(57)【要約】【課題】天気予報が的中しなかった場合でも、太陽光発電システムによる発電量の予測値の誤差が大きくなることを回避する。【解決手段】太陽光発電システムの所定の日における発電量を予測する発電量予測装置であって、所定の日の前日の日没時刻を含む時間帯に太陽光発電システムが設置された設置地点の西の空を撮影した画像を数値化した値と、その設置地点を含む地域の所定の日の天気予報を数値化した値とを、発電量の実績値に基づいて導出された予測式へ入力することにより、所定の日の発電量を算出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光発電システムの所定の日における発電量を予測する発電量予測装置であって、
前記所定の日の前日の日没時刻を含む時間帯に前記太陽光発電システムが設置された設置地点の西の空を撮影した画像を数値化した値と、前記設置地点を含む地域の前記所定の日の天気予報を数値化した値とを、前記発電量の実績値に基づいて導出された予測式へ入力することにより、前記所定の日の前記発電量を算出する発電量予測装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発電量予測装置において、
前記設置地点の日没時刻を含む時間帯に前記設置地点の西の空を撮影し、該撮影された画像を出力する撮影部と、
前記撮影部から出力された画像が示す色に基づいて当該画像を数値化した画像値を算出し、該算出された画像値を出力する画像処理部と、
前記設置地点を含む地域の天気予報を示す情報を受信し、該受信した情報から、当該天気予報を数値化した天気予報値を算出し、該算出された天気予報値を出力する天気予報受信部と、
前記発電量の実績値と、前記画像処理部から出力された画像値と、前記天気予報受信部から出力された天気予報値とから前記予測式を導出し、前記所定の日の天気予報の前記天気予報値と、前記所定の日の前日に撮影された画像の前記画像値とを受け付けると、該受け付けた前記天気予報値及び前記画像値を前記予測式へ入力することにより、前記所定の日の前記発電量を算出する予測部と、を有する発電量予測装置。
【請求項３】
請求項２に記載の発電量予測装置において、
前記天気予報値は、所定の時間帯の天気予報を数値化した値であり、
前記発電量の実績値は、前記所定の時間帯の発電量の実績値であり、
前記予測部は、前記発電量の実績値と、前記画像値と、前記天気予報値とから前記所定の時間帯の前記予測式を導出し、前記所定の日の天気予報の前記天気予報値と、前記所定の日の前日に撮影された画像の前記画像値とを受け付けると、該受け付けた前記天気予報値及び前記画像値を前記所定の時間帯の前記予測式へ入力することにより、前記所定の日の前記発電量を時間帯毎に算出する発電量予測装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の発電量予測装置において、
前記画像処理部は、前記受け付けた画像を複数の領域に分割し、該分割された複数の分割画像が示す色に基づいて当該複数の分割画像のそれぞれを数値化した複数の値を算出し、該算出された複数の値を前記画像値とする発電量予測装置。
【請求項５】
請求項２または請求項３に記載の発電量予測装置において、
前記画像処理部は、前記受け付けた画像を構成する座標点のうち所定の座標点が示す色に基づいて当該画像を数値化した値を前記画像値とする発電量予測装置。
【請求項６】
請求項２乃至５のいずれか１項に記載の発電量予測装置において、
前記画像値は、ＲＧＢ値に基づいて算出された発電量予測装置。
【請求項７】
請求項２乃至５のいずれか１項に記載の発電量予測装置において、
前記画像値は、ＨＳＶ値に基づいて算出された発電量予測装置。
【請求項８】
太陽光発電システムの所定の日における発電量を予測する発電量予測装置における発電量予測方法であって、
前記所定の日の前日の日没時刻を含む時間帯に前記太陽光発電システムが設置された設置地点の西の空を撮影した画像を数値化した値と、前記設置地点を含む地域の前記所定の日の天気予報を数値化した値とを、前記発電量の実績値に基づいて導出された予測式へ入力することにより、前記所定の日の前記発電量を算出する発電量予測処理を有する発電量予測方法。
【請求項９】
請求項８に記載の発電量予測方法において、
前記発電量予測処理は、
前記設置地点の日没時刻を含む時間帯に前記設置地点の西の空を撮影する処理と、
前記撮影された画像が示す色に基づいて当該画像を数値化した画像値を算出する処理と、
前記設置地点を含む地域の天気予報を示す情報を受信し、該受信した情報から、当該天気予報を数値化した天気予報値を算出する天気予報値算出処理と、
