(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光を受光して発電する太陽電池ストリング構成要素が電気的に直列に接続されて構成される太陽電池ストリングを、電気的に並列に接続して構成される太陽電池アレイについて、前記太陽電池ストリング構成要素の予測発電量を算出する予測発電量算出装置であって、
前記太陽電池ストリング構成要素の日射強度を受信する日射強度受信手段と、
前記日射強度受信手段によって受信された前記日射強度に基づいて、前記太陽電池アレイの最大発電量が得られる時の前記太陽電池アレイの電圧であるアレイ電圧を算出するアレイ電圧算出手段と、
前記アレイ電圧算出手段によって算出された前記アレイ電圧における前記太陽電池ストリングの電流であるストリング電流を算出するストリング電流算出手段と、
前記ストリング電流における前記太陽電池ストリング構成要素の予測される電圧である予測電圧を算出する予測電圧算出手段と、
前記ストリング電流算出手段によって算出された前記ストリング電流と、前記予測電圧算出手段によって算出された前記予測電圧とに基づいて、前記太陽電池ストリング構成要素の予測発電量を算出する予測発電量算出手段と、
を備えることを特徴とする予測発電量算出装置。
【請求項２】
前記アレイ電圧算出手段は、
前記日射強度受信手段によって受信された前記日射強度に基づいて、前記太陽電池ストリング構成要素が出力可能な電流及び電圧を算出し、
算出された前記太陽電池ストリング構成要素が出力可能な電流及び電圧に基づいて、前記太陽電池ストリングが出力可能な電流及び電圧を算出し、
算出された前記太陽電池ストリングが出力可能な電流及び電圧に基づいて、前記太陽電池アレイが出力可能な電流及び電圧を算出し、
算出された前記太陽電池アレイが出力可能な電流及び電圧に基づいて、前記アレイ電圧を特定し、
前記ストリング電流算出手段は、前記アレイ電圧算出手段によって算出された前記太陽電池ストリングが出力可能な電流及び電圧と、前記アレイ電圧算出手段によって算出された前記アレイ電圧とに基づいて、前記ストリング電流を特定し、
前記予測電圧算出手段は、前記アレイ電圧算出手段によって算出された前記太陽電池ストリング構成要素が出力可能な最大電圧と、前記アレイ電圧とに基づいて、前記予測電圧を算出する、
ことを特徴とする請求項１記載の予測発電量算出装置。
【請求項３】
前記予測電圧算出手段は、
前記アレイ電圧算出手段によって算出された前記太陽電池ストリング構成要素が出力可能な最大電圧を、前記太陽電池ストリング構成要素の電圧であるストリング要素最大電圧とし、
前記ストリング要素最大電圧に基づいて、前記ストリング電流における前記太陽電池ストリングの最大電圧であるストリング最大電圧を算出し、
前記ストリング要素最大電圧に対して、前記アレイ電圧算出手段によって算出された前記アレイ電圧の、算出された前記ストリング最大電圧に対する比率である電圧維持率を乗じることで、前記予測電圧を算出する、
ことを特徴とする請求項２記載の予測発電量算出装置。
【請求項４】
前記アレイ電圧算出手段は、
前記日射強度受信手段によって受信された前記日射強度に基づいて、前記太陽電池ストリング構成要素の出力可能な電流及び電圧を算出し、
算出された前記太陽電池ストリング構成要素の出力可能な電流及び電圧に基づいて、前記太陽電池ストリングの出力可能な電流及び電圧を算出し、
算出された前記太陽電池ストリングの出力可能な電流及び電圧に基づいて、前記太陽電池アレイの出力可能な電流及び電圧を算出し、
算出された前記太陽電池アレイの出力可能な電流及び電圧に基づいて、前記アレイ電圧を算出し、
前記ストリング電流算出手段は、前記アレイ電圧算出手段によって算出された前記太陽電池ストリングの出力可能な電流及び電圧と、前記アレイ電圧算出手段によって算出された前記アレイ電圧とに基づいて、前記ストリング電流を算出し、
前記予測電圧算出手段は、前記アレイ電圧算出手段によって算出された前記太陽電池ストリング構成要素の出力可能な電流及び電圧と、前記ストリング電流算出手段によって算出された前記ストリング電流とに基づいて、前記予測電圧を算出する、
ことを特徴とする請求項１記載の予測発電量算出装置。
【請求項５】
前記太陽電池アレイを構成する前記太陽電池ストリング構成要素の状態を、実際の前記太陽電池アレイ内における前記太陽電池ストリング構成要素の物理的な位置に対応するように表示する表示手段をさらに備え、
前記表示手段は、前記予測発電量算出手段によって算出された前記太陽電池ストリング構成要素の前記予測発電量に基づく数値または図形を当該太陽電池ストリング構成要素の状態として表示する、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の予測発電量算出装置。
【請求項６】
前記表示手段は、前記日射強度受信手段によって受信された日射強度に基づく数値または図形を当該太陽電池ストリング構成要素の状態として当該太陽電池ストリング構成要素の前記予測発電量に基づく数値または図形とあわせて表示する、
ことを特徴とする請求項５記載の予測発電量算出装置。
【請求項７】
太陽光を受光して発電する太陽電池ストリング構成要素が電気的に直列に接続されて構成される太陽電池ストリングを、電気的に並列に接続して構成される太陽電池アレイについて、前記太陽電池ストリング構成要素の予測発電量を算出する予測発電量算出装置が、前記太陽電池ストリング構成要素の日射強度を受信する日射強度受信ステップと、
前記予測発電量算出装置が、前記日射強度受信ステップにおいて受信された前記日射強度に基づいて、前記太陽電池アレイの最大発電量が得られる時の前記太陽電池アレイの電圧であるアレイ電圧を算出するアレイ電圧算出ステップと、
前記予測発電量算出装置が、前記アレイ電圧算出ステップにおいて算出された前記アレイ電圧における前記太陽電池ストリングの電流であるストリング電流を算出するストリング電流算出ステップと、
前記予測発電量算出装置が、前記ストリング電流における前記太陽電池ストリング構成要素の予測される電圧である予測電圧を算出する予測電圧算出ステップと、
前記予測発電量算出装置が、前記ストリング電流算出ステップにおいて算出された前記ストリング電流と、前記予測電圧算出ステップにおいて算出された前記予測電圧とに基づいて、前記太陽電池ストリング構成要素の予測発電量を算出する予測発電量算出ステップと、
を含む予測発電量算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池の予測発電量算出装置及び予測発電量算出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に太陽電池アレイは、複数または単数の太陽電池ストリングを並列に接続することにより構成されており、同一アレイのなかでの太陽電池ストリングは、多くの場合、逆流防止ダイオードを介して接続されている。太陽電池ストリングは、１枚または複数枚の太陽電池モジュールを直列に接続したものであり、１枚の太陽電池モジュールは、一または複数の太陽電池クラスタが直列に接続されて成り立っている。太陽電池クラスタは、互いに直列に接続された複数枚の太陽電池セルに、１本のバイパスダイオードが並列に接続されて構成されている。
【０００３】
従って、例えば３クラスタで構成されている太陽電池モジュールは、図１３の様な構成となる。図１３において黒い四角は太陽電池セルを示し、ここでは１クラスタにセル１０枚が含まれる場合について示した。以後、太陽電池ストリング構成要素とは、太陽電池クラスタ（または太陽電池セル）のことを意味するものとする。一般的には、太陽電池ストリング構成要素としては太陽電池クラスタを使用するが、バイパスダイオードを持たない太陽電池モジュールを使用した太陽電池アレイの発電量を計算する場合は、太陽電池ストリング構成要素として、太陽電池セルを使用することが必要である。
【０００４】
従来、太陽電池アレイの発電時の状況下における太陽電池アレイ全体の最大出力値を求める方法が知られている。例えば、特許文献１では、太陽電池クラスタのストリングから構成された太陽電池アレイにおいて、各太陽電池クラスタの出力電流及び出力電圧の定格値と、各太陽電池クラスタの日射強度及び温度と、太陽電池クラスタのストリング配置パターンとを基に、太陽電池アレイ全体の最大出力値を求める方法が開示されている。
【０００５】
ここで、太陽電池の出力可能な電流及び電圧は、太陽電池を短絡したとき、すなわち出力電圧０Ｖで最大の電流（短絡電流）を示し、太陽電池を開放したとき、すなわち最大電圧（開放電圧）においては、電流０となる。太陽電池に接続する負荷抵抗を変化させると、太陽電池の出力可能な電流及び電圧は、この２点間を結び太陽電池の電流―電圧の関係を表す曲線、すなわちＩＶカーブの上をトレースしながら変化する。従って、太陽電池の出力可能な電流及び電圧はＩＶカーブによって特徴付けられ、記述されるものである。
【０００６】
