JPWO2017221462A1 - Power generation amount estimation device for solar cell, power generation amount estimation method, and power generation amount estimation program - Google Patents
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Abstract
データ取得部131は、太陽電池に入射される日射量の計測データを取得する。変換効率補正部132は、予め導出された太陽電池の変換効率と日射量との第1依存関係と、取得された日射量を使用した変換効率の第1の補正処理、及び予め導出された太陽電池の変換効率と太陽光の入射角度との第2依存関係と、太陽軌道をもとに推定される入射角度を使用した変換効率の第2の補正処理の少なくとも一方を実行する。発電量推定部135は、取得された日射量と補正された変換効率をもとに、太陽電池の発電量を推定する。The data acquisition unit 131 acquires measurement data of the amount of solar radiation incident on the solar cell. The conversion efficiency correction unit 132 performs the first correction processing of the conversion efficiency using the acquired solar radiation amount and the first dependence relationship between the solar cell conversion efficiency and the solar radiation amount derived in advance, and the solar energy derived in advance. At least one of a second dependency between the conversion efficiency of the battery and the incident angle of sunlight and a second correction process of the conversion efficiency using the incident angle estimated based on the sun trajectory is performed. The power generation amount estimation unit 135 estimates the power generation amount of the solar cell based on the acquired solar radiation amount and the corrected conversion efficiency.
Description
本発明は、日射量と変換効率をもとに太陽電池の発電量を推定する、太陽電池の発電量推定装置、発電量推定方法、及び発電量推定プログラムに関する。 The present invention relates to a power generation amount estimation device for a solar cell, a power generation amount estimation method, and a power generation amount estimation program for estimating the power generation amount of a solar cell based on the amount of solar radiation and the conversion efficiency.
近年、太陽光発電システムが普及してきており、多くのメーカが太陽電池パネルを製造している。太陽電池の性能評価として、太陽電池を実際に設置して発電量を計測する方法が広く用いられている。例えば、複数種類の太陽電池を同じ場所に設置して、各太陽電池の発電量を比較することもある。 In recent years, solar power generation systems have become widespread, and many manufacturers manufacture solar cell panels. As performance evaluation of a solar cell, the method of actually installing a solar cell and measuring an electric power generation amount is used widely. For example, a plurality of types of solar cells may be installed at the same place to compare the amount of power generation of each solar cell.
また太陽電池の性能評価の1つにJIS8912とJIS8913規格がある。JIS8912とJIS8913規格では、放射照度=1sun(1kW/m2)、温度=25℃の条件下において、太陽電池のエネルギー変換効率を評価するものである。また、JIS8912とJIS8913では、太陽電池の性能評価に用いる擬似太陽光を太陽電池の面内に均一に当てることが求められ、太陽電池に対して垂直に光を入射させるため、入射角度=0°となる。エネルギー変換効率(以下、単に変換効率という)は、太陽電池の出力電力(W)を入射光エネルギー(W)で割った値である。太陽電池の変換効率は、温度に依存性を持つ(例えば、特許文献1参照)。さらに太陽電池の変換効率は、太陽光の放射照度および入射角度にも依存性を持つ。Further, one of the performance evaluations of solar cells is the JIS 8912 and JIS 8913 standards. According to JIS 8912 and JIS 8913 standards, the energy conversion efficiency of a solar cell is evaluated under the conditions of irradiance = 1 sun (1 kW / m 2 ) and temperature = 25 ° C. In addition, in JIS 8912 and JIS 8913, it is required to uniformly irradiate simulated solar light used for performance evaluation of a solar cell in the plane of the solar cell, and in order to make light incident vertically to the solar cell, the incident angle = 0 ° It becomes. The energy conversion efficiency (hereinafter simply referred to as conversion efficiency) is a value obtained by dividing the output power (W) of the solar cell by the incident light energy (W). The conversion efficiency of a solar cell is temperature dependent (see, for example, Patent Document 1). Furthermore, the conversion efficiency of the solar cell also depends on the irradiance and incident angle of sunlight.
実駆動環境下における太陽電池の変換効率は、太陽光の放射照度、入射角度、及び太陽電池の温度に対する依存性の影響により、JIS8913規格に基づき導出した変換効率より低くなる。従って、実際に計測される発電量は、仕様上の変換効率に日射量を掛けて算出した発電量より低くなる。 The conversion efficiency of the solar cell under the actual driving environment is lower than the conversion efficiency derived based on the JIS 8913 standard due to the effects of the irradiance of sunlight, the incident angle, and the dependence on the temperature of the solar cell. Therefore, the amount of power generation actually measured is lower than the amount of power generation calculated by multiplying the conversion efficiency on the specification by the amount of solar radiation.
実際に測定される発電量は、太陽光の放射照度、入射角度、及び太陽電池の温度などの影響が絡まりあった1つの値として導出されるため、放射照度、入射角度、及び温度に対する依存性を切り分けることができない。従って、放射照度、入射角度、及び温度が発電量に与える要因分析を正確に行うことが難しい。 Since the amount of power generation actually measured is derived as one value entangled with effects such as the irradiance of sunlight, the incident angle, and the temperature of the solar cell, the dependency on the irradiance, the incident angle, and the temperature Can not separate. Therefore, it is difficult to accurately analyze the factors that the irradiance, incident angle, and temperature give to the amount of power generation.
本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、太陽電池の発電量に影響を与える要因を精緻に分析できる太陽電池の発電量推定装置、発電量推定方法、及び発電量推定プログラムを提供することにある。 The present invention has been made in view of these circumstances, and an object thereof is to provide a solar cell power generation amount estimation device, power generation amount estimation method, and power generation amount estimation program capable of precisely analyzing factors affecting the power generation amount of a solar cell. To provide.
上記課題を解決するために、本発明のある態様の太陽電池の発電量推定装置は、太陽電池に入射される日射量の計測データを取得するデータ取得部と、予め導出された前記太陽電池の変換効率と日射量との第1依存関係と、前記取得された日射量を使用した前記変換効率の第1の補正処理、及び予め導出された前記太陽電池の変換効率と太陽光の入射角度との第2依存関係と、太陽軌道をもとに推定される入射角度を使用した前記変換効率の第2の補正処理の少なくとも一方を実行する変換効率補正部と、前記取得された日射量と前記補正された変換効率をもとに、前記太陽電池の発電量を推定する発電量推定部と、を備える。 In order to solve the above problems, the power generation amount estimation device for a solar cell according to an aspect of the present invention includes a data acquisition unit that acquires measurement data of the amount of solar radiation incident on the solar cell; A first dependency between the conversion efficiency and the amount of solar radiation, a first correction process of the conversion efficiency using the acquired amount of solar radiation, and the conversion efficiency of the solar cell and the incident angle of sunlight which are derived in advance A conversion efficiency correction unit that executes at least one of the second dependence processing of the second conversion processing using the incident angle estimated based on the sun trajectory, the acquired solar radiation amount, and And a power generation amount estimation unit configured to estimate a power generation amount of the solar cell based on the corrected conversion efficiency.
本発明によれば、太陽電池の発電量に影響を与える要因を精緻に分析することができる。 According to the present invention, it is possible to precisely analyze factors that affect the amount of power generation of a solar cell.
