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技術 発電量予測装置及び発電量予測方法

出願人 日本電信電話株式会社
発明者 色川泰史岡本健野崎洋介杣谷聡文
出願日 2009年6月4日 (11年6ヶ月経過) 出願番号 2009-135135
公開日 2010年12月16日 (10年0ヶ月経過) 公開番号 2010-283139
状態 拒絶査定
技術分野 光起電力装置 光起電力装置
主要キーワード 回帰係数β 日没時刻 分割画像毎 予測値算出 排出権 誤差項 前日以前 設置地点
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2010年12月16日)のものです。
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図面 (6)

課題

天気予報が的中しなかった場合でも、太陽光発電システムによる発電量予測値誤差が大きくなることを回避する。

解決手段

太陽光発電システムの所定の日における発電量を予測する発電量予測装置であって、所定の日の前日の日没時刻を含む時間帯に太陽光発電システムが設置された設置地点西の空を撮影した画像を数値化した値と、その設置地点を含む地域の所定の日の天気予報を数値化した値とを、発電量の実績値に基づいて導出された予測式へ入力することにより、所定の日の発電量を算出する。

概要

背景

太陽光発電は、石油等の化石燃料に依存しない無限エネルギーとして注目されている。また、太陽光発電は、CO2の排出権問題やRPS(Renewable Portfolio Standard)制度の導入等により、今後、その価値がさらに向上することが予想される。

一方、太陽光発電を行う太陽光発電システムは、その発電量気象条件によって変動する非常に不安定な発電設備である。そのため、その太陽光発電システムは、その発電量を予測することが可能となれば、適用できる範囲はさらに広がると考えられる。

ここで、太陽光発電システムの発電量は、ほぼ日射量に比例し、日射量は天気に依存する。この点に着目し、太陽光発電システムの発電量を予測する際に、天気予報入力情報として利用するための技術が例えば、特許文献1に開示されている。

概要

天気予報が的中しなかった場合でも、太陽光発電システムによる発電量の予測値誤差が大きくなることを回避する。太陽光発電システムの所定の日における発電量を予測する発電量予測装置であって、所定の日の前日の日没時刻を含む時間帯に太陽光発電システムが設置された設置地点西の空を撮影した画像を数値化した値と、その設置地点を含む地域の所定の日の天気予報を数値化した値とを、発電量の実績値に基づいて導出された予測式へ入力することにより、所定の日の発電量を算出する。

目的

本発明は、天気予報が的中しなかった場合でも、太陽光発電システムによる発電量の予測値の誤差が大きくなることを回避することができる発電量予測装置及び発電量予測方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

太陽光発電システムの所定の日における発電量予測する発電量予測装置であって、前記所定の日の前日の日没時刻を含む時間帯に前記太陽光発電システムが設置された設置地点西の空を撮影した画像を数値化した値と、前記設置地点を含む地域の前記所定の日の天気予報を数値化した値とを、前記発電量の実績値に基づいて導出された予測式へ入力することにより、前記所定の日の前記発電量を算出する発電量予測装置。

請求項2

請求項1に記載の発電量予測装置において、前記設置地点の日没時刻を含む時間帯に前記設置地点の西の空を撮影し、該撮影された画像を出力する撮影部と、前記撮影部から出力された画像が示す色に基づいて当該画像を数値化した画像値を算出し、該算出された画像値を出力する画像処理部と、前記設置地点を含む地域の天気予報を示す情報を受信し、該受信した情報から、当該天気予報を数値化した天気予報値を算出し、該算出された天気予報値を出力する天気予報受信部と、前記発電量の実績値と、前記画像処理部から出力された画像値と、前記天気予報受信部から出力された天気予報値とから前記予測式を導出し、前記所定の日の天気予報の前記天気予報値と、前記所定の日の前日に撮影された画像の前記画像値とを受け付けると、該受け付けた前記天気予報値及び前記画像値を前記予測式へ入力することにより、前記所定の日の前記発電量を算出する予測部と、を有する発電量予測装置。

請求項3

請求項2に記載の発電量予測装置において、前記天気予報値は、所定の時間帯の天気予報を数値化した値であり、前記発電量の実績値は、前記所定の時間帯の発電量の実績値であり、前記予測部は、前記発電量の実績値と、前記画像値と、前記天気予報値とから前記所定の時間帯の前記予測式を導出し、前記所定の日の天気予報の前記天気予報値と、前記所定の日の前日に撮影された画像の前記画像値とを受け付けると、該受け付けた前記天気予報値及び前記画像値を前記所定の時間帯の前記予測式へ入力することにより、前記所定の日の前記発電量を時間帯毎に算出する発電量予測装置。

