JPWO2019155595A1 - 太陽光発電設備の施工設計支援装置、施工設計支援方法、及び施工設計支援プログラム - Google Patents

Abstract

造成コストを抑制し、太陽光発電設備の収益向上に寄与する施工設計支援装置は、入力データ取得部と、暫定造成面データ４２を作成し、暫定造成面データ４２毎に暫定パネル配置データ４６を作成する暫定設計部と、暫定造成面データ４２毎に造成量ポイント値を算出し、暫定パネル配置データ４６毎に積算発電量ポイント値を算出する算出部と、造成量ポイント値及び積算発電量ポイント値が所定の評価基準に合致する暫定造成面データ４２と暫定パネル配置データ４６の組合せを抽出する抽出部と、を有する。

Description

本発明は、太陽光発電設備の敷地の造成やパネルの配置等の施工設計を支援するための装置、方法、及びプログラムに関する。

地球温暖化対策の１つとして太陽光発電が普及しつつある。一方、近年、太陽光発電の売電価格は抑制される傾向がある。このため、低コストでありながら発電量が多い太陽光発電設備が求められている。発電量は、太陽光パネルの変換効率に加え、太陽光パネルの設置角（傾斜角及び方位角）や設置位置にも影響される。具体的には、太陽の仰角（高度）や方位角は時間や季節により変化するので、太陽光パネルの設置角によって太陽光パネルが受ける日射量も変化し、発電量が増減する。なお、太陽の仰角や方位角の変化に対応して太陽光パネルが太陽を追尾するように構成された追尾型の架台が知られているが、このような追尾型の架台はコストが高いという問題がある。

固定された太陽光パネルの発電量を増やすためには太陽光パネルの設置角や設置位置の設計が重要である。従来、一般的には、太陽光パネルの方位角は真南が推奨されている。一方、太陽光パネルの傾斜角は５〜４０度（仰角８５〜５０度）が推奨されている。太陽光パネルの傾斜角は、太陽光発電設備の経度や緯度の違いによる太陽の仰角や方位角の違いに加え、太陽光パネルの相互の影の影響、雪や埃の堆積、風に対する架台の強度等を考慮して設計されている。より詳細には、太陽光パネルの傾斜角が大きい場合（一例として３０度（仰角６０度））の方が、傾斜角が小さい場合（一例として１０度（仰角８０度））よりも、１枚の太陽光パネルが受ける平均的な日射量は多くなる傾向がある。また、傾斜角が大きい場合、雪や土埃等が堆積しにくいというメリットもある。一方、太陽光パネルの傾斜角が大きい場合の方が、傾斜角が小さい場合よりも、隣接する他の太陽光パネルに影を落としやすくなる。したがって、隣接する２枚の太陽光パネルの間隔を大きくする必要がある。このため、設置される太陽光パネルの数が少なくなってしまい、発電量が却って減ってしまうことがある。また、太陽光パネルの傾斜角が大きい場合の方が、傾斜角が小さい場合よりも、風の影響を受けやすくなるので強度が高い架台が要求されることがあり、コスト増大の要因となりうる。

また、太陽光発電の発電量は、天候にも大きく影響される。例えば、曇りや雨の場合、晴れの場合よりも太陽光パネルが受ける日射量が少なくなる。また、太陽光パネルの変換効率は気温が高いほど低下する傾向がある。また、太陽光発電設備には電柱が設置されることが多く、電柱が太陽光パネルに影を落とすことにより、発電量が減ってしまうことがある。さらに近年、太陽光発電設備に適した、十分に広く平坦な敷地は少なくなってきている。このため、比較的狭い敷地やいびつな形状の敷地、或いは山間部等の傾斜した敷地や起伏のある敷地に太陽光発電設備を設置したいというニーズがある。このような場合、太陽光発電設備の周辺の倉庫等の建造物や樹木、山、或いは敷地内の起伏等が太陽光パネルに影を落とすことがあり、発電量が減ってしまう要因となる。また、敷地の形状により太陽光パネルの方位角や設置位置が制約されることがある。例えば、１つの太陽光発電設備の中の一部または全部の太陽光パネルの方位角が真南ではない場合がある。このように太陽光発電の発電量には様々な自然条件や立地条件等が影響するため、太陽光パネルの最適な設置角や設置位置を決めることは容易ではない。

これに対し、太陽光パネルの設置角、季節や時間帯ごとの太陽光の入射量の条件設定を変化させて発電量を算出し、算出された発電量に基づいて年間の買電費用を算出し、算出された買電費用に基づいて太陽光パネルの設置角を決める手法が知られている（特許文献１参照）。特許文献１には、太陽光パネルの設置地点の設置位置、及び遮光体となる周辺環境に係る環境情報を含む位置情報、及び晴天率を考慮して太陽光の入射量を算出し、発電量を算出することも記載されている。特許文献１の手法によれば、太陽の仰角、方位角の変化だけでなく、天候や太陽光パネルに影を落とす周辺環境の影響もある程度反映して、太陽光パネルの設置角を決めることができる。