図1は、太陽電池1により発電された発電量を推定する発電量推定装置10の接続関係を示す図である。太陽電池1で発電された電力は電力変換装置2に出力される。電力変換装置2は、太陽電池1から入力される直流電力を交流電力に変換して系統3に出力するパワーコンディショナシステム(PCS)である。なお電力変換装置2は、変換した交流電力を負荷(不図示)に供給してもよい。
FIG. 1 is a diagram showing a connection relationship of a power generation
電力変換装置2は昇圧チョッパ(不図示)とインバータ(不図示)を含む。昇圧チョッパは、太陽電池1の発電電力が最大電力点(最適動作点)となるようMPPT(Maximum Power Point Tracking) 制御を行う。具体的には、山登り法に従い動作点電圧を所定のステップ幅で変化させて最大電力点を探索し、太陽電池1の出力電力が最大電力点を維持するよう制御する。インバータは、MPPT制御後の直流電力を交流電力に変換して、系統3に出力する。
Power converter 2 includes a boost chopper (not shown) and an inverter (not shown). The boost chopper performs MPPT (Maximum Power Point Tracking) control so that the power generated by the
電力変換装置2は、入力電圧・入力電流を計測し、両者を乗算して太陽電池1の発電量を計測する。本実施の形態では計測した発電量を計測データ保存装置4に出力する。
The power conversion device 2 measures the input voltage and the input current, and multiplies the two to measure the amount of power generation of the
太陽電池1の近傍に、水平面に対して平行に日射センサ1aが設置される。日射センサ1aには例えば、全天日射計を使用することができる。日射センサ1aは、日射量(=太陽放射エネルギー量)を計測し、計測した日射量を計測データ保存装置4に出力する。
In the vicinity of the
太陽電池1のパネル裏面に温度センサ1bが設置される。温度センサ1bには例えば、熱電対を使用することができる。なお太陽電池1のパネル内にサーミスタを組み込んでもよい。温度センサ1bは、太陽電池1の温度(以下、駆動温度という)を計測し、計測した駆動温度を計測データ保存装置4に出力する。
A temperature sensor 1 b is installed on the back of the panel of the
計測データ保存装置4は、日射センサ1aから入力される日射量、及び温度センサ1bから入力される駆動温度の計測データを保存する。計測データ保存装置4には例えば、一般的なデータロガーを使用することができる。計測データ保存装置4は、電力変換装置2と独立に設置されてもよいし、電力変換装置2に内蔵されてもよい。
The measurement
計測データ保存装置4は例えば、入力される日射量および駆動温度の計測データを所定の間隔(例えば、1分単位)で保存する。なお本実施の形態では、発電量推定装置10で推定される発電量と、電力変換装置2で実際に計測された発電量(以下、実測発電量という)を比較検証するため、実測発電量を計測データ保存装置4で保存する例を想定する。なお、実測発電量の計測データ保存装置4への保存は省略してもよい。
For example, the measurement
計測データ保存装置4は、保持している計測データを定期的に発電量推定装置10に送信する。図1では計測データ保存装置4と発電量推定装置10が同一のネットワーク5に接続されている例を示している。本明細書では、ネットワーク5としてインターネットを想定するが、専用回線を用いてもよい。
The measurement
図2は、本発明の実施の形態に係る発電量推定装置10の構成例を示す図である。発電量推定装置10には一般的な情報処理装置を使用することができ、例えば、PC、サーバ、タブレット、スマートフォン等を使用することができる。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the power generation
発電量推定装置10は通信部11、メディア挿入部12、制御部13、コンソール部14及び記憶部15を備える。制御部13はデータ取得部131、変換効率補正部132、入射角度推定部133、直散分離部134、発電量推定部135及び損失量推定部136を含む。制御部13の構成は、ハードウェア資源とソフトウェア資源の協働、またはハードウェア資源のみにより実現できる。ハードウェア資源としてアナログ素子、マイクロコンピュータ、DSP、ROM、RAM、FPGA、その他のLSIを利用できる。ソフトウェア資源としてオペレーティングシステム、アプリケーション等のプログラムを利用できる。記憶部15は、各種プログラム及び各種データを記憶する。記憶部15にはROM及びRAMを利用できる。
The power generation
通信部11は、ネットワーク5を介して送受信されるデータの通信処理を実行する。メディア挿入部12にはリムーバブルメディア(例えば、メモリカード、光ディスク、リムーバブルHDD、リムーバブルSSD)が挿入され、リムーバブルメディアからデータを読み込む。またはリムーバブルメディアにデータを書き出す。
The
例えば太陽電池1の設置場所において、計測データ保存装置4内の計測データをリムーバブルメディアに書き出し、当該リムーバブルメディアをメディア挿入部12に挿入することにより、当該計測データを発電量推定装置10に読み込むことができる。計測データ保存装置4がネットワーク5に非接続でスタンドアローンで動作している場合、この方法が用いられる。
For example, the measurement data in the measurement
データ取得部131は、太陽電池1の日射量および駆動温度の計測データを通信部11またはメディア挿入部12から取得する。なお、ユーザがコンソール部14から計測データをマニュアル操作により入力する場合、コンソール部14から取得する。
The
太陽電池1の発電量は、太陽電池1から電力変換装置2に入力される電圧・電流をもとに計測することができる。この計測方法は、光エネルギーから電気エネルギーに変換された後の物理量を計測するものであるため、光や熱に対する分析が基本的にできない。計測される電圧・電流の値は、光と熱の複合要因が絡まった後の値であるため、厳密な要因分析はできない。
The amount of power generation of the
そこで本実施の形態では、電気エネルギーに変換される前の光エネルギーと駆動温度をもとに太陽電池1の発電量を推定する。この推定では、サイトデータ(設置条件データ)として全天日射量、太陽電池1の駆動温度を使用する。太陽電池1のデバイス特性として放射照度依存性、入射角度依存性、及び温度依存性を使用する。
Therefore, in the present embodiment, the amount of power generation of the
太陽電池1のデバイス特性の評価として、JIS8912とJIS8913規格が標準規格として使用されている。JIS8912とJIS8913規格では、ソーラシミュレータを用いて、25°の温度環境下で、太陽電池モジュールに対して垂直に1sun(1kW/m2)の光を照射した状態で、太陽電池モジュールの出力電圧・出力電流を計測して、太陽電池モジュールの変換効率を求める。この評価では、当該条件の光を照射するためのソーラーシミュレータ装置が擬似太陽光源として使用される。通常、各太陽電池メーカは当該評価により求めた変換効率を、カタログや仕様書に記載している。以下、この変換効率を標準条件下の変換効率という。As evaluation of the device characteristic of the
標準条件下の変換効率には、放射照度、入射角度、及び温度に対する依存性が考慮されていない。そこで本実施の形態では、太陽電池1の変換効率の放射照度、入射角度、及び温度に対する依存性を考慮する。太陽電池1の変換効率が放射照度に対して依存性を持つのは、主にフォトダイオードの構造(PN構造、PIN構造など)や太陽電池モジュールを構成する材料に起因する。太陽電池1の変換効率が入射角度に対して依存性を持つのは、主にパネル表面に貼られている反射防止膜(ARコート)の特性や、太陽電池モジュールの光学構造に起因する。
The conversion efficiency under standard conditions does not take into account the dependence on irradiance, angle of incidence and temperature. Therefore, in the present embodiment, the dependence of the conversion efficiency of the
検証者は、太陽電池モジュールの変換効率と放射照度の依存性を検証するため、ソーラシミュレータを用い、放射照度を変えて都度、太陽電池モジュールの出力電圧・出力電流を計測して、太陽電池モジュールの変換効率を求める。例えば、光源と太陽電池モジュールの間にフィルタを介在させて、太陽電池モジュールに放射される照度を調整する。フィルタにアクリル板を使用することにより、スペクトルを変えずに放射照度を任意の量、低減させることができる。 In order to verify the dependence of the conversion efficiency and irradiance of the solar cell module, the verifier measures the output voltage and output current of the solar cell module each time the irradiance is changed using a solar simulator, and the solar cell module Find the conversion efficiency of For example, a filter is interposed between the light source and the solar cell module to adjust the illuminance emitted to the solar cell module. By using an acrylic plate for the filter, the irradiance can be reduced by any amount without changing the spectrum.
温度=25℃の環境下で太陽電池モジュールに対して垂直に、0kW/m2〜1kW/m2の間の複数レベルの光を照射し、各レベルにおける変換効率を求める。求めた変数効率の値を、標準条件下(放射照度=1kW/m2、入射角度=0°、温度=25℃)の変換効率を1として正規化する。以下、この正規化後の変換効率の値を、変換効率の照射依存係数E(I)と呼ぶ。Perpendicularly to the solar cell module under the environment of temperature = 25 ° C., and irradiated with multiple levels of light between the 0kW / m 2 ~1kW / m 2 , obtaining the conversion efficiency at each level. The calculated variable efficiency values are normalized with the conversion efficiency of standard conditions (irradiance = 1 kW / m 2 , incident angle = 0 °, temperature = 25 ° C.) as 1. Hereinafter, the value of the conversion efficiency after the normalization is referred to as an irradiation dependent coefficient E (I) of the conversion efficiency.
