太陽光発電エリア出力推定装置、太陽光発電エリア出力推定システム及び太陽光発電エリア出力推定方法
【課題】大規模の太陽光発電設備に対してでも発電出力を正確に推定することができる太陽光発電エリア出力推定装置を提供する。
【解決手段】太陽光発電設備が設置された発電エリアＱの発電出力を推定する太陽光発電エリア出力推定装置１００であって、発電エリアＱ内の観測地点Ｐから天空を撮像することで得られる天空画像上における、発電エリアＱに太陽光を照射する領域である照射領域を取得する照射領域取得部１１０と、取得された照射領域内に含まれる雲面積を取得する雲面積取得部１２０と、取得された雲面積を用いて、発電エリアＱの発電出力を算出する発電出力算出部１３０とを備える。
【解決手段】太陽光発電設備が設置された発電エリアＱの発電出力を推定する太陽光発電エリア出力推定装置１００であって、発電エリアＱ内の観測地点Ｐから天空を撮像することで得られる天空画像上における、発電エリアＱに太陽光を照射する領域である照射領域を取得する照射領域取得部１１０と、取得された照射領域内に含まれる雲面積を取得する雲面積取得部１２０と、取得された雲面積を用いて、発電エリアＱの発電出力を算出する発電出力算出部１３０とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電設備が設置されたエリアの発電出力を推定する太陽光発電エリア出力推定装置、太陽光発電エリア出力推定システム及び太陽光発電エリア出力推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光発電などの分散型電源を設置し、当該太陽光発電と商用電力系統からの電力により、消費する電力負荷に電力を供給する需要家が増えてきている。ここで、太陽光発電を有効に活用するためには、太陽光発電の発電出力を推定することが重要であるが、太陽光発電の発電出力を推定するには、太陽の光を遮る雲の位置を観測する必要がある。
【０００３】
このため、従来、任意の地点から雲底の温度情報を取得し、当該温度情報に基づいて雲底の高度を測定することで、雲の位置を観測する手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この手法によって、所定の観測地点での日射量を予測することができ、当該観測地点に設置された太陽光発電の発電出力を推定することができる。
【０００４】
また、所定の観測地点から雲画像を撮像し、当該雲画像を用いて当該観測地点での日射量を予測する手法によっても、当該観測地点に設置された太陽光発電の発電出力を推定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１７０３５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の手法では、大規模の太陽光発電設備に対しては、発電出力を正確に推定することができないという問題がある。
【０００７】
ここで、大規模の太陽光発電設備とは、例えば、広大なエリアに太陽光発電を設置した太陽光発電所や、太陽光発電を全面導入した大規模団地などである。つまり、当該大規模の太陽光発電設備においては、広大な発電エリアを有するため、当該発電エリア全体の発電出力の変動は、所定の観測地点における発電出力の変動とは異なる。
【０００８】
このため、上記従来の手法では、当該大規模の太陽光発電設備が有する発電エリアのうちの所定の観測地点における発電出力を推定することはできるが、当該発電エリア全体での発電出力を推定することはできない。
【０００９】
このように、従来の手法では、大規模の太陽光発電設備に対しては、発電出力を正確に推定することができないという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、大規模の太陽光発電設備に対してでも発電出力を正確に推定することができる太陽光発電エリア出力推定装置、太陽光発電エリア出力推定システム及び太陽光発電エリア出力推定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】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る太陽光発電エリア出力推定装置は、太陽光発電設備が設置されたエリアである発電エリアの発電出力を推定する太陽光発電エリア出力推定装置であって、前記発電エリア内の観測地点から天空を撮像することで得られる画像である天空画像上における、前記発電エリアに太陽光を照射する領域である照射領域を取得する照射領域取得部と、取得された前記照射領域内に含まれる雲の面積である雲面積を取得する雲面積取得部と、取得された前記雲面積を用いて、前記発電エリアの発電出力を算出する発電出力算出部とを備える。
【００１２】
