成部１１ｃで作成された重回帰モデルを格納するテーブルである。モデル情報テーブル１２ｄは、太陽光発電設備１００が設置されている“地点”項目と、当該地点における重回帰モデルの回帰定数および偏回帰係数が格納される。ただし、図７は一例を示すものであり、重回帰モデルが認識できるように各種情報が格納されていればよい。

＜＜残雪係数テーブル１２ｅ＞＞
図８を参照しつつ、残雪係数テーブル１２ｅについて、以下のとおり詳細に説明する。図８は、本実施形態に係る残雪係数テーブル１２ｅの構成例を示す図である。

残雪係数テーブル１２ｅは、残雪係数を算出するために、各種情報を格納するテーブルである。残雪係数テーブル１２ｅは、“日時”項目、“地点”項目、降雪が終了した時点の積雪係数が入力される“積雪係数”項目、降雪が終了した時点を“０”時間として、降雪が終了した時点からの経過時間が入力される“経過時間”項目、経過時間の増加にともなって値が大きくなる補正関数が入力される“補正関数”項目を対応付けて格納している。そして、これらの情報に基づいて算出された残雪係数が入力される“残雪係数”項目を対応付けて格納される。これにより、発電出力算出部１１ｆは、より正確に発電出力を算出できる。

＜＜予測情報テーブル１２ｆ＞＞
図９を参照しつつ、予測情報テーブル１２ｆについて、以下のとおり詳細に説明する。図９は、本実施形態に係る予測情報テーブル１２ｆの構成例を示す図である。

予測情報テーブル１２ｆは、予測される発電出力に要する各種情報を格納するテーブルである。予測情報テーブル１２ｆは、予測すべき日時が入力される“日時”項目、“地点”項目、“設備係数”項目、“発電容量”項目、残雪係数算出部１１ｅで算出された残雪係数が入力される“残雪係数”項目、気象庁サーバ１１０などから取得され、予測すべき日時に対応する日射量情報が入力される“予測日射量”項目、上記の各種情報に基づいて発電出力算出部１１ｆで算出される発電出力が入力される“予測発電出力”項目を対応付けて格納している。

＝＝＝処理フロー＝＝＝
図１０を参照しつつ、太陽光発電出力予測装置１０の処理手順について、以下のとおり説明する。図１０は、本実施形態に係る処理手順の一例を示す図である。図１０では、右側に記憶部１２の各種テーブルを示し、左側に演算処理部１１の処理内容を示す。演算処理部１１と記憶部１２との間の矢印は、情報の流れを示している。

太陽光発電出力予測装置１０の発電出力直線作成部１１ａは、過去情報テーブル１２ａから、積雪深情報、日射量情報、発電出力情報を取得して、日射量と発電出力との関係を示す近似式または近似直線を作成する（Ｓ１００）。太陽光発電出力予測装置１０は、処理を積雪係数算出部１１ｂに移行させる。

次に、積雪係数算出部１１ｂは、過去の所定の期間について、各時点の積雪深および日射量で生じる発電出力と、発電出力直線作成部１１ａで作成された近似式または近似直線から求めた当該時点の日射量での非積雪時の発電出力と、の比を積雪係数として算出する（Ｓ１０１）。積雪係数算出部１１ｂは、所定の日時、所定の地点、所定の積雪深、所定の日射量、発電出力および積雪係数を積雪係数テーブル１２ｂに格納する（Ｓ１０１）。太陽光発電出力予測装置１０は、処理を重回帰モデル作成部１１ｃに移行させる。

次に、重回帰モデル作成部１１ｃは、重回帰モデルを作成するために、設備情報テーブル１２ｃから設備情報（パネルの傾斜角度情報、パネルの設置方位角度情報、パネルの種別情報）を取得し、過去情報テーブル１２ａから気象情報（気温情報、天候情報）を取得し、積雪係数テーブル１２ｂから積雪係数を取得する（Ｓ１０２，Ｓ１０３，Ｓ１０４）。重回帰モデル作成部１１ｃは、これらの情報に基づいて、重回帰分析を実行することにより、回帰定数および偏回帰係数を算出して重回帰モデルを作成する（式（１）参照）（Ｓ１０５）。重回帰モデル作成部１１ｃは、重回帰モデルをモデル情報テーブル１２ｄに格納する（Ｓ１０５）。太陽光発電出力予測装置１０は、処理を残雪判定部１１ｄに移行させる。