上記検証により求めた複数点の照射依存係数E(I)をもとに、放射照度Iを説明変数、照度依存係数E(I)を目的変数とする近似曲線を導出する。例えば、下記(式1)に示す4次関数で近似する。基本的に放射照度Iが低下するほど照度依存係数E(I)が低下する左下がり曲線になる。 Based on the irradiation dependence coefficients E (I) of a plurality of points obtained by the above verification, an approximate curve is derived with the irradiance I as an explanatory variable and the illuminance dependence coefficient E (I) as a target variable. For example, it approximates by the quartic function shown in the following (Formula 1). Basically, it becomes a downward-sloping curve in which the illuminance dependence coefficient E (I) decreases as the irradiance I decreases.
E(I)=aI4+bI3+cI2+dI+e ・・・(式1)E (I) = aI 4 + bI 3 + cI 2 + dI + e (Equation 1)
次に検証者は、太陽電池モジュールの変換効率と入射角度の依存性を検証するため、ソーラシミュレータを用い、入射角度を変えて都度、太陽電池モジュールの出力電圧・出力電流を計測し、太陽電池モジュールの変換効率を求める。例えば、太陽電池モジュールの角度を調整可能な治具を使用して、光源に対する太陽電池モジュールの相対角度を調整する。なお光源の角度を調整可能な治具を使用してもよい。 Next, in order to verify the dependence of the conversion efficiency and the incident angle of the solar cell module, the verifier changes the incident angle and measures the output voltage and output current of the solar cell module each time using a solar simulator. Determine the conversion efficiency of the module. For example, using a jig capable of adjusting the angle of the solar cell module, the relative angle of the solar cell module with respect to the light source is adjusted. A jig capable of adjusting the angle of the light source may be used.
温度=25℃の環境下で太陽電池モジュールに、0°〜90°の間の複数の入射角度の光(入射角度0°の放射照度=1kW/m2)を照射し、各角度における変換効率を求める。求めた変数効率の値を、標準条件下(放射照度=1kW/m2、入射角度=0°、温度=25℃)の太陽電池モジュールの変換効率を1として正規化する。以下、この正規化後の変換効率を、変換効率の入射角度依存係数E(θ)と呼ぶ。The solar cell module is irradiated with light at a plurality of incident angles between 0 ° and 90 ° (irradiance at an incident angle of 0 ° = 1 kW / m 2 ) under an environment of temperature = 25 ° C., and the conversion efficiency at each angle Ask for The value of the variable efficiency thus determined is normalized with the conversion efficiency of the solar cell module under standard conditions (irradiance = 1 kW / m 2 , incident angle = 0 °, temperature = 25 ° C.) as 1. Hereinafter, the conversion efficiency after this normalization is referred to as an incident angle dependent coefficient E (θ) of the conversion efficiency.
上記検証により求めた複数点の入射角度依存係数E(θ)をもとに、入射角度θを説明変数、入射角度依存係数E(θ)を目的変数とする近似曲線を導出する。例えば、下記(式2)に示す4次関数で近似する。基本的に入射角度θが大きくなるほど入射角度依存係数E(θ)が低下する右下がり曲線になる。 Based on the incident angle dependent coefficients E (θ) of a plurality of points obtained by the above verification, an approximate curve with the incident angle θ as an explanatory variable and the incident angle dependent coefficient E (θ) as an objective variable is derived. For example, it approximates by the quartic function shown in the following (Formula 2). Basically, it becomes a downward-sloping curve in which the incident angle dependent coefficient E (θ) decreases as the incident angle θ increases.
E(θ)=aθ4+bθ3+cθ2+dθ+e ・・・(式2)E (θ) = aθ 4 + bθ 3 + cθ 2 + dθ + e (Equation 2)
次に検証者は、太陽電池モジュールの変換効率と温度の依存性を検証するため、ソーラシミュレータを用い、温度を変えて都度、太陽電池モジュールの出力電圧・出力電流を計測し、太陽電池モジュールの変換効率を求める。例えば、ヒータにより太陽電池モジュールを加熱し、その加熱温度を調整する。 Next, in order to verify the dependence of the conversion efficiency and temperature of the solar cell module, the verifier measures the output voltage and output current of the solar cell module each time the temperature is changed using a solar simulator, Find conversion efficiency. For example, the solar cell module is heated by a heater, and the heating temperature is adjusted.
太陽電池モジュールに対して垂直に光(放射照度=1kW/m2)を照射した状態で、例えば25℃〜65℃の間の複数の温度で加熱し、各温度における変換効率を求める。求めた変数効率の値を、標準条件下(放射照度=1kW/m2、入射角度=0°、温度=25℃)の太陽電池モジュールの変換効率を1として正規化する。以下、この正規化後の変換効率を、変換効率の温度依存係数f(t)と呼ぶ。In a state where light (irradiance = 1 kW / m 2 ) is irradiated perpendicularly to the solar cell module, the solar cell module is heated at a plurality of temperatures, for example, between 25 ° C. and 65 ° C., and conversion efficiency at each temperature is determined. The value of the variable efficiency thus determined is normalized with the conversion efficiency of the solar cell module under standard conditions (irradiance = 1 kW / m 2 , incident angle = 0 °, temperature = 25 ° C.) as 1. Hereinafter, this conversion efficiency after normalization is referred to as a temperature-dependent coefficient f (t) of conversion efficiency.
上記検証により求めた複数点の温度依存係数E(t)をもとに、温度tを説明変数、温度依存係数f(t)を目的変数とする近似直線を導出する。例えば、下記(式3)に示す1次関数で近似する。基本的に温度tが高くなるほど温度依存係数f(t)が低下する右下がり直線になる。また、温度tは、測定で用いた温度域以外でも使用する。 Based on the temperature dependent coefficients E (t) of a plurality of points obtained by the above verification, an approximate straight line is derived with the temperature t as an explanatory variable and the temperature dependent coefficient f (t) as an objective variable. For example, it approximates with a linear function shown in the following (formula 3). Basically, the temperature dependence coefficient f (t) decreases as the temperature t rises, and the temperature becomes a downward straight line. The temperature t is also used outside the temperature range used in the measurement.
f(t)=at+b ・・・(式3)
なお、上記(式1)〜(式3)のa、b、c、d、eはそれぞれ独立した係数である。f (t) = at + b (Equation 3)
In addition, a, b, c, d and e in the above (formula 1) to (formula 3) are independent coefficients.
現在、太陽電池モジュールの変換効率の3つの評価パラメータ(デバイス特性)の内、熱分野に属する温度はJET等の外部評価機関で評価されているが、光分野に属する放射照度、入射角度は評価されていない。 At present, among the three evaluation parameters (device characteristics) of the conversion efficiency of the solar cell module, the temperature belonging to the thermal field is evaluated by an external evaluation organization such as JET, but the irradiance and incident angle belonging to the optical field are evaluated It has not been.
現在、実使用環境下での太陽電池1の評価として、時間別の実測発電量データを収集し、分析することが行われている。実使用環境下における全天日射量(直達日射量+散乱日射量)は、天候、経度・緯度、及び時間によって異なる値を示す。
At present, as evaluation of the
時間別の実測発電量データからは、放射照度、入射角度、及び駆動温度のそれぞれの要因が発電量に与える影響度を個別に分析することができない。これに対して、本実施の形態に係る太陽光をベースとして推定する発電量からは、放射照度、入射角度、及び駆動温度が発電量に与える影響度を個別に分析することができる。 From the actually measured power generation data by time, it is not possible to analyze individually the degree of influence of each factor of irradiance, incident angle and drive temperature on the power generation. On the other hand, from the power generation amount estimated based on the sunlight according to the present embodiment, the degree of influence of the irradiance, the incident angle, and the driving temperature on the power generation amount can be analyzed individually.
