特許 6576648 エリア単位太陽光発電発電量推定装置および方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6576648

(24)【登録日】2019年8月30日

(45)【発行日】2019年9月18日

(54)【発明の名称】エリア単位太陽光発電発電量推定装置および方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/00 20060101AFI20190909BHJP

   H02J 3/38 20060101ALI20190909BHJP

   H02S 50/00 20140101ALI20190909BHJP

   G01W 1/12 20060101ALI20190909BHJP

【ＦＩ】

   H02J3/00 170

   H02J3/38 130

   H02S50/00

   G01W1/12 J

【請求項の数】8

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2015-30284(P2015-30284)

(22)【出願日】2015年2月19日

(65)【公開番号】特開2016-152742(P2016-152742A)

(43)【公開日】2016年8月22日

【審査請求日】2017年10月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(73)【特許権者】

【識別番号】000222037

【氏名又は名称】東北電力株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】高橋 広考

(72)【発明者】

【氏名】古川 健太

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 雅浩

(72)【発明者】

【氏名】松田 勝弘

(72)【発明者】

【氏名】志間 達夫

(72)【発明者】

【氏名】木村 全一

【審査官】 坂東 博司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−２００１６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１９１７７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／２０７８４８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 再公表特許第２０１４／１９９５０２（ＪＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ３／００

Ｇ０１Ｗ １／１２

Ｈ０２Ｊ ３／３８

Ｈ０２Ｓ ５０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

有効電力と無効電力を得ることができる送配電系統の情報入力点の電気的下流側領域における太陽光発電の発電量を推定するためのエリア単位太陽光発電発電量推定装置であって、
前記情報入力点における有効電力と無効電力を短周期で取得する短周期ＰＱ計測情報取得機能と、前記送配電系統の情報入力点の電気的下流側領域における太陽光発電による有効電力と無効電力の発電量を、前記電気的下流側領域における日射量から長周期に求める長周期エリア単位太陽光発電出力推定機能と、該長周期エリア単位太陽光発電出力推定機能が得た太陽光発電による複数の有効電力と無効電力の発電量と前記短周期ＰＱ計測情報取得機能が得た有効電力と無効電力から、太陽光発電停止時における有効電力と無効電力を算出する太陽光発電停止時出力算出機能と、該太陽光発電停止時出力算出機能による有効電力と無効電力の関係を示す負荷特性を導き、前記短周期ＰＱ計測情報取得機能で得た有効電力と無効電力とから、前記太陽光発電の発電量を推定する短周期エリア単位太陽光発電出力推定機能を備えることを特徴とするエリア単位太陽光発電発電量推定装置。

【請求項2】

請求項１に記載のエリア単位太陽光発電発電量推定装置であって、
前記長周期エリア単位太陽光発電出力推定機能における前記日射量の情報は、前記電気的下流側領域を複数に分割した小地域ごとの日射量情報であり、前記小地域ごとの太陽光発電の設備容量情報を有し、前記小地域ごとの日射量情報と、前記小地域ごとの太陽光発電の設備容量情報とから前記太陽光発電による発電量を生成することを特徴とすることを特徴とするエリア単位太陽光発電発電量推定装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載のエリア単位太陽光発電発電量推定装置であって、
短周期エリア単位太陽光発電出力推定機能において、前記短周期ＰＱ計測情報取得機能から求めた無効電力の大きさが第１の値のときに前記負荷特性で定まる有効電力と、前記短周期ＰＱ計測情報取得機能から求めた有効電力の差を前記太陽光発電の発電量の推定値とすることを特徴とするエリア単位太陽光発電発電量推定装置。

【請求項4】

請求項３に記載のエリア単位太陽光発電発電量推定装置であって、
前記第１の値の無効電力は、前記短周期ＰＱ計測情報取得機能で取得した無効電力を、力率を用いて補正した値であることを特徴とするエリア単位太陽光発電発電量推定装置。

【請求項5】

有効電力と無効電力を得ることができる送配電系統の情報入力点の電気的下流側領域における太陽光発電の発電量を推定するためのエリア単位太陽光発電発電量推定方法であって、
前記情報入力点における有効電力と無効電力を短周期で取得し、前記送配電系統の情報入力点の電気的下流側領域における太陽光発電による有効電力と無効電力の発電量を、前記電気的下流側領域における日射量から長周期で取得し、該長周期で取得した太陽光発電による複数の有効電力と無効電力の発電量と前記短周期で取得した有効電力と無効電力から、太陽光発電停止時における有効電力と無効電力を算出し、該太陽光発電停止時における有効電力と無効電力の関係を示す負荷特性を導き、前記短周期で取得した有効電力と無効電力とから、前記太陽光発電による有効電力と無効電力の発電量を推定することを特徴とするエリア単位太陽光発電発電量推定方法。

