(57)【要約】【課題】推定地点付近の日射量を実測することなく、推定地点における発電量を推定することが可能な発電量予測システムを提供する。【解決手段】この発電量予測システム１は、実測地点の実測水平面日射量データを含む実測水平面日射量データベース５と、衛星写真データに基づいて算出された所定のエリアの衛星写真日射量データからなる推定水平面日射量データを含む推定水平面日射量データベース６とを備えている。また、太陽電池の発電量を推定しようとする推定地点の日射量は、推定水平面日射量データベース６から読み出された水平面日射量データに基づいて算出され、太陽電池の発電量は、算出された推定地点の日射量に基づいて推定される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の地点の実測日射量データを含む実測日射量データベースと、
衛星写真データに基づいて算出された所定の区域の衛星写真日射量データからなる推定日射量データを少なくとも含む推定日射量データベースとを備え、
太陽電池の発電量を推定しようとする推定地点の日射量は、前記実測日射量データベースおよび前記推定日射量データベースの少なくとも一方から読み出された日射量データに基づいて算出され、
前記太陽電池の発電量は、前記算出された推定地点の日射量に基づいて推定される、発電量予測システム。
【請求項２】
前記推定地点の日射量は、前記推定日射量データベースから読み出された推定日射量データに基づいて算出される、請求項１に記載の発電量予測システム。
【請求項３】
前記推定日射量データベースに含まれる所定の区域の推定日射量データは、地表を複数の区域に分割するとともに、前記所定の区域における前記衛星写真日射量データと、前記所定の区域に隣接する区域における前記実測日射量データおよび既に設定された前記推定日射量データの少なくとも一方とに基づいて設定される、請求項１または２に記載の発電量予測システム。
【請求項４】
前記衛星写真日射量データからなる推定日射量データは、前記推定地点の気候区分を考慮して算出した衛星写真日射量データを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発電量予測システム。
【請求項５】
推定された前記発電量を表示するための表示部をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発電量予測システム。
【請求項６】
前記所定の区域の前記衛星写真日射量データは、前記実測日射量データに基づくことなく算出される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発電量予測システム。
【請求項７】
衛星写真データに基づいて所定の区域の衛星写真日射量データを算出するステップと、
前記所定の区域の衛星写真日射量データを含む推定日射量データと、所定の地点の前記実測日射量データとの少なくとも一方に基づいて、太陽電池の発電量を推定しようとする推定地点の日射量を算出するステップと、
前記算出された推定地点の日射量に基づいて、前記太陽電池の発電量を推定するステップとを備える、発電量予測方法。
【請求項８】
前記推定地点の日射量を算出するステップは、前記推定日射量データに基づいて前記推定地点の日射量を算出するステップを含む、請求項７に記載の発電量予測方法。
【請求項９】
前記推定地点の日射量を算出するステップに先立って、前記所定の区域の推定日射量データを設定するステップをさらに備え、
前記所定の区域の推定日射量データを設定するステップは、地表を複数の区域に分割するとともに、前記所定の区域における前記衛星写真日射量データと、前記所定の区域に隣接する区域における前記実測日射量データおよび既に設定された前記推定日射量データの少なくとも一方とに基づいて、前記所定の区域の推定日射量データを設定するステップを含む、請求項７または８に記載の発電量予測方法。
【請求項１０】
前記衛星写真日射量データを算出するステップは、前記推定地点の気候区分を考慮して前記衛星写真日射量データを算出するステップを含む、請求項７〜９のいずれか１項に記載の発電量予測方法。
【請求項１１】
推定された前記発電量を表示部に表示するステップをさらに備える、請求項７〜１０のいずれか１項に記載の発電量予測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電量予測システムおよび発電量予測方法に関し、特に、日射量から発電量を推定する発電量予測システムおよび発電量予測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、日射量から発電量を推定する発電量予測システムや日射量を推定するシステムが知られている（たとえば、特許文献１および特許文献２参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、予め設定された複数の地点（実測地点）の日射量（実測日射量）データに基づいて、実測地点と気象条件が同一とみなせる所定の範囲内に位置する任意の推定地点における太陽電池で発電される電力量（発電量）を推定する太陽光発電量予測装置が開示されている。
【０００４】
また、上記特許文献２には、日射量を推定しようとする地点における日射量（推定日射量）を推定するために、予め日射量を推定しようとする地点が含まれる所定のエリア内の任意の地点の日射量を実測するとともに、この実測した日射量（実測日射量）の値を用いて、衛星画像データから推定日射量を求めるためのパラメータを補正し、かつ、この補正されたパラメータを用いて衛星画像データから日射量を推定しようとする地点における日射量を推定する日射量推定システムが開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−６５６８６号公報