前記発電量の実績値と、前記画像値と、前記天気予報値とから前記予測式を導出する予測式導出処理と、
前記所定の日の天気予報の前記天気予報値と、前記所定の日の前日に撮影された画像の前記画像値とを前記予測式へ入力することにより、前記所定の日の前記発電量を算出する発電量算出処理と、を含む処理である発電量予測方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の発電量予測方法において、
前記天気予報値は、所定の時間帯の天気予報を数値化した値であり、
前記発電量の実績値は、前記所定の時間帯の発電量の実績値であり、
前記予測式導出処理は、前記発電量の実績値と、前記画像値と、前記天気予報値とから前記所定の時間帯の前記予測式を導出する処理であり、
前記発電量算出処理は、前記所定の日の天気予報の前記天気予報値と、前記所定の日の前日に撮影された画像の前記画像値とを前記所定の時間帯の前記予測式へ入力することにより、前記所定の日の前記発電量を時間帯毎に算出する処理である発電量予測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電システムの発電量を予測する発電量予測装置及び発電量予測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電は、石油等の化石燃料に依存しない無限エネルギーとして注目されている。また、太陽光発電は、ＣＯ2の排出権問題やＲＰＳ（Ｒｅｎｅｗａｂｌｅ  Ｐｏｒｔｆｏｌｉｏ  Ｓｔａｎｄａｒｄ）制度の導入等により、今後、その価値がさらに向上することが予想される。
【０００３】
一方、太陽光発電を行う太陽光発電システムは、その発電量が気象条件によって変動する非常に不安定な発電設備である。そのため、その太陽光発電システムは、その発電量を予測することが可能となれば、適用できる範囲はさらに広がると考えられる。
【０００４】
ここで、太陽光発電システムの発電量は、ほぼ日射量に比例し、日射量は天気に依存する。この点に着目し、太陽光発電システムの発電量を予測する際に、天気予報を入力情報として利用するための技術が例えば、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３９８４６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献１に開示されている技術のように、天気予報のみを入力情報として利用して太陽光発電システムの発電量を予測した場合、天気予報の誤差がそのまま発電量の予測値の誤差となってしまう。すなわち、天気予報が的中しなかった場合、発電量の予測値の誤差が大きくなるという問題点がある。
【０００７】
本発明は、天気予報が的中しなかった場合でも、太陽光発電システムによる発電量の予測値の誤差が大きくなることを回避することができる発電量予測装置及び発電量予測方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明は、
太陽光発電システムの所定の日における発電量を予測する発電量予測装置であって、
前記所定の日の前日の日没時刻を含む時間帯に前記太陽光発電システムが設置された設置地点の西の空を撮影した画像を数値化した値と、前記設置地点を含む地域の前記所定の日の天気予報を数値化した値とを、前記発電量の実績値に基づいて導出された予測式へ入力することにより、前記所定の日の前記発電量を算出する。
【０００９】
また、太陽光発電システムの所定の日における発電量を予測する発電量予測装置における発電量予測方法であって、
前記所定の日の前日の日没時刻を含む時間帯に前記太陽光発電システムが設置された設置地点の西の空を撮影した画像を数値化した値と、前記設置地点を含む地域の前記所定の日の天気予報を数値化した値とを、前記発電量の実績値に基づいて導出された予測式へ入力することにより、前記所定の日の前記発電量を算出する発電量予測処理を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、太陽光発電システムの所定の日における発電量を予測する発電量予測装置は、所定の日の前日の日没時刻を含む時間帯に太陽光発電システムが設置された設置地点の西の空を撮影した画像を数値化した値と、その設置地点を含む地域の所定の日の天気予報を数値化した値とを、発電量の実績値に基づいて導出された予測式へ入力することにより、所定の日の発電量を算出する。
【００１１】
