JP3984604B2

JP3984604B2 - 太陽光発電システムの発電量予測方法、装置、およびプログラム

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Publication number: JP3984604B2
Application number: JP2004204714A
Authority: JP
Inventors: 満工藤; 功中村
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2004-07-12
Filing date: 2004-07-12
Publication date: 2007-10-03
Anticipated expiration: 2024-07-12
Also published as: JP2006033908A

Description

本発明は、太陽光発電システムの発電量予測方法および装置に関するものである。

太陽光発電システムは、石油等の化石燃料に依存しない無限エネルギーとして注目され、ＣＯ₂の排出権問題やＲＰＳ（Renewable Portfolio Standard）制度の導入により、今後さらにその価値が向上することが予想されている。また、太陽光発電システムは気象条件により発電量が変動する非常に不安定な発電設備であるため、その発電量の予測が可能となれば、適用範囲はさらに広がるものと考えられる。

太陽光発電システムの発電量を予測する従来の方法として、月別・時間帯別の天気現象別に、平均発電量をあらかじめ計算するとともにデータベース化しておき、天気予報により予報された天気現象に対してデータベースより平均発電量を引用することにより予測する方法がある。また、太陽光発電システムの発電量は日射量に大きく依存するため、日射量を予測することが発電量を予測することに繋がる。この日射量の予測に関しても、時間帯別の天気現象別に、日射量を正規化した平均晴天指数をあらかじめデータベース化しておき、天気予報により予報された天気現象に対してデータベースより晴天指数を引用することにより予測する方法（非特許文献１）がある。さらに、気象衛星の雲画像を利用した予測方法（非特許文献２）も検討されている。
平成１０年電気学会電力・エネルギー部門大会、Ｐ４４４平成１５年電気学会全国大会、Ｐ２１５

上述した従来の方法では、発電量または日射量の予測間隔が、天気予報の予報間隔（３時間）に依存するため、一時間間隔など比較的短時間の間隔の予測が必要な場合には不向きである。また、予測の修正も天気予報の発表時間に依存するため、天気の変動が多い日などは予測誤差が大きいと考えられる。さらに、気象衛星の画像情報の利用については、特殊な衛星情報受信装置が必要なため、汎用的ではない。

本発明の目的は、天気予報の予報間隔よりも短い間隔の予測が可能であるとともに、予測誤差を減少させることが可能な、太陽光発電システムの発電量予測方法および装置を提供することにある。

本発明の第１の態様によれば、太陽光発電システム予測装置における太陽光発電システムの発電量予測方法は、
日射量予測式導出手段が、太陽光発電システムの設置地域において過去に観測された天気現象と、該地域において過去に計測された日射量とを基に日射量予測式を導出するステップと、
日射量予測計算手段が、該地域に対する予測対象日または予測対象時間帯についての天気予報と、予測対象日の予測実施時刻前に該地域において計測された日射量とを前記日射量予測式に入力することにより、該地域における日射量を予測するステップと、
日射量予測計算手段が、予測された日射量と、前記地域に対する予測対象日または予測対象時間帯についての気温予報とを、日射量と気温の情報から発電量を計算することが可能な太陽光発電システムモデルに入力することにより、前記太陽光発電システムの発電量を予測するステップと
を有する。
本発明の第２の態様によれば、太陽光発電システム予測装置における太陽光発電システムの発電量予測方法は、
日射量予測式導出手段が、太陽光発電システムの設置地域において過去に観測された天気現象と、該地域において過去に計測された日射量と、該地域における大気外日射量を基に日射量予測式を導出するステップと、
日射量予測計算手段が、該地域に対する予測対象日または予測対象時間帯についての天気予報と、予測対象日の予測実施時刻前に該地域において計測された日射量と、前記大気外日射量を前記日射量予測式に入力することにより、該地域における日射量を予測するステップと、
発電量予測計算手段が、予測された日射量と、前記地域に対する予測対象日または予測対象時間帯についての気温予報とを、日射量と気温の情報から発電量を計算することが可能な太陽光発電システムモデルに入力することにより、前記太陽光発電システムの発電量を予測するステップと
を有する。

本発明の第４の態様によれば、太陽光発電システム予測装置における太陽光発電システムの発電量予測方法は、
発電量予測式導出手段が、太陽光発電システムの設置地域において過去に観測された天気現象と、前記太陽光発電システムの発電量実績を時間帯別大気外日射量で除算して得られた実績発電指数とを基に発電量予測式を導出するステップと、
発電量予測計算手段が、該発電量予測式から予測発電指数を求め、これに時間帯別大気外日射量を乗算することにより、前記太陽光発電システムの予測発電量を算出するステップと
を有する。

