(57)【要約】【課題】電力系統に接続された太陽光発電設備の将来の出力を精度よく予想でき、系統運用の効率化に寄与できる太陽光発電設備の出力予測装置を提供することである。【解決手段】雲量算出部１１は、太陽光発電設備が接続された電力系統の全領域を予め区分したメッシュ領域毎に、気象衛星で取得した画像データから雲量を算出し、相関情報記憶部１３には、太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域における日射量と相関が強い１または複数の特定地点のメッシュ領域における雲量との相関情報を予め記憶しておき、日射量算出部１２は、特定地点のメッシュ領域の雲量及び相関情報記憶部１３の相関情報に基づいて太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域における日射量を算出し、出力予測値算出部１５は、日射量に基づいて太陽光発電設備の出力予測値を算出する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光発電設備が接続された電力系統の全領域を予め複数のメッシュ領域に区分し、気象衛星で取得した画像データから前記メッシュ領域毎に雲量を算出する雲量算出部と、
太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域における日射量と相関が強い１または複数の特定地点のメッシュ領域における雲量との相関情報を予め記憶しておく相関情報記憶部と、
前記雲量算出部で算出された前記メッシュ領域毎の雲量のうち１または複数の前記特定地点のメッシュ領域の雲量を取り出し前記相関情報記憶部の相関情報に基づいて前記太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域における日射量を算出する日射量算出部と、
前記日射量算出部で算出された日射量に基づいて前記太陽光発電設備の出力予測値を算出する出力予測値算出部とを備えたことを特徴とする太陽光発電設備の出力予測装置。
【請求項２】
前記特定地点のメッシュ領域は、１日の時刻、１年の季節、太陽高度や方位によって、変更することを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電設備の出力予測装置。
【請求項３】
前記相関情報記憶部は、前記特定地点のメッシュ領域における風速または風向との相関情報を追加して予め記憶しておき、前記日射量算出部は、前記特定地点のメッシュ領域における風速または風向との相関情報も考慮して、前記太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域における日射量を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の太陽光発電設備の出力予測装置。
【請求項４】
太陽光発電設備が接続された電力系統の全領域を予め複数のメッシュ領域に区分し、気象衛星で取得した画像データから前記メッシュ領域毎に雲量を算出する雲量算出部と、
太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域における出力と相関が強い１または複数の特定地点のメッシュ領域における雲量との相関情報を予め記憶しておく相関情報記憶部と、
前記雲量算出部で算出された前記メッシュ領域毎の雲量のうち１または複数の前記特定地点のメッシュ領域の雲量を取り出し前記相関情報記憶部の相関情報に基づいて前記太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域における出力予測値を算出する出力予測値算出部とを備えたことを特徴とする太陽光発電設備の出力予測装置。
【請求項５】
前記特定地点のメッシュ領域は、１日の時刻、１年の季節、太陽高度や方位によって、変更することを特徴とする請求項４に記載の太陽光発電設備の出力予測装置。
【請求項６】
前記相関情報記憶部は、前記特定地点のメッシュ領域における風速または風向との相関情報を追加して予め記憶しておき、前記出力予測値算出部は、前記特定地点のメッシュ領域における風速または風向との相関情報も考慮して、前記太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域における出力予測値を算出することを特徴とする請求項４または５に記載の太陽光発電設備の出力予測装置。
【請求項７】
前記相関情報記憶部は、前記太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域における短周期出力変動の標準偏差と相関が強い１または複数の特定地点のメッシュ領域における雲量との相関情報を追加して予め記憶しておき、前記出力予測値算出部は、前記太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域における出力予測値に加え、その出力予測値の短周期出力変動量も算出することを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の太陽光発電設備の出力予測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統に接続された太陽光発電設備の出力を予測する太陽光発電設備の出力予測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統を運用する上で、電力系統に接続された発電機の出力と電力需要とを瞬時瞬時に一致させる必要がある。そのため、気象条件を加味して精度よく電力需要を予測し、発電機出力と電力需要とを一致させるようにしたものがある（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）