特許文献１では太陽電池が出力可能な電流及び電圧、すなわちＩＶカーブを、複雑な計算を行うことなく矩形の重ねあわせで近似して表示する方法が開示されている。また、特許文献１では、太陽電池アレイ全体のＩＶカーブを矩形の重ねあわせで近似して表示する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−３３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１では太陽電池アレイの発電時における各太陽電池ストリング構成要素の発電量を求める方法については開示されていない。各太陽電池ストリング構成要素の発電量が求められなければ、各太陽電池ストリング構成要素がどの程度発電に寄与しているかが不明であり、各太陽電池ストリング構成要素の最適配置等の適切な評価が困難であるという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明は上記課題解決のためになされたものであり、各太陽電池ストリング構成要素の発電量を予測可能な、予測発電量算出装置および予測発電量算出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】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の予測発電量算出装置は、太陽光を受光して発電する太陽電池ストリング構成要素が電気的に直列に接続されて構成される太陽電池ストリングを、電気的に並列に接続して構成される太陽電池アレイについて、太陽電池ストリング構成要素の予測発電量を算出する予測発電量算出装置であって、太陽電池ストリング構成要素の日射強度を受信する日射強度受信手段と、日射強度受信手段によって受信された日射強度に基づいて、太陽電池アレイの最大発電量が得られる時の太陽電池アレイの電圧であるアレイ電圧を算出するアレイ電圧算出手段と、アレイ電圧算出手段によって算出されたアレイ電圧における太陽電池ストリングの電流であるストリング電流を算出するストリング電流算出手段と、ストリング電流における太陽電池ストリング構成要素の予測される電圧である予測電圧を算出する予測電圧算出手段と、ストリング電流算出手段によって算出されたストリング電流と、予測電圧算出手段によって算出された予測電圧とに基づいて、太陽電池ストリング構成要素の予測発電量を算出する予測発電量算出手段と、を備えている。
【００１１】
また、本発明の予測発電量算出方法は、太陽光を受光して発電する太陽電池ストリング構成要素が電気的に直列に接続されて構成される太陽電池ストリングを、電気的に並列に接続して構成される太陽電池アレイについて、太陽電池ストリング構成要素の予測発電量を算出する予測発電量算出装置が、太陽電池ストリング構成要素の日射強度を受信する日射強度受信ステップと、予測発電量算出装置が、日射強度受信ステップにおいて受信された日射強度に基づいて、太陽電池アレイの最大発電量が得られる時の太陽電池アレイの電圧であるアレイ電圧を算出するアレイ電圧算出ステップと、予測発電量算出装置が、アレイ電圧算出ステップにおいて算出されたアレイ電圧における太陽電池ストリングの電流であるストリング電流を算出するストリング電流算出ステップと、予測発電量算出装置が、ストリング電流における太陽電池ストリング構成要素の予測される電圧である予測電圧を算出する予測電圧算出ステップと、予測発電量算出装置が、ストリング電流算出ステップにおいて算出されたストリング電流と、予測電圧算出ステップにおいて算出された予測電圧とに基づいて、太陽電池ストリング構成要素の予測発電量を算出する予測発電量算出ステップと、を含んでいる。
【００１２】
このような本発明によれば、受信された日射強度に基づいてアレイ電圧を算出し、算出されたアレイ電圧におけるストリング電流を算出する。また、算出されたストリング電流における予測電圧を算出し、算出されたストリング電流と算出された予測電圧とに基づいて太陽電池ストリング構成要素の予測発電量を算出する。つまり、太陽電池ストリング構成要素にて日射強度に基づく太陽光を受光することで発電している太陽電池アレイにおいて、太陽電池ストリング構成要素毎の予測発電量を算出することができる。これにより、太陽電池アレイの発電時に、各太陽電池ストリング構成要素がどの程度発電に寄与しているかが明確になり、各太陽電池ストリング構成要素の適切な評価ができる。
【００１３】
また、本発明の予測発電量算出装置において、アレイ電圧算出手段は、日射強度受信手段によって受信された日射強度に基づいて、太陽電池ストリング構成要素が出力可能な電流及び電圧を算出し、算出された太陽電池ストリング構成要素が出力可能な電流及び電圧に基づいて、太陽電池ストリングが出力可能な電流及び電圧を算出し、算出された太陽電池ストリングが出力可能な電流及び電圧に基づいて、太陽電池アレイが出力可能な電流及び電圧を算出し、算出された太陽電池アレイが出力可能な電流及び電圧に基づいて、アレイ電圧を特定し、ストリング電流算出手段は、アレイ電圧算出手段によって算出された太陽電池ストリングが出力可能な電流及び電圧と、アレイ電圧算出手段によって算出されたアレイ電圧とに基づいて、ストリング電流を特定し、予測電圧算出手段は、アレイ電圧算出手段によって算出された太陽電池ストリング構成要素が出力可能な最大電圧と、アレイ電圧とに基づいて、予測電圧を算出する、ことが好適である。
【００１４】
このような本発明によれば、受信された日射強度に基づいて、太陽電池ストリング構成要素が出力可能な電流及び電圧を算出し、算出された太陽電池ストリング構成要素が出力可能な電流及び電圧に基づいて、太陽電池ストリングが出力可能な電流及び電圧を算出する。また、算出された太陽電池ストリングが出力可能な電流及び電圧に基づいて、太陽電池アレイが出力可能な電流及び電圧を算出し、算出された太陽電池アレイが出力可能な電流及び電圧に基づいて、アレイ電圧を特定する。さらに、算出された太陽電池ストリングが出力可能な電流及び電圧と、算出されたアレイ電圧とに基づいて、ストリング電流を特定し、特定されたストリング電流に基づいて太陽電池ストリング構成要素が出力可能な最大電圧を算出し、算出された太陽電池ストリング構成要素が出力可能な最大電圧と、アレイ電圧とに基づいて、予測電圧を算出する。さらに、算出された太陽電池ストリング構成要素の予測電圧と、ストリング電流とに基づいて、太陽電池ストリング構成要素の予測発電量を算出することができる。つまり、太陽電池ストリング構成要素にて日射強度に基づく太陽光を受光することで発電している太陽電池アレイにおいて、太陽電池ストリング構成要素の予測発電量を算出することができる。これにより、太陽電池アレイの発電時に、各太陽電池ストリング構成要素がどの程度発電に寄与しているかが明確になり、各太陽電池ストリング構成要素の適切な評価ができる。
【００１５】
また、本発明の予測発電量算出装置において、予測電圧算出手段は、アレイ電圧算出手段によって算出された太陽電池ストリング構成要素が出力可能な最大電圧を、太陽電池ストリング構成要素の電圧であるストリング要素最大電圧とし、ストリング要素最大電圧に基づいて、ストリング電流における太陽電池ストリングの最大電圧であるストリング最大電圧を算出し、ストリング要素最大電圧に対して、アレイ電圧算出手段によって算出されたアレイ電圧の、算出されたストリング最大電圧に対する比率である電圧維持率を乗じることで、予測電圧を算出する、ことも好適である。
【００１６】
このような本発明によれば、算出された太陽電池ストリング構成要素が出力可能な最大電圧を、太陽電池ストリング構成要素の電圧であるストリング要素最大電圧とし、ストリング要素最大電圧に基づいてストリング最大電圧を算出する。また、ストリング要素最大電圧に対して、算出されたアレイ電圧の、算出されたストリング最大電圧に対する比率である電圧維持率を乗じることで、予測電圧を算出する。
【００１７】
一般的に、太陽電池ストリングの電流から当該太陽電池ストリング内の各太陽電池ストリング構成要素の電圧を求める際に、太陽電池ストリング構成要素の電圧が、太陽電池ストリングの電流の僅かな変化で大きく変化して決定が困難となる場合がある。この現象は、太陽電池アレイの電圧が、太陽電池ストリングが発生可能な電圧を下回っている時に見られる。そこで本発明は電圧維持率を利用することで太陽電池ストリング構成要素の電圧を予測することができる。実際には、太陽電池間の僅かな日射の不均一等により、各太陽電池ストリング構成要素間で電圧の負担割合は、電圧維持率を利用して予測した電圧とは異なる可能性があるが、この近似によって太陽電池アレイの発電量を各太陽電池ストリング構成要素に割り振ることが可能となる。
【００１８】
また、本発明の予測発電量算出装置において、アレイ電圧算出手段は、日射強度受信手段によって受信された日射強度に基づいて、太陽電池ストリング構成要素の出力可能な電流及び電圧を算出し、算出された太陽電池ストリング構成要素の出力可能な電流及び電圧に基づいて、太陽電池ストリングの出力可能な電流及び電圧を算出し、算出された太陽電池ストリングの出力可能な電流及び電圧に基づいて、太陽電池アレイの出力可能な電流及び電圧を算出し、算出された太陽電池アレイの出力可能な電流及び電圧に基づいて、アレイ電圧を算出し、ストリング電流算出手段は、アレイ電圧算出手段によって算出された太陽電池ストリングの出力可能な電流及び電圧と、アレイ電圧算出手段によって算出されたアレイ電圧とに基づいて、ストリング電流を算出し、予測電圧算出手段は、アレイ電圧算出手段によって算出された太陽電池ストリング構成要素の出力可能な電流及び電圧と、ストリング電流算出手段によって算出されたストリング電流とに基づいて、予測電圧を算出する、ことも好適である。
【００１９】