【請求項6】

請求項５に記載のエリア単位太陽光発電発電量推定方法であって、
前記日射量の情報は、前記電気的下流側領域を複数に分割した小地域ごとの日射量情報であり、前記小地域ごとの太陽光発電の設備容量情報を有し、前記小地域ごとの日射量情報と、前記小地域ごとの太陽光発電の設備容量情報とから前記太陽光発電による有効電力と無効電力の発電量を生成することを特徴とするエリア単位太陽光発電発電量推定方法。

【請求項7】

請求項５または請求項６に記載のエリア単位太陽光発電発電量推定方法であって、
前記短周期で取得した無効電力の大きさが第１の値のときに前記負荷特性で定まる有効電力と、前記短周期で取得した有効電力の差を前記太陽光発電による推定値とすることを特徴とするエリア単位太陽光発電発電量推定方法。

【請求項8】

請求項７に記載のエリア単位太陽光発電発電量推定方法であって、
前記第１の値の無効電力は、前記短周期で取得した無効電力を、力率を用いて補正した値であることを特徴とするエリア単位太陽光発電発電量推定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、太陽光発電装置による発電量を推定することに係り、特にエリア単位で太陽光発電の発電量を推定する装置および方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、地球環境保護を目的に電力系統への太陽光発電の連系量が増加している。一方で、太陽光発電は雲の影響で発電量が急激に変化するリスクがある。このため電力会社には、電力の安定供給のために、太陽光発電出力を数秒間隔などで高頻度かつ正確に知りたいとうニーズがある。

【0003】

太陽光発電出力推定の従来技術のひとつに、非特許文献１に記す技術がある。非特許文献１には、力率法による太陽光発電出力推定方式が紹介されている。力率法の概要を以下に記す。

【0004】

力率法ではまず、横軸が有効電力Ｐ、縦軸が無効電力Ｑの座標平面において、分散電源である太陽光発電が停止中に変電所のバンク単位等で計測した有効電力Ｐや無効電力Ｑに応じて複数のプロットを打ち、これら複数のプロットに基づき、例えば線形近似処理することにより当該電力系統の負荷特性を予め特定しておく。次に、変電所のバンク単位等で計測するリアルタイムの有効電力Ｐや無効電力Ｑ（例えば１０秒間隔で計測）に応じて先の有効電力Ｐと無効電力Ｑの座標面上にプロットを打つ。

【0005】

仮に太陽光発電が力率１で動作しているとすると、太陽光発電は有効電力Ｐだけを出力する。このため、無効電力がＱ１の場合に当該電力系統のあらかじめ特定した前記の負荷特性から求まる有効電力をＰ_０、リアルタイムの有効電力Ｐの計測値をＰ_１とすると、太陽光発電出力は、負荷特性から求まる有効電力Ｐ_０とリアルタイムの有効電力Ｐの差として求めることができる。

【0006】

力率法のメリットは、変電所のバンク単位等で有効電力Ｐや無効電力Ｑを計測するたびに、その時点における太陽光発電出力を計算可能であるため、高頻度に太陽光発電出力を推定することができるという点である。

【0007】

次に、太陽光発電出力推定の他の既存技術として、特許文献１がある。特許文献１には、「太陽光発電状況予測装置１０は、予め区分けされた地域の識別情報と、当該地域の太陽光発電の設備に関する設備情報とを対応付けて記憶する発電能力ＤＢ３１を備え、所定時間ごとに、予め区分けされた地域における日射量データを受信し、気象観測した気象データを送信する気象サーバ１０３から気象データを受信し、受信した日射量データと、受信した気象データとにより、予め区分けされた地域ごとの一定時間の日射量を推定し、推定した日射量によって、発電能力ＤＢ３１に基づいて、予め区分けされた地域ごとの太陽光発電の発電量を算定し、算定した太陽光発電の発電量を、電力系統を監視する監視システム１０８に送信する。」と記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０１０−２４９６０８号公報

【非特許文献】

【0009】

【非特許文献1】松田他「分散形電源の運転状況推定手法の提案」 電気学会論文誌Ｂ、Ｖｏｌ．１３０ Ｎｏ．６ Ｐａｇｅ．５９３−６０２（２０１０年）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

非特許文献１に記載の方式において太陽光発電出力を正確に計算するには、電力系統の負荷特性を正確に生成する必要がある。しかし、そのためには需要サイドの全ての太陽光発電装置を停止させる必要があるという課題がある。

【0011】

一方、特許文献１に記載の方式は、気象衛星画像情報が長周期（たとえば３０分間隔）でしか取得できないため、数秒間隔といった短周期で太陽光発電出力を推定できないとう課題がある。

