(57)【要約】【課題】ＰＶシステムの発電量を、日射強度の計測データを用いることなく、既存のデータを利用して予測する。【解決手段】太陽光発電装置を備えた需要家の売電量を計測する自動検針計器、太陽光発電装置を備えた需要家の買電量を計測する自動検針計器、および太陽光発電装置を備えない需要家の買電量を計測する自動検針計器からの計測信号をネットワークを介して受信する受信装置を備え、受信した、太陽光発電装置を備えない需要家の買電量を計測する自動検針計器からの計測信号をもとに需要家が消費する電力量を推定する負荷モデルを作成し、負荷モデルが推定した電力量を売電電力量と買電電力量の差である余剰電力量に加算することにより、太陽光発電装置の発電電力量を推定する。【選択図】図１
2014095941.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光発電装置を備えた需要家の売電量を計測する自動検針計器、太陽光発電装置を備えた需要家の買電量を計測する自動検針計器、および太陽光発電装置を備えない需要家の買電量を計測する自動検針計器からの計測信号をネットワークを介して受信する受信装置を備え、
受信した、太陽光発電装置を備えない需要家の買電量を計測する自動検針計器からの計測信号をもとに需要家が消費する電力量を推定する負荷モデルを作成し、負荷モデルが推定した電力量を売電電力量と買電電力量の差である余剰電力量に加算することにより、太陽光発電装置の発電電力量を推定することを特徴とする太陽光発電出力推定装置。
【請求項２】
請求項１記載の太陽光発電出力推定装置において、
推定した発電電力量は、推定した日時、気温、天候の情報を付加して記憶することを特徴する太陽光発電出力推定装置。
【請求項３】
請求項１記載の太陽光発電出力推定装置において、
発電電力量の推定値を、推定した日時、気温、天候の情報を付加して記憶し、記憶した発電電力量の推定値を、推定当日の日時、気温、天候にしたがって検索することを特徴とする太陽光発電出力推定装置。
【請求項４】
太陽光発電装置を備えた需要家の売電量を計測する自動検針計器、太陽光発電装置を備えた需要家の買電量を計測する自動検針計器、および太陽光発電装置を備えない需要家の買電量を計測する自動検針計器からの計測信号をネットワークを介して受信する受信装置を備え、
受信した、太陽光発電装置を備えない需要家の買電量を計測する自動検針計器からの計測信号をもとに需要家が消費する電力量を推定する負荷モデルを作成し、負荷モデルが推定した電力量を売電電力量と買電電力量の差である余剰電力量に加算することにより、太陽光発電装置の発電電力量を推定することを特徴とする太陽光発電出力推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電出力推定装置にかかり、特に自動検針データを用いて太陽光発電出力を推定する太陽光発電出力推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換（発電）するＰＶ（太陽光発電：Photovoltaic Generator）システムの導入が促進されている。かかるＰＶシステムによれば、エネルギーの、石油等の天然資源に依存する割合を低減することが可能であり、地球環境の保全につながるとして期待されている。
【０００３】
また、ＰＶシステムの導入価格の低下、環境保全意識の高まり、あるいは石油価格の変動に伴う代換エネルギーへの転換需要により、一般家庭等にもＰＶシステムが普及しつつある。特に、新規に開発された住宅地などでは、計画的に地域全体にＰＶシステムを導入して、大規模なＰＶ発電が行われるケースも散見され始めている。
【０００４】
一般家庭等に取り付けられたＰＶシステムは、通常、電気事業者の配電線に連系されている。そして、ＰＶシステムの発電量の余剰分を、連系された配電系統に折り返して（逆送して）、所定の電気事業者に売却（売電）している。なお、一般家庭等には売電した電力量を計測する売電メータを設置することにより、売却電力量を把握している。