【特許文献２】特開平１１−２１１５６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に開示されたシステムを用いる場合、日射量を測定する実測地点（たとえば、日本国内では気象官署）は、日本国内において７０箇所程度であり、世界的には、アジアやアフリカなど実測地点が不足している地域が多い。この場合、上記特許文献１に開示されたシステムでは、実測地点と気象条件が同一とみなせる所定の範囲内に存在する推定地点における日射量を、実測地点の日射量データに基づいて推定するので、実測地点が不足している地点における日射量を推定するのが困難であるという問題点がある。この場合、実測地点が不足している地点における日射量を推定すると、実際の日射量に対する推定日射量の誤差が大きくなるという不都合がある。
【０００７】
また、上記特許文献２に開示されたシステムでは、予め日射量を推定しようとする地点が含まれる所定のエリア内の任意の地点の日射量を実測する必要があるため、実測地点から離れた地点における日射量を推定する場合には、新たに日射計を設置する必要があるという問題点がある。
【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、推定地点付近の日射量を実測することなく、推定地点における発電量を推定することが可能な発電量予測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および発明の効果】
【０００９】
この発明の第１の局面による発電量予測システムは、所定の地点の実測日射量データを含む実測日射量データベースと、衛星写真データに基づいて算出された所定の区域の衛星写真日射量データからなる推定日射量データを少なくとも含む推定日射量データベースとを備え、太陽電池の発電量を推定しようとする推定地点の日射量は、実測日射量データベースおよび推定日射量データベースの少なくとも一方から読み出された日射量データに基づいて算出され、太陽電池の発電量は、算出された推定地点の日射量に基づいて推定される。
【００１０】
この発明の第１の局面による発電量予測システムでは、上記のように、実測日射量データを含む実測日射量データベースと、衛星写真データに基づいて算出された所定の区域の衛星写真日射量データからなる推定日射量データを少なくとも含む推定日射量データベースとの少なくとも一方から読み出された日射量データに基づいて、推定地点の日射量を算出することによって、たとえば、推定地点付近に実測日射量データがない場合に、推定地点が含まれる区域の衛星写真日射量データからなる推定日射量データのみに基づいてその推定地点の日射量を算出するようにすれば、太陽電池の発電量を推定しようとする推定地点が含まれる区域の日射量を実測することなく、推定地点の発電量を推定することができる。
【００１１】
この発明の第１の局面による発電量予測システムにおいて、好ましくは、推定地点の日射量は、推定日射量データベースから読み出された推定日射量データに基づいて算出される。このように構成すれば、推定地点が含まれる区域の衛星写真日射量データからなる推定日射量データなどを用いて、容易に、推定地点の日射量を算出することができる。
【００１２】
この発明の第１の局面による発電量予測システムにおいて、好ましくは、推定日射量データベースに含まれる所定の区域の推定日射量データは、地表を複数の区域に分割するとともに、所定の区域における衛星写真日射量データと、所定の区域に隣接する区域における実測日射量データおよび既に設定された推定日射量データの少なくとも一方とに基づいて設定される。このように構成すれば、所定の区域の推定日射量データを設定する際に、所定の区域に隣接する区域における実測日射量データおよび既に設定された推定日射量データを考慮して設定することができるので、高精度な日射量の推定を行うことができる。その結果、発電量の予測精度を向上させることができる。
【００１３】
この発明の第１の局面による発電量予測システムにおいて、好ましくは、衛星写真日射量データからなる推定日射量データは、推定地点の気候区分を考慮して算出した衛星写真日射量データを含む。このように構成すれば、推定地点の実際の日射量に対する衛星写真日射量データの誤差を小さくすることができるので、より高精度な日射量の推定を行うことができる。
【００１４】
この発明の第１の局面による発電量予測システムにおいて、好ましくは、推定された発電量を表示するための表示部をさらに備える。このように構成すれば、推定された発電量を容易に確認することができる。
【００１５】
この発明の第１の局面による発電量予測システムにおいて、所定の区域の衛星写真日射量データを、実測日射量データに基づくことなく算出してもよい。
【００１６】
この発明の第２の局面による発電量予測方法は、衛星写真データに基づいて所定の区域の衛星写真日射量データを算出するステップと、所定の区域の衛星写真日射量データを含む推定日射量データと、所定の地点の実測日射量データとの少なくとも一方に基づいて、太陽電池の発電量を推定しようとする推定地点の日射量を算出するステップと、算出された推定地点の日射量に基づいて、太陽電池の発電量を推定するステップとを備える。
【００１７】
この発明の第２の局面による発電量予測方法では、上記のように、実測日射量データと、衛星写真データに基づいて算出された所定の区域の衛星写真日射量データを含む推定日射量データとの少なくとも一方に基づいて、推定地点の日射量を算出するステップを備えることによって、たとえば、推定地点付近に実測日射量データがない場合に、推定地点が含まれる区域の衛星写真日射量データからなる推定日射量データのみに基づいてその推定地点の日射量を算出するようにすれば、太陽電池の発電量を推定しようとする推定地点が含まれる区域の日射量を実測することなく、推定地点の発電量を推定することができる。
【００１８】