このようにして設計される設置角で太陽光パネルを敷地に設置するために架台等の取付具が用いられる。敷地の地面が平坦でなくても、基礎の高さや架台の脚の長さを調節することにより、太陽光パネルが設計どおりの設置角で設置される。しかしながら、起伏のある敷地や山間部等の傾斜した敷地の場合、基礎の高さや架台の脚の長さを調節しても太陽光パネルを設計どおりの設置角で設置することが困難な場合がある。このような場合、敷地の造成が行われる。なお、敷地が傾斜していても敷地が平らな斜面であれば造成が必要でない場合もあるが、斜面の傾斜角が著しく大きい場合や、斜面が南向きから著しく離れた方向を向いている場合は、敷地の造成が行われることがある。造成によって、一様に水平で平坦な地面が形成されることもあれば、階段状の複数の平坦な地面が形成されることもある。また、表面が平らな傾斜面が形成されることもある。

一方、造成は太陽光発電設備のコストを増大させる。造成により太陽光パネルを設計どおりの設置角で設置し最大の発電量を実現できたとしても、造成のコストのために却って収益が悪化することがある。したがって、発電量だけでなく、造成のコストに配慮する必要がある。これに対し、インターネットを介して敷地の地理データを取得し、地理データに基づいて敷地の起伏状態を推定し、隣接する凸状部の最も高い部分と凹状部の最も低い部分との中間の高さを造成後基準線とみなし、この基準線に沿って平坦にするための切土量及び盛土量を算出し、切土量及び盛土量から造成のコストを算出する手法が知られている（特許文献２参照）。しかしながら、造成のコストを算出することができたとしても、造成のコストが低減されるわけではない。

特開２０１７−１７４１７５号公報 特開２０１７−０４５１６３号公報

本発明は、造成コストを抑制し、太陽光発電設備の収益向上に寄与することを目的とする。

本発明は、設計対象物である太陽光発電設備の敷地の位置データ及び地形データを含む敷地データ、太陽光発電設備で使用される太陽光パネルの発電性能及び寸法のデータを含むパネル仕様データ、敷地の位置における時系列の太陽の方向を示す太陽方向データ、及び敷地に要求される傾斜角の許容範囲及び起伏の度合の許容範囲の少なくとも一方の造成要件を含む造成要件データを含む入力データを取得するように構成された入力データ取得部と、地形データに対して造成要件を満たすように切土及び盛土に相当する処理を行うことにより複数の暫定造成面データを作成し、暫定造成面データ毎に太陽光パネルの暫定パネル配置データを作成する暫定設計部と、暫定造成面データ毎に切土及び盛土の量に対応する造成量ポイント値を算出し、暫定パネル配置データ毎に所定の期間の積算発電量に対応する積算発電量ポイント値を算出する算出部と、造成量ポイント値及び積算発電量ポイント値が所定の評価条件に合致する暫定造成面データと暫定パネル配置データの組合せを抽出する抽出部と、を有する太陽光発電設備の施工設計支援装置を提供する。

上記の太陽光発電設備の施工設計支援装置は、造成量ポイント値が造成コストに対応する値であり、積算発電量ポイント値は売電収入に対応する値であり、抽出部は積算発電量ポイント値から造成量ポイント値を差し引いた差分値が最大である暫定造成面データと暫定パネル配置データの組合せを抽出してもよい。

また、上記の太陽光発電設備の施工設計支援装置は、造成量ポイント値が造成コストに対応する値であり、積算発電量ポイント値は売電収入に対応する値であり、抽出部は積算発電量ポイント値から造成量ポイント値を差し引いた差分値が０である暫定造成面データと暫定パネル配置データの組合せを抽出してもよい。

また上記の太陽光発電設備の施工設計支援装置は、太陽光発電設備の敷地の画像データを取得するように構成された画像データ取得部と、画像データに基づいて太陽光発電設備の敷地の地形データを作成するように構成された画像データ処理部と、をさらに有し、入力データ取得部は、画像データ処理部が作成した地形データを取得するように構成されていてもよい。

また本発明は、上記施工設計支援装置と同様の構成を有する太陽光発電設備の施工設計支援方法及び施工設計支援プログラムを提供する。

本発明の施工設計支援装置は、造成量ポイント値及び積算発電量ポイント値が所定の評価条件に合致する暫定造成面データと暫定パネル配置データの組合せを抽出するので、発電量と造成量とのバランスが考慮された太陽光発電設備を実現できる。例えば、造成量ポイント値は造成コストに対応する値であり、積算発電量ポイント値は売電収入に対応する値であり、抽出部が積算発電量ポイント値から造成量ポイント値を差し引いた差分値が最大である暫定造成面データと暫定パネル配置データの組合せを抽出する場合、収益性が高い太陽光発電設備を設計できる。また、差分値が０である暫定造成面データと暫定パネル配置データの組合せを抽出部が抽出する場合、所定の期間において、造成コストが売電収入によって回収される太陽光発電設備を設計できる。

また、設計支援装置が画像データ取得部と、画像データ処理部と、をさらに有し、入力データ取得部は、画像データ処理が作成した地形データを取得するように構成された場合、高精度な地形データを容易に利用することができる。