一方、電力系統には、電力会社の制御対象外の太陽光発電設備が接続されるようになってきており、このような太陽光発電設備が大量に電力系統に接続された場合、電力需要の予想に加え、これら太陽光発電設備の出力も予測して発電機出力を調整する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２２５５５０号公報
【特許文献２】特開２００９−２２５６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、現状の電力系統の電力需給の運用は、様々な気象予報値や気象実績と、電力需要実績とから回帰式を生成し、将来の電力需要を予測するものであり、太陽光発電設備の出力については予測していない。これは、太陽光発電設備は、天候や地点が異なるとその出力は全く異なり、太陽光発電設備の瞬時出力を予測することは困難であるからである。
【０００５】
現状では、太陽光発電設備の出力の予測をしていないので、太陽光発電設備の出力は不確定要因として扱っている。そのため、系統運用者はより多くの運転予備力を確保し太陽光発電設備の出力変動を吸収するようにしている。また、太陽光発電設備の短時間(数十分以下)の出力変動幅は、電力需要における変動幅よりも大きいので、この短時間における変動に対応するために、ＡＦＣ（自動周波数制御）の容量も予め大きめに確保している。太陽光発電設備の普及量が増えれば増えるほど、多くの運転予備力が必要となり、また、ＡＦＣ（自動周波数制御）の容量も大きくなり、系統運用が非効率となる。
【０００６】
本発明の目的は、電力系統に接続された太陽光発電設備の将来の出力を精度よく予想でき、系統運用の効率化に寄与できる太陽光発電設備の出力予測装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明に係る太陽光発電設備の出力予測装置は、太陽光発電設備が接続された電力系統の全領域を予め複数のメッシュ領域に区分し、気象衛星で取得した画像データから前記メッシュ領域毎に雲量を算出する雲量算出部と、太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域における日射量と相関が強い１または複数の特定地点のメッシュ領域における雲量との相関情報を予め記憶しておく相関情報記憶部と、前記雲量算出部で算出された前記メッシュ領域毎の雲量のうち１または複数の前記特定地点のメッシュ領域の雲量を取り出し前記相関情報記憶部の相関情報に基づいて前記太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域における日射量を算出する日射量算出部と、前記日射量算出部で算出された日射量に基づいて前記太陽光発電設備の出力予測値を算出する出力予測値算出部とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明に係る太陽光発電設備の出力予測装置は、請求項１の発明において、前記特定地点のメッシュ領域は、１日の時刻、１年の季節、太陽高度や方位によって、変更することを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明に係る太陽光発電設備の出力予測装置は、請求項１または２の発明において、前記相関情報記憶部は、前記特定地点のメッシュ領域における風速または風向との相関情報を追加して予め記憶しておき、前記日射量算出部は、前記特定地点のメッシュ領域における風速または風向との相関情報も考慮して、前記太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域における日射量を算出することを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明に係る太陽光発電設備の出力予測装置は、太陽光発電設備が接続された電力系統の全領域を予め複数のメッシュ領域に区分し、気象衛星で取得した画像データから前記メッシュ領域毎に雲量を算出する雲量算出部と、太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域における出力と相関が強い１または複数の特定地点のメッシュ領域における雲量との相関情報を予め記憶しておく相関情報記憶部と、前記雲量算出部で算出された前記メッシュ領域毎の雲量のうち１または複数の前記特定地点のメッシュ領域の雲量を取り出し前記相関情報記憶部の相関情報に基づいて前記太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域における出力予測値を算出する出力予測値算出部とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明に係る太陽光発電設備の出力予測装置は、請求項４の発明において、前記特定地点のメッシュ領域は、１日の時刻、１年の季節、太陽高度や方位によって、変更することを特徴とする。
【００１２】
請求項６の発明に係る太陽光発電設備の出力予測装置は、請求項４または５において、前記相関情報記憶部は、前記特定地点のメッシュ領域における風速または風向との相関情報を追加して予め記憶しておき、前記出力予測値算出部は、前記特定地点のメッシュ領域における風速または風向との相関情報も考慮して、前記太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域における出力予測値を算出することを特徴とする。
【００１３】
