(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の地域の太陽光パネルを撮像した画像を記憶した画像記憶部と、
前記画像記憶部に記憶された画像に基づいて、所定の地域に設置された太陽光パネルの面積を算出する太陽光パネル面積算出部と、
前記太陽光パネル面積算出部により算出された太陽光パネルの面積に基づいて、太陽光パネルの発電電力を算出する太陽光パネル発電電力算出部と、
前記太陽光パネル発電電力算出部により算出された太陽光パネルの発電電力に基づいて、太陽光パネル以外の発電設備の発電電力を制御する電力制御部と、
を有することを特徴とする発電設備制御装置。
【請求項２】
前記太陽光パネル面積算出部は、
前記画像から、太陽光パネル画像を抽出する太陽光パネル画像抽出部と、
前記太陽光パネル画像抽出部が抽出した太陽光パネル画像に基づいて、太陽光パネルの面積を積算する太陽光パネル面積積算部と、
を有することを特徴とする請求項１記載の発電設備制御装置。
【請求項３】
太陽光の照射率を算出する太陽光照射率算出部と、
太陽光照射率算出部により算出された太陽光の照射率に基づいて、太陽光パネルの発電効率を算出する太陽光パネル発電効率算出部と、
を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の発電設備制御装置。
【請求項４】
時期データを記憶した時期データ記憶部と、
前記所定の地域に対応する現在の画像を記憶した現在画像記憶部と、
を有し、
前記太陽光照射率算出部は、
前記時期データに基づいて、太陽光の照射角度を算出する照射角度算出部と、
前記現在画像記憶部に記憶された現在の画像から、雲画像を抽出する雲画像抽出部と、
前記雲画像抽出部により抽出された雲画像に基づいて、太陽光の透過率を算出する透過率算出部と、
前記透過率算出部により算出された透過率に基づいて、太陽光の照射率を算出する照射率算出部と、
を有することを特徴とする請求項３記載の発電設備制御装置。
【請求項５】
時期データを記憶した時期データ記憶部と、
前記所定の地域に対応する現在の画像を記憶した現在画像記憶部と、
前記所定の地域に対応する過去の画像を記憶した過去画像記憶部と、
前記現在画像記憶部に記憶された現在の画像と、前記過去画像記憶部に記憶された過去の画像から、雲画像を抽出する雲画像抽出部と、
前記雲画像抽出部により抽出された雲画像に基づいて、雲の変化情報を生成する雲変化情報生成部と、
前記雲変化情報生成部により生成された変化情報に基づいて、将来予測される画像を生成する予測画像生成部と、
前記予測画像生成部により生成された予測画像から、前記雲画像抽出部により抽出された雲画像に基づいて、太陽光の透過率を算出する透過率算出部と、
前記透過率算出部により算出された透過率に基づいて、太陽光の照射率を算出する照射率算出部と、
を有することを特徴とする請求項３記載の発電設備制御装置。
【請求項６】
前記電力制御部は、
前記太陽光パネル発電電力算出部により算出された発電電力が、制御対象となる発電設備のいずれに関連する地域のものかを識別する地域識別部と、
前記地域識別部による識別結果に基づいて、制御対象となる発電設備に関連する地域毎に、発電電力を合計する電力合計部と、
を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の発電設備制御装置。
【請求項７】
コンピュータ又は電子回路が、
所定の地域の太陽光パネルを撮像した画像を記憶する画像記憶処理と、
前記画像記憶処理により記憶された画像に基づいて、所定の地域に設置された太陽光パネルの面積を算出する太陽光パネル面積算出処理と、
前記太陽光パネル面積算出処理により算出された太陽光パネルの面積に基づいて、太陽光パネルの発電電力を算出する太陽光パネル発電電力算出処理と、
前記太陽光パネル発電電力算出処理により算出された太陽光パネルの発電電力に基づいて、太陽光パネル以外の発電設備の発電電力を制御する電力制御処理と、
を実行することを特徴とする発電設備制御方法。
【請求項８】
前記太陽光パネル面積算出処理は、
前記画像から、太陽光パネル画像を抽出する太陽光パネル画像抽出処理と、
前記太陽光パネル画像抽出処理により抽出された太陽光パネル画像に基づいて、太陽光パネルの面積を積算する太陽光パネル面積積算処理と、
を含むことを特徴とする請求項７記載の発電設備制御方法。
【請求項９】
コンピュータに、
所定の地域の太陽光パネルを撮像した画像を記憶する画像記憶処理と、
前記画像記憶処理により記憶された画像に基づいて、所定の地域に設置された太陽光パネルの面積を算出する太陽光パネル面積算出処理と、
前記太陽光パネル面積算出処理により算出された太陽光パネルの面積に基づいて、太陽光パネルの発電電力を算出する太陽光パネル発電電力算出処理と、
前記太陽光パネル発電電力算出処理により算出された太陽光パネルの発電電力に基づいて、太陽光パネル以外の発電設備の発電電力を制御する電力制御処理と、
を実行させることを特徴とする発電設備制御プログラム。
【請求項１０】
前記太陽光パネル面積算出処理は、
前記コンピュータに、
前記画像から、太陽光パネル画像を抽出する太陽光パネル画像抽出処理と、
前記太陽光パネル画像抽出処理により抽出された太陽光パネル画像に基づいて、太陽光パネルの面積を積算する太陽光パネル面積積算処理と、
を実行させることを特徴とする請求項９記載の発電設備制御プログラム。
【請求項１１】
所定の地域の太陽光パネルを撮像した画像を記憶した画像記憶部と、
前記画像記憶部に記憶された画像に基づいて、所定の地域に設置された太陽光パネルの面積を算出する太陽光パネル面積算出部と、
前記太陽光パネル面積算出部により算出された太陽光パネルの面積に基づいて、太陽光パネルの発電電力を算出する太陽光パネル発電電力算出部と、
