(57)【要約】【課題】発電損失を抑制できる発電管理システムを提供する。【解決手段】コントローラ６０は、太陽高度を算出する。コントローラ６０は、算出された太陽高度と、全天日射計２０により計測された全天日射強度と、散乱日射計３０により計測された散乱日射強度と、直達日射計１０により計測された直達日射強度とに基づいて直達日射計１０の汚染係数を算出する。【選択図】図３
2020205696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
全天日射強度を計測する全天日射計と、
散乱日射強度を計測する散乱日射計と、
直達日射強度を計測する直達日射計と、
太陽高度を算出し、かつ算出された前記太陽高度と、前記全天日射計により計測された前記全天日射強度と、前記散乱日射計により計測された前記散乱日射強度と、前記直達日射計により計測された前記直達日射強度とに基づいて前記直達日射計の汚染係数を算出するコントローラとを備えた、発電管理システム。
【請求項２】
前記直達日射計の前記汚染係数は、汚染係数＝｛（全天日射強度−散乱日射強度）／ｓｉｎ（太陽高度）｝／直達日射強度、の式から算出される、請求項１に記載の発電管理システム。
【請求項３】
前記全天日射強度は水平全天日射強度であり、かつ前記散乱日射強度は水平散乱日射強度である、請求項１または請求項２に記載の発電管理システム。
【請求項４】
前記全天日射強度は太陽光追尾全天日射強度であり、かつ前記散乱日射強度は太陽光追尾散乱日射強度である、請求項１または請求項２に記載の発電管理システム。
【請求項５】
前記コントローラは、観測地における経度、緯度、時刻に基づいて前記太陽高度を算出する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の発電管理システム。
【請求項６】
前記汚染係数がしきい値を超えたことを報知する報知部をさらに備えた、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の発電管理システム。
【請求項７】
前記直達日射計を清掃する清掃部をさらに備え、
前記清掃部は、前記汚染係数が１．０２を超えたら前記直達日射計を清掃する、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の発電管理システム。
【請求項８】
発電装置をさらに備え、
前記コントローラは、算出した前記汚染係数に基づいて前記発電装置から取得されたシステム出力係数を補正する、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の発電管理システム。
【請求項９】
前記発電装置は集光型太陽光発電装置である、請求項８に記載の発電管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、発電管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
直達日射計、全天日射計などを備えた集光型太陽光発電システムが、たとえば特開２０１５−２２３０４０号公報（特許文献１）に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２２３０４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
太陽光発電所の運用管理においては、発電性能を日々正しく評価する必要がある。発電性能の評価に際しては初期エネルギーである日射を正しく計測する必要がある。特に集光型太陽光発電においては発電性能（発電効率）が高いため、発電性能における日射（直達光）の変動の影響が大きい。しかし直達日射計などの計測装置の汚染状態が分からないという不具合がある。このため直達日射計の日射入射部に汚染が生じた場合、日射が正しく計測されず、それにより発電性能が正しく評価されない。
【０００５】
従来、直達日射計の日射入射部における保護ガラスカバーの汚染度は目視で確認されていた。保護ガラスカバーの汚染度が高い場合には保護ガラスカバーの清掃が人手により行なわれていた。
【０００６】
しかし汚染度の確認が定期実施であるため、急な雨などで不意に汚染が生じた場合には、直達日射計にて取得するデータの信憑性が悪化する。また汚染度の確認が目視で行なわれているため、異常の発見が遅れ、清掃ばらつきなどによってもデータの信憑性が悪化する。
【０００７】
直達日射計における日射入射部の汚染により見かけ上、発電効率が向上したように見える。このため、発電性能低下の兆候を見逃し、発電損失が拡大するおそれがある。したがって発電損失の抑制が望まれている。
【０００８】