この発明の第２の局面による発電量予測方法において、好ましくは、推定地点の日射量を算出するステップは、推定日射量データに基づいて推定地点の日射量を算出するステップを含む。このように構成すれば、推定地点が含まれる区域の衛星写真日射量データからなる推定日射量データなどを用いて、容易に、推定地点の日射量を算出することができる。
【００１９】
この発明の第２の局面による発電量予測方法において、好ましくは、推定地点の日射量を算出するステップに先立って、所定の区域の推定日射量データを設定するステップをさらに備え、所定の区域の推定日射量データを設定するステップは、地表を複数の区域に分割するとともに、所定の区域における衛星写真日射量データと、所定の区域に隣接する区域における実測日射量データおよび既に設定された推定日射量データの少なくとも一方とに基づいて、所定の区域の推定日射量データを設定するステップを含む。このように構成すれば、所定の区域の推定日射量データを設定する際に、所定の区域に隣接する区域における実測日射量データおよび既に設定された推定日射量データを考慮して設定することができるので、高精度な日射量の推定を行うことができる。その結果、発電量の予測精度を向上させることができる。
【００２０】
この発明の第２の局面による発電量予測方法において、好ましくは、衛星写真日射量データを算出するステップは、推定地点の気候区分を考慮して衛星写真日射量データを算出するステップを含む。このように構成すれば、推定地点の実際の日射量に対する衛星写真日射量データの誤差を小さくすることができるので、より高精度な日射量の推定を行うことができる。
【００２１】
この発明の第２の局面による発電量予測方法において、好ましくは、推定された発電量を表示部に表示するステップをさらに備える。このように構成すれば、推定された発電量を容易に確認することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態による発電量予測システムの全体構成を説明するためのブロック図である。まず、図１を参照して、本実施形態の発電量予測システムの構成について説明する。
【００２４】
本実施形態による発電量予測システム１は、図１に示すように、発電量を予測しようとする地点名などを入力するためのキーボードやマウスからなる入力部２と、エリア情報データベース３と、地域特性データベース４と、実測水平面日射量データベース５と、推定水平面日射量データベース６と、衛星写真データベース７と、演算部８と、制御部９と、予測した発電量を表示するための表示部１０とを含んでいる。なお、実測水平面日射量データベース５は、本発明の「実測日射量データベース」の一例であり、推定水平面日射量データベース６は、本発明の「推定日射量データベース」の一例である。また、エリア情報データベース３には、以下の表１に示すように、地表全体が緯度および経度に沿って約０．１度毎に分割された各エリア（区域）に対して付与されるエリア番号と、各エリアの範囲を示す緯度および経度と、各エリア内に存在する代表的な地点（都市）名と、その地点が存在する緯度および経度と、その地点の気候区分とが格納されている。
【００２５】
【表１】
2006210750.tif 000003
また、地域特性データベース４（図１参照）には、以下の表２に示すように、気候区分（都市、海岸、砂漠、湖など）に対応するＡ（地面反射率）、τ０（オゾンの吸収に関する透過率）、τＲ（レイリー散乱に関する透過率）、τＡ（エアロゾルに関する透過率）、αＷ（水蒸気による日射吸収率）およびＦＣ（エアロゾルによる前方散乱の割合）が格納されている。
【００２６】
【表２】
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また、実測水平面日射量データベース５（図１参照）には、以下の表３に示すように、気象庁、観測会社または自らなどが水平面日射量の計測を行っている計測地点名（実測地点名）と、その実測地点が存在するエリア番号と、１月〜１２月の各月毎の実測水平面日射量データ（実測日射量データ）とが格納されている。
【００２７】
【表３】
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また、推定水平面日射量データベース６（図１参照）には、以下の表４に示すように、エリア番号と、１月〜１２月の各月毎の推定水平面日射量データ（推定日射量データ）とが格納されている。
【００２８】
【表４】
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また、衛星写真データベース７（図１参照）には、衛星写真データにより求められた雲量が格納されている。また、演算部８は、推定水平面日射量データベース６、エリア情報データベース３および地域特性データベース４などに基づいて発電量を算出する機能を有する。また、制御部９は、入力部２、エリア情報データベース３、地域特性データベース４、実測水平面日射量データベース５、推定水平面日射量データベース６、衛星写真データベース７、演算部８および表示部１０を制御する機能を有する。
【００２９】
図２は、図１に示した発電量予測システムの推定水平面日射量データベースの作成方法を説明するためのフローチャートであり、図３および図４は、図１に示した発電量予測システムの推定水平面日射量データベースを作成する方法を説明するための図である。次に、図１〜図４を参照して、推定水平面日射量データベースの作成方法について説明する。
【００３０】
