JP2020166622A - 発電量予測装置、発電量予測方法、およびプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】長期的に精度良く発電量を予測することができる発電量予測装置、発電量予測方法、およびプログラムを提供する。【解決手段】発電量予測装置1は、予測地点を含むメッシュと周囲の複数のメッシュの各天気予測情報を少なくとも含む説明変数と、自然エネルギによる発電量に対応する目的変数とを用いた機械学習によって構築されたモデルを記憶する記憶部13と、少なくとも予測地点を含むメッシュと周囲の複数のメッシュの予測時刻の各天気予測情報をモデルに対して入力し、モデルからの出力として予測地点における発電量の予測値を求める予測部12と、を備える。【選択図】図1
Description
本発明は、発電量予測装置、発電量予測方法、およびプログラムに関する。
太陽光発電の発電量は日射量、気温等から複合的に決定される。それらの情報を基に物理モデル構築による発電量の予測は困難であるため、定点で定期的に観測された空のピクセル画像を説明変数としてニューラルネットワークを用いて発電量を予測するという手法がある(特許文献1)。
しかしながら、雲は晴天時で時速10km程度、台風時で60km程度の高速で移動するため、局所的な上空の観察では、数時間後の予測は困難である。
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、長期的に精度良く発電量を予測することができる発電量予測装置、発電量予測方法、およびプログラムを提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の一態様は、予測地点を含むメッシュと周囲の複数のメッシュの各天気予測情報を少なくとも含む説明変数と、自然エネルギによる発電量に対応する目的変数とを用いた機械学習によって構築されたモデルを記憶する記憶部と、少なくとも前記予測地点を含むメッシュと前記周囲の複数のメッシュの予測時刻の各天気予測情報を前記モデルに対して入力し、前記モデルからの出力として前記予測地点における発電量の予測値を求める予測部と、を備える発電量予測装置である。
また、本発明の一態様は、上記発電量予測装置であって、前記モデルを機械学習する際に用いる前記説明変数が、前記予測地点を含むメッシュと前記周囲の複数のメッシュの各天気予測情報と前記発電量とを含み、前記予測部が、まず、前記予測地点を含むメッシュと前記周囲の複数のメッシュの次の予測時刻の各天気予測情報と前記発電量の実績値とを前記モデルに対して入力し、前記モデルからの出力として前記予測地点における発電量の予測値を求め、その後は、所望の時刻の予測値が得られるまで繰り返し、前記予測地点を含むメッシュと前記周囲の複数のメッシュの次の予測時刻の各天気予測情報と前に求めた前記発電量の予測値とを前記モデルに対して入力し、前記モデルからの出力として前記予測地点における前記発電量の次の予測値を求める。
また、本発明の一態様は、上記発電量予測装置であって、前記モデルが、複数の隠れ層を有し、かつ、前記隠れ層が畳み込み層とプーリング層とを含むニューラルネットワークであり、前記モデルを機械学習する際に用いる前記説明変数が、前記予測地点を含むメッシュと前記周囲の複数のメッシュの各天気予測情報を位置情報に基づいて配列化した配列データであり、前記予測部が、前記予測地点を含むメッシュと前記周囲の複数のメッシュの予測時刻の各天気予測情報を位置情報に基づいて配列化した配列データを前記モデルに対して入力し、前記モデルからの出力として前記予測地点における発電量の予測値を求める。
また、本発明の一態様は、上記発電量予測装置であって、前記モデルは、隠れ層がメモリセルを含んで出力を再帰入力するブロックで構成されたニューラルネットワークであり、前記モデルを機械学習する際に用いる前記説明変数が、前記予測地点を含むメッシュと前記周囲の複数のメッシュの各天気予測情報の時系列を含み、前記予測部が、前記予測地点を含むメッシュと前記周囲の複数のメッシュの予測時刻までの各天気予測情報の時系列を前記モデルに対して入力し、前記モデルからの出力として前記予測地点における発電量の予測値を求める。