請求項4

請求項2または請求項3に記載の発電量予測装置において、前記画像処理部は、前記受け付けた画像を複数の領域に分割し、該分割された複数の分割画像が示す色に基づいて当該複数の分割画像のそれぞれを数値化した複数の値を算出し、該算出された複数の値を前記画像値とする発電量予測装置。

請求項5

請求項2または請求項3に記載の発電量予測装置において、前記画像処理部は、前記受け付けた画像を構成する座標点のうち所定の座標点が示す色に基づいて当該画像を数値化した値を前記画像値とする発電量予測装置。

請求項6

請求項2乃至5のいずれか1項に記載の発電量予測装置において、前記画像値は、RGB値に基づいて算出された発電量予測装置。

請求項7

請求項2乃至5のいずれか1項に記載の発電量予測装置において、前記画像値は、HSV値に基づいて算出された発電量予測装置。

請求項8

太陽光発電システムの所定の日における発電量を予測する発電量予測装置における発電量予測方法であって、前記所定の日の前日の日没時刻を含む時間帯に前記太陽光発電システムが設置された設置地点の西の空を撮影した画像を数値化した値と、前記設置地点を含む地域の前記所定の日の天気予報を数値化した値とを、前記発電量の実績値に基づいて導出された予測式へ入力することにより、前記所定の日の前記発電量を算出する発電量予測処理を有する発電量予測方法。

請求項9

請求項8に記載の発電量予測方法において、前記発電量予測処理は、前記設置地点の日没時刻を含む時間帯に前記設置地点の西の空を撮影する処理と、前記撮影された画像が示す色に基づいて当該画像を数値化した画像値を算出する処理と、前記設置地点を含む地域の天気予報を示す情報を受信し、該受信した情報から、当該天気予報を数値化した天気予報値を算出する天気予報値算出処理と、前記発電量の実績値と、前記画像値と、前記天気予報値とから前記予測式を導出する予測式導出処理と、前記所定の日の天気予報の前記天気予報値と、前記所定の日の前日に撮影された画像の前記画像値とを前記予測式へ入力することにより、前記所定の日の前記発電量を算出する発電量算出処理と、を含む処理である発電量予測方法。

請求項10

請求項9に記載の発電量予測方法において、前記天気予報値は、所定の時間帯の天気予報を数値化した値であり、前記発電量の実績値は、前記所定の時間帯の発電量の実績値であり、前記予測式導出処理は、前記発電量の実績値と、前記画像値と、前記天気予報値とから前記所定の時間帯の前記予測式を導出する処理であり、前記発電量算出処理は、前記所定の日の天気予報の前記天気予報値と、前記所定の日の前日に撮影された画像の前記画像値とを前記所定の時間帯の前記予測式へ入力することにより、前記所定の日の前記発電量を時間帯毎に算出する処理である発電量予測方法。

技術分野

0001

本発明は、太陽光発電システム発電量予測する発電量予測装置及び発電量予測方法に関する。

背景技術

0002

太陽光発電は、石油等の化石燃料に依存しない無限エネルギーとして注目されている。また、太陽光発電は、CO2の排出権問題やRPS(Renewable Portfolio Standard)制度の導入等により、今後、その価値がさらに向上することが予想される。

0003

一方、太陽光発電を行う太陽光発電システムは、その発電量が気象条件によって変動する非常に不安定な発電設備である。そのため、その太陽光発電システムは、その発電量を予測することが可能となれば、適用できる範囲はさらに広がると考えられる。

0004

ここで、太陽光発電システムの発電量は、ほぼ日射量に比例し、日射量は天気に依存する。この点に着目し、太陽光発電システムの発電量を予測する際に、天気予報入力情報として利用するための技術が例えば、特許文献1に開示されている。

先行技術

0005

特許第3984604号公報

発明が解決しようとする課題

0006

上述した特許文献1に開示されている技術のように、天気予報のみを入力情報として利用して太陽光発電システムの発電量を予測した場合、天気予報の誤差がそのまま発電量の予測値の誤差となってしまう。すなわち、天気予報が的中しなかった場合、発電量の予測値の誤差が大きくなるという問題点がある。

0007

本発明は、天気予報が的中しなかった場合でも、太陽光発電システムによる発電量の予測値の誤差が大きくなることを回避することができる発電量予測装置及び発電量予測方法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

0008

上記目的を達成するために本発明は、
太陽光発電システムの所定の日における発電量を予測する発電量予測装置であって、
前記所定の日の前日の日没時刻を含む時間帯に前記太陽光発電システムが設置された設置地点西の空を撮影した画像を数値化した値と、前記設置地点を含む地域の前記所定の日の天気予報を数値化した値とを、前記発電量の実績値に基づいて導出された予測式へ入力することにより、前記所定の日の前記発電量を算出する。