【０００５】
ところで、ＰＶシステムを連系した配電系統に停電が起こると、停電に伴いＰＶシステムの発電も停止するように設定されている。これは、ＰＶシステムによって発電された電力が配電系統に折り返されると、停電の復旧作業を行っている作業員が感電する虞があるからである。  
なお、停止されたＰＶシステムは、停電が復旧してもすぐに発電を再開できるわけではない。このため停電が復旧した当初においては、配電系統は、通常時においてＰＶによって給電されていた電力量を含む地域全体の負荷（実負荷）に給電しなければならない。
【０００６】
しかし、電気事業者（変電所）は、通常、配電系統に送り出す送出電力量しか把握することができない。
【０００７】
即ち、実負荷の一部がＰＶによって給電されていたのであるから、実負荷全体を把握することはできない。当然、ＰＶシステムを連系した一般家庭等に検針に赴けばＰＶシステム発電量を調べることができるが、労力等の点から鑑みると現実的ではない。
【０００８】
そこで従来、電気事業者は、事前に申請されたＰＶシステムの定格容量と、各戸の契約電力を加算し、最大の（需要）電力を算出し、算出した最大の電力がまかなえるように配電設備を整備し、また区間負荷管理（系統切替）を行っている。
【０００９】
ところが、上記の運用を継続すると、ＰＶシステムが増えるほど、ＰＶシステムの発電量に相当する量の配電設備が必要となる。
【００１０】
配電設備である配電線、変圧器、開閉器、遮断器などは、電気容量が大きくなるほど顕著に大型化し、また設備コストも高騰する。それにもかかわらず、この配電設備の容量が必要となるのは停電から復旧するまでの短期間であって、通常時は余剰設備である。このため、設備投資の効率が極めて悪い。さらに、実際にＰＶシステムが発電するのは定格容量の７割程度であるので、設備には相当の無駄が生じていた。
【００１１】
今後、ＰＶシステムの配電系統への連系がさらに増加した場合、上記の事情はさらに深刻になる。そこで、実負荷を的確に把握し、過負荷による停電事故を確実に防止すると同時に、余剰な設備投資を抑える必要がある。
【００１２】
実負荷を把握するために、従来は、日射量などからＰＶの発電量を推定し、配電系統で計測された見かけ上の電力量に加算して、全体としての実負荷を推定する方法が多く取られていた。
【００１３】
ＰＶシステムの発電量を推定する方法としは、前記方法のほか、様々なものが検討されている。例えば、特許文献１には、ＰＶシステムの発電量を日射照度等から求める発電量予測方法が開示されている。特許文献１によれば、太陽電池の設置地点、容量、直並列枚数、太陽電池の方位角・傾斜角、大気透過率、地域別日最低気温、直達日射強度、散乱日射強度等を勘案することにより、ＰＶシステムの発電量を容易に高精度で推定できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０１０−１９３６０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
前述のように、ＰＶシステムの発電量推定に日射強度を用いる手法は種々検討されている。しかし、日射強度を計測するために日射計と計測データの管理システムを新設することが必要であり、新たな設備が必要である。
【００１６】
本発明は、このような問題点に鑑みて成されたもので、ＰＶシステムの発電量を既存のデータを利用して予測することのできる太陽光発電出力推定装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は上記課題を解決するため、次のような手段を採用した。
【００１８】