本開示の目的は、発電損失を抑制できる発電管理システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の一態様に係る発電管理システムは、全天日射計と、散乱日射計と、直達日射計と、コントローラとを備えている。全天日射計は、全天日射強度を計測する。散乱日射計は、散乱日射強度を計測する。直達日射計は、直達日射強度を計測する。コントローラは、太陽高度を算出し、かつ算出された太陽高度と、全天日射計により計測された全天日射強度と、散乱日射計により計測された散乱日射強度と、直達日射計により計測された直達日射強度とに基づいて直達日射計の汚染係数を算出する。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、発電損失を抑制できる発電管理システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、一実施形態における発電管理システムに用いられる直達日射計、全天日射計および散乱日射計の構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、一実施形態における発電管理システムに用いられる集光型太陽光発電装置の構成を示す斜視図である。
【図３】図３は、一実施形態における発電管理システムの構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、水平全天日射を説明するための模式図である。
【図５】図５は、水平散乱日射を説明するための模式図である。
【図６】図６は、直達日射を説明するための模式図である。
【図７】図７は、一実施形態における発電管理システムの制御方法を示すフロー図である。
【図８】図８は、日雨量、センサー清掃および直達日射計汚染係数の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
【００１３】
（１）本開示の一態様に係る発電管理システムは、全天日射計と、散乱日射計と、直達日射計と、コントローラとを備えている。全天日射計は、全天日射強度を計測する。散乱日射計は、散乱日射強度を計測する。直達日射計は、直達日射強度を計測する。コントローラは、太陽高度を算出し、かつ算出された太陽高度と、全天日射計により計測された全天日射強度と、散乱日射計により計測された散乱日射強度と、直達日射計により計測された直達日射強度とに基づいて直達日射計の汚染係数を算出する。
【００１４】
本開示の一態様に係る発電管理システムによれば、直達日射計で計測する直達日射強度だけでなく、汚染に対して比較的影響を受けにくい全天日射強度と散乱日射強度と太陽高度とから直達日射強度が推定されて、汚染係数が算出される。このためばらつきの小さい汚染係数が得られる。
【００１５】
また汚染係数を算出することにより、直達日射計の汚染状態を知ることができる。このため汚染係数の値を参照することにより、発電性能の低下の兆候を見逃しにくくなり、発電損失を抑制することができる。
【００１６】
また汚染係数を算出することにより直達日射計の汚染状態を知ることができるめ、適切なタイミングで直達日射計の清掃を行なうことが可能となる。
【００１７】
（２）上記（１）に係る発電管理システムによれば、直達日射計の汚染係数は、汚染係数＝｛（全天日射強度−散乱日射強度）／ｓｉｎ（太陽高度）｝／直達日射強度、の式から算出されてもよい。これにより上記のとおり、ばらつきの小さい汚染係数が得られる。
【００１８】
（３）上記（１）または（２）に係る発電管理システムによれば、全天日射強度は水平全天日射強度であり、かつ散乱日射強度は水平散乱日射強度であってもよい。これにより全天日射計と散乱日射計とが太陽を追尾せずに固定的に設置された状態で水平全天日射強度と水平散乱日射強度とが得られる。
【００１９】
（４）上記（１）または（２）に係る発電管理システムによれば、全天日射強度は太陽光追尾全天日射強度であり、かつ散乱日射強度は太陽光追尾散乱日射強度であってもよい。これにより全天日射計と散乱日射計とが太陽を追尾することで全天日射強度と散乱日射強度とが得られる。
【００２０】
（５）上記（１）から（４）のいずれかに係る発電管理システムによれば、コントローラは、観測地における経度、緯度、時刻に基づいて太陽高度を算出してもよい。これにより太陽高度を直接計測せずとも計算により得ることができる。
【００２１】
（６）上記（１）から（５）のいずれかに係る発電管理システムは、汚染係数がしきい値を超えたことを報知する報知部をさらに備えてもよい。これにより汚染発見をシステムが補助するため、人依存による汚染の発見遅延を防止することができる。また清掃ばらつきによる汚染残りなどを早期発見可能となり、計測データの信憑性が高くなる。
【００２２】
（７）上記（１）から（６）のいずれかに係る発電管理システムは、直達日射計を清掃する清掃部をさらに備えてもよい。清掃部は、汚染係数が１．０２を超えたら直達日射計を清掃してもよい。これにより自動で直達日射計が清掃されるため、人手による労力を軽減でき、維持管理コストの低減が可能となる。