本発明によれば、短時間間隔の予測式を利用することにより、天気予報の予報間隔よりも短時間間隔の予測が可能である。また、当日の日射量または発電量の実績を利用することにより、天気予報では説明できない天候の変動に対応した予測が可能である。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態として、日射量の計測情報、および気象庁等が発表する時系列天気予報の受信が可能な状況下において、太陽光発電システムの一時間単位の積算発電量を予測する例を説明する。

図１を参照すると、本実施形態の太陽光発電システム発電力予測装置１Ａは、気象情報受信部１１と日射量受信部１２と履歴ＤＢ１４Ａと日射量予測式導出部１６Ａと日射量予測計算部１７Ａと太陽光発電システムモデル１８と予測発電量出力部１９を有している。

気象情報受信部１１は、気象庁等３が発表する天気現象の予報および気温の予報が含まれる天気予報と、気象庁等３が観測した天気現象とを、インターネットや気象情報提供サービスを受けることにより受信するとともに、天気現象を数値化する。日射量受信部１２は、太陽光発電システム２が設置されている地域または場所における日射量を計測している日射計４から日射量を受信する。受信信号には４−２０ｍＡ等のアナログ信号を適用する。履歴ＤＢ（データベース）１４Ａは、受信した天気現象、日射量を記録することが可能なハードディスク等の媒体である。日射量予測式導出部１６Ａは、履歴データベース１４Ａの情報（天気現象と日射量）を基に、最小二乗法の計算を行い、日射量予測式を導出する。日射量予測計算部１７Ａは、日射量予測式導出部１６Ａにおいて導出された日射量予測式に、太陽光発電システム２が設置された地域に対する、気象情報受信部１１で受信された予測対象日または予測対象時間帯について予報天気現象と、日射量受信部１２で受信した予測対象日の予測実施時刻前の日射量の情報から日射量予測値を計算する。また、日射量予測計算部内１７Ａは日射指数量を乗算する機能を有する。太陽光発電システムモデル１８は、太陽光発電システム２の太陽電池の等価回路モデル、温度特性モデル、およびコンバータモデルから構成され、太陽電池の設置方位、設置角度、結線形態、設置場所の緯度・経度をあらかじめ設定しておき、日射量予測計算部１７Ａにおいて予測され予測日射量と、気象情報受信部１１で受信された予報気温の情報を基に、Ｉ−Ｖ特性の計算およびコンバータ損失計算により、発電量を計算する。予測発電量出力部１９は、発電量の予測情報を必要とする外部装置に情報を転送するためのネットワークインタフェースを有する。

次に、本実施形態を詳しく説明する。

予測計算を実施する前の工程として、まず、実施日以前一ヶ月程度の時間帯別天気現象と時間帯別日射量を基に、目的変数をｎ時における日射量、説明変数をｎ時における天気現象とした回帰分析予測式導出部１６Ａを実施する。なお、天気現象は晴れ：１、曇り：２、雨：３、雲：４と数値化する。回帰モデルを以下に示す。

Ｙ_i＝β₀＋β₁Ｘ_1i＋ｕ_i （１）
ここで、Ｙ：目的変数、Ｘ₁：説明変数、β₀：定数項、β₁：回帰係数、ｕ：誤差項、ｉ：標本番号である。回帰係数および定数項を最小二乗法から求め、各時間帯における日射量予測式Ａを導出する。

次に、実施日以前一ヶ月程度の時間帯別天気現象と時間帯別日射量を基に、目的変数をｎ時における日射量、説明変数１をｎ時における天気現象、説明変数２をｎ−１時における日射量とした回帰分析を実施する。説明変数が２つの回帰モデルを以下に示す。

Ｙ_i＝β₀＋β₁Ｘ_1i＋β₂Ｘ_2i＋ｕ_i （２）
ここで、Ｙ：目的変数、Ｘ₁：説明変数１、Ｘ₂：説明変数２、β₀：定数項、β₁：回帰係数１、β₂：回帰係数２、ｕ：誤差項、ｉ：標本番号である。回帰係数１、回帰係数２、および定数項を最小二乗法から求め、各時間帯における日射量予測式Ｂを導出する。以上のように、日射量予測式導出部１６Ａは時間帯毎の日射量予測式Ａおよび日射量予測式Ｂを毎日導出する。

第１の実施形態の発電量予測計算のフローを図２に示す。この発電量予測計算フローは、前述した日射量予測式Ａおよび日射量予測式Ｂ、太陽光発電システムモデル１８から構成されており、時系列予報、および計測された実測日射量を基に、太陽光発電システム２の発電量を予測する。以下に計算の流れを説明する。