本実施の形態に係る第1の発電量推定モデルでは、下記(式4)を用いて太陽電池1の変換効率η(I,θ,t)を決定する。
In the first power generation amount estimation model according to the present embodiment, the conversion efficiency η (I, θ, t) of the
η(I,θ,t)=η0*E(I)*E(θ)*f(t) ・・・(式4)
η0は標準条件下の変換効率である。η (I, θ, t) = 0 0 * E (I) * E (θ) * f (t) (Equation 4)
η 0 is the conversion efficiency under standard conditions.
放射照度I、入射角度θ、及び温度tに対する依存性を考慮しない場合、E(I)=E(θ)=f(t)=1となり、標準条件下の変換効率η0がそのまま使用される。If the dependency on the irradiance I, incident angle θ and temperature t is not taken into account, E (I) = E (θ) = f (t) = 1, and the conversion efficiency η 0 under the standard conditions is used as it is .
放射照度Iには、日射量の計測データを使用することができる。温度tには、駆動温度の計測データを使用することができる。入射角度θは、太陽電池1の設置位置(経度・緯度)、日時、太陽電池1の受光面の設置角度をもとに算出することができる。具体的には、経度・緯度、日付をもとに太陽軌道を計算する。当該太陽軌道をもとに、日射量および駆動温度の計測時刻における太陽の位置(高度・方位)を特定する。特定した太陽の位置と、太陽電池1の受光面の設置角度の関係から、各計測時刻における入射角度θを算出する。
For the irradiance I, measurement data of the amount of solar radiation can be used. For the temperature t, measurement data of the drive temperature can be used. The incident angle θ can be calculated based on the installation position (longitude and latitude) of the
決定した変換効率η(I,θ,t)に、計測された日射量Iと、太陽電池1の受光総面積Cを掛けると、下記(式5)に示すように発電量Wを推定することができる。
When the determined conversion efficiency η (I, θ, t) is multiplied by the measured solar radiation amount I and the total light reception area C of the
W=C*I*η(I,θ,t) ・・・(式5) W = C * I * η (I, θ, t) (5)
次に太陽光の振る舞いを考慮した、本実施の形態に係る第2の発電量推定モデルを説明する。全天日射量は、直達日射量と散乱日射量(天空日射量ともいう)に分離することができる。直達日射量は、太陽から太陽電池1に直接到達する光であり方向成分がある。方向成分は、時間経過と共に移動する太陽の位置により変化する。散乱日射量は、雲などの大気中の粒子に散乱された光であり、太陽電池1に全方向から到達する光である。散乱日射量には方向成分がない。
Next, a second power generation amount estimation model according to the present embodiment in which the behavior of sunlight is considered will be described. The total solar radiation can be separated into direct solar radiation and scattered solar radiation (also called sky solar radiation). The direct solar radiation amount is light which directly reaches the
図3(a)−(f)は、直達日射量と散乱日射量の例を示す図である。グレーの矢印が直達日射量を、黒の矢印が散乱日射量をそれぞれ示している。矢印の太さは、日射量の絶対量を示している。図3(a)−(f)に示すように直達日射は、太陽Sの高度が下がる朝、夕に日射量が低下する。また朝、夕は直達日射の入射角度が大きくなる。なお入射角度は太陽電池1の受光面との相対関係により決まる。従って、太陽電池1の受光面の向きを調整できる可動機構を用いれば、入射角度が垂直から大きくずれることを回避できる。一方、散乱日射量は、雲Cの位置や量の影響を大きく受け、太陽Sの位置により受ける影響は相対的に小さい。
FIGS. 3 (a) to 3 (f) are diagrams showing an example of direct solar radiation and scattered solar radiation. Gray arrows indicate direct solar radiation and black arrows indicate scattered solar radiation. The thickness of the arrow indicates the absolute amount of solar radiation. As shown in FIGS. 3 (a) to 3 (f), in direct sunlight, the amount of solar radiation decreases in the morning and in the evening when the altitude of the sun S decreases. In the morning and evening, the angle of incidence of direct sunlight increases. The incident angle is determined by the relative relationship with the light receiving surface of the
太陽光の振る舞いを第2の発電量推定モデルでは、太陽電池1の発電量を、直達日射量に基づく発電量と、散乱日射量に基づく発電量を別々に求めて両者を加算する。その前提として、計測された全天日射量Igを、直達日射量Ibと散乱日射量Idに分離する必要がある。全天日射量の直散分離には例えば、下記(式6)、(式7)に示すErbsモデルを使用することができる。Ktは晴天指数であり、全天日射量Ig/大気外全天日射量Ig0により算出できる。In the second power generation amount estimation model of the behavior of sunlight, the power generation amount of the
Kt≦0.22のとき、
Id=Ig(1.0−0.09Kt)
0.22<Kt≦0.80のとき、
Id=Ig(0.9511−0.1604Kt+4.388Kt2−16.638Kt3+12.366Kt4)
Kt>0.80のとき、
Id=0.165Ig ・・・(式6)
Ib=Ig−Id ・・・(式7)When Kt ≦ 0.22
Id = Ig (1.0-0.09 Kt)
When 0.22 <Kt ≦ 0.80
Id = Ig (0.9511-0.1604Kt + 4.388Kt 2 -16.638Kt 3 + 12.366Kt 4)
When Kt> 0.80
Id = 0.165 Ig ... (Equation 6)
Ib = Ig-Id (7)
なお、Erbsモデルの代わりにMETPV-3モデル等の他のモデルを使用してもよい。 Note that other models such as the METPV-3 model may be used instead of the Erbs model.
第2の発電量推定モデルでは、下記(式8)、(式9)に示すように太陽電池1の変換効率ηを、散乱成分に対する変換効率ηdと、直達成分に対する変換効率ηbに分けて考える。
In the second power generation amount estimation model, the conversion efficiency 下 記 of the
ηd(I,t)=η0*E(Id)*f(t) ・・・(式8)
ηb(I,θ,t)=η0*E(Ib)*E(θ)*f(t) ・・・(式9)η d (I, t) = 0 0 * E (Id) * f (t) (Equation 8)
η b (I, θ, t) = 0 0 * E (Ib) * E (θ) * f (t) (9)
散乱日射には方向成分がないため、E(θ)の項は消去される。第2の発電量推定モデルでは、散乱成分に対する変換効率ηd(I,t)、散乱日射量Id、直達成分に対する変換効率ηb(I,θ,t)、直達日射量Ib、受光総面積Cをもとに、下記(式10)に示すように発電量Wを推定することができる。 The term E (θ) is eliminated because there is no directional component in the diffuse solar radiation. In the second power generation amount estimation model, the conversion efficiency η d (I, t) for scattered components, the amount of scattered solar radiation Id, the conversion efficiency η b (I, θ, t) for direct achievement, the amount of direct solar radiation Ib, the total light reception area C Based on the equation (10) below, the power generation amount W can be estimated.
W=C*{Id*ηd(I,t)+Ib*ηb(I,θ,t)} ・・・(式10)
日射量計測の単位時間が1分である場合、毎分の発電量Wを推定できる。毎分の発電量Wを1日分累積することにより1日の発電量ΣWmを推定でき、1日の発電量ΣWmを1年分累積することにより1年間の発電量ΣWdを推定できる。W = C * {Id * d d (I, t) + Ib * b b (I, θ, t)} (10)
When the unit time of the solar radiation amount measurement is one minute, the power generation amount W can be estimated every minute. The power generation amount WWm of one day can be estimated by accumulating the power generation amount W of every minute for one day, and the power generation amount WWd of one year can be estimated by accumulating the power generation amount WWm of one day for one year.