【００２３】
（８）上記（１）から（７）のいずれかに係る発電管理システムは、発電装置をさらに備えてもよい。コントローラは、算出した汚染係数に基づいて発電装置から取得されたシステム出力係数を補正してもよい。これにより実際のシステム出力係数に近いシステム出力係数が得られる。このため発電性能低下の兆候を見逃しにくくなり、発電損失が抑制される。
【００２４】
（９）上記（８）に係る発電管理システムによれば、発電装置は集光型太陽光発電装置であってもよい。これにより発電性能（発電効率）が高い集光型太陽光発電装置においても発電損失が抑制される。
【００２５】
[本開示の実施形態の詳細]
以下、本開示の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、明細書および図面において、同一の構成要素または対応する構成要素には、同一の符号を付し、重複する説明を繰り返さない。また、図面では、説明の便宜上、構成を省略または簡略化している場合もある。また、各実施形態と各変形例との少なくとも一部は、互いに任意に組み合わされてもよい。
【００２６】
＜日射計の構成＞
まず、一実施形態における発電管理システムに用いられる直達日射計、全天日射計および散乱日射計の構成について図１を用いて説明する。
【００２７】
図１は、一実施形態における発電管理システムに用いられる直達日射計、全天日射計および散乱日射計の構成を示す斜視図である。図１に示されるように、本実施形態における発電管理システム１００は、直達日射計１０と、全天日射計２０と、散乱日射計３０とを有している。
【００２８】
直達日射計１０は、反射成分を含まない太陽光の直達成分を測定する装置である。直達日射計１０は、直達日射強度を計測する。直達日射計１０は、支持部１４を介在して筐体４１に支持されている。直達日射計１０は、変換部１１と、筒状管１２と、保護窓１３とを有している。筒状管１２は、筒形状を有している。筒状管１２の内壁面は、太陽エネルギーを全波長に亘って吸収できるように構成されている。筒状管１２は前端と後端とを有している。筒状管１２の前端には保護窓１３が取り付けられている。保護窓１３は、たとえばガラスよりなり、太陽光を透過する。
【００２９】
変換部１１は、筒状管１２の内部後方に配置されている。変換部１１は、保護窓１３を透過して変換部１１に直接達した太陽光の熱エネルギーを電気エネルギーに変換する。変換部１１は、たとえばサーモパイルであり、複数の熱電対を直列または並列に接続したものである。
【００３０】
直達日射計１０は、支持部１４を介在して筐体４１に取り付けられている。支持部１４は水平方向に延びる軸を中心に筐体４１に対して回転可能である。筐体４１は、鉛直方向に延びる回転軸４２を中心に回転可能である。
【００３１】
全天日射計２０は、全天日射強度を計測する。全天日射計２０は、変換部２１と、筐体２２と、保護窓２３とを有している。変換部２１は、たとえばサーモパイルのような熱電式であってもよく、また光電変換素子（たとえばフォトダイオード）のような光電式であってもよい。変換部２１は、筐体２２内に配置されている。変換部２１の上方は、保護窓２３により覆われている。保護窓２３は、たとえば半球形状またはドーム形状を有している。保護窓２３は透明で、たとえばガラスよりなっており、太陽光を透過する。
【００３２】
散乱日射計３０は、散乱日射強度を計測する。散乱日射計３０は、変換部３１と、筐体３２と、保護窓３３と、遮蔽球３４と、遮蔽球支持部３５とを有している。変換部３１は、たとえばサーモパイルのような熱電式であってもよく、また光電変換素子（たとえばフォトダイオード）のような光電式であってもよい。変換部３１は、筐体３２内に配置されている。変換部３１の上方は、保護窓３３により覆われている。保護窓３３は、たとえば半球形状またはドーム形状を有している。保護窓３３は透明で、たとえばガラスよりなっており、太陽光を透過する。
【００３３】
遮蔽球３４は、変換部３１への直達光を遮るためのものである。遮蔽球３４は、遮蔽球支持部３５により筐体４１に支持されている。遮蔽球支持部３５は、筐体４１に対して相対移動可能である。筐体４１に対する遮蔽球支持部３５の相対移動により遮蔽球３４は筐体４１に対して上下方向に相対移動可能である。
【００３４】
直達日射計１０は、回転軸４２を中心とした筐体４１の回転と、筐体４１に対する支持部１４の相対回転とにより、太陽を自動追尾するように構成されている。これにより直達日射計１０においては、太陽光を筒状管１２の内部を通して変換部１１に直接照射することができる。
【００３５】
遮蔽球３４は、回転軸４２を中心とした筐体４１の回転と、筐体４１に対する遮蔽球支持部３５の相対移動とにより、太陽を自動追尾するように構成されている。これにより散乱日射計３０においては、変換部１１に直接達する太陽光が遮蔽球３４にて遮られるため散乱光を計測することが可能となる。