このような本発明によれば、受信された日射強度に基づいて、太陽電池ストリング構成要素の出力可能な電流及び電圧を算出し、算出された太陽電池ストリング構成要素の出力可能な電流及び電圧に基づいて、太陽電池ストリングの出力可能な電流及び電圧を算出する。また、算出された太陽電池ストリングの出力可能な電流及び電圧に基づいて、太陽電池アレイの出力可能な電流及び電圧を算出し、算出された太陽電池アレイの出力可能な電流及び電圧に基づいて、アレイ電圧を算出する。さらに、算出された太陽電池ストリングの出力可能な電流及び電圧と算出されたアレイ電圧とに基づいて、ストリング電流を算出し、算出された太陽電池ストリング構成要素の出力可能な電流及び電圧と算出されたストリング電流とに基づいて、太陽電池ストリング構成要素の予測電圧を算出する。つまり、太陽電池ストリング構成要素にて日射強度に基づく太陽光を受光することで発電している太陽電池アレイにおいて、太陽電池ストリング構成要素の予測発電量を算出することができる。これにより、太陽電池アレイの発電時に、各太陽電池ストリング構成要素がどの程度発電に寄与しているかが明確になり、各太陽電池ストリング構成要素の適切な評価ができる。
【００２０】
また、本発明の予測発電量算出装置において、太陽電池アレイを構成する太陽電池ストリング構成要素の状態を、実際の太陽電池アレイ内における太陽電池ストリング構成要素の物理的な位置に対応するように表示する表示手段をさらに備え、表示手段は、予測発電量算出手段によって算出された太陽電池ストリング構成要素の予測発電量に基づく数値または図形を当該太陽電池ストリング構成要素の状態として表示する、ことも好適である。
【００２１】
このような本発明によれば、太陽電池アレイを構成する太陽電池ストリング構成要素の状態を、実際の太陽電池アレイ内における太陽電池ストリング構成要素の物理的な位置に対応するように表示すると共に、算出された太陽電池ストリング構成要素の予測発電量に基づく数値または図形を当該太陽電池ストリング構成要素の状態として表示することができる。これにより、設置されたまたは設置予定の太陽電池アレイについて、どの太陽電池ストリング構成要素がどの程度発電に寄与しているかを表示させることができ、その太陽電池ストリング構成要素の配置の妥当性を判断することができる。例えば、電柱等の障害物の影によって発電量が低下している可能性がある場合は、影が存在しない場合の各太陽電池ストリング構成要素の発電量を算出して比較することが有効である。この比較により、影による発電量低下を評価することができる。
【００２２】
また、本発明の予測発電量算出装置において、表示手段は、日射強度受信手段によって受信された日射強度に基づく数値または図形を当該太陽電池ストリング構成要素の状態として太陽電池ストリング構成要素の予測発電量に基づく数値または図形とあわせて表示する、ことも好適である。
【００２３】
このような本発明によれば、受信された日射強度に基づく数値または図形を当該太陽電池ストリング構成要素の状態として表示する。これにより、設置されたまたは設置予定の太陽電池アレイについて、太陽電池ストリング構成要素の予測発電量に基づく状態と共に、日射強度に基づく状態も表示させることができる。この両者を比較することによって、例えば、影の直接の影響によって発電量が低下している太陽電池ストリング構成要素と、自身は影になっていないが、他の太陽電池ストリング構成要素の影に影響されて発電量が低下している太陽電池ストリング構成要素とを分別することができる。影の直接の影響によって発電量が低下している太陽電池ストリング構成要素が多い場合は、そもそも影となる部分に太陽電池を設置していることが発電量低下の原因であるため、太陽電池の設置場所を見直す必要がある。一方、自身は影になっていないが、他の太陽電池ストリング構成要素の影に影響されて発電量が低下している太陽電池ストリング構成要素が多い場合は、太陽電池の結線を最適化したり、小さな太陽電池に対応する小型コンバータや小型インバータを用いたりすることで、発電量を回復できる可能性がある。さらに、結線最適化や小型コンバータ、小型インバータの利用は、すでに設置されている太陽光発電システムにおいても、簡単な設備改造で発電量を回復できる利点がある。すなわち、本発明は、システム設置の準備としての設計だけでなく、設置済みのシステムの診断、改良にも利用可能である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、各太陽電池ストリング構成要素の発電量を予測可能な、予測発電量算出装置および予測発電量算出方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施形態の予測発電量算出装置の機能を示す機能ブロック図である。
【図２】本実施形態の予測発電量算出装置のハードウェア構成図である。
【図３】本実施形態の太陽電池アレイの構成図である。
【図４】本実施形態の太陽電池クラスタの矩形ＩＶカーブをモデル化した図である（その１）。
【図５】本実施形態の太陽電池クラスタの矩形ＩＶカーブをモデル化した図である（その２）。
【図６】本実施形態の太陽電池クラスタの矩形ＩＶカーブをモデル化した図である（その３）。
【図７】本実施形態の太陽電池クラスタの連続ＩＶカーブを示した図である（その１）。
【図８】本実施形態の太陽電池クラスタの連続ＩＶカーブを示した図である（その２）。
【図９】本実施形態の太陽電池アレイの連続ＩＶカーブおよび連続ＰＶカーブを示した図である。
【図１０】本実施形態の予測発電量算出装置によって表示される太陽電池クラスタの日射状況および発電状況を示す図である（その１）。
【図１１】本実施形態の予測発電量算出装置によって表示される太陽電池クラスタの日射状況および発電状況を示す図である（その２）。
【図１２】本実施形態の予測発電量算出装置の処理を示すフローチャート図である。
【図１３】太陽電池モジュールの構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照しつつ本発明に係わる予測発電量算出装置及び予測発電量算出方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２７】
図１は、本実施形態の予測発電量算出装置１の構成を示す機能ブロック図である。図１に示される通り、この予測発電量算出装置１は、機能構成として、日射強度受信部２（日射強度受信手段）、アレイ電圧算出部３（アレイ電圧算出手段）、ストリング電流算出部４（ストリング電流算出手段）、予測電圧算出部５（予測電圧算出手段）、予測発電量算出部６（予測発電量算出手段）、及び表示部７（表示手段）を含んで構成されている。
【００２８】
また、図１に示される通り、アレイ電圧算出部３は、太陽電池アレイ電圧計算機能３ａ、太陽電池アレイＩＶカーブ計算機能３ｂ、太陽電池ストリングＩＶカーブ計算機能３ｃ、及び太陽電池ストリング構成要素連続ＩＶカーブ計算機能３ｄ（もしくは太陽電池ストリング構成要素矩形ＩＶカーブ計算機能３ｅ）を含んで構成されている。
【００２９】
予測発電量算出装置１は、ＣＰＵ等のハードウェアから構成されているものである。図２は、予測発電量算出装置１のハードウェア構成図である。図１に示される予測発電量算出装置１は、物理的には、図２に示すように、ＣＰＵ５１、主記憶装置であるＲＡＭ５２及びＲＯＭ５３、入力デバイスであるテンキー等の入力装置５４、ディスプレイ等の出力装置５５、データ送受信デバイスである通信モジュール５６、及びハードディスク等の補助記憶装置５７等を含むコンピュータシステムとして構成されている。図１に示す各機能ブロックの機能は、図２に示すＣＰＵ５１、ＲＡＭ５２等のハードウェア上に所定のコンピュータソフトウェアを読み込ませることにより、ＣＰＵ５１の制御のもとで入力装置５４、出力装置５５、通信モジュール５６を動作させるとともに、ＲＡＭ５２や補助記憶装置５７におけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。
【００３０】
以下、図１に示す機能ブロックに基づいて、予測発電量算出装置１の各機能ブロックを説明する。予測発電量算出装置１は、太陽光を受光して発電する太陽電池ストリング構成要素が電気的に直列に接続されて構成される太陽電池ストリングを、電気的に並列に接続して構成される太陽電池アレイについて、太陽電池ストリング構成要素の予測発電量を算出する。
【００３１】
図３は、太陽電池アレイの構成の一例を示した図である。図３において、太陽電池アレイＡＲ１は、太陽電池ストリングＳＴ１と太陽電池ストリングＳＴ２とが電気的に並列に接続して構成される。太陽電池ストリングＳＴ１は、太陽電池モジュールＭＤ１１と太陽電池モジュールＭＤ１２とが電気的に直列に接続されて構成される。同様に、太陽電池ストリングＳＴ２は、太陽電池モジュールＭＤ２１と太陽電池モジュールＭＤ２２とが電気的に直列に接続されて構成される。
【００３２】
太陽電池モジュールＭＤ１１は、太陽電池クラスタＣＬ１１と太陽電池クラスタＣＬ１２とが電気的に直列に接続されて構成される。同様に、太陽電池モジュールＭＤ１２は、太陽電池クラスタＣＬ１３と太陽電池クラスタＣＬ１４とが電気的に直列に接続されて構成される。同様に、太陽電池モジュールＭＤ２１は、太陽電池クラスタＣＬ２１と太陽電池クラスタＣＬ２２とが電気的に直列に接続されて構成される。同様に、太陽電池モジュールＭＤ２２は、太陽電池クラスタＣＬ２３と太陽電池クラスタＣＬ２４とが電気的に直列に接続されて構成される。
【００３３】
