(57)【要約】【課題】太陽光発電電力量の予測精度を向上させること。【解決手段】気象観測装置から送信される気象観測データから雲の移動方向を取得し、該雲の移動方向と、発電量を観測する観測地点における太陽光発電量に関係する情報に基づいて、観測地点から雲の移動方向の下流に位置する予測地点における発電量を予測する発電量予測装置は、予測地点における発電量を予測する際に、海上に設けられた水上施設を観測地点に設定し、該水上施設によって取得される太陽光発電量に関する情報を取得する制御部を有する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気象観測装置から送信される気象観測データから雲の移動方向を取得し、該雲の移動方向と、発電量を観測する観測地点における太陽光発電量に関係する情報に基づいて、前記観測地点から前記雲の移動方向の下流に位置する予測地点における発電量を予測する発電量予測装置であって、
前記予測地点における発電量を予測する際に、海上に設けられた水上施設を前記観測地点に設定し、該水上施設によって取得される前記太陽光発電量に関する情報を取得する制御部
を有する発電量予測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電量予測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力会社は、消費電力量等の電力需要と発電電力量等の電力供給との間でバランスがとれるように、需要家の電力使用特性や、季節、天候、気温等の気象条件等に基づいて、電力需要を事前に予測し、予測した電力需要に追従させるように発電所に指令を発し、電力供給を制御している。
【０００３】
図１の上の図は電力系統における消費電力量と発電電力量の時間推移を示し、下の図は周波数変動の時間推移を示す。
【０００４】
図１によれば、電力需要と電力供給との差が大きくなると周波数変動が大きくなり、電力品質の低下を招く。また、電力需要が電力供給を大きく上回ると、発電機の回転数が低下し、周波数が大幅に低下する。発電機の回転数が低下するのを抑制するために、場合によっては、一時的に停電等の対応が必要となる。停電は、電力系統に繋がれている電力負荷を切り離すことにより行われる。
【０００５】
図２は、太陽光発電パネルによって発電される電力量の時間推移を示す。
【０００６】
実線で示されるように、天候が晴れで雲一つない青空の場合、発電電力量は、朝から正午にかけては、太陽の仰角の増加に従って増加し、正午以降は低下する。
【０００７】
一方、点線で示されるように、天候が晴れであっても雲の通過で一時的に太陽光発電パネルに到達する日射量が低下し、発電電力量が大幅に落ち込む場合がある。
【０００８】
気象観測装置から取得した気象データから求められる雲の移動方向及び移動速度と、雲の移動方向の上流に位置する太陽光発電装置や車両などの観測地点における実発電力や気象情報に基づいて、雲の移動方向の下流に位置する太陽光発電装置の将来の発電量を予測する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１２−２１５９６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
将来的に太陽光発電パネルが普及し、電力系統において太陽光発電が占める割合が増加することが想定される。この場合、複数の太陽光発電パネルに想定外の発電電力量の落ち込みが発生すると、電力系統において太陽光発電が占める割合が大きいため、電力需要と電力供給との差が大きくなることが予想される。電力需要と電力供給との差が大きくなることにより、電力品質の低下や停電が発生する大きな要因となる。
【００１１】
仮に、複数の太陽光発電パネルに想定外の発電電力量の落ち込みが発生しても、発電電力量を精度よく予測できれば、発電電力量の予測値に基づいて、電力需要と電力供給量との差を小さくできる。
【００１２】
しかし、沿岸部に設置された太陽光発電パネルについては、海上に観測点を設けることができない。このため、海上から雲が移動してくる場合には、沿岸部に設置された太陽光発電パネルの発電電力量の予測は難しい。
【００１３】
本発明の目的は、太陽光発電電力量の予測精度を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