【００３６】
全天日射計２０と散乱日射計３０との各々は、たとえば水平を保つように配置されている。この場合、全天日射計２０は水平全天日射計であり、水平全天日射強度を測定する。また散乱日射計３０は水平散乱日射計であり、水平散乱日射強度を測定する。水平全天日射計２０と水平散乱日射計３０との各々は、太陽を追尾せずに固定的に設置されている。
【００３７】
また全天日射計２０と散乱日射計３０との各々は、たとえば太陽を自動追尾するように構成されていてもよい。この場合、全天日射計２０は太陽光追尾全天日射計であり、太陽光追尾全天日射強度を測定する。また散乱日射計３０は太陽光追尾散乱日射計であり、太陽光追尾散乱日射強度を測定する。
【００３８】
＜集光型太陽光発電装置の構成＞
次に、一実施形態における発電管理システムに用いられる集光型太陽光発電装置の構成について図２を用いて説明する。
【００３９】
図２は、一実施形態における発電管理システムに用いられる集光型太陽光発電装置の構成を示す斜視図である。図２に示されるように、集光型太陽光発電装置５０は、複数の太陽光発電モジュール５１と、架台５２と、複数のサポートアーム５３と、複数のレール５４とを有している。
【００４０】
架台５２は地上に設置される部分である。この架台５２には、複数のサポートアーム５３と、複数のレール５４とが支持されている。複数のサポートアーム５３の各々は上下方向に延びるように配置されている。複数のレール５４の各々は左右方向に延びるように配置されている。
【００４１】
複数のレール５４には、複数の太陽光発電モジュール５１が行列状に配置されている。
複数のサポートアーム５３および複数のレール５４は、架台５２に対して移動可能に構成されている。たとえば日の出から日没までの間、複数の太陽光発電モジュール５１の受光面が太陽と正対するように、複数のサポートアーム５３および複数のレール５４の架台５２に対する位置が変化する。これにより複数の太陽光発電モジュール５１は太陽を追尾することが可能に構成されている。
【００４２】
太陽光発電モジュール５１は、筐体と、フレキシブルプリント基板と、複数の発電素子と、レンズ部材とを主に有している。フレキシブルプリント基板と複数の発電素子との各々は筐体の内部に配置されている。複数の発電素子の各々は、フレキシブル基板に電気的に接続されている。レンズ部材は筐体に接着剤などで取り付けられている。レンズ部材は太陽と正対するように配置されている。
【００４３】
レンズ部材は、複数のレンズ部を有している。複数のレンズ部の各々は、複数の発電素子の各々に対応している。つまり１つのレンズ部により集光された太陽光が、１つの発電素子に照射される。複数のレンズ部は、行列状に配置されている。複数のレンズ部の各々は、たとえばフレネルレンズである。各発電素子は、対応のフレネルレンズによって集光された太陽光を受けて、受光量に応じた電力を発生する。
【００４４】
＜発電管理システムの構成＞
次に、一実施形態における発電管理システムの構成について図３を用いて説明する。
【００４５】
図３は、一実施形態における発電管理システムの構成を示すブロック図である。図３に示されるように、発電管理システム１００は、直達日射計１０と、全天日射計２０と、散乱日射計３０と、集光型太陽光発電装置５０と、コントローラ６０と、報知部８１と、直達日射計清掃部８２とを主に有している。
【００４６】
コントローラ６０は、直達日射強度取得部６１と、全天日射強度取得部６２と、散乱日射強度取得部６３と、直達日射計汚染係数算出部６４と、直達日射計清掃判定部６５と、判定結果出力部６６と、記憶部６７と、太陽高度算出部６８と、信号受信部６９とを有している。
【００４７】
直達日射強度取得部６１は、直達日射計１０からの信号を受けることにより直達日射強度を取得する。直達日射強度取得部６１は、取得した直達日射強度を直達日射計汚染係数算出部６４へ出力する。
【００４８】
全天日射強度取得部６２は、全天日射計２０からの信号を受けることにより全天日射強度を取得する。全天日射強度取得部６２は、取得した全天日射強度を直達日射計汚染係数算出部６４へ出力する。
【００４９】
散乱日射強度取得部６３は、散乱日射計３０からの信号を受けることにより散乱日射強度を取得する。散乱日射強度取得部６３は、取得した散乱日射強度を直達日射計汚染係数算出部６４へ出力する。
【００５０】
記憶部６７には、観測地に関する情報（たとえば経度、緯度、時刻、標高など）が記憶されている。上記観測地に関する情報は、コントローラ６０の外部からたとえば人手により記憶部６７に入力されてもよい。また上記観測地に関する情報は、ＧＰＳ（Global  Positioning  System）衛星８３から信号受信部６９により受信されて記憶部６７に出力されてもよい。なお上記観測地に関する情報は、信号受信部６９から記憶部６７を介さずに太陽高度算出部６８へ直接出力されてもよい。