【0012】

非特許文献１に記載の力率法で太陽光発電出力を正確に計算するには，需要サイドの全ての太陽光発電装置を停止させる必要があるという課題がある。

【0013】

また，変電所バンクの負荷特性は，太陽光発電装置が設置されているバンク単位で異なるし，またそこの需要家数の増減によっても変化するため，バンク単位の負荷特性をきめ細かくかつ正確に把握することが困難であるという課題もある。

【0014】

さらに，特許文献１には，気象衛星画像情報により太陽光発電出力を推定する方式が記載されているが，この特許文献１に記載の方式は，長周期（例えば30分間隔）でしか推定できないという課題がある。

【0015】

以上のことから本発明においては、需要サイドの太陽光発電装置を止める必要がなく、高頻度に太陽光発電出力を推定することができるエリア単位太陽光発電発電量推定装置および方法を提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0016】

上記課題を解決するために、本発明においては、有効電力と無効電力を得ることができる送配電系統の情報入力点の電気的下流側領域における太陽光発電の発電量を推定するためのエリア単位太陽光発電発電量推定装置であって、情報入力点における有効電力と無効電力を短周期で取得する短周期ＰＱ計測情報取得機能と、送配電系統の情報入力点の電気的下流側領域における太陽光発電による有効電力と無効電力の発電量を、下流側領域における日射量から長周期に求める長周期エリア単位太陽光発電出力推定機能と、長周期エリア単位太陽光発電出力推定機能が得た太陽光発電による複数の有効電力と無効電力の発電量と短周期ＰＱ計測情報取得機能が得た有効電力と無効電力から、太陽光発電停止時における有効電力と無効電力を算出する太陽光発電停止時出力算出機能と、太陽光発電停止時出力算出機能による有効電力と無効電力の関係を示す負荷特性を導き、短周期ＰＱ計測情報取得機能で得た有効電力と無効電力とから、太陽光発電の発電量を推定する短周期エリア単位太陽光発電出力推定機能を備える。

【0017】

また本発明においては、有効電力と無効電力を得ることができる送配電系統の情報入力点の電気的下流側領域における太陽光発電の発電量を推定するためのエリア単位太陽光発電発電量推定方法であって、情報入力点における有効電力と無効電力を短周期で取得し、送配電系統の情報入力点の電気的下流側領域における太陽光発電による有効電力と無効電力の発電量を、下流側領域日射量から長周期で取得し、長周期で取得した太陽光発電による複数の有効電力と無効電力の発電量と短周期で取得した有効電力と無効電力から、太陽光発電停止時における有効電力と無効電力を算出し、太陽光発電停止時における有効電力と無効電力の関係を示す負荷特性を導き、短周期で取得した有効電力と無効電力とから、太陽光発電による有効電力と無効電力の発電量を推定する。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、需要サイドの太陽光発電を止める必要がないというメリットがある。さらに、高頻度に太陽光発電出力を推定できるというメリットがある。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明に係るエリア単位太陽光発電発電量推定装置の全体構成を示す図。

【図2】短周期ＰＱ計測情報取得機能２の出力データの一例を示す図。

【図3】配電用変電所とここに接続された配電線の一例を示す図。

【図4】電力系統に対するメッシュ定義の一例を示す図。

【図5】気象衛星観測情報取得機能３が出力する情報の一例を示す図。

【図6】長周期エリア単位太陽光発電出力推定機能４の処理を示すフローチャート。

【図7】太陽光発電容量データベースＤＢ１のテーブル定義を示す図。

【図8】長周期エリア単位太陽光発電出力推定機能４の出力データの一例を示す図。

【図9】太陽光発電停止時ＰＱ算出機能６の処理を示すフローチャート。

【図10】太陽光発電停止時ＰＱ情報データベースＤＢ２のテーブル定義を示す図。

【図11】短周期エリア単位太陽光発電出力推定機能９の処理を示すフローチャート。

【図12】太陽光発電出力推定処理のイメージを説明するための図。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明する。

【0021】

上記課題の明確化により、本発明者らはこの解決に向けて，バンク毎に負荷特性を求めると共に，この負荷特性とバンク単位で取得可能な短周期の有効電力Ｐや無効電力Ｑの情報から，気象衛星画像情報により長周期でしか推定できない太陽光発電量を短周期でかつバンク単位毎に推定する仕組みを開発し，本発明に至ったものである。

【0022】

また当初はバンク単位での検討から開始したが、その後必ずしもバンク単位である必要はなく、要は送配電系統の有効電力Ｐや無効電力Ｑの情報を得ることが可能な位置であれば任意点でよいという結論に至り、エリア単位という概念を有するに至った。この場合のエリア単位とは、当該情報入手点よりも電気的に下流にある領域全体が監視対象になるという意味である。

【0023】

このように上記記載のバンク単位での太陽光発電出力の推定方式は，バンク単位に限らず配電線単位または送電線単位毎に有効電力Ｐや無効電力Ｑの情報を得ることにより，配電線単位または送電線単位での太陽光発電出力の推定も可能である。