図１は本発明の第１実施形態に係る太陽光発電設備の施工設計支援装置の構成を模式的に示すブロック図である。 図２は同施工設計支援装置により作成される暫定造成面データ及び暫定パネル配置データを模式的に示す側面図である。 図３は上記設計支援装置を用いた太陽光発電設備の施工設計支援方法を示すフローチャートである。 図４は本発明の第２実施形態に係る太陽光発電設備の施工設計支援装置の構成を模式的に示すブロック図である。 図５は同設計支援装置を用いた太陽光発電設備の設計支援方法を示すフローチャートである。

図１は、本発明の第１実施形態に係る太陽光発電設備の施工設計支援装置１０を示す。図２は同施工設計支援装置により作成される暫定造成面データ４２及び暫定パネル配置データ４６を模式的に示す。施工設計支援装置１０は、設計対象物である太陽光発電設備１２の敷地１４の位置データ、形状データ、地形データ４０、及び太陽光を遮り敷地１４に影を落とす遮光要素２６の形状及び位置を示す遮光要素データを含む敷地データ１６、太陽光発電設備１２で使用される太陽光パネル２０の発電性能及び寸法のデータを含むパネル仕様データ２２、敷地１４の位置における時系列の太陽の方向を示す太陽方向データ２４、敷地１４に対応する地域の時系列の気象データ３０、敷地１４に要求される傾斜角の許容範囲及び起伏の度合の許容範囲の両方の造成要件を含む造成要件データ３２、及び太陽光パネル２０の設置角の許容範囲を含むパネル配置要件データ３４を含む入力データ３６を取得するように構成された入力データ取得部３８と、敷地１４の地形データ４０に対して造成要件を満たすように切土及び盛土に相当する処理を行うことにより複数の暫定造成面データ４２を作成し、暫定造成面データ４２及び地形データ４０毎に太陽光パネル２０の暫定パネル配置データ４６を作成する暫定設計部４９と、暫定造成面データ４２毎に切土及び盛土に対応する造成量ポイント値を算出し、暫定パネル配置データ４６毎に所定の期間の積算発電量に対応する積算発電量ポイント値を算出する算出部５３と、造成量ポイント値及び積算発電量ポイント値が所定の評価条件に合致する暫定造成面データ４２（または地形データ４０）と暫定パネル配置データ４６の組合せを抽出する抽出部５４と、を有している。

施工設計支援装置１０はコンピュータまたはコンピュータシステムである。施工設計支援装置１０は、コンピュータまたはコンピュータシステムを入力データ取得部３８、暫定設計部４９、算出部５３、及び抽出部５４として機能させるための太陽光発電設備の施工設計支援プログラムを備えている。また、施工設計支援装置１０は、入力データ３６を入力するための入力部３７、及び抽出部５４によって抽出された暫定造成面データ４２（または地形データ４０）と暫定パネル配置データ４６を出力するための出力部５５を備えている。１つのコンピュータが、入力部３７、入力データ取得部３８、暫定設計部４９、算出部５３、抽出部５４、及び出力部５５を備えていてもよい。また、これらの一部または全部が、ネットワークで接続された異なるコンピュータに備えられていてもよい。

太陽光発電設備１２は、例えば、これから新たに建設される予定の発電設備である。敷地データ１６に含まれる位置データは、例えば敷地１４の緯度及び経度である。形状データは敷地１４の境界の形状のデータである。地形データ４０は、敷地１４及びその周辺の地形の３次元データである。遮光要素データは、敷地１４内、及びその周辺の建造物、樹木、山等の起伏、電柱等の３次元データである。なお、地形データ４０、遮光要素データは、例えば、ドローン５６による空中からの撮影で得られた画像データに基づいて作成される。具体的には、画像中の目的の点の位置は以下のように特定することができる。まずドローン５６が飛行しながら目的の点を含む連続画像を撮影する。各画像からドローン５６の位置に対する目的の点の方向を特定できる。複数の画像について、ドローン５６の位置に対する目的の点の方向を特定することで目的の点の位置を特定できる。なお、レーザ照射によりドローン５６の位置に対する目的の点の距離を求めることもできる。この場合、１つの画像からでも目的の点の位置を特定できる。ドローン５６の位置及びドローン５６のカメラの方向はＲＴＫ等のＧＮＳＳにより特定することができる。遮光要素データは、敷地１４に設置される予定の電柱等の３次元データも含んでいてもよい。地形データと遮光要素データは、共通の３次元データの一部と他の一部であってもよい。