これによれば、太陽光発電エリア出力推定装置は、天空画像上の照射領域を取得して、取得した照射領域内に含まれる雲面積を取得し、当該雲面積を用いて、太陽光発電設備が設置された発電エリアの発電出力を算出する。つまり、太陽光発電エリア出力推定装置は、発電エリアが広大であっても、照射領域内の雲面積から、当該発電エリア内に照射する太陽光の割合を把握することで、当該発電エリアの発電出力を正確に算出することができる。このため、太陽光発電エリア出力推定装置は、大規模の太陽光発電設備に対してでも、発電出力を正確に推定することができる。
【００１３】
また、好ましくは、前記照射領域取得部は、前記照射領域内に含まれると想定される雲の高度ごとに前記照射領域を取得し、前記雲面積取得部は、取得された前記照射領域ごとに前記雲面積を取得し、前記発電出力算出部は、取得された前記照射領域ごとの前記雲面積を用いて、前記発電エリアの発電出力を算出する。
【００１４】
これによれば、太陽光発電エリア出力推定装置は、雲の高度ごとに照射領域を取得し、取得した照射領域ごとに雲面積を取得して、当該照射領域ごとの雲面積を用いて、発電エリアの発電出力を算出する。ここで、様々な高度の雲が太陽光を遮ることとなるが、天空画像内の雲画像に対応した照射領域は、雲の高度によって異なった大きさの領域になる。このため、太陽光発電エリア出力推定装置は、雲の高度ごとに照射領域を取得して、取得した照射領域ごとに、照射領域内の雲面積から、発電エリア内に照射する太陽光の割合を把握することで、当該発電エリアの発電出力を正確に算出することができる。これにより、太陽光発電エリア出力推定装置は、大規模の太陽光発電設備に対してでも、発電出力を正確に推定することができる。
【００１５】
また、好ましくは、前記照射領域取得部は、前記照射領域内に含まれる雲の高度が高いほど、外形が小さい前記照射領域を取得する。
【００１６】
これによれば、太陽光発電エリア出力推定装置は、雲の高度が高いほど、外形が小さい照射領域を取得する。つまり、天空画像上においては、高度が高い照射領域ほど小さい領域になるため、太陽光発電エリア出力推定装置は、雲の高度が高いほど、外形が小さい照射領域を取得することで、正確に発電出力を算出することができる。これにより、太陽光発電エリア出力推定装置は、大規模の太陽光発電設備に対してでも、発電出力を正確に推定することができる。
【００１７】
また、好ましくは、前記照射領域取得部は、前記雲の高度に反比例した大きさの前記照射領域を取得する。
【００１８】
これによれば、太陽光発電エリア出力推定装置は、雲の高度に反比例した大きさの照射領域を取得する。つまり、天空画像上においては、高度と照射領域の大きさとは反比例するため、太陽光発電エリア出力推定装置は、雲の高度に反比例した大きさの照射領域を取得することで、正確に発電出力を算出することができる。これにより、太陽光発電エリア出力推定装置は、大規模の太陽光発電設備に対してでも、発電出力を正確に推定することができる。
【００１９】
また、好ましくは、前記照射領域取得部は、前記観測地点から撮像された赤外線画像から得られる雲底の温度を用いて、前記雲の高度を算出することで、前記照射領域を取得する。
【００２０】
これによれば、太陽光発電エリア出力推定装置は、赤外線画像から得られる雲底の温度を用いて、雲の高度を算出することで、照射領域を取得する。つまり、天空画像上においては、照射領域は高度によって異なった大きさの領域になるため、太陽光発電エリア出力推定装置は、赤外線画像から得られる雲底の温度から雲の高度を算出し、照射領域を取得することで、正確に発電出力を算出することができる。これにより、太陽光発電エリア出力推定装置は、大規模の太陽光発電設備に対してでも、発電出力を正確に推定することができる。
【００２１】
また、好ましくは、前記照射領域取得部は、太陽の高度角が小さいほど、大きい圧縮率で縦方向に圧縮された前記照射領域を取得する。
【００２２】
これによれば、太陽光発電エリア出力推定装置は、太陽の高度角が小さいほど、大きい圧縮率で縦方向に圧縮された照射領域を取得する。つまり、天空画像上においては、高度角が小さいほど、照射領域は縦方向に大きく圧縮される。このため、太陽光発電エリア出力推定装置は、太陽の高度角が小さいほど大きく縦方向に圧縮された照射領域を取得することで、正確に発電出力を算出することができる。これにより、太陽光発電エリア出力推定装置は、大規模の太陽光発電設備に対してでも、発電出力を正確に推定することができる。
【００２３】
また、好ましくは、前記照射領域取得部は、太陽の高度角をθとして、縦方向にｓｉｎθ倍に圧縮された前記照射領域を取得する。
【００２４】
これによれば、太陽光発電エリア出力推定装置は、太陽の高度角をθとして、縦方向にｓｉｎθ倍に圧縮された照射領域を取得する。つまり、天空画像上においては、高度角をθとすれば、照射領域は縦方向にｓｉｎθ倍に圧縮される。このため、太陽光発電エリア出力推定装置は、太陽の高度角をθとして、縦方向にｓｉｎθ倍に圧縮された照射領域を取得することで、正確に発電出力を算出することができる。これにより、太陽光発電エリア出力推定装置は、大規模の太陽光発電設備に対してでも、発電出力を正確に推定することができる。