まず、図２に示したステップＳ１において、推定水平面日射量データを算出しようとするエリアが選択される。そして、ステップＳ２において、そのエリアに対応する衛星写真データに基づいて、日射量データが算出される。なお、衛星写真データに基づく日射量データの算出方法としては、衛星写真データに基づいて日射量データを推定するための次の式（１）〜式（６）を用いて算出される。なお、式（１）〜式（６）は、Ｃ．Ｇａｕｔｉｅｒ他による文献“Ａ Ｓｉｍｐｌｅ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｍｏｄｅｌ ｔｏ Ｅｓｔｉｍａｔｅ Ｉｎｃｉｄｅｎｔ Ｓｏｌａｒ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ ａｔ ｔｈｅ Ｓｕｒｆａｃｅ ｆｒｏｍ ＧＯＳＥ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｄａｔａ”、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｍｅｔｅｏｒ．，１９，１００５−１０１２，１９８０年、および、“Ａｎ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｓｐａｔｉａｌｌｙ Ａｖｅｒａｇｉｎｇ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｏｎ ｔｈｅ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｉｎｓｏｌａｔｉｏｎ”、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｍｅｔｅｏｒ．，２３，１３８０−１３８６，１９８４年と、Ｓ．Ｋｉｚｕによる“Ａ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ Ｏｃｅａｎ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｌａｙｅｒ ｔｏ Ｓｏｌａｒ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｕｓｉｎｇ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｅｎｓｉｎｇ”、Ｄｏｃｔｒａｌ Ｔｈｅｓｉｓ，Ｔｏｈｏｋｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，１００ｐｐ，１９９５年に記載された物理モデルを基に定義されている。
【００３１】
ＳＳ ＝(ＳＩ＋ＳＲ＋ＳＡ)(１−ａ・Ａ) ・・・(１)
ＳＩ＝Ｓ・τ０・τＲ(１−αＷ)・τＡ ・・・(２)
ＳＲ＝Ｓ・τ０・(０．５・(１−τＲ))・τＡ ・・・(３)
ＳＡ＝Ｓ・τ０・τＲ(１−αＷ)・ＦＣ・ω０(１−τＡ)・・・(４)
Ｓ＝Ｉ・(ｄＭ／ｄ)２・ｃｏｓθ ・・・(５)
Ａ＝Ｒ／ｃｏｓθ ・・・(６)
θ：太陽天頂角
Ｉ：太陽定数
ｄＭ：太陽−地球間の平均距離
ｄ：太陽−地球間の距離
τ０：オゾンの吸収に関する透過率
τＲ：レイリー散乱に関する透過率
τＡ：エアロゾルに関する透過率
αＷ：水蒸気による日射吸収率
ＦＣ：エアロゾルによる前方散乱の割合
ω０：単一散乱アルベド
Ｒ：衛星が観測した反射率
Ａ：地面反射率
ａ：雲の日射吸収係数
衛星写真データに基づいて所定のエリアのＲ（衛星が観測した反射率）が算出されるとともに、Ｒ（衛星が観測した反射率）と、所定のエリアの気候区分（表２参照）（都市、海岸、砂漠、湖など）に対応するＡ（地面反射率）、τ０（オゾンの吸収に関する透過率）、τＲ（レイリー散乱に関する透過率）、τＡ（エアロゾルに関する透過率）、αＷ（水蒸気による日射吸収率）およびＦＣ（エアロゾルによる前方散乱の割合）となどを用いて、上記の式（１）〜（６）により日射量データが算出される。すなわち、本実施形態では、式（１）〜式（６）により、所定のエリアの衛星写真日射量データとして、推定地点の気候区分を考慮して算出した衛星写真日射量データを用いる。
【００３２】
また、本実施形態では、ステップＳ２の後、ステップＳ３において、推定水平面日射量データを算出しようとするエリアに実測地点が含まれているか否かが判断される。ステップＳ３において、推定水平面日射量データを算出しようとするエリアに実測地点（図３参照）が含まれていると判断された場合（たとえば、エリア３および９（図４参照）の場合）には、ステップＳ４に進み、衛星写真データに基づいて算出された日射量データが、実測水平面日射量データの９０％以上１１０％以下の範囲にあるか否かが判断される。
【００３３】
また、本実施形態では、ステップＳ４において、衛星写真データに基づく日射量データが、実測水平面日射量データの９０％以上１１０％以下の範囲にあると判断された場合には、ステップＳ５において、衛星写真データに基づく日射量データが推定水平面日射量データとして設定されて推定水平面日射量データベース６（図１参照）に格納される。次に、ステップＳ６において、全てのエリアについて日射量データが設定されたか否かが判断され、設定されていない場合は、ステップＳ１に戻り、次のエリアが選択される。また、ステップＳ４において、衛星写真データに基づく日射量データが、実測水平面日射量データの９０％以上１１０％以下の範囲にないと判断された場合には、ステップＳ７において、実測水平面日射量データが推定水平面日射量データとして設定されて推定水平面日射量データベース６（図１参照）に格納される。なお、ステップＳ４において、衛星写真データに基づく日射量データが、実測水平面日射量データの９０％以上１１０％以下の範囲にないと判断された場合に、衛星写真データに基づく日射量データを推定水平面日射量データとして用いないのは、衛星から送られてくる写真が気象予報に使えないほどノイズが多い場合があり、この場合に衛星写真データを推定水平面日射量として用いると、日射量の推定誤差が大きくなるためである。ステップＳ７の後、ステップＳ６において、全てのエリアについて日射量データが設定されたか否かが判断され、設定されていない場合は、ステップＳ１に戻り、次のエリアが選択される。また、ステップＳ６において、全てのエリアについて推定水平面日射量データが設定されたと判断された場合には、そのまま終了する。
【００３４】