パネル仕様データ２２は、太陽光発電設備１２で使用される予定の太陽光パネル２０の変換効率、定格出力、横寸法、縦寸法等のデータである。なお、入力データ３６は、太陽光発電設備１２で使用される予定の直流／交流変換器（インバータ）の変換効率のデータも含んでいてもよい。気象データ３０は、日射量、気温、天気の状態（晴れ、曇り、雨、雪等）、積雪量等のデータである。気象庁、ＮＥＤＯ（登録商標）等から提供される気象データを利用できる。気象データ３０は、太陽光発電設備１２の気象と気象が近い気象台で得られたデータが用いられる。例えば、太陽光発電設備１２に地理的に近い気象台のデータである。造成要件データ３２の傾斜角の許容範囲は、例えば太陽光パネル２０を支持する架台等の取付器具や基礎工事の工法等から要求される敷地１４の地面の傾斜角の上限値である。起伏の度合の許容範囲は、例えば敷地１４の最も高い地点と最も低い地点の高低差の上限値である。また、起伏の度合の許容範囲は、敷地１４内の一定の距離の範囲内の最も高い地点と最も低い地点の高低差の上限値でもよい。なお、造成要件は、切土量の上限値、盛土量の上限値、切土量と盛土量の差の上限値等を含んでいてもよい。パネル配置要件データ３４の太陽光パネル２０の設置角の許容範囲は、太陽光パネル２０の方位角、及び傾斜角の許容範囲である。方位角の許容範囲は例えば真南を中心とする東側及び西側への角度の範囲である。傾斜角の許容範囲は例えば５〜４０度（仰角８５〜５０度）である。また、パネル配置要件データ３４は、太陽光パネル２０の地面からの設置高さの許容範囲を含む。高さの許容範囲は、架台等の取付具や敷地１４の地域の積雪量等に応じて適宜選択される。また、パネル配置要件データ３４は、隣り合う太陽光パネル２０の間の所定の隙間、または隙間の許容範囲を含んでいてもよい。所定の隙間、または隙間の許容範囲は、太陽光パネル２０が隣の他の太陽光パネル２０に落とす影等を考慮して適宜選択される。

暫定設計部４９は、暫定造成面データ作成部４４と、暫定パネル配置データ作成部４８を有している。暫定造成面データ作成部４４は、図２に示されるように、地形データ４０における、周辺よりも突出した部分を切取る切土、及び／または周辺よりも凹んだ部分に土を盛る盛土を行う処理を行うことにより複数の暫定造成面データ４２を作成する。地形データ４０及び暫定造成面データ４２は、例えば、敷地１４の地面を一定間隔で区切るメッシュの交点のＸＹＺ座標における位置として示される。ＸＹＺ座標の基準点は敷地１４の所定の位置である。Ｘ方向及びＹ方向は水平面に平行な方向（例えば東西方向及び南北方向）であり、メッシュは敷地１４の地面をＸ方向及びＹ方向に一定間隔で区切る。メッシュの交点のＺ成分（上下方向の成分）の差により起伏が示される。地形データ４０におけるメッシュの交点のＺ成分を減少させることにより切土に相当する処理が行われる。また、メッシュの交点のＺ成分を増加させることにより盛土に相当する処理が行われる。また、隣り合う交点のＺ成分の差により地面の傾斜角が算出される。切土と盛土の両方に相当する処理を行う場合、切土の量と盛土の量の差が所定の上限値よりも小さくなるようにしてもよい。暫定造成面データ作成部４４は、このような切土及び／または盛土が行われる位置や、切土及び／または盛土の度合が異なる多数の暫定造成面データ４２を作成する。

暫定パネル配置データ作成部４８は、暫定造成面データ４２及び地形データ４０毎に、敷地１４に配置される複数の太陽光パネル２０の設置角（方位角及び傾斜角）、及び設置位置（例えば上記のメッシュと共通の、敷地１４内の所定の位置を基準とするＸＹＺ座標における位置）を特定した１つまたは複数の暫定パネル配置データ４６を作成する。設置角は、例えば、方位角が真南、傾斜角が５〜４０°の範囲の所定の角度（一例として３０°）である。また、複数の設置角が、設置角の許容範囲内で所定の間隔で選択され、複数の暫定パネル配置データ４６が作成されてもよい。また、ＸＹ方向（水平方向）の設置位置は、例えば、敷地１４の範囲内（形状データの範囲内）に太陽光パネル２０ができるだけ多く配置されるように特定される。また、太陽光パネル２０が隣の他の太陽光パネル２０に落とす影を考慮し、太陽光パネル２０が所定の隙間をあけて設置されてもよい。また、隙間の許容範囲内で所定の間隔で複数の隙間が選択され、複数の暫定パネル配置データ４６が作成されてもよい。また、Ｚ方向（上下方向）の設置位置は、例えば、太陽光パネル２０の地面からの設置高さの許容範囲内の所定の値である。また、設置高さの許容範囲内で所定の間隔で複数のＺ方向の設置位置が選択され、複数の暫定パネル配置データ４６が作成されてもよい。

算出部５３は、造成量ポイント値算出部５０と積算発電量ポイント値算出部５２を有している。造成量ポイント値は造成コストに対応する値であり、積算発電量ポイント値は売電収入に対応する値である。造成量ポイント値算出部５０は、暫定造成面データ４２毎に、例えば切土及び盛土の量に所定の係数を乗じることにより造成コストに対応する造成量ポイント値を算出する。なお、切土及び盛土の量は暫定造成面データ４２と地形データ４０との差分として算出できる。所定の係数は、例えば、敷地１４の地域における切土及び盛土の工事の単価（工事費用／単位容積）である。なお、単価は算出時の相場であってもよいし、過去数年分の相場の平均値でもよい。また、これらから推測される施工予定時の相場であってもよい。切土の量に乗じる係数と盛土の量に乗じる係数は異なる値であってもよい。また、切土の量と盛土の量に差があり、差の分の追加コストが発生する場合、差の分についてさらに他の係数を乗じてもよい。また、切土及び盛土の量から算出されるコストの他に所定の基本コストが発生する場合、基本コストが造成量ポイント値に加算される。造成量ポイント値は具体的な金額であってもよいし、金額に対応する値（例えば金額に所定の係数を乗じた値）でもよい。なお、地形データ４０については切土及び盛土の量は０であるので造成量ポイント値は０である。

