(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記制御部は、前記発電係数をKとし、前記発電部の現在の発電量をPVとし、同時刻における前日の前記発電部の発電量をOVとする時、K=PV/OVの式により、前記発電係数を計算する請求項1記載の発電量予測装置。
前記制御部は、前記通信部及び前記通信ネットワークを介して前記インバータと通信を行うことにより、前記発電部の現在の発電量を前記インバータから取得する請求項1記載の発電量予測装置。
前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記前日発電量情報を参照することにより、前記将来時刻における前日の前記発電部の発電量を取得する請求項4記載の発電量予測装置。
前記制御部は、所定期間に雨量の変化が無い場合に1となり、前記所定期間に雨量が減少した場合に1よりも大きくなり、前記所定期間に雨量が増加した場合に1よりも小さくなる前記雨量の増減を取得し、前記雨量の増減を前記発電係数に乗算することにより、前記補正後の発電係数を計算する請求項1記載の発電量予測装置。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【0011】
図1は、実施形態に係る太陽光発電プラント及び発電量予測装置を模式的に表すブロック図である。
図1に表したように、発電量予測装置10は、太陽光発電プラント2(太陽光発電システム)に組み込んで用いられる。発電量予測装置10は、太陽光発電プラント2で発電される発電量の予測を行う。発電量予測装置10は、より詳しくは、太陽光発電プラント2において数分後や数時間後などの短期間先に発電される発電量の予測を行う。
【0012】
発電量予測装置10は、例えば、発電量の予測結果を表示し、太陽光発電プラント2の管理者などが発電量の予測結果をモニタできるようにする。発電量の予測結果の表示は、発電量予測装置10で行ってもよいし、ネットワークを介して予測結果を送信することなどにより、太陽光発電プラント2の別の機器で行ってもよい。
【0013】
発電量予測装置10は、あるいは、発電量の予測結果をネットワークなどを介して電力会社の機器に送信する。これにより、太陽光発電プラント2の発電量の予測結果を電力会社側で把握することができる。例えば、発電量の予測結果を電力系統全体の発電計画に反映させることができる。
【0014】
太陽光発電プラント2は、発電量予測装置10の他に、発電部3、雨量計4、通信ネットワーク5などを備える。発電部3は、太陽光パネル6とインバータ7とを有する。発電部3は、例えば、複数の太陽光パネル6及び複数のインバータ7を備える。太陽光パネル6及びインバータ7の数は、任意の数でよい。太陽光パネル6及びインバータ7の数は、1つでもよい。発電量予測装置10は、太陽光発電プラント2に限ることなく、例えば、家庭用の太陽光発電システムなどの発電量の予測に用いてもよい。
【0015】
太陽光パネル6は、光起電力効果を利用し、太陽光の光エネルギーを直流電力に変換する。インバータ7は、太陽光パネル6で発電された直流電力を電力系統(図示は省略)に応じた交流電力に変換し、変換後の交流電力を電力系統に供給する。
【0016】
雨量計4は、太陽光パネル6の設置箇所の雨量を計測する。通信ネットワーク5は、太陽光発電プラント2内の各機器の通信を可能にする。発電量予測装置10は、通信ネットワーク5を介して複数のインバータ7及び雨量計4と通信可能に接続される。なお、通信ネットワーク5は、有線に限ることなく、一部に無線の区間を有してもよい。通信ネットワーク5の構成は、発電量予測装置10と各インバータ7との間の通信、及び発電量予測装置10と雨量計4との間の通信を可能にする任意の構成でよい。
【0017】
発電量予測装置10は、通信部12と、制御部14と、記憶部16と、を備える。発電量予測装置10は、例えば、予測結果を表示するための表示部などをさらに備えてもよい。通信部12は、太陽光発電プラント2の通信ネットワーク5に接続される。通信部12は、有線で通信ネットワーク5と接続してもよいし、無線を介して通信ネットワーク5と接続してもよい。通信部12は、例えば、通信ネットワーク5を介して各インバータ7及び雨量計4と通信を行う。
【0018】
制御部14は、通信部12と接続されている。制御部14は、通信部12を介して取得した情報に基づいて発電部3の発電量を予測する。
【0019】
制御部14は、通信部12及び通信ネットワーク5を介して各インバータ7と通信を行うことにより、各インバータ7の現在の発電量を取得する。制御部14は、各インバータ7の発電量の合計から発電部3(太陽光発電プラント2)の現在の発電量を表す発電量情報を取得する。なお、インバータ7の数が1つである場合には、インバータ7の発電量を発電部3の発電量情報として取得すればよい。