請求項７の発明に係る太陽光発電設備の出力予測装置は、請求項４乃至６のいずれか１項の発明において、前記相関情報記憶部は、前記太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域における短周期出力変動の標準偏差と相関が強い１または複数の特定地点のメッシュ領域における雲量との相関情報を追加して予め記憶しておき、前記出力予測値算出部は、前記太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域における出力予測値に加え、その出力予測値の短周期出力変動量も算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、気象衛星で取得した画像データから太陽光発電設備が接続された電力系統のメッシュ領域毎に雲量を算出し、太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域における日射量と相関が強い１または複数の特定地点のメッシュ領域における雲量との相関情報に基づいて太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域における日射量を算出し、その日射量に基づいて太陽光発電設備の出力予測値を算出するので、太陽光発電設備の将来の出力が精度よく予測できる。そして、電力需要予測値にこの太陽光発電設備の出力予測値を加味して発電機出力を調整するので、より効率的な電力系統の需給運用が可能となる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域における日射量と相関が強い１または複数の特定地点のメッシュ領域を、１日の時刻、１年の季節、太陽高度や方位によって変更するので、より精度よく太陽光発電設備の将来の出力を予測できる。
【００１６】
請求項３の発明によれば、請求項１または２の発明の効果に加え、日射量算出部は、特定地点のメッシュ領域における風速または風向との相関情報も考慮して、太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域における日射量を算出するので、さらに、より精度よく太陽光発電設備の将来の出力を予測できる。
【００１７】
請求項４の発明によれば、気象衛星で取得した画像データから太陽光発電設備が接続された電力系統のメッシュ領域毎に雲量を算出し、太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域における出力と相関が強い１または複数の特定地点のメッシュ領域における雲量との相関情報に基づいて太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域における出力予測値を算出するので、太陽光発電設備の将来の出力が精度よく予測できる。そして、電力需要予測値にこの太陽光発電設備の出力予測値を加味して発電機出力を調整するので、より効率的な電力系統の需給運用が可能となる。
【００１８】
請求項５の発明によれば、請求項４の発明の効果に加え、太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域における出力と相関が強い１または複数の特定地点のメッシュ領域を、１日の時刻、１年の季節、太陽高度や方位によって変更するので、より精度よく太陽光発電設備の将来の出力を予測できる。
【００１９】
請求項６の発明によれば、請求項４または５の発明の効果に加え、出力予測値算出部は、特定地点のメッシュ領域における風速または風向との相関情報も考慮して、太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域における出力を算出するので、さらに、より精度よく太陽光発電設備の将来の出力を予測できる。
【００２０】
請求項７の発明によれば、請求項４乃至６のいずれか１項の発明の効果に加え、出力予測値算出部は、太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域における出力予測値に加え、その出力予測値の短周期出力変動量も算出するので、ＡＦＣ（自動周波数制御）についても対応できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る太陽光発電設備の出力予測装置の実施例１の構成図。
【図２】太陽光発電設備が接続された電力系統の全領域を予め複数のメッシュ領域に区分して雲量測定する場合の説明図。
【図３】太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域における日射量Ｖと特定地点のメッシュ領域Ｎにおける雲量Ｘとの相関情報の一例を示す相関図。
【図４】太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域Ｍ３における日射量と特定地点のメッシュ領域Ｎ３１とは別の特定地点のメッシュ領域Ｎ３２における雲量との午後２時（１４時）のときの相関図。
【図５】本発明の実施形態に係る太陽光発電設備の出力予測装置の実施例２の構成図。
【図６】本発明の実施形態に係る太陽光発電設備の出力予測装置の実施例３の構成図。
【図７】本発明の実施形態に係る太陽光発電設備の出力予測装置の実施例４の構成図。
【図８】本発明の実施形態に係る太陽光発電設備の出力予測装置の実施例５の構成図。
【図９】本発明の実施例５における短周期出力変動の標準偏差／雲量の相関情報の一例を示す相関図。
【図１０】太陽光発電設備の１日の出力波形の一例を示す波形図。
【図１１】図１０に示した太陽光発電設備の１日の出力波形の出力基本成分及び短周期出力変動成量の波形図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の実施形態に係る太陽光発電設備の出力予測装置の実施例１の構成図である。雲量算出部１１は、気象衛星で取得した画像データを入力し、太陽光発電設備が接続された電力系統の各領域の雲量Ｘｉを算出するものである。
【００２３】
太陽光発電設備が接続された電力系統の領域は、図２に示すように、予めメッシュ状に区分されている。図２では太陽光発電設備が設置されたメッシュ領域は、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３の３個である場合を示している。また、各メッシュ領域Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３における日射量と相関が強い特定地点Ｎを示している。メッシュ領域Ｍ１における日射量と相関が強い特定地点のメッシュ領域は、Ｎ１１、Ｎ１２、Ｎ１３の３個であり、メッシュ領域Ｍ２における日射量と相関が強い特定地点のメッシュ領域は、Ｎ２１、Ｎ２２、Ｎ２３の３個であり、メッシュ領域Ｍ３における日射量と相関が強い特定地点のメッシュ領域は、Ｎ３１、Ｎ３２の２個である場合を示している。