【0024】

つまり、本発明において着目するエリア単位とは、狭い領域を想定した場合には、1つのフィーダ(配電線)に接続された領域であり、フィーダ遮断器の近辺を情報入力点として電圧・電流から有効電力Ｐや無効電力Ｑの情報を得る。またより広範囲の領域を想定した場合には、変電所内の母線に接続された複数のフィーダ(配電線)に接続された領域であり、母線近辺を情報入力点として電圧・電流から有効電力Ｐや無効電力Ｑの情報を得る。この形式では母線の上流側には変圧器が設置されることが多いので、このケースがバンク単位というに最も近いものといえる。

【0025】

より広範囲のエリア単位とするケースでは、配電変電所の受電入口における電圧・電流から有効電力Ｐや無効電力Ｑの情報を得、受電変電所に接続された負荷側の領域を監視対象とすることができる。さらにはより高圧側の送電系統に着目したときに、上記配電変電所と同じ観点で送電変電所に設定したエリア単位（1送電線、複数送電線、送電変電所受電端など）での領域を監視の対象とすることも可能である。

【0026】

要するにエリア単位としての監視位置を定めるには送配電電力系統中の任意点での有効電力Ｐや無効電力Ｑの情報が得られれば良い。

【実施例】

【0027】

図１は本発明に係るエリア単位太陽光発電発電量推定装置の全体構成を示す図である。ここでは推定装置の全体構成について説明する。なお、以降は特段記載しない限り、「エリア」を「配電用変電所のバンク単位で電力が供給される地域」と定義した例について説明する。

【0028】

図１において１は本発明に係るエリア単位太陽光発電発電量推定装置であり、図示しない記憶装置や入出力機能を含んで構成されるＰＣ等の電子演算機能で実現されるものである。図１には、電子演算機能で実現する各種機能、及び当該機能の実行に使用する各種データを保持するデータベースＤＢを記載している。このうち、２と３が外部からのデータを取得する入力機能であり、９が内部の演算結果を外部出力する出力機能である。４、６、８が各種の演算機能に相当している。

【0029】

入力機能のうち２は、短周期で有効電力Ｐと無効電力Ｑを計測して情報を取得する機能（以下単に短周期ＰＱ計測情報取得機能という）であり、電力系統の変電所におけるバンク単位で短周期（例えば１０秒）ごとに計測された有効電力Ｐや無効電力Ｑの計測値を取得する機能である。ここで入力された有効電力Ｐや無効電力Ｑは、太陽光発電停止時ＰＱ算出機能６、および短周期エリア単位太陽光発電出力推定機能８へ渡される。

【0030】

入力機能のうち３は、気象衛星観測情報取得機能であり、気象衛星が撮影する気象衛星画像情報からメッシュ単位（例えば１ｋｍ四方メッシュ）の日射量情報へ変換された日射量情報を取得する。この日射量情報は長周期（例えば３０分間隔）で取得される。取得された日射量情報は、取得される度に長周期エリア単位太陽光発電出力推定機能４へ渡される。なおこの機能は、広範囲な対象エリアの日射量情報を取得する目的で気象衛星観測情報を採用しているが、他の手段により地上の日射量計測情報を広範囲に得ることができるのであれば、代用可能である。

【0031】

各種機能の実行に使用する各種データを保持するデータベースＤＢのうちＤＢ１は、太陽光発電容量データベースＤＢ１であり、メッシュ（例えば１ｋｍ四方メッシュ）ごとの太陽光発電設置容量情報を記憶している。

【0032】

各種機能の実行に使用する各種データを保持するデータベースＤＢのうちＤＢ２は、太陽光発電停止時ＰＱ情報データベースであり、太陽光発電停止時の有効電力Ｐや無効電力Ｑが記録される。

【0033】

電子演算機能で実現される各種の機能４、６、８のうち、長周期エリア単位太陽光発電出力推定機能４では、気象衛星観測情報取得機能３から取得するメッシュ単位の日射量情報と、太陽光発電容量データベースＤＢ１に記録されているメッシュごとの太陽光発電設置容量情報とから、エリア全体の太陽光発電発電量を３０分間隔で計算する。このエリア全体の太陽光発電による発電量情報は太陽光発電停止時ＰＱ算出機能６へ渡される。

【0034】

電子演算機能で実現される各種の機能４、６、８のうち、太陽光発電停止時ＰＱ算出機能６においては、短周期ＰＱ計測情報取得機能２が１０秒間隔に取得する短周期での有効電力Ｐ、無効電力Ｑの計測情報と、長周期エリア単位太陽光発電出力推定機能４が３０分間隔で計算するエリア全体の太陽光発電発電量情報とから、３０分ごとのエリア単位の太陽光発電停止時に相当する有効電力Ｐや無効電力Ｑを計算する。