【0020】
また、制御部14は、通信部12及び通信ネットワーク5を介して雨量計4と通信を行うことにより、太陽光パネル6の設置箇所における単位時間当たりの雨量を表す雨量情報を雨量計4から取得する。単位時間は、例えば、1分間である。
【0021】
発電量の予測結果を電力会社の機器に送信する場合、制御部14は、通信部12及び通信ネットワーク5を介して電力会社の機器と通信を行ってもよいし、通信部12とは別の通信部及び通信ネットワーク5とは別のネットワークを介して電力会社の機器と通信を行ってもよい。
【0022】
なお、発電量情報の取得方法は、各インバータ7との通信に限定されるものではない。発電量情報は、例えば、各インバータ7の動作を制御する上位のコントローラなどから取得してもよいし、発電部3の発電量を計測する電力計などから取得してもよいし、電圧計や電流計などの計測結果を基に制御部14で演算して取得してもよい。また、雨量情報は、必ずしも雨量計4から取得しなくてもよい。雨量情報は、例えば、上位のコントローラや天候の情報を提供する外部のサーバなどから取得してもよい。
【0023】
記憶部16は、制御部14と接続されている。記憶部16は、制御部14から入力された情報を記憶するとともに、記憶した情報の制御部14による読み出しを可能にする。
【0024】
制御部14は、発電部3の発電量情報を取得した後、その発電量情報を取得した時刻と関連付けて記憶部16に記憶させる。また、制御部14は、発電部3の発電量情報を定期的に取得することにより、所定の時刻毎に発電量情報を記憶部16に記憶させる。これにより、制御部14は、当日(本日)の発電部3の発電量の時間的変化を表す当日発電量情報20を生成する。
【0025】
制御部14は、例えば、日付が変わった際などに、前日に取得した当日発電量情報20を前日発電量情報22として記憶部16に記憶させる。前日発電量情報22は、より詳しくは、定期的に取得された発電部3の発電量と、発電量の取得時刻と、を関連付けることにより、発電部3の前日の発電量の時間的変化を表す情報である。これにより、制御部14は、前日発電量情報22を参照することで、現在の時刻と同時刻における前日の発電部3の発電量などを知ることができる。なお、前日よりも前の発電量情報は、記憶部16に記憶させておいてもよいし、消去してもよい。
【0026】
制御部14は、太陽光パネル6の設置箇所の雨量情報を取得した後、その雨量情報を記憶部16に記憶させる。制御部14は、雨量情報を定期的に取得し、記憶部16に記憶させる。これにより、制御部14は、太陽光パネル6の設置箇所における所定時間前から現在までの所定期間の単位時間毎の雨量の変化を表す所定期間雨量情報24を生成する。所定期間は、例えば、30分である。制御部14は、例えば、1分毎に雨量情報を取得することにより、30分前から現在までの雨量の変化を表す所定期間雨量情報24を生成する。但し、所定期間は、30分に限ることなく、任意の期間でよい。
【0027】
このように、制御部14は、当日発電量情報20と前日発電量情報22と所定期間雨量情報24とを生成し、各情報を記憶部16に記憶させる。なお、当日発電量情報20、前日発電量情報22、及び所定期間雨量情報24は、発電量予測装置10の記憶部16に限ることなく、例えば、通信ネットワーク5を介して接続された別の記憶装置などに記憶させてもよい。この場合、当日発電量情報20、前日発電量情報22、及び所定期間雨量情報24を記憶するための記憶部16は、省略可能である。発電量予測装置10は、少なくとも通信部12と制御部14とを備えていればよい。また、当日発電量情報20、前日発電量情報22、及び所定期間雨量情報24は、制御部14に限ることなく、別の機器で生成してもよい。例えば、所定期間雨量情報24は、雨量計4で生成するとともに、雨量計4に記憶させてもよい。
【0028】
図2は、実施形態に係る発電量予測装置の動作の一例を模式的に表すフローチャートである。
図2に表したように、発電量予測装置10の制御部14は、動作を開始すると、まず、通信部12及び通信ネットワーク5を介して各インバータ7と通信を行うことにより、発電部3の現在の発電量PVを取得する(
図2のステップS101)。
【0029】
制御部14は、発電部3の現在の発電量PVを取得した後、記憶部16に記憶された前日発電量情報22を参照することにより、発電部3の現在の発電量PVを取得した時刻と同時刻における前日の発電部3の発電量OVを取得する(
図2のステップS102)。
【0030】