を有することを特徴とする電力演算装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、太陽光パネル式の発電設備が接続された系統における発電設備の発電電力を制御するための発電設備制御装置、制御方法、制御プログラム及び電力演算装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、送電系統上に接続された発電設備（原子力発電設備、火力発電設備、水力発電設備等）においては、季節や天候予測に基づいて、あらかじめ計画された需要予測カーブに従った出力調整が必要となる。ただし、原子力発電設備は、原子炉の安定性確保の必要性があるために、頻繁な出力変化をさせることは困難である。このため、原子力発電設備は、主として固定需要（ベースロード）分を担当している。一方、火力発電設備、水力発電設備は、原子力発電設備に比べて、出力変化への迅速な対応が可能である。このため、火力発電設備、水力発電設備は、短時間の需要変化に即応した出力調整の機能を担当している。
【０００３】
ところが、昨今、上記のような発電設備の他に、太陽光パネル式発電設備のような自然エネルギー回収型の発電設備の設置が急増している。そして、かかる太陽光パネル式発電設備も、他の発電設備と同一の送電系統に接続され、需要の一部を負担している。しかし、太陽光パネル式発電設備の多くは、設置されている事業所や家庭内の自家消費電力をまかなう目的も兼ねている。このため、太陽光パネル式発電設備から送電系統側に供給される電力は、自家消費電力を超えた余剰分に限定される。この自家消費電力は、日時や季節に応じて細かく変動する。したがって、太陽光パネル式発電設備には、自家消費電力の変動により、送電系統側へ供給される電力が大きく変動するという特徴がある。
【０００４】
これに加えて、太陽光パネル式発電設備は、エネルギー源が太陽光であるため、その発電電力は季節、天候、時間等に大きく左右される。このため、ある一定地域において、太陽光パネル式発電設備の送電電力を正確に予測することは、困難な状況となっている。
【０００５】
また、送電系統における需要と供給のバランスの調整は、各発電設備が、周波数を制御することによって行っている。ここで、一定地域に存在する発電設備の運用スケジュールは、需要予測カーブにより決定される。この需要予測カーブは、経験や実績に基づいて作成されている。しかし、実際の需要はめまぐるしく変動しているため、需要と総発電電力には、常に差分が生じることになる。
【０００６】
そのような需給差分が発生した場合、送電系統においては、次のように周波数の変化を招く。まず、不足電力が生じた場合には、系統周波数の低下を招く。一方、余剰電力が生じた場合には、系統周波数の上昇を招く。一般的に、各発電設備は、この周波数変化を監視して、周波数を一定にするように出力調整を行う。これによって、各発電設備は、送電系統の需要と供給電力を一致させ、送電系統の安定性を維持している。
【０００７】
ところが、太陽光パネル式に代表される自然エネルギー回収型の発電設備は、送電系統の周波数変動に応じて、発電出力を任意に変化させることは不可能である。それどころか、太陽光パネル式発電設備の発電電力は、季節、天候、時間等に依存しているため、その発電電力自体をあらかじめ計画に組み込んでおくことができない。このため、太陽光パネル式発電設備に出力変動が生じると、送電系統側のさらなる需給差分を発生させることになる。
【０００８】
これに対処するため、現状の送電系統では、総発電電力に対して、太陽光パネル式発電設備の接続量若しくは出力割合を制限することによって、送電系統に対する影響を、他の発電設備が制御可能な範囲に止めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−３１２１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、国際的な自然エネルギーに対する関心の高まりに伴い、今後も太陽光パネル式発電設備の普及は進んでいくものと想定される。しかしながら、現状の技術では、上記のような理由から、送電系統の安定化のために、太陽光パネル式発電設備の送電系統への接続を一部制限せざるを得ない。
【００１１】
特に、太陽光パネル式発電設備は、家庭用等の小規模なものも多く、容易に設置・撤去が繰り返される。このため、一定地域当たりの太陽光パネル式発電設備について、現実の合計発電能力を把握すること自体が難しい。これに加えて、上記のように、太陽光パネル式発電設備の発電電力は、季節・天候・自家消費用電力によって変化する。したがって、一定地域若しくは広域における太陽光パネル式発電設備が、送電系統側へ出力する合計電力を予測することは困難である。
【００１２】
このような太陽光パネル式発電設備を送電系統へ接続すると、合計発電電力の把握や予測が困難なため、送電系統全体で計画された需要予測に対する総発電電力に対し、外乱要素の一つとなる。つまり、需要−供給間に、従来以上に大きな差分が発生し、送電系統の周波数が不安定になる可能性が高い。
【００１３】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、所定の地域における太陽光パネルの総設置面積を算出することにより、太陽光パネルの総発電電力を正確に把握して、他の発電設備を適切に制御できる発電設備制御装置、発電設備制御方法、発電設備制御プログラム及び電力演算装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記のような目的を達成するため、実施形態の発電設備制御装置は、以下の構成を有することを特徴としている。
(1) 所定の地域の太陽光パネルを撮像した画像を記憶した画像記憶部
(2) 画像記憶部に記憶された画像に基づいて、所定の地域に設置された太陽光パネルの面積を算出する太陽光パネル面積算出部
(3) 太陽光パネル面積算出部により算出された太陽光パネルの面積に基づいて、太陽光パネルの発電電力を算出する太陽光パネル発電電力算出部
(4) 太陽光パネル発電電力算出部により算出された太陽光パネルの発電電力に基づいて、太陽光パネル以外の発電設備の発電電力を制御する電力制御部