【0035】

電子演算機能で実現される各種の機能４、６、８のうち、短周期エリア単位太陽光発電出力推定機能８は、太陽光発電停止時ＰＱ情報データベースＤＢ２に記録された３０分間隔の太陽光発電停止時における有効電力Ｐ、無効電力Ｑの情報と、短周期ＰＱ計測情報取得機能２が取得する１０秒間隔の有効電力Ｐ、無効電力Ｑの計測情報とから、１０秒間隔の太陽光発電出力推定値を計算する。この計算結果は、出力機能９にて外部出力される。

【0036】

以下、各機能について詳しく説明する。

【0037】

図２は、短周期ＰＱ計測情報取得機能２の出力データの一例を示す図である。本データは、エリア単位の有効電力Ｐ（ｋｗ）と無効電力Ｑ（ｋｖａｒ）、さらにこれらの情報を計測した日付と時刻の情報で構成される。取得周期は１０秒周期（短周期）である。ここでエリア単位とは、例えば配電用変電所のバンク単位の意味であり、図３にそのイメージを記す。

【0038】

図３は、配電用変電所とここに接続された配電線の一例を示す図である。この図３により、短周期ＰＱ計測情報取得機能２が取得する情報の計測点の一例を説明する。

【0039】

典型的な配電用変電所ＳＳは、受電母線Ｂｕｓ１において送電線Ｌ１に接続されている。受電母線Ｂｕｓ１にはバンクＢ（変圧器：Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）を介して配電母線Ｂｕｓ２（Ｂｕｓ２１、Ｂｕｓ２２、Ｂｕｓ２３）がそれぞれ接続されており、かつ配電母線Ｂｕｓ２（Ｂｕｓ２１、Ｂｕｓ２２、Ｂｕｓ２３）にはそれぞれ複数の配電線Ｌ２が接続されている。また配電線Ｌ２には、複数の需要家負荷Ｌｄや複数台の太陽光発電ＰＶが接続されている。

【0040】

ここでエリア単位とは、例えば配電用変電所のバンク単位の意味である。従って、図３の例の配電変電所ＳＳをエリア単位で表す時には、バンクＢ１、Ｂ２、Ｂ３に接続される３つのエリアが存在することになる。図３の例ではバンクＢ１に接続されるエリアには、配電母線Ｂｕｓ２１と、配電線Ｌ２１（Ｌ２１１、Ｌ２１２、Ｌ２１３）と、需要家の負荷Ｌｄ１（Ｌｄ１１、Ｌｄ１２、Ｌｄ１３）と、太陽光発電ＰＶ１（ＰＶ１１、ＰＶ１２、ＰＶ１３）を含む。図３のバンクＢ２に接続されるエリアには、配電母線Ｂｕｓ２２と、配電線Ｌ２２（Ｌ２２１からＬ２２ｎ）が記載されているが、これ以外に需要家の負荷Ｌｄや、太陽光発電ＰＶを含む。また図３のバンクＢ３に接続されるエリアには、配電母線Ｂｕｓ２３と、配電線Ｌ２３（Ｌ２３１からＬ２３ｍ）が記載されているが、これ以外に需要家の負荷Ｌｄや、太陽光発電ＰＶを含む。

【0041】

また図３において、図１のエリア単位太陽光発電発電量推定装置１の短周期ＰＱ計測情報取得機能２が使用する有効電力Ｐや無効電力Ｑは、エリア単位で把握された量である。このため有効電力Ｐや無効電力Ｑの計測は、バンク合計での有効電力Ｐや無効電力Ｑが把握可能に設置される。例えばバンクＢの後流側にセンサＳＣ（ＳＣ１、ＳＣ２、ＳＣ３）が設置されるのがよい。

【0042】

図１に戻り、気象衛星観測情報取得機能３が取得する情報は、気象衛星が撮影する気象衛星画像情報からメッシュ単位（たとえば１ｋｍ四方メッシュ）の日射量情報へ変換された日射量情報である。ここでメッシュの定義を、図４を用いて説明する。

【0043】

図４は電力系統に対するメッシュ定義の一例を示す図である。ここではバンクＢ１を例にとり、メッシュ定義の一例として説明する。なお、配電用変電所ＳＳ、バンクＢ１、配電線Ｌ２１１、Ｌ２１２、Ｌ２１３は図３に記載したものと同一である。図４に示すように、バンクＢ１に接続する配電線Ｌ２１１、Ｌ２１２、Ｌ２１３の全域を１ｋｍ四方のメッシュに区切り、左右方向を英字表示し、上下方向を数字表示して特定する交点であるセル位置を「Ａ０、Ｈ８」などのように記号の組み合わせで示している。配電線によりカバーされるこれらの領域が、有効電力Ｐや無効電力Ｑの計測点（バンク位置）における電気的な下流領域に該当している。