0009

また、太陽光発電システムの所定の日における発電量を予測する発電量予測装置における発電量予測方法であって、
前記所定の日の前日の日没時刻を含む時間帯に前記太陽光発電システムが設置された設置地点の西の空を撮影した画像を数値化した値と、前記設置地点を含む地域の前記所定の日の天気予報を数値化した値とを、前記発電量の実績値に基づいて導出された予測式へ入力することにより、前記所定の日の前記発電量を算出する発電量予測処理を有する。

発明の効果

0010

本発明によれば、太陽光発電システムの所定の日における発電量を予測する発電量予測装置は、所定の日の前日の日没時刻を含む時間帯に太陽光発電システムが設置された設置地点の西の空を撮影した画像を数値化した値と、その設置地点を含む地域の所定の日の天気予報を数値化した値とを、発電量の実績値に基づいて導出された予測式へ入力することにより、所定の日の発電量を算出する。

0011

そのため、天気予報が的中しなかった場合でも、発電量の予測値の誤差が大きくなることを回避することができる。

図面の簡単な説明

0012

本発明の発電量予測装置を適用した太陽光発電量予測システムの実施の一形態の構成を示すブロック図である。
図1に示した発電量予測装置の動作を説明するための図である。
図1及び図2に示した画像処理部が画像値を算出する方法の一例を説明するための図であり、(a)は画像を横縞状に分割することによって画像値を算出する場合を示す図、(b)は画像を格子状に分割することによって画像値を算出する場合を示す図、(c)は画像中の所定の座標点を用いて画像値を算出する場合を示す図である。
図1及び図2に示した画像処理部が画像値を算出する方法の他の例を説明するための図である。
図1及び図2に示した発電量予測装置が太陽光発電システムの発電量を予測する動作を説明するためのフローチャートである。

実施例

0013

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

0014

図1は、本発明の発電量予測装置を適用した太陽光発電量予測システムの実施の一形態の構成を示すブロック図である。

0015

本実施形態の太陽光発電量予測システムは図1に示すように、発電量予測装置10と、太陽光発電システム20と、パワーコンディショナ30とを備えている。

0016

太陽光発電システム20は、太陽光のエネルギーを電力に変換する。

0017

パワーコンディショナ30は、電力系統40や需要家50と接続されており、太陽光発電システム20で発電した電力を変換し、電力系統40や需要家50へ供給する。また、パワーコンディショナ30は、太陽光発電システム20の発電量の時間帯毎の実績値を測定し、測定された発電量の時間帯毎の実績値を発電量予測装置10へ出力する。

0018

発電量予測装置10は、撮影部であるカメラ11と、制御部12と、予測部13と、天気予報受信部14とを備えている。

0019

カメラ11は、太陽光発電システム20が設置された設置地点の西の空を撮影するために西の方角を向けて固定される。以降、太陽光発電システム20が設置された設置地点のことを単に設置地点という。カメラ11は、制御部12から出力され、画像の撮影を指示するための撮影指示受け付けると、設置地点の西の空を撮影する。そして、撮影された画像を制御部12へ出力する。

0020

制御部12は、撮影制御部12−1と、画像処理部12−2とを備えている。

0021

撮影制御部12−1は、カレンダー情報及び設置地点の位置情報を記憶しており、それらに基づいて設置地点の日没時刻を算出する。位置情報とは例えば、緯度経度である。そして、撮影制御部12−1は、設置地点の日没時刻を含む時間帯に、撮影指示をカメラ11へ出力する。日没時刻を含む時間帯とは例えば、日没時刻、日没時刻の30分前、日没時刻の30分後等である。この場合、これらの時刻のいずれかの時刻に撮影指示を出力してもよいし、これらの時刻の全ての時刻に撮影指示を出力してもよい。なお、日本においては、日没時刻を含む時間帯の西の空の状態と翌日の天気との間には高い相関関係があるといえる。これは、日本上空には偏西風が吹いており、おおむね西から東へ天気が推移するためである。

0022

画像処理部12−2は、カメラ11から出力された画像を受け付ける。そして、受け付けた画像を数値化した値である画像値を算出する。そして、画像処理部12−2は、算出された画像値を予測部13へ出力する。なお、画像処理部12−2が受け付けた画像は、その画像を構成する座標点毎にRGB(Red、Green、Blue)値で表現されている。RGB値とは、色を示す値であり、赤、緑、青の3つの色を基準とした値である。