なお、他の態様として、上記の各部の機能をコンピュータ又は電子回路により実現するための方法及びコンピュータに実行させるプログラムとして捉えることもできる。また、発電電力の算出のための構成については、電力演算装置としても捉えることができる。
【００１５】
以上のような形態では、所定の地域における太陽光パネルを撮像した画像から、当該地域における太陽光パネルの総設置面積を算出することができる。このため、一定の地域における太陽光パネルの総発電電力を正確に把握して、他の発電設備を適切に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施形態の発電設備制御装置の構成を示すブロック図
【図２】図１の実施形態における電力演算処理の手順を示すフローチャート
【図３】図１の実施形態における補正制御処理の手順を示すフローチャート
【図４】第２の実施形態の発電設備制御装置の構成を示すブロック図
【図５】図４の実施形態における電力演算処理の手順を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［Ａ．第１の実施形態］
本実施形態は、衛星画像から、一定地域に設置されている太陽光パネルの総設置面積及び太陽光パネルの平均発電効率に基づいて、太陽光パネルの総発電電力を算出する発電設備制御装置である。
［１．全体構成］
本実施形態の全体構成を、図１のブロック図を参照して説明する。本実施形態の発電設備制御装置１は、コンピュータを所定のプログラムで制御することによって実現できる。この場合のプログラムは、コンピュータのハードウェアを物理的に活用することで、以下に述べるような各部の処理を実現するものである。
【００１８】
なお、以下に述べる各部の処理を実行する方法、プログラム及びプログラムを記録した記録媒体も、実施形態の一態様である。また、ハードウェアで処理する範囲、プログラムを含むソフトウェアで処理する範囲をどのように設定するかは、特定の態様には限定されない。たとえば、以下に述べる各部のいずれかを、それぞれの処理を実現する回路として構成することも可能である。
【００１９】
まず、発電設備制御装置１は、図１に示すように、電力演算部１０、電力制御部２０等を有している。電力演算部１０は、太陽光パネル式発電設備が設置された所定の地域ごとに対応して設けられている（図中、１０−１、２、３、４、…、Ｎで示す）。各電力演算部１０は、各地域に設置されている太陽光パネル発電設備の総発電電力を演算する処理部である。本実施形態では、各電力演算部１０が総発電電力を演算する地域を、それぞれ「小地域」と呼ぶ。
【００２０】
電力制御部２０は、各電力演算部１０が設置された一つ若しくは複数の小地域を含む広い地域における発電設備を制御する処理部である。本実施形態では、この広い地域を「大地域」と呼ぶ。電力制御部２０は、一つ若しくは複数の大地域における発電設備を制御するものとする。各電力演算部１０と電力制御部２０とは、図示はしないが、通信ネットワーク及び送受信部（入出力部）を介して、互いに情報を送受信（入出力）可能に構成されている。
【００２１】
また、電力制御部２０は、制御対象となる発電設備の制御システムに、図示はしないが、通信ネットワーク及び送受信部（入出力部）を介して、互いに情報を送受信（入出力）可能に構成されている。なお、電力制御部２０若しくはその出力に応じて制御システムが制御する発電設備は、各電力演算部１０が電力演算の対象とする太陽光パネル発電設備以外の発電設備である。
【００２２】
［２．電力演算部の構成］
次に、電力演算部１０の構成を説明する。すなわち、電力演算部１０は、記憶部１００、演算処理部２００、入力部３００及び出力部４００等を有している。
【００２３】
［２−１．記憶部］
記憶部１００は、演算処理部２００の処理に必要な各種の情報を記憶する構成部である。この記憶部１００には、たとえば、晴天時衛星画像記憶部１１０、時期データ記憶部１２０、現在衛星画像記憶部１３０、発電効率記憶部１４０等が構成されている。
【００２４】
（１）晴天時衛星画像記憶部
晴天時衛星画像記憶部１１０は、小地域の晴天時の衛星画像を記憶した構成部である。この晴天時の衛星画像は、後述するように、小地域の太陽光パネル画像を抽出するための画像である。このため、衛星画像は、太陽光パネル画像を抽出可能な画像であれば、特定の種類には限定されない。たとえば、可視画像、赤外画像であってもよい。可視画像は、可視光線を用いた観測により作成された画像である。赤外画像は、赤外線を用いた観測により作成された画像である。
【００２５】
（２）時期データ記憶部
時期データ記憶部１２０は、小地域の時期に関する時期データを記憶した構成部である。この時期データは、後述するように、小地域における太陽光の照射角度を求めるためのデータである。このため、時期データは、太陽光の照射角度を求めることができる情報であれば、特定のデータには限定されない。たとえば、時期データは、何年何月何日何時何分といった現在の単なる日付と時間に関する情報であってもよい。したがって、時期データの最も簡易な入手方法は、コンピュータの内部時計から得る方法である。また、たとえば、あらかじめ一年を数ヶ月の季節に分けて、現在がどの季節に属し、一日のどの時間か、といった大まかな情報としてもよい。
【００２６】
（３）現在衛星画像記憶部
現在衛星画像記憶部１３０は、小地域の現在の衛星画像を記憶した構成部である。衛星画像の種類が特定のものに限定されないことは、上記の通りである。なお、ここで「現在」といっても、衛星画像の入力態様等によっては、正確な現在とはずれが生じる可能性がある。このため、ここでいう「現在」とは、ある程度の幅のある時間をいう。たとえば、現在の画像とは、現在入手可能な最新のもの、既に記憶された最新のものといった意味も含まれる。
【００２７】
（４）発電効率記憶部
発電効率記憶部１４０は、小地域に設置された太陽光パネルの発電効率を記憶した構成部である。この発電効率としては、規定の情報によりあらかじめ算出若しくは決定されているものを用いることができる。規定の情報としては、たとえば、業者設計値、業界データ等が挙げられる。また、太陽光パネル発電設備を電力系統に連係する契約の際に入手した設備情報等から、発電効率を得ることもできる。