【0044】

図５は気象衛星観測情報取得機能３が出力する情報の一例を示す図である。取得周期は３０分（長周期）である。本情報は、日付、時刻と、セル位置がＡ０やＡ１などの各セルの日射量情報（ｋＷ／ｍ^２）で構成される。

【0045】

図６は、長周期エリア単位太陽光発電出力推定機能４の処理を示すフローチャートである。本フローチャートは１０秒間隔で実行される。

【0046】

図６のフローチャートの最初の処理ステップであるＳ４１は、気象衛星観測情報取得確認を実行する機能である。本機能は、処理時点における最新の気象衛星観測情報（図５）を取得する。

【0047】

次の処理ステップＳ４２では、今回の処理ステップＳ４１で取得した気象衛星観測情報の日付や時刻の情報が、前回の１０秒前の処理ステップＳ４１で取得した気象衛星観測情報（図５）のものと異なるか否かを判定する。今回の取得情報と前回の取得情報とで日付や時刻が異なる場合（Ｙ）には処理ステップＳ４３へ進む。今回の取得情報と前回の取得情報とで日付や時刻が同じ場合には、処理を終了（Ｎ）する。なお、気象衛星観測情報（図５）は３０分間隔で取得するため、処理ステップＳ４３以降の処理は、３０分に１回の周期での処理になる。

【0048】

長周期エリア単位太陽光発電出力推定機能４としての実質的な処理である処理ステップＳ４３では、メッシュ別太陽光発電容量情報を太陽光発電容量データベースＤＢ１から取得する。太陽光発電容量データベースＢ１のテーブル定義の一例を図７に示す。

【0049】

太陽光発電容量データベースＢ１のテーブル定義の一例を図７に示すように、セル位置ごとの太陽光発電容量（ｋＷ）が記録されている。例えば、セル位置Ａ０の太陽光発電容量はＣＡＰ_Ａ０であるが、これはセル位置Ａ０の地域に存在する個別太陽光発電の容量の合計値を示している。

【0050】

処理ステップＳ４４では、長周期エリア単位太陽光発電出力を推定している。本機能は、処理ステップＳ４１で取得するセル位置ごとの日射量情報（ｋＷ／ｍ^２）と、処理ステップＳ４３で取得するセル位置ごとの太陽光発電容量（ｋＷ）とから、エリア全体の太陽光発電出力を推定する。エリア単位の太陽光発電出力は（１）式、（２）式で計算する。

【0051】

なお（１）式は、エリア単位の太陽光発電出力として有効電力Ｐ_１８００を求めたものであり、（２）式は、エリア単位の太陽光発電出力として無効電力Ｑ_１８００を求めたものである。またこれらの式において、ｎは図４で述べたセル位置（ｎ＝Ａ０、Ａ１、・・・、Ｈ８）、ＣＡＰ（ｎ）はセル位置ｎでの太陽光発電容量（ｋＷ）、 Ｒは太陽光発電容量に対する設置面積の変換係数（ｍ^２／ｋＷ）、 ＳＲ（ｎ）はセル位置ｎの日射量（ｋＷ／ｍ^２）、 ｃｏｓθは太陽光発電の力率である。

【0052】

【数1】

【0053】

【数2】

【0054】

図８は、図６に処理フローを示した図１の長周期エリア単位太陽光発電出力推定機能４の出力情報の一例を示す図である。本出力情報の一例は、日付（２０１４年４月１日）、時刻（１２時３０分００秒）、有効電力Ｐ（ｋｗ）（Ｐ_１８００）、無効電力Ｑ（ｋｖａｒ）（Ｑ_１８００）で構成されている。なお、有効電力Ｐ_１８００は（１）式の計算結果、無効電力Ｑ_１８００は（２）式の計算結果に相当する。

【0055】

図９は、図１の太陽光発電停止時ＰＱ算出機能６の処理を示すフローチャートである。本フローチャートは、長周期エリア単位太陽光発電出力推定機能４の処理フローにおける周期と同様に、１０秒間隔で実行する。

【0056】

図９のフローチャートの最初の処理ステップであるＳ６１は、最新の短周期ＰＱ計測情報を取得する。本機能は、短周期ＰＱ計測情報取得機能２が１０秒間隔で取得する短周期の有効電力Ｐや無効電力Ｑの計測情報のうち、本処理実行時における図２に示す最新の情報を取得する。

【0057】

次の処理ステップＳ６２では、最新の長周期エリア単位太陽光発電出力情報を取得する。この機能では、図１の長周期エリア単位太陽光発電出力推定機能４が３０分間隔で出力するエリア単位太陽光発電出力推定情報のうち、本処理実行時における図８に示す最新情報を取得する。