なお、太陽電池ストリングＳＴ１は、太陽電池クラスタＣＬ１１と太陽電池クラスタＣＬ１２と太陽電池クラスタＣＬ１３と太陽電池クラスタＣＬ１４とが電気的に直列に接続されて構成されているととらえることもできる。同様に、太陽電池ストリングＳＴ２は、太陽電池クラスタＣＬ２１と太陽電池クラスタＣＬ２２と太陽電池クラスタＣＬ２３と太陽電池クラスタＣＬ２４とが電気的に直列に接続されて構成されているととらえることもできる。
【００３４】
日射強度受信部２は、太陽電池ストリング構成要素である太陽電池クラスタＣＬ１１〜１４、及び太陽電池クラスタＣＬ２１〜２４のそれぞれの日射強度を外部の端末から受信する。なお、本実施の形態では、以下、日射強度を外部端末から受信する形態を説明するが、日射強度を、入力手段により入力する構成としても良いし、記憶手段に予め記憶させる構成としても良い。
【００３５】
アレイ電圧算出部３は、日射強度受信部２によって受信された日射強度に基づいて、太陽電池アレイＡＲ１の最大発電量が得られる時の太陽電池アレイＡＲ１の電圧であるアレイ電圧を算出する。また、アレイ電圧算出部３は、日射強度受信部２によって受信された日射強度に基づいて、太陽電池クラスタＣＬ１１〜１４、及び太陽電池クラスタＣＬ２１〜２４が出力可能な電流及び電圧（太陽電池ストリング構成要素のＩＶカーブ）を算出し、算出された太陽電池クラスタＣＬ１１〜１４、及び太陽電池クラスタＣＬ２１〜２４のＩＶカーブに基づいて、太陽電池ストリングＳＴ１及び太陽電池ストリングＳＴ２が出力可能な電流及び電圧（太陽電池ストリングのＩＶカーブ）を算出し、算出された太陽電池ストリングＳＴ１及び太陽電池ストリングＳＴ２のＩＶカーブに基づいて、太陽電池アレイＡＲ１が出力可能な電流及び電圧（太陽電池アレイのＩＶカーブ）を算出し、算出された太陽電池アレイＡＲ１のＩＶカーブに基づいて、アレイ電圧を特定してもよい。
【００３６】
ストリング電流算出部４は、アレイ電圧算出部３によって算出されたアレイ電圧における太陽電池ストリングＳＴ１及び太陽電池ストリングＳＴ２の電流であるストリング電流を算出する。また、ストリング電流算出部４は、アレイ電圧算出部３によって算出された太陽電池ストリングＳＴ１及び太陽電池ストリングＳＴ２のＩＶカーブと、アレイ電圧算出部３によって算出されたアレイ電圧とに基づいて、ストリング電流を特定してもよい。
【００３７】
予測電圧算出部５は、ストリング電流における太陽電池クラスタＣＬ１１〜１４、及び太陽電池クラスタＣＬ２１〜２４の予測される電圧である予測電圧を算出する。また、予測電圧算出部５は、アレイ電圧算出部３によって算出された太陽電池クラスタＣＬ１１〜１４、及び太陽電池クラスタＣＬ２１〜２４が出力可能な最大電圧と、アレイ電圧とに基づいて、予測電圧を算出してもよい。また、予測電圧算出部５は、アレイ電圧算出部３によって算出された太陽電池クラスタＣＬ１１〜１４、及び太陽電池クラスタＣＬ２１〜２４が出力可能な最大電圧を、太陽電池クラスタＣＬ１１〜１４、及び太陽電池クラスタＣＬ２１〜２４の電圧であるストリング要素最大電圧とし、ストリング要素最大電圧に基づいて、ストリング電流における太陽電池ストリングＳＴ１及び太陽電池ストリングＳＴ２の最大電圧であるストリング最大電圧を算出し、ストリング要素最大電圧に対して、アレイ電圧算出部３によって算出されたアレイ電圧の、算出されたストリング最大電圧に対する比率である電圧維持率を乗じることで、予測電圧を算出してもよい。
【００３８】
また、予測電圧算出手段は、アレイ電圧算出手段によって算出された太陽電池ストリング構成要素が出力可能な電流及び電圧と、ストリング電流算出手段によって算出されたストリング電流と、アレイ電圧算出手段によって算出されたアレイ電圧とに基づいて、太陽電池ストリング構成要素の予測電圧を算出してもよい。また、予測電圧算出部５は、アレイ電圧算出部３によって算出された太陽電池クラスタＣＬ１１〜１４、及び太陽電池クラスタＣＬ２１〜２４が出力可能な電流及び電圧と、ストリング電流から算出される太陽電池クラスタＣＬ１１〜１４、及び太陽電池クラスタＣＬ２１〜２４の出力可能な最大電圧をストリング要素最大電圧とし、ストリング要素最大電圧に基づいて、ストリング電流における太陽電池ストリングＳＴ１及び太陽電池ストリングＳＴ２の出力可能な最大電圧であるストリング最大電圧を算出し、ストリング要素最大電圧に対して、アレイ電圧算出部３によって算出されたアレイ電圧の、算出されたストリング最大電圧に対する比率である電圧維持率を乗じることで、予測電圧を算出してもよい。
【００３９】
また、予測電圧算出部５は、ストリング電流算出部４によって算出されたストリング電流と、後述の太陽電池ストリング構成要素連続ＩＶカーブ計算機能３ｄによって算出された、太陽電池ストリング構成要素連続ＩＶカーブより、太陽電池ストリング構成要素の予測電圧を算出してもよい。また、予測電圧算出部５は、ストリング電流算出部４によって算出されたストリング電流と、後述の太陽電池ストリング構成要素矩形ＩＶカーブ計算機能３ｅによって算出された、太陽電池ストリング構成要素矩形ＩＶカーブと、アレイ電圧算出部３によって算出されたアレイ電圧より、太陽電池ストリング構成要素の予測電圧を算出してもよい。
【００４０】
予測発電量算出部６は、ストリング電流算出部４によって算出されたストリング電流と、予測電圧算出部５によって算出された予測電圧とに基づいて、太陽電池クラスタＣＬ１１〜１４、及び太陽電池クラスタＣＬ２１〜２４の予測発電量を算出する。
【００４１】
続いて、アレイ電圧算出部３に含まれる各機能について説明する。太陽電池アレイ電圧計算機能３ａは、太陽電池アレイの発電電力が最大となる時の電圧を計算する機能である。太陽電池アレイ電圧計算機能３ａは、太陽電池アレイによって出力される電流と電圧の関係（すなわち太陽電池アレイのＩＶカーブ）より、太陽電池アレイの発電電力が最大となる時の電圧を計算する。
【００４２】
太陽電池アレイＩＶカーブ計算機能３ｂは、太陽電池アレイによって出力される電流と電圧の関係（すなわち太陽電池アレイのＩＶカーブ）を計算する機能である。太陽電池アレイＩＶカーブ計算機能３ｂは、太陽電池ストリングＩＶカーブ計算機能３ｃによって計算された太陽電池ストリングによって出力される電流と電圧の関係（すなわち太陽電池ストリングのＩＶカーブ）を、電流方向に加算することで太陽電池アレイのＩＶカーブを算出する。ただしこの際、太陽電池ストリングに逆流防止ダイオードを備えたシステムの場合には、逆流防止ダイオードの効果を考慮して、太陽電池ストリングの電流が負となる電圧においては、太陽電池アレイＩＶカーブ計算機能３ｂは当該太陽電池ストリングの電流を０として加算することが必要である。
【００４３】
太陽電池ストリングＩＶカーブ計算機能３ｃは、太陽電池ストリングによって出力される電流と電圧の関係（すなわち太陽電池ストリングのＩＶカーブ）を計算する機能である。太陽電池ストリングＩＶカーブ計算機能３ｃは、太陽電池ストリング構成要素連続ＩＶカーブ計算機能３ｄ（もしくは太陽電池ストリング構成要素矩形ＩＶカーブ計算機能３ｅ）によって計算される太陽電池ストリング構成要素によって出力される電流と電圧の関係（すなわち太陽電池ストリング構成要素のＩＶカーブ）を、電圧方向に加算することで太陽電池ストリングのＩＶカーブを算出する。ただしこの際、太陽電池ストリング構成要素がバイパスダイオードを備えているため、太陽電池ストリング構成要素の電圧が負となる電流においては、当該太陽電池ストリング構成要素の電圧を０またはバイパスダイオードによる微小な電圧降下に従い、−２Ｖないし−０．５Ｖ程度の負値として加算することが必要である。実際には、この様な電流においては、太陽電池ストリングＩＶカーブ計算機能３ｃは電圧を０として加算することが好適に行われる。
【００４４】
太陽電池ストリング構成要素によって出力される電流と電圧の関係（ＩＶカーブ）は、以下のパラメータから求めることができる。
太陽電池の定格１（必須）
標準状態における（日射強度１ｋＷ／ｍ２、太陽電池温度２５℃）最大出力動作点電流（Ｉｐｍ０）
標準状態における最大出力動作点電圧（Ｖｐｍ０）
太陽電池の定格２（任意）
標準状態における短絡電流（Ｉｓｃ０）
標準状態における開放電圧（Ｖｏｃ０）
この２者は、連続ＩＶカーブを計算するときには必要。
太陽電池電圧の温度依存性（β（％／℃））
これは、太陽電池の温度変化による電圧変化を考慮する場合に必要。
太陽電池電流の温度依存性（α（％／℃））
これは、太陽電池の温度変化による電流変化を考慮する場合に必要。
太陽電池の置かれた状況１（必須）
日射強度
太陽電池の置かれた状況２（任意）
太陽電池の温度
これは、太陽電池の温度変化による電圧変化または電流変化を考慮する場合に必要。
【００４５】
上記パラメータの多くは太陽電池モジュールの対応するパラメータで代用することが可能であるが、Ｖｐｍ０，Ｖｏｃ０の２者については、太陽電池モジュールの対応するパラメータを、太陽電池モジュールに含まれる太陽電池クラスタ構成要素の数で除すことによって求めることが必要である。なおここで標準状態とは、日射強度１ｋＷ／ｍ２、太陽電池温度２５℃の状態のことをいう。
【００４６】
上記パラメータのうち、Ｉｐｍ０，Ｖｐｍ０，Ｉｓｃ０，Ｖｏｃ０，α，βは使用している太陽電池に固有の所与のデータとして通信モジュール５６を介して外部端末から取得する構成としても良いし、入力装置５４により入力する構成としても良いし、或いは、ＲＯＭ５３に格納しておく構成としても良い。一方、上記パラメータのうち、「日射強度」とは個々の太陽電池クラスタに照射される太陽の放射エネルギー強度を意味する。本実施の形態では、日射強度受信部２が、個々の太陽電池クラスタに照射される太陽の放射エネルギー強度を受信することとして説明するが、各地域単位の日射データを受信することとし、個々の太陽電池クラスタの位置、法線方向、影を作る物体の空間配置等から個々の太陽電池クラスタの日射強度を計算する構成としてもよい。また太陽電池の温度は、実測することも可能であるが、気温、日射強度等から経験則に従って計算し、本発明の計算手段に入力することが好適である。