また、本発明の一態様は、上記発電量予測装置であって、前記モデルが、複数の隠れ層を有し、かつ、前記隠れ層が畳み込み層とプーリング層とを含む第1ニューラルネットワークと、隠れ層がメモリセルを含んで出力を再帰入力するブロックで構成された第2ニューラルネットワークとを含み、前記モデルを機械学習する際に用いる前記説明変数が、前記予測地点を含むメッシュと前記周囲の複数のメッシュの各天気予測情報を位置情報に基づいて配列化した配列データであり、前記予測部が、前記第1ニューラルネットワークに対して前記予測地点を含むメッシュと前記周囲の複数のメッシュの各予測時刻の各天気予測情報を位置情報に基づいて配列化した配列データの時系列を入力し、前記第1ニューラルネットワークからの出力の時系列を前記第2ニューラルネットワークへ入力し、前記第2ニューラルネットワークからの出力として前記予測地点における発電量の予測値を求める。
また、本発明の一態様は、上記発電量予測装置であって、前記発電量が太陽光発電による発電量であり、前記各天気予測情報が少なくとも日射量の予測値を含む。
また、本発明の一態様は、記憶部によって、予測地点を含むメッシュと周囲の複数のメッシュの各天気予測情報を少なくとも含む説明変数と、自然エネルギによる発電量に対応する目的変数とを用いた機械学習によって構築されたモデルを記憶するステップと、予測部によって、少なくとも前記予測地点を含むメッシュと前記周囲の複数のメッシュの予測時刻の各天気予測情報を前記モデルに対して入力し、前記モデルからの出力として前記予測地点における発電量の予測値を求めるステップとを含む発電量予測方法である。
また、本発明の一態様は、記憶部によって、予測地点を含むメッシュと周囲の複数のメッシュの各天気予測情報を少なくとも含む説明変数と、自然エネルギによる発電量に対応する目的変数とを用いた機械学習によって構築されたモデルを記憶するステップと、予測部によって、少なくとも前記予測地点を含むメッシュと前記周囲の複数のメッシュの予測時刻の各天気予測情報を前記モデルに対して入力し、前記モデルからの出力として前記予測地点における発電量の予測値を求めるステップとをコンピュータに実行させるプログラムである。
本発明の各態様によれば、少なくとも天気予測情報が提供されている将来の期間分、予測地点の天気予測情報に周辺地域の天気予測情報を加味して発電量を予測することができるので、長期的に精度良く発電量を予測することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、各図において同一または対応する構成には、同一の符号または末尾に異なる英字を付けた同一の数字からなる符号を付けて、説明を適宜省略する。
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る発電量予測装置1の構成例を説明するためのブロック図である。なお、発電量予測装置1の基本的な構成は、第1〜第5実施形態において同一である。
図1は、本発明の第1実施形態に係る発電量予測装置1の構成例を説明するためのブロック図である。なお、発電量予測装置1の基本的な構成は、第1〜第5実施形態において同一である。
図1に示す発電量予測装置1は、サーバ、パーソナルコンピュータ等のコンピュータを用いて構成され、コンピュータが備えるハードウェアと、プログラム、データ等のソフトウェアとの組み合わせで構成される機能的要素として、通信部11、予測部12および記憶部13を備える。また、記憶部13は、モデル14と、実績値15と、予測値16と、天気予測情報17を記憶する。
本実施形態の発電量予測装置1は、自然エネルギ発電システム2における所定の時間毎の将来の発電量(発電電力量)を予測する。自然エネルギ発電システム2は、太陽光発電システム、小水力発電システム、風力発電システム等、自然エネルギを使用した発電システムである。発電量予測装置1は、自然エネルギ発電システム2から所定の通信回線を介して、所定の時間毎に発電量の実績値を受信する。発電量予測装置1は、例えば1時間毎に過去1時間の発電電力量あるいは平均発電電力の値を受信したり、天気予測情報提供システム3が新たな天気予測情報を発表する度に、所定時間分の過去の発電電力量あるいは平均発電電力の値を受信したりする。