図4は、第2の発電量推定モデルを使用した発電量推定処理の流れを示すフローチャートである。まずデータ取得部131は、全天日射量および駆動温度の計測データを取得する(S10)。入射角度推定部133は、太陽電池1の設置位置の軽度・緯度、日付をもとに太陽軌道を算出する(S11)。入射角度推定部133は、算出した太陽軌道、計測時刻、及び太陽電池1の設置角度をもとに入射角度を推定する(S12)。直散分離部134は、全天日射量を所定の直散分離モデル(例えば、Erbsモデル)を使用して、直達日射量と散乱日射量に分離する(S13)。
FIG. 4 is a flowchart showing a flow of power generation amount estimation processing using the second power generation amount estimation model. First, the
変換効率補正部132は標準条件下の変換効率を、散乱日射量、照度依存係数、駆動温度、及び温度依存係数を用いて補正して、散乱日射光の変換効率を算出する(S14)。また変換効率補正部132は標準条件下の変換効率を、直達日射量、照度依存係数、入射角度、入射角度依存係数、駆動温度、及び温度依存係数を用いて補正して、直達日射光の変換効率を算出する(S15)。発電量推定部135は、散乱日射量、散乱日射光の変換効率、直達日射量、直達日射光の変換効率、及び太陽電池1の受光面積をもとに太陽電池1の発電量を推定する(S16)。
The conversion
損失量推定部136は、推定された発電量の日射量、入射角度または駆動温度に起因する損失量を推定する(S17)。日射量に起因する損失量LIは下記(式11)に示すように、上記(式10)により算出した発電量と、上記(式8)のE(Id)の項、及び上記(式9)のE(Ib)の項を1として算出した発電量との差分により推定することができる。
The loss
LI=C*{Id*ηd(I,t)+Ib*ηb(I,θ,t)}−C*{Id*ηd(t)+Ib*ηb(θ,t)} ・・・(式11) LI = C * {Id * η d (I, t) + Ib * η b (I, θ, t)}-C * {Id * η d (t) + Ib * η b (θ, t)} (11)
入射角度に起因する損失量Lθは下記(式12)に示すように、上記(式10)により算出した発電量と、上記(式9)のE(θ)の項を1として算出した発電量との差分により推定することができる。 As shown in the following (formula 12), the amount of loss Lθ caused by the incident angle is the amount of generated power calculated by the above (formula 10) and the amount of generated power calculated as the term E (θ) of the above (formula 9) is 1. And the difference between
Lθ=C*{Id*ηd(I,t)+Ib*ηb(I,θ,t)}−C*{Id*ηd(I,t)+Ib*ηb(I,t)} ・・・(式12) Lθ = C * {Id * ηd (I, t) + Ib * ηb (I, θ, t)}-C * {Id * ηd (I, t) + Ib * ηb (I, t)} (Expression 12)
駆動温度に起因する損失量Ltは下記(式13)に示すように、上記(式10)により算出した発電量と、上記(式8)及び(式9)のf(t)の項を1として算出した発電量との差分により推定することができる。 As shown in the following (Equation 13), the loss amount Lt caused by the driving temperature is calculated by the above (Equation 10), and the terms of f (t) of the (Equation 8) and (Equation 9) It can estimate by the difference with the electric power generation amount calculated as.
Lt=C*{Id*ηd(I,t)+Ib*ηb(I,θ,t)}−C*{Id*ηd(I)+Ib*ηb(I,θ)} ・・・(式13) Lt = C * {Id * d d (I, t) + Ib * (b (I, θ, t)}-C * {Id * I d (I) + Ib * b b (I, θ)} (Equation 13)
図5(a)、(b)は、近畿地方のある場所に設置された太陽電池1の発電量を示すグラフを示す図である。この太陽電池1は、受光総面積が約10m2で、南向きに約20°の傾斜で設置されている。また標準条件下の変換効率は約20%である。1日分の入射角度損失量Lθ、放射照度損失量LI、及び温度損失量Ltは、1分単位の入射角度損失量Lθ、放射照度損失量LI、及び温度損失量Ltをそれぞれ累積することにより算出される。また、1年分の入射角度損失量Lθ、放射照度損失量LI、及び温度損失量Ltは、1日分の入射角度損失量Lθ、放射照度損失量LI、及び温度損失量Ltをそれぞれ累積することにより算出される。5 (a) and 5 (b) are graphs showing the amount of power generation of the
図5(a)は、ある1日の推定発電量、入射角度損失量、放射照度損失量、温度損失量、及び推定最大発電量を示している。推定発電量は、上記第2の発電量推定モデルを使用して算出した値である。推定最大発電量は、推定発電量、入射角度損失量、放射照度損失量、及び温度損失量を加算した値である。即ち、太陽電池1が標準条件下にある場合に発電可能な発電量である。
FIG. 5A shows an estimated power generation amount, incident angle loss amount, irradiance loss amount, temperature loss amount, and estimated maximum power generation amount for a given day. The estimated power generation amount is a value calculated using the second power generation amount estimation model. The estimated maximum power generation amount is a value obtained by adding the estimated power generation amount, the incident angle loss amount, the irradiance loss amount, and the temperature loss amount. That is, the amount of power that can be generated when the
推定最大発電量に占める入射角度損失量の割合は約0%、推定最大発電量に占める放射照度損失量の割合は約2%、推定最大発電量に占める温度損失量の割合は約5%である。従って、この日の発電量の損失は、駆動温度の要因が最も大きく、次に放射照度の要因が大きく、入射角度の要因が最も小さいことが分かる。 The ratio of the incident angle loss to the estimated maximum power generation is about 0%, the ratio of the irradiance loss to the estimated maximum power generation is about 2%, and the ratio of the temperature loss to the estimated maximum power generation is about 5% is there. Therefore, it can be seen that the loss of the amount of power generation on this day is the largest factor of the driving temperature, next the largest factor of the irradiance, and the smallest factor of the incident angle.
図5(b)は、ある1年の推定発電量、入射角度損失量、放射照度損失量、温度損失量、及び推定最大発電量を示している。推定最大発電量に占める入射角度損失量の割合は約0%、推定最大発電量に占める放射照度損失量の割合は約3%、推定最大発電量に占める温度損失量の割合は約4%である。年単位で見ても、1日単位でみた傾向と同じ傾向が出ている。 FIG. 5 (b) shows an estimated power generation amount, incident angle loss amount, irradiance loss amount, temperature loss amount, and estimated maximum power generation amount for a given year. The ratio of the incident angle loss to the estimated maximum power generation is about 0%, the ratio of the irradiance loss to the estimated maximum power generation is about 3%, and the ratio of the temperature loss to the estimated maximum power generation is about 4% is there. Looking at the yearly basis, the same trend is seen as the daily trend.
なお当該太陽電池1の、電力変換装置2により計測された時間別の実測発電量と、上記第2の発電量推定モデルを使用して推定された時間別の推定発電量との比較検証を行ったところ、両者の相関係数が0.999以上であった。これは、入射角度、放射照度、駆動温度の3つのパラメータで、実環境下の様々な変動要因を、ほぼ説明できていることを示している。即ち、上記第2の発電量推定モデルを使用すれば、全天日射量と駆動温度から実測発電量をほぼ正確に推定できることを示している。
In addition, comparison verification is performed between the actually measured power generation amount measured by the power conversion device 2 of the
上記第2の発電量推定モデルを使用すれば、実環境下の変動要因となる3つのパラメータが発電量の損失にどの程度影響しているかを個別に定量的に分析することができる。以下、さらに天候要因、季節要因の影響を加味した3つのパラメータについて分析する。 If the second power generation amount estimation model is used, it is possible to individually and quantitatively analyze how much the three parameters that cause fluctuation in the actual environment affect the loss of the power generation amount. In the following, we analyze three parameters that take into consideration the influence of weather factors and seasonal factors.