【0058】

処理ステップＳ６３では、短周期ＰＱ計測情報取得機能２から取得した最新情報（図２）と、長周期エリア単位太陽光発電出力推定機能４から取得した最新情報（図８）とのタイムスタンプを比較する。両者のタイムスタンプが同じであれば処理ステップＳ６４へ進む。なお、短周期ＰＱ計測情報取得機能２から取得する最新情報（図２）は、１０秒間隔で更新されるが、長周期エリア単位太陽光発電出力推定機能４から取得する最新情報（図８）は３０分間隔の更新であるため、両者のタイムスタンプが一致するのは３０分に一回である。このため、両者のタイムスタンプが異なる場合には本フローチャートを終了する。

【0059】

処理ステップＳ６４では、太陽光発電停止時における有効電力Ｐと無効電力Ｑを算出する。本機能においては、エリア単位での計測値に相当する太陽光発電停止状態の有効電力Ｐや無効電力Ｑ、すなわち、全需要家の太陽光発電が停止した状態における図３のセンサＳＣの位置で計測した有効電力Ｐや無効電力Ｑに相当する値を計算する。

【0060】

この場合の計算式は、エリア単位の太陽光発電停止相当の有効電力ＰであるＰ_{ＹＹＹＹＭＭＤＤ＿ｈｈｍｍｓｓ}を求めているのが（３）式、エリア単位の太陽光発電停止相当の無効電力ＱであるＱ_{ＹＹＹＹＭＭＤＤ＿ｈｈｍｍｓｓ}を求めているのが（４）式である。なおこれらに付与した記号「ＹＹＹＹＭＭＤＤ」は、日付（年月日）を表しており、「ｈｈｍｍｓｓ」は時刻（時分秒）を表している。

【0061】

またこの式において、Ｐ_１０は短周期ＰＱ計測情報取得機能２から取得した有効電力Ｐ、Ｐ_１８００ は長周期エリア単位太陽光発電出力推定機能４が推定するエリア単位太陽光発電出力推定値（有効電力Ｐ）、 Ｑ_１０は短周期ＰＱ計測情報取得機能２から取得する無効電力Ｑ、 Ｑ_１８００は長周期エリア単位太陽光発電出力推定機能４が推定するエリア単位太陽光発電出力推定値（無効電力Ｑ）である。

【0062】

【数3】

【0063】

【数4】

【0064】

（３）式、（４）式で計算した太陽光発電停止時相当の有効電力Ｐ（Ｐ_{ＹＹＹＹＭＭＤＤ＿ｈｈｍｍｓｓ}）と無効電力（Ｑ_{ＹＹＹＹＭＭＤＤ＿ｈｈｍｍｓｓ}）は、太陽光発電停止時ＰＱ情報データベースＤＢ２に記録される。

【0065】

図１０は、太陽光発電停止時ＰＱ情報データベースＤＢ２のテーブル定義の一例である。日付、時刻、センサＳＣの位置で計測する場合の太陽光発電停止時相当の有効電力Ｐ、センサＳＣの位置で計測する場合の太陽光発電停止時相当の無効電力Ｑを計算の都度（従って３０分周期で）、記録する。

【0066】

図１１は、短周期エリア単位太陽光発電出力推定機能８の処理を示すフローチャートである。本フローチャートは、長周期エリア単位太陽光発電出力推定機能４の処理フローにおける周期あるいは太陽光発電停止時ＰＱ算出機能６の処理を示すフローと同様に、１０秒間隔で実行する。

【0067】

図１１のフローチャートの最初の処理ステップであるＳ８１は、太陽光発電停止時ＰＱ情報を取得する機能である。本機能は、太陽光発電停止時ＰＱ情報データベースＤＢ２に記録されたデータのうちから、抽出規則に合致するデータを抽出する。抽出規則は、例えば「現在から過去２４時間以内に記録されたデータ」とすることが考えられる。

【0068】

次の処理ステップＳ８２は、負荷特性を算出する機能である。負荷特性を算出する方式として、例えば、処理ステップＳ８１で抽出したデータを、横軸有効電力Ｐ、縦軸無効電力ＱとするＰＱ座標平面上にプロットし、これらの線形近似直線を負荷特性とすることが考えられる。

【0069】

処理ステップＳ８３は、最新の短周期ＰＱ計測情報を取得する機能である。短周期ＰＱ計測情報は、短周期ＰＱ計測情報取得機能２が１０秒間隔で出力する情報であり、図２に示す内容のものである。

【0070】

処理ステップＳ８４は、太陽光発電出力推定機能である。この機能では、 Ｑ_１０（短周期ＰＱ計測情報の無効電力Ｑ）を（５）式で算出し、１０秒間隔の太陽光発電出力推定値Ｐ_{ｅｓｔ１０}を（６）式にて算出する。なおこれらの式において、Ｐ_１０は太陽光発電出力のうち短周期ＰＱ計測情報の有効電力Ｐを意味し、ｃｏｓθ は太陽光発電の力率、 Ｐ_{ＮｏＰＶ（Ｑ）}は、負荷特性における無効電力Ｑに対する有効電力Ｐを表している。