【００４７】
太陽電池ストリング構成要素のＩＶカーブは、太陽電池の等価回路から導出される特性方程式を解いて求めることが可能である。この方法によって得られるＩＶカーブを本発明において「連続ＩＶカーブ」と称する。
【００４８】
太陽電池ストリング構成要素連続ＩＶカーブ計算機能３ｄは、実際の日射強度、太陽電池温度における太陽電池ストリング構成要素のＩＶカーブを、連続ＩＶカーブとして計算する機能である。太陽電池ストリング構成要素連続ＩＶカーブ計算機能３ｄによる太陽電池構成要素の連続ＩＶカーブを求める方法を以下に例示する。
【００４９】
まず、太陽電池ストリング構成要素連続ＩＶカーブ計算機能３ｄは、太陽電池構成要素の標準状態における短絡電流であるＩｓｃ０、太陽電池構成要素の標準状態における開放電圧であるＶｏｃ０、太陽電池構成要素の標準状態における最大出力動作点電流（Ｉｐｍ０）、太陽電池構成要素の標準状態における最大出力動作点電圧（Ｖｐｍ０）の４者より、太陽電池構成要素の標準状態における連続ＩＶカーブを決定する。次に、太陽電池ストリング構成要素連続ＩＶカーブ計算機能３ｄは、太陽電池温度の２５℃からの上昇をΔ（℃）として、標準状態における連続ＩＶカーブの電圧に（１＋β×Δ）を乗じて、温度−電圧補正後の連続ＩＶカーブを得る（ただし、βは通常負値であるため、通常（１−｜β｜×Δ）を乗じることになる）。続いて、太陽電池ストリング構成要素連続ＩＶカーブ計算機能３ｄは、温度−電圧補正後の連続ＩＶカーブの電流に、（１＋α×Δ）を乗じて、温度補正後の連続ＩＶカーブを得る。ただし、αによる補正は、通常あまり大きくないので省略しても差し支えない。
【００５０】
最後に、太陽電池ストリング構成要素連続ＩＶカーブ計算機能３ｄは、日射強度による補正を以下の通り行う。すなわち、太陽電池ストリング構成要素連続ＩＶカーブ計算機能３ｄは、後述のパラメータｉｐｈにはｘを乗じ、その他の３個のパラメータは変更しないことで、日射強度を補正した後の連続ＩＶカーブを求めることができる。あるいは、太陽電池ストリング構成要素連続ＩＶカーブ計算機能３ｄは、日射強度をｘ（ｋＷ／ｍ２）として、温度補正後の連続ＩＶカーブの電流から、Ｉｓｃ０×（１−ｘ）×（１＋α×Δ）を減じることによって、太陽電池ストリング構成要素のＩＶカーブを、連続ＩＶカーブとして求めることもできる。
【００５１】
太陽電池構成要素のＩＶカーブを連続ＩＶカーブとして求めた場合は、これを基に太陽電池ストリングＩＶカーブ計算機能３ｃによって、太陽電池ストリングの連続ＩＶカーブを求め、さらにこれを基に、太陽電池アレイＩＶカーブ計算機能３ｂによって太陽電池アレイの連続ＩＶカーブを求めることが可能となる。
【００５２】
一方、太陽電池ストリング構成要素のＩＶカーブを、矩形で近似して求めることも好適に行われる。この方法によって得られるＩＶカーブを本発明において、「矩形ＩＶカーブ」と称する。
【００５３】
太陽電池ストリング構成要素矩形ＩＶカーブ計算機能３ｅは、太陽電池ストリング構成要素のＩＶカーブを、矩形ＩＶカーブとして計算する機能である。太陽電池ストリング構成要素矩形ＩＶカーブ計算機能３ｅによる太陽電池ストリング構成要素の矩形ＩＶカーブを求める方法を以下に示す。この方法は特許文献（特開２００７−３３９０号公報）に示された方法に基づくものである。
【００５４】
矩形ＩＶカーブは、電圧を有限個の電圧範囲に分割し、各々の電圧範囲に対して、一つの電流を対応させることで、ＩＶカーブを近似する方法である。具体的には以下の様にＩＶカーブを表現する。
０＜電圧≦Ｖ１  の範囲においては    電流＝Ｉ１
Ｖ１＜電圧≦Ｖ２  の範囲においては    電流＝Ｉ２
Ｖ２＜電圧≦Ｖ３  の範囲においては    電流＝Ｉ３
Ｖ３＜電圧≦Ｖ４  の範囲においては    電流＝Ｉ４
・・・・・
ただし、０＜Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３＜Ｖ４  ・・・・
また  Ｉ１＞Ｉ２＞Ｉ３＞Ｉ４・・・・である。
【００５５】
この方法において、太陽電池ストリング構成要素の矩形ＩＶカーブは、以下の様に決定される。すなわち、太陽電池ストリング構成要素の標準状態における最大出力動作点電圧（Ｖｐｍ０）、太陽電池ストリング構成要素の標準状態における最大出力動作点電流（Ｉｐｍ０）、太陽電池の２５℃からの温度上昇Δ、日射強度ｘ、太陽電池電圧の温度依存性β、太陽電池電流の温度依存性αをもとに、太陽電池ストリング構成要素矩形ＩＶカーブ計算機能３ｅは、太陽電池ストリング構成要素の使用状態における最大出力動作点電圧Ｖｐｍ、太陽電池ストリング構成要素の使用状態における最大出力動作点電流Ｉｐｍを以下の様に近似する。
Ｖｐｍ＝Ｖｐｍ０×（１＋Δ×β）
Ｉｐｍ＝Ｉｐｍ０×ｘ×（１＋Δ×α）
この結果を使用して、太陽電池ストリング構成要素矩形ＩＶカーブ計算機能３ｅは、太陽電池ストリング構成要素の矩形ＩＶカーブを以下の様に決定する。
電流≦Ｉｐｍ  の範囲においては電圧＝Ｖｐｍ
Ｉｐｍ＜電流  の範囲においては電圧＝０（またはバイパスダイオードによる電圧降下）
【００５６】
太陽電池ストリング構成要素矩形ＩＶカーブ計算機能３ｅによって計算された太陽電池ストリング構成要素矩形ＩＶカーブに基づき、太陽電池ストリングＩＶカーブ計算機能３ｃは、太陽電池ストリングの矩形ＩＶカーブを計算する。さらに、太陽電池ストリングＩＶカーブ計算機能３ｃによって計算された太陽電池ストリング矩形ＩＶカーブに基づき、太陽電池アレイＩＶカーブ計算機能３ｂは、太陽電池アレイの矩形ＩＶカーブを計算する。
【００５７】
（予測発電量の計算方法）
以降、図３の太陽電池アレイＡＲ１において、太陽電池ストリング構成要素である太陽電池スクラスタ太陽電池クラスタＣＬ１１〜１４、及び太陽電池クラスタＣＬ２１〜２４の予測発電量を予測発電量算出装置１が算出する具体的な手順を、図４〜図６を用いて説明する。
【００５８】
まず、予測発電量算出装置１は、太陽電池モジュールＭＤ１１、太陽電池モジュールＭＤ１２、太陽電池モジュールＭＤ２１、及び太陽電池モジュールＭＤ２２の最大出力動作点電流Ｉｐｍと最大出力動作点電圧Ｖｐｍとを外部の端末から受信する。ここでは、太陽電池モジュールＭＤ１１、太陽電池モジュールＭＤ１２、太陽電池モジュールＭＤ２１、及び太陽電池モジュールＭＤ２２の全てについて、Ｉｐｍ０が“５．０Ａ”、Ｖｐｍ０が“４２Ｖ”として受信したとする。なお、これらＩｐｍ０及びＶｐｍ０の値は標準状態である日射強度が１ｋＷ／ｍ２及び太陽電池温度が２５℃の時のものである。また、予測発電量算出装置１は、太陽電池電圧の温度依存性βを受信する。ここでは、βを“−０．３％／℃”として受信したとする。これは、太陽電池の温度が１℃上がると太陽電池電圧が０．３％下がることを意味している。また、予測発電量算出装置１は、太陽電池温度関数Ｔを受信する。ここでは、Ｔを“（気温＋４０×日射強度（ｋＷ／ｍ２））℃”として受信したとする。一般的に、太陽電池温度は日射強度以外に、設置状態、風速、気温等に依存するが、ここでは日射強度および気温の関数として表す。
【００５９】
次に、日射強度受信部２は、太陽電池クラスタＣＬ１１〜１４、及び太陽電池クラスタＣＬ２１〜２４の日射強度を受信する。ここでは、太陽電池クラスタＣＬ１１及び太陽電池クラスタＣＬ１２は影となっていて、太陽電池クラスタＣＬ１１及び太陽電池クラスタＣＬ１２が“０．１ｋＷ／ｍ２”、太陽電池クラスタＣＬ１３、太陽電池クラスタＣＬ１４、及び太陽電池クラスタＣＬ２１〜太陽電池クラスタＣＬ２４が“０．８ｋＷ／ｍ２”を日射強度として受信したとする。これらの日射強度は、例えば、日射計による実測値である。日射強度受信部２が受信する日射強度として、影が無い場合の日射強度を計算し、障害物を考慮して影の影響の有無を判断し、影の場合は日射強度を定めた割合（例えば７０％）で減じることで算出されたものを利用してもよい。
【００６０】
次に、アレイ電圧算出部３は、日射強度受信部２によって受信された日射強度に基づいて、太陽電池クラスタＣＬ１１〜１４、及び太陽電池クラスタＣＬ２１〜２４の矩形ＩＶカーブを算出する。まず、アレイ電圧算出部３が太陽電池クラスタＣＬ１１の出力可能な電流を算出する手順を説明する。アレイ電圧算出部３は、太陽電池クラスタＣＬ１１のＩｐｍと太陽電池クラスタＣＬ１１の日射強度とを乗じて太陽電池クラスタＣＬ１１の出力可能な電流を算出する。ここで太陽電池クラスタＣＬ１１のＩｐｍは太陽電池モジュールＭＤ１１のＩｐｍと等しい５．０Ａであり、太陽電池クラスタＣＬ１１の日射強度は０．１ｋＷ／ｍ２であることから、アレイ電圧算出部３は、太陽電池クラスタＣＬ１１の出力可能な電流を０．１×５．０Ａ＝０．５Ａとして算出する。同様の計算方法にて、アレイ電圧算出部３は、太陽電池クラスタＣＬ１２の電流を０．５Ａ、太陽電池クラスタＣＬ１３、太陽電池クラスタＣＬ１４、及び太陽電池クラスタＣＬ２１〜太陽電池クラスタＣＬ２４の出力可能な電流を４Ａとして算出する。
【００６１】