また、発電量予測装置1は、気象庁などの天気予測メディアが運営する天気予測情報提供システム3から広域のメッシュデータで天気予測情報を取得する。例えば、自然エネルギ発電システム2がメッシュM1に位置している場合、発電量予測装置1は、メッシュM1の天気予測情報とともに、天気予測情報提供システム3から周囲の複数のメッシュM2〜M9等の天気予測情報も取得する。天気予測情報は、例えば、気温、日射量、雨量、降雪量、風速、風向、湿度、日照時間等のメッシュ毎の予測値を含む。天気予測情報は、例えば、数日先までの1時間毎の予測値を含み、数時間おきに新規な予測値や更新された予測値を含む天気予測情報が発表される。また、例えば、1つのメッシュの大きさは1〜6km四方であり、発電量予測装置1は、自然エネルギ発電システム2の位置の周辺20〜30km四方程度の天気予測情報を取得する。ただし、この大きさに限定されない。
通信部11は、自然エネルギ発電システム2から発電量実績値を示すデータを受信したり、天気予測情報提供システム3から天気予測情報を示すファイルを受信したり、自然エネルギ発電システム2、天気予測情報提供システム3や図示していない他のシステムと所定の情報を送受信したりする。
記憶部13が記憶するモデル14は、深層学習等の機械学習における予測モデルであり、例えば、自然エネルギ発電システム2の位置(予測地点)を含むメッシュと周囲の複数のメッシュの各天気予測情報を少なくとも含む説明変数と、自然エネルギによる発電量に対応する目的変数とを用いた機械学習によって構築される。なお、モデル14は、過去の発電量の実績値と、過去の天気予測情報を用いて予測処理を行う前に機械学習によって予め構築される。また、必要に応じて、モデル14は、新たな説明変数と目的変数を用いて更新されたり新規に構築されたりする。実績値15は、自然エネルギ発電システム2から受信した過去の発電量実績値を複数含む。予測値16は、予測部12が予測した自然エネルギ発電システム2の発電量の予測値を複数含む。天気予測情報17は、天気予測情報提供システム3から取得した複数の天気予測情報を含む。
予測部12は、少なくとも予測地点を含むメッシュと周囲の複数のメッシュの予測時刻の各天気予測情報をモデル14に対して入力し、モデル14からの出力として予測地点における発電量の予測値を求める。
本実施形態によれば、少なくとも天気予測情報が提供されている将来の期間分、予測地点の天気予測情報に周辺地域の天気予測情報を加味して発電量を予測することができるので、長期的に精度良く発電量を予測することができる。
<第2実施形態>
図2を参照して、本発明の第2実施形態について説明する。図2は、図1に示す発電量予測装置1の第2実施形態としての動作例を示すフローチャートである。なお、以下では、自然エネルギ発電システム2が太陽光発電システムである場合を例として用いる。図2に示す処理は、将来のある予測時刻における発電量を予測する処理(太陽光発電量予測処理)である。
図2を参照して、本発明の第2実施形態について説明する。図2は、図1に示す発電量予測装置1の第2実施形態としての動作例を示すフローチャートである。なお、以下では、自然エネルギ発電システム2が太陽光発電システムである場合を例として用いる。図2に示す処理は、将来のある予測時刻における発電量を予測する処理(太陽光発電量予測処理)である。
なお、第2実施形態では、図1に示すモデル14を機械学習する際に用いる説明変数が、予測地点を含むメッシュと周囲の複数のメッシュの各天気予測情報と発電量とを含み、その説明変数と自然エネルギによる発電量に対応する目的変数とを用いた機械学習によってモデル14が構築される。すなわち、第2実施形態では、天気予測情報に加えて、発電量(実績値または予測値)が説明変数に含まれる。
図2に示す処理が開始すると、図1に示す予測部12は、新たな天気予測発表時刻が到来したか否かを判断する(ステップS1)。新たな天気予測発表時刻が到来していない場合(ステップS1で「NO」の場合)、予測部12は、図2に示す処理を終了する。新たな天気予測発表時刻が到来していた場合(ステップS1で「YES」の場合)、予測部12は、新規発表の天気予測情報と現在時刻の発電量Y(t)(実績値)を取得する(ステップS2)。ここで、現在時刻の発電量Y(t)(実績値)は、例えば、現在時刻から過去の所定時間分(例えば過去1時間分)の発電電力量の実績値である。なお、発電量Y(t)は発電量の実績値であり、発電量Y(t+k)はk単位時間後の発電量の予測値であり、例えば、発電量Y(t+1)は1単位時間後の発電量の予測値である。ここで、単位時間は予測値を算出する時間間隔(例えば1時間)であり、例えば天気予測情報の予測値の時間間隔と同一にすることができる。