制御部14は、現在の発電量PV及び前日の発電量OVを取得した後、次の(1)式により、発電係数Kを計算する(
図2のステップS103)。
K=PV/OV・・・(1)
発電係数Kは、すなわち、現在の発電量PVと前日同時刻の発電量OVとの比を表す。現在の発電量PV及び前日の発電量OVは、気象条件や設備の稼働状況などに応じて変化する。気象条件は、より具体的には、日射強度や太陽光パネル6の温度などである。設備の稼働状況は、より具体的には、各インバータ7の運転・停止の状態、太陽光パネル6の故障、主回路ケーブルの断線、及び太陽光発電プラント2内の消費電力などである。
【0031】
制御部14は、発電係数Kを計算した後、通信部12及び通信ネットワーク5を介して雨量計4と通信を行うことにより、太陽光パネル6の設置箇所における現在の雨量情報を取得する。そして、制御部14は、取得した雨量情報を基に、太陽光パネル6の設置箇所の現在の雨量が所定量以下か否かを判定する(
図2のステップS104)。所定量は、例えば、0mmである。換言すれば、制御部14は、太陽光パネル6の設置箇所に雨が降っているか否かを判定する。但し、所定量は、0mmに限定されるものではない。所定量は、例えば、降雨が太陽光パネル6の発電に与える影響などを考慮して適宜設定すればよい。
【0032】
制御部14は、現在の雨量が所定量よりも多いと判定した場合、記憶部16に記憶された所定期間雨量情報24を参照することにより、現在時刻までの雨量の増減ΔPRを取得する(
図2のステップS105)。換言すれば、制御部14は、雨量計4から取得した雨量情報に基づいて雨量の増減ΔPRを取得する。
【0033】
制御部14は、例えば、次の(2)式により、雨量の増減ΔPRを取得する。
ΔPR=1+((30分前から15分前までの雨量)−(15分前から現在までの雨量))/100・・・(2)
この場合、ΔPRは、(30分前から15分前までの雨量)と(15分前から現在までの雨量)とが同じである場合に、1となる。そして、ΔPRは、(30分前から15分前までの雨量)が(15分前から現在までの雨量)よりも多い場合に、1よりも大きくなり、(30分前から15分前までの雨量)が(15分前から現在までの雨量)よりも少ない場合に、1よりも小さくなる。すなわち、ΔPRは、30分前から15分前までの間と15分前から現在までの間とで雨量の変化が無い場合に1となり、30分前から15分前までの間と15分前から現在までの間とで雨量が減少した場合に1よりも大きくなり、30分前から15分前までの間と15分前から現在までの間とで雨量が増加した場合に1よりも小さくなる。
【0034】
このように、雨量の増減ΔPRは、所定期間に雨量の変化が無い場合に1となり、所定期間に雨量が減少した場合に1よりも大きくなり、所定期間に雨量が増加した場合に1よりも小さくなる。所定期間は、所定期間雨量情報24の期間と同じである。この例において、所定期間は、30分である。前述のように、所定期間は、30分に限ることなく、任意の期間でよい。
【0035】
制御部14は、雨量の増減ΔPRを取得した後、ΔPRが1か否かを判定する(
図2のステップS106)。制御部14は、ΔPRが1ではないと判定した場合、次の(3)式により、発電係数Kを補正する(
図2のステップS107)。
K´=K×ΔPR・・・(3)
一方、制御部14は、ステップS104において現在の雨量が所定量以下であると判定した場合(雨が降っていない場合)、及びステップS106においてΔPRが1であると判定した場合には、K´=Kとし、発電係数Kをそのまま補正後の発電係数K´に置き換える(
図2のステップS108)。
【0036】
制御部14は、補正後の発電係数K´を求めた後、変数iに0を設定するとともに、変数iが所定値n以下か以下を判定する(
図2のステップS109、S110)。
【0037】
制御部14は、変数iが所定値n以下であると判定した場合、記憶部16に記憶された前日発電量情報22を参照することにより、将来時刻T(i)における前日の発電部3の発電量OV(T(i))を取得する(
図2のステップS111)。将来時刻T(i)は、現在の時刻から数分から数時間後の短期間の時刻である。
【0038】
制御部14は、将来時刻T(i)における前日の発電量OV(T(i))を取得した後、次の(4)式により、将来時刻T(i)における予測発電量PV(T(i))を計算する(
図2のステップS112)。
PV(T(i))=K´×OV(T(i))・・・(4)
すなわち、制御部14は、将来時刻T(i)における前日の発電量OV(T(i))に補正後の発電係数K´を乗算することにより、将来時刻T(i)における発電部3の予測発電量PV(T(i))を計算する。制御部14は、予測発電量PV(T(i))を計算した後、変数iに1を加算し、ステップS110の処理に戻る。これにより、制御部14は、数分間隔あるいは数時間間隔の複数の予測発電量PV(T(i))を取得する。