図6(a)、(b)は、上記太陽電池1の設置場所の1年間における天候の割合と、1年間における天候別の推定発電量の割合を示すグラフを示す図である。このグラフでは、天候を快晴、晴天、準晴天、及び曇天の4つに分類している。この例では、空全体に対する雲の占める割合が0〜20%を快晴、20〜40%を快晴、40〜70%を準晴天、及び70〜100%を曇天として分類している。
FIGS. 6 (a) and 6 (b) are graphs showing the ratio of the weather in the installation place of the
図7(a)−(d)は、上記太陽電池1の1年間における推定発電量、入射角度損失量、放射照度損失量、及び温度損失量を天候別に分類して示すグラフを示す図である。図7(a)は快晴の日の累積発電量・損失量を、図7(b)は晴天の日の累積発電量・損失量を、図7(c)は準晴天の日の累積発電量・損失量を、図7(d)は曇天の日の累積発電量・損失量をそれぞれ示している。天候によって損失要因のバランスが変化する。例えば、快晴、晴天、及び準晴天の日は損失の主要因が駆動温度であるが、曇天の日は主要因が放射照度となる。また入射角度は天候に依らず、損失要因として最も小さいことが分かる。
FIGS. 7 (a) to 7 (d) are graphs showing the estimated power generation amount, incident angle loss amount, irradiance loss amount, and temperature loss amount of the
図8は、上記太陽電池1の1年間における季節別の推定発電量の割合を示すグラフを示す図である。この例では、3〜5月を春、6〜8月を夏、9〜11月を秋、及び12〜2月を冬として分類している。
FIG. 8 is a graph showing the ratio of the estimated amount of power generation by season in the year of the
図9(a)−(d)は、上記太陽電池1の1年間における推定発電量、入射角度損失量、放射照度損失量、及び温度損失量を季節別に分類して示すグラフを示す図である。図9(a)は春の累積発電量・損失量を、図9(b)は夏の累積発電量・損失量を、図9(c)は秋の累積発電量・損失量を、図9(d)は冬の累積発電量・損失量をそれぞれ示している。天候によって損失要因のバランスが変化する。全体的な傾向は、天候別の傾向と似ているが、冬は温度要因に依る損失がなくなることが分かる。
FIGS. 9 (a) to 9 (d) are graphs showing the estimated power generation amount, incident angle loss amount, irradiance loss amount, and temperature loss amount in one year of the
以上説明したように本実施の形態によれば、太陽光(全天日射量)をベースとして、実環境の変動要因となる主な3つのパラメータ(放射照度、入射角度、及び温度)を反映した発電量推定モデルを使用することにより、太陽電池1の実測発電量に極めて近い発電量を算出することができる。また発電量に対する放射照度、入射角度、及び温度の依存性を切り分けることができ、精緻な要因分析が可能となる。この点、これらの要因が絡み合った後の電圧・電流値からは、これらの要因を切り分けることができず、精緻な要因分析が困難である。
As described above, according to the present embodiment, three main parameters (irradiance, incident angle, and temperature), which become the fluctuation factor of the real environment, are reflected on the basis of sunlight (the amount of total solar radiation). By using the power generation amount estimation model, it is possible to calculate the power generation amount extremely close to the measured power generation amount of the
また太陽電池1の損失量に対する要因分析が可能であるため、当該太陽電池1の強みと弱みを把握することができ、製品のアピールポイント、改善点、他社製品との違いを浮き彫りにすることができる。また、天候別に放射照度、入射角度、及び温度による損失を分析することにより、当該太陽電池1がどんな天候に強く、どんな天候に弱いかを浮き彫りにすることもできる。季節別にも同様の分析を行うことができる。
Moreover, since factor analysis is possible for the loss amount of the
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The present invention has been described above based on the embodiments. The embodiment is an exemplification, and it is understood by those skilled in the art that various modifications can be made to the combination of each component and each processing process, and such modifications are also within the scope of the present invention. .
上述の実施の形態では、標準条件下の変換効率η0を補正するための、照度依存係数E(I)、入射角度依存係数E(θ)及び温度依存係数f(t)を関数(4次関数、1次関数)を用いて導出する例を示したが、テーブル参照により導出してもよい。In the above-described embodiment, the illumination dependency coefficient E (I), the incident angle dependency coefficient E (θ), and the temperature dependency coefficient f (t) for correcting the conversion efficiency η 0 under standard conditions are functions (fourth order Although an example of derivation using a function or a linear function is shown, it may be derived by referring to a table.
上述の実施の形態では、照度依存係数E(I)、入射角度依存係数E(θ)及び温度依存係数f(t)の3つの係数を用いて標準条件下の変換効率η0を補正したが、3つの係数の少なくとも1つの係数を用いて補正してもよい。例えば、照度依存係数E(I)のみを用いて標準条件下の変換効率η0を補正した変換効率を用いて発電量を推定する場合でも、標準条件下の変換効率η0をそのまま使用して発電量を推定する場合より、推定精度は向上する。また上述の説明から分かるように、照度依存係数E(I)と温度依存係数f(t)を用いて標準条件下の変換効率η0を補正した変換効率を用いて発電量を推定すれば、かなり高精度に実測発電量が推定できる。In the above embodiment, the conversion efficiency η 0 under the standard conditions is corrected using three coefficients, the illuminance dependent coefficient E (I), the incident angle dependent coefficient E (θ) and the temperature dependent coefficient f (t). , And may be corrected using at least one of the three coefficients. For example, even if the estimated amount of power generation by using the conversion efficiency obtained by correcting the conversion efficiency eta 0 under standard conditions using only illuminance dependence coefficient E (I), accept the conversion efficiency eta 0 under standard conditions The estimation accuracy is improved compared to the case of estimating the power generation amount. Also, as can be understood from the above description, if the power generation amount is estimated using the conversion efficiency in which the conversion efficiency η 0 under the standard conditions is corrected using the illuminance dependent coefficient E (I) and the temperature dependent coefficient f (t), It is possible to estimate the measured power generation with fairly high accuracy.
なお、実施の形態は、以下の項目によって特定されてもよい。 The embodiment may be specified by the following items.
[項目1]
太陽電池(1)に入射される日射量の計測データを取得するデータ取得部(131)と、
予め導出された前記太陽電池(1)の変換効率と日射量との第1依存関係と、前記取得された日射量を使用した前記変換効率の第1の補正処理、及び予め導出された前記太陽電池(1)の変換効率と太陽光の入射角度との第2依存関係と、太陽軌道をもとに推定される入射角度を使用した前記変換効率の第2の補正処理の少なくとも一方を実行する変換効率補正部(132)と、
前記取得された日射量と前記補正された変換効率をもとに、前記太陽電池(1)の発電量を推定する発電量推定部(135)と、
を備えることを特徴とする太陽電池(1)の発電量推定装置(10)。
これによれば、第1依存関係および/または第2依存関係を考慮することにより、発電量の推定精度を向上させることができる。
[項目2]
前記データ取得部(131)は、前記太陽電池(1)の温度の計測データをさらに取得し、
前記変換効率補正部(132)は、前記第1の補正処理、前記第2の補正処理、及び予め導出された前記太陽電池(1)の変換効率と前記太陽電池(1)の温度との第3依存関係と、前記取得された温度を使用した前記変換効率の第3の補正処理を実行することを特徴とする項目1に記載の太陽電池(1)の発電量推定装置(10)。
これによれば、第1依存関係、第2依存関係、及び第3依存関係を考慮することにより、実測発電量とほぼ同じ発電量を推定することができる。
[項目3]
前記データ取得部(131)は、全天日射計から全天日射量の計測データを取得し、
本発電量推定装置(10)は、
前記取得された全天日射量を所定の分離式を用いて、散乱日射量と直達日射量に分離する直散分離部(134)をさらに備え、
前記変換効率補正部(132)は、
前記第1依存関係と前記分離された散乱日射量をもとに前記太陽電池(1)の散乱日射に対する変換効率を補正し、かつ前記第3依存関係と前記取得された前記太陽電池(1)の温度をもとに前記太陽電池(1)の散乱日射に対する変換効率を補正し、
前記第1依存関係と前記分離された直達日射量をもとに前記太陽電池(1)の直達日射に対する変換効率を補正し、かつ前記第2依存関係と太陽軌道をもとに推定される入射角度をもとに前記太陽電池(1)の直達日射に対する変換効率を補正し、かつ前記第3依存関係と前記取得された前記太陽電池(1)の温度をもとに前記太陽電池(1)の直達日射に対する変換効率を補正し、
前記発電量推定部(135)は、前記分離された散乱日射量と前記補正された前記太陽電池(1)の散乱日射に対する変換効率との積、及び前記分離された直達日射量と前記補正された前記太陽電池(1)の直達日射に対する変換効率との積をもとに、前記太陽電池(1)の発電量を推定することを特徴とする項目2に記載の太陽電池(1)の発電量推定装置(10)。
これによれば、散乱日射成分と、直達日射成分ごとに変換効率を補正する精緻な推定モデルを構築することができる。
[項目4]
前記太陽電池(1)の発電量の、日射量、入射角度または前記太陽電池(1)の温度に起因する損失量を推定する損失量推定部(136)をさらに備え、
前記損失量推定部(136)は、前記第1の補正処理を実行する場合と実行しない場合とにおける発電量差をもとに日射量に起因する損失量を推定する処理、前記第2の補正処理を実行する場合と実行しない場合とにおける発電量差をもとに入射角度に起因する損失量を推定する処理、及び前記第3の補正処理を実行する場合と実行しない場合とにおける発電量差をもとに前記太陽電池(1)の温度に起因する損失量を推定する処理の少なくとも1つを実行することを特徴とする項目2または3に記載の太陽電池(1)の発電量推定装置(10)。
これによれば、発電量の損失に対する要因分析を行うことができる。
[項目5]
太陽電池に入射される日射量の計測データを取得するステップと、
予め導出された前記太陽電池の変換効率と日射量との第1依存関係と、前記取得された日射量を使用した前記変換効率の第1の補正処理、及び予め導出された前記太陽電池の変換効率と太陽光の入射角度との第2依存関係と、太陽軌道をもとに推定される入射角度を使用した前記変換効率の第2の補正処理の少なくとも一方の補正を実行するステップと、
前記取得された日射量と前記補正された変換効率をもとに、前記太陽電池の発電量を推定するステップと、
を備えることを特徴とする太陽電池の発電量推定方法。
これによれば、第1依存関係および/または第2依存関係を考慮することにより、発電量の推定精度を向上させることができる。
[項目6]
太陽電池に入射される日射量の計測データを取得するステップと、
予め導出された前記太陽電池の変換効率と日射量との第1依存関係と、前記取得された日射量を使用した前記変換効率の第1の補正処理、及び予め導出された前記太陽電池の変換効率と太陽光の入射角度との第2依存関係と、太陽軌道をもとに推定される入射角度を使用した前記変換効率の第2の補正処理の少なくとも一方の補正を実行するステップと、
前記取得された日射量と前記補正された変換効率をもとに、前記太陽電池の発電量を推定するステップと、
をコンピュータに実行させることを特徴とする太陽電池の発電量推定プログラム。
これによれば、第1依存関係および/または第2依存関係を考慮することにより、発電量の推定精度を向上させることができる。[Item 1]
A data acquisition unit (131) for acquiring measurement data of the amount of solar radiation incident on the solar cell (1);