【００２４】
雲量算出部１１は、このようにメッシュ状に区分された各メッシュ領域毎に、気象衛星で取得した画像データを基に雲量Ｘｉを算出する。例えば、気象衛星で取得した画像データの各メッシュ領域毎の輝度を求め、その輝度に応じて雲量を算出する。輝度が大きいところは雲量が多く、輝度が小さいところは雲量が少ない。これは、気象衛星側から見て雲量が多い場合には太陽光の反射光が大きく、逆に雲量が少ない場合には太陽光の反射光が小さいからである。例えば、輝度を２５６階調で表し、輝度に応じて各メッシュ領域毎に雲量Ｘｉを算出し、日射量算出部１２に出力する。
【００２５】
相関情報記憶部１３は日射量／雲量相関情報記憶部１４を有し、日射量／雲量相関情報記憶部１４には、太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域Ｍにおける日射量Ｖと相関が強い１または複数の特定地点のメッシュ領域Ｎにおける雲量Ｘとの相関情報が予め記憶されている。
【００２６】
図３は、太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域における日射量Ｖと特定地点のメッシュ領域Ｎにおける雲量Ｘとの相関情報の一例を示す相関図である。図３では、太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域Ｍ３における日射量と特定地点のメッシュ領域Ｎ３１における雲量との相関情報を示しており、図３（ａ）は午前９時のときの相関図、図３（ｂ）は午後２時（１４時）のときの相関図である。
【００２７】
この日射量／雲量相関情報は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、メッシュ領域Ｍ３における日射量実績値Ｖと、特定地点のメッシュ領域Ｎ３１における雲量実績値Ｘとの相関を示す情報である。雲量実績値は０〜２５６階調の輝度で表している。図３（ａ）では、雲量（輝度）が１５０付近までは日射量Ｖは０．８［ｋＷ／ｍ２］でほぼ一定であり、雲量（輝度）が１５０から２５６にかけては日射量Ｖは右肩下がりで減少しているという比較的はっきりとした相関が得られている。
【００２８】
一方、図３（ｂ）では、上部の包絡線は、雲量（輝度）が１００付近までは日射量は０．８［ｋＷ／ｍ２］でほぼ一定であり、雲量（輝度）が１００から２５６にかけては日射量は右肩下がりで減少しているが、雲量（輝度）の全領域においてデータが点在しているので、図３（ａ）の場合よりも曖昧な相関となっている。このように、同じ特定地点Ｎ３１であっても時刻によって、太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域Ｍ３における日射量と雲量との相関関係が異なってくる。
【００２９】
図４は、太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域Ｍ３における日射量と、特定地点のメッシュ領域Ｎ３１とは別の特定地点のメッシュ領域Ｎ３２における雲量との午後２時（１４時）のときの相関図である。図４では、雲量（輝度）が１００付近までは、日射量はほぼ０．８［ｋＷ／ｍ２］〜０．４［ｋＷ／ｍ２］の範囲であり、雲量（輝度）が１００から２５６にかけては、ある程度の幅を持って日射量は右肩下がりで減少している。図３（ｂ）の場合よりは比較的はっきりとした相関が得られている。
【００３０】
このように、相関情報記憶部１３の日射量／雲量相関情報記憶部１４には、太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域Ｍにおける日射量Ｖと相関が強い１または複数の特定地点のメッシュ領域Ｎにおける雲量Ｘとの相関情報が予め記憶されている。
【００３１】
次に、日射量算出部１２は、太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域Ｍにおける日射量Ｖを算出するものである。日射量算出部１２は、雲量算出部１１で算出されたメッシュ領域毎の雲量Ｘｉのうち、１または複数の特定地点のメッシュ領域Ｎの雲量Ｘｉを取り出し、相関情報記憶部１３の日射量／雲量相関情報記憶部１４に格納された日射量／雲量相関情報に太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域Ｍにおける日射量Ｖを算出する。
【００３２】
例えば、太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域Ｍ３における日射量Ｖ３を算出するにあたっては、特定地点のメッシュ領域Ｎ３１、Ｎ３２の雲量Ｘｉを取り出し、その時刻における特定地点のメッシュ領域Ｎ３１、Ｎ３２の日射量／雲量相関情報を相関情報記憶部１３の日射量／雲量相関情報記憶部１４から取り出す。そして、特定地点のメッシュ領域Ｎ３１、Ｎ３２の雲量Ｘｉを、そのメッシュ領域Ｎ３１、Ｎ３２の日射量／雲量相関情報に当てはめ、太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域Ｍ３における日射量Ｖ３を算出する。
【００３３】
例えば、午後１４時であり、メッシュ領域Ｎ３１の雲量Ｘｉが７０であり、メッシュ領域Ｎ３２の雲量Ｘｉが５０であったとすると、図３（ａ）に示すメッシュ領域Ｎ３１の日射量／雲量相関情報に基づいて、雲量Ｘｉが７０であるときの日射量Ｖｉを求める。また、図４に示すメッシュ領域Ｎ３２の日射量／雲量相関情報に基づいて、雲量Ｘｉが５０であるときの日射量Ｖｉを求める。日射量Ｖｉは、例えば、１つの特定メッシュの場合は（１）式で求められる。