開示の一実施例の発電量予測装置は、
気象観測装置から送信される気象観測データから雲の移動方向を取得し、該雲の移動方向と、発電量を観測する観測地点における太陽光発電量に関係する情報に基づいて、前記観測地点から前記雲の移動方向の下流に位置する予測地点における発電量を予測する発電量予測装置であって、
前記予測地点における発電量を予測する際に、海上に設けられた水上施設を前記観測地点に設定し、該水上施設によって取得される前記太陽光発電量に関する情報を取得する制御部
を有する。
【発明の効果】
【００１５】
開示の実施例によれば、太陽光発電電力量の予測精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】電力系統における消費電力量と発電電力量の時間推移の一例を示す図である。
【図２】太陽光発電パネルによる発電電力量の時間推移の一例を示す図である。
【図３】システムの一実施例を示す図である。
【図４】太陽光発電装置の発電量を予測する方法の一実施例を示す図である。
【図５】システムの動作の一実施例を示す図である。
【図６】発電量予測装置の動作の一実施例を示すフローチャートである。
【図７】本実施例に係る発電量を予測する方法の適用例（その１）を示す図である。
【図８】本実施例に係る発電量を予測する方法の適用例（その２）を示す図である。
【図９】本実施例に係る発電量を予測する方法の適用例（その３）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明を実施するための形態を、以下の実施例に基づき図面を参照しつつ説明する。以下で説明する実施例は一例に過ぎず、本発明が適用される実施の形態は、以下の実施例に限られない。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
【００１８】
＜実施例＞
＜システム＞
図３は、発電量予測装置の一実施例が適用されるシステムの一例を示す。システムの一例は、エネルギーマネジメントシステム(EMS: Energy Management System)である。EMSは、情報通信技術（ICT）を用いて、家庭やビル、工場などのエネルギーの使用量を管理しながら最適化するコンピュータシステムをいう。
【００１９】
システムは、管理センタ１００、太陽光発電装置Ａ３００、太陽光発電装置Ｂ４００、及び太陽光発電装置Ｃ５００とを備え、互いにインターネット等の通信網５０によって接続される。さらに、通信網５０には、気象情報センタ２００、及び水上施設６００が接続される。
【００２０】
管理センタ１００には、発電量予測装置７００が設けられ、発電量予測装置７００によって予測される各太陽光発電装置によって発電される電力量に基づいて、電力会社に電力需要を低減させることを促したり、電力会社へ電力供給を促したりする。発電量予測装置７００は、各太陽光発電装置の位置情報及び発電量、気象情報センタ２００からの気象観測データを分析することにより、各太陽光発電装置によって発電される電力量を予測する。気象観測データの一例は、雲の移動方向、移動速度である。
【００２１】
太陽光発電装置Ａ３００、太陽光発電装置Ｂ４００、及び太陽光発電装置Ｃ５００は、太陽光で発電ができる太陽光パネルを有する。太陽光発電装置の一例は、メガソーラ、太陽光パネル付き戸建て住宅、太陽光パネル付き集合住宅などの陸上に設置される施設である。
【００２２】
気象情報センタ２００は、気象観測データや、天気予報等の気象に関する情報を外部に送信する施設である。
【００２３】
水上施設６００は、実発電量、日射量等の太陽光発電に関係する情報を取得でき、管理センタ１００へ取得した太陽光発電に関する情報を送信する。水上施設６００の一例は、洋上風力発電施設、洋上風速発電施設の観測塔、浮体式太陽光パネル、船舶等の水上に位置する施設である。
【００２４】
＜発電量予測装置７００＞
発電量予測装置７００の一実施例は、通信部（図示なし）と、制御部（図示なし）と、記憶部（図示なし）を備える。
【００２５】
通信部は、通信網５０と有線又は無線によって接続でき、通信網５０に接続される気象情報センタ２００、太陽光発電装置Ａ３００、太陽光発電装置Ｂ４００、太陽光発電装置Ｃ５００、及び水上施設６００と通信する。例えば、通信部は、気象情報センタ２００から、天候、雲の移動方向、雲の移動速度、風向き、風速、気温などの気象観測データを受信し、制御部へ入力する。また、通信部は、各太陽光発電装置から発電量の実測値を表す情報を受信し、制御部へ入力する。通信部は、水上施設６００から実発電量、日射センサの出力レベル等の発電量に関係する情報を受信し、制御部へ入力する。