次に、予測部12は、取得した現在時刻の発電量Y(t)(実績値)と次時刻の天気予測情報X(t+1)を説明変数とし、次時刻の発電量Y(t+1)をモデル14を用いた機械学習手法により予測する(ステップS3)。
次に、予測部12は、計数用の変数iを「0」に初期化した後(ステップS4)、「1」だけ増分する(ステップS5)。次に、予測部12は、発電量Y(t+i)(予測前回値)と次時刻の天気予測情報X(t+i+1)を説明変数として、次時刻の発電量Y(t+i+1)を予測する(ステップS6)。次に、予測部12は、予測先まで処理を実行したか否かを判断し(ステップS7)、予測先まで処理を実行していない場合(ステップS7で「NO」の場合)、変数iを「1」だけ増分した後(ステップS5)、発電量Y(t+i)(予測前回値)と次時刻の天気予測情報X(t+i+1)を説明変数として、次時刻の発電量Y(t+i+1)を予測する(ステップS6)。
一方、予測先まで処理を実行した場合(ステップS7で「YES」の場合)、予測部12は、予測時刻の発電量Y(t+i+1)を出力して(ステップS8)、図2に示す処理を終了する。ここで、ステップS8における出力は、予測部12が、予測時刻の発電量Y(t+i+1)を、例えば、発電量予測装置1が備える図示していない表示部に表示したり、予測値16として記憶部13に記憶したり、通信部11を介して所定の通知先へ通知したりすることである。
以上のように、第2実施形態において、発電量予測装置1は、気象庁などの天気予測メディアから広域のメッシュデータで天気予測情報を取得する。また、発電量予測装置1は、これらに基づき機械学習の手法を用いて発電量を予測する。天気予測情報は数時間毎に発表され、天気予測情報は更新される。発電量予測装置1は、天気更新時刻毎に発電量と天気予測情報を取得する。また、発電量予測装置1は、予測間隔後(例えば1時間後)の発電量を、現在時刻の発電量実績と1時間後の天気予測情報を基に機械学習手法により求める。また、発電量予測装置1は、予測次間隔後(2時間後)の発電量を、発電量予測の前回値(1時間後の発電量予測)と2時間後の天気予測情報を基に機械学習手法により求める。また、発電量予測装置1は、以下、同様に再帰的に発電量を求める。そして、発電量予測装置1は、予測したい時刻まで予測処理が完了したら、予測時刻の発電量を出力する。
すなわち、第2実施形態では、発電量予測装置1において、モデル14を機械学習する際に用いる説明変数が、予測地点を含むメッシュと周囲の複数のメッシュの各天気予測情報と発電量とを含む。また、予測部12は、まず、予測地点を含むメッシュと周囲の複数のメッシュの予測時刻の各天気予測情報と発電量の実績値とをモデル14に対して入力し、モデル14からの出力として予測地点における発電量の予測値を求め、その後は、所望の時刻の予測値が得られるまで繰り返し、予測地点を含むメッシュと周囲の複数のメッシュの予測時刻の各天気予測情報と前に求めた発電量の予測値とをモデル14に対して入力し、モデル14からの出力として予測地点における発電量の次の予測値を求める。
第2実施形態によれば、広域の天気予測情報をメッシュ化して説明変数として用いることで、局所地点の天気予測情報を用いた場合よりも精度のよい長期先の発電量の予測を実現する。また、第2実施形態によれば、再帰的に発電量を予測することにより、発電量の実績データと天気の観測データを用いた場合よりも精度のよい長期先の発電量の予測を実現することができる。
<第3実施形態>
図3および図4を参照して、本発明の第3実施形態について説明する。図3は、図1に示すモデル14の構成例を示す模式図である(図3ではモデル14aとして示す。)。図4は、図3に示すモデル14aを説明するための模式図である。第3実施形態は、モデル14aの構成に特徴を有している。