【0039】
制御部14は、複数の予測発電量PV(T(i))を取得した後、例えば、各予測発電量PV(T(i))を発電量の予測結果として表示部に表示したり、電力会社の機器に送信したりする。これにより、発電量の予測結果をモニタしたり発電計画に反映させたりすることが可能となる。
【0040】
以上、説明したように、本実施形態に係る発電量予測装置10では、発電係数Kと雨量の増減ΔPRとを基に補正後の発電係数K´を求め、将来時刻T(i)における前日の発電量OV(T(i))に補正後の発電係数K´を乗算することにより、将来時刻T(i)における予測発電量PV(T(i))を計算する。
【0041】
例えば、前日よりも気象条件が良い場合や設備の故障が解消された場合などには、現在の発電量PVが前日同時刻の発電量OVよりも大きくなる。従って、この場合、発電係数Kは、1よりも大きくなる。反対に、前日よりも気象条件が悪い場合や設備が故障した場合などには、現在の発電量PVが前日同時刻の発電量OVよりも小さくなり、発電係数Kは、1よりも小さくなる。
【0042】
従って、発電係数Kに基づいて予測発電量PV(T(i))を計算することにより、現在と前日同時刻との間の気象条件や設備の稼働状況の違いの発電量への影響を適切に予測結果に反映させることができる。太陽光発電プラント2内の設備故障などにより、太陽光発電プラント2が通常の発電能力を損なった場合などにも、即座に発電量予測に反映することができる。
【0043】
さらに、雨量の増減ΔPRを取得し、雨量の増減ΔPRを基に発電係数Kを補正することにより、雨量が一定であるか、増加傾向にあるか、減少傾向にあるか、という現在の降雨の発電量への影響を適切に予測結果に反映させることができる。
【0044】
従って、本実施形態に係る発電量予測装置10によれば、太陽光発電プラント2の短期間の発電量を精度良く予測することができる。また、本実施形態に係る発電量予測装置10では、特別なセンサー、膨大なデータ処理、高精度な天気予報情報などが無い状況でもリアルタイムの発電予測が可能となる。発電量予測装置10では、装置構成の複雑化を抑制しつつ、太陽光発電プラント2の短期間の発電量を精度良く予測することができる。
【0045】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、太陽光発電プラント2及び発電量予測装置10に含まれる各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか2つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【0046】
その他、本発明の実施の形態として上述した太陽光発電プラント2及び発電量予測装置10を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての太陽光発電プラント(太陽光発電システム)及び発電量予測装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【0047】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【0048】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
本発明の実施形態によれば、太陽光パネル(6)とインバータ(7)とを有する発電部(3)と、通信ネットワーク(5)と、を備えた太陽光発電システム(2)の発電量を予測する発電量予測装置(10)であって、前記通信ネットワーク(5)に接続される通信部(12)と、前記通信部(12)を介して取得した情報に基づいて前記発電部(3)の発電量を予測する制御部(14)と、を備え、前記制御部(14)は、前記発電部(3)の現在の発電量と同時刻における前日の前記発電部(3)の発電量との比を表す発電係数を計算し、現在の雨量が所定量よりも多い場合には、所定時間前から現在までの雨量の増減を基に前記発電係数を補正して補正後の発電係数を計算するとともに、現在の雨量が前記所定量以下の場合には、前記発電係数をそのまま前記補正後の発電係数に置き換え、将来時刻における前日の前記発電部(3)の発電量に前記補正後の発電係数を乗算することにより、前記将来時刻における前記発電部(3)の予測発電量を計算する発電量予測装置(10)が提供される。これにより、太陽光発電の短期間の発電量を精度良く予測できる発電量予測装置(10)が提供される。