また、ステップＳ３において、推定水平面日射量データを算出しようとするエリアに実測地点が含まれていないと判断された場合には、ステップＳ８に進み、推定水平面日射量データを算出しようとするエリアに隣接するエリアに実測地点が含まれているか否かが判断される。ステップＳ８において、推定水平面日射量データを算出しようとするエリアに隣接するエリアに実測地点（図３参照）が含まれていると判断された場合（たとえば、エリア６、７および１０（図４参照）などの場合）には、ステップＳ９に進み、隣接エリアの実測水平面日射量データに基づいて日射量データが算出される。このとき、たとえば、エリア３および９（図４参照）の実測水平面日射量データ（たとえば、それぞれ７３ｋＷｈ／ｍ２および６１ｋＷｈ／ｍ２（表３参照））が実測水平面日射量データベース５（図１参照）に格納されているとすると、エリア６（図４参照）の日射量データＺ６（ｋＷｈ／ｍ２）は、たとえば、次の式（７）のようにエリア３および９の２つのエリアの実測水平面日射量データを平均（単純平均）して算出される。
【００３５】
Ｚ６（ｋＷｈ／ｍ２）＝（７３ｋＷｈ／ｍ２＋６１ｋＷｈ／ｍ２）／２＝６７ｋＷｈ／ｍ２・・・（７）
そして、ステップＳ１０において、衛星写真データに基づく日射量データが、隣接エリアの実測水平面日射量データに基づく日射量データＺ６（６７ｋＷｈ／ｍ２）の９０％以上１１０％以下の範囲にあるか否かが判断される。ステップＳ１０において、衛星写真データに基づく日射量データが、隣接エリアの実測水平面日射量データに基づく日射量データＺ６（６７ｋＷｈ／ｍ２）の９０％以上１１０％以下の範囲にあると判断された場合には、ステップＳ１１において、衛星写真データに基づく日射量データが推定水平面日射量データとして設定されて推定水平面日射量データベース６（図１参照）に格納される。そして、ステップＳ６において、全てのエリアについて日射量データが設定されたか否かが判断され、設定されていない場合は、ステップＳ１に戻り、次のエリアが選択される。また、ステップＳ１０において、衛星写真データに基づく日射量データが、隣接エリアの実測水平面日射量データに基づく日射量データＺ６（６７ｋＷｈ／ｍ２）の９０％以上１１０％以下の範囲にないと判断された場合には、ステップＳ１２において、隣接エリアの実測水平面日射量データに基づく日射量データが推定水平面日射量データとして設定されて推定水平面日射量データベース６（図１参照）に格納される。そして、ステップＳ６において、全てのエリアについて日射量データが設定されたか否かが判断され、設定されていない場合は、ステップＳ１に戻り、次のエリアが選択される。
【００３６】
また、ステップＳ８において、推定水平面日射量データを算出しようとするエリアに隣接するエリアに実測地点が含まれていないと判断された場合には、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３では、推定水平面日射量データを算出しようとするエリアに隣接するエリアに対応する推定水平面日射量データが既に設定されて推定水平面日射量データベース６（図１参照）に格納されているか否かが判断される。ステップＳ１３において、推定水平面日射量データを算出しようとするエリア（たとえば、エリア１１（図４参照）などの場合）に隣接するエリアに対応する推定水平面日射量データが既に設定されて推定水平面日射量データベース６（図１参照）に格納されていると判断された場合には、ステップＳ１４に進み、隣接エリアに対応する推定水平面日射量データに基づいて日射量データが算出される。このとき、たとえば、推定エリアであるエリア１１に隣接するエリア６、７および１０（図４参照）の推定水平面日射量データ（たとえば、それぞれ６７ｋＷｈ／ｍ２、６９ｋＷｈ／ｍ２および６２ｋＷｈ／ｍ２（表４参照））が推定水平面日射量データベース６（図１参照）に格納されているとすると、エリア１１（図４参照）の日射量データＺ１１（ｋＷｈ／ｍ２）は、次の式（８）のようにエリア６、７および１０の３つのエリアの推定水平面日射量データを平均（単純平均）して算出される。
【００３７】
Ｚ１１（ｋＷｈ／ｍ２）＝（６７ｋＷｈ／ｍ２＋６９ｋＷｈ／ｍ２＋６２ｋＷｈ／ｍ２）／３＝６６ｋＷｈ／ｍ２・・・（８）
そして、ステップＳ１５において、たとえば、エリア１１の衛星写真データに基づいて算出された日射量データが、上記式（８）により算出された隣接エリアの推定水平面日射量データに基づくエリア１１の日射量データＺ１１（６６ｋＷｈ／ｍ２）の９０％以上１１０％以下の範囲にあるか否かが判断される。たとえば、エリア１１（図４参照）の衛星写真データに基づく日射量データが６５ｋＷｈ／ｍ２の場合には、ステップＳ１５において、エリア１１（図４参照）の隣接エリアの推定水平面日射量データに基づく日射量データ（６６ｋＷｈ／ｍ２（上記の式（８）参照））の９０％以上１１０％以下の範囲にあると判断されてステップＳ１６に進む。そして、ステップＳ１６では、上記表４に示したように、衛星写真データに基づく日射量データ（６５ｋＷｈ／ｍ２）が推定水平面日射量データとして設定されて推定水平面日射量データベース６（図１参照）に格納される。そして、ステップＳ６において、全てのエリアについて日射量データが設定されたか否かが判断され、設定されていない場合は、ステップＳ１に戻り、次のエリアが選択される。また、ステップＳ１５において、衛星写真データに基づく日射量データが、隣接エリアに対応する推定水平面日射量データに基づく日射量データの９０％以上１１０％以下の範囲にないと判断された場合には、ステップＳ１７において、隣接エリアの推定水平面日射量データに基づく日射量データ（Ｚ１１＝６６ｋＷｈ／ｍ２）が推定水平面日射量データとして設定されて推定水平面日射量データベース６（図１参照）に格納される。そして、ステップＳ６において、全てのエリアについて日射量データが設定されたか否かが判断され、設定されていない場合は、ステップＳ１に戻り、次のエリアが選択される。また、ステップＳ１３において、推定水平面日射量データを設定しようとするエリアに隣接するエリアの推定水平面日射量データが推定水平面日射量データベース６（図１参照）に１つも格納されていないと判断された場合には、推定水平面日射量データを設定しようとするエリアの設定は行わずに、ステップＳ６に進む。そして、ステップＳ６において、全てのエリアについて日射量データが設定されたか否かが判断され、設定されていない場合は、ステップＳ１に戻り、次のエリアが選択される。そして、全てのエリアに対応する推定水平面日射量データが設定されて推定水平面日射量データベース６（図１参照）に格納されるまで上記の演算が繰り返される。上記のようにして、本実施形態による推定水平面日射量データベースが作成される。