太陽光発電装置を備えた需要家の売電量を計測する自動検針計器、太陽光発電装置を備えた需要家の買電量を計測する自動検針計器、および太陽光発電装置を備えない需要家の買電量を計測する自動検針計器からの計測信号をネットワークを介して受信する受信装置を備え、受信した、太陽光発電装置を備えない需要家の買電量を計測する自動検針計器からの計測信号をもとに需要家が消費する電力量を推定する負荷モデルを作成し、負荷モデルが推定した電力量を売電電力量と買電電力量の差である余剰電力量に加算することにより，太陽光発電装置の発電電力量を推定する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、以上の構成を備えるため、ＰＶシステムの発電量を、日射強度の計測データを用いることなく、既存のデータを利用して予測することのできる太陽光発電出力推定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】太陽光発電出力推定装置が適用される配電系統を説明する図である。
【図２】負荷モデルを説明する図である。
【図３】売電データを説明する図である。
【図４】買電データを説明する図である。
【図５】需要家ごとのＰＶ発電実績値ＰＰＶの推定結果を示す図である。
【図６】ＰＶ発電量を予測する処理を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態にかかる太陽光発電出力推定装置が適用される配電系統を説明する図である。
【００２２】
図１に示すように、配電系統には、（１）ＰＶ未連系需要家１、３（ＰＶシステムを導入していない需要家）、および（２）ＰＶ連系需要家２（ＰＶシステムを導入済みの需要家）が接続されている。
【００２３】
ここで、（１）ＰＶ未連系需要家１、３には、ＰＶ未連系需要家の買電量を、例えば３０分単位で計測する自動検針計器（ＰＶ未連系需要家・買電）１１を備え、（２）ＰＶ連系需要家２には、ＰＶ連系需要家の買電量を３０分単位で計測する自動検針計器（ＰＶ連系需要家・売電）２１およびＰＶ連系需要家の売電量を３０分単位で計測する自動検針計器（ＰＶ連系需要家・買電）２２を備える。
【００２４】
自動検針器で検針した計測情報は、ネットワーク４を介してデータベース５に蓄積する。ＰＶ発電量推定装置６は蓄積されたデータをもとにＰＶ発電量を推定する。
【００２５】
なお、本実施形態では、自動検針計器（ＰＶ未連系需要家・買電）１１の計測情報、自動検針計器（ＰＶ連系需要家・売電）２１の計測情報、自動検針計器（ＰＶ連系需要家・買電）２２の計測情報のほかに、日時（曜日を含む）、天候、気温情報を付加してネットワーク４を介してデータベース５に蓄積する。
【００２６】
自動検針計器（ＰＶ未連系需要家・買電）１１の計測情報はＰＶ未連系のため、需要家の消費電力量すなわち負荷として扱うことができる。
【００２７】
また、自動検針計器（ＰＶ連系需要家・売電）２１の計測情報はＰＶ発電量から需要家自身が消費した電力量を差し引いた余剰分となる。よって、ＰＶが発電しない夜間やあるいは悪天候により３０分の計測時間の中でＰＶ発電量が負荷よりも小さい場合、計測情報は０となる。
【００２８】
また、自動検針計器（ＰＶ連系需要家・買電）２２の計測情報は、需要家の消費電力量がＰＶ発電量よりも大きいときに、系統から購入した電力量である。よって、３０分の計測時間の中で常時ＰＶ発電量が需要家の消費電力量よりも大きい場合、計測情報は０となる。
【００２９】
ここで、図２は、自動検針計器（ＰＶ未連系需要家・買電）１１の計測情報をもとに作成した負荷モデルであり、時刻毎の負荷の推移（３０分ごとの電力量の推移）を表す．
図３は自動検針計器（ＰＶ連系需要家・売電）２１の計測情報をもとに作成した売電データであり、時刻毎の売電量の推移を表す。
【００３０】
図４は自動検針計器（ＰＶ連系需要家・買電）２２の計測情報をもとに作成した買電データであり、時刻毎の買電量の推移を表す。
【００３１】
図５は、需要家ごとのＰＶ発電実績値ＰＰＶの推定結果を示す図である。
【００３２】