そのため、天気予報が的中しなかった場合でも、発電量の予測値の誤差が大きくなることを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の発電量予測装置を適用した太陽光発電量予測システムの実施の一形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した発電量予測装置の動作を説明するための図である。
【図３】図１及び図２に示した画像処理部が画像値を算出する方法の一例を説明するための図であり、（ａ）は画像を横縞状に分割することによって画像値を算出する場合を示す図、（ｂ）は画像を格子状に分割することによって画像値を算出する場合を示す図、（ｃ）は画像中の所定の座標点を用いて画像値を算出する場合を示す図である。
【図４】図１及び図２に示した画像処理部が画像値を算出する方法の他の例を説明するための図である。
【図５】図１及び図２に示した発電量予測装置が太陽光発電システムの発電量を予測する動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本発明の発電量予測装置を適用した太陽光発電量予測システムの実施の一形態の構成を示すブロック図である。
【００１５】
本実施形態の太陽光発電量予測システムは図１に示すように、発電量予測装置１０と、太陽光発電システム２０と、パワーコンディショナ３０とを備えている。
【００１６】
太陽光発電システム２０は、太陽光のエネルギーを電力に変換する。
【００１７】
パワーコンディショナ３０は、電力系統４０や需要家５０と接続されており、太陽光発電システム２０で発電した電力を変換し、電力系統４０や需要家５０へ供給する。また、パワーコンディショナ３０は、太陽光発電システム２０の発電量の時間帯毎の実績値を測定し、測定された発電量の時間帯毎の実績値を発電量予測装置１０へ出力する。
【００１８】
発電量予測装置１０は、撮影部であるカメラ１１と、制御部１２と、予測部１３と、天気予報受信部１４とを備えている。
【００１９】
カメラ１１は、太陽光発電システム２０が設置された設置地点の西の空を撮影するために西の方角を向けて固定される。以降、太陽光発電システム２０が設置された設置地点のことを単に設置地点という。カメラ１１は、制御部１２から出力され、画像の撮影を指示するための撮影指示を受け付けると、設置地点の西の空を撮影する。そして、撮影された画像を制御部１２へ出力する。
【００２０】
制御部１２は、撮影制御部１２−１と、画像処理部１２−２とを備えている。
【００２１】
撮影制御部１２−１は、カレンダー情報及び設置地点の位置情報を記憶しており、それらに基づいて設置地点の日没時刻を算出する。位置情報とは例えば、緯度や経度である。そして、撮影制御部１２−１は、設置地点の日没時刻を含む時間帯に、撮影指示をカメラ１１へ出力する。日没時刻を含む時間帯とは例えば、日没時刻、日没時刻の３０分前、日没時刻の３０分後等である。この場合、これらの時刻のいずれかの時刻に撮影指示を出力してもよいし、これらの時刻の全ての時刻に撮影指示を出力してもよい。なお、日本においては、日没時刻を含む時間帯の西の空の状態と翌日の天気との間には高い相関関係があるといえる。これは、日本上空には偏西風が吹いており、おおむね西から東へ天気が推移するためである。
【００２２】
画像処理部１２−２は、カメラ１１から出力された画像を受け付ける。そして、受け付けた画像を数値化した値である画像値を算出する。そして、画像処理部１２−２は、算出された画像値を予測部１３へ出力する。なお、画像処理部１２−２が受け付けた画像は、その画像を構成する座標点毎にＲＧＢ（Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ）値で表現されている。ＲＧＢ値とは、色を示す値であり、赤、緑、青の３つの色を基準とした値である。
【００２３】
以下に、画像処理部１２−２が画像値を算出する動作について詳細に説明する。
【００２４】
図２は、図１に示した発電量予測装置１０の動作を説明するための図である。
【００２５】
画像処理部１２−２は、カメラ１１から出力された画像を受け付けると、図２に示すように、受け付けた画像のＲＧＢ値をＨＳＶ（Ｈｕｅ、 Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ、Ｖａｌｕｅ）値に変換する。ＨＳＶ値とは、色を示す値であり、色相、彩度、明度を基準とした値である。なお、画像処理部１２−２は、画像をＨＳＶ値に変換しなくてもよい。そして、画像処理部１２−２は、予め決められた方法により、受け付けた画像の画像値を算出する。
【００２６】