A first dependency between the conversion efficiency of the solar cell (1) and the amount of solar radiation derived in advance, a first correction process of the conversion efficiency using the acquired amount of solar radiation, and the solar device derived in advance At least one of a second dependency between the conversion efficiency of the battery (1) and the incident angle of sunlight, and the second correction process of the conversion efficiency using the incident angle estimated based on the solar orbit A conversion efficiency correction unit (132),
A power generation amount estimation unit (135) configured to estimate a power generation amount of the solar cell (1) based on the acquired amount of solar radiation and the corrected conversion efficiency;
A power generation amount estimation device (10) of a solar cell (1), comprising:
According to this, it is possible to improve the estimation accuracy of the power generation amount by considering the first dependency and / or the second dependency.
[Item 2]
The data acquisition unit (131) further acquires measurement data of the temperature of the solar cell (1),
The conversion efficiency correction unit (132) includes the first correction process, the second correction process, and the conversion efficiency of the solar cell (1) and the temperature of the solar cell (1) derived in advance. 3. A power generation amount estimation device (10) of a solar cell (1) according to
According to this, it is possible to estimate a power generation amount substantially the same as the actually-measured power generation amount by considering the first dependency relationship, the second dependency relationship, and the third dependency relationship.
[Item 3]
The data acquisition unit (131) acquires measurement data of the total amount of solar radiation from the global actinometer,
This power generation amount estimation device (10)
The system further comprises a direct scattering separation unit (134) that separates the acquired total solar radiation amount into a scattered solar radiation amount and a direct solar radiation amount using a predetermined separation formula,
The conversion efficiency correction unit (132)
The conversion efficiency of the solar cell (1) against scattered solar radiation is corrected based on the first dependency and the separated scattered solar radiation, and the third dependency and the acquired solar cell (1) Correcting the conversion efficiency of the solar cell (1) to scattered solar radiation based on the temperature of
The conversion efficiency for direct solar radiation of the solar cell (1) is corrected based on the first dependency and the separated direct solar radiation, and the incident estimated based on the second dependency and the solar orbit The conversion efficiency for direct solar radiation of the solar cell (1) is corrected based on the angle, and the solar cell (1) is corrected based on the third dependency and the acquired temperature of the solar cell (1) Correct the conversion efficiency for direct solar radiation,
The power generation amount estimation unit (135) corrects the product of the separated scattered solar radiation amount and the conversion efficiency for the scattered solar radiation of the corrected solar cell (1), and the separated direct delivery solar radiation amount. The power generation amount of the solar cell (1) according to item 2, wherein the power generation amount of the solar cell (1) is estimated based on the product of the conversion efficiency of the solar cell (1) to direct sunlight Quantity estimation device (10).
According to this, it is possible to construct a sophisticated estimation model that corrects the conversion efficiency for each of the scattered solar radiation component and the direct solar radiation component.
[Item 4]
It further comprises a loss amount estimation unit (136) for estimating the amount of power generation of the solar cell (1), such as the amount of solar radiation, the incident angle or the amount of loss due to the temperature of the solar cell (1);
A process of estimating the amount of loss due to the amount of solar radiation based on the difference between the amounts of power generation when the first correction processing is performed and when the first correction processing is not performed; the second correction A process of estimating the amount of loss caused by the incident angle based on the difference between the amount of power generation when the process is performed and when the process is not performed, and a difference between the amount of power generation when the third correction process is performed and when it is not performed The power generation amount estimation apparatus of the solar cell (1) according to item 2 or 3, characterized in that at least one of the processes for estimating the amount of loss caused by the temperature of the solar cell (1) based on (10).
According to this, it is possible to carry out factor analysis on the loss of generated power.
[Item 5]
Obtaining measurement data of the amount of solar radiation incident on the solar cell;
A first dependency between the solar cell conversion efficiency and the amount of solar radiation derived in advance, a first correction process of the conversion efficiency using the acquired amount of solar radiation, and a conversion of the solar cell derived in advance Performing at least one correction of the second correction processing of the conversion efficiency using a second dependency between the efficiency and the incident angle of sunlight, and the incident angle estimated based on a solar orbit;
Estimating the power generation amount of the solar cell based on the acquired amount of solar radiation and the corrected conversion efficiency;
A method for estimating the amount of power generation of a solar cell, comprising:
According to this, it is possible to improve the estimation accuracy of the power generation amount by considering the first dependency and / or the second dependency.
[Item 6]
Obtaining measurement data of the amount of solar radiation incident on the solar cell;
A first dependency between the solar cell conversion efficiency and the amount of solar radiation derived in advance, a first correction process of the conversion efficiency using the acquired amount of solar radiation, and a conversion of the solar cell derived in advance Performing at least one correction of the second correction processing of the conversion efficiency using a second dependency between the efficiency and the incident angle of sunlight, and the incident angle estimated based on a solar orbit;
Estimating the power generation amount of the solar cell based on the acquired amount of solar radiation and the corrected conversion efficiency;
A program for causing a computer to execute a solar cell power generation amount estimation program.
According to this, it is possible to improve the estimation accuracy of the power generation amount by considering the first dependency and / or the second dependency.
1 太陽電池、 1a 日射センサ、 1b 温度センサ、 2 電力変換装置、 3 系統、 4 計測データ保存装置、 5 ネットワーク、 10 発電量推定装置、 11 通信部、 12 メディア挿入部、 13 制御部、 131 データ取得部、 132 変換効率補正部、 133 入射角度推定部、 134 直散分離部、 135 発電量推定部、 136 損失量推定部、 14 コンソール部、 15 記憶部。
DESCRIPTION OF
本発明は、太陽電池の発電量を推定することに利用可能である。 The present invention can be used to estimate the amount of power generation of a solar cell.