0023

以下に、画像処理部12−2が画像値を算出する動作について詳細に説明する。

0024

図2は、図1に示した発電量予測装置10の動作を説明するための図である。

0025

画像処理部12−2は、カメラ11から出力された画像を受け付けると、図2に示すように、受け付けた画像のRGB値をHSV(Hue、 Saturation、Value)値に変換する。HSV値とは、色を示す値であり、色相彩度明度を基準とした値である。なお、画像処理部12−2は、画像をHSV値に変換しなくてもよい。そして、画像処理部12−2は、予め決められた方法により、受け付けた画像の画像値を算出する。

0026

図3は、図1及び図2に示した画像処理部12−2が画像値を算出する方法の一例を説明するための図であり、(a)は画像を横縞状に分割することによって画像値を算出する場合を示す図、(b)は画像を格子状に分割することによって画像値を算出する場合を示す図、(c)は画像中の所定の座標点を用いて画像値を算出する場合を示す図である。

0027

図3(a)、(b)に示すように受け付けた画像100を複数の領域に分割することによって画像値を算出する方法の場合、画像処理部12−2は、分割された分割画像101−1,101−2を構成する座標点のHSV値の平均値を分割画像101−1,101−2毎に算出する。この平均値のそれぞれが画像値となる。なお、受け付けた画像のRGB値をHSV値に変換しなかった場合には、画像処理部12−2は、分割された分割画像を構成する座標点のRGB値の平均値を分割画像101−1,101−2毎に算出する。

0028

ここで、画像値を算出する方法は、上述したように画像100を複数の領域に分割することによって算出する方法に限定されない。例えば、図3(c)に示すように、画像100中の複数の所定の座標点101−3におけるHSV値またはRGB値を画像値としてもよい。さらに、以下に示すような方法によって画像値を算出してもよい。

0029

図4は、図1及び図2に示した画像処理部12−2が画像値を算出する方法の他の例を説明するための図である。

0030

この方法では図4に示すように、予め決められた複数の種類に天気を分類しておく。例えば、「晴れ」、「曇り」、「雨」、「」等である。そして、算出された分割画像101−2(図3(b)参照)毎のHSV値またはRGB値の平均値の分布に応じ、いずれかの種類の天気に画像を対応付ける。そして、対応付けられた種類の天気を示す番号である種類番号を画像値とする。なお、ここでは、画像100を格子状に分割した場合を一例として説明したが、この方法は例えば、図3(a)に示したように画像100を横縞状に分割した場合でも利用できる。

0031

再度、図1を参照すると、天気予報受信部14は、天気予報提供者60から送信された設置地点を含む地域の天気予報を示す情報を受信する。そして、受信した情報を数値化した値である天気予報値を時間帯毎に算出する。天気予報値としては例えば、晴れを1、曇りを2、雨を3、雪を4のように設定する。そして、算出された時間帯毎の天気予報値を予測部13へ出力する。なお、天気予報提供者60は例えば、気象庁気象情報提供サービス会社等である。

0032

予測部13は、予測値算出部13−1と、データベース13−2とを備えている。

0033

データベース13−2は、パワーコンディショナ30から出力された太陽光発電システム20による発電量の時間帯毎の実績値と、画像処理部12−2から出力された画像値と、天気予報受信部14から出力された時間帯毎の天気予報値とを記憶する。

0034

予測値算出部13−1は図2に示すように、データベース13−2に記憶された発電量の実績値と、画像値と、天気予報値とから、太陽光発電システム20の発電量を予測するための予測式を重回帰分析によって導出する。具体的には、予測値算出部13−1は、発電量を予測する予測対象日前日以前の発電量の時間帯毎の実績値と、予測対象日の前日以前の時間帯毎の天気予報値とに基づいた重回帰分析を行う。このとき、時間帯mにおける発電量を目的変数にし、時間帯mにおける天気予報値と、画像値とを説明変数にする。この場合の回帰モデルを以下の式(1)に示す。

0035

Ym=β0+β1X1+β2X2+β3X3+・・・+βnXn+u (1)
上記の(1)式において、Ymは目的変数であり、β0は定数項であり、X1〜Xnは説明変数であり、β1〜βnは回帰係数であり、uは誤差項である。

0036

予測値算出部13−1は、最小二乗法を用いて回帰係数β1〜βn及び定数項β0を求め、時間帯毎の発電量の予測式を導出する。なお、複数の説明変数と定数項とが存在することは、画像処理部12−2によって算出された画像値の数が複数であることを示しており、項の数は、画像処理部12−2において画像値を算出する方法によって異なる。