次に、アレイ電圧算出部３が太陽電池クラスタＣＬ１１の出力可能な電圧を算出する手順を説明する。まず、アレイ電圧算出部３は、各太陽電池クラスタの温度を算出する。ここでは、太陽電池クラスタの温度が、日射強度をｘｋＷ／ｍ２としたときに、外気温度＋４０×ｘ℃  として与えられるものとし、外気温度が２５℃、太陽電池クラスタＣＬ１１の日射強度が０．１ｋＷ／ｍ２の場合について説明する。この場合、アレイ電圧算出部３は、太陽電池クラスタＣＬ１１の温度を、２５℃＋４０×０．１℃＝２９℃と算出する。次に、アレイ電圧算出部３は、太陽電池クラスタＣＬ１１の温度が、標準状態である２５℃の時から１℃上昇した時の電圧増加率であるβ（ここでは−０．３％／℃）を用いて電圧比を１−（２９−２５）×０．３÷１００＝０．９８８と算出する。次に、アレイ電圧算出部３は、太陽電池クラスタＣＬ１１のＶｐｍ０と電圧比を乗じて太陽電池クラスタＣＬ１１の出力可能な電圧を算出する。ここで太陽電池モジュールＭＤ１１は太陽電池クラスタＣＬ１１と太陽電池クラスタＣＬ１２との直列接続により構成されていることから、太陽電池クラスタＣＬ１１のＶｐｍ０は太陽電池モジュールＭＤ１１のＶｐｍ０である４２Ｖの半分である２１Ｖである。よって、アレイ電圧算出部３は、太陽電池クラスタＣＬ１１の出力可能な電圧を、２１×０．９８８＝２０．７４８Ｖとして算出する。同様の計算方法にて、アレイ電圧算出部３は、太陽電池クラスタＣＬ１２の電圧を２０．７４８Ｖ、太陽電池クラスタＣＬ１３、太陽電池クラスタＣＬ１４、及び太陽電池クラスタＣＬ２１〜太陽電池クラスタＣＬ２４の出力可能な電圧を１８．９８４Ｖとして算出する。
【００６２】
以降、特許文献（特開２００７−３３９０号公報）に記載の方法に準じて、アレイ電圧算出部３が太陽電池アレイＡＲ１の最大発電量が得られる時の太陽電池アレイＡＲ１の電圧であるアレイ電圧を算出する手順を説明する。アレイ電圧算出部３は、算出した太陽電池クラスタＣＬ１１〜１４、及び太陽電池クラスタＣＬ２１〜２４の矩形ＩＶカーブに基づき、高さが電流を表し、幅が電圧を表す四角形で各太陽電池クラスタを表現する。その際、電流がＩｐｍ０、電圧がＶｐｍ０の時の太陽電池クラスタを標準長方形で表現し、出力可能な電流とＩｐｍ０との比率に応じて四角形の高さを伸縮し、出力可能な電圧とＶｐｍ０との比率に応じて四角形の幅を伸縮する。
【００６３】
図４は、太陽電池クラスタＣＬ１１〜１４、及び太陽電池クラスタＣＬ２１〜２４の矩形ＩＶカーブに基づく四角形を示す。例えば、太陽電池クラスタＣＬ１１について、出力可能な電流は０．５Ａであり、Ｉｐｍは５．０Ａであるため、高さが標準長方形時に比べて１０％になっている。また、太陽電池クラスタＣＬ１１について、出力可能な電圧は２０．７４８Ｖであり、Ｖｐｍは２５Ｖであるため、幅が標準長方形時に比べて約８３％になっている。また、アレイ電圧算出部３は、図４のように、太陽電池ストリングごとに太陽電池クラスタを表現する四角形を横一列に重ねて並べる。
【００６４】
次に、アレイ電圧算出部３は、図４の状態から、各太陽電池ストリング内で太陽電池ストリングの出力可能な電流、すなわち太陽電池ストリングを表現する四角形の高さの、大きい順に左から並び替える。また、アレイ電圧算出部３は、各太陽電池ストリングの四角形を重ねて並べる。この段階で、図５に示す状態となる。図５において、太陽電池ストリングＳＴ１内では太陽電池クラスタＣＬ１１及び太陽電池クラスタＣＬ１２よりも出力可能な電圧が大きい太陽電池クラスタＣＬ１３及び太陽電池クラスタＣＬ１４が、太陽電池クラスタＣＬ１１及び太陽電池クラスタＣＬ１２よりも左側に並び替えられている。また、図５において、太陽電池ストリングＳＴ１に含まれる太陽電池クラスタを表現する四角形と、太陽電池ストリングＳＴ２に含まれる太陽電池クラスタを表現する四角形とが、上下に重ねて並べられている。
【００６５】
次に、アレイ電圧算出部３は、複数の四角形が形成する境界線上の位置において、その位置から当該境界線の左端までの水平距離である電圧と、当該境界線の下端までの垂直距離である電流との積が最大となる位置を算出し、その位置に基づく電圧をアレイ電圧として算出する。図６では、（１）〜（７）のそれぞれの境界線の位置における最大電流、電圧、及び電力を示している。図６では、（６）において最大電力が得られるため、アレイ電圧算出部３は、アレイ電圧として（６）の電圧である７５．９３６Ｖを特定する。
【００６６】
次に、ストリング電流算出部４は、図６において最大電力が得られた（６）の電圧位置に基づいて、太陽電池ストリングＳＴ１及び太陽電池ストリングＳＴ２のストリング電流を特定する。（６）の電圧位置において、太陽電池ストリングＳＴ１の高さは太陽電池クラスタＣＬ１２の高さ（０．５Ａ）、太陽電池ストリングＳＴ２の高さは太陽電池クラスタＣＬ２４の高さ（４Ａ）である。よって、ストリング電流算出部４は、太陽電池ストリングＳＴ１のストリング電流を０．５Ａ、太陽電池ストリングＳＴ２のストリング電流を４Ａとして特定する。
【００６７】
次に、予測電圧算出部５は、太陽電池クラスタＣＬ１１〜１４、及び太陽電池クラスタＣＬ２１〜２４の予測最大電圧を算出する。まず、予測電圧算出部５は、太陽電池クラスタＣＬ１１〜１４について太陽電池ストリングＳＴ１のストリング電流である０．５Ａにて発生可能な最大電圧を求める。図６より、予測電圧算出部５は、太陽電池クラスタＣＬ１１及び太陽電池クラスタＣＬ１２の発生可能な最大電圧として２０．７４８Ｖ、太陽電池クラスタＣＬ１３及び太陽電池クラスタＣＬ１４の発生可能な最大電圧として１８．９８４Ｖを算出する。同様に、予測電圧算出部５は、太陽電池クラスタＣＬ２１〜２４について太陽電池ストリングＳＴ２のストリング電流である４Ａにて発生可能な最大電圧を求める。具体的には、図６より、予測電圧算出部５は、太陽電池クラスタＣＬ２１〜２４の発生可能な最大電圧として１８．９８４Ｖを算出する。
【００６８】
次に、予測電圧算出部５は、算出した太陽電池クラスタＣＬ１１〜太陽電池クラスタＣＬ１４の発生可能な最大電圧を合計した７９．４６４Ｖを太陽電池ストリングＳＴ１のストリング最大電圧として算出する。同様に、予測電圧算出部５は、算出した太陽電池クラスタＣＬ２１〜太陽電池クラスタＣＬ２４の発生可能な最大電圧を合計した７５．９３６Ｖを太陽電池ストリングＳＴ２のストリングの最大電圧として算出する。次に、予測電圧算出部５は、算出された各太陽電池クラスタＣＬ１１〜１４の最大電圧に対して、アレイ電圧７５．９３６Ｖの太陽電池ストリングＳＴ１のストリング最大電圧７９．４６４Ｖに対する比率である電圧維持率を乗じることで、各太陽電池クラスタＣＬ１１〜１４の予測電圧を算出する。同様に、予測電圧算出部５は、算出された各太陽電池クラスタＣＬ２１〜２４の最大電圧に対して、アレイ電圧７５．９３６Ｖの太陽電池ストリングＳＴ２のストリング最大電圧７５．９３６Ｖに対する比率である電圧維持率を乗じることで、各太陽電池クラスタＣＬ２１〜２４の予測電圧を算出する。例えば、予測電圧算出部５は、太陽電池クラスタＣＬ１１の発生可能な電圧である２０．７４８に対して、電圧維持率である７５．９３６／７９．４６４を乗じて、太陽電池クラスタＣＬ１１の予測電圧である約１９．８２７Ｖを算出する。
【００６９】
予測電圧算出部５の動作について、以下一般的に説明する。アレイ電圧算出部３が、太陽電池アレイ電圧計算機能３ａによって計算した太陽電池アレイの電圧をＶａｒｒｙとする。ストリング電流算出部４は、太陽電池ストリングＩＶカーブ計算機能３ｃが計算した太陽電池ストリングのＩＶカーブと、Ｖａｒｒｙより、太陽電池ストリングの電流を計算する。これをＩｓｔｒｉｎｇとする。予測電圧算出部５は、まず太陽電池ストリング構成要素矩形ＩＶカーブ計算機能３ｅが計算した各太陽電池ストリング構成要素の矩形ＩＶカーブと、上記Ｉｓｔｒｉｎｇより、各太陽電池ストリング構成要素が出力可能な最大電圧をＶｍａｘ（ｉ）として求める。ただし、ここで添え字ｉは、当該太陽電池ストリングに含まれている太陽電池ストリング構成要素の数をｎとすると、１≦ｉ≦ｎである。
【００７０】
次に、当該ストリング内で、各太陽電池ストリング構成要素が出力可能な最大電圧Ｖｍａｘ（ｉ）を合計し、当該太陽電池ストリングが出力可能な電圧を、Ｖｍａｘを算出する。
Ｖｍａｘ＝Ｖｍａｘ（１）＋Ｖｍａｘ（２）＋Ｖｍａｘ（３）＋・・・Ｖｍａｘ（ｎ）
次に、当該ストリングの電圧維持率を、Ｖａｒｒｙ／Ｖｍａｘとして計算する。最後に、各太陽電池ストリング構成要素の出力電圧Ｖ（ｉ）を以下のとおり予測する。
Ｖ（ｉ）＝Ｖｍａｘ（ｉ）×電圧維持率
【００７１】
次に、予測発電量算出部６は、ストリング電流算出部４によって算出された太陽電池ストリングＳＴ１のストリング電流０．５Ａと、予測電圧算出部５によって算出された太陽電池クラスタＣＬ１１〜１４の予測電圧を乗じることで、太陽電池クラスタＣＬ１１〜１４の予測発電量を算出する。同様に、予測発電量算出部６は、ストリング電流算出部４によって算出された太陽電池ストリングＳＴ２のストリング電流４Ａと、予測電圧算出部５によって算出された太陽電池クラスタＣＬ２１〜２４の予測電圧を乗じることで、太陽電池クラスタＣＬ２１〜２４の予測発電量を算出する。例えば、予測発電量算出部６は、太陽電池クラスタＣＬ１１の予測発電量として０．５×１９．８２７＝約９．９１３Ｗを算出する。同様に、予測発電量算出部６は、太陽電池クラスタＣＬ１２の発電量として約９．９１３Ｗ、太陽電池クラスタＣＬ１３及び太陽電池クラスタＣＬ１４の発電量として約９．０７０Ｗ、太陽電池クラスタＣＬ２１〜太陽電池クラスタＣＬ２４の発電量として約７５．９３６Ｗを算出する。
