(57)【要約】【課題】  発電効率の算出の精度がよく、発電効率の算出の作業が軽減される電力監視装置および電力監視システムを提供する。【解決手段】  太陽光発電装置により実際に発電された電力に関する信号が入力される入力部（１２）と、日射量、気温、発電装置に関する情報を取得するデータ取得部（１１）と、を有し、データ取得部（１１）により取得された日射量、気温、発電装置に関する情報に基づき予測される予測発電量を算出し、入力部（１２）に入力された実際に発電された電力に関する信号と、実際に発電された電力に相当する時間帯の予測発電量とに基づき、時間帯毎の発電効率を算出する。【選択図】  図１
2018125937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光発電装置により実際に発電された電力に関する信号が入力される入力部と、
日射量、気温、前記発電装置に関する情報を取得するデータ取得部と、を有し
前記データ取得部により取得された日射量、気温、前記発電装置に関する情報に基づき予測される予測発電量を算出し、
前記入力部に入力された実際に発電された前記電力に関する信号と、前記実際に発電された電力に相当する時間帯の前記予測発電量とに基づき、時間帯毎の発電効率を算出する電力監視装置。
【請求項２】
前記日射量が閾値以下であった時間帯、前記予測発電量が閾値以下であった時間帯、の少なくとも一方の時間帯について、前記発電効率の算出を行わない請求項１記載の電力監視装置。
【請求項３】
前記発電装置の稼働時間を計時する計時部と、
稼働時間に対する前記発電装置の劣化に関する係数が記憶されている記憶部と、
を更に有し、
前記計時部により計時された前記稼働時間対応した、前記記憶部に記憶されている前記発電装置の劣化に関する係数を、前記発電装置に関する情報に含め、前記発電効率の算出を行う
請求項１乃至２のいずれか１項記載の電力監視装置。
【請求項４】
前記記憶部に記憶された発電装置の劣化に関する係数は、太陽光発電装置の劣化に関する係数、パワーコンディショナの劣化に関する係数のうち少なくとも一つである
請求項１乃至３のいずれか１項記載の電力監視装置。
【請求項５】
前記発電装置に関する情報は、パワーコンディショナの負荷率、力率に関する情報を含み、
前記パワーコンディショナの負荷率、力率に関する情報を含め、前記発電効率の算出を行う
請求項１乃至４のいずれか１項記載の電力監視装置。
【請求項６】
前記発電効率の算出結果をＸＭＬ形式にて出力する
請求項１乃至５のいずれか１項記載の電力監視装置。
【請求項７】
電力を発電する発電装置と、
前記発電装置により実際に発電された電力に関する信号を出力する電力測定装置と、
前記発電装置に対する日射量を測定する日射量測定装置と、
前記発電装置の設置場所の気温を測定する気温測定装置と、
電力監視装置であって、
前記電力測定装置から出力された前記発電装置により実際に発電された電力に関する信号が入力される入力部と、
日射量測定装置により測定された日射量、前記気温測定装置により測定された気温、前記発電装置に関する情報を取得するデータ取得部と、を有し
前記データ取得部により取得された日射量、気温、前記発電装置に関する情報に基づき予測される予測発電量を算出し、
前記入力部に入力された実際に発電された前記電力に関する信号と、前記実際に発電された電力に相当する時間帯の前記予測発電量とに基づき、時間帯毎の発電効率を算出する電力監視装置と、
を有する電力監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、電力発電装置により発電された電力量と予測発電量とに基づき、発電効率を算出する電力監視装置および電力監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電力の監視を行う電力監視装置が普及している。この種の電力監視装置は、発電量の予測に基づき電力の監視を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１１６２９０公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発電装置として、太陽光発電装置が普及している。昨今の電力自由化により、太陽光発電により発電された電力が、オークションの様な形で売買されることが多くなった。太陽光発電装置は、日射量や気温により発電量が大きく変動する。しかし、電力の売買には、精度の良い発電の予測を行うことが必要とされる。精度の良い発電の予測を行うためには、発電装置により実際に発電された電力量と、予測発電量により発電効率を算出し発電効率を解析することが有効であると考えられる。