まず、インターネット等を利用し、時系列天気予報に含まれる天気予報および気温予報を気象情報受信部１１で受信するとともに、前述したように天気を数値化する。また、３時間である予報時間帯に含まれる時刻の予報をすべて同じとした。例えば、１２時〜１４時の時間帯が晴れの予報である場合、１２時、１３時、１４時において、それぞれ晴れの予報であることとした。次に、日射量予測計算部１７Ａは、夜間など予測計算実施時に直前の時間帯における実測日射量が存在しない場合、各時間帯の天気予報を各時間帯の日射量予測式Ａに入力することにより、各時間帯の予測日射量を計算する。一方、日中など予測計算実施時に直前の時間帯における実測日射量が存在する場合、直前の時間帯における実測日射量を、予測計算実施時間帯の日射量予測式Ｂに入力することにより、予測計算実施時間帯における予測日射量を計算する。例えば、予測計算を１０時に実施した場合、前時間である９時の時間帯における実測日射量と、９時の天気予報を１０時予測式Ｂに入力することにより、１０時の時間帯における予測日射量が求められる。ここで、１１時の時間帯における日射量の予測について、１０時の実測日射量がまだ得られていないため、１１時の予測式Ｂに１０時の予測式Ｂで予測された日射量を入力する。このように、ｎ時の予測式Ｂにおいて、ｎ−１時の実測日射量が得られない時間帯における日射量の予測計算は、ｎ−１時の時間帯における予測日射量をｎ−１時の実測日射量として計算する。

以上のように求められる各時間帯における予測日射量と、気温予報を太陽光発電システムモデル１８に入力することにより、予測発電量に変換する。以上から、各時間帯における発電量を予測することが可能である。また、時系列天気予報の更新毎、または日射量予測式に入力する任意時間帯別実測日射量の収集完了時刻毎に予測計算を実施し、発電量の予測を修正する。

［第２の実施形態］
第２の実施形態として、日射量の計測情報および気象庁等が発表する時系列天気予報の受信が可能で、大気外日射量の計算が可能な状況下において、太陽光発電システムの一時間単位の積算発電量を予測する例を説明する。

図３を参照すると、本発明の第２の実施形態の太陽光発電システム発電量予測装置１Ｂは気象情報受信部１１と日射量受信部１２と履歴ＤＢ１４Ａと大気外日射量計算部１５と日射量予測式導出部１６Ｂと日射量予測計算部１７Ｂと太陽光発電システムモデル１８と予測発電量出力部１９を有している。なお、図１中と同じ参照番号の構成要素は同じ機能を有している。

大気外日射量計算部１５は、緯度および経度、日時に対応した大気外日射量を計算する。なお、大気外日射量は日時毎に決まった日射量であるため、事前に計算しておき、履歴ＤＢ１４Ａに記録しておくことも可能である。日射量予測式導出部１６Ｂは、履歴ＤＢ１４Ａの情報（天気現象と日射量）と、大気外日射量計算部１５で計算された大気外日射量を基に最小二乗法の演算を行い、日射量予測式を導出する。日射量予測計算部１７Ｂは、日射量予測式導出部１６Ｂにおいて導出された日射量予測式と、日射量受信部１２で受信した日射量と、大気外日射量計算部１５で計算された大気外日射量から日射量予測値を計算する。

次に、本実施形態を詳しく説明する。

予測計算を実施する前の工程として、まず、過去の例えば一年間における時間帯別天気現象と、時間帯別日射量を大気外日射量で割ることにより正規化された日射指数を基に、目的変数をｎ時における日射指数、説明変数をｎ時における天気現象とした回帰分析を日射量予測式導出部１６Ｂで実施する。なお、天気現象は第１の実施形態と同様に数値化する。また、大気外日射量とは、地球大気の上端に達した地点における日射量であり、緯度、経度、月日、時刻によって決まった値となる。この大気外日射量が、地球の大気中を通過するうちに雲などにより減衰し、地表面に到達する日射量が太陽電池に照射される日射量となる。

回帰モデルを式（１）に示す。第１の実施形態と同様に回帰係数および定数項を求め、各時間帯における日射指数予測式Ａを導出する。

次に、過去の例えば一年間における時間帯別天気現象と、時間帯別日射量を大気外日射量で割ることにより正規化された日射指数を基に、目的変数をｎ時における日射指数、説明変数１をｎ時における天気現象、説明変数２をｎ−１時における日射指数とした回帰分析を実施する。説明変数が２つの回帰モデルを式（２）に示す。第１の実施形態と同様に回帰係数１、回帰係数２、および定数項を求め、各時間帯における日射指数予測式Ｂを導出する。以上のように、時間帯毎の日射指数予測式Ａおよび日射指数予測式Ｂを日射量予測式導出部１６Ｂで導出する。