【００７２】
（予測発電量の計算方法の別の形態）
アレイ電圧算出部３は、日射強度受信部２によって受信された日射強度に基づいて、太陽電池クラスタＣＬ１１〜１４、及び太陽電池クラスタＣＬ２１〜２４の出力可能な電流及び電圧（太陽電池ストリング構成要素のＩＶカーブ）を算出してもよい。また、アレイ電圧算出部３は、算出された太陽電池クラスタＣＬ１１〜１４、及び太陽電池クラスタＣＬ２１〜２４のＩＶカーブに基づいて、太陽電池ストリングＳＴ１及び太陽電池ストリングＳＴ２の出力可能な電流及び電圧（太陽電池ストリングのＩＶカーブ）を算出してもよい。また、アレイ電圧算出部３は、算出された太陽電池ストリングＳＴ１及び太陽電池ストリングＳＴ２のＩＶカーブに基づいて、太陽電池アレイＡＲ１の出力可能な電流及び電圧（太陽電池アレイのＩＶカーブ）を算出してもよい。さらに、アレイ電圧算出部３は、算出された太陽電池アレイＡＲ１のＩＶカーブに基づいて、アレイ電圧を算出してもよい。
【００７３】
ストリング電流算出部４は、アレイ電圧算出部３によって算出された太陽電池ストリングＳＴ１及び太陽電池ストリングＳＴ２のＩＶカーブと、アレイ電圧算出部３によって算出されたアレイ電圧とに基づいて、ストリング電流を算出してもよい。予測電圧算出部５は、アレイ電圧算出部３によって算出された太陽電池クラスタＣＬ１１〜１４、及び太陽電池クラスタＣＬ２１〜２４のＩＶカーブと、ストリング電流算出部４によって算出されたストリング電流とに基づいて、予測電圧を算出してもよい。
【００７４】
以降、図３の太陽電池アレイＡＲ１において、太陽電池ストリング構成要素である太陽電池スクラスタ太陽電池クラスタＣＬ１１〜１４、及び太陽電池クラスタＣＬ２１〜２４の予測発電量を予測発電量算出装置１が算出する別の具体的な手順を、図７〜図９を用いて説明する。
【００７５】
まず、アレイ電圧算出部３は、日射強度１ｋＷ／ｍ２における太陽電池クラスタＣＬ１１〜１４、及び太陽電池クラスタＣＬ２１〜２４のＩＶカーブを算出する。一般的に、太陽電池におけるＩＶカーブは、太陽電池の等価回路に基づく特性方程式を解くことで得られる（例えば、以下のＵＲＬを参照。http://www.eko.co.jp/eko/a/sys040101.html）。
【００７６】
太陽電池の電流をｉ、電圧をｖとすると、特性方程式は、ｉｐｈ、ｉ０、ａ、Ｒｓ、Ｒｓｈを定数として、以下の様に表される。
ｉ＝ｉｐｈ―ｉ０｛Ｅｘｐ（ａ×（ｖ＋ｉ×Ｒｓ））−１｝−（ｖ＋ｉ×Ｒｓ）／Ｒｓｈ
太陽電子の標準状態におけるこれらパラメータを求めるためには、以下の４式を利用することができる。
電流０において、電圧Ｖｏｃ０。
電流Ｉｓｃ０において電圧０。
電流Ｉｐｍ０において電圧Ｖｐｍ０。
電流Ｉｐｍ０、電圧Ｖｐｍ０において電力が最大（停留値）。
しかし、上記のとおり、パラメータが５個あるため、ずべてを決定することはできない。そこで、Ｒｓｈ＝∞またはＲｓ＝０とおき、残りの４パラメータを決定することで、問題を解決することができる。
【００７７】
アレイ電圧算出部３は、太陽電池モジュールＭＤ１１、太陽電池モジュールＭＤ１２、太陽電池モジュールＭＤ２１、及び太陽電池モジュールＭＤ２２の短絡電流Ｉｓｃとして“５．４Ａ”、最大出力動作点電流Ｉｐｍとして“５．０Ａ”、開放電圧Ｖｏｃとして“５０Ｖ”、及び最大出力動作点電圧Ｖｐｍとして“４２Ｖ”とを受信し、これらの値を用いて特性方程式を解き、日射強度１ｋＷ／ｍ２における太陽電池クラスタＣＬ１１〜１４、及び太陽電池クラスタＣＬ２１〜２４のＩＶカーブを算出する。図７及び図８は太陽電池クラスタＣＬ１１〜１４、及び太陽電池クラスタＣＬ２１〜２４のＩＶカーブを示す図である。図７の曲線ａは、日射強度１ｋＷ／ｍ２におけるアレイ電圧算出部３により算出された太陽電池クラスタＣＬ１１及び太陽電池クラスタＣＬ１２のＩＶカーブを示し、図８の曲線ｂは、日射強度１ｋＷ／ｍ２におけるアレイ電圧算出部３により算出された太陽電池クラスタＣＬ１３、太陽電池クラスタＣＬ１４、及び太陽電池クラスタＣＬ２１〜２４のＩＶカーブを示す。
【００７８】
次に、アレイ電圧算出部３は、日射強度受信部２によって受信された実際の日射強度に基づく太陽電池クラスタＣＬ１１〜１４、及び太陽電池クラスタＣＬ２１〜２４のＩＶカーブを算出する。ここでは、太陽電池クラスタＣＬ１１及び太陽電池クラスタＣＬ１２は影となっていて、日射強度受信部２は太陽電池クラスタＣＬ１１及び太陽電池クラスタＣＬ１２の日射強度が０．１ｋＷ／ｍ２、太陽電池クラスタＣＬ１３、太陽電池クラスタＣＬ１４、及び太陽電池クラスタＣＬ２１〜太陽電池クラスタＣＬ２４の日射強度が０．８ｋＷ／ｍ２として受信したとする。
【００７９】
すなわち、アレイ電圧算出部３は、特性方程式の短絡電流に関するパラメータに対して日射強度比を乗じることで、当該日射強度における太陽電池クラスタＣＬ１１〜１４、及び太陽電池クラスタＣＬ２１〜２４のＩＶカーブを算出する。図７の曲線ａ’は、日射強度０．１ｋＷ／ｍ２におけるアレイ電圧算出部３により算出された太陽電池クラスタＣＬ１１及び太陽電池クラスタＣＬ１２のＩＶカーブを示し、図８の曲線ｂ’は、日射強度０．８ｋＷ／ｍ２におけるアレイ電圧算出部３により算出された太陽電池クラスタＣＬ１３、太陽電池クラスタＣＬ１４、及び太陽電池クラスタＣＬ２１〜２４のＩＶカーブを示す図である。
【００８０】
さらに、アレイ電圧算出部３は、図７の曲線ａ’及び図８の曲線ｂ’が示す太陽電池クラスタＣＬ１１〜１４、及び太陽電池クラスタＣＬ２１〜２４のＩＶカーブを、太陽電池ストリングＳＴ１及び太陽電池ストリングＳＴ２内で合成することで、太陽電池ストリングＳＴ１及び太陽電池ストリングＳＴ２のＩＶカーブを算出する。なお、合成する際には、例えば電流が負の値になる場合は電流の値を“０”にする等、バイパスダイオードの効果を考慮して合成する。
【００８１】
次に、アレイ電圧算出部３は、太陽電池ストリングＳＴ１及び太陽電池ストリングＳＴ２のＩＶカーブを合成することで、太陽電池アレイＡＲ１のＩＶカーブを算出する。なお、合成する際には、例えば電圧が負の値になる場合は電圧の値を“０”にする等、逆流防止ダイオードの効果を考慮して合成する。図９は、アレイ電圧算出部３によって算出された太陽電池アレイＡＲ１のＩＶカーブを示す図である。図９の曲線ｃは、太陽電池アレイＡＲ１における電圧と電流の関係（連続ＩＶカーブ）を示し、図９の曲線ｄは曲線ｃから導かれた、太陽電池アレイＡＲ１における電圧と電力の関係（連続ＰＶカーブ）を示している。次に、アレイ電圧算出部３は、図９の曲線ｄより、太陽電池アレイＡＲ１の最大発電量が得られる時の電圧であるアレイ電圧を求める。ここで、アレイ電圧算出部３はアレイ電圧として７５．００８Ｖを算出する。
【００８２】
その後、ストリング電流算出部４は、アレイ電圧算出部３によって算出された太陽電池ストリングＳＴ１のストリングＩＶカーブ及び太陽電池ストリングＳＴ２のストリングＩＶカーブにおける、アレイ電圧算出部３によって算出されたアレイ電圧７５．００８Ｖ時の電流を、それぞれ太陽電池ストリングＳＴ１及び太陽電池ストリングＳＴ２ストリング電流として算出する。ここで、ストリング電流算出部４は太陽電池ストリングＳＴ１のストリング電流として０．４９０Ａを算出し、太陽電池ストリングＳＴ２のストリング電流として３．９７６Ａを算出する。
【００８３】
次に、予測電圧算出部５は、アレイ電圧算出部３によって算出された太陽電池クラスタＣＬ１１〜１４、及び太陽電池クラスタＣＬ２１〜２４のクラスタ連続ＩＶカーブにおける、ストリング電流算出部４によって算出された太陽電池ストリングＳＴ１及び太陽電池ストリングＳＴ２のストリング電流時の電圧を、それぞれ太陽電池クラスタＣＬ１１〜１４、及び太陽電池クラスタＣＬ２１〜２４の予測電圧として算出する。ここで、予測電圧算出部５は、太陽電池クラスタＣＬ１１及び太陽電池クラスタＣＬ１２の予測電圧を１５．３６３Ｖ、太陽電池クラスタＣＬ１３及び太陽電池クラスタＣＬ１４の予測電圧を２２．１４１Ｖ、太陽電池クラスタＣＬ２１〜太陽電池クラスタＣＬ２４の予測電圧を１８．７５２Ｖとして算出する。
【００８４】
そして、予測発電量算出部６は、ストリング電流算出部４によって算出された太陽電池ストリングＳＴ１及び太陽電池ストリングＳＴ２のストリング電流と、予測電圧算出部５によって算出された太陽電池クラスタＣＬ１１〜１４、及び太陽電池クラスタＣＬ２１〜２４の予測電圧とを乗じることで、太陽電池クラスタＣＬ１１〜１４、及び太陽電池クラスタＣＬ２１〜２４の予測発電量を算出する。ここで、予測発電量算出部６は太陽電池クラスタＣＬ１１及び太陽電池クラスタＣＬ１２の予測発電量を７．５２５Ｖ、太陽電池クラスタＣＬ１３及び太陽電池クラスタＣＬ１４の予測電圧を１０．８４５Ｖ、太陽電池クラスタＣＬ２１〜太陽電池クラスタＣＬ２４の予測電圧を７４．５５９Ｖとして算出する。
【００８５】
（クラスタの状態の表示）
表示部７は、太陽電池アレイを構成する太陽電池ストリング構成要素の状態を、実際の太陽電池アレイ内における太陽電池ストリング構成要素の物理的な位置に対応するように出力装置５５に表示する。また、表示部７は、予測発電量算出部６によって算出された太陽電池ストリング構成要素の予測発電量に基づく数値または図形を太陽電池ストリング構成要素の状態として出力装置５５に表示する。また、表示部７は、日射強度受信部２によって受信された日射強度に基づく数値または図形を当該太陽電池ストリング構成要素の状態として太陽電池ストリング構成要素の予測発電量に基づく数値または図形とあわせて出力装置５５に表示してもよい。