次に、残雪判定部１１ｄは、パネル上に残雪があるか否かを判定する。残雪判定部１１ｄは、過去情報テーブル１２ａを参照して、予測をしたい時点が、降雪が開始した時点から降雪が終了した時点の範囲であるか否かを判定する（Ｓ１０６）。降雪が開始した時点から降雪が終了した時点の範囲である場合（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、積雪係数算出部１１ｂに処理を移行し、積雪係数算出部１１ｂは、重回帰モデルを用いて積雪係数を算出する（Ｓ１１１）。積雪が続行しているため、積雪係数を用いて、発電出力を予測する。降雪が開始した時点から降雪が終了した時点の範囲でない場合（Ｓ１０６：ＮＯ）、さらに、残雪判定部１１ｄは、過去情報テーブル１２ａを参照して、降雪が終了した時点から所定の時間が経過しているか否かを判定する（Ｓ１０７）。所定の時間が経過している場合（Ｓ１０７：ＹＥＳ）、残雪係数算出部１１ｅは、パネル上に残雪がないと判定して、残雪係数に“１”を設定する（Ｓ１１０）。太陽光発電設備１００が残雪の影響を受けないためである。所定の時間が経過していない場合（Ｓ１０７：ＮＯ）、残雪判定部１１ｄは、パネル上に残雪があると判定して、処理を残雪係数算出部１１ｅに移行する。

次に、残雪係数算出部１１ｅは、残雪係数を算出する前段階として、モデル情報テーブル１２ｄから重回帰モデルを取得して、降雪が終了した時点の積雪係数を算出する（Ｓ１０８）。残雪係数算出部１１ｅは、算出された積雪係数を残雪係数テーブル１２ｅに格納する（Ｓ１０８）。

次に、残雪係数算出部１１ｅは、残雪係数テーブル１２ｅから、積雪係数、経過時間、補正関数を取得して、補正関数（式（３）を参照）を用いて残雪係数を算出する（式（２）を参照）（Ｓ１０９）。残雪係数算出部１１ｅは、算出された残雪係数を予測情報テーブル１２ｆおよび残雪係数テーブル１２ｅに格納する（Ｓ１０９）。残雪係数算出部１１ｅは、処理を発電出力算出部１１ｆに移行させる。

次に、発電出力算出部１１ｆは、予測情報テーブル１２ｆから、設備係数、発電容量、残雪係数および日射量情報を取得する（Ｓ１１２）。発電出力算出部１１ｆは、これらの情報を式（４）に入力して予測すべき時点の発電出力を算出する（Ｓ１１２）。発電出力算出部１１ｆは、算出された発電出力を予測情報テーブル１２ｆに格納する（Ｓ１１２）。なお、発電出力算出部１１ｆは、残雪判定部１１ｄから残雪係数“１”が入力されても、上記と同様の処理を実行する（Ｓ１１０）。また、発電出力算出部１１ｆは、積雪係数算出部１１ｂから積雪係数が入力された場合、上記の処理における残雪係数を積雪係数に置き換えて、同様の処理を実行する（Ｓ１１１）。太陽光発電出力予測装置１０は、処理を終了する。

尚、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。例えば、以下のような実施形態も含まれるものとする。

＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
＜＜発電出力直線作成部１１ａ＞＞
上記において、演算処理部１１には発電出力直線作成部１１ａが含まれるとして記載したが、これに限定されない。発電出力直線作成部１１ａはなくてもよく、この場合、積雪係数算出部１１ｂが過去情報テーブル１２ａに基づいて近似式を作成して積雪係数を算出するか、もしくは、近似式を作成せずに、過去情報テーブル１２ａの所定の日射量に対する、非積雪時の発電出力と、積雪時の発電出力と、の比を算出して積雪係数を算出するか、により処理を実行する。

＜＜積雪係数算出部１１ｂ＞＞
上記において、演算処理部１１には積雪係数算出部１１ｂが含まれるとして記載したが、これに限定されない。積雪係数算出部１１ｂはなくてもよく、太陽光発電出力予測装置１０とは別に設けられる、予め積雪係数を格納しているデータベースから積雪係数を取得してもよい。

＜＜重回帰モデル作成部１１ｃ＞＞
上記において、演算処理部１１には重回帰モデル作成部１１ｃが含まれるとして記載したが、これに限定されない。重回帰モデル作成部１１ｃはなくてもよく、太陽光発電出力予測装置１０とは別に設けられ、降雪が終了した時点の積雪係数を予め格納しているデータベースから当該積雪係数を取得してもよい。

上記において、重回帰モデル作成部１１ｃが重回帰モデルを作成するための各種情報は、一例を示すものであり、重回帰モデルを作成するための説明変数となる情報を増減させてもよい。例えば、天候情報に“快晴”を示す情報や、設備情報に“有機薄膜”や“色素増感”を示す情報を追加してもよい。