Claims (6)
予め導出された前記太陽電池の変換効率と日射量との第1依存関係と、前記取得された日射量を使用した前記変換効率の第1の補正処理、及び予め導出された前記太陽電池の変換効率と太陽光の入射角度との第2依存関係と、太陽軌道をもとに推定される入射角度を使用した前記変換効率の第2の補正処理の少なくとも一方を実行する変換効率補正部と、
前記取得された日射量と前記補正された変換効率をもとに、前記太陽電池の発電量を推定する発電量推定部と、
を備えることを特徴とする太陽電池の発電量推定装置。A data acquisition unit that acquires measurement data of the amount of solar radiation incident on the solar cell;
A first dependency between the solar cell conversion efficiency and the amount of solar radiation derived in advance, a first correction process of the conversion efficiency using the acquired amount of solar radiation, and a conversion of the solar cell derived in advance A conversion efficiency correction unit that executes at least one of a second dependency between the efficiency and the incident angle of sunlight, and a second correction process of the conversion efficiency using the incident angle estimated based on the sun trajectory;
A power generation amount estimation unit configured to estimate a power generation amount of the solar cell based on the acquired solar radiation amount and the corrected conversion efficiency;
An apparatus for estimating the amount of power generation of a solar cell, comprising:
前記変換効率補正部は、前記第1の補正処理、前記第2の補正処理、及び予め導出された前記太陽電池の変換効率と前記太陽電池の温度との第3依存関係と、前記取得された温度を使用した前記変換効率の第3の補正処理を実行することを特徴とする請求項1に記載の太陽電池の発電量推定装置。The data acquisition unit further acquires measurement data of the temperature of the solar cell,
The conversion efficiency correction unit is configured to acquire the first correction processing, the second correction processing, and a third dependency between the conversion efficiency of the solar cell derived in advance and the temperature of the solar cell. The power generation amount estimation apparatus for a solar cell according to claim 1, wherein a third correction process of the conversion efficiency using a temperature is performed.
本発電量推定装置は、
前記取得された全天日射量を所定の分離式を用いて、散乱日射量と直達日射量に分離する直散分離部をさらに備え、
前記変換効率補正部は、
前記第1依存関係と前記分離された散乱日射量をもとに前記太陽電池の散乱日射に対する変換効率を補正し、かつ前記第3依存関係と前記取得された前記太陽電池の温度をもとに前記太陽電池の散乱日射に対する変換効率を補正し、
前記第1依存関係と前記分離された直達日射量をもとに前記太陽電池の直達日射に対する変換効率を補正し、かつ前記第2依存関係と太陽軌道をもとに推定される入射角度をもとに前記太陽電池の直達日射に対する変換効率を補正し、かつ前記第3依存関係と前記取得された前記太陽電池の温度をもとに前記太陽電池の直達日射に対する変換効率を補正し、
前記発電量推定部は、前記分離された散乱日射量と前記補正された前記太陽電池の散乱日射に対する変換効率との積、及び前記分離された直達日射量と前記補正された前記太陽電池の直達日射に対する変換効率との積をもとに、前記太陽電池の発電量を推定することを特徴とする請求項2に記載の太陽電池の発電量推定装置。The data acquisition unit acquires measurement data of total solar radiation from the global actinometer,
This power generation amount estimation device
The system further comprises a direct scattering separation unit that separates the acquired total solar radiation amount into a scattered solar radiation amount and a direct solar radiation amount using a predetermined separation formula,
The conversion efficiency correction unit
Based on the first dependency and the separated amount of scattered solar radiation, the conversion efficiency of the solar cell to scattered solar radiation is corrected, and based on the third dependency and the temperature of the obtained solar cell Correcting the conversion efficiency of the solar cell to scattered solar radiation,
The conversion efficiency for direct solar radiation of the solar cell is corrected based on the first dependency and the separated direct solar radiation, and the incident angle estimated based on the second dependency and the solar orbit is also calculated. And correcting the conversion efficiency of the solar cell to direct solar radiation, and correcting the conversion efficiency of the solar cell to direct solar radiation based on the third dependency and the acquired temperature of the solar cell,
The power generation amount estimation unit is a product of the separated scattered solar radiation amount and the converted conversion efficiency for the scattered solar radiation of the solar cell, and the separated direct solar radiation amount and the direct delivery of the corrected solar cell The power generation amount estimation device of a solar cell according to claim 2, wherein the power generation amount of the solar cell is estimated based on a product of conversion efficiency with respect to solar radiation.
前記損失量推定部は、前記第1の補正処理を実行する場合と実行しない場合とにおける発電量差をもとに日射量に起因する損失量を推定する処理、前記第2の補正処理を実行する場合と実行しない場合とにおける発電量差をもとに入射角度に起因する損失量を推定する処理、及び前記第3の補正処理を実行する場合と実行しない場合とにおける発電量差をもとに前記太陽電池の温度に起因する損失量を推定する処理の少なくとも1つを実行することを特徴とする請求項2または3に記載の太陽電池の発電量推定装置。And a loss amount estimation unit configured to estimate a loss amount caused by a solar radiation amount, an incident angle, or a temperature of the solar cell, of the power generation amount of the solar cell.
The loss amount estimation unit estimates the amount of loss due to the amount of solar radiation based on the difference between the amounts of power generation when the first correction processing is performed and when the first correction processing is not performed, and executes the second correction processing. Processing for estimating the amount of loss due to the incident angle based on the difference between the amounts of power generation in the case and in the case of non-execution, and the difference in amount of power generation between the case where the third correction process is performed and 4. The apparatus according to claim 2, wherein at least one of the processes for estimating the amount of loss caused by the temperature of the solar cell is performed.
予め導出された前記太陽電池の変換効率と日射量との第1依存関係と、前記取得された日射量を使用した前記変換効率の第1の補正処理、及び予め導出された前記太陽電池の変換効率と太陽光の入射角度との第2依存関係と、太陽軌道をもとに推定される入射角度を使用した前記変換効率の第2の補正処理の少なくとも一方の補正を実行するステップと、
前記取得された日射量と前記補正された変換効率をもとに、前記太陽電池の発電量を推定するステップと、
を備えることを特徴とする太陽電池の発電量推定方法。Obtaining measurement data of the amount of solar radiation incident on the solar cell;
A first dependency between the solar cell conversion efficiency and the amount of solar radiation derived in advance, a first correction process of the conversion efficiency using the acquired amount of solar radiation, and a conversion of the solar cell derived in advance Performing at least one correction of the second correction processing of the conversion efficiency using a second dependency between the efficiency and the incident angle of sunlight, and the incident angle estimated based on a solar orbit;
Estimating the power generation amount of the solar cell based on the acquired amount of solar radiation and the corrected conversion efficiency;
A method for estimating the amount of power generation of a solar cell, comprising:
予め導出された前記太陽電池の変換効率と日射量との第1依存関係と、前記取得された日射量を使用した前記変換効率の第1の補正処理、及び予め導出された前記太陽電池の変換効率と太陽光の入射角度との第2依存関係と、太陽軌道をもとに推定される入射角度を使用した前記変換効率の第2の補正処理の少なくとも一方の補正を実行するステップと、
前記取得された日射量と前記補正された変換効率をもとに、前記太陽電池の発電量を推定するステップと、
をコンピュータに実行させることを特徴とする太陽電池の発電量推定プログラム。Obtaining measurement data of the amount of solar radiation incident on the solar cell;
A first dependency between the solar cell conversion efficiency and the amount of solar radiation derived in advance, a first correction process of the conversion efficiency using the acquired amount of solar radiation, and a conversion of the solar cell derived in advance Performing at least one correction of the second correction processing of the conversion efficiency using a second dependency between the efficiency and the incident angle of sunlight, and the incident angle estimated based on a solar orbit;
Estimating the power generation amount of the solar cell based on the acquired amount of solar radiation and the corrected conversion efficiency;
A program for causing a computer to execute a solar cell power generation amount estimation program.
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