図３は、図１及び図２に示した画像処理部１２−２が画像値を算出する方法の一例を説明するための図であり、（ａ）は画像を横縞状に分割することによって画像値を算出する場合を示す図、（ｂ）は画像を格子状に分割することによって画像値を算出する場合を示す図、（ｃ）は画像中の所定の座標点を用いて画像値を算出する場合を示す図である。
【００２７】
図３（ａ）、（ｂ）に示すように受け付けた画像１００を複数の領域に分割することによって画像値を算出する方法の場合、画像処理部１２−２は、分割された分割画像１０１−１，１０１−２を構成する座標点のＨＳＶ値の平均値を分割画像１０１−１，１０１−２毎に算出する。この平均値のそれぞれが画像値となる。なお、受け付けた画像のＲＧＢ値をＨＳＶ値に変換しなかった場合には、画像処理部１２−２は、分割された分割画像を構成する座標点のＲＧＢ値の平均値を分割画像１０１−１，１０１−２毎に算出する。
【００２８】
ここで、画像値を算出する方法は、上述したように画像１００を複数の領域に分割することによって算出する方法に限定されない。例えば、図３（ｃ）に示すように、画像１００中の複数の所定の座標点１０１−３におけるＨＳＶ値またはＲＧＢ値を画像値としてもよい。さらに、以下に示すような方法によって画像値を算出してもよい。
【００２９】
図４は、図１及び図２に示した画像処理部１２−２が画像値を算出する方法の他の例を説明するための図である。
【００３０】
この方法では図４に示すように、予め決められた複数の種類に天気を分類しておく。例えば、「晴れ」、「曇り」、「雨」、「雪」等である。そして、算出された分割画像１０１−２（図３（ｂ）参照）毎のＨＳＶ値またはＲＧＢ値の平均値の分布に応じ、いずれかの種類の天気に画像を対応付ける。そして、対応付けられた種類の天気を示す番号である種類番号を画像値とする。なお、ここでは、画像１００を格子状に分割した場合を一例として説明したが、この方法は例えば、図３（ａ）に示したように画像１００を横縞状に分割した場合でも利用できる。
【００３１】
再度、図１を参照すると、天気予報受信部１４は、天気予報提供者６０から送信された設置地点を含む地域の天気予報を示す情報を受信する。そして、受信した情報を数値化した値である天気予報値を時間帯毎に算出する。天気予報値としては例えば、晴れを１、曇りを２、雨を３、雪を４のように設定する。そして、算出された時間帯毎の天気予報値を予測部１３へ出力する。なお、天気予報提供者６０は例えば、気象庁や気象情報提供サービス会社等である。
【００３２】
予測部１３は、予測値算出部１３−１と、データベース１３−２とを備えている。
【００３３】
データベース１３−２は、パワーコンディショナ３０から出力された太陽光発電システム２０による発電量の時間帯毎の実績値と、画像処理部１２−２から出力された画像値と、天気予報受信部１４から出力された時間帯毎の天気予報値とを記憶する。
【００３４】
予測値算出部１３−１は図２に示すように、データベース１３−２に記憶された発電量の実績値と、画像値と、天気予報値とから、太陽光発電システム２０の発電量を予測するための予測式を重回帰分析によって導出する。具体的には、予測値算出部１３−１は、発電量を予測する予測対象日の前日以前の発電量の時間帯毎の実績値と、予測対象日の前日以前の時間帯毎の天気予報値とに基づいた重回帰分析を行う。このとき、時間帯ｍにおける発電量を目的変数にし、時間帯ｍにおける天気予報値と、画像値とを説明変数にする。この場合の回帰モデルを以下の式（１）に示す。
【００３５】
Ｙm＝β0＋β1Ｘ1＋β2Ｘ2＋β3Ｘ3＋・・・＋βnＸn＋ｕ      （１）
上記の（１）式において、Ｙmは目的変数であり、β0は定数項であり、Ｘ1〜Ｘnは説明変数であり、β1〜βnは回帰係数であり、ｕは誤差項である。
【００３６】
予測値算出部１３−１は、最小二乗法を用いて回帰係数β1〜βn及び定数項β0を求め、時間帯毎の発電量の予測式を導出する。なお、複数の説明変数と定数項とが存在することは、画像処理部１２−２によって算出された画像値の数が複数であることを示しており、項の数は、画像処理部１２−２において画像値を算出する方法によって異なる。
【００３７】
そして、予測値算出部１３−１は図２に示すように、天気予報受信部１４から出力された予測対象日の時間帯ｍにおける天気予報値と、制御部１２から出力され、予測対象日の前日に撮影された画像の画像値と受け付ける。そして、受け付けた天気予報値及び画像値を導出された時間帯ｍの予測式へ入力することにより、予測対象日の時間帯ｍにおける発電量の予測値を算出する。
【００３８】
以下に、上記のように構成された太陽光発電量予測システムにおいて発電量予測装置１０が太陽光発電システム２０の発電量を予測する動作について説明する。
【００３９】
図５は、図１及び図２に示した発電量予測装置１０が太陽光発電システム２０の発電量を予測する動作を説明するためのフローチャートである。