【００５１】
太陽高度算出部６８は、記憶部６７に記憶された観測地に関する情報（たとえば経度、緯度、時刻、標高など）と観測地における現在時刻とに基づいて観測地における現在の太陽高度を算出する。太陽高度は、たとえば以下の式（１）から算出される。
【００５２】
【数１】
2020205696.tif 000003
【００５３】
式（１）におけるｈは観測地における太陽高度であり、φは観測地における緯度であり、ａｓｉｎはｓｉｎの逆三角関数である。また式（１）におけるｔは時角であり、以下の式（２）により算出される。
【００５４】
【数２】
2020205696.tif 000004
【００５５】
式（２）におけるＴは、以下の式（３）により算出される。
【００５６】
【数３】
2020205696.tif 000005
【００５７】
式（３）におけるＴｓは観測地における時刻（グリニッジ視恒星時）であり、θは観測地における経度である。また式（３）におけるｅは均時差であり、以下の式（４）により算出される。
【００５８】
【数４】
2020205696.tif 000006
【００５９】
式（１）におけるδは太陽赤緯であり、以下の式（５）により算出される。
【００６０】
【数５】
2020205696.tif 000007
【００６１】
式（４）および式（５）におけるωは２π／３６５である。なお閏年にはωとして２π／３６６が用いられる。また式（４）および式（５）におけるＪは「元日からの通算日数＋０．５」である。
【００６２】
太陽高度算出部６８は、式（１）〜式（５）により算出した太陽高度を直達日射計汚染係数算出部６４へ出力する。
【００６３】
直達日射計汚染係数算出部６４は、直達日射強度と、全天日射強度と、散乱日射強度と、太陽高度とに基づいて直達日射計１０の汚染係数を算出する。直達日射計１０の汚染係数は、汚染係数＝｛（全天日射強度−散乱日射強度）／ｓｉｎ（太陽高度）｝／直達日射強度、の式（６）から算出される。算出された汚染強度は、直達日射計汚染係数算出部６４から直達日射計清掃判定部６５へ出力される。
【００６４】
直達日射計清掃判定部６５は、算出された汚染係数がしきい値を超えたか否かを判定する。しきい値は、たとえば１．０２であってもよく、また１．０５であってもよい。しきい値は、観測地における環境に応じて適宜設定されてもよい。直達日射計清掃判定部６５は、判定結果を判定結果出力部６６へ出力する。
【００６５】
なお、しきい値は記憶部６７に記憶されている。しきい値は、発電管理システム１００の出荷前から予め記憶部６７に記憶されていてもよい。またしきい値は、発電管理システム１００の出荷後に、コントローラ６０の外部から人手などにより記憶部６７に記憶されてもよい。
【００６６】
判定結果出力部６６は、判定結果を受けて制御信号を報知部８１および直達日射計清掃部８２の各々へ出力する。これにより判定結果出力部６６は、報知部８１および直達日射計清掃部８２の各々を制御する。
【００６７】
具体的には、算出された汚染係数がしきい値を超えていると判定結果出力部６６により判定された場合、判定結果出力部６６は、汚染係数がしきい値を超えていることを報知するように報知部８１を制御する。報知部８１がたとえば表示部である場合、表示部は汚染係数がしきい値を超えていることを表示する。また報知部８１がたとえばスピーカである場合、スピーカーは汚染係数がしきい値を超えたことを音により報知する。
【００６８】
また算出された汚染係数がしきい値を超えていないと判定結果出力部６６により判定された場合、判定結果出力部６６は、汚染係数がしきい値を超えていないことを報知するように報知部８１を制御してもよい。報知部８１がたとえば表示部である場合、表示部は汚染係数がしきい値を超えていないことを表示してもよく、また表示しなくてもよい。また報知部８１がスピーカである場合、スピーカーは音を発してもよく、また発しなくてもよい。
【００６９】
また算出された汚染係数がしきい値を超えていると判定結果出力部６６により判定された場合、判定結果出力部６６は、直達日射計１０を清掃するように直達日射計清掃部８２を制御する。この際、直達日射計清掃部８２は、直達日射計１０のたとえば保護窓１３を清掃する。直達日射計清掃部８２は、たとえばワイパーであってもよい。
【００７０】
また算出された汚染係数がしきい値を超えていないと判定結果出力部６６により判定された場合、判定結果出力部６６は、直達日射計１０の清掃を実行しないように直達日射計清掃部８２を制御する。
【００７１】
以上のようにコントローラ６０は、太陽高度を算出し、算出された太陽高度と、全天日射計２０により計測された全天日射強度と、散乱日射計３０により計測された散乱日射強度と、直達日射計１０により計測された直達日射強度とに基づいて直達日射計１０の汚染係数を算出する。
【００７２】