積算発電量ポイント値算出部５２は、暫定パネル配置データ４６毎に、太陽光発電設備１２の所定の期間の積算発電量に所定の係数を乗じることにより太陽光発電設備１２の売電収入に対応する積算発電量ポイント値を算出する。所定の期間は、例えば１年、３年、５年、１０年、１５年、２０年、３０年等である。所定の期間は入力データとして入力され、入力データ取得部３８がこれを取得する。所定の係数は例えば売電単価である。なお、積算発電量ポイント値も造成量ポイント値と同様に具体的な金額であってもよいし、金額に対応する値（例えば金額に所定の係数を乗じた値）でもよい。造成量ポイント値が具体的な金額である場合、積算発電量ポイント値も具体的な金額である。発電量の予想値は、各暫定パネル配置データ４６の太陽光パネル２０の設置角及び設置数、太陽方向データ２４、敷地データ１６に含まれる地形データ４０及び遮光要素データ、暫定造成面データ４２、気象データ３０、太陽光パネル２０の変換効率、直流／交流変換器の変換効率に基づいて算出される。太陽光パネル２０が隣の他の太陽光パネル２０に落とす影を考慮する場合、太陽光パネル２０の寸法及び設置位置に基づいて太陽光パネル２０の影の影響も算出結果に反映される。

また、積算発電量ポイント値算出部５２は、学習済みモデルにより発電量を算出するように構成されていてもよい。具体的には、学習済みモデルは、実際に使用されている既存の発電設備または過去に実際に使用された多数の参照用の太陽光発電設備の敷地の位置（緯度、経度）データ、形状データ、地形データ４０、及び太陽光を遮り敷地に影を落とす遮光要素の形状及び位置を示す遮光要素データを含む敷地データ、敷地に設置された参照用太陽光パネルの設置角及び設置位置のデータを含むパネル配置データ、参照用太陽光パネルの発電性能のデータを含むパネル仕様データ、敷地の位置における時系列の太陽の方向を示す太陽方向データ、敷地に対応する地域の日射量のデータを含む時系列の気象データ、及び参照用の太陽光発電設備の発電量の実績に相当する時系列の発電データを含む参照用データの複数の構成データの組の関係を学習することにより作成され、発電データを除く参照用データに対応するデータから発電データに対応するデータを推定することができる。参照用データに含まれる各データは機械学習に適するように変換されたデータである。なお、変換されなくても参照用データに含まれる各データが機械学習に適する場合、変換は不要である。各暫定パネル配置データ４６の太陽光パネル２０の設置角及び設置位置、敷地データ１６、暫定造成面データ４２、パネル仕様データ２２、太陽方向データ２４、気象データ３０、直流／交流変換器の変換効率を学習済みモデルで処理することにより高精度な発電量の算出が可能である。この場合、各データは学習済みモデルによる処理に適するように変換されている。なお、変換されなくても各データが機械学習に適する場合、変換は不要である。

抽出部５４は、上記のようにして得られた積算発電量ポイント値から造成量ポイント値を差し引いた差分値が最大である暫定造成面データ４２（または地形データ４０）と暫定パネル配置データ４６の組合せを抽出する。なお、より収益性がよい暫定造成面データ４２（または地形データ４０）と暫定パネル配置データ４６の組合せを抽出するためには、暫定造成面データ４２の数、及び／または暫定パネル配置データ４６の数が多いことが好ましい。暫定造成面データ４２（及び地形データ４０）と暫定パネル配置データ４６の多数の組合せについて上記の算出を行う手法としては、力まかせ探索（しらみつぶし探索）、山登り法、焼きなまし法（シミュレーティッド・アニーリング）等を用いることができる。暫定造成面データ４２の数、暫定パネル配置データ４６の数、計算機の能力等に応じていずれかの方法を適宜選択すればよい。

次に、施工設計支援装置１０を用いた太陽光発電設備の施工設計支援方法について説明する（図３参照）。まず、オペレータが入力データ３６を入力部３７に入力し、入力データ取得部３８が入力データ３６を取得する（Ｓ１０２：入力データ取得ステップ）。地形データ４０、遮光要素データは、例えば、ドローン５６による空中からの撮影で得られた画像データに基づいて作成される。なお、切土の量と盛土の量の差の所定の上限値、太陽光パネル２０の所定の設置角や、太陽光パネル２０の所定の隙間または隙間の許容範囲、直流／交流変換器の変換効率、発電量の算出対象の期間も必要に応じて入力データとして入力され、入力データ取得部３８がこれらのデータも取得する。

次に、暫定設計部４９が暫定造成面データ４２及び暫定パネル配置データ４６を作成する（Ｓ１０４：暫定設計ステップ）、具体的には、暫定造成面データ作成部４４が、地形データ４０に対して造成要件を満たすように切土、及び／または盛土に相当する処理を行うことにより複数の暫定造成面データ４２を作成する（暫定造成面データ作成ステップ）。なお、切土の量と盛土の量の差の上限値が入力データとして入力されている場合、この要件も満たすように複数の暫定造成面データ４２が作成される。