【００２６】
制御部は、通信部と接続され、制御部の全体を制御するＣＰＵ(Central Processing Unit)等のハードウェアを備える。制御部は、各太陽光発電装置の発電量を予測する。
【００２７】
図４は、太陽光発電装置の発電量を予測する方法の一実施例を示す。図４は、太陽光発電装置Ａ３００の発電量を予測する場合について示すが、太陽光発電装置Ｂ４００、太陽光発電装置Ｃ５００の発電量を予測する場合にも適用できる。
【００２８】
制御部は、発電量を観測する候補とするエリア（以下、「観測候補エリア」という）として、太陽光発電装置Ａ３００の設置位置を中心とする所定の距離以内の領域を設定する。次に、制御部は、通信部から入力される気象観測データから取得される雲の移動方向を表す情報に基づいて、観測候補エリア上に、太陽光発電装置Ａ３００に対して雲の移動方向の上流となる方向に発電量を観測するエリア（以下、「観測エリア」という）を設定する。
【００２９】
図４に示される例では、雲は北東方向に移動しているため、制御部は、発電量を予測する太陽光発電装置Ａ３００の位置（以下、「予測地点」という）に対して、雲の移動方向の上流である南西方向に観測エリアを設定する。観測エリアの一例は、予測地点を中心とする円の２つの半径とその間にある円弧によって囲まれた扇形である。制御部は、観測エリアに他の太陽光発電装置（図３に示される例では、太陽光発電装置Ｂ４００又は太陽光発電装置Ｃ５００）等の発電量を観測できる地点（以下、「観測地点」という）が存在する場合には、該観測地点で観測される発電量を取得し、記憶部に格納する。また、制御部は、該観測地点で観測される発電量に基づいて、太陽光発電装置Ａ３００の発電量を予測する。  
制御部は、観測エリアに観測地点が存在しない場合には、観測エリアに、観測地点を設定する。観測地点は、水上施設６００が設けられた地点に設定されるのが好ましい。雲の移動方向によって、予測地点からどの方向に観測地点を設ければよいかが異なる。太陽光発電装置Ａ３００から遠距離の位置に観測地点を設けても、予測地点に雲が到達する時点では、雲の形等が大きく変化し、発電量の実測値と発電量の予測値との間で差が生じるため、発電量の予測精度が低下するおそれがある。そこで、制御部は、予測地点から、発電量の予測精度が許容されると想定される所定の距離以内に観測地点を設定する。所定の距離以内に観測地点を設定することにより、雲の移動に応じて、適切な位置に観測地点を配置できるため、太陽光発電装置の発電量の予測精度を向上させることができる。
【００３０】
次に、制御部は、通信部を制御することにより水上施設６００へアクセスし、発電量に関係する情報を要求する。水上施設６００は、太陽光発電に関する情報を取得し、発電量予測装置７００へ送信する。制御部は、記憶部に水上施設６００から通知される太陽光発電に関する情報を格納する。制御部は、水上施設６００から通知される太陽光発電に関する情報に基づいて、太陽光発電装置Ａ３００の発電量を予測する。
【００３１】
また、制御部は、記憶部に水上施設６００から通知される発電量を格納する。制御部は、水上施設６００から通知される発電量に基づいて、太陽光発電装置Ａ３００の発電量を予測する。
【００３２】
記憶部は、制御部と接続され、制御部から入力される発電量を格納する。例えば、記憶部には、水上施設６００、太陽光発電装置Ａ３００、Ｂ４００、及びＣ５００毎に、日時情報とともに、発電量を格納する。さらに、記憶部には、観測地点毎に、該観測地点の種別情報（陸上又は水上）、日時情報、気象観測データと、発電量とを紐づけた発電量データベースを格納する。発電量データベースについては後述する。
【００３３】
＜システムの動作＞
図５は、システムの動作の一実施例を示す。
【００３４】
天候は晴れであり、風向きは南西で、雲は北東に向かって移動する。太陽光発電装置Ｂ４００の設置位置は、雲の移動方向において、太陽光発電装置Ｃ５００の下流であり、太陽光発電装置Ｃ５００の方向へ雲が移動している。
【００３５】
太陽光発電装置Ｂ４００、及びＣ５００は、管理センタ１００へ、発電量の実測値を通知する。
【００３６】