【００２８】
（５）設定記憶部
また、図示はしないが、記憶部１００には、演算処理部２００の処理に必要な各種の設定を記憶した設定記憶部も構成されている。この設定には、たとえば、対象とする地域を特定する位置情報（緯度、経度等）、地域を識別する識別情報、太陽光パネルや雲等の画像の抽出基準、太陽光パネルの面積、太陽光の照射角、照射率、透過率、発電効率、発電電力等を求めるための演算式、これらの演算式に用いるパラメータ等の処理の基準が含まれている。
【００２９】
なお、記憶部１００に記憶される情報は、たとえば、後述する入力部３０を介して、外部から入力することができる。また、後述する各部により算出された演算結果も、記憶部１００に記憶することができる。このため、記憶部１００は、たとえば、太陽光パネル画像記憶部、太陽光パネル面積記憶部、照射角度記憶部、雲画像記憶部、透過率記憶部、照射率記憶部、太陽光パネル発電効率記憶部、太陽光パネル発電電力記憶部としても機能する。このため、あらかじめ外部において算出されたこれらの演算結果が、入力部３０を介して入力され、記憶部１００に記憶されて、演算処理部２００において使用される態様も、実施形態に含まれる。
【００３０】
このような記憶部１００は、典型的には、内蔵された若しくは外部接続された各種メモリ、ハードディスク、光ディスク等により構成できるが、現在又は将来において利用可能なあらゆる記憶媒体を利用可能である。演算に用いるレジスタ等も、記憶部１００として捉えることができる。すでに情報が記憶された記憶媒体を、読み取り装置に装着することにより、演算処理部２００において利用可能となる態様でもよい。記憶の態様も、長時間記憶が保持される態様のみならず、処理のために一時的に記憶され、短時間で消去若しくは更新される態様も含まれる。
【００３１】
［２−２．演算処理部］
演算処理部２００は、太陽光パネル面積算出部２１０、太陽光照射率算出部２２０、太陽光パネル発電効率算出部２３０、太陽光パネル発電電力算出部２４０等を有している。
【００３２】
（１）太陽光パネル面積算出部
太陽光パネル面積算出部２１０は、晴天時衛星画像記憶部１１０に記憶された晴天時の衛星画像から、小地域における太陽光パネルの総面積を算出する処理部である。この太陽光パネル面積算出部２１０は、太陽光パネル画像抽出部２１１及び太陽光パネル面積積算部２１２等を有している。
【００３３】
太陽光パネル画像抽出部２１１は、晴天時衛星画像記憶部１１０に記憶された晴天時の衛星画像から、太陽光パネルの画像を抽出する処理部である。太陽光パネルの画像の抽出手法は、種々のものが考えられる。
【００３４】
たとえば、衛星画像における太陽光パネルの画像は、その他の物体とは異なる特徴を有している。そこで、あらかじめ太陽光パネルの抽出基準として、衛星画像に撮像された太陽光パネルの特徴を、設定記憶部に記憶しておく。そして、太陽光パネル画像抽出部２１１が、この特徴と適合する領域を抽出する。
【００３５】
より具体的には、衛星画像においては、太陽光パネルとその他の物体（たとえば、森林、河川、建築物（住居、工場等））とは、以下のような異なる特徴がある。
【００３６】
(a) 形状の特徴
太陽光パネルの形状は、一般的には、長方形である。ただし、撮像角度によっては、たとえば、平行四辺形の形状となる。かかる形状を認識することにより、太陽光パネルを抽出できる。形状の認識技術としては、たとえば、エッジ抽出等を含む特徴抽出手法、パターンマッチング等を含む画像識別手法等を適用可能である。
【００３７】
(b) 色の特徴
太陽光パネルは、一般的には、黒系色をしている。この太陽光パネル特有の色を認識することにより、太陽光パネルを抽出できる。色の認識技術としては、たとえば、ＲＧＢやカラーコードにより、あらかじめ閾値を設定しておき、該当する領域を抽出する等を適用可能である。
【００３８】
(c) 温度の特徴
一般的な物体は、その材質等によって程度は異なるが、色に応じて熱吸収量が推定できる。しかし、太陽光パネルの熱吸収量は、その色により通常推定される値よりも少なくなり、温度が低くなる。そこで、あらかじめ所定の色に対応する温度を閾値として設定しておき、同色、近似色でありながら閾値よりも低い温度の領域を抽出することが考えられる。温度については、たとえば、赤外画像に基づいて、表面温度をサーモグラフ化することにより検出することができる。
【００３９】
太陽光パネル画像抽出部２１１は、たとえば、上記の特徴（１）〜（３）のいずれか若しくはその組み合わせを抽出基準として、太陽光パネル画像を抽出することができる。ただし、実施形態において、これ以外の手法及びその組み合わせを用いることは排除されない。上記で例示した手法以外の周知のあらゆる手法を適用可能であり、その組み合わせも自由である。なお、特徴の抽出のために、対象画像に対するノイズ除去や２値化等、どのような補正処理を行うかも自由である。
【００４０】
太陽光パネル面積積算部２１２は、太陽光パネル画像抽出部２１１が抽出した太陽光パネルの画像に基づいて、小地域内の太陽光パネルの総面積を積算する処理部である。抽出された形状から、元の形状を類推できる場合に、元の形状に補正してから算出してもよい。たとえば、設置角度や撮像角度のために、傾斜した形状（たとえば、平行四辺形）となっている場合には、傾斜を戻す変換により、元の形状（たとえば、長方形）にしてから、面積の算出処理を行ってもよい。このような変換等の補正処理は、周知のあらゆる手法を適用可能である。また、かかる補正処理を、たとえば、上記の太陽光パネル画像抽出部２１１において行ってもよい。傾斜の程度、算出値に求められる精度等に応じて、かかる補正処理は、抽出画像の全部若しくは一部において省略してもよい。
【００４１】
また、たとえば、太陽光パネル画像領域の面積を、画像の縮尺に応じて補正することにより、実際の面積を求めることができる。ただし、この面積は、後述する太陽光パネルの発電電力の算出のために用いる。このため、発電電力を算出できる値であれば、実際の面積には限定されない。たとえば、実際の面積を相対的に表す相対値であってもよい。