またコントローラ６０は、発電量取得部７１と、システム出力係数算出部７２と、システム出力係数補正部７３とをさらに有していてもよい。電力変換部５５は、集光型太陽光発電装置５０で作られる電力を直流から交流に変換する。発電量取得部７１は、電力変換部５５によって直流から交流に変換された電力に基づいて発電量を算出する。発電量取得部７１は、算出した発電量をシステム出力係数算出部７２へ出力する。
【００７３】
システム出力係数算出部７２は、直達日射計１０、全天日射計２０、散乱日射計３０などから日射量を取得する。システム出力係数算出部７２は、算出した発電量と取得した日射量とに基づいてシステム出力係数を算出する。システム出力係数は、システム出力係数＝発電量／日射量、の式から算出される。システム出力係数算出部７２は、算出したシステム出力係数をシステム出力係数補正部７３へ出力する。
【００７４】
システム出力係数補正部７３は、直達日射計汚染係数算出部６４から取得した直達日射計１０の汚染係数に基づいてシステム出力係数を補正する。直達日射計１０の汚染が生じた場合、日射量が小さくなるため見かけ上、システム出力係数が向上したように見える。このためシステム出力係数補正部７３は、汚染により見かけ上向上したように見えるシステム出力係数を汚染係数に基づいて補正する。
【００７５】
ここで直達日射計１０の汚染が悪化する場合、直達日射計１０により計測される直達日射強度が小さくなるため、上記汚染係数は大きくなる。そこでシステム出力係数補正部７３は、上記汚染係数の増加度合いに応じてシステム出力係数が減少するようにシステム出力係数を補正する。これにより直達日射計１０における汚染の影響が少ないシステム出力係数を得ることができる。システム出力係数補正部７３は、補正後のシステム出力係数を報知部８１へ出力する。
【００７６】
報知部８１がたとえば表示部である場合、表示部は補正後のシステム出力係数を表示する。これにより直達日射計１０における汚染の影響が少ないシステム出力係数をユーザーが表示部を通じて認識することが可能となる。
【００７７】
なお図３は、直達日射計１０と集光型太陽光発電装置５０とが同じ追尾機構５６により太陽を追尾する構成について示している。しかし、直達日射計１０と集光型太陽光発電装置５０とは異なる追尾機構により太陽を追尾するように構成されていてもよい。また追尾機構５６は集光型太陽光発電装置５０に含まれていてもよい。また電力変換部５５も集光型太陽光発電装置５０に含まれていてもよい。
【００７８】
＜汚染係数＞
次に、上記で算出される汚染係数について図４〜図６を用いて説明する。
【００７９】
図４、図５および図６は、それぞれ水平全天日射、水平散乱日射および直達日射を説明するための模式図である。図４に示されるように、水平全天日射の強度は、太陽から観測点（変換部２１）への直達光の強度と、散乱光の強度との合計に等しい。つまり、水平全天日射強度＝直達日射強度＋水平散乱日射強度、の式が成り立つ。
【００８０】
図５に示されるように、水平散乱日射の強度は、水平全天日射強度から直達日射強度を減じたものである。つまり、水平散乱日射強度＝水平全天日射強度−直達日射強度、の式が成り立つ。このため観測点に直接達する太陽光を遮蔽球３４にて遮ることにより、水平散乱日射強度を計測することが可能となる。遮蔽球３４は、水平散乱日射計３０の変換部３１に対して太陽がちょうど隠れるような位置に配置される。
【００８１】
図６に示されるように、直達日射強度を測定するためには、太陽から観測点に直接達する太陽光を測定する必要がある。このため直達日射計１０は筒状管１２を有し、太陽光をこの筒状管１２内を通すことにより直達光のみを計測できるように構成されている。
【００８２】
また直達日射強度は、水平全天日射強度から水平散乱日射強度を減じることにより得ることもできる。つまり、直達日射強度＝水平全天日射強度−水平散乱日射強度、の式から直達日射強度を算出することもできる。
【００８３】
ここで図４および図５に示されるように、全天日射計２０および散乱日射計３０の各々は散乱光を計測する。このため保護窓２３、３３が汚染されても、全天日射計２０および散乱日射計３０の各々において計測される日射強度は汚染の影響を受けにくい。よって水平全天日射強度から水平散乱日射強度を減じることにより得られる直達日射強度は、汚染の影響を受けにくい。
【００８４】
一方、図６に示されるように直達日射計１０により直達日射強度を計測する場合、保護窓１３に汚染が生じると、その汚染により直達光が変換部１１に達しなくなる。このため直達日射計１０により計測された直達日射強度は、汚染の影響を受けやすい。
【００８５】
したがって式（６）に示されるように、水平全天日射強度から水平散乱日射強度を減じることにより得られる直達日射強度を、直達日射計により計測した直達日射強度で除すことによって、直達日射計により計測した直達日射強度がどの程度、汚染の影響を受けているかを知ることができる。