【００２５】
また、好ましくは、前記雲面積取得部は、現在の雲の位置と、雲の移動方向及び速さとから、所定時刻での前記雲面積を算出することで、前記所定時刻での前記雲面積を取得する。
【００２６】
これによれば、太陽光発電エリア出力推定装置は、現在の雲の位置と、雲の移動方向及び速さとから、所定時刻での雲面積を算出し、取得する。つまり、太陽光発電エリア出力推定装置は、現在の雲の位置と雲の移動方向及び速さとを算出、または他の装置から取得することで、短時間先の所定時刻における雲面積を算出することができる。これにより、太陽光発電エリア出力推定装置は、大規模の太陽光発電設備に対してでも、所定時刻における発電出力を正確に推定することができる。
【００２７】
また、好ましくは、前記発電出力算出部は、前記照射領域の面積に対する前記雲面積の比率に換算係数を乗じて、前記発電エリアの発電出力の低下率を算出することにより、前記発電エリアの発電出力を算出する。
【００２８】
これによれば、太陽光発電エリア出力推定装置は、照射領域の面積に対する雲面積の比率に換算係数を乗じて、発電エリアの発電出力の低下率を算出することにより、発電エリアの発電出力を算出する。つまり、照射領域の面積に対する雲面積の比率を用いて、発電エリア内への太陽光の照射が抑制される比率を算出することで、発電エリアの発電出力の低下率を算出することができる。これにより、太陽光発電エリア出力推定装置は、発電エリアの発電出力を正確に算出することができるので、大規模の太陽光発電設備に対してでも、発電出力を正確に推定することができる。
【００２９】
また、好ましくは、前記発電出力算出部は、前記照射領域内の雲画像の明度が高いほど、または前記照射領域内に含まれる雲の高度が高いほど、小さくなるように換算係数を算出することで、前記発電エリアの発電出力を算出する。
【００３０】
これによれば、太陽光発電エリア出力推定装置は、照射領域内の雲画像の明度が高いほど、または照射領域内に含まれる雲の高度が高いほど、小さくなるように換算係数を算出することで、発電エリアの発電出力を算出する。ここで、照射領域内の雲画像の明度が高い場合には、発電エリア内への太陽光の照射の抑制は小さくなり、また照射領域内に含まれる雲の高度が高い場合にも、発電エリア内への太陽光の照射の抑制は小さくなる。このため、太陽光発電エリア出力推定装置は、当該雲画像の明度が高いほど、または当該雲の高度が高いほど、小さくなるように換算係数を算出し、算出した換算係数を用いて、発電エリアの発電出力を算出する。これにより、太陽光発電エリア出力推定装置は、発電エリアの発電出力を正確に算出することができるので、大規模の太陽光発電設備に対してでも、発電出力を正確に推定することができる。
【００３１】
また、好ましくは、前記発電出力算出部は、前記照射領域ごとに、当該照射領域の面積に対する当該照射領域内の雲面積の比率に、当該照射領域に対応する換算係数を乗じて、当該照射領域における発電出力の低下率を算出し、算出した前記照射領域ごとの低下率を積算することで、前記発電エリアの発電出力の低下率を算出し、前記発電エリアの発電出力を算出する。
【００３２】
これによれば、太陽光発電エリア出力推定装置は、照射領域ごとに、当該照射領域における発電出力の低下率を算出し、算出した当該低下率を積算することで、発電エリアの発電出力の低下率を算出し、発電エリアの発電出力を算出する。つまり、太陽光発電エリア出力推定装置は、高度が異なる雲が存在する場合には、高度の異なる雲ごとに照射領域を取得し、取得した照射領域ごとに発電出力の低下率を算出し、積算することで、発電エリアの発電出力の低下率を算出する。これにより、太陽光発電エリア出力推定装置は、高度の異なる雲を考慮した発電出力を正確に算出することができるので、大規模の太陽光発電設備に対してでも、発電出力を正確に推定することができる。
【００３３】
なお、本発明は、このような太陽光発電エリア出力推定装置として実現することができるだけでなく、当該太陽光発電エリア出力推定装置と、観測地点に設置された、太陽を追尾する太陽追尾装置と、当該太陽追尾装置に設けられ、太陽に向けて天空を撮像することで天空画像を生成する撮像装置とを備える太陽光発電エリア出力推定システムとしても実現することができる。
【００３４】
これにより、太陽光発電エリア出力推定システムは、例えば全天カメラで全天画像を撮像するよりも精度の高い画像を撮像することができ、当該精度の高い画像を用いて、発電エリアの発電出力を正確に推定することができる。
【００３５】
また、本発明は、このような太陽光発電エリア出力推定装置または太陽光発電エリア出力推定システムとして実現することができるだけでなく、当該太陽光発電エリア出力推定装置に含まれる処理部が行う特徴的な処理をステップとする太陽光発電エリア出力推定方法としても実現することができる。また、太陽光発電エリア出力推定方法に含まれる特徴的な処理をコンピュータに実行させるプログラムや集積回路として実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。