＜＜残雪判定部１１ｄ＞＞
上記において、演算処理部１１には残雪判定部１１ｄが含まれるとして記載したが、残雪判定部１１ｄはなくてもよい。残雪判定部１１ｄが無くてもよい理由は、残雪が無い状態を判定することによる発電出力を計算するときの計算の簡略化は図れないが、発電出力の計算結果に影響を及ぼすものではないためである。

＜＜残雪係数算出部１１ｅ＞＞
上記において、残雪係数算出部１１ｅは一次関数の補正関数を用いて残雪係数を算出しているように説明したが、これに限定されない。残雪係数算出部１１ｅは二次関数の補正関数を用いて残雪係数を算出してもよい。これにより、一時関数を用いる場合と比較して、経過時間に対する残雪係数の上昇が大きくなる。

＜＜記憶部１２＞＞
上記において、記憶部１２における各種テーブルを示したが、各種テーブルに格納されている項目は限定されるものではない。記憶部１２の各種テーブルには、演算処理部１１において計算できる項目が記憶されていればよい。

＝＝＝まとめ＝＝＝
以上説明したように、本実施形態に係る太陽光発電出力予測装置１０は、非積雪時における第１日射量に対応する太陽光発電設備１００の第１発電出力と、積雪時における第１日射量に対応する太陽光発電設備１００の第２発電出力と、に基づいて、第１発電出力と第２発電出力の比を示す積雪係数を算出する積雪係数算出部１１ｂと、降雪が終了した第１時点から時間経過にともなって太陽光発電設備１００のパネル上の残雪が減少していくことを考慮するように、第１時点における積雪係数と、第１時点から時間の経過とともに値が増大する補正関数と、に基づいて、第１時点から時間の経過とともに値が増大する残雪係数を算出する残雪係数算出部１１ｅと、残雪係数と、現在又は将来の第２時点における第２日射量と、に基づいて、太陽光発電設備１００の発電出力を算出する発電出力算出部１１ｆと、を備える。本実施形態によれば、降雪が終了した後において、時間経過とともに太陽光発電設備１００のパネル上の残雪が少なくなることによる発電出力の変化を考慮するため、発電出力の予測を正確に行うことができる。

又、本実施形態に係る太陽光発電出力予測装置１０は、太陽光発電設備１００の設置地点において、過去における、積雪係数と、積雪深と、気象情報と、に基づいて、重回帰分析することにより、第１時点における、非積雪時の第３日射量に対応する太陽光発電設備１００の発電出力と、積雪時の第３日射量に対応する太陽光発電設備１００の発電出力と、の比を示す予測積雪係数を算出するための重回帰モデルを作成する重回帰モデル作成部１１ｃをさらに備え、残雪係数算出部１１ｅは、重回帰モデルと、第１時点における積雪深、気象情報と、に基づいて、予測積雪係数を算出するとともに、第１時点における予測積雪係数と、第１時点から時間の経過とともに値が増大する補正関数と、に基づいて、第１時点から時間の経過とともに値が増大する残雪係数を算出することを特徴とする。本実施形態によれば、残雪係数を算出する過程において過去の各種情報に基づいて重回帰分析するため、発電出力の予測精度を向上できる。

又、本実施形態に係る太陽光発電出力予測装置１０の重回帰モデル作成部１１ｃは、太陽光発電設備１００の設置地点において、過去における、積雪係数と、積雪深と、気象情報と、太陽光発電設備１００の設備情報と、に基づいて、重回帰分析することにより、予測積雪係数を算出するための重回帰モデルを作成し、残雪係数算出部１１ｅは、重回帰モデルと、第１時点における積雪深、気象情報および設備情報と、に基づいて、予測積雪係数を算出するとともに、第１時点における予測積雪係数と、第１時点から時間の経過とともに値が増大する補正関数と、に基づいて、第１時点から時間の経過とともに値が増大する残雪係数を算出することを特徴とする。本実施形態によれば、太陽光発電設備１００におけるパネル角度やパネル材質などの設備情報を考慮して発電出力を予測するため、より正確に発電出力を予測できる。

又、本実施形態に係る太陽光発電出力予測装置１０の残雪係数算出部１１ｅは、補正関数が第１時点から経過する時間の一次関数として残雪係数を算出することを特徴とする。本実施形態によれば、降雪終了から時間経過とともに徐々に残雪係数を変化させることができる。

又、本実施形態に係る太陽光発電出力予測装置１０の残雪係数算出部１１ｅは、補正関数が第１時点から経過する時間の二次関数として残雪係数を算出することを特徴とする。本実施形態によれば、一時関数と比較して、降雪終了から時間経過とともに増加する残雪係数の変化を大きくできるため、気温の上昇が大きい地域の予測において、効果を高められる。