【０００５】
しかしながら、太陽光発電装置により実際に発電された電力量と、予測発電量による発電効率の算出は、一定の時間ごとに人手により行われることが多かった。このため、発電効率の算出の精度が上がりにくく、計算に時間がかかるといった問題点があった。
【０００６】
本実施形態は、発電効率の算出の精度がよく、発電効率の算出の作業が軽減される電力監視装置および電力監視システム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】
【０００７】
本実施形態の電力監視装置は次のような構成を有することを特徴とする。
（１）太陽光発電装置により実際に発電された電力に関する信号が入力される入力部。
（２）日射量、気温、発電装置に関する情報を取得するデータ取得部。
（３）データ取得部により取得された日射量、気温、前記発電装置に関する情報に基づき予測される予測発電量を算出する。
（４）入力部に入力された実際に発電された電力に関する信号と、実際に発電された電力に相当する時間帯の予測発電量とに基づき、時間帯毎の発電効率を算出する。
また、上記電力監視装置を有する電力監視システムも本実施形態の一態様である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態にかかる電力監視システムの構成を示す図
【図２】第１実施形態の電力監視装置の出力の例を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［第１実施形態］
［１−１．構成］
［１−１−１．システムの全体構成］
図１を参照して本実施形態の一例として、電力監視システムについて説明する。
【００１０】
本電力監視システムは、太陽光発電装置１、パワーコンディショナ２、日射量測定装置３、気温測定装置４、電力測定装置５、電力系統６、発電設備７、負荷８、監視装置１０を有する。
【００１１】
太陽光発電装置１は、太陽光パネルにより構成される。太陽光発電装置１は、日当たりのよい屋外であり後述するパワーコンディショナ２の近傍に配置される。太陽光発電装置１は、太陽光を受け発電し、パワーコンディショナ２に電力を供給する。
【００１２】
パワーコンディショナ２は、直流電力を交流電力に変換するインバータにより構成される。パワーコンディショナ２は、太陽光発電装置１の近傍に設置される。パワーコンディショナ２は、太陽光発電装置１により発電された直流電力を交流電力に変換し、後述する電力測定装置５を介し、電力系統６に電力を出力する。また、パワーコンディショナ２は、入力された直流電力の電流電圧、出力電力量、負荷率、力率に関するデータを発電装置に関する情報として後述する監視装置１０に出力する。太陽光発電装置１及びパワーコンディショナ２が請求項の発電装置に相当する。
【００１３】
日射量測定装置３は、太陽光の光量を感知する光センサにより構成される。日射量測定装置３は、太陽光発電装置１の近傍に設置される。日射量測定装置３は、太陽光発電装置１にそそぐ太陽光の日射量を単位時間毎に測定し、監視装置１０に出力する。
【００１４】
気温測定装置４は、太陽光の光量を感知する光センサにより構成される。気温測定装置４は、太陽光発電装置１の近傍に設置される。気温測定装置４は、太陽光発電装置１の近傍の気温を単位時間毎に測定し、監視装置１０に出力する。
【００１５】