【００８６】
また汚染係数を得るに際して太陽高度を用いているのは、計測誤差の少ない時間帯（たとえば太陽高度が２０度以上の時間帯）での汚染係数を知るためである。
【００８７】
以上より式（６）により算出される汚染係数によって、直達日射計１０がどの程度汚染されているかを少ない計測誤差で知ることが可能となる。
【００８８】
＜発電管理システムの制御方法＞
次に、一実施形態における発電管理システムの制御方法について図３および図７を用いて説明する。
【００８９】
図７は、一実施形態における発電管理システムの制御方法を示すフロー図である。図３および図７に示されるように、まず全天日射強度、散乱日射強度および直達日射強度が計測される（ステップＳ１：図７）。全天日射強度、散乱日射強度および直達日射強度は、それぞれ全天日射計２０、散乱日射計３０および直達日射計１０により計測される。
【００９０】
この後、観測地における現在時刻の太陽高度が算出される（ステップＳ２：図７）。太陽高度は、太陽高度算出部６８により算出される。太陽高度は、上式（１）〜（５）に観測地における時刻Ｔｓ、緯度φおよび経度θを代入することにより算出される。
【００９１】
この後、太陽高度が２０度以上で、かつ直達日射強度が５００Ｗ／ｍ2以上の時間帯か否かが判定される（ステップＳ３：図７）。この判定は、たとえば直達日射計汚染係数算出部６４において行なわれる。
【００９２】
なお太陽高度が２０度未満の場合には太陽光の各日射計への入射角度が厳しくなって日射強度の誤差が大きくなり、正確な測定が難しい。また直達日射強度が５００Ｗ／ｍ2未満の場合には、ノイズに対する直達日射強度の比（ＳＮ比）が小さくなり、正確な測定が難しい。
【００９３】
太陽高度が２０度以上で、かつ直達日射強度が５００Ｗ／ｍ2以上の時間帯ではないと判定された場合、引き続き、全天日射強度、散乱日射強度および直達日射強度が計測される（ステップＳ１：図７）。
【００９４】
また太陽高度が２０度以上で、かつ直達日射強度が５００Ｗ／ｍ2以上の時間帯であると判定された場合、直達日射計１０の汚染係数が算出される（ステップＳ４：図７）。この汚染係数は、汚染係数＝｛（全天日射強度−散乱日射強度）／ｓｉｎ（太陽高度）｝／直達日射強度、の式から算出される。汚染係数の算出は、直達日射計汚染係数算出部６４において行なわれる。
【００９５】
次に、算出された汚染係数が、しきい値（１＋ａ）を超えたか否かが判定される（ステップＳ５：図７）。この判定は、直達日射計清掃判定部６５により行われる。ここで「ａ」は設定値であり、たとえば０．０２、０．０５などである。よって、しきい値（１＋ａ）は、たとえば１．０２、１．０５などである。
【００９６】
算出された汚染係数がしきい値（１＋ａ）を超えていないと判定された場合、引き続き、全天日射強度、散乱日射強度および直達日射強度が計測される（ステップＳ１：図７）。
【００９７】
また算出された汚染係数がしきい値（１＋ａ）を超えたと判定された場合、直達日射計１０が清掃される（ステップＳ６：図７）。直達日射計１０の清掃は、直達日射計清掃部８２により行われる。直達日射計１０の清掃は、直達日射計１０のたとえば保護窓１３（図１）を清掃することにより行なわれる。
【００９８】
また直達日射計１０の清掃は、人手により行なわれてもよい。この場合、算出された汚染係数がしきい値（１＋ａ）を超えたことを報知部８１により認識した作業者が保護窓１３（図１）を清掃してもよい。
【００９９】
以上のように本実施形態の発電管理システムは制御される。
＜日雨量、センサー清掃および直達日射計汚染係数の関係＞
本発明者らは、日雨量、センサー清掃および直達日射計汚染係数の関係を調べた。その結果を図８に示す。
【０１００】
図８に示されるように、８月１５日から８月３０日までの日雨量と直達日射計汚染係数とが示されている。８月１５日と、８月２２日と、８月２８日とに直達日射計１０における保護窓１３の清掃（センサー清掃）が行なわれた。
【０１０１】
この結果から、雨が降ることにより、汚染係数が高くなる傾向があることが分かる。また清掃を行なうことにより、汚染係数が約１．００〜約１．０２になることが分かる。
【０１０２】
上記の結果から、汚染係数が１．０２を超えたら直達日射計１０の保護窓１３を清掃することにより、直達日射計１０の保護窓１３を清浄に保てることが分かった。また、ある程度の汚染が許容される場合には、汚染係数が１．０５を超えた場合に直達日射計１０の保護窓１３が清掃されるように、しきい値（１＋ａ）が設定されてもよい。
【０１０３】
＜本実施形態の効果＞
次に、本実施形態の効果について説明する。
【０１０４】