【００３８】
図５は、図１に示した発電量予測システムの処理フローの概要を示したフローチャートである。図６〜図９は、図１に示した発電量予測システムの表示部の表示画面を示した図である。次に、図１および図５〜図９を参照して、本実施形態による発電量予測システムの処理方法について説明する。
【００３９】
図５に示したステップＳ２１において、キーボードやマウスなどの入力部２（図１参照）によって、図６に示す表示画面（入力画面）の所定の位置に、発電量を算出しようとする地点名（たとえば、フランスのベルサイユ）がユーザーにより入力される。そして、ステップＳ２２において、図７に示す表示画面（入力画面）の所定の位置に、その地点に設置される太陽電池を含む太陽光発電システム（図１参照）の構成品名がユーザーにより入力される。その後、ステップＳ２３において、図８に示す表示画面（入力画面）の所定の位置に、太陽電池の設置方位、傾斜角度および容量がユーザーにより入力される。そして、ステップＳ２４において、入力された地点名に対応するエリア番号および気候区分などのエリア情報データがエリア情報データベース３（図１参照）から読み込まれる。その後、ステップＳ２５において、読み込まれたエリア番号に対応するエリアの推定水平面日射量データが推定水平面日射量データベース６（図１参照）から読み込まれる。そして、ステップＳ２６において、読み込まれた地点に対応する地域特性データが地域特性データベース４（図１参照）から読み込まれる。その後、ステップＳ２７において、推定水平面日射量データ、地域特性データおよび太陽電池の設置条件などにより、太陽電池に入射する傾斜面日射量が算出される。そして、ステップＳ２８において、傾斜面日射量および太陽電池のシステム構成品に基づいて、発電量が算出される。その後、ステップＳ２９において、図９に示すように、地点名、太陽電池の設置条件、太陽電池の容量および１月〜１２月の１ヶ月毎の発電量などが表示される。
【００４０】
上記のような本実施形態による発電量予測システムの処理フローにおけるステップＳ２７の傾斜面日射量の算出方法およびステップＳ２８の発電量の算出方法について以下に詳細に説明する。
【００４１】
図１０は、図４に示したエリア１１の都市Ｌ（たとえば、フランスのベルサイユ）における７月の推定水平面日射の分布を示す図である。次に、図４および図１０を参照して、上記ステップＳ２７における太陽光発電システムによる太陽電池に入射する傾斜面日射量の算出方法について説明する。なお、本実施形態では、太陽電池に入射する傾斜面日射量は、推定水平面日射量データベース６の推定水平面日射量データのみに基づいて算出される。
【００４２】
エリア１１（図４参照）における７月の傾斜面日射量を求める場合、７月の水平面日射量を（６５ｋＷｈ／ｍ２）、太陽が昇っている時間（４時〜２０時）における任意の時刻Ｔの水平面日射を用いて、以下のように算出する。図１０を参照して、水平面日射量（６５ｋＷｈ／ｍ２）を、たとえば、次の式（９）のように表わすとする。
【００４３】
６５（ｋＷｈ／ｍ２）＝３１日×∫α×ｓｉｎ（（Ｔ−４）×π／１６）・・・（９）
上記、式（９）において、α（ｋＷｈ／ｍ２）は、１日のうちの水平面日射の最大値であり、α×ｓｉｎ（（Ｔ−４）×π／１６）は、時刻Ｔにおける水平面日射を意味する。また、∫α×ｓｉｎ（（Ｔ−４）×π／１６）は、１日の水平面日射量（図１０の斜線（ハッチング）領域の面積）を意味する。
【００４４】
また、上記の式（９）において、Ｔに４時〜２０時を代入して積分してαを求めると、水平面日射の最大値α（ｋＷ／ｍ２）＝１．０となる。これにより、時刻Ｔにおける水平面日射は、次の式（１０）により表わされる。
【００４５】
時刻Ｔにおける水平面日射＝１．０×ｓｉｎ（（Ｔ−４）×π／１６）・・・（１０）
次に、時刻Ｔにおける水平面日射を直達日射と散乱日射とに分離する。たとえば、エリア１１の７月２１日の１５時における水平面日射は、上記の式（１０）から、０．７４４ｋＷ／ｍ２と算出される。また、任意の緯度φおよび経度λの地点における太陽高度βは、一般的に次の式（１１）〜（１５）を用いて求められる。
【００４６】
θｏ＝２π（ｄｎ−１）／３６５・・・（１１）
δ＝０．００６９１８−０．３９９９１２ｃｏｓ（θｏ）＋０．０７０２５７ｓｉｎ（θｏ）−０．００６７５８ｃｏｓ（２θｏ）＋０．０００９０７ｓｉｎ（２θｏ）−０．００２６９７ｃｏｓ（３θｏ）＋０．００１４８０ｓｉｎ（３θｏ）・・・（１２）
Ｅｑ＝０．００００７５＋０．００１８６８ｃｏｓ（θｏ）−０．０３２０７７ｓｉｎ（θｏ）−０．０１４６１５ｃｏｓ（２θｏ）−０．０４０８４９ｓｉｎ（２θｏ）・・・（１３）
ｈ＝（標準時−１２）π／１２＋標準子午線からの経度差＋Ｅｑ・・・（１４）
β＝ａｒｃｓｉｎ｛ｓｉｎ（φ）ｓｉｎ（δ）＋ｃｏｓ（φ）ｃｏｓ（δ）ｃｏｓ（ｈ）｝・・・（１５）
ｄｎ：元旦からの通し日数（７月はｄｎ＝１９８を用いる）
θｏ：地球の太陽に対する公転軌道の位置
δ：太陽赤緯
Ｅｑ：均時差
ｈ：時角
φ：緯度
上記の式（１１）〜（１５）から、エリア１１における７月２１日の１５時における太陽高度βが６７°と算出される。水平面日射（０．７４４ｋＷ／ｍ２）および太陽高度β（６７°）を用いて、たとえば、宇田川光弘，「パーソナルコンピュータによる空気調和計算法」，オーム社，１９８６年（参考文献１）のｐ．４８およびｐ．６２に記載の式に基づいて直達日射および散乱日射が下記の式（１６）および（１７）のように算出される。