電力測定装置５は、通信機能付きの電力量計により構成される。電力測定装置５は、パワーコンディショナ２と電力系統６の間に設置される。電力測定装置５は、パワーコンディショナ２から電力系統６へ出力された実際に発電された電力に関し、有効電力量、無効電力量、力率、電流、電圧を測定し、実際に発電された電力に関する信号として監視装置１０に出力する。
【００１６】
電力系統６は、太陽光発電装置１により発電された直流電力が、パワーコンディショナ２により交流電力に変換されて供給される電路である。電力系統６には、電力会社の発電設備７からの電力も供給されており、需要家の負荷８に電力が供給される。
【００１７】
監視装置１０は、マイクロコンピュータ及びその周辺装置により構成される。監視装置１０は、作業者が電力監視を行う電力監視室等に配置される。監視装置１０は、詳細は後述するが、電力測定装置５から出力された太陽光発電装置１により実際に発電された電力に関する信号、日射量測定装置３より測定された日射量、気温測定装置４より測定された気温、パワーコンディショナ２から出力された発電装置に関する情報に基づき、予測発電量を算出し、時間帯毎の発電効率を算出し出力する。
【００１８】
［１−１−２．監視装置１０の構成］
監視装置１０の構成について図１を参照して説明する。監視装置１０は一例として、データ取得部１１、入力部１２、記憶部１３、計時部１４、制御部１５、出力部１６を有する。
【００１９】
データ取得部１１は、外部とのインタフェース回路にて構成される。データ取得部１１は、入力側がパワーコンディショナ２、日射量測定装置３、気温測定装置４に、出力側が制御部１５に接続される。データ取得部１１には、太陽光発電装置１により発電された直流電力の電流電圧、出力電力量、負荷率、力率に関するデータが発電装置に関する情報として、パワーコンディショナ２から入力される。データ取得部１１には、太陽光発電装置１にそそぐ太陽光の日射量が単位時間毎に、日射量測定装置３から入力される。データ取得部１１には、太陽光発電装置１の近傍の気温が単位時間毎に、気温測定装置４から入力される。データ取得部１１は、これらのデータを単位時間帯ごとに編集整理し制御部１５に出力する。
【００２０】
入力部１２は、外部とのインタフェース回路にて構成される。入力部１２は、入力側が電力測定装置５に、出力側が制御部１５に接続される。入力部１２には、電力測定装置５により測定されたパワーコンディショナ２から電力系統６へ出力された実際に発電された電力に関する信号である、有効電力量、無効電力量、力率、電流、電圧にかかるデータが、入力される。入力部１２は、入力された上記データを単位時間帯ごとに編集整理し制御部１５に出力する。
【００２１】
記憶部１３は、半導体メモリやハードディスクのような記憶媒体にて構成される。記憶部１３は、太陽光発電装置１及びパワーコンディショナ２ごとの稼働時間に対する劣化に関する係数を、発電装置の劣化に関する係数として記憶する。記憶部１３は、後述する制御部１５により、データ読出しが制御される。
【００２２】
計時部１４は、万年時計を有するタイマ回路にて構成される。計時部１４は、制御部１５に接続される。計時部１４は、現在の時刻を計時するとともに、発電装置である太陽光発電装置１及びパワーコンディショナ２ごとの稼働時間を計時する。計時部１４は、後述する制御部１５により、データ読出しが制御される。
【００２３】
制御部１５は、マイクロコンピュータチップにより構成される。制御部１５は、データ取得部１１、入力部１２、記憶部１３、計時部１４、出力部１６に接続される。制御部１５は、入力部１２に入力された太陽光発電装置１により実際に発電された電力に関する信号、データ取得部１１に入力された日射量、気温、発電装置に関する情報に基づき、また、計時部１４にて計時された発電装置の稼働時間、記憶部１３に記憶された発電装置の劣化に関する係数に基づき予測発電量を算出し、時間帯毎の発電効率を算出し、出力部１６に出力する。
【００２４】
出力部１６は、伝送回路により構成される。出力部１６は、入力側が制御部１５に、出力側が監視装置１０外部の装置に接続される。出力部１６は、制御部１５により作成された予測発電量、発電効率を出力する。
【００２５】
［１−２．作用］
次に、本実施形態の電力監視システムの動作の概要を図１〜２に基づき説明する。