図3および図4を参照して、本発明の第3実施形態について説明する。図3は、図1に示すモデル14の構成例を示す模式図である(図3ではモデル14aとして示す。)。図4は、図3に示すモデル14aを説明するための模式図である。第3実施形態は、モデル14aの構成に特徴を有している。
図3に示すように、第3実施形態のモデル14aは、CNN(Convolutional Neural Network)等の画像認識に用いられる深層学習用のモデルである。モデル14aは、複数の隠れ層141〜144と出力層145を有し、かつ、隠れ層が畳み込み層141とプーリング層142とを含むニューラルネットワークである。
なお、配列データ17aは、緯度および経度(位置情報)に基づき天気予測情報(日照量等)を配列化した2次元の配列データであり、モデル14aの入力層に対応する。すなわち、配列データ17aは、予測地点を含むメッシュと周囲の複数のメッシュの各天気予測情報を緯度および経度(位置情報)に基づいて配列化した配列データであり、モデル14aを機械学習する際に用いられる説明変数である。天気予測情報は、例えば図4に天気予測情報17bとして示したように、緯度経度毎の時系列データの形式をとるが、これを緯度・経度に基づいた配列データ17aに置き換えることで、入力データ(配列データ17a)に天気の分布情報を特徴化することができる。天気予測情報17bは、例えば2017年12月5日10時0分の北緯33.85度、東経129.00度に対応するメッシュの日射量の予測値が270.75877261(kW/m2)であることを示す。
また、出力層145は、複数の範囲毎の発電量に対応する特徴量の分類に対応する。出力層145からは、入力された配列データ17aに対応する発電量の予測値146が出力される。
第3実施形態では、モデル14a(図1のモデル14に対応する。)が、複数の隠れ層を有し、かつ、隠れ層が畳み込み層とプーリング層とを含むニューラルネットワークである。また、モデル14aを機械学習する際に用いる説明変数が、予測地点を含むメッシュと周囲の複数のメッシュの各天気予測情報を位置情報に基づいて配列化した配列データである。また、予測部12は、予測地点を含むメッシュと周囲の複数のメッシュの予測時刻の各天気予測情報を位置情報に基づいて配列化した配列データをモデル14aに対して入力し、モデル14aからの出力として予測地点における発電量の予測値を求める。
以上のように、第3実施形態において、発電量予測装置1は、画像認識に用いる深層学習の技術を用いて、広域のメッシュ状の天気予測情報の位置関係や分布から有効な特徴量を抽出し、発電量を予測する。天気予測情報は、緯度経度毎の時系列データの形式をとるが、これを緯度・経度に基づいた配列に置き換えることで、入力データに天気の分布情報を特徴化することができる。すなわち、メッシュ状の天気予測情報を座標(緯度・経度)によって配列化した情報を説明変数として用いることで、天気予測情報の分布をあたかも画像情報のように扱い、発電量予測に有効な天気の位置関係や分布を特徴量として自動で取得することができ、発電量予測精度が向上する。
<第4実施形態>
図5を参照して、本発明の第4実施形態について説明する。図5は、図1に示すモデル14の構成例を示す模式図である(図5ではモデル14bまたは14b−1として示す。)。第4実施形態は、モデル14bまたは14b−1の構成に特徴を有している。
図5を参照して、本発明の第4実施形態について説明する。図5は、図1に示すモデル14の構成例を示す模式図である(図5ではモデル14bまたは14b−1として示す。)。第4実施形態は、モデル14bまたは14b−1の構成に特徴を有している。
図5に示すように、第4実施形態のモデル14bは、LSTM(Long Short−Term Memory)等の時系列データを扱う深層学習用のモデルである。モデル14bは、隠れ層がメモリセル1481と入力ゲート1482と忘却ゲート1483と出力ゲート1484とを含んで出力を再帰入力するブロック148で構成されたニューラルネットワークである。モデル14b−1は、モデル14bと同一のモデルであり、モデル14bの再帰入力の形状を展開したモデルである。モデル14bの入力層147は、天気予測情報17bの1時間毎の複数地点の日照量のデータからなる多次元の天気予測情報X(t−1)、X(t)、X(t+1)、…である。モデル14bの出力層148は、発電量の予測値(あるいは実績値)の時系列である発電量Y(t−1)、Y(t)、Y(t+1)、…である。