第２の実施形態の発電量予測計算のフローを図４に示す。この発電量予測計算フローは、前述した日射指数予測式Ａおよび日射指数予測式Ｂ、太陽光発電システムモデル１８と大気外日射量計算式から構成されており、時系列予報、および計測される実測発電量を基に、太陽光発電システム２の発電量を予測する。

まず、インターネット等を利用し、時系列天気予報に含まれる天気予報および気温予報を気象情報受信部１１で受信し、第１の実施形態と同様に天気予報に含まれる天気現象を数値化するとともに、一時間毎に整理する。次に、夜間など予測計算実施時に直前の時間帯における実測発電量が存在しない場合、各時間帯の天気予報を、各時間帯の日射指数予測式Ａに入力することにより、各時間帯の予測日射指数を予測する。一方、日中など予測計算実施時に直前の時間帯における実測発電量が存在する場合、直前の時間帯における実測発電量と、同時刻の気温とを太陽光発電モデル１８に入力し、実測発電量を日射量に変換し、該日射量を日射量からの発電量への平均変換効率から実測日射量に変換し、これを大気外日射量で割ることにより、実測日射指数とし、予測計算実施時間帯の日射指数予測式Ｂに入力することにより、予測計算実施時間帯における予測日射指数を計算する。例えば、予測計算を１０時に実施した場合、前時間である９時の時間帯における実測日射指数と、天気予報から得られる９時の天気現象の予報とともに１０時予測式Ｂに入力することにより、１０時の時間帯における予測日射指数が求められる。ここで、１１時の時間帯における日射指数の予測について、１０時の実測日射指数がまだ得られていないため、１１時の予測式Ｂに１０時の予測式Ｂで予測された日射指数を入力する。このように、ｎ時の予測式Ｂにおいて、ｎ−１時の実測日射指数が得られない時間帯における日射指数の予測計算は、ｎ−１時の時間帯における予測日射指数をｎ−１時の実測日射指数として計算する。

以上のように求められた各時間帯における予測日射指数に大気外日射量をかけ、予測日射量に戻すとともに、気温予報を太陽光発電システムモデル１８に入力することにより、予測発電量に変換する。以上から、各時間帯における発電量を予測することが可能である。また、第１の実施形態と同様に、時系列天気予報の更新毎、または日射量予測式に入力する任意時間帯別実測日射量の収集完了時刻毎に予測計算を実施し、発電量の予測を修正する。

［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態として、太陽光発電システムの発電量計測情報、および気象庁等が発表する時系列天気予報の受信が可能な状況下において、太陽光発電システムの一時間単位の積算発電量を予測する例を説明する。

図５を参照すると、本実施形態の太陽光発電システム発電量予測装置１Ｃは気象情報受信部１１と発電量受信部１３と履歴ＤＢ１４Ｂと発電量予測式導出部２０Ａと発電量予測計算部２１Ａと予測発電量出力部１９を有している。なお、図１、図３中と同じ参照番号の構成要素は同じ機能を有している。

発電量受信部１３は太陽光発電システム２の発電出力を計測している電力計５から電力量を受信する。履歴ＤＢ１４Ｂは、受信した天気現象、発電量を記録することが可能なハードディスク等の記録媒体である。発電量予測式導出部２０Ａは履歴ＤＢ１４Ｂの情報（天気現象、発電量）を基に、最小二乗法の計算を行い、発電量予測式を導出する。発電量予測計算部２１Ａは、発電量予測式導出部２０Ａにおいて導出された発電量予測式と、発電量受信部１３で受信された発電量から発電量を予測する。

次に、本実施形態を詳しく説明する。

予測計算を実施する前の工程として、まず、実施日以前一ヶ月程度の時間帯別天気現象と時間帯別発電量を基に、目的変数をｎ時における日射量、説明変数をｎ時における天気現象とした回帰分析を発電量予測式導出部２０Ａで実施する。なお、天気現象は第１、第２の実施形態と同様に数値化する。回帰モデルを式（１）に示す。第１の実施形態と同様に回帰係数および定数項を求め、各時間帯における発電量予測式Ａを導出する。