【００４２】
（２）太陽光照射率算出部
太陽光照射率算出部２２０は、現在衛星画像記憶部１３０に記憶された現在の衛星画像から、太陽光の照射率を算出する処理部である。この太陽光照射率算出部２２０は、照射角度算出部２２１、雲画像抽出部２２２、透過率算出部２２３、照射率算出部２２４等を有している。
【００４３】
照射角度算出部２２１は、小地域における現在の太陽光の照射角度を算出する処理部である。この照射角度は、たとえば、設定記憶部に記憶された小地域の位置情報、時期データ記憶部１２に記憶された当該地域の現在の時期データ等に基づいて算出することができる。
【００４４】
雲画像抽出部２２２は、現在衛星画像記憶部１１０に記憶された現在の衛星画像から、雲の画像を抽出する処理部である。この雲の領域は、たとえば、画像上で、白色又は灰色に広がっている部分を抽出する。画像の抽出技術について、特定のものに限定されないことは、上記の通りである。
【００４５】
透過率算出部２２３は、雲画像抽出部２２２により抽出された雲の領域における太陽光の透過率を算出する処理部である。太陽光の透過率は、たとえば、抽出された領域における白色の濃淡等に基づいて、決定することができる。他の色彩の濃淡も透過率の算出に用いることができる。この手法も、特定のものには限定されない。
【００４６】
照射率算出部２２４は、照射角度算出部２２１により算出された照射角度、透過率算出部２２３によって算出された透過率に基づいて、太陽光の照射率を算出する処理部である。たとえば、太陽光の照射量が大きい照射角度であれば、照射率は大きくなり、照射量が小さい照射角度であれば、照射率は小さくなる。また、太陽光を遮る雲の透過率が大きいほど、照射率は大きくなり、透過率が小さいほど、照射率は小さくなる。
【００４７】
（３）太陽光パネル発電効率算出部
太陽光パネル発電効率算出部２３０は、発電効率記憶部１４０に記憶された発電効率を、照射率算出部２２４により算出された照射率に基づいて補正することにより、現時点での太陽光パネルの実発電効率を算出する処理部である。この実発電効率は、当該小地域の全太陽光パネルの平均発電効率としても捉えることができる。
【００４８】
（４）太陽光パネル発電電力算出部
太陽光パネル発電電力算出部２４０は、太陽光パネル面積算出部２１０により算出された太陽光パネルの総面積と、太陽光パネル発電効率算出部２３０により算出された現時点での太陽光パネルの実発電効率に基づいて、太陽光パネルの発電電力を算出する処理部である。ここで、算出される発電電力は、電力演算部１０が管理する小地域の太陽光パネルの総発電電力となる。
【００４９】
［２−３．入力部］
入力部３００は、演算処理部２００に必要な情報の入力、処理の選択や指示を入力する構成部である。この入力部３００としては、たとえば、キーボード、マウス、タッチパネル（表示装置に構成されたものを含む）等が考えられる。但し、現在又は将来において利用可能なあらゆる入力装置を含む。また、入力部３０には、通信ネットワークからの入力を受け付けるインタフェース（受信部）等も含まれる。
【００５０】
上述の通り、記憶部１００に記憶される情報は、入力部３００を介して入力したものを用いることができる。たとえば、入力部３００は、通信ネットワークを介して、衛星画像を提供しているシステムのサーバ（たとえば、気象サーバ）等から、本実施形態に用いる各種の衛星画像の入力を受け付けることができる。特に、現在の衛星画像については、所定の間隔で更新されるように設定されている。この間隔が短いほど、現実の天候を正確に反映させることができる。
【００５１】
また、通信ネットワークを介して、ＮＴＰ等により、時刻を提供するシステムのサーバ等から、入力部３００が受け付ける時刻データに基づいて、時期データを同期させたり、適時更新させる構成としてもよい。発電効率や各種の設定についても、オペレータが入力部３００から入力してもよいし、他のサーバ等から、通信ネットワークを介して、入力部３００から入力されたものを用いてもよい。
【００５２】
［２−４．出力部］
出力部４００は、衛星画像、太陽光パネル画像、太陽光パネル面積、雲画像、照射角度、透過率、照射率、発電効率、発電電力等を、管理者、オペレータ等も含むユーザが認識可能となるように出力する構成部である。この出力部４０としては、たとえば、表示装置、プリンタ等が考えられる。但し、現在又は将来において利用可能なあらゆる出力装置を含む。
【００５３】
［３．電力制御部の構成］
電力制御部２０は、各大地域の発電設備の出力補正を行う処理部である。この電力制御部２０は、発電電力合計処理部２１、出力調整部２２等を有している。
【００５４】
［３−１．発電電力合計処理部］
発電電力合計処理部２１は、各電力演算部１０から入力された各小地域の太陽光パネルの総発電電力に基づいて、これらの小地域を含む大地域の発電電力を合計する処理部である。この発電電力合計処理部２１は、地域識別部２１ａ、電力合計部２１ｂを有している。
【００５５】
（１）地域識別部
地域識別部２１ａは、入力された太陽光パネル発電電力が、どの大地域に対応するかを識別する処理部である。この識別処理は、たとえば、各電力演算部１０若しくは各小地域に付与されている識別情報を用いて行うことができる。つまり、電力制御部２０に設定された記憶部に、あらかじめ各大地域に対応する小地域若しくは電力演算部１０の識別情報を記憶しておく。そして、地域識別部２１ａは、入力されたデータに付加されている識別情報に基づいて、そのデータがどの大地域に対応するものかを識別する。
（２）電力合計部
電力合計部２１ｂは、地域識別部２１ａによってどの大地域に対応するかを識別された太陽光パネル発電電力を、各大地域毎に合計する処理部である。
【００５６】
［３−２．出力調整部］
出力調整部２２は、電力合計部２１ｂにより合計された各大地域毎の太陽光パネル発電電力に基づいて、各大地域における太陽光パネル以外の発電設備の出力を調整（補正）する処理部である。たとえば、太陽光パネル発電電力を、他の発電設備の出力から除算することにより、送電系統の需要−供給バランスを一致させることができる。