本実施形態の発電管理システム１００においては図３に示されるように、コントローラ６０は、太陽高度を算出し、かつ算出された太陽高度と、全天日射計２０により計測された全天日射強度と、散乱日射計３０により計測された散乱日射強度と、直達日射計１０により計測された直達日射強度とに基づいて直達日射計の汚染係数を算出する。このように直達日射計１０で計測する直達日射強度だけでなく、汚染に対して比較的影響を受けにくい全天日射強度と散乱日射強度と太陽高度とから直達日射強度が推定されて、汚染係数が算出される。このためばらつきの小さい汚染係数が得られる。
【０１０５】
また汚染係数を算出することにより、直達日射計１０の汚染状態を知ることができる。このため汚染係数の値を参照することにより、発電性能の低下の兆候を見逃しにくくなり、発電損失を抑制することができる。
【０１０６】
また汚染係数を算出することにより直達日射計１０の汚染状態を知ることができるめ、適切なタイミングで直達日射計１０の清掃を行なうことが可能となる。
【０１０７】
また本実施形態の発電管理システム１００によれば、直達日射計１０の汚染係数は、汚染係数＝｛（全天日射強度−散乱日射強度）／ｓｉｎ（太陽高度）｝／直達日射強度、の式から算出されてもよい。これにより上記のとおり、ばらつきの小さい汚染係数が得られる。
【０１０８】
また本実施形態の発電管理システム１００によれば、全天日射強度は図４に示されるように水平全天日射強度であり、かつ散乱日射強度は図５に示されるように水平散乱日射強度であってもよい。これにより全天日射計２０と散乱日射計３０とが太陽を追尾せずに固定的に設置された状態で水平全天日射強度と水平散乱日射強度とが得られる。
【０１０９】
また本実施形態の発電管理システム１００によれば、全天日射強度は太陽光追尾全天日射強度であり、かつ散乱日射強度は太陽光追尾散乱日射強度であってもよい。これにより全天日射計２０と散乱日射計３０とが太陽を追尾することで全天日射強度と散乱日射強度とが得られる。
【０１１０】
また本実施形態の発電管理システム１００によれば、図３に示されるようにコントローラ６０は、観測地における経度、緯度、時刻に基づいて太陽高度を算出してもよい。これにより太陽高度を直接計測せずとも、計算により得ることができる。
【０１１１】
また本実施形態の発電管理システム１００は、図３に示されるように汚染係数がしきい値を超えたことを報知する報知部８１をさらに備えてもよい。これにより汚染発見をシステムが補助するため、人依存による汚染の発見遅延を防止することができる。また清掃ばらつきによる汚染残りなどを早期発見可能となり、計測データの信憑性が高くなる。
【０１１２】
また本実施形態の発電管理システム１００は、図３に示されるように直達日射計１０を清掃する清掃部８２をさらに備えてもよい。清掃部８２は、汚染係数が１．０２を超えたら直達日射計１０を清掃してもよい。これにより自動で直達日射計１０が清掃されるため、人手による労力を軽減でき、維持管理コストの低減が可能となる。
【０１１３】
また本実施形態の発電管理システム１００は、図３に示されるように発電装置５０をさらに備えてもよい。コントローラ６０は、算出した汚染係数に基づいて発電装置５０から取得されたシステム出力係数を補正してもよい。これにより汚染の影響が少なく実際のシステム出力係数に近いシステム出力係数が得られる。このため発電性能低下の兆候を見逃しにくくなり、発電損失が抑制される。
【０１１４】
また本実施形態の発電管理システム１００によれば、発電装置５０は図２に示されるような集光型太陽光発電装置であってもよい。これにより発電性能（発電効率）が高い集光型太陽光発電装置においても発電損失が抑制される。
【０１１５】
なお本実施形態においては発電装置として集光型太陽光発電装置について説明したが、発電装置は太陽光を受けて発電できるものであればよい。
【０１１６】
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１１７】
１０  直達日射計
１２  筒状管
１３，２３，３３  保護窓
１４  支持部
２０  全天日射計
１１，２１，３１  変換部
２２，３２，４１  筐体
３０  散乱日射計
３４  遮蔽球
３５  遮蔽球支持部
４２  回転軸
５０  集光型太陽光発電装置
５１  太陽光発電モジュール
５２  架台
５３  サポートアーム
５４  レール
５５  電力変換部
５６  追尾機構
６０  コントローラ
６１  直達日射強度取得部
６２  全天日射強度取得部
６３  散乱日射強度取得部
６４  汚染係数算出部
６５  清掃判定部
６６  判定結果出力部
６７  記憶部
６８  太陽高度算出部
６９  信号受信部
７１  発電量取得部
７２  システム出力係数算出部
７３  システム出力係数補正部
８１  報知部
８２  清掃部
８３  ＧＰＳ衛星
１００  発電管理システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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