【００２６】
［１−２−１．データ取得部１１の作用］
データ取得部１１は、太陽光発電装置１により発電された直流電力の電流電圧、出力電力量、負荷率、力率に関するデータを発電装置に関する情報として、パワーコンディショナ２から取得し、単位時間である１時間ごとに編集整理する。また、データ取得部１１は、太陽光発電装置１にそそぐ太陽光の日射量のデータを、日射量測定装置３から取得し単位時間である１時間ごとに編集整理する。さらにデータ取得部１１は、太陽光発電装置１の近傍の気温のデータを、気温測定装置４から取得し単位時間である１時間ごとに編集整理する。
【００２７】
［１−２−２．入力部１２の作用］
入力部１２は、電力測定装置５により測定されたパワーコンディショナ２から電力系統６へ出力された実際に発電された電力に関する信号をシリアル信号にて取得する。実際に発電された電力に関する信号は、有効電力量、無効電力量、力率、電流、電圧にかかるデータである。また、入力部１２は、実際に発電された電力にかかる有効電力量、無効電力量、力率、電流、電圧にかかるデータを、単位時間である１時間ごとに編集整理する。
【００２８】
［１−２−３．制御部１５の作用］
制御部１５は、以下の演算を行う。
（１）実際に発電された電力にかかる電力量Ｗｒ
（２）予測発電量Ｗｐ
（３）発電効率Ｋ
【００２９】
［（１）実際に発電された電力にかかる電力量Ｗｒ］
制御部１５は、入力部１２に入力された、太陽光発電装置１及びパワーコンディショナ２から電力系統６に出力された実際に発電された電力にかかる有効電力量を単位時間である１時間ごとに編集し、実際に発電された電力にかかる電力量Ｗｒとして単位時間ごとに記憶部１３に記憶蓄積する。
【００３０】
［（２）予測発電量Ｗｐ］
制御部１５は、実際に発電された電力にかかる電力量Ｗｒの算出を行うより事前に、予測発電量の演算を行う。
予測発電量は下記のパラメータに基づき演算される。
（Ａ１）単位日射量に対する太陽光発電装置１の発電量  Ｐｕ
（Ａ２）予測日射量  Ｓｉ
（Ａ３）気温による効率係数  Ｃｔ
（Ａ４）太陽光発電装置１の稼働時間に対する劣化係数  Ｄｓ
（Ｂ１）パワーコンディショナ２の負荷率に対する変換効率  Ｃｅ
（Ｂ２）パワーコンディショナ２の負荷の力率  ＰＦ
（Ｂ３）パワーコンディショナ２の稼働時間に対する劣化係数  Ｄｃ
【００３１】
予測発電量Ｗｐは以下の手順にて算出される。
最初に、パワーコンディショナ２に関するパラメータを含まない、太陽光発電装置１の単位時間ごとの予測発電量ｗｓが算出される。
ｗｓ＝Ｐｕ×Ｓｉ×Ｃｔ×Ｄｓ          ・・・（１）
次に、パワーコンディショナ２に関するパラメータを含め、予測発電量Ｗｐが算出される。
Ｗｐ＝ｗｓ×Ｃｅ×ＰＦ×Ｄｃ          ・・・（２）
【００３２】
（Ａ１）単位日射量に対する太陽光発電装置１の発電量Ｐｕは、太陽光発電装置１が劣化していない初期状態かつ基準となる温度で、単位日射量に対し太陽光発電装置１が発電することができる電力量である。単位日射量に対する太陽光発電装置１の発電量Ｐｕは、データ取得部１１によりパワーコンディショナ２から取得される。
【００３３】
（Ａ２）予測日射量Ｓｉは、太陽光発電装置１にそそぐ日射量の予測値である。予測日射量Ｓｉの予測には、日射量測定装置３からデータ取得部１１により取得された過去の日射量のデータが利用される。例えば、前日の同じ時刻、一週間前の同じ時刻、1年前の同日の同じ時刻、または予測時間帯の直前の時刻の日射量が、予測日射量Ｓｉとして利用される。
【００３４】
（Ａ３）気温による効率係数Ｃｔは、太陽光発電装置１の気温により変化する発電効率を表した数値である。太陽光発電装置１は気温が上昇すると発電効率が落ちる。気温による効率係数Ｃｔは、基準となる温度、例えば摂氏２３度の発電効率を「１」とした、比率にて表された数値である。気温の予測には、気温測定装置４からデータ取得部１１により取得された過去の気温のデータが利用される。例えば、前日の同じ時刻、一週間前の同じ時刻、1年前の同日の同じ時刻、または予測時間帯の直前の時刻の気温が、予測される気温とされる。この予測される気温に対応した係数が、気温による効率係数Ｃｔとされる。