【００４７】
・直達日射（ｋＷ／ｍ２）＝（２．２７７−１．２５８×ｓｉｎ（β）＋０．２３９６×ｓｉｎ２（β））×（水平面日射／（太陽定数×ｓｉｎ（β）））３×太陽定数
＝（２．２７７−１．２５８×ｓｉｎ６７°＋０．２３９６×ｓｉｎ２６７°）×（０．７４４（ｋＷ／ｍ２）／（１．３６７（ｋＷ／ｍ２）×ｓｉｎ６７°））３×１．３６７（ｋＷ／ｍ２）
＝０．３７４ｋＷ／ｍ２・・・（１６）
・散乱日射（ｋＷ／ｍ２）＝水平面日射−直達日射×ｓｉｎ（β）
＝０．７４４ｋＷ／ｍ２−０．３７４ｋＷ／ｍ２×ｓｉｎ６７°
＝０．４００ｋＷ／ｍ２・・・（１７）
β：太陽高度
次に、太陽電池が、エリア１１の都市Ｌ（フランスのベルサイユ）にある西北西の壁面に設置される場合に太陽電池に入射する傾斜面日射を算出する。また、直達日射（０．３７４ｋＷ／ｍ２）と、散乱日射（０．４００ｋＷ／ｍ２）と、地面反射率（たとえば、０．２）（表２参照）と、太陽高度β（６７°）などにより算出される日射の太陽電池への入射角γ（たとえば、８１°）とを用いて、たとえば、上記参考文献１のｐ．５０に記載の式に基づいて、以下のように、太陽電池への直達日射と、太陽電池への天空からの日射と、太陽電池への地面からの反射日射とを算出し、太陽電池に入射する日射を算出する。
【００４８】
・太陽電池への直達日射＝直達日射×ｃｏｓ（γ）
＝０．３７４ｋＷ／ｍ２×ｃｏｓ８１°
＝０．０５９ｋＷ／ｍ２
・太陽電池への天空からの日射＝０．５×（１＋ｃｏｓ（太陽電池の傾斜角））×散乱日射
＝０．５×（１＋ｃｏｓ９０°）×０．４００ｋＷ／ｍ２
＝０．２０ｋＷ／ｍ２
・太陽電池への地面からの反射日射＝地面反射率×｛１−０．５×（１＋ｃｏｓ（太陽電池の傾斜角））｝×（直達日射×ｓｉｎ（β）＋散乱日射）
＝０．２×０．５×（０．３７４ｋＷ／ｍ２×ｓｉｎ６７°＋０．４００ｋＷ／ｍ２）
＝０．０７４ｋＷ／ｍ２
・太陽電池に入射する日射＝太陽電池への直達日射＋太陽電池への天空からの日射＋太陽電池への地面からの反射日射
＝０．０５９ｋＷ／ｍ２＋０．２０ｋＷ／ｍ２＋０．０７４ｋＷ／ｍ２
＝０．３３３ｋＷ／ｍ２
β：太陽高度
γ：日射の太陽電池への入射角
上記の計算により、エリア１１の７月２１日の１５時における太陽電池に入射する日射（０．３３３ｋＷ／ｍ２）が算出される。そして、以上の計算を太陽が昇っている時間（４時〜２０時）において１時間毎に行うことにより算出した各時間の太陽電池に入射する日射（各１時間毎の日射量）を合計することによって、太陽電池に入射する日射量を算出する。そして、その日射量に７月の日数（３１日）をかけることによって、太陽電池の７月の傾斜面日射量（たとえば、１３０ｋＷｈ／ｍ２）が得られる。
【００４９】
次に、上記ステップＳ２８における太陽電池の傾斜面日射量および太陽電池のシステム構成品に基づく発電量の算出方法について説明する。太陽電池の１ヶ月（７月）の発電量は、たとえば、太陽電池の７月の傾斜面日射量を１３０ｋＷｈ／ｍ２、太陽電池の面積を２０ｍ２、太陽電池の変換効率を０．１８、パワーコンディショナ変換効率を０．９４５、温度係数を−０．５％／℃、７月の太陽電池の温度を３５℃とすると、次の式（１８）のように算出される。なお、温度係数は、太陽電池の温度特性を示すとともに、単結晶太陽電池の場合は、−０．５％／℃の値を有する。
【００５０】
発電量＝傾斜面日射量×太陽電池の面積×太陽電池の変換効率×パワーコンディショナ変換効率×（１＋温度係数×（太陽電池の温度−２５）／１００）・・・（１８）
＝１３０ｋＷｈ／ｍ２×２０ｍ２×０．１８×０．９４５×（１−０．５×（３５−２５）／１００）＝４２０ｋＷｈ
以上の計算を１月〜１２月について行い、一年間の発電量を算出する。
【００５１】
本実施形態では、上記のように、実測水平面日射量データに基づくことなく衛星写真データに基づいて算出された所定のエリアの衛星写真日射量データからなる推定水平面日射量データを含む推定水平面日射量データベース６から読み出された日射量データに基づいて、推定地点の水平面日射量を決定することによって、推定地点がエリア１１の都市Ｌの場合のように付近に実測水平面日射量データがない場合にも、エリア１１の衛星写真日射量データからなる推定水平面日射量データのみに基づいてエリア１１の水平面日射量を決定するので、太陽電池の発電量を推定しようとする都市Ｌが含まれるエリア１１の水平面日射量を実測することなく、都市Ｌの発電量を推定することができる。
【００５２】
また、本実施形態では、推定水平面日射量データベース６に含まれる所定のエリアの推定水平面日射量データを、地表全体を緯度および経度に沿って約０．１度毎に分割するとともに、所定のエリアにおける衛星写真日射量データと、所定のエリアに隣接するエリアの実測水平面日射量データおよび既に設定された推定水平面日射量データの一方とに基づいて設定することによって、所定のエリアの推定水平面日射量データを設定する際に所定のエリアに隣接するエリアの実測水平面日射量データおよび既に設定された推定水平面日射量データを考慮して設定することができるので、高精度な水平面日射量の推定を行うことができる。その結果、発電量の予測精度を向上することができる。
【００５３】
また、本実施形態では、実測水平面日射量データに基づくことなく衛星写真データに基づいて算出される所定のエリアの衛星写真日射量データとして、推定地点の気候区分を考慮して算出された衛星写真日射量データを用いることによって、推定地点の実際の水平面日射量に対する衛星写真日射量データの誤差を小さくすることができるので、より高精度な水平面日射量の推定を行うことができる。
【００５４】
また、本実施形態では、予測した発電量を表示するための表示部１０を設けることによって、予測した発電量を容易に確認することができる。
【００５５】