次に、暫定パネル配置データ作成部４８が、暫定造成面データ４２及び地形データ４０毎に、太陽光パネル２０の１つまたは複数の暫定パネル配置データ４６を作成する（暫定パネル配置データ作成ステップ）。太陽光パネル２０の方位角は真南、傾斜角は５〜４０°の範囲の所定の角度（一例として３０°）である。また、複数の設置角が、例えば、設置角の許容範囲内で所定の間隔で選択されてもよい。また、ＸＹ方向（水平方向）の設置位置は、例えば、敷地１４の範囲内（形状データの範囲内）にできるだけ多く配置されるように特定される。また、太陽光パネル２０が所定の隙間をあけて設置されてもよい。また、隙間の所定の許容範囲内で所定の間隔で複数の隙間が選択されてもよい。Ｚ方向（上下方向）の設置位置は、例えば、太陽光パネル２０の地面からの設置高さの許容範囲内の所定の値である。また、設置高さの許容範囲内で所定の間隔で複数のＺ方向の設置位置が選択されてもよい。

次に、算出部５３が、造成量ポイント値、及び積算発電量ポイント値を算出する（Ｓ１０６：算出ステップ）。具体的には、造成量ポイント値算出部５０が、暫定造成面データ４２毎に、例えば切土及び盛土の量に工事の単価（工事費用／単位容積）等の所定の係数を乗じることにより造成コストに対応する造成コスト対応値を算出する（造成量ポイント値算出ステップ）。切土及び盛土の量から算出されるコストの他に所定の基本コストが発生する場合、基本コストが造成コスト対応値に加算される。なお、地形データ４０については切土及び盛土の量は０であるので造成量ポイント値は０と算出される。

次に、積算発電量ポイント値算出部５２が、暫定パネル配置データ４６毎に、太陽光発電設備１２の所定の期間の積算発電量を算出する。さらに、積算発電量に所定の係数を乗じることにより太陽光発電設備１２の売電収入に対応する積算発電量ポイント値を算出する（積算発電量ポイント値算出ステップ）。なお、積算発電量ポイント値算出ステップは造成量ポイント値算出ステップと同時に実行されてもよい。また、積算発電量ポイント値算出ステップは造成量ポイント値算出ステップよりも前に実行されてもよい。

次に、抽出部５４が、上記のようにして得られた積算発電量ポイント値から造成量ポイント値を差し引いた差分値が最大である暫定造成面データ４２（または地形データ４０）と暫定パネル配置データ４６の組合せを抽出する（Ｓ１０８：抽出ステップ）。抽出された暫定造成面データ４２（または地形データ４０）と暫定パネル配置データ４６の組合せは出力部５５に出力される。力まかせ探索（しらみつぶし探索）の場合、図３に示されるように、入力データ取得ステップＳ１０２、暫定設計ステップＳ１０４、算出ステップＳ１０６、及び抽出ステップＳ１０８がこの順序で１回実行される。一方、山登り法、焼きなまし法（シミュレーティッド・アニーリング）の場合、暫定設計ステップＳ１０４、及び算出ステップＳ１０６が複数回繰り返される。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。図４は、第２実施形態に係る太陽光発電設備の施工設計支援装置７０を示す。施工設計支援装置７０は、太陽光発電設備１２の敷地１４及びその周辺の画像データ７２を取得するように構成された画像データ取得部７４と、画像データ７２に基づいて太陽光発電設備１２の敷地１４の地形データ４０、及び遮光要素データ２８を作成するように構成された画像データ処理部７６と、をさらに有し、入力データ取得部３８は、画像データ処理部７６が作成した入力データを取得するように構成されている。施工設計支援装置７０は、コンピュータまたはコンピュータシステムを、画像データ取得部７４、及び画像データ処理部７６として機能させるための太陽光発電設備の施工設計支援プログラムを備えている。他の構成については第１実施形態と同じであるので同じ構成については図１〜３と同じ符号を付することとして説明を省略する。

次に、施工設計支援装置７０を用いた太陽光発電設備の施工設計支援方法について説明する（図５参照）。まず、画像データ取得部７４が、ドローン５４による空中からの撮影で得られた画像データ７２を取得する（Ｓ２０２：画像データ取得ステップ）。次に、画像データ処理部７６が、画像データ７２に基づいて太陽光発電設備１２の敷地１４の地形データ４０、及び遮光要素データ２８を作成する（Ｓ２０４：画像処理ステップ）。次に、入力データ取得部３８が、画像データ処理部７６が作成した入力データを取得する（Ｓ２０６：入力データ取得ステップ）。なお、入力データ取得部３８は、入力データ取得ステップＳ２０６において、地形データ４０、遮光要素２８以外の敷地データ１６、及び他の入力データを、第１実施形態の入力データ取得ステップＳ１０２と同様に取得する。次に、第１実施形態の暫定設計ステップＳ１０４、算出ステップＳ１０６、及び抽出ステップＳ１０８と同様に、暫定設計ステップＳ２０８、算出ステップＳ２１０、抽出ステップＳ２１２が実行される。第２実施形態によれば、高精度な地形データ、及び遮光要素データを容易に利用することができる

