JP5627331B2

JP5627331B2 - 電力モニタ

Info

Publication number: JP5627331B2
Application number: JP2010178695A
Authority: JP
Inventors: 正二安居
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-08-09
Filing date: 2010-08-09
Publication date: 2014-11-19
Anticipated expiration: 2030-08-09
Also published as: JP2012039788A

Description

本発明は、太陽光発電システムにおいて、太陽電池モジュールが現在どのぐらいの電力を発電できているかをモニタリングするための電力モニタに関する。

太陽光発電システムの発電量を予測する技術として、特許文献１のように、太陽光発電システムとは別に設けた日射計による過去の日射量の測定結果と、インターネットから取得した過去の天気の情報とを用いて日射量予測式を作成し、当日の天気予報を数値化したものと予測時刻直前の日射量測定値とを代入することによって、当日の所望の時間帯における日射量を予測する方法、装置がある。

特許第３９８４６０４号公報

上記特許文献１に記載の発明は、インターネットを利用した通信装置の他に、日射計を用いる構成であるが、日射計は高価な装置である。このため、特許文献１に記載の発明では、家庭用太陽光発電システムを使用している家庭において新たに発電量予測システムを導入するにあたって、高価な日射計を追加で購入しなければならず、経済的な負担が大きいという問題があった。

また、運用を開始してからの期間が短く、過去の日射量の測定結果のデータを十分に蓄積できていない場合には、発電量の予測精度が低くなってしまうという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、日射計を用いることなく、機器設置からの時間が短くとも高い精度で太陽光発電システムの発電量を予測して表示できる電力モニタを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、太陽電池モジュールを備えた太陽光発電システムが現在発電している電力を表示する電力モニタであって、太陽電池モジュールの発電量を示す発電量データが定期的に蓄積されるデータ蓄積手段と、ネットワークを介して気象予報の過去のデータ及び最新データを取得する手段と、データ蓄積手段に蓄積された発電量データのうちの予測対象時期に該当する分と、予測対象時期の気象予報の過去のデータとを基に、平年の予測対象時期における発電量を算出する手段と、算出した平年の予測対象時期における発電量と、予測対象時期の気象予報の最新データとを基に、予測対象時期の太陽電池モジュールの発電量を予測する発電量予測手段と、発電量予測手段の予測結果を表示する手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、日射計を用いることなく、機器設置からの時間が短くとも高い精度で太陽電池システムの発電量を予測できるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態にかかる電力モニタを用いた太陽光発電システムの構成を示す図である。

以下に、本発明にかかる太陽光発電システム用の電力モニタの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態にかかる電力モニタを用いた太陽光発電システムの構成を示す図である。太陽光発電システムは、太陽電池モジュール４、パワーコンディショナー２、電力モニタ１、ルータ３及び消費電力センサ５を有する。電力モニタ１は、パワーコンディショナー２、ルータ３及び消費電力センサ５に接続される。

電力モニタ１は、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）１１、フラッシュＲＯＭ１２、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）１３、リアルタイムクロック１４、液晶表示装置（Liquid Crystal Display：ＬＣＤ）１５、物理層トランシーバ（ＰＨＹ）１６を有する。

ＭＰＵ１１は、集めたデータを演算する機能部である。フラッシュＲＯＭ１２は、集めたデータやこれを基にした演算結果、電力モニタ１を動作させるためのプログラムなどを格納しておく不揮発メモリである。ＳＲＡＭは１３、集めたデータを演算する際にＭＰＵ１１が使用するワークエリアである。リアルタイムクロック１４は、時間、日付が実際の時間や日付と合致するように動作しており、ＭＰＵ１１が実際の時刻に合わせて演算を行うことを可能とする。ＬＣＤ１５は、使用者に対して情報を表示する。ＰＨＹ１６はＬＡＮ通信をするためのインタフェースである。

ＭＰＵ１１、フラッシュＲＯＭ１２、ＳＲＡＭ１３、リアルタイムクロック１４、ＬＣＤ１５及びＰＨＹ１６はアドレスバス及びデータバス１７を介して接続されており、ＭＰＵ１１を介して互いにデータの授受が可能となっている。