管理センタ１００の発電量予測装置７００は、太陽光発電装置Ｃ５００の発電量の実測値に基づいて、太陽光発電装置Ｂ４００の発電量を予測する。
【００３７】
一方、太陽光発電装置Ａ３００については、雲の移動方向において、太陽光発電装置Ａ３００の上流に太陽光発電装置が存在しないため、発電量予測装置７００は、太陽光発電装置Ａ３００の設置位置から南西の方向に設置されている水上施設６００を観測地点に設定する。
【００３８】
観測地点に設定された水上施設６００は、太陽光発電量に関係する情報を管理センタ１００へ通知する。
【００３９】
管理センタ１００の発電量予測装置７００は、水上施設６００からの太陽光発電量に関係する情報に基づいて、太陽光発電装置Ｂ４００の発電量を予測する。
【００４０】
＜管理センタ１００の動作＞
図６は、管理センタ１００の動作の一実施例を示す。図６には、主に、発電量予測装置７００の動作が示される。
【００４１】
ステップＳ１０１では、発電量予測装置７００の通信部は、データを受信する。発電量予測装置７００が受信するデータの一例は、気象情報センタ２００から送信される気象観測データ、太陽光発電装置Ａ３００、Ｂ４００、及びＣ５００から送信される発電量の実測値、水上施設６００から送信される太陽光発電量に関係する情報である。
【００４２】
ステップＳ１０２では、発電量予測装置７００の制御装置は、ステップＳ１０１で受信した気象観測データから雲の移動方向を表す情報を取得し、該雲の移動方向を表す情報に基づいて、観測候補エリア内に観測エリアを設定する。    
ステップＳ１０３では、発電量予測装置７００の制御装置は、ステップＳ１０２で設定した観測エリア内に観測地点を設定する。発電量予測装置７００の制御装置は、観測エリアが陸上に設定されたか水上に設定されたかに応じて、太陽光発電装置又は水上施設に観測エリアを設定する。ここでは、水上施設に観測エリアを設定する場合について説明する。
【００４３】
ステップＳ１０４では、発電量予測装置７００の制御装置は、水上施設６００から通知される太陽光発電に関係する情報に基づいて、予測地点における発電量を予測する。
【００４４】
図７は、本実施例に係る発電量を予測する方法の適用例（その１）を示す。太陽光発電装置Ａ３００、Ｂ４００、及びＣ５００が設置される。
【００４５】
図７に示すように、2013年10月10日の10時10分の時点では、天候は晴れであり、風向きは南西で、雲は北東に向かって移動する。この場合、太陽光発電装置Ｂ４００の設置位置は、雲の移動方向において、太陽光発電装置Ｃ５００の下流であり、太陽光発電装置Ｃ５００を雲が覆い始めている。
【００４６】
この場合、発電量予測装置７００は、太陽光発電装置Ｃ５００の発電量の実測値に基づいて、太陽光発電装置Ｂ４００の発電量を予測する。太陽光発電装置Ｃ５００を雲が覆い始めているため、太陽光発電装置Ｃ５００によって発電される電力量は次第に低下し、将来的に、雲の移動方向において、太陽光発電装置Ｃ５００の下流に位置する太陽光発電装置Ｂ４００によって発電される電力量も低下することが容易に予測できる。
【００４７】
一方、太陽光発電装置Ａ３００の発電量については、雲の移動方向において、太陽光発電装置Ａ３００の上流に洋上風力発電装置などの水上施設６００が存在する。このため、発電量予測装置７００は、太陽光発電装置Ａ３００の設置位置から南西の方向に存在する水上施設６００に観測地点を設定する。発電量予測装置７００は、水上施設６００から、太陽光発電に関係する情報を取得し、該太陽光発電に関係する情報に基づいて、太陽光発電装置Ａ３００の発電量を予測する。
【００４８】
図８は、、本実施例に係る発電量を予測する方法の適用例（その２）を示す。具体的には、2013年10月10日の10時00分から2013年10月10日の10時20分の期間における各観測地点での発電状況を示す。図８には、太陽光発電装置Ａ３００、Ｂ４００、及びＣ５００における太陽光発電量と、洋上風力発電装置における太陽光発電量が示される。
【００４９】
太陽光発電装置Ａ３００、及びＢ４００における太陽光発電量によれば、2013年10月10日の10時00分から2013年10月10日の10時10分の期間では、雲に覆われていないため、発電量は一定である。
【００５０】
太陽光発電装置Ｃ５００における太陽光発電量によれば、2013年10月10日の10時00分の時点では雲に覆われ始め、2013年10月10日の10時10分の時点では雲に覆われているため、発電量は低下する。