【００３４】
Ｖｉ＝Ａｉ・Ｘｉ＋Ｃ    …（１）
Ａｉは雲量係数であり、図３（ｂ）に示すメッシュ領域Ｎ３１の日射量／雲量相関情報である場合には、雲量Ｘｉが７０であるときの日射量実績値Ｖの分布から平均的な日射量Ｖｉ（＝０．６）が得られる値（例えば、Ａｉ＝０．０８６、Ｃ＝０）とする。また、図４に示すメッシュ領域Ｎ３２の日射量／雲量相関情報である場合も同様に、雲量Ｘｉが５０であるときの日射量実績値Ｖの分布から平均的な日射量Ｖｉ（＝０．６）が得られる値（例えば、Ａｉ＝０．０１２、Ｃ＝０）とする。つまり、雲量係数Ａｉは日射量実績値Ｖ及び雲量実績値Ｘから予め定められる。Ｃは特定メッシュの雲量Ｘｉに関係なく得られる日射量を示す定数である。
【００３５】
日射量算出部１２は、特定地点のメッシュ領域Ｎが複数個ある場合には、例えば（２）式で求められる。
【００３６】
Ｖｉ＝Σ（Ａｉｊ・Ｘｉｊ）＋Ｃ    …（２）
そして、新たな日射量実績値及び新たな雲量実績値があれば、相関情報記憶部１３の日射量／雲量相関情報記憶部１４に追加して記憶される。この場合、新たな日射量実績値及び新たな雲量実績値が加わったことに伴い、日射量算出部１２は雲量係数Ａｉも更新しても良い。
【００３７】
また、日射量算出部１２で算出した日射量Ｖｉは出力予測値算出部１５に出力され、出力予測値算出部１５は、日射量Ｖｉに基づいて太陽光発電設備の出力予測値Ｐｉを算出する。出力予測値算出部１５では、出力予測値Ｐｉを予め用意した関数Ｐｉ＝ｆ（Ｖｉ）で算出する。さらに、太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域Ｍが複数個である場合には、太陽光発電設備の合成出力予測値Ｐｔを、予め用意しておく係数Ｂｉを用い、例えば（３）式で求める。
【００３８】
Ｐｔ＝ΣＢｉ・Ｐｉ  …（３）
出力予測値算出部１５で算出された太陽光発電設備の出力予測値Ｐｉや太陽光発電設備の合成出力予測値Ｐｔは、出力装置１６に出力される。出力装置１６は表示装置や印刷装置などである。系統運用者は出力装置１６に出力された太陽光発電設備の出力予測値Ｐｉや合成出力予測値Ｐｔを参照して、電力需要予測値にこの太陽光発電設備の出力予測値Ｐｉや合成出力予測値Ｐｔを加味して発電機出力を調整する。これにより、より効率的な電力系統の需給運用が可能となる。
【００３９】
ここで、特定地点のメッシュ領域Ｎは、１日の時刻、１年の季節、太陽高度や方位によって、より相関が強いものに変更するようにしてもよい。例えば、１日においても午前と午後とで、太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域Ｍの日射量Ｖと特定地点のメッシュ領域Ｎの雲量Ｘとの相関が異なってくるので、１日の時刻によって、より相関が強いものに変更する。同様に、１年の季節、春夏秋冬によって、太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域Ｍの日射量Ｖと特定地点のメッシュ領域Ｎの雲量Ｘとの相関が異なってくるので、１年の季節によって、より相関が強い特定地点のメッシュ領域Ｎに変更する。また、太陽高度や方位によっても相関が異なってくるので、より相関が強い特定地点のメッシュ領域Ｎに変更する。
【００４０】
次に、本発明の実施形態に係る太陽光発電設備の出力予測装置の実施例２を説明する。図５は本発明の実施形態に係る太陽光発電設備の出力予測装置の実施例２の構成図である。この実施例２は、図１に示した実施例１に対し、相関情報記憶部１３は、日射量／風速相関情報記憶部１７及び日射量／風向相関情報記憶部１８を追加して設け、日射量算出部１２は、特定地点のメッシュ領域における風速または風向との相関情報も考慮して、太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域Ｍにおける日射量を算出するようにしたものである。図１と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００４１】
日射量／風速相関情報記憶部１７には、太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域Ｍにおける日射量Ｖと相関が強い１または複数の特定地点のメッシュ領域Ｎにおける風速との相関情報が予め記憶されている。同様に、日射量／風向相関情報記憶部１８には、太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域Ｍにおける日射量Ｖと相関が強い１または複数の特定地点のメッシュ領域Ｎにおける風向との相関情報が予め記憶されている。
【００４２】
日射量／風速相関情報は、図３や図４に示した日射量／雲量相関情報と同様に、太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域Ｍにおける日射量実績値Ｖと、特定地点のメッシュ領域Ｎにおける風速実績値Ｙとの相関を示す情報である。日射量／風向相関情報についても同様に、太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域Ｍにおける日射量実績値Ｖと、特定地点のメッシュ領域Ｎにおける風向実績値Ｚとの相関を示す情報である。
【００４３】
日射量算出部１２は、特定地点のメッシュ領域Ｎにおける雲量Ｘｉとの相関情報に加え、風速または風向との相関情報も考慮して、太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域Ｍにおける日射量Ｖを算出する。太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域Ｍにおける日射量Ｖｉは、例えば、（４）式で求められる。
【００４４】
Ｖｉ＝Σ（Ａｉｊ・Ｘｉｊ）＋Ｂｉ・Ｙｉ＋Ｃｉ・Ｚｉ＋Ｄ    …（４）