【００５７】
なお、電力制御部２０による他の発電設備に対する制御は、直接的であっても間接的であってもよい。つまり、電力制御部２０からの出力データが、たとえば、給電指令所等に送信され、周波数制御システム（ＡＦＣ）や需給制御システム（ＥＬＤ）において、活用されるような態様であってもよい。また、給電指令所の制御システムの一部に電力制御部２０の一部若しくは全部が組み込まれ、その出力データが上記のように活用されるような態様であってもよい。このため、出力調整部２２（出力部）から出力されるデータは、他の発電設備に対する制御データであっても、太陽光パネルの合計発電電力そのものであってもよい。
【００５８】
［４．作用］
以上のような本実施形態の作用を説明する。
［４−１．太陽光パネル発電電力算出処理］
まず、電力演算装置１０による太陽光パネル発電電力の算出処理の手順を、図２のフローチャートに従って説明する。
【００５９】
すなわち、太陽光パネル画像抽出部２１１は、晴天時衛星画像記憶部１１０に記憶された晴天時の衛星画像から、太陽光パネルの画像領域を抽出する（ステップ０１）。そして、太陽光パネル面積積算部２１２が、抽出された太陽光パネルの領域に基づいて、当該小地域の太陽光パネルの総面積を積算する（ステップ０２）。
【００６０】
一方、照射角度算出部２２１は、時期データ記憶部１２０に記憶された時期データに基づいて、太陽光の照射角度を算出する（ステップ０３）。また、雲画像抽出部２２２が、現在衛星画像記憶部１３０に記憶された現在の衛星画像から、雲の画像を抽出する（ステップ０４）。透過率算出部２２３は、抽出された雲の画像に基づいて、太陽光の透過率を算出する（ステップ０５）。そして、照射率算出部２２４は、算出された照射角度及び透過率に基づいて、太陽光の照射率を算出する（ステップ０６）。
【００６１】
太陽光パネル発電効率算出部２３０は、発電効率記憶部１４０に記憶された発電効率と、算出された照射率とに基づいて、太陽光パネルの現在の発電効率を算出する（ステップ０７）。太陽光パネル発電電力算出部２４０は、算出された太陽光パネルの総面積と発電効率に基づいて、当該小地域における現在の太陽光パネルの総発電電力を算出する（ステップ０８）。算出された発電電力は、送受信部によって、通信ネットワークを介して電力制御部２０に出力される。
【００６２】
［４−２．電力制御処理］
次に、電力制御部２０による他発電設備の補正制御処理を、図３のフローチャートに従って説明する。すなわち、電力制御部２０における地域識別部２１ａは、各電力演算部１０からの発電電力が入力された場合に（ステップ１１）、データに含まれる識別情報に基づいて、その発電電力が属する大地域を識別する（ステップ１２）。
【００６３】
電力合計部２１ｂは、識別された大地域毎に、発電電力を合計する（ステップ１３）。電力合計部２１ｂは、全ての小地域の発電電力が合計済みの大地域が出現しない場合（ステップ１４）、ステップ１１〜１３の処理を繰り返す。
【００６４】
出力調整部２２は、全ての発電電力が合計された大地域が出現した場合（ステップ１４のＹＥＳ）、当該大地域の出力を補正するための制御信号を生成する（ステップ１５）。生成された制御信号は、送受信部によって、通信ネットワークを介して、発電設備を制御するシステムに送信される（ステップ１６）。
【００６５】
そして、発電電力合計処理部２１及び出力調整部２２は、未だ発電電力を合計済みでない大地域が存在する場合（ステップ１７のＮＯ）、ステップ１１〜１６の処理を繰り返す。電力制御部２０は、全ての大地域について合計処理が行われた場合（ステップ１７のＹＥＳ）、処理を終了する。
【００６６】
［５．効果］
以上のような本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
(1) 衛星画像に基づいて、送電系統に接続されている太陽光パネルの総面積及び合計発電電力を正確に把握することが可能となる。このため、太陽光パネルからの発電電力に応じて、他の発電設備の出力補正を行うことができる。これにより、太陽光パネル式発電設備が接続された送電系統においても、需要−供給バランスの差分増大による周波数変動を抑制することが可能となり、送電系統の安定運用を実現できる。
【００６７】
(2) 一定地域の太陽光パネルの総面積を算出するために、太陽光パネルを撮像した衛星画像を用いている。このため、設置、撤去が頻繁に行われることにより、契約時の設備情報と乖離するような事態が生じていても、現在の電力量を正確に算出することができる。
【００６８】
(3) 衛星画像から太陽光パネルの総面積を一括して把握して、全体の発電電力を算出するので、大規模で、広範囲に亘る発電設備の迅速な制御に適している。この利点は、個々の太陽光パネルの出力変動を予測して、他の発電設備に対して起動、停止を試みるような場合と比較して考えると、明らかとなる。たとえば、太陽に向けてカメラ撮影等することで、各太陽光パネルの出力変化を太陽光パネル側から予測しても、送電系統全体への影響度という観点から見ると、太陽光パネル単独の出力変動は意味をなさない。もし、所定の地域の個々の太陽光パネルの出力変動を予測して、これを集計する場合には、その処理は、非常に複雑となり、迅速な処理ができないことは明らかである。
【００６９】
そもそも、地上から上空へ向けて太陽を撮像する技術は、上空から地上へ向けて、実際に設置されている太陽光パネルを撮像するという本実施形態とは、発想が全く逆の技術である。本実施形態では、既に設置された一定地域の太陽光パネルについて、実際の総面積を把握することによって、その総発電電力の変動に対して、他の発電設備側での対応能力を向上させることができる。このため、他の発電設備に対する制御技術として非常に有効である。なお、電力制御部における処理も、地域毎の電力量の合計処理という簡単な処理に基づいて、迅速な電力制御を行うことができる。
【００７０】
(4) 太陽光の照射率に基づいて太陽光パネルの発電効率を算出し、これに基づいて太陽光パネル発電電力を補正するので、より正確なデータが得られる。この太陽光の照射率についても、太陽光の照射角度、雲の透過率等、現在の状況を反映した正確なデータを求めることができる。