第4実施形態では、モデル14b(図1のモデル14に対応する。)が、隠れ層がメモリセル1481を含んで出力を再帰入力するブロック148で構成されたニューラルネットワークである。また、モデル14bを機械学習する際に用いる説明変数が、予測地点を含むメッシュと周囲の複数のメッシュの各天気予測情報の時系列を含む。また、予測部12が、予測地点を含むメッシュと周囲の複数のメッシュの予測時刻までの各天気予測情報の時系列をモデル14bに対して入力し、モデル14bからの出力として予測地点における発電量の予測値を求める。
以上のように、第4実施形態において、発電量予測装置1は、時系列予測に用いる深層学習の技術を用いて、長時間の天気予測情報から時刻による天気の変化など有効な特徴量を抽出し、発電量を予測する。第4実施形態によれば、長時間の天気の時系列情報を説明変数として、時系列深層学習を用いることで、天気の予測値の時系列による推移を特徴量として自動で取得することができ、精度のよい発電量予測が実現する。
<第5実施形態>
図6を参照して、本発明の第5実施形態について説明する。図6は、図1に示すモデル14の構成例を示す模式図である(図6ではモデル14cとして示す。)。第5実施形態は、モデル14cの構成に特徴を有している。
図6を参照して、本発明の第5実施形態について説明する。図6は、図1に示すモデル14の構成例を示す模式図である(図6ではモデル14cとして示す。)。第5実施形態は、モデル14cの構成に特徴を有している。
第5実施形態では、モデル14cが、複数の隠れ層141〜144を有し、かつ、隠れ層が畳み込み層141とプーリング層142とを含む第1ニューラルネットワーク14a−1と、隠れ層がメモリセル1481と入力ゲート1482と忘却ゲート1483と出力ゲート1484とを含んで出力を再帰入力するブロック148で構成された第2ニューラルネットワーク14b−2とを含む。また、モデル14cを機械学習する際に用いる説明変数が、予測地点を含むメッシュと周囲の複数のメッシュの各天気予測情報を位置情報に基づいて配列化した配列データ17aである。また、予測部12が、第1ニューラルネットワーク14a−1に対して予測地点を含むメッシュと周囲の複数のメッシュの各予測時刻の各天気予測情報を位置情報に基づいて配列化した配列データ17aの時系列(2次元の配列データを時系列を含めて3次元の配列データとしたもの)を入力し、第1ニューラルネットワーク14a−1からの出力(出力層145)の時系列を第2ニューラルネットワーク14b−2へ入力し、第2ニューラルネットワーク14b−2からの出力として予測地点における発電量の予測値を求める。ここで、第1ニューラルネットワーク14a−1は、第3実施形態のモデル14aに対応する。また、第2ニューラルネットワーク14b−2は、第4実施形態で用いたモデル14bに対応する。
第5実施形態では、第3実施形態で用いたモデル14aと第4実施形態で用いたモデル14bを併用する。すなわち、広域の天気メッシュ予測情報を長時間取得し、画像認識深層学習を用いて特徴量化した後に、時系列予測に用いる深層学習を用いてさらに特徴量化し、発電量を予測する。第5実施形態によれば、メッシュ状の天気の時系列情報を説明変数として用いることで、天気の位置情報と時系列による推移を特徴量として自動で取得することができ、精度のよい発電量予測が実現する。
以上のように本発明の各実施形態によれば、発電量の予測の特徴量を自動で取得し、精度のよい発電量予測を実現することができる。
以上、この発明の実施形態について図面を参照して説明してきたが、具体的な構成は上記実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
〈コンピュータ構成〉
図7は、少なくとも1つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ90は、プロセッサ91、メインメモリ92、ストレージ93、インタフェース94を備える。