Ｙｉは風速予報値、Ｚｉは風向予報値、Ａｉは雲量係数、Ｂｉは風速係数、Ｃｉは風向係数、Ｄは定数項である。太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域Ｍにおける日射量Ｖｉは、特定地点のメッシュ領域Ｎにおける雲量Ｘｉだけでなく、風速や風向によっても影響を受ける。そこで、日射量算出部１２は、風速予報値Ｙｉ及び風向予報値Ｚｉも入力し、日射量／風速相関情報及び日射量／風向相関情報を考慮に入れて、（４）式のように、太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域Ｍにおける日射量Ｖｉを算出する。風向Ｚｉの値は、例えば北方位を基準値の０として２πで表した値である。
【００４５】
風速係数Ｂｉは、特定地点メッシュ領域Ｎの日射量／風速相関情報の風速Ｙｉであるときの日射量実績値Ｖの分布から平均的な日射量Ｖｉが得られる値とする。つまり、風速係数Ｂｉは日射量実績値Ｖ及び風速実績値Ｙから予め定められる。
【００４６】
風向係数Ｃｉは、特定地点メッシュ領域Ｎの日射量／風向相関情報の風向Ｚｉであるときの日射量実績値Ｖの分布から平均的な日射量Ｖｉが得られる値とする。つまり、風向係数Ｃｉは日射量実績値Ｖ及び風向実績値Ｙから予め定められる。
【００４７】
そして、新たな日射量実績値、新たな雲量実績値、新たな風速実績値、新たな風向実績値は、相関情報記憶部１３の日射量／雲量相関情報記憶部１４、日射量／風速相関情報記憶部１７、日射量／風向相関情報記憶部１８に追加して記憶される。この場合、新たな日射量実績値、新たな雲量実績値、新たな風速実績値、新たな風向実績値が加わったことに伴い、日射量算出部１２は雲量係数Ａｉ、風速係数Ｂｉ、風向係数Ｃｉも更新しても良い。
【００４８】
また、日射量算出部１２で算出した日射量Ｖｉは出力予測値算出部１５に出力され、出力予測値算出部１５は、日射量Ｖｉに基づいて太陽光発電設備の出力予測値Ｐｉを算出する。出力予測値算出部１５では、出力予測値Ｐｉを予め用意した関数Ｐｉ＝ｆ（Ｖｉ）で算出する。さらに、太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域Ｍが複数個である場合には、太陽光発電設備の合成出力予測値Ｐｔを、例えば（３）式で求める。
【００４９】
出力予測値算出部１５で算出された太陽光発電設備の出力予測値Ｐｉや太陽光発電設備の合成出力予測値Ｐｔは出力装置１６に出力され、系統運用者は出力装置１６に出力された太陽光発電設備の出力予測値Ｐｉや合成出力予測値Ｐｔを参照して、電力需要予測値にこの太陽光発電設備の出力予測値Ｐｉや合成出力予測値Ｐｔを加味して発電機出力を調整する。これにより、より効率的な電力系統の需給運用が可能となる。
【００５０】
次に、本発明の実施形態に係る太陽光発電設備の出力予測装置の実施例３を説明する。図６は本発明の実施形態に係る太陽光発電設備の出力予測装置の実施例３の構成図である。この実施例３は、図１に示した実施例１に対し、相関情報記憶部１３の日射量／雲量相関情報記憶部１４に代えて、出力／雲量相関情報記憶部１９を設け、出力予測値算出部１５は、雲量算出部１１で算出されたメッシュ領域毎の雲量のうち、１または複数の特定地点のメッシュ領域Ｎの雲量Ｘｉを取り出し、相関情報記憶部１３の出力／雲量相関情報に基づいて太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域Ｍにおける出力予測値Ｐｉを算出するようにしたものである。つまり、太陽光発電設備の出力実績が取り込める場合には、日射量を予測せず、直接太陽光発電設備の出力を予測するようにしたものである。図１と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００５１】
相関情報記憶部１３は出力／雲量相関情報記憶部１９を有し、出力／雲量相関情報記憶部１９には、太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域Ｍにおける出力と相関が強い１または複数の特定地点のメッシュ領域Ｎにおける雲量Ｘとの相関情報が予め記憶されている。この出力／雲量相関情報は、図３や図４に示した日射量／雲量相関情報と同様に、太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域Ｍにおける出力実績値Ｐと、特定地点のメッシュ領域Ｎにおける雲量実績値Ｘとの相関を示す情報である。
【００５２】
出力予測値算出部１５は、雲量算出部１１で算出されたメッシュ領域毎の雲量のうち、１または複数の特定地点のメッシュ領域Ｎの雲量Ｘｉを取り出し、相関情報記憶部１３の出力／雲量相関情報に基づいて、太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域Ｍにおける出力予測値Ｐｉを算出する。出力予測値算出部１５では、例えば、（５）式で、出力予測値Ｐｉを算出する。
【００５３】
Ｐｉ＝Σ（Ａｉｊ’・Ｘｉｊ）＋Ｃ’    …（５）
Ａｉ’は雲量がＸｉであるときの雲量係数であり、この雲量係数Ａｉ’は出力実績値Ｐ及び雲量実績値Ｘから予め定められる。さらに、太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域Ｍが複数個である場合には、太陽光発電設備の合成出力予測値Ｐｔを、例えば（２）式で求める。
【００５４】
そして、新たな出力実績値及び新たな雲量実績値として、相関情報記憶部１３の出力／雲量相関情報記憶部１９に追加して記憶される。この場合、新たな出力実績値及び新たな雲量実績値が加わったことに伴い、出力予測値算出部１５は雲量係数Ａｉ’も更新しても良い。
【００５５】
出力予測値算出部１５で算出された太陽光発電設備の出力予測値Ｐｉや太陽光発電設備の合成出力予測値Ｐｔは出力装置１６に出力され、系統運用者は出力装置１６に出力された太陽光発電設備の出力予測値Ｐｉや合成出力予測値Ｐｔを参照して、電力需要予測値にこの太陽光発電設備の出力予測値Ｐｉや合成出力予測値Ｐｔを加味して発電機出力を調整する。これにより、より効率的な電力系統の需給運用が可能となる。