又、本実施形態に係る太陽光発電出力予測装置１０は、降雪が終了した第１時点から所定の時間を経過したとき、太陽光発電設備１００のパネル上に残雪がないことを判定するとともに、残雪係数を所定の値に設定する残雪判定部１１ｄをさらに備える。本実施形態によれば、所定時間を経過すると太陽光発電設備１００のパネル上に残雪がないと判定できるため、計算の省力化が図れる。

又、本実施形態に係る太陽光発電出力予測装置１０の積雪係数算出部１１ｂは、非積雪時における第１日射量と第１発電出力との関係および積雪時における第１日射量と第２発電出力との関係を近似式で算出することを特徴とする。本実施形態によれば、近似式を利用して積雪係数を算出するため、発電出力を予測するための計算を簡単にすることができる。

１０ 太陽光発電出力予測装置
１１ｂ 積雪係数算出部
１１ｃ 重回帰モデル作成部
１１ｄ 残雪判定部
１１ｅ 残雪係数算出部
１１ｆ 発電出力算出部
１００ 太陽光発電設備

Claims (7)

1. 非積雪時における第１日射量に対応する太陽光発電設備の第１発電出力と、積雪時における前記第１日射量に対応する前記太陽光発電設備の第２発電出力と、に基づいて、前記第１発電出力と前記第２発電出力の比を示す積雪係数を算出する積雪係数算出部と、
   降雪が終了した第１時点から時間経過にともなって前記太陽光発電設備のパネル上の残雪が減少していくことを考慮するように、前記第１時点における前記積雪係数と、前記第１時点から時間の経過とともに値が増大する補正関数と、に基づいて、前記第１時点から時間の経過とともに値が増大する残雪係数を算出する残雪係数算出部と、
   前記残雪係数と、現在又は将来の第２時点における第２日射量と、に基づいて、前記太陽光発電設備の発電出力を算出する発電出力算出部と、
   を備えることを特徴とする残雪を考慮した太陽光発電出力予測装置。
2. 前記太陽光発電設備の設置地点において、過去における、前記積雪係数と、積雪深と、気象情報と、に基づいて、重回帰分析することにより、前記第１時点における、非積雪時の第３日射量に対応する前記太陽光発電設備の発電出力と、積雪時の前記第３日射量に対応する前記太陽光発電設備の発電出力と、の比を示す予測積雪係数を算出するための重回帰モデルを作成する重回帰モデル作成部
   をさらに備え、
   前記残雪係数算出部は、前記重回帰モデルと、前記第１時点における前記積雪深、前記気象情報と、に基づいて、前記予測積雪係数を算出するとともに、前記第１時点における前記予測積雪係数と、前記第１時点から時間の経過とともに値が増大する補正関数と、に基づいて、前記第１時点から時間の経過とともに値が増大する残雪係数を算出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の残雪を考慮した太陽光発電出力予測装置。
3. 前記重回帰モデル作成部は、前記太陽光発電設備の設置地点において、過去における、前記積雪係数と、前記積雪深と、前記気象情報と、前記太陽光発電設備の設備情報と、に基づいて、重回帰分析することにより、前記予測積雪係数を算出するための重回帰モデルを作成し、
   残雪係数算出部は、前記重回帰モデルと、前記第１時点における前記積雪深、前記気象情報および前記設備情報と、に基づいて、前記予測積雪係数を算出するとともに、前記第１時点における前記予測積雪係数と、前記第１時点から時間の経過とともに値が増大する補正関数と、に基づいて、前記第１時点から時間の経過とともに値が増大する残雪係数を算出する
   ことを特徴とする請求項２に記載の残雪を考慮した太陽光発電出力予測装置。
4. 前記残雪係数算出部は、前記補正関数が前記第１時点から経過する時間の一次関数として前記残雪係数を算出する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の残雪を考慮した太陽光発電出力予測装置。
5. 前記残雪係数算出部は、前記補正関数が前記第１時点から経過する時間の二次関数として前記残雪係数を算出する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の残雪を考慮した太陽光発電出力予測装置。
6. 降雪が終了した前記第１時点から所定の時間を経過したとき、前記太陽光発電設備のパネル上に残雪がないことを判定するとともに、前記残雪係数を所定の値に設定する残雪判定部
   をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の残雪を考慮した太陽光発電出力予測装置。
7. 前記積雪係数算出部は、非積雪時における前記第１日射量と前記第１発電出力との関係および積雪時における前記第１日射量と前記第２発電出力との関係を近似式で算出する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の残雪を考慮した太陽光発電出力予測装置。
   

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