【発明の効果】
【００３６】
本発明に係る太陽光発電エリア出力推定装置によれば、大規模の太陽光発電設備に対してでも、発電出力を正確に推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態に係る太陽光発電エリア出力推定システムが発電エリア内に配置された状態を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る太陽光発電エリア出力推定システムの構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る太陽光発電エリア出力推定装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る照射領域取得部が取得する照射領域を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る照射領域取得部が取得する照射領域を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る太陽光発電エリア出力推定装置が行う処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態に係る照射領域取得部が照射領域を取得する処理の一例を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態に係る照射領域取得部が取得する天空画像を説明するための図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る照射領域取得部が取得する天空画像を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る照射領域取得部が取得する高度の異なる照射領域を説明するための図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る照射領域取得部が雲までの距離を算出する手法を説明するための図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る照射領域取得部が取得する高度角の異なる照射領域を説明するための図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係る照射領域取得部が取得する高度角の異なる照射領域を説明するための図である。
【図１４Ａ】本発明の実施の形態に係る雲面積取得部が所定時刻での雲面積を取得する処理を説明するための図である。
【図１４Ｂ】本発明の実施の形態に係る雲面積取得部が所定時刻での雲面積を取得する処理を説明するための図である。
【図１５】本発明の実施の形態に係る雲面積取得部が所定時刻での雲面積を取得する処理を説明するための図である。
【図１６】本発明の実施の形態に係る発電出力算出部が発電エリアの発電出力を算出する処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る太陽光発電エリア出力推定装置及び太陽光発電エリア出力推定システムについて、説明する。
【００３９】
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。本発明は、特許請求の範囲だけによって限定される。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。
【００４０】
図１は、本発明の実施の形態に係る太陽光発電エリア出力推定システム１０が発電エリア内に配置された状態を示す図である。
【００４１】
同図に示すように、太陽光発電エリア出力推定システム１０は、太陽光発電設備が設置されたエリアである発電エリアＱの発電出力を推定するためのシステムであり、発電エリアＱ内の観測地点Ｐに配置されている。
【００４２】
ここで、発電エリアＱは、例えば、広大なエリアに太陽光発電を設置した太陽光発電所や、太陽光発電を全面導入した大規模団地などの大規模の太陽光発電設備が有する発電エリアである。つまり、太陽２０からの太陽光が発電エリアＱ内に照射することで、発電エリアＱ内に配置されている太陽光発電が発電する。
【００４３】
具体的には、当該太陽光は平行光線であるので、同図に示す仮想の傾斜柱Ａ内を通って、当該太陽光が発電エリアＱ内に照射される。そして、例えば、当該傾斜柱Ａ内に雲３０が存在する場合には、発電エリアＱ内に影Ｋが形成され、当該影Ｋの影響によって発電エリアＱの発電出力は減少する。
【００４４】
なお、発電エリアＱは、当該大規模の太陽光発電設備が有する全ての発電エリアでなくともよく、一部の発電エリアであってもよい。また、同図では、発電エリアＱは、円形状であるが、発電出力を推定したいエリアを示す形状であればどのような形状であってもよく、例えば、当該大規模の太陽光発電設備が有する発電エリアが四角形状であれば、発電エリアＱを四角形状にしてもよい。