【００５６】
ここで、実施例１の場合と同様に、特定地点のメッシュ領域Ｎは、１日の時刻、１年の季節、太陽高度や方位によって、より相関が強いものに変更するようにしてもよい。これにより、より精度の高い太陽光発電設備の出力予測値Ｐｉや合成出力予測値Ｐｔを得ることができる。
【００５７】
次に、本発明の実施形態に係る太陽光発電設備の出力予測装置の実施例４を説明する。図７は本発明の実施形態に係る太陽光発電設備の出力予測装置の実施例４の構成図である。この実施例４は、図６に示した実施例３に対し、相関情報記憶部１３は、出力／風速相関情報記憶部２０及び出力／風向相関情報記憶部２１を追加して設け、出力予測値算出部１５は、特定地点のメッシュ領域における風速または風向との相関情報も考慮して、太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域Ｍにおける出力予測値を算出するようにしたものである。図６と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００５８】
出力／風速相関情報記憶部２０には、太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域Ｍにおける出力Ｐと相関が強い１または複数の特定地点のメッシュ領域Ｎにおける風速との相関情報が予め記憶されている。同様に、出力／風向相関情報記憶部２１には、太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域Ｍにおける出力Ｐと相関が強い１または複数の特定地点のメッシュ領域Ｎにおける風向との相関情報が予め記憶されている。
【００５９】
出力／風速相関情報は、図３や図４に示した日射量／雲量相関情報と同様に、太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域Ｍにおける出力実績値Ｐと、特定地点のメッシュ領域Ｎにおける風速実績値Ｙとの相関を示す情報である。出力／風向相関情報についても同様に、太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域Ｍにおける出力実績値Ｐと、特定地点のメッシュ領域Ｎにおける風向実績値Ｚとの相関を示す情報である。
【００６０】
出力予測値算出部１５は、特定地点のメッシュ領域Ｎにおける雲量Ｘｉとの相関情報に加え、風速または風向との相関情報も考慮して、太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域Ｍにおける出力予測値Ｐｉを算出する。太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域Ｍにおける出力予測値Ｐｉは、例えば、（６）式で求められる。
【００６１】
Ｐｉ＝Σ（Ａｉｊ’・Ｘｉｊ）＋Ｂｉ’・Ｙｉ＋Ｃｉ’・Ｚｉ＋Ｄ’  …（６）
Ｙｉは風速予報値、Ｚｉは風向予報値、Ａｉ’は雲量係数、Ｂｉ’は風速係数、Ｃｉ’は風向係数である。太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域Ｍにおける出力予測値Ｐｉは、特定地点のメッシュ領域Ｎにおける雲量Ｘｉだけでなく、風速や風向によっても影響を受ける。そこで、出力予測値算出部１５は、風速予報値Ｙｉ及び風向予報値Ｚｉも入力し、出力／風速相関情報及び出力／風向相関情報を考慮に入れて、（６）式のように、太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域Ｍにおける出力予測値Ｐｉを算出する。風向Ｚｉの値は、例えば北方位を基準値の０として２πで表した値である。
【００６２】
風速係数Ｂｉ’は、特定地点メッシュ領域Ｎの出力／風速相関情報の風速Ｙｉであるときの出力実績値Ｐの分布から平均的な出力予測値Ｐｉが得られる値とする。つまり、風速係数Ｂｉは出力実績値Ｐ及び風速実績値Ｙから予め定められる。
【００６３】
風向係数Ｃｉ’は、特定地点メッシュ領域Ｎの日射量／風向相関情報の風向Ｚｉであるときの日射量実績値Ｖの分布から平均的な日射量Ｖｉが得られる値とする。つまり、風向係数Ｃｉは日射量実績値Ｖ及び風向実績値Ｙから予め定められる。
【００６４】
そして、出力予測値算出部１５で算出した出力予測値Ｐｉ及びその算出に用いたメッシュ領域Ｎの雲量Ｘｉ、風速予報値Ｙｉ、風向予報値Ｚｉは、新たな出力実績値、新たな雲量実績値、新たな風速実績値、新たな風向実績値として、相関情報記憶部１３の出力／雲量相関情報記憶部１９、出力／風速相関情報記憶部２０、出力／風向相関情報記憶部２１に追加して記憶される。
【００６５】
この場合、新たな出力実績値、新たな雲量実績値、新たな風速実績値、新たな風向実績値が加わったことに伴い、出力予測値算出部１５は雲量係数Ａｉ’、風速係数Ｂｉ’、風向係数Ｃｉ’も更新する。
【００６６】
出力予測値算出部１５で算出された太陽光発電設備の出力予測値Ｐｉや太陽光発電設備の合成出力予測値Ｐｔは出力装置１６に出力され、系統運用者は出力装置１６に出力された太陽光発電設備の出力予測値Ｐｉや合成出力予測値Ｐｔを参照して、電力需要予測値にこの太陽光発電設備の出力予測値Ｐｉや合成出力予測値Ｐｔを加味して発電機出力を調整する。これにより、より効率的な電力系統の需給運用が可能となる。
【００６７】
次に、本発明の実施形態に係る太陽光発電設備の出力予測装置の実施例５を説明する。図８は本発明の実施形態に係る太陽光発電設備の出力予測装置の実施例５の構成図である。この実施例５は、図６に示した実施例３に対し、相関情報記憶部１３は、短周期出力変動の標準偏差／雲量相関情報記憶部２２を追加して設け、出力予測値算出部１５は、基本成分算出部２３にて太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域Ｍにおける出力予測値Ｐｉを算出し、短周期出力変動量算出部２４でその出力予測値Ｐｉの短周期出力変動量ΔＰｉも算出するようにしたものである。図６と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００６８】