上述の発電量予測装置1は、コンピュータ90に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ93に記憶されている。プロセッサ91は、プログラムをストレージ93から読み出してメインメモリ92に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、プロセッサ91は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域をメインメモリ92に確保する。
図7は、少なくとも1つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ90は、プロセッサ91、メインメモリ92、ストレージ93、インタフェース94を備える。
上述の発電量予測装置1は、コンピュータ90に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ93に記憶されている。プロセッサ91は、プログラムをストレージ93から読み出してメインメモリ92に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、プロセッサ91は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域をメインメモリ92に確保する。
プログラムは、コンピュータ90に発揮させる機能の一部を実現するためのものであってもよい。例えば、プログラムは、ストレージに既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせ、または他の装置に実装された他のプログラムとの組み合わせによって機能を発揮させるものであってもよい。なお、他の実施形態においては、コンピュータは、上記構成に加えて、または上記構成に代えてPLD(Programmable Logic Device)などのカスタムLSI(Large Scale Integrated Circuit)を備えてもよい。PLDの例としては、PAL(Programmable Array Logic)、GAL(Generic Array Logic)、CPLD(Complex Programmable Logic Device)、FPGA(Field Programmable Gate Array)が挙げられる。この場合、プロセッサによって実現される機能の一部または全部が当該集積回路によって実現されてよい。
ストレージ93の例としては、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM(Compact Disc Read Only Memory)、DVD−ROM(Digital Versatile Disc Read Only Memory)、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ93は、コンピュータ90のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース94または通信回線を介してコンピュータ90に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ90に配信される場合、配信を受けたコンピュータ90が当該プログラムをメインメモリ92に展開し、上記処理を実行してもよい。少なくとも1つの実施形態において、ストレージ93は、一時的でない有形の記憶媒体である。
1 発電量予測装置
2 自然エネルギ発電システム
3 天気予測情報提供システム
12 予測部
13 記憶部
14、14a、14b、14b−1、14c モデル
2 自然エネルギ発電システム
3 天気予測情報提供システム
12 予測部
13 記憶部
14、14a、14b、14b−1、14c モデル
Claims (8)
- 予測地点を含むメッシュと周囲の複数のメッシュの各天気予測情報を少なくとも含む説明変数と、自然エネルギによる発電量に対応する目的変数とを用いた機械学習によって構築されたモデルを記憶する記憶部と、
少なくとも前記予測地点を含むメッシュと前記周囲の複数のメッシュの予測時刻の各天気予測情報を前記モデルに対して入力し、前記モデルからの出力として前記予測地点における発電量の予測値を求める予測部と、