電力モニタ１は、本来は太陽光発電システムにおいて、現在どのぐらいの電力を発電できているかや太陽光発電システムが設置された住宅などでどの程度の電力が消費されているかをモニタリングする装置である。太陽電池モジュール４で発電された電力は、直流電流として次段のパワーコンディショナー２へ入力され、家庭用電気機器で使用できる電力形態（例えば、日本国においては１００Ｖ交流電流）に変換され、各家庭用電気機器に分配され、消費される。パワーコンディショナー２は、家庭用電気機器に分配する電力が何ｋＷｈの電力量に相当するかの情報をシリアル信号として電力モニタ１に入力する。ＭＰＵ１１は、入力された発電量データを定期的に（例えば１時間ごとに）フラッシュＲＯＭ１２に蓄積し、一定期間（例えば数日間、数週間）分のデータを保持する。一定期間が経過した時点で、１時間ごとのデータを１日分ごとに合算し、合算したデータも保持する。例えば、１日ごとの電力データを数年間保持する。

使用者は、直近の発電量については１時間単位、直近ではない過去の発電量については１日単位、１ヶ月単位、１年単位で電力モニタ１から閲覧できる。

また、家庭用電気機器で消費される電力は消費電力センサ５によって監視されており、消費電力量のデータは消費電力センサ５から電力モニタ１に入力される。ＭＰＵ１１は、入力された消費電力量のデータを定期的に（例えば１時間ごとに）フラッシュＲＯＭ１２に蓄積し、一定期間（例えば数日間、数週間）分のデータを保持する。一定期間が経過した時点で、１時間ごとのデータを１日分ごとに合算し、合算したデータも保持する。

電力モニタ１のＰＨＹ１６は、ルータ３を介してインターネット６に接続されており、電力モニタ１はインターネット６を介して気象予報事業者サーバ７から気象予報の最新データ及び過去データを取得可能である。例えば、日本国の気象庁のホームページでは、直近３日の気象予報や週間予報の他、１ヶ月単位での気象予報も閲覧可能となっており、これを気象予報の最新データとして取得可能である。１ヶ月予報では、日照時間、気温、降水量などについて、平年よりも低い（少ない）確率、平年並みの確率、平年よりも高い（多い）確率をデータとして取得できる。また、電力モニタ１は、インターネット６に接続されている気象予報の過去のデータを蓄積する気象予報履歴データサーバ８から、気象予報の過去データを取得する。電力モニタ１は、インターネット６を介して取得した気象予報の最新データ及び過去データを、フラッシュＲＯＭ１２に蓄積する。

ＭＰＵ１１は、ある月の月間発電量と、同じ月の月間気象予報のデータとから平年のその月の月間電力量を計算する。一般的には太陽電池モジュール４の発電量は、日照時間が多いほど、気温が低いほど、降水量が少ないほど多いため、平年のある月の発電量Ｘは下記式（１）によって定義できる。

上記の重み付け係数αは月ごとに変わる値であり、過去の発電量の実測値に基づいて更新され、フラッシュＲＯＭ１２に格納される。αの更新のために過去の発電量の実測値を参照する年の数を増やすことで、発電量の算出の精度を高めることができる。なお、上記式（１）は一例であり、補正のための定数項を加えたりするなどの変形が可能であることは言うまでもない。

重み付け係数αは定数であるため、上記式（１）に、インターネット６を介して取得した気象予報の過去データ（過去のある月のＰ１〜Ｐ６）を代入し、発電量実測値としてフラッシュＲＯＭ１２に蓄積されているある月の発電量Ｘを代入すれば、当該月の平年の発電量Ｘ０を算出可能である。

ある月の平年における発電量Ｘ０の算出後は、インターネット６を介して気象予報の最新データとして取得したＰ１〜Ｐ６の予報値、定数α、Ｘ０を上記式（１）に代入することにより、ある月の発電予測量Ｘを算出可能である。