0037

そして、予測値算出部13−1は図2に示すように、天気予報受信部14から出力された予測対象日の時間帯mにおける天気予報値と、制御部12から出力され、予測対象日の前日に撮影された画像の画像値と受け付ける。そして、受け付けた天気予報値及び画像値を導出された時間帯mの予測式へ入力することにより、予測対象日の時間帯mにおける発電量の予測値を算出する。

0038

以下に、上記のように構成された太陽光発電量予測システムにおいて発電量予測装置10が太陽光発電システム20の発電量を予測する動作について説明する。

0039

図5は、図1及び図2に示した発電量予測装置10が太陽光発電システム20の発電量を予測する動作を説明するためのフローチャートである。

0040

ここでは、データベース13−2には、予測対象日の前日以前の発電量の時間帯毎の実績値と、予測対象日の前日以前の時間帯毎の天気予報値と、予測対象日の前々日以前にカメラ11によって撮影された画像の画像値とが記憶されているものとする。また、ここでは、カメラ11によって撮影された画像を格子状に分割し、分割された分割画像毎に算出されたHSV値の平均値を画像値として利用するものとする。

0041

まず、制御部12の撮影制御部12−1は、カレンダー情報及び設置地点の情報に基づき、設置地点の予測対象日の前日の日没時刻を算出する。そして、撮影制御部12−1は、予測対象日の前日の日没時刻を含む時間帯にカメラ11へ撮影指示を出力する。

0042

撮影制御部12−1から出力された撮影指示を受け付けたカメラ11は、画像を撮影する(ステップS1)。

0043

そして、カメラ11は、撮影された画像を制御部12の画像処理部12−2へ出力する。

0044

カメラ11から出力された画像を受け付けた画像処理部12−2は、受け付けた画像のRGB値をHSV値に変換する(ステップS2)。

0045

次に、画像処理部12−2は、受け付けた画像を格子状の複数の領域に分割する(ステップS3)。

0046

次に、画像処理部12−2は、分割された分割画像毎にHSV値の平均値を算出する(ステップS4)。

0047

そして、画像処理部12−2は、算出された分割画像毎のHSV値の平均値を画像値として予測値算出部13−1へ出力する。

0048

また、天気予報受信部14は、天気予報提供者60から送信された予測対象日の天気予報を示す情報を受信する。そして、受信した情報から時間帯毎の天気予報値を算出する(ステップS5)。

0049

そして、天気予報受信部14は、算出された時間帯毎の天気予報値を予測値算出部13−1へ出力する。

0050

予測値算出部13−1は、予測対象日の前日以前の発電量の時間帯毎の実績値と、予測対象日の前日以前の時間帯毎の天気予報値と、予測対象日の前々日以前にカメラ11によって撮影された画像の画像値とをデータベース13−2から取得する。そして、取得されたそれらの値から、予測対象日の時間帯mの予測式を重回帰分析によって導出する(ステップS6)。

0051

次に、予測値算出部13−1は、画像処理部12−2から出力された画像値と、天気予報受信部14から出力された時間帯毎の天気予報値とを受け付ける。

0052

そして、予測値算出部13−1は、受け付けた時間帯毎の天気予報値のうち時間帯mの天気予報値と、受け付けた画像値とを、ステップS6において導出した時間帯mの予測式へ入力する(ステップS7)。

0053

これにより、予測対象日の時間帯mにおける発電量の予測値が算出される(ステップS8)。この算出された時間帯毎の発電量の予測値を加算することにより、予測対象日の発電量の予測値が算出することができる。

0054

このように本実施形態において発電量予測装置10は、予測対象日の前日の日没時刻を含む時間帯に太陽光発電システム20が設置された設置地点の西の空を撮影した画像を数値化した値と、その設置地点を含む地域の所定の日の天気予報を数値化した値とを、発電量の実績値に基づいて導出された予測式へ入力することにより、予測対象日の発電量を算出する。

0055

そのため、天気予報が的中しなかった場合でも、予測誤差が大きくなることを回避することができる。

0056

なお、天気予報は、厳密には太陽電池システムが設置されている設置地点の天気予報ではない。本発明では、太陽光発電システムが設置されている設置地点における画像を用いるため、設置地点における天気をより正確に予測することができる。すなわち、天気予報だけを利用した場合よりも精度の高い発電量の予測が可能となる。

0057

10発電量予測装置
11カメラ
12 制御部
12−1撮影制御部
12−2画像処理部
13予測部
13−1予測値算出部
13−2データベース
14天気情報受信部
20太陽光発電システム
30パワーコンディショナ
40電力系統
50需要家
60天気予報提供者
100 画像
101−1,101−2分割画像
101−3 所定の座標点

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