太陽光発電の最適運用を実現する AI による太陽光発電量予測システムの開発

技術紹介

太陽光発電の最適運用を実現するAI による太陽光発電量予測システムの開発

技術紹介■ 高田晃平

Kohei Takada■ 北治夫

Haruo Kita

■ 中山

匡

Tadashi Nakayama

太陽光発電の発電量は気象条件に大きく左右される。その発電量の予測は，太陽光発電の導入と安定した電力供給を両立し，さらには蓄電池等の関連設備を含め最適運用するために重要である。これに対して，東光高岳では AI を用いた太陽光発電予測手法（1）を検討してきた。一方，発電量予測の実用化のためには，そのアルゴリズムだけではなく，予測処理を必要に応じて実行できるシステムが必要である。本稿では前述の太陽光発電予測手法の成果をより実用的なものとするために構築した，AI による太陽光発電量予測システムについて述べる。

1

本システムはクラウド上に構築した Web システムであはじめにり，利用者は API 注 3）を介して本システムを利用できる。

太陽光発電は，カーボンニュートラルを実現するために重要な再生可能エネルギーのひとつである。2021 年

2.2

本システムの機能時点で日本国内の総発電量に対して 8.9％であった太陽本システムは，社内で開発した 4 種類の太陽光発電光発電の比率を，2030 年に 14.9％，2050 年に 15.7％

量予測アルゴリズムを搭載しており，それらのアルゴリと高める目標を日本政府は掲げているズムによる太陽光発電量の予測が可能である。図 1 に。

（2）

太陽光発電の持続的な導入と安定した電力供給を両立するためには，気象条件に大きく左右される太陽光発電て示した本システムの各機能の詳細を以下に示す。
・予測要求送信の発電量予測が重要である。太陽光発電量予測をもとに利用者が本システムに対して太陽光発電予測の実行を

一般送配電事業者は電力の需給予測を立て，必要に応じ要求できる。予測が完了すると，利用者は太陽光発電予て太陽光発電事業者などの発電事業者に対して出力抑測データの取得が可能になる。

制 注 1） を要請できる（3）。一方，太陽光発電事業者は太・予測データ取得 / 削除
利用者が本システムから太陽光発電予測データを取得陽光発電量予測をもとに出力抑制時の余剰電力を活用すおよび削除できる。

ることで，事業の採算性を向上できる。
東光高岳では，太陽光発電の供給計画および発電販売

・実績データ送信 / 取得 / 削除の作成や，蓄電池等の各種太陽光発電関連設備利用者が本システムに対して，太陽光発電設備から収を含めた最適運用に貢献するため，AI を用いた太陽光集した発電実績データを送信，取得および削除できる。

発電予測手法・気象予測データ取得

計画

注 2）

（1）

を検討してきた。本稿では前記成果をより実用的なものとするために開発した，AI による太本システムが気象会社の提供する気象予測サービスか陽光発電量予測システム（以下，本システム）についてら定期的に気象予測データを取得する。この気象予測述べる。

データは太陽光発電量予測のために必要。

2

本システムの概要

3

2.1

本システムの構成概要

3.1

本システムの設計と実装
本システムの設計

本システムの構成概要を図 1 に示す。利用者は太陽本システムではモダンな Web 技術を採用し，REST

光発電設備から収集した実績データおよび予測要求を本API 注 4） および JSON 注 5） に基づく外部インターフェーシステムに送信することで，予測データを取得できる。

ス設計，マイクロサービスアーキテクチャ 注 6）に基づく

太陽光発電
設備

予測要求 送信

実績
データ取得

予測データ 取得/削除

本システム

実績データ 送信/取得/削除

気象予測
データ取得

気象予測
サービス

システム
利用者
図1

本システムの構成概要図
東光高岳技報 Vol.10 2023

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技術紹介

太陽光発電の最適運用を実現する AI による太陽光発電量予測システムの開発

サービス（システム）

システム
利用者

REST APIJSONデータ

マイクロ
サービスB

図2

マイクロサービスA
マイクロ
サービスC

モダンな Web システムの概念

本システム
気象予測
データ取得部

予測要求
データベース

予測要求 送信
予測データ 取得/削除
実績データ 送信/取得/削除

システム
利用者

REST API

データベース追加/取得

予測要求
送信

API
バックエンド部

予測要求
受付部

実績データ送信/取得/削除

データベース
更新

予測要求
送信

予測実行部

予測データ 気象予測
保存
データ取得

予測データ
取得/削除

実績データ

予測
データ

気象予測データ取得

気象予測
データ保存

気象予測サービス

気象予測
データ

データストア部
実績データ 取得

図3

AI による太陽光発電量予測システムの概要システムの内部設計を行った。これら技術を採用して設もに，本システムを活用した，発電販売計画作成や蓄電計した Web システムの概念を図 2 に示す。これにより，池等の最適運用を実現するソリューションの開発を，社