なお、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、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに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。
【００５６】
たとえば、上記実施形態では、入力された地点を含むエリアが実測地点を含む場合にも、推定水平面日射量データを用いて発電量を算出する例を示したが、本発明はこれに限らず、入力された地点を含むエリアが実測地点を含む場合に、実測水平面日射量データを用いて発電量を算出してもよいし、入力された地点が実測地点と一致する場合にのみ実測水平面日射量データを用いて発電量を算出してもよい。これらの場合に、使用者が、推定水平面日射量データを用いるか、または、実測水平面日射量データを用いるかを選択できるようにしてもよい。
【００５７】
また、上記実施形態では、推定水平面日射量データベースに含まれる推定水平面日射量データを設定する際に、隣接エリアの複数の実測水平面日射量データまたは複数の推定水平面日射量データを単純平均することによって、推定水平面日射量データを算出しようとするエリアに隣接するエリアの実測水平面日射量データまたは推定水平面日射量データに基づく日射量データを算出した例を示したが、本発明はこれに限らず、たとえば、推定水平面日射量データを算出しようとするエリアと同じ気候区分の隣接エリアの実測水平面日射量データまたは推定水平面日射量データに対しては、１を掛けるとともに、推定水平面日射量データを算出しようとするエリアと異なる気候区分の隣接エリアの実測水平面日射量データまたは推定水平面日射量データに対しては、０．５を掛けるなどのように隣接エリアの気候区分などにより、隣接エリアの実測水平面日射量データまたは推定水平面日射量データに対して重み付けを行った後平均化することによって、推定水平面日射量データを算出しようとするエリアに隣接するエリアの実測水平面日射量データまたは推定水平面日射量データに基づく日射量データを算出してもよい。具体的には、上記実施形態１において、エリア１１の日射量データＺ１１（ｋＷｈ／ｍ２）を、エリア６、７および１０の３つのエリアの推定水平面日射量データ（それぞれ、６７ｋＷｈ／ｍ２、６９ｋＷｈ／ｍ２および６２ｋＷｈ／ｍ２）を用いて算出する場合、たとえば、エリア６はエリア１１と同じ気候区分であり、エリア７および１０はエリア１１と異なる気候区分であるとすると、エリア１１の日射量データＺ１１（ｋＷｈ／ｍ２）は、上記式（８）に代えて、次の式（１９）を用いて算出してもよい。
【００５８】
Ｚ１１（ｋＷｈ／ｍ２）＝（６７ｋＷｈ／ｍ２×１＋６９ｋＷｈ／ｍ２×０．５＋６２ｋＷｈ／ｍ２×０．５）／（１＋０．５＋０．５）＝６６．２５ｋＷｈ／ｍ２・・・（１９）
また、上記実施形態では、発電量を推定しようとする地点名を特定する際に都市名を入力する例を示したが、本発明はこれに限らず、発電量を推定しようとする地点名を、緯度および経度、または、図６に示すように郵便番号、住所、電話番号、電子メールアドレスなどを入力することにより特定してもよいし、入力画面に地図を表示させるとともに、表示された地図から地点を特定してもよい。
【００５９】
また、上記実施形態では、推定水平面日射量データベースの作成時に、衛星写真データに基づく所定のエリアの日射量データが、そのエリアに隣接するエリアの実測水平面日射量データまたは推定水平面日射量データから算出された日射量データ、または、そのエリアの実測水平面日射量データの９０％以上１１０％以下の範囲にある場合に衛星写真データに基づく日射量データを推定水平面日射量データとして設定する例を示したが、本発明はこれに限らず、９０％以上１１０％以下の範囲以外の範囲を設定して、その範囲にある場合に、衛星写真データに基づく日射量データを推定水平面日射量データとして設定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一実施形態による発電量予測システムの全体構成を説明するためのブロック図である。
【図２】図１に示した発電量予測システムの推定水平面日射量データベースの作成方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態による発電量予測システムの推定水平面日射量データベースを作成する方法を説明するための図である。
【図４】本発明の一実施形態による発電量予測システムの推定水平面日射量データベースを作成する方法を説明するための図である。
【図５】図１に示した発電量予測システムの処理フローの概要を示したフローチャートである。
【図６】図１に示した発電量予測システムのステップＳ２１における表示部の表示画面を示した図である。
【図７】図１に示した発電量予測システムのステップＳ２２における表示部の表示画面を示した図である。
【図８】図１に示した発電量予測システムのステップＳ２３における表示部の表示画面を示した図である。
【図９】図１に示した発電量予測システムのステップＳ２９における表示部の表示画面を示した図である。
【図１０】図４に示したエリア１１の都市Ｌにおける７月の推定水平面日射の分布を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  発電量予測システム
２  入力部
３  エリア情報データベース
４  地域特性データベース
５  実測水平面日射量データベース（実測日射量データベース）
６  推定水平面日射量データベース（推定日射量データベース）
７  衛星写真データベース
８  演算部
９  制御部
１０  表示部
【図１】
2006210750.tif 000007
【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】
2006210750.tif 000014
【図９】
2006210750.tif 000015
【図１０】
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