【００３５】
（Ａ４）太陽光発電装置１の稼働時間に対する劣化係数Ｄｓは、太陽光発電装置１の稼働時間による発電効率の経年劣化を表した数値である。太陽光発電装置１は稼働時間が増えると経年劣化により発電効率が落ちる。稼働時間に対する劣化係数Ｄｓは、太陽光発電装置１の設置時の初期状態の発電効率を「１」とした、比率にて表された数値である。太陽光発電装置１の稼働時間は、計時部１４により計時される。記憶部１３には、稼働時間毎の太陽光発電装置１の劣化係数Ｄｓが記憶されているので、計時部１４により計時された稼働時間に対応する太陽光発電装置１の稼働時間に対する劣化係数Ｄｓが選択される。
【００３６】
（Ｂ１）パワーコンディショナ２の負荷率に対する変換効率Ｃｅは、パワーコンディショナ２の出力電流である負荷率に対応した発電効率を表した数値である。パワーコンディショナ２は、負荷率１００％近傍となる電流を出力している場合は、変換効率が高いが、出力電流が小さくなると変換効率が落ちる。パワーコンディショナ２の負荷率に対する変換効率Ｃｅは、パワーコンディショナ２の入力電力に対する出力電力の比を表した数値である。パワーコンディショナ２からデータ取得部１１により取得された太陽光発電装置１により発電された直流電力の電流電圧、パワーコンディショナ２の出力電力量、負荷率、力率に関するデータが利用され負荷率が算出される。この負荷率を用いてパワーコンディショナ２の負荷率に対する変換効率Ｃｅが算出される。
【００３７】
（Ｂ２）パワーコンディショナ２の負荷の力率ＰＦは、パワーコンディショナ２の負荷により消費される電力の力率である。パワーコンディショナ２は、力率１００％近傍となる電力を出力している場合は、変換効率が高いが、力率が小さくなると変換効率が落ちる。パワーコンディショナ２からデータ取得部１１により取得された、パワーコンディショナ２の出力電力量、負荷率、力率に関するデータのうち力率がパワーコンディショナ２の負荷の力率ＰＦとして利用される。
【００３８】
（Ｂ３）パワーコンディショナ２の稼働時間に対する劣化係数Ｄｃは、パワーコンディショナ２の稼働時間による変換効率の経年劣化を表した数値である。パワーコンディショナ２は稼働時間が増えると経年劣化により変換効率が落ちる。稼働時間に対する劣化係数Ｄｃは、パワーコンディショナ２の設置時の初期状態の変換効率を「１」とした、比率にて表された数値である。パワーコンディショナ２の稼働時間は、計時部１４により計時される。記憶部１３には、稼働時間毎のパワーコンディショナ２の劣化係数Ｄｃが記憶されているので、計時部１４により計時された稼働時間に対応するパワーコンディショナ２の稼働時間に対する劣化係数Ｄｃが選択される。
【００３９】
［（３）発電効率Ｋ］
発電効率Ｋは、次式により単位時間である１時間ごとに算出される。単位時間である１時間ごとの発電効率をＫｈ、実際に発電された電力にかかる電力量をＷｒｈ、予測発電量をＷｐｈとすると
発電効率Ｋｈ＝
（実際に発電された電力にかかる電力量Ｗｒｈ）／（予測発電量Ｗｐｈ）
・・・（３）
ただし、日射量が予め設定された閾値以下であった場合、または、予測発電量Ｗｐｈが予め設定された閾値以下であった場合は、その時間帯の発電効率Ｋｈの算出は行われない。
【００４０】
１日において発電効率の算出が行われた時間帯の、発電効率Ｋｈの平均値がその日の発電効率Ｋｄとされる。例えば、ある１日において、１３：００〜１６：００の日射量が予め設定された閾値を超えるが、他の時間帯の日射量が予め設定された閾値以下であった場合、この３時間の発電効率の平均値がその日の発電効率Ｋｄとされる。
１３：００〜１４：００    発電効率Ｋ１
１４：００〜１５：００    発電効率Ｋ２
１５：００〜１６：００    発電効率Ｋ３
である場合、その日の発電効率Ｋｄは、
Ｋｄ＝（Ｋ１＋Ｋ２＋Ｋ３）／３          ・・・（４）
にて算出される。
【００４１】
制御部１５は、図２のように各月の月報として各日の発電効率Ｋを、表にて出力部１６から出力させる。また、制御部１５は、各日の日報として算出が行われた時間帯の発電効率Ｋを、表にて出力部１６から出力させる。