【００５１】
観測地点での洋上風力発電装置によれば、2013年10月10日の10時00分の時点では雲に覆われ始め、2013年10月10日の10時10分の時点では雲に覆われているため、出力レベルは低下する。
【００５２】
発電量予測装置７００は、太陽光発電装置Ａ３００、Ｂ４００、及びＣ５００から発電量の実測値を表す情報を定期的に取得するとともに、洋上風力発電装置から太陽光発電量も定期的に取得する。
【００５３】
発電量予測装置７００の制御装置は、観測地点毎に、該観測地点の種別情報（陸上又は水上）、日時情報、気象観測データと、発電量とを紐づけた発電量データベースを作成する。
【００５４】
図９は、本実施例に係る発電量を予測する方法の適用例（その３）を示す。具体的には、発電量データベースの一例を示す。発電量予測装置７００の制御部は、定期的に、太陽光発電装置から発電量の実測値を表す情報、気象情報センタ２００から気象観測データ、水上施設６００から太陽光発電量、日射センサの出力レベル等の太陽光発電に関係する情報を取得する。制御部は、水上施設６００から取得した太陽光発電に関係する情報に基づいて、太陽光発電装置Ａ３００の発電量を予測する。太陽光発電装置Ａ３００の発電量を予測する際に、制御部は、日射センサの出力レベルを気温、太陽光パネルの諸元、仕様等に基づいて、太陽光発電量に変換する。
【００５５】
また、制御部は、太陽光発電装置Ｃ５００から取得した発電量に基づいて、太陽光発電装置Ｂ４００の発電量を予測する。例えば、制御部は、雲の移動速度に基づいて求められる所定時間の経過後、太陽光発電装置Ｂ４００は太陽光発電装置Ｃ５００と同じ1kWレベルにまで発電量が低下することを予測できる。また、制御部は、雲の移動速度に基づいて求められる所定時間の経過後、太陽光発電装置Ａ３００は洋上風力発電装置により観測された発電量と同じ1kWレベルにまで発電量が低下することを予測できる。
【００５６】
水上施設６００として洋上風力発電装置を例に説明したが、水上施設６００は洋上風力発電装置に限られず、浮体式太陽光パネル、波力発電装置、潮力発電装置、船舶等の水上に位置し、日射状態を観測できる施設であれば適用できる。
【００５７】
水上施設６００が、洋上風力発電装置、浮体式太陽光パネル、波力発電装置、潮力発電装置等のエネルギー供給施設であれば、電力線が整備されているため、太陽光パネルを併設することで、太陽光発電量を測定できるため、管理センタ１００側では該太陽光発電量を利用して太陽光発電装置における発電量の予測ができる。
【００５８】
水上施設６００が、洋上風力発電装置であれば、観測地点での風速や風向きの情報を取得できるため、該情報を雲の移動を予測する際に利用することができる。このため、太陽光発電装置における発電量の予測精度を向上できる。
【００５９】
発電量予測装置の一実施例によれば、雲の移動に応じて、発電量を観測する観測地点を水上施設６００に設定し、水上施設６００に太陽光発電に関する情報を通知させることができるため、発電量を予測する予測地点における発電量の予測精度を向上させることができる。
【００６０】
以上、本発明は特定の実施例を参照しながら説明されてきたが、各実施例は単なる例示に過ぎず、当業者は様々な変形例、修正例、代替例、置換例等を理解するであろう。説明の便宜上、本発明の実施例に従った装置は機能的なブロック図を用いて説明されたが、そのような装置はハードウェアで、ソフトウェアで又はそれらの組み合わせで実現されてもよい。本発明は上記実施例に限定されず、本発明の精神から逸脱することなく、様々な変形例、修正例、代替例、置換例等が包含される。
【符号の説明】
【００６１】
５０  通信網
１００  管理センタ
２００  気象情報センタ
３００  太陽光発電装置Ａ
４００  太陽光発電装置Ｂ
５００  太陽光発電装置Ｃ
６００  水上施設
７００  発電量予測装置
【図１】
2015169621.tif 000003
【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】
2015169621.tif 000009
【図８】
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【図９】
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