次に、実施日以前一ヶ月程度の時間帯別天気現象と時間帯別発電量を基に、目的変数をｎ時における発電量、説明変数１をｎ時における天気現象、説明変数２をｎ−１時における発電量とした回帰分析を実施する。説明変数が２つの回帰モデルを式（２）に示す。第１、第２の実施形態と同様に回帰係数１、回帰係数２、および定数項を求め、各時間帯における発電量予測式Ｂを導出する。以上のように、時間帯毎の発電量予測式Ａおよび発電量予測式Ｂを発電量予測式導出部２０Ａで毎日導出する。

第３の実施形態の発電量予測計算のフローを図６に示す。この発電量予測計算フローは、前述した発電量予測式Ａおよび発電量予測式Ｂから構成されており、時系列予報、および計測された実測発電量を基に、太陽光発電システム２の発電量を予測する。以下に計算の流れを説明する。

まず、インターネット等を利用し、時系列天気予報に含まれる天気予報を気象情報受信部１１で受信するとともに、前述したように天気を数値化する。また、３時間である予報時間帯に含まれる時刻の予報をすべて同じとした。例えば、１２時〜１４時の時間帯が晴れの予報である場合、１２時、１３時、１４時において、それぞれ晴れの予報であることとした。次に、予測計算時が日没後から日の出前の場合、各時間帯の天気予報を各時間帯の発電量予測式Ａに入力することにより、各時間帯の予測発電量を計算する。一方、予測計算時が日の出から日の入りまでの場合、直前の時間帯における実測発電量を、予測計算実施時間帯の発電量予測式Ｂに入力することにより、予測計算実施時間帯における予測発電量を計算する。例えば、予測計算を１０時に実施した場合、前時間である９時の時間帯における実測発電量と、９時の天気予報とともに１０時予測式Ｂに入力することにより、１０時の時間帯における予測発電量が求められる。ここで、１１時の時間帯における発電量の予測について、１０時の実測発電量がまだ得られていないため、１１時の予測式Ｂに１０時の予測式Ｂで予測された発電量を入力する。このように、ｎ時の予測式Ｂにおいて、ｎ−１時の実測発電量が得られない時間帯における予測計算は、ｎ−１時の時間帯における予測発電量をｎ−１時の実測発電量として計算する。以上から、各時間帯における発電量を予測することが可能である。

［第４の実施形態］
本発明の第４の実施形態として、太陽光発電システムの発電量計測情報、および気象庁等が発表する時系列天気予報の受信が可能な状況下において、太陽光発電システムの一時間単位の積算発電量を発電指数により予測する例を説明する。

図７を参照すると、本実施形態の太陽光発電システム発電量予測装置１Ｄは気象情報受信部１１と発電量受信部１３と大気外日射量算出部１５と実績発電指数算出部２２と履歴ＤＢ１４Ｃと発電量予測式算出部２０Ｂと発電量予測計算部２１Ｂと予測発電量出力部１９を有している。なお、図１、図３、図５中と同じ参照番号の構成要素は同じ機能を有している。
実績発電指数算出部２２は発電量受信部１３で受信した実績発電量を大気外日射量算出部１５で算出された時間帯別大気外日射量で除算することにより実績発電指数を算出する。履歴ＤＢ１４Ｃは、受信した天気現象、実績発電指数を記録することが可能なハードディスク等の記録媒体である。発電量予測式算出部２０Ｂは履歴ＤＢ１４Ｃの情報（天気現象、実績発電指数）を基に発電量予測式を算出する。発電量予測計算部２１Ｂは、発電量予測式算出部２０Ｂにおいて算出された発電量予測式から得られた予測発電指数に時間帯別大気量日射量を乗算し、予測発電量を算出する。

本実施形態は、前日までの運用中の天気予報（晴：１、曇：２・・・）と発電量実績から求められる発電指数実績（＝発電量実績÷大気外日射量）を基に、目的変数：ｎ時発電指数、説明変数１：ｎ時天気現象、説明変数２：ｎ−１時発電指数実績とした重回帰分析による予測式Ｂと、目的変数：ｎ時発電指数、説明変数：天気現象とした単回帰分析による予測式Ａを導出する。例えば、４月１日からの天気予報および発電量実績がある場合、５月２日の予測計算は、４月１日から５月１日までをサンプルとした予測式を用いる。５月５日の予測計算は、４月１日から５月４日までをサンプルとした予測式を用いる。これら予測式から求められる予測発電指数は、これに対象となる大気外日射量を乗算することにより、予測発電量に変換される。