【００４２】
［１−３．効果］
（１）本実施形態によれば、日射量、気温、前記発電装置に関する情報に基づき予測発電量が算出されるので、発電効率の算出の精度をよくすることができる。
【００４３】
（２）本実施形態によれば、日射量が閾値以下であった時間帯、予測発電量が閾値以下であった時間帯、の少なくとも一方の時間帯については、発電効率の算出を行わないので、日射量が太陽光発電装置の発電可能範囲を下回る時間帯については、発電効率の算出から除外され、発電効率の算出の精度をよくすることができる。
【００４４】
（３）本実施形態によれば、計時部により発電装置の稼働時間が計時され、記憶部に記憶されている発電装置の劣化に関する係数を含め、発電効率の算出を行うので発電効率の算出の精度をよりよくすることができる。
【００４５】
（４）本実施形態によれば、太陽光発電装置、パワーコンディショナごとの発電装置の劣化に関する係数を含め、発電効率の算出を行うので発電効率の算出の精度をよりよくすることができる。
【００４６】
（５）本実施形態によれば、パワーコンディショナの負荷率、力率に関する情報を含め、発電効率の算出を行うので発電効率の算出の精度をよりよくすることができる。
【００４７】
（６）本実施形態によれば、データ取得部が、日射量、気温、前記発電装置に関する情報を取得し、入力部が発電装置により実際に発電された電力に関する信号を取得し、時間帯毎の発電効率を算出するので発電効率の算出の作業が軽減される。
【００４８】
［２．他の実施形態］
上記に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って、発明の範囲を限定することを意図していない。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、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの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。以下は、その一例である。
【００４９】
（１）発電効率の算出方法は、上記に限られない。また一部のパラメータは、演算に利用されなくてもよい。
【００５０】
（２）上記実施形態では、日射量を日射量測定装置３にて測定するものとしたが、日射量測定装置３に代わり、日射量に関するデータをインターネットから取得するようにしてもよい。
【００５１】
（３）上記実施形態では、気温を気温測定装置４にて測定するものとしたが、気温測定装置４に代わり、気温に関するデータをインターネットから取得するようにしてもよい。
【００５２】
（４）上記実施形態では、太陽光発電装置１及びパワーコンディショナ２の稼働時間に対する劣化に関する係数は、稼働時間に対する劣化係数が表にて表されたものとしたが、これに限られない。発電装置の劣化に関する係数は、例えば1年ごとの劣化を表す単一の数値であってもよいし、時間に対する劣化が関数で表されたものであってもよい。
【００５３】
（５）上記実施形態では単位時間を１時間として発電効率を算出するものとしたが、単位時間はこれに限られず、例えば１５分や６時間、２４時間であってもよい。
【００５４】
（６）上記実施形態では、単位日射量に対する太陽光発電装置１の発電量Ｐｕは、データ取得部１１によりパワーコンディショナ２から取得されるものとしたが、太陽光発電装置１の設置時に監視装置１０の記憶部１３に記憶させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１・・・太陽光発電装置
２・・・パワーコンディショナ
３・・・日射量測定装置
４・・・気温測定装置
５・・・電力測定装置
６・・・電力系統
７・・・発電設備
８・・・負荷
１０・・・監視装置
１１・・・データ取得部
１２・・・入力部
１３・・・記憶部
１４・・・計時部
１５・・・制御部
１６・・・出力部
【図１】
2018125937.tif 000003
【図２】
2018125937.tif 000004