ＰＶ発電量推定装置６は、蓄積した、自動検針計器（ＰＶ未連系需要家・買電）１１の計測情報を契約種別と契約容量または契約アンペアで分類し、特異データを除去した後に平均値を算出することで図２に示す負荷モデルを作成する。
【００３３】
例えば、分類した自動検針計器の計測情報で算出した平均値に対し、数値が大きすぎる自動検針計器の計測情報、電力使用形態が異なる自動検針計器の計測情報を特異データとして除去することにより負荷モデルを得ることができる。また、ＰＶ発電量の推定を行う日時、曜日を類似する日時、曜日に設定し、気温、契約種別（契約容量あるいは契約アンペア）の類似する計測情報を選択することにより精度の高い負荷モデルを得ることができる。
【００３４】
ＰＶ発電実績値ＰＰＶを推定するに際しては、まず、図３を参照して、自動検針計器（ＰＶ連系需要家・売電）２１の、推定を行う時刻における計測情報ＰＳｅｌｌを取得する。次いで、図４を参照して同時刻における自動検針計器（ＰＶ連系需要家・買電）２２の計測情報ＰＢｕｙを取得する。更に抽出した負荷モデルを参照して同時刻における電力量ＰＬｏａｄを読み込む。
【００３５】
次いで、（１）式の実行することにより、図５に示す需要家ごとの同時刻のＰＶ発電実績値ＰＰＶを推定することができる。
【００３６】
ＰＰＶ  ＝  ＰＳｅｌｌ−ＰＢｕｙ＋ＰＬｏａｄ    （１）
すなわち、（１）式は、自動検針計器（ＰＶ連系需要家・売電）２１と、自動検針計器（ＰＶ連系需要家・買電）２２の計測情報からは、ＰＶ発電量から需要家自身が消費した電力量を差し引いた余剰分しかわからない。そこで、需要家自身が消費した電力量を負荷モデルから推定し、前記余剰分に加えることによってＰＶ発電量を推定したものということができる。
【００３７】
余剰分を、自動検針計器（ＰＶ連系需要家・売電）２１と自動検針計器（ＰＶ連系需要家・買電）２２の計測情報の差分ＰＳｅｌｌ−ＰＢｕｙ  としているが、常に余剰が発生している場合、ＰＢｕｙは０となる。ただし、３０分のうちにＰＶ発電量が低下し、ＰＶ発電量よりも需要家自身の消費電力量が大きくなった場合はＰＢｕｙ＞０となる。よって、自動検針計器（ＰＶ連系需要家・売電）２１と自動検針計器（ＰＶ連系需要家・買電）２２の計測情報の差分ＰＳｅｌｌ−ＰＢｕｙが余剰分となる。
【００３８】
図６は、ＰＶ発電量を予測する処理を説明する図である。まず、自動検針計器（ＰＶ未連系需要家・買電）１１、あるいは自動検針計器（ＰＶ連系需要家・売電）２１の計測情報ＰＳｅｌｌ、と自動検針計器（ＰＶ連系需要家・買電）２２の計測情報ＰＢｕｙを取得する。更に、取得した情報に日時、気温、天候の情報を付加する（ステップ１−２）。付加された情報が自動検針計器（ＰＶ未連系需要家・買電）１１の情報である場合には、自動検針計器（ＰＶ未連系需要家・買電）１１の計測情報を契約種別と契約容量または契約アンペアで分類し、特異データを除去した後に平均値を算出することにより図２に示す負荷モデルを作成する（ステップ３，１０−１２）。
【００３９】
付加された情報が、自動検針計器（ＰＶ連系需要家・売電）２１の計測情報ＰＳｅｌｌ、と自動検針計器（ＰＶ連系需要家・買電）２２の計測情報ＰＢｕｙである場合、日時、気温、契約種別、契約容量または契約アンペアの類似する情報を前記作成された負荷モデルから抽出し、抽出した負荷モデルの電力量ＰＬｏａｄを読み込み、次いで、前記（１）式を実行することにより、図５に示す需要家ごとのＰＶ発電実績値ＰＰＶを推定する（ステップ３−５）。
【００４０】
なお、推定して取得したデータ（ＰＶ発電実績値ＰＰＶ）に日時、気温、天候の情報を付加し（ステップ６）、さらに特異データを除去した後に平均値を算出する処理を加えて、時刻毎の発電量を表すＰＶ発電モデルを作成しておき、作成しておいたＰＶモデルを、例えば気象庁の天気予報、予想気温をもとに抽出することによりＰＶ発電量を推定することができる（ステップ７−９）。
【００４１】