【0071】

【数5】

【0072】

【数6】

【0073】

なお、太陽光発電の力率が不明な場合は、力率＝１と設定することが考えられる。（５）式（６）式で算出した１０秒間隔の太陽光発電出力推定値は、図１の出力機能９により出力される。

【0074】

図１２は、太陽光発電出力推定処理の過程イメージを説明するための一例を示す図である。図１２は、横軸が有効電力Ｐ、縦軸が無効電力Ｑの座標平面であり、前記の力率法で述べたと同じ座標平面である。この平面において黒丸が長周期エリア単位太陽光発電出力推定機能４の処理で求めた各時点における負荷位置である。複数の黒丸による負荷位置の情報から太陽光発電停止時ＰＱ算出機能６の処理により求められたＰＶ停止時ＰＱ情報（（３）式及び（４）式）が点線に示す領域であり、この領域における黒丸のプロットから例えば線形近似処理により求めた負荷特性がＬＸである。

【0075】

負荷特性ＬＸは、太陽光発電停止時の負荷特性であるが、夜間と昼間では様相を異にする。例えば工場が停止する夜間には個別家庭負荷、配電線負荷が主体であり、この場合には負荷特性の傾きが小さくなる傾向にある。他方、工場が稼働する昼間には工場負荷の比率が高く、個別家庭負荷、配電線負荷の割合が低い状態であり、この場合には負荷特性の傾きが大きくなる傾向にある。

【0076】

本発明において、太陽光発電出力推定のために参照すべき負荷特性は、昼間における負荷特性である太陽光発電停止時の負荷特性ということで、太陽光発電が停止する夜間の負荷特性を採用したとしても、これは先に述べた理由により、太陽光発電出力推定のために参照すべき負荷特性としては相応しくない。

【0077】

この点、本発明は昼間の長周期エリア単位太陽光発電出力から負荷特性を定めているので、太陽光発電出力推定のために参照すべき負荷特性として好適のものであり、昼間の電力実態を反映したものということができる。

【0078】

本発明では、図１２のＰＱ座標平面上に、太陽光発電停止時の負荷特性ＬＸとともに、短周期のＰＱ計測情報を表示、プロットしている。短周期のＰＱ計測情報が、図１２の座標（Ｐ_１０、Ｑ_１０）である。

【0079】

この関係からは、座標（Ｐ_１０、Ｑ_１０）と負荷特性ＬＸとの間の横軸方向の距離（有効電力）が、現在時点における太陽光発電出力（有効電力）とすることもできるが、本発明では、直ちにこの差分を採用するのではなく、短周期ＰＱ計測情報（座標（Ｐ_１０、Ｑ_１０））に対し、太陽光発電の力率を反映する。先の（５）式が力率を反映した結果であり、座標（Ｐ_１０、Ｑ_１０）から反映分を差し引いて新しい座標（Ｐ_１０、Ｑ_０）を求める。

【0080】

（６）式では、力率反映点（Ｐ_１０、Ｑ_０）と負荷特性ＬＸとの間の横軸方向の距離（有効電力）を、太陽光発電出力（有効電力）としている。なおＰ_ＮｏＰＶ（無効電力Ｑ_０）が、
無効電力Ｑ_０のときの負荷特性ＬＸ上の有効電力である。Ｐ_１０とＰ_ＮｏＰＶ（無効電力Ｑ_０）との差が太陽光発電出力と推定される。なお、本イメージは太陽光発電出力推定の根拠の情報としてモニタ等へ表示してもよい。

【0081】

上記した本発明によれば、昼間の長周期エリア単位太陽光発電出力から負荷特性を定め、短周期のＰＱ計測情報との比較により太陽光発電出力を推定しているので、需要サイドの太陽光発電装置を止める必要がなく、かつ高頻度に太陽光発電出力を推定することができる。

【0082】

本発明により最終的に得られた出力は、現在の電力系統エリアにおける太陽光発電出力を反映している。従って、この値を用いることで配電線末端における電圧上昇を推定可能であり、変電所バンク（変圧器）におけるタップ操作に反映させることで、末端の配電線電圧制御が可能となる。

【0083】

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

【符号の説明】

【0084】

１：エリア単位太陽光発電発電量推定装置
２：短周期ＰＱ計測情報取得機能
３：気象衛星観測情報取得機能
４：長周期エリア単位太陽光発電出力推定機能
６：太陽光発電停止時ＰＱ算出機能
８：短周期エリア単位太陽光発電出力推定機能
９：出力機能
ＤＢ１：太陽光発電容量データベース
ＤＢ２：太陽光発電停止時ＰＱ情報データベース

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】