なお、第１及び第２実施形態において、抽出部５４は、積算発電量ポイント値から造成量ポイント値を差し引いた差分値が最大である組合せの暫定造成面データ４２（または地形データ４０）と暫定パネル配置データ４６の組合せを抽出しているが、差分値が０である暫定造成面データ４２（または地形データ４０）と暫定パネル配置データ４６の組合せを抽出してもよい。この場合、所定の期間において、造成コストが売電収入によって回収される暫定造成面データ４２（または地形データ４０）と暫定パネル配置データ４６の組合せが抽出される。なお、差分値が０とは、差分値が０に近い所定の数値の範囲内である場合を含む。

また、第１及び第２実施形態において、抽出部５４は、積算発電量ポイント値から造成量ポイント値を差し引いた差分値に基づいて暫定造成面データ４２（または地形データ４０）と暫定パネル配置データ４６の組合せを抽出しているが、造成量ポイント値だけでなく、太陽光パネル２０のコストに対応するパネルポイント値、架台等の取付具のコストに対応する取付具ポイント値、直流／交流変換器、接続箱、集電箱等の補器のコストに対応する補器ポイント値、フェンス、電柱等の付帯設備のコストに対応する付帯設備ポイント値も積算発電量ポイント値から差し引いた差分値に基づいて暫定造成面データ４２（または地形データ４０）と暫定パネル配置データ４６の組合せを抽出してもよい。

また、第１及び第２実施形態において、抽出部５４は、積算発電量ポイント値から造成量ポイント値を差し引いた差分値を評価しているが、造成量ポイント値から積算発電量ポイント値を差し引いた差分値を評価してもよい。この場合、抽出部５４は、差分値が最小（または０）である暫定造成面データ４２（または地形データ４０）と暫定パネル配置データ４６の組合せを抽出すればよい。また、抽出部５４は、造成量ポイント値と積算発電量ポイント値との比（積算発電量ポイント値／造成量ポイント値）が最大（または１）である暫定造成面データ４２（または地形データ４０）と暫定パネル配置データ４６の組合せを抽出してもよい。また、抽出部５４は、造成量ポイント値と積算発電量ポイント値との比（造成量ポイント値／積算発電量ポイント値）が最小（または１）である暫定造成面データ４２（または地形データ４０）と暫定パネル配置データ４６の組合せを抽出してもよい。なお、比が１とは、比が１に近い所定の数値の範囲内である場合を含む。また、抽出部５４は、積算発電量ポイント値と造成量ポイント値の差分値や比に代えて、積算発電量ポイント値と造成量ポイント値をそれぞれ個別に評価して、暫定造成面データ４２（または地形データ４０）と暫定パネル配置データ４６の組合せを抽出してもよい。例えば、抽出部５４は、積算発電量ポイント値が所定の基準値以上である範囲内で造成量ポイント値が最小である暫定造成面データ４２（または地形データ４０）と暫定パネル配置データ４６の組合せを抽出してもよい。また、抽出部５４は、積算発電量ポイント値が所定の基準値以上である範囲内、且つ、造成量ポイント値が所定の基準値以下である範囲内で暫定造成面データ４２（または地形データ４０）の最大傾斜角が許容値の上限である暫定造成面データ４２（または地形データ４０）と暫定パネル配置データ４６の組合せを抽出してもよい。また、抽出部５４は、上記のような複数の評価基準に合致する、暫定造成面データ４２（及び／または地形データ４０）と暫定パネル配置データ４６の複数の組合せを抽出してもよい。

また、第１及び第２実施形態において、造成量ポイント値は造成コストに対応する値であるが、造成量ポイント値は切土及び／または盛土の量（例えば、容積、または質量）であってもよい。また、造成量ポイント値は切土及び／または盛土の量に、工事の単価ではない所定の係数を乗じた値でもよい。同様に、積算発電量ポイント値は売電収入に対応する値であるが、積算発電量ポイント値は積算発電量でもよい。また、積算発電量ポイント値は積算発電量に、売電単価ではない所定の係数を乗じた値でもよい。

本発明は、太陽光発電設備の施工設計に利用できる。

１０、７０ 太陽光発電設備の施工設計支援装置
１２ 太陽光発電設備
１４ 敷地
１６ 敷地データ
２０ 太陽光パネル
２２ パネル仕様データ
２４ 太陽方向データ
２６ 遮光要素
２８ 遮光要素データ
３０ 気象データ
３２ 造成要件データ
３４ パネル配置要件データ
３６ 入力データ
３８ 入力データ取得部
４０ 地形データ
４２ 暫定造成面データ
４４ 暫定造成面データ作成部
４６ 暫定パネル配置データ
４８ 暫定パネル配置データ作成部
４９ 暫定設計部
５０ 造成量ポイント値算出部
５２ 積算発電量ポイント値算出部
５３ 算出部
５４ 抽出部
５６ ドローン
７２ 画像データ
７４ 画像データ取得部
７６ 画像データ処理部
Ｓ１０２、Ｓ２０６ 入力データ取得ステップ
Ｓ１０４、Ｓ２０８ 暫定設計ステップ
Ｓ１０６、Ｓ２１０ 算出ステップ
Ｓ１０８、Ｓ２１２ 抽出ステップ
Ｓ２０２ 画像データ取得ステップ
Ｓ２０４ 画像処理ステップ