予測式Ａは夜間や前日からでも天気予報さえあれば、予測可能であるが天気予報への依存性が高いため、天気予報が外れた場合や、同じ天気現象でも発電量は安定しないため予測精度は低い。一方、予測式Ｂは前時間の実績と天気予報の両方から予測するため、比較的予測精度は向上するが、当日に対する予測かつ日の出以降（実績発生以降）でないと予測計算が不可能である。

第４の実施形態の発電量予測計算のフローを図８に示す。

予測対象日となる日付を大気外日射量計算式に入力し、予測対象日における時間帯別大気外日射量を算出する（ステップ１０１）。天気予報および前日の実績（天気現象）を受信し、天気実績を履歴ＤＢ１４Ｃに蓄積する（ステップ１０２）。履歴ＤＢ１４Ｃ内のサンプルから時間帯別に予測式Ａを導出し、履歴ＤＢ１４Ｃ内のサンプルから時間帯別に予測式Ｂを導出する（ステップ１０３）。天気予報を予報式Ａ群に入力する（ステップ１０４）。予測計算時に直前の実績発電量が存在しない、または予測対象が翌日の場合、時間帯別に予測式Ａを計算し、予測発電指数Ａを算出する（ステップ１０４）。予測発電指数Ａに大気外日射量を時間帯別に乗算し、予測発電量Ａを算出する（ステップ１０５）。実績発電量を受信する（ステップ１０６）。受信した実績発電量を大気外日射量で除算し、実績発電指数を算出し、実績発電指数をＤＢ１４Ｃに蓄積する（ステップ１０７）。実績発電指数（ｎ−１時）と時間帯別天気予報を予測式群Ｂに入力し、ｎ時予測式Ｂの計算結果（ｎ時予測発電指数）を実績発電指数（ｎ時）と仮定し、天気予報（ｎ＋１時）とともにｎ＋１時予測式Ｂに入力し、以降の時間帯においても、同様に転がし計算する。時間帯別に予測式Ｂを計算し、予測発電指数Ｂを算出する（ステップ１０８）。予測発電指数Ｂに大気外日射量を時間帯別に乗算し、予測発電量Ｂを算出する（ステップ１０９）。

本実施形態は、予測式が日々更新する予測式である学習機能を有しており、太陽光発電システムモデルを介さないため、日射量から発電量への変換誤差がなく、大気外日射量を利用した正規化によるサンプルの季節依存性が低減される。

なお、以上の実施形態において、日射量予測式、発電予測式を予め導出しておけば、履歴ＤＢ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、日射量予測式導出部１６Ａ、１６Ｂ、発電量予測式導出部２０Ａ、２０Ｂは不要である。

また、太陽光発電システム発電量予測装置の機能は専用のハードウェアにより実現されるもの以外に、その機能を実現するためのプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行するものであってもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク装置等の記憶装置を指す。さらに、コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、インターネットを介してプログラムを送信する場合のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの（伝送媒体もしくは伝送波）、その場合のサーバとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含む。

本発明の第１の実施形態の太陽光発電システム発電量予測装置のブロック図である。第１の実施形態における発電量予測計算のフローチャートである。本発明の第２の実施形態の太陽光発電システム発電量予測装置のブロック図である。第２の実施形態における発電量予測計算のフローチャートである。本発明の第３の実施形態の太陽光発電システム発電量予測装置のブロック図である。第３の実施形態における発電量予測計算のフローチャートである。本発明Ａの第４の実施形態の太陽光発電システム発電量予測装置のブロック図である。第４の実施形態における発電量予測計算のフローチャートである。

符号の説明

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ太陽光発電システム発電量予測装置
２太陽光発電システム
３気象庁等
４日射計
５電力計
１１気象情報受信部
１２日射量受信部
１３発電量受信部
１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ履歴ＤＢ
１５大気外日射量計算部
１６Ａ、１６Ｂ日射量予測式導出部
１７Ａ、１７Ｂ日射量予測計算部
１８太陽光発電システムモデル
１９予測発電量出力部
２０Ａ、２０Ｂ発電量予測式導出部
２１Ａ、２１Ｂ発電量予測計算部
２２実績発電指数算出部
１０１〜１０９ステップ