ＰＶ発電実績値は前述のように、日時、天候、気温情報を付加してデータベースに蓄積する。自動検針計器が導入されていない需要家のＰＶ発電量を推定する際には、ＰＶ発電量推定装置は、例えば気象庁の天気予報、予想気温をもとに、日時、天候、気温が類似している過去のＰＶ発電実績値を抽出することで推定する。
【００４２】
例えば、晴天時はＰＶ発電量が大きいため、自動検針計器（ＰＶ連系需要家・売電）２１と自動検針計器（ＰＶ連系需要家・買電）２２の計測情報の差分によって求められる余剰分は大きくなる。負荷は同時刻でも季節や気温、天候によって変動する。本実施形態ではこれらの変動要素を考慮することによって、ＰＶ発電量の推定精度向上を図ることができる。
【００４３】
前述のように、例えば気象庁の天気予報、予想気温をもとに、ＰＶ発電量推定装置が予測対象日時、天候、気温が類似するＰＶ発電実績値をデータベースから抽出し、予測値として用いる。ＰＶ発電量の予測は需要家単位で行うが、系統全体での発電量を予測したい場合は各需要家の発電量の総和として求めることが可能である。
【００４４】
本発明によるＰＶ発電量の推定により、系統全体でのＰＶ発電量を推定することが可能となる。このため、事故等でＰＶが一斉解列した際に減少する供給電力量の把握に活用することができる。事故時にＰＶが連系した系統で発生しうる電圧変動についてもシミュレーションにより検討することが可能である。
【００４５】
また、本発明では日射計を設置せずにＰＶ発電量を推定するため、日射計や日射量データを収集するためのネットワークが必要ないという効果がある。
【００４６】
以上のように、本実施形態によれば、自動検針計器データを用いてＰＶ発電量を推定することができ、配電系統における電力品質を向上することが可能となる。
【００４７】
また、本実施形態によれば、ＰＶ未連系需要家から収集した買電量データを契約種別、契約容量あるいは契約アンペア等で分類し、分類した買電量データについて異常データの除去と平均値の算出を行うことにより、負荷モデルを作成する。また、ＰＶ連系需要家については、予測を行う日時、気温、契約種別、契約容量あるいは契約アンペアをもとにＰＶ連系需要家モデルを作成する。作成したＰＶ連系需要家モデルの売電データと買電データの差分に負荷モデルの買電データを加算することで需要家ごとのＰＶ発電実績値を算出することができる。
【００４８】
さらに、ＰＶ発電実績値を日時、天候、気温で分類し、データを蓄積しておき、蓄積されたＰＶの発電量の情報を気象庁から発表される天気予報と予想気温にしたがって抽出することにより、ＰＶの発電量の予測精度を高めることができる。
【００４９】
また、本発明は、日射強度の計測データに頼ることなく需要家ごとのＰＶの発電量を、例えば３０分ごとに推定する。推定に際して、さらに気象庁から発表される日時、天候、気温のデータにしたがって該データに類似する情報を抽出するのでＰＶの発電量をより高精度に予測することができる。
【００５０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
【００５１】
また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１，３  ＰＶ未連系需要家
２  ＰＶ連系需要家
４  ネットワーク
５  データベース
６  ＰＶ発電量推定装置
１１  自動検針計器（ＰＶ未連系需要家・買電）
２１  自動検針計器（ＰＶ連系需要家・売電）
２２  自動検針計器（ＰＶ連系需要家・買電）
【図２】
2014095941.tif 000003
【図３】
2014095941.tif 000004
【図４】
2014095941.tif 000005
【図５】
2014095941.tif 000006
【図６】
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【図１】
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