【００８６】
図１０（ａ）は、太陽電池アレイにおける実際の日射状態を示す図である。図１０（ａ）の５つの列がそれぞれ太陽電池ストリングを示す。各太陽電池ストリングは８つの丸で構成されており、一つの丸が太陽電池クラスタに対応する。つまり、図１０（ａ）の太陽電池アレイは、８つの太陽電池クラスタが電気的に直列に接続されて１つの太陽電池ストリングを構成し、そのように構成された５つの太陽電池ストリングが電気的に並列に接続されて１つの太陽電池アレイを構成している。また、図１０（ａ）において太陽電池クラスタに対応する丸は、その太陽電池クラスタにおける日射状態を示しており、白丸は日向、黒丸は日陰を示している。つまり、図１０（ａ）において、右上の太陽電池クラスタのみ日陰となっており、その他の太陽電池クラスタは日向となっている。
【００８７】
図１０（ｂ）または図１０（ｃ）は、図１０（ａ）の状況下の太陽電池アレイにおける太陽電池クラスタのとりえる発電状態を示す。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の状況において、太陽電池アレイが電流を維持した時の発電状態を示し、図１０（ｃ）は、図１０（ａ）の状況において、太陽電池アレイが電圧を維持した時の発電状態を示している。図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）における四角は図１０（ａ）における丸が示す太陽電池クラスタに対応しており、その物理的な位置も対応している。また、図１０（ａ）における太陽電池クラスタ同士の接続関係と図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）における太陽電池クラスタ同士の接続関係とは対応しており、太陽電池ストリング及び太陽電池アレイの物理的な構成についても図１０（ａ）と図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）とは対応している。
【００８８】
図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）において太陽電池クラスタに対応する四角は、その太陽電池クラスタにおける発電量を示しており、白い四角はその太陽電池クラスタが出力可能な１００％の発電量を示し、黒い四角は０％の発電量を示す。図１０（ｂ）における上から１列目の太陽電池ストリングにおいて、右上の太陽電池クラスタは日陰なので発電量が０％の黒い四角で示されており、その他の太陽電池クラスタは発電量が１００％の白い四角で示されている。図１０（ｂ）は太陽電池アレイが電流を維持した時の状態であり、上から１列目以外の太陽電池ストリングにおける太陽電池クラスタは、電流を維持するために白い四角の７／８倍である８７．５％の発電量となり、発電量が８７．５％に減少していることが斜線入りの四角で示されている。
【００８９】
一方、図１０（ｃ）では、太陽電池アレイが電圧を維持した時の状態であり、この場合、上から１列目の太陽電池ストリングは発電できず、残りの太陽電池ストリングにおける太陽電池クラスタが１００％の発電量となることを示している。この場合、太陽電池アレイの電流は４／５倍程度となる。
【００９０】
図１０（ｂ）と図１０（ｃ）とを比べた場合、太陽電池アレイとして発電量が多いのは図１０（ｂ）の状態である。従って表示部７は、太陽電池アレイが図１０（ａ）の状況の場合、図１０（ｂ）に示す図を出力装置５５に表示する。図１０（ｂ）では、表示部７によって太陽電池クラスタの予測発電量に基づく図形が表示されているが、予測発電量に基づく数値を表示してもよいし、さらに日射強度に基づく数値または図形を、対応する箇所に表示してもよい。
【００９１】
図１０（ａ）において上から１列目の太陽電池ストリングのうち、右から２つの太陽電池クラスタが日陰になった状態を図１１（ａ）に示す。また図１１（ａ）に示す状況下での太陽電池アレイにおける太陽電池クラスタのとりえる発電状態を図１１（ｂ）または図１１（ｃ）に示す。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の状況において、太陽電池アレイが電流を維持した時の発電状態を示し、図１１（ｃ）は、図１１（ａ）の状況において、太陽電池アレイが電圧を維持した時の発電状態を示している。
【００９２】
図１１（ｂ）の場合、斜線入りの四角の発電量は白い四角の６／８倍となり、図１１（ｃ）の場合、電流は図１０（ｃ）と同じく４／５倍程度となる。図１１（ｂ）と図１１（ｃ）とを比べた場合、太陽電池アレイとして発電量が多いのは図１１（ｃ）の状態である。そこで、表示部７は、太陽電池アレイが図１１（ａ）の状況の場合、図１１（ｃ）に示す図を出力装置５５に表示する。
【００９３】
（処理の流れ）
次に、予測発電量算出装置１の処理について説明する。図１２は、予測発電量算出装置１の処理を示すフローチャートである。
【００９４】
まず、日射強度受信部２が、太陽電池クラスタＣＬ１１〜１４、及び太陽電池クラスタＣＬ２１〜２４の日射強度を受信する（Ｓ１、日射強度受信ステップ）。次に、アレイ電圧算出部３が、日射強度に基づいて、太陽電池アレイＡＲ１のアレイ電圧を算出する（Ｓ２、アレイ電圧算出ステップ）。次に、ストリング電流算出部４が、日射強度とアレイ電圧とに基づいて、太陽電池ストリングＳＴ１及びＳＴ２のストリング電流を算出する（Ｓ３、ストリング電流算出ステップ）。次に、予測電圧算出部５が、日射強度に基づいて、太陽電池クラスタＣＬ１１〜１４、及び太陽電池クラスタＣＬ２１〜２４の予測電圧を算出する（Ｓ４、予測電圧算出ステップ）。次に、予測発電量算出部６が、ストリング電流と予測電圧とに基づいて、太陽電池クラスタＣＬ１１〜１４、及び太陽電池クラスタＣＬ２１〜２４の予測発電量を算出する（Ｓ５、予測発電量算出ステップ）。次に、表示部７が、予測発電量に基づいて、太陽電池クラスタＣＬ１１〜１４、及び太陽電池クラスタＣＬ２１〜２４の状態を出力装置５５に表示する（Ｓ６）。
【００９５】
（発電量計算における留意点）
予測発電量の計算は、各太陽電池の設置方位、各太陽電池に落ちる影の影響を考慮して行うことが好ましい。これらを考慮しないと、太陽電池ストリング構成要素への日射強度を正確に計算できないため、予測発電量を正確に評価できない恐れがある。具体的には、設置方位、影を考慮して、太陽電池ストリング構成要素のＩＶカーブを計算する。
【００９６】
太陽電池アレイの発電量、太陽電池ストリング構成要素の予測発電量の計算は、瞬時値から長くても２時間単位で行うことが好ましい。これより長い時間単位で計算を行うと、その間に太陽電池ストリング構成要素の日射強度および各太陽電池ストリング構成要素間の日射強度の相対値が変化してしまうため、予測発電量を正確に計算できない恐れがある。太陽電池アレイの発電量、各太陽電池ストリング構成要素の予測発電量を、２時間を超えて計算、表示する場合は、目的とする時間帯を、２時間以下の複数の時間帯に分割して、各時間帯ごとに太陽電池アレイの発電量、各太陽電池ストリング構成要素の予測発電量を計算し、それらを積算することによって目的とする時間帯全体に関する計算、表示を行うことが好ましい。
【００９７】
（ＩＶカーブの計算方法の別の形態）
太陽電池ストリング構成要素のＩＶカーブを計算する方法として、「連続ＩＶカーブ」として計算する方法と「矩形ＩＶカーブ」として計算する方法について説明してきた。しかし、本発明はこれら２法に限定されるものではない。
【００９８】
動作状況における太陽電池ストリング構成要素の短絡電流をＩｓｃ、開放電圧をＶｏｃ、最大出力動作点電流をＩｐｍ、最大出力動作点電圧をＶｐｍとしたとき、矩形ＩＶカーブを計算する手法においては、ＩＶカーブを以下の３点を直線で連結することでＩＶカーブを近似するものである。
第１点：電圧＝０、電流＝Ｉｐｍ
第２点：電圧＝Ｖｐｍ、電流＝Ｉｐｍ
第３点：電圧＝Ｖｐｍ、電流＝０
上記３点の代わりに、以下の３点を直線で連結することによってＩＶカーブを近似する方法を、「連続ＩＶカーブ」、「矩形ＩＶカーブ」に続く第３の方法として例示することができる。
第１点：電圧＝０、電流＝Ｉｓｃ
第２点：電圧＝Ｖｐｍ、電流＝Ｉｐｍ
第３点：電圧＝Ｖｏｃ、電流＝０
【００９９】
また、滑らかな関数によってＩＶカーブを近似する方法として挙げた「連続ＩＶカーブ」を計算する方法では、特性方程式に基づいて太陽電池ストリング構成要素のＩＶカーブを決定する際に、パラメータを４個に減じるため、シリーズ抵抗Ｒｓを０と置くか、またはシャント抵抗Ｒｓｈを∞と置くかの何れかの近似を行っていた。これ以外の方法として、指数関数の係数ａを以下の式で決定し、Ｒｓｈ、Ｒｓの両者を含む滑らかな関数でＩＶカーブを近似する方法を例示することができる。
ａ＝ｑ／（ｎｄ×ｋ×Ｔｂ）
ｑ：電気素量
ｎｄ：ダイオード因子（シリコン太陽電池では１）
ｋ：ボルツマン定数
Ｔｂ：太陽電池の絶対温度
【符号の説明】
【０１００】
１…予測発電量算出装置、２…日射強度受信部、３…アレイ電圧算出部、４…ストリング電流算出部、５…予測電圧算出部、６…予測発電量算出部、７…表示部。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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