以上の説明においては、ある月の発電量を予測する場合を例としたが、これよりも短い期間（例えば、月の旬、前後半など）での発電量の予測や、より長い期間（例えば、四半期）の発電量を同様の手法で予測可能であることは言うまでもない。

発電量の実測値をデータとして蓄積し、かつそのデータを得たときの気象予報の過去データをインターネット６を介して取得することで、平年におけるその月の発電量を算出可能である。さらに、平年における発電量と気象予報の最新データとから太陽電池モジュール２の発電量を予測可能である。

電力モニタ１は、ＳＲＡＭ１３をワークエリアとしてＭＰＵ１１が上記のように演算を実施することで、発電量予測結果をフラッシュＲＯＭ１２に格納する。フラッシュＲＯＭ１２に格納された発電量予測結果は、不図示の操作部における操作に応じてＬＣＤ１５において表示され、ユーザが閲覧可能となる。

また、フラッシュＲＯＭ１２には、消費電力量のデータが蓄積されるため、ある月の発電予測結果と過去のある月の消費電力量との差分をＭＰＵ１１が算出することにより、ある月の売買電力量を予測することができる。売買電力量の予測結果も、不図示の操作部における操作に応じてＬＣＤ１５に表示され、ユーザが閲覧可能となる。

本実施の形態に係る電力モニタは、ネットワークを介して取得した気象予報の最新データ及び過去データを用いて発電量を予測するため、設置されてからの期間が短くても、太陽電池モジュールの発電量を精度よく予測することが可能である。

以上のように、本発明にかかる電力モニタは、日射計を用いることなく、高い精度で太陽光発電システムの発電量を予測して表示できる点で有用であり、特に、利用者の省エネルギーや環境負荷低減に対する意識を喚起するのに適している。

１電力モニタ
２パワーコンディショナー
３ルータ
４太陽電池モジュール
５消費電力センサ
６インターネット
７気象予報事業者サーバ
８気象予報履歴データサーバ
１１ＭＰＵ
１２フラッシュＲＯＭ
１３ＳＲＡＭ
１４リアルタイムクロック
１５ＬＣＤ
１６ＰＨＹ
１７アドレスバス及びデータバス

Claims

太陽電池モジュールを備えた太陽光発電システムが現在発電している電力を表示する電力モニタであって、
前記太陽電池モジュールの発電量を示す発電量データが定期的に蓄積されるデータ蓄積手段と、
ネットワークを介して気象予報の過去のデータ及び最新データを取得する手段と、
前記データ蓄積手段に蓄積された発電量データのうちの予測対象時期に該当する分と、前記予測対象時期の前記気象予報の過去のデータとを基に、平年の前記予測対象時期における発電量を算出する手段と、
算出した前記平年の予測対象時期における発電量と、前記予測対象時期の前記気象予報の最新データとを基に、前記予測対象時期の前記太陽電池モジュールの発電量を予測する発電量予測手段と、
前記発電量予測手段の予測結果を表示する手段とを有することを特徴とする電力モニタ。
前記発電量予測手段は、前記データ蓄積手段に蓄積された発電量データに基づいて算出される重み付け係数を用いて発電量を予測することを特徴とする請求項１に記載の電力モニタ。
前記気象予報のデータは、日照量の平年比での多寡の確率、気温の平年比での高低の確率及び降水量の平年比での多寡の確率を示すデータであることを特徴とする請求項１又は２に記載の電力モニタ。
前記気象予報のデータは、日照時間の平年比での多寡の確率を示すデータ、又は気温の平年比での高低の確率を示すデータ、又は降水量の平年比での多寡の確率を示すデータ、又はこれらの組み合わせデータであることを特徴とする請求項１又は２に記載の電力モニタ。
前記発電量予測手段の予測結果に基づいて、商用電源との間の電力の売買量の予測値を算出する電力売買量予測手段と、
前記電力売買量予測手段の予測結果を表示する手段とを有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電力モニタ。