相関情報記憶部１３の短周期出力変動の標準偏差／雲量相関情報記憶部２２には、太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域Ｍにおける短周期出力変動の標準偏差σと相関が強い１または複数の特定地点のメッシュ領域Ｎにおける雲量Ｘとの相関情報が予め記憶されている。
【００６９】
図９は、短周期出力変動の標準偏差／雲量の相関情報の一例を示す相関図である。図９に示すように、雲量が多い（輝度が２５０近傍である）ときや雲量が少ない（輝度が５０近傍である）ときは、短周期出力変動の標準偏差σは小さい。これは雲量が多いときや雲量が少ないときは、短期間で雲量が変動することが少なく、短周期で出力変動が起きることが少ないからである。一方、雲量が中間程度であるときは、一過的に雲が特定地点のメッシュ領域Ｎを通過することがあり、その場合には短期間で雲量の変動が大きくなる。その場合は、一過的に短周期出力変動が大きくなるので、短周期出力変動の標準偏差σは大きくなる。図９の曲線Ｓは、短周期出力変動の標準偏差σと雲量Ｘとの相関近似曲線である。
【００７０】
図１０は、太陽光発電設備の１日の出力波形の一例を示す波形図である。例えば、一般に、晴天の場合には午前中は雲量が少ないが、午後から上昇気流が発生して雲が発生する傾向にあり、一過的に雲が太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域Ｍを通過する。従って、午後からは、一般に、図１０に示すように、太陽光発電設備の出力は雲の通過の影響を受けて短期間で変動する。
【００７１】
図１１は、図１０に示した太陽光発電設備の１日の出力波形の出力基本成分及び短周期出力変動成量の波形図であり、図１１（ａ）は出力基本成分の波形図、図１１（ｂ）は短周期出力変動成量の波形図である。
【００７２】
このように、太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域Ｍにおける１日の出力波形を予めフーリエ変換し、出力基本成分と短周期出力変動量とを求める。この出力基本成分と短周期出力変動の標準偏差σとは複数日にわたって予め求める。
【００７３】
そして、出力基本成分と特定地点のメッシュ領域Ｎの雲量Ｘとの相関情報を求め、その相関関係を出力／雲量の相関情報として、予め出力／雲量相関情報記憶部１９に記憶しておく。同様に、短周期出力変動の標準偏差と特定地点のメッシュ領域Ｎの雲量との相関情報を求め、その相関情報を、短周期出力変動の標準偏差／雲量相関情報として、予め短周期出力変動の標準偏差／雲量相関情報記憶部２２に記憶しておく。
【００７４】
出力予測値算出部１５は、基本成分算出部２３と短周期出力変動量算出部２４とを有し、基本成分算出部２３は、実施例３と同様に、太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域Ｍにおける出力予測値Ｐｉ及び合成出力予測値Ｐｔを算出する。一方、短周期出力変動量算出部２４は、特定地点のメッシュ領域Ｎの雲量Ｘから、短周期出力変動の標準偏差／雲量相関情報記憶部２２に記憶された短周期出力変動の標準偏差／雲量の相関情報に基づいて、短周期出力変動の標準偏差σを求める。例えば、図９の相関近似曲線Ｓにより短周期出力変動の標準偏差σを求める。そして、短周期出力変動の標準偏差σから太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域Ｍにおける短周期出力変動ΔＰｉを求める。また、（３）式から、各太陽光発電設備の合成短周期出力変動ΔＰｔも算出する。
【００７５】
そして、出力予測値算出部１５は、太陽光発電設備の設置箇所のメッシュ領域Ｍにおける出力予測値Ｐｉ、合成出力予測値Ｐｔ、短周期出力変動ΔＰｉ、合成短周期出力変動ΔＰｔを出力装置１６に出力する。これにより、太陽光発電設備の将来の出力の予測に加え、ＡＦＣ（自動周波数制御）についても対応できるようになる。
【００７６】
以上の説明では、図６に示した実施例３に対し、短周期出力変動の標準偏差／雲量相関情報記憶部２２を追加して設けた場合について説明したが、図７に示した実施例４に対し、短周期出力変動の標準偏差／雲量相関情報記憶部２２を追加し、短周期出力変動量ΔＰｉや合成短周期出力変動ΔＰｔを算出するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７７】
１１…雲量算出部、１２…日射量算出部、１３…相関情報記憶部、１４…日射量／雲量相関情報記憶部、１５…出力予測値算出部、１６…出力装置、１７…日射量／風速相関情報記憶部、１８…日射量／風向相関情報記憶部、１９…出力／雲量相関情報記憶部、２０…出力／風速相関情報記憶部、２１…出力／風向相関情報記憶部、２２…短周期出力変動の標準偏差／雲量相関情報記憶部、２３…基本成分算出部、２４…短周期出力変動量算出部
【図１】
2012053582.tif 000003
【図２】
2012053582.tif 000004
【図３】
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【図４】
2012053582.tif 000006
【図５】
2012053582.tif 000007
【図６】
2012053582.tif 000008
【図７】
2012053582.tif 000009
【図８】
2012053582.tif 000010
【図９】
2012053582.tif 000011
【図１０】
2012053582.tif 000012
【図１１】
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