【００７１】
［Ｂ．第２の実施形態］
［１．構成］
本実施形態は、基本的には、上記の実施形態と同様の構成である。ただし、本実施形態においては、図４に示すように、記憶部１００が過去衛星画像記憶部１５０を有し、演算処理部２００が予測部２５０を有するという特徴を有している。なお、電力制御部２０及び電力演算部１０との関係は、上記の実施形態と同様であるが、図示は簡略化している。
【００７２】
過去衛星画像記憶部１５０は、小地域の過去の衛星画像を記憶した構成部である。衛星画像の種類が特定のものに限定されないことは、上記の通りである。過去のどの程度の期間とするか、画像の数についても、特に限定されない。過去衛星画像の入力方法も、上記と同様である。たとえば、現在衛星画像記憶部１３０に記憶された画像が、あらかじめ設定記憶部に記憶された条件（時期、数等）に従って選択され、過去の画像として過去衛星画像記憶部１５０に記憶されるように設定されていてもよい。
【００７３】
予測部２５０は、現在衛星画像記憶部１３０に記憶された現在の衛星画像と、過去衛星画像記憶部１５０に記憶された過去の衛星画像とに基づいて、将来の衛星画像を予測する処理部である。
【００７４】
この予測部２５０は、雲変化情報生成部２５１、予測衛星画像生成部２５２等を有している。雲変化情報生成部２５１は、雲画像抽出部２２２により、現在の衛星画像と過去の衛星画像から抽出された雲画像に基づいて、雲がどのように変化したかに関する変化情報を生成する処理部である。たとえば、抽出された各雲画像の位置、濃度の差により、過去から現在までの雲の移動方向、面積の変化情報を生成することができる。なお、現在の衛星画像と過去の衛星画像から雲画像を抽出する雲画像抽出部は、太陽光照射率算出部２２０の雲画像抽出部２２２とは別に、予測部２５０に設けてもよい。
【００７５】
予測衛星画像生成部２５２は、雲変化情報生成部２５１により生成された変化情報に基づいて、将来予測される衛星画像を生成する処理部である。たとえば、雲の移動方向、面積の面積の変化情報と、設定部にあらかじめ記憶された天気図データ等に基づいて、予測衛星画像を生成することができる。生成すべき予測衛星画像を、現在からどの程度の期間のものとするか、将来のどの時点のものとするかは、あらかじめ設定部に設定しておく。ただし、特定の期間、時点には限定されない。たとえば、所定時間後、所定日後、所定月後、将来の年月日及び時間等とすることが考えられる
【００７６】
［２．作用］
以上のような実施形態における太陽光パネル発電電力の算出処理の手順を、図５のフローチャートに従って説明する。すなわち、太陽光パネル画像抽出（ステップ３１）、太陽光パネル面積積算（ステップ３２）の処理は、上記の実施形態と同様である。ただし、太陽光照射角度算出（ステップ３３）においては、照射角度算出部２２１は、時期データとしては、あらかじめ設定された期間後若しくはあらかじめ設定された将来の時点における時期データを用いて、その時点の照射角度を算出する。
【００７７】
次に、雲画像抽出部２２２が、現在の衛星画像と過去の衛星画像から、雲画像を抽出する（ステップ３４）。そして、雲変化情報生成部２５１が、抽出された雲画像に基づいて、変化情報を生成する（ステップ３５）。予測衛星画像生成部２５２は、生成された変化情報に基づいて、予測衛星画像を生成する（ステップ３６）。
【００７８】
雲画像抽出部２２２は、この予測衛星画像から、雲画像を抽出する（ステップ３７）。その後の透過率の算出（ステップ３８）、太陽光照射率算出（ステップ３９）、太陽光パネル発電効率算出（ステップ４０）、太陽光パネル発電電力算出（ステップ４１）、算出結果出力（ステップ４２）については、上記の実施形態と同様である。
【００７９】
電力制御部２０に出力された予測発電電力は、上記の実施形態と同様に、発電電力合計処理部２１において、各大地域毎に合計されて、各大地域毎の太陽光パネル発電設備の予測発電電力を算出することができる。この予測発電電力は、出力調整部２２による調整、他の制御システムによる制御等に用いることができる。たとえば、他の発電設備の運用スケジュールの計画作成、調整、修正等に用いることができる。
【００８０】
［３．効果］
以上のような本実施形態によれば、一定の地域の太陽光パネル発電設備の予測発電電力を、他の発電設備の運用スケジュールの計画作成に用いることができる。このため、太陽光パネル発電設備が接続された送電系統であっても、正確な予測に基づく運用計画の作成が可能となり、需要−供給バランスのより一層の安定化が実現可能となる。
【００８１】
［Ｄ．他の実施形態］
（１）小地域及び大地域の「地域」を、どのような基準であらかじめ決定するかは自由である。上記の実施形態では、太陽光パネル式発電設備の設置地域として、ある程度のまとまりを有している場所を「小地域」、「小地域」の太陽電池発電設備が系統に影響を与える発電設備を管轄する地域を「大地域」、と便宜的に読んでいる。したがって、「小地域」、「大地域」は、必ずしも土地の面積の大小を意味するわけではない。あくまでも、電力設備の管理のための概念であるため、現実の「小地域」の土地が、「大地域」の土地に包含されていることを意味するわけでもない。また、「大地域」に含まれる「小地域」は、一つであっても、複数であってもよい。電力制御部が管轄する「大地域」も、一つであっても、複数であってもよい。
【００８２】
（２）「地域」として行政区画を用いてもよい。たとえば、町村程度の小区画、県・市などの大中規模の区画でもよい。ただし、太陽光パネル式発電設備の設置にまとまりがある地域、その他の発電設備を管理する地域は、行政区画とは必ずしも一致していないため、行政区画には限定されず、系統を管轄する組織内で、自由に設定可能である。
【００８３】
（３）対象となる太陽光パネルに用いられている太陽電池の種類は、特定のものには限定されない。たとえば、シリコン系の他、無機化合物系、有機系、量子ドット型等、現在又は将来において利用可能なあらゆる太陽電池が含まれる。太陽光パネルの形状、大きさ、数等も、特定のものには限定されない。設定記憶部における太陽光パネルの抽出基準は、それぞれの太陽光パネルの特徴に応じて設定される。