Claims (6)

1. 設計対象物である太陽光発電設備の敷地の位置データ及び地形データを含む敷地データ、前記太陽光発電設備で使用される太陽光パネルの発電性能及び寸法のデータを含むパネル仕様データ、前記敷地の位置における時系列の太陽の方向を示す太陽方向データ、及び前記敷地に要求される傾斜角の許容範囲及び起伏の度合の許容範囲の少なくとも一方の造成要件を含む造成要件データを含む入力データを取得するように構成された入力データ取得部と、
   前記地形データに対して前記造成要件を満たすように切土及び盛土に相当する処理を行うことにより複数の暫定造成面データを作成し、前記暫定造成面データ毎に前記太陽光パネルの暫定パネル配置データを作成する暫定設計部と、
   前記暫定造成面データ毎に切土及び盛土の量に対応する造成量ポイント値を算出し、前記暫定パネル配置データ毎に所定の期間の積算発電量に対応する積算発電量ポイント値を算出する算出部と、
   前記造成量ポイント値及び前記積算発電量ポイント値が所定の評価条件に合致する前記暫定造成面データと前記暫定パネル配置データの組合せを抽出する抽出部と、
   を有する太陽光発電設備の施工設計支援装置。
2. 前記造成量ポイント値は造成コストに対応する値であり、前記積算発電量ポイント値は売電収入に対応する値であり、前記抽出部は前記積算発電量ポイント値から前記造成量ポイント値を差し引いた差分値が最大である前記暫定造成面データと前記暫定パネル配置データの組合せを抽出する請求項１に記載の太陽光発電設備の施工設計支援装置。
3. 前記造成量ポイント値は造成コストに対応する値であり、前記積算発電量ポイント値は売電収入に対応する値であり、前記抽出部は前記積算発電量ポイント値から前記造成量ポイント値を差し引いた差分値が０である前記暫定造成面データと前記暫定パネル配置データの組合せを抽出する請求項１に記載の太陽光発電設備の施工設計支援装置。
4. 前記太陽光発電設備の敷地の画像データを取得するように構成された画像データ取得部と、
   前記画像データに基づいて前記太陽光発電設備の敷地の地形データを作成するように構成された画像データ処理部と、をさらに有し、
   前記入力データ取得部は、前記画像データ処理部が作成した地形データを取得するように構成された請求項１に記載の太陽光発電設備の施工設計支援装置。
5. 入力データ取得部が、設計対象物である太陽光発電設備の敷地の位置データ及び地形データを含む敷地データ、前記太陽光発電設備で使用される太陽光パネルの発電性能及び寸法のデータを含むパネル仕様データ、前記敷地の位置における時系列の太陽の方向を示す太陽方向データ、及び前記敷地に要求される傾斜角の許容値及び起伏の度合の許容値の少なくとも一方の造成要件を含む造成要件データを含む入力データを取得する入力データ取得ステップと、
   暫定設計部が、前記地形のデータに対して前記造成要件を満たすように切土及び盛土に相当する処理を行うことにより複数の暫定造成面データを作成し、前記暫定造成面データ毎に前記太陽光パネルの暫定パネル配置データを作成する暫定設計ステップと、
   算出部が、前記暫定造成面データ毎に切土及び盛土の量に対応する造成量ポイント値を算出し、前記暫定パネル配置データ毎に所定の期間の積算発電量に対応する積算発電量ポイント値を算出する算出ステップと、
   抽出部が、前記造成量ポイント値及び前記積算発電量ポイント値が所定の評価条件に合致する前記暫定造成面データと前記暫定パネル配置データの組合せを抽出する抽出ステップと、
   を有する太陽光発電設備の施工設計支援方法。
6. 太陽光発電設備の施工設計支援装置を、
   設計対象物である太陽光発電設備の敷地の位置データ及び地形データを含む敷地データ、前記太陽光発電設備で使用される太陽光パネルの発電性能及び寸法のデータを含むパネル仕様データ、前記敷地の位置における時系列の太陽の方向を示す太陽方向データ、及び前記敷地に要求される傾斜角の許容値及び起伏の度合の許容値の少なくとも一方の造成要件を含む造成要件データを含む入力データを取得するように構成された入力データ取得部と、
   前記地形データに対して前記造成要件を満たすように切土及び盛土に相当する処理を行うことにより複数の暫定造成面データを作成し、前記暫定造成面データ毎に前記太陽光パネルの暫定パネル配置データを作成する暫定設計部と、
   前記暫定造成面データ毎に切土及び盛土の量に対応する造成量ポイント値を算出し、前記暫定パネル配置データ毎に所定の期間の積算発電量に対応する積算発電量ポイント値を算出する算出部と、
   前記造成量ポイント値及び前記積算発電量ポイント値が所定の評価条件に合致する前記暫定造成面データと前記暫定パネル配置データの組合せを抽出する抽出部、
   として機能させるための太陽光発電設備の施工設計支援プログラム。

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