を備える発電量予測装置。 - 前記モデルを機械学習する際に用いる前記説明変数が、前記予測地点を含むメッシュと前記周囲の複数のメッシュの各天気予測情報と前記発電量とを含み、
前記予測部が、まず、前記予測地点を含むメッシュと前記周囲の複数のメッシュの予測時刻の各天気予測情報と前記発電量の実績値とを前記モデルに対して入力し、前記モデルからの出力として前記予測地点における発電量の予測値を求め、その後は、所望の時刻の予測値が得られるまで繰り返し、前記予測地点を含むメッシュと前記周囲の複数のメッシュの予測時刻の各天気予測情報と前に求めた前記発電量の予測値とを前記モデルに対して入力し、前記モデルからの出力として前記予測地点における前記発電量の次の予測値を求める
請求項1に記載の発電量予測装置。 - 前記モデルが、複数の隠れ層を有し、かつ、前記隠れ層が畳み込み層とプーリング層とを含むニューラルネットワークであり、
前記モデルを機械学習する際に用いる前記説明変数が、前記予測地点を含むメッシュと前記周囲の複数のメッシュの各天気予測情報を位置情報に基づいて配列化した配列データであり、
前記予測部が、前記予測地点を含むメッシュと前記周囲の複数のメッシュの予測時刻の各天気予測情報を位置情報に基づいて配列化した配列データを前記モデルに対して入力し、前記モデルからの出力として前記予測地点における発電量の予測値を求める
請求項1に記載の発電量予測装置。 - 前記モデルは、隠れ層がメモリセルを含んで出力を再帰入力するブロックで構成されたニューラルネットワークであり、
前記モデルを機械学習する際に用いる前記説明変数が、前記予測地点を含むメッシュと前記周囲の複数のメッシュの各天気予測情報の時系列を含み、
前記予測部が、前記予測地点を含むメッシュと前記周囲の複数のメッシュの予測時刻までの各天気予測情報の時系列を前記モデルに対して入力し、前記モデルからの出力として前記予測地点における発電量の予測値を求める
請求項1に記載の発電量予測装置。 - 前記モデルが、複数の隠れ層を有し、かつ、前記隠れ層が畳み込み層とプーリング層とを含む第1ニューラルネットワークと、隠れ層がメモリセルを含んで出力を再帰入力するブロックで構成された第2ニューラルネットワークとを含み、
前記モデルを機械学習する際に用いる前記説明変数が、前記予測地点を含むメッシュと前記周囲の複数のメッシュの各天気予測情報を位置情報に基づいて配列化した配列データであり、
前記予測部が、前記第1ニューラルネットワークに対して前記予測地点を含むメッシュと前記周囲の複数のメッシュの予測時刻の各天気予測情報を位置情報に基づいて配列化した配列データの時系列を入力し、前記第1ニューラルネットワークからの出力の時系列を前記第2ニューラルネットワークへ入力し、前記第2ニューラルネットワークからの出力として前記予測地点における発電量の予測値を求める
請求項1に記載の発電量予測装置。 - 前記発電量が太陽光発電による発電量であり、
前記各天気予測情報が少なくとも日射量の予測値を含む
請求項1から5のいずれか1項に記載の発電量予測装置。 - 記憶部によって、予測地点を含むメッシュと周囲の複数のメッシュの各天気予測情報を少なくとも含む説明変数と、自然エネルギによる発電量に対応する目的変数とを用いた機械学習によって構築されたモデルを記憶するステップと、
予測部によって、少なくとも前記予測地点を含むメッシュと前記周囲の複数のメッシュの予測時刻の各天気予測情報を前記モデルに対して入力し、前記モデルからの出力として前記予測地点における発電量の予測値を求めるステップと
を含む発電量予測方法。 - 記憶部によって、予測地点を含むメッシュと周囲の複数のメッシュの各天気予測情報を少なくとも含む説明変数と、自然エネルギによる発電量に対応する目的変数とを用いた機械学習によって構築されたモデルを記憶するステップと、
予測部によって、少なくとも前記予測地点を含むメッシュと前記周囲の複数のメッシュの予測時刻の各天気予測情報を前記モデルに対して入力し、前記モデルからの出力として前記予測地点における発電量の予測値を求めるステップと
をコンピュータに実行させるプログラム。
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