【００４０】
ここでは、データベース１３−２には、予測対象日の前日以前の発電量の時間帯毎の実績値と、予測対象日の前日以前の時間帯毎の天気予報値と、予測対象日の前々日以前にカメラ１１によって撮影された画像の画像値とが記憶されているものとする。また、ここでは、カメラ１１によって撮影された画像を格子状に分割し、分割された分割画像毎に算出されたＨＳＶ値の平均値を画像値として利用するものとする。
【００４１】
まず、制御部１２の撮影制御部１２−１は、カレンダー情報及び設置地点の情報に基づき、設置地点の予測対象日の前日の日没時刻を算出する。そして、撮影制御部１２−１は、予測対象日の前日の日没時刻を含む時間帯にカメラ１１へ撮影指示を出力する。
【００４２】
撮影制御部１２−１から出力された撮影指示を受け付けたカメラ１１は、画像を撮影する（ステップＳ１）。
【００４３】
そして、カメラ１１は、撮影された画像を制御部１２の画像処理部１２−２へ出力する。
【００４４】
カメラ１１から出力された画像を受け付けた画像処理部１２−２は、受け付けた画像のＲＧＢ値をＨＳＶ値に変換する（ステップＳ２）。
【００４５】
次に、画像処理部１２−２は、受け付けた画像を格子状の複数の領域に分割する（ステップＳ３）。
【００４６】
次に、画像処理部１２−２は、分割された分割画像毎にＨＳＶ値の平均値を算出する（ステップＳ４）。
【００４７】
そして、画像処理部１２−２は、算出された分割画像毎のＨＳＶ値の平均値を画像値として予測値算出部１３−１へ出力する。
【００４８】
また、天気予報受信部１４は、天気予報提供者６０から送信された予測対象日の天気予報を示す情報を受信する。そして、受信した情報から時間帯毎の天気予報値を算出する（ステップＳ５）。
【００４９】
そして、天気予報受信部１４は、算出された時間帯毎の天気予報値を予測値算出部１３−１へ出力する。
【００５０】
予測値算出部１３−１は、予測対象日の前日以前の発電量の時間帯毎の実績値と、予測対象日の前日以前の時間帯毎の天気予報値と、予測対象日の前々日以前にカメラ１１によって撮影された画像の画像値とをデータベース１３−２から取得する。そして、取得されたそれらの値から、予測対象日の時間帯ｍの予測式を重回帰分析によって導出する（ステップＳ６）。
【００５１】
次に、予測値算出部１３−１は、画像処理部１２−２から出力された画像値と、天気予報受信部１４から出力された時間帯毎の天気予報値とを受け付ける。
【００５２】
そして、予測値算出部１３−１は、受け付けた時間帯毎の天気予報値のうち時間帯ｍの天気予報値と、受け付けた画像値とを、ステップＳ６において導出した時間帯ｍの予測式へ入力する（ステップＳ７）。
【００５３】
これにより、予測対象日の時間帯ｍにおける発電量の予測値が算出される（ステップＳ８）。この算出された時間帯毎の発電量の予測値を加算することにより、予測対象日の発電量の予測値が算出することができる。
【００５４】
このように本実施形態において発電量予測装置１０は、予測対象日の前日の日没時刻を含む時間帯に太陽光発電システム２０が設置された設置地点の西の空を撮影した画像を数値化した値と、その設置地点を含む地域の所定の日の天気予報を数値化した値とを、発電量の実績値に基づいて導出された予測式へ入力することにより、予測対象日の発電量を算出する。
【００５５】
そのため、天気予報が的中しなかった場合でも、予測誤差が大きくなることを回避することができる。
【００５６】
なお、天気予報は、厳密には太陽電池システムが設置されている設置地点の天気予報ではない。本発明では、太陽光発電システムが設置されている設置地点における画像を用いるため、設置地点における天気をより正確に予測することができる。すなわち、天気予報だけを利用した場合よりも精度の高い発電量の予測が可能となる。
【符号の説明】
【００５７】
１０    発電量予測装置
１１    カメラ
１２    制御部
１２−１    撮影制御部
１２−２    画像処理部
１３    予測部
１３−１    予測値算出部
１３−２    データベース
１４    天気情報受信部
２０    太陽光発電システム
３０    パワーコンディショナ
４０    電力系統
５０    需要家
６０    天気予報提供者
１００    画像
１０１−１，１０１−２    分割画像
１０１−３    所定の座標点
【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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