【００８４】
（４）上記の実施形態において説明した処理は、作用及びフローチャートで例示した順序で行うことに限定されるものではない。たとえば、太陽光パネル面積の算出と太陽光照射率の算出とは、どちらが先であってもよい。照射角度の算出と透過率の算出も、どちらが先であってもよい。これらの処理は、複数の演算装置によって、同時並行に算出される態様も考えられる。
【００８５】
（５）雲の面積を算出する雲面積算出部を設けて、雲の面積が大きいほど照射率若しくは発電効率を低く算出してもよい。また、太陽光パネルの面積に対して、雲が覆っている面積を判定する比較判定部を設けて、雲が覆っている面積が大きいほど照射率若しくは発電効率を低く算出してもよい。
【００８６】
（６）各電力演算部が処理対象とする画像は、単一の画像である必要はない。対応する小地域において、たとえば、太陽光パネル発電設備の設置範囲が広い場合、設置位置が離れている場合等には、複数の画像を処理対象としてもよい。また、小地域内の太陽光パネルの面積が算出可能、雲の画像が抽出可能等であれば、衛星画像以外の画像を用いてもよい。たとえば、航空写真等の上空からの画像、高所に設置されたカメラにより撮像した画像であってもよい。つまり、晴天時衛星画像記憶部、現在衛星画像記憶部、過去衛星画像記憶部は、晴天時画像記憶部、現在画像記憶部、過去衛星画像記憶部として構成してもよい。
【００８７】
また、太陽光パネル発電設備は、設置や撤去が頻繁に行われることを考慮すると、晴天時の衛星画像も、できるだけ新しいものが望ましい。このため、晴天時の衛星画像も、あらかじめ設定記憶部に設定された基準（期間等）で、更新されることが望ましい。また、たとえば、通信ネットワークに接続された送受信部を介して、外部から入力される天候データに基づいて、晴天時であることを判定する判定部と、晴天時であることが判定された場合に、送受部を介して、晴天時の衛星画像の取得要求を行う画像要求部等を備えることも考えられる。また、たとえば、現在衛星画像記憶部に記憶された画像が、あらかじめ設定記憶部に記憶された条件（時期、晴天である等）に従って選択され、晴天時の画像として晴天時衛星画像記憶部に記憶されるように設定されていてもよい。
【００８８】
また、上記の実施形態では、太陽光パネルを抽出するための画像を、晴天時の画像としていた。しかし、太陽光パネルの領域を抽出可能であれば、必ずしも晴天時の画像である必要はない。たとえば、太陽光パネルに雲がかかっていない画像、雲がかかっていても太陽光パネルの面積の把握には問題がない画像であってもよい。つまり、晴天時衛星画像記憶部は、太陽光パネルを撮像した画像記憶部として構成してもよい。
【００８９】
（７）上記の実施形態では、規定の情報として発電効率を用いたが、その他の情報を用いてもよい。たとえば、設置角度等の情報が存在する場合には、太陽光の照射角度と設置角度との関係を、照射率の算出に用いてもよい。なお、設置角度を、衛星画像から抽出した太陽光パネル画像の形状等から推測する設置角度推測部を設けて、この設置角度を上記のように用いてもよい。設置角度を、太陽光パネルの撮像形状から元の形状への変換に用いてもよい。
【００９０】
（８）上記の各処理部、記憶部等は、共通のコンピュータにおいて実現してもよいし、通信ネットワークで接続された複数のコンピュータによって実現してもよい。たとえば、いずれかの電力演算部と電力制御部とを、共通のコンピュータによって実現してもよい。演算処理部による各算出部、予測部等のいずれかを別々のコンピュータによって構成し、同時並行的に処理を行ってもよい。複数の電力演算装置において、記憶部として、共通のデータベースを用いてもよい。
【００９１】
（９）通信ネットワークは、情報のやりとりが可能な伝送路を広く含む。伝送路としては、有線若しくは無線のあらゆる伝送媒体を適用可能であり、どのようなＬＡＮやＷＡＮを経由するか若しくは経由しないかは問わない。通信プロトコルについても、現在又は将来において利用可能なあらゆるものを適用可能である。
【００９２】
（１０）各部を回路として実現する場合、たとえば、各機能を実現するＡＳＩＣやＣＰＵ等のＩＣチップその他の周辺回路によって構成したり、複数の機能を集約したシステムＬＳＩによって構成する等、種々考えられるものであり、特定のものには限定されない。
【００９３】
（１１）実施形態に用いられる情報の具体的な内容、値は自由であり、特定の内容、数値には限定されない。実施形態において、値（たとえば、画像の抽出基準等に用いる閾値等）に対する大小判断、一致不一致の判断等において、以上、以下として値を含めるように判断するか、より大きい、より小さいとして値を含めないように判断するかも自由である。したがって、たとえば、値の設定によっては、「以上」を「より大きい」、「以下」を「より小さい」と読み替えても、実質的には同じである。
【００９４】
（１２）本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００９５】
１…発電設備制御装置
１０…電力演算部
２０…電力制御部
２１…発電電力合計処理部
２１ａ…地域識別部
２１ｂ…電力合計部
１００…記憶部
１１０…晴天時衛星画像記憶部
１３０…現在衛星画像記憶部
２００…演算処理部
２１０…太陽光パネル画像算出部
２１１…太陽光パネル画像抽出部
２１２…太陽光パネル面積積算部
２２１…照射角度算出部
２２２…雲画像抽出部
２２３…透過率算出部
２２４…照射率算出部
２３０…太陽光パネル発電効率算出部
２５０…予測部
２５１…雲変化情報生成部
２５２…予測衛星画像生成部
４００…出力部
３００…入力部
【図１】
0005562280.tif 000002
【図２】
0005562280.tif 000003
【図３】
0005562280.tif 000004
【図４】
0005562280.tif 000005
【図５】
0005562280.tif 000006