Claims

太陽光発電システム予測装置において太陽光発電システムの発電量を予測する方法であって、
日射量予測式導出手段が、太陽光発電システムの設置地域において過去に観測された天気現象と、該地域において過去に計測された日射量とを基に日射量予測式を導出するステップと、
日射量予測計算手段が、該地域に対する予測対象日または予測対象時間帯についての天気予報と、予測対象日の予測実施時刻前に該地域において計測された日射量とを前記日射量予測式に入力することにより、該地域における日射量を予測するステップと、
発電量予測計算手段が、予測された日射量と、前記地域に対する予測対象日または予測対象時間帯についての気温予報とを、日射量と気温の情報から発電量を計算することが可能な太陽光発電システムモデルに入力することにより、前記太陽光発電システムの発電量を予測するステップと
を有する太陽光発電システムの発電量予測方法。
太陽光発電システム予測装置において太陽光発電システムの発電量を予測する方法であって、
日射量予測式導出手段が、太陽光発電システムの設置地域において過去に観測された天気現象と、該地域において過去に計測された日射量と、該地域における大気外日射量を基に日射量予測式を導出するステップと、
日射量予測計算手段が、該地域に対する予測対象日または予測対象時間帯についての天気予報と、予測対象日の予測実施時刻前に該地域において計測された日射量と、前記大気外日射量を前記日射量予測式に入力することにより、該地域における日射量を予測するステップと、
発電量予測計算手段が、予測された日射量と、前記地域に対する予測対象日または予測対象時間帯についての気温予報とを、日射量と気温の情報から発電量を計算することが可能な太陽光発電システムモデルに入力することにより、前記太陽光発電システムの発電量を予測するステップと
を有する太陽光発電システムの発電量予測方法。
太陽光発電システム予測装置において太陽光発電システムの発電量を予測する方法であって、
発電量予測式導出手段が、太陽光発電システムの設置地域において過去に観測された天気現象と、過去に計測された前記太陽光発電システムの発電量とを基に発電量予測式を導出するステップと、
発電量予測計算手段が、該地域に対する予測対象日または予測対象時間帯についての天気予報と、予測対象日の予測実施時刻前に計測された前記太陽光発電システムの発電量とを該発電量予測式に入力することにより、前記太陽光発電システムの発電量を予測するステップと
を有する太陽光発電システムの発電量予測方法。
太陽光発電システム予測装置において太陽光発電システムの発電量を予測する方法であって、
発電量予測式導出手段が、太陽光発電システムの設置地域において過去に観測された天気現象と、前記太陽光発電システムの発電量実績を時間帯別大気外日射量で除算して得られた実績発電指数を基に発電量予測式を導出するステップと、
発電量予測計算手段が、前記発電量予測式から予測発電指数を求め、これに時間帯別大気外日射量を乗算することにより、前記太陽光発電システムの予測発電量を算出するステップと
を有する太陽光発電システムの発電量予測方法。
請求項１または２に記載の前記日射量予測式導出手段または請求項３または４に記載の前記発電量予測式導出手段は、前記日射予測式または前記発電量予測式を、前記地域において過去に観測された任意時間帯別の天気現象と、該地域において過去に計測された任意時間帯別の日射量または、過去に計測された前記太陽光発電システムの任意時間帯別の発電量とを基に、予測対象時間帯の天気現象と、予測対象時間帯の直前の時間帯における日射量または発電量とを説明変数とし、予測対象時間帯の日射量または発電量を目的変数とした回帰分析の実施により、時間帯別に導出する、太陽光発電システムの発電量予測方法。
前記日射量予測式導出手段または前記発電量予測式導出手段は、回帰分析の分析対象となるサンプル期間を、予測計算実施日の前日以前の任意期間に観測された任意時間帯別の天気現象と、同期間に計測された前記地域の任意時間帯別の日射量または、同期間に計測された前記太陽光発電システムの任意時間帯別の発電量とし、毎日回帰分析を実施することにより、前記日射量予測式または前記発電量予測式を毎日更新する、請求項５に記載の太陽光発電システムの発電量予測方法。
前記日射量予測計算手段または前記発電量予測計算手段は、日の出から日の入りの間に予測計算を実施した場合、前記日射量予測式または前記発電量予測式を利用し、日没後から日の出前に予測計算を実施した場合、天気予報のみを入力とした日射量または発電量の予測式を利用する、請求項５または６に記載の太陽光発電システムの発電量予測方法。
請求項１から３のいずれかの発電量予測計算手段は、予測対象日において、天気予報の更新時刻毎または、前記日射量予測式または前記発電量予測式に入力する任意時間帯別の日射量または任意時間帯別の発電量の情報収集完了時刻毎に発電量の予測を修正する、請求項５または６に記載の太陽光発電システムの発電量予測方法。