外部システムとの齟齬が生じにくく，開発効率の高いシ内部門と協力して進めていく。さらには，太陽光発電量ステムを構築できた。

予測にとどまらず，電力需要予測や電力機器の予知保全など，AI を活用したさまざまなシステムを構築し，そ3.2

れらのシステムを連携させることで，お客さまへの新た本システムの実装
およなサービスの提供による顧客価値を創出していく。まを活用した。これらにより，開発および運た，東光高岳機器からのデータ収集の取組み（4）および本システムの実装にあたっては，サーバレス
び，IaC

注 8）

注 7）用・保守が容易なシステムを実現できた。

そのシステムとの連携により，AI による IoT データの活用への道筋を探っていく。

3.3

構築したシステム

REST API，JSON， マ イ ク ロ サ ー ビ ス ア ー キ テ クチャ，サーバレスを組み合わせ，IaC にて構築した本システムの概要を図 3 に示す。機能ごとに分割したマイクロサービスアーキテクチャとし，各サービスはクラウド事業者が提供するサーバレス・サービスを活用して実装した。

4

おわりに

今回，東光高岳にて開発した 4 種類の太陽光発電量予測アルゴリズムを搭載した AI による太陽光発電量予測システムを構築した。これにより，開発したアルゴリ
ズムの実用性を高めることができた。今後はアルゴリズ
ムの精度向上，システムの可用性向上などに努めるとと
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東光高岳技報 Vol.10 2023

■参考文献
（1） 北 治夫，佐藤祥輝：「AI を用いた太陽光発電予測手法の検討」，東光高岳技報，Vol.9（2022）（2） I nternational Energy Agency：「World EnergyOutlook 2022」，pp.455-456（2022）（3） 再生可能エネルギー出力制御の低減に向けた取組について，第 45 回経済産業省系統ワーキンググループ参考資料 1，（2023）（4） 岡 井由香利ほか：「予知保全に貢献するスマートメン
テ ナ ン ス シ ス テ ム の 開 発 」， 東 光 高 岳 技 報，Vol.10（2023）（5） 電 力広域的運営推進機構：広域機関システム（各種手続き）・ 計 画 提 出 > 計 画 提 出，https://www.occto.
or.jp/occtosystem2/keikakuteishutsu，（2023/6/22閲覧）太陽光発電の最適運用を実現する AI による太陽光発電量予測システムの開発

技術紹介■語句説明とで一つのサービスとして機能させるもの。マイク

注 1） 出 力抑制：発電所から電力系統に対して供給する電力量を制限すること。

を向上できる。

注 2） 供 給計画および発電販売計画：FIT 制度や自己託送制度を利用し発電を行う事業者は，電気事業法に基づき供給計画を，託送供給等約款に基づき発電販売計画を作成し，電力広域的運営推進機関に提出しなければならない（5）。

注 3） API（Application Programming Interface）：複数のシステムやソフトウェアの間で情報をやり取りするためのインターフェースのこと。
注 4） R E S T A P I ： R E S T （ R e p r e s e n t a t i o n a l S t a t eTransfer）という設計思想に基づいた API のこと。
外部システムとの間で発生するインターフェースの齟齬を軽減できる。
注 5） J SON（JavaScript Object Notation）：Web システム
でのデータ交換に用いられる代表的なデータフォー
マット。REST API と組み合わせて使われることが多い。
注 6） マ イクロサービスアーキテクチャ：一つのサービスを必要最小限の機能単位で複数の小さなサービス（マイクロサービス）に分割し，それらを連携させるこロサービスごとに動作検証が可能であり，開発効率

注 7） サ ーバレス：開発者がサーバの存在を意識せずにシステムを構築できる仕組み。サーバの運用はクラウド事業者が担うため，開発者はシステムの構築に注力できる。
注 8） IaC（Infrastructure as Code）：クラウド上でのシステム構成をコード（プログラム）で記述し管理すること。構築したシステムの保守性を高めることができる。

高田晃平

 略技術研究所 技術開発センター
戦ICT 技術グループ 所属

北治夫

 略技術研究所 技術開発センター
戦ICT 技術グループ 所属

中山匡

 略技術研究所 技術開発センター
戦ICT 技術グループ 所属

東光高岳技報 Vol.10 2023

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