前記日射量予測計算手段または前記発電量予測計算手段は、前記日射量予測式または前記発電量予測式について、時間帯ｎの予測式の予測結果を、時間帯ｎ＋１の予測式に入力する直前の時間帯における日射量または発電量として入力する、請求項６または７に記載の太陽光発電システムの発電量予測方法。
前記日射量予測式導出手段または前記発電量予測式導出手段は、前記日射量予測式または前記発電量予測式の導出および入力に用いる天気現象を数値化する、請求項１から４のいずれかに記載の太陽光発電システムの発電量予測方法。
前記日射量予測計算手段は、予測対象日の予測実施時刻前に計測された前記太陽光発電システムの発電量と、前記地域における同時刻の気温とを、前記太陽光発電システムモデルに入力することにより、前記発電量を日射量に変換し、該日射量を該日射量予測式に入力する、請求項２に記載の太陽光発電システムの発電量予測方法。
前記日射量予測計算手段は、前記日射量を大気外日射量で除算することにより、前記日射量を正規化された日射指数に変換し、該日射指数を予測計算実施時間帯の日射指数予測式に入力することにより予測日射指数を計算し、該予測日射指数に該大気外日射量を乗算することにより予測日射量に戻し、該予測日射量を気温予報と共に前記太陽光発電システムモデルに入力する、請求項１１に記載の太陽光発電システムの発電量予測方法。
太陽光発電システムの発電量を予測する装置であって、
前記太陽光発電システムの設置地域の天気現象を受信する気象情報受信部と、
前記設置地域における日射量を計測または受信する日射量計測／受信部と、
前記気象情報受信部で受信された、前記設置地域に対する予測対象日または予測時間帯についての天気予報と、前記日射量計測受信部で計測または受信された、予測対象日の予測実施時刻前に前記設置地域で計算された日射量とを、前記設置地域の過去の天気現象および過去の日射量を基に導出された日射量予測式に入力することにより、前記設置地域における日射量を予測する予測計算部と、
予測された日射量と、前記気象情報受信部で受信された、前記設置地域に対する予測対象日または予測対象時間帯についての気温情報とを入力し、発電量を予測する、日射量と気温の情報から発電量を計算することが可能な太陽光発電システムモデルと
を有する太陽光発電システム発電量予測装置。
太陽光発電システムの発電量を予測する装置であって、
前記太陽光発電システムの設置地域の天気現象を受信する気象情報受信部と、
前記設置地域における日射量を計測または受信する日射量計測／受信部と、
前記気象情報受信部で受信された、前記設置地域に対する予測対象日または予測時間帯についての天気予報と、前記日射量計測受信部で計測または受信された、予測対象日の予測実施時刻前に前記設置地域で計算された日射量と、大気外日射量を、前記設置地域の過去の天気現象および当該地域の過去の日射量を基に導出された日射量予測式に入力することにより、前記設置地域における日射量を予測する予測計算部と、
予測された日射量と、前記気象情報受信部で受信された、前記設置地域に対する予測対象日または予測対象時間帯についての気温情報とを入力し、発電量を予測する、日射量と気温の情報から発電量を計算することが可能な太陽光発電システムモデルと
を有する太陽光発電システム発電量予測装置。
太陽光発電システムの発電量を予測する装置であって、
前記太陽光発電システムの設置地域の天気現象を受信する気象情報受信部と、
前記太陽光発電システムが発電した発電量を受信する発電量受信部と、
前記気象情報受信部で受信された、前記設置地域に対する予測対象日または予測対象時間帯についての天気現象と、前記発電量受信部で受信された、予測対象日の予測実施時刻前に計測された前記太陽光発電システムの発電量とを、前記設置地域の過去の天気現象と、前記太陽光発電システムの過去に計測された発電量を基に導出された発電量予測式に入力することにより、前記太陽光発電システムの発電量を予測する発電量予測部と
を有する、太陽光発電システム発電量予測装置。
太陽光発電システムの発電量を予測する装置であって、
前記太陽光発電システムの設置地域の天気現象を受信する気象情報受信部と、
前記太陽光発電システムが発電した発電量を受信する発電量受信部と、
前記太陽光発電システムの設置地域の時間帯別大気外日射量を算出する大気外日射量算部と、
前記発電量を前記時間帯別大気外日射量で除算して実績発電指数を算出する実績発電指数算出部と、
前記気象情報受信部で受信された、前記設置地域に対する予測対象日または予測対象時間帯についての天気現象と、前記実績発電指数算出部で算出された実績発電指数を基に導出された発電量予測式から求められる予測発電指数に時間帯別大気外日射量を乗算することにより、前記太陽光発電システムの予測発電量を算出する発電予測部と
を有する、太陽光発電システム発電量予測装置。
請求項１から１２のいずれかに記載の太陽光発電システムの発電量予測方法をコンピュータで実行するためのプログラム。