【００４５】
また、観測地点Ｐは、発電エリアＱ内のどの位置であってもかまわないが、好ましくは、発電エリアＱの中心位置である。
【００４６】
次に、太陽光発電エリア出力推定システム１０の構成について、説明する。
【００４７】
図２は、本発明の実施の形態に係る太陽光発電エリア出力推定システム１０の構成を示す図である。
【００４８】
同図に示すように、太陽光発電エリア出力推定システム１０は、太陽光発電エリア出力推定装置１００、太陽追尾装置１１、可視光カメラ１２及び赤外線カメラ１３を備えている。
【００４９】
太陽光発電エリア出力推定装置１００は、発電エリアＱの発電出力を推定する装置である。なお、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、パーソナルコンピュータ等の汎用のコンピュータシステムがプログラムを実行することによって実現されてもよいし、専用のコンピュータシステムによって実現されてもよい。太陽光発電エリア出力推定装置１００の詳細な構成については、後述する。
【００５０】
太陽追尾装置１１は、観測地点Ｐに設置された、太陽２０を追尾する装置である。具体的には、太陽追尾装置１１は、太陽２０の軌道を計算するとともに、センサによって太陽２０を検知することで、太陽２０の方角や高度角（同図に示す角度θ）を把握し、太陽２０を自動追尾する。
【００５１】
可視光カメラ１２は、太陽追尾装置１１に設けられ、太陽２０に向けて天空を撮像することで天空画像を生成する撮像装置である。つまり、可視光カメラ１２は、太陽追尾装置１１が太陽２０を自動追尾することで、常に太陽２０を中心位置に含む太陽２０周辺の天空画像を撮像することができる。なお、太陽２０からの光が直接可視光カメラ１２に入射して可視光カメラ１２が損傷するのを防ぐため、可視光カメラ１２の前方には、遮光球１２ａが配置されている。
【００５２】
赤外線カメラ１３は、太陽追尾装置１１に設けられ、太陽２０に向けて天空を撮像することで赤外線画像を生成する撮像装置である。つまり、赤外線カメラ１３は、太陽追尾装置１１が太陽２０を自動追尾することで、常に太陽２０を中心位置に含む太陽２０周辺の赤外線画像を撮像することができる。なお、太陽２０からの光が直接赤外線カメラ１３に入射して赤外線カメラ１３が損傷するのを防ぐため、赤外線カメラ１３の前方には、遮光球１３ａが配置されている。
【００５３】
以上により、太陽光発電エリア出力推定システム１０は、例えば全天カメラで全天画像を撮像するよりも精度の高い画像を撮像することができ、当該精度の高い画像を用いて、発電エリアＱの発電出力を正確に推定することができる。
【００５４】
なお、可視光カメラ１２及び赤外線カメラ１３は、全天画像を撮像する全天カメラであってもよく、この場合、太陽光発電エリア出力推定システム１０は、太陽追尾装置１１を備えていなくともかまわない。
【００５５】
次に、太陽光発電エリア出力推定装置１００の構成について、説明する。
【００５６】
図３は、本発明の実施の形態に係る太陽光発電エリア出力推定装置１００の機能的な構成を示すブロック図である。
【００５７】
同図に示すように、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、照射領域取得部１１０、雲面積取得部１２０、発電出力算出部１３０及び記憶部１４０を備えている。
【００５８】
照射領域取得部１１０は、発電エリアＱ内の観測地点Ｐから天空を撮像することで得られる画像である天空画像上における、発電エリアＱに太陽光を照射する領域である照射領域を取得する。つまり、照射領域取得部１１０は、可視光カメラ１２が撮像した天空画像を取得し、当該天空画像上の照射領域を取得する。なお、照射領域を取得するとは、照射領域を示す情報を取得することをいう。
【００５９】
図４及び図５は、本発明の実施の形態に係る照射領域取得部１１０が取得する照射領域を説明するための図である。
【００６０】
図４に示すように、太陽光発電エリア出力推定システム１０の可視光カメラ１２は、観測地点Ｐから太陽２０に向けて、撮像領域Ｓの天空画像を撮像することとする。ここで、撮像領域Ｓ内の領域Ｒは、照射領域を示している。つまり、照射領域Ｒは、図１における傾斜柱Ａの撮像領域Ｓ内の領域であり、発電エリアＱに太陽光を照射する天空画像上の領域である。
【００６１】
このように、可視光カメラ１２は、図５に示すような撮像領域Ｓの天空画像を撮像し、照射領域取得部１１０は、可視光カメラ１２から当該天空画像を取得する。そして、照射領域取得部１１０は、当該天空画像上の照射領域Ｒを取得する。なお、照射領域取得部１１０が当該照射領域Ｒを取得する手法の詳細な説明については、後述する。
【００６２】
また、傾斜柱Ａ内に雲３０が存在すれば（発電エリアＱ内に影Ｋが存在すれば）、照射領域Ｒ内には、雲領域Ｃが撮像される。また、撮像領域Ｓの中心位置には遮光球１２ａが撮像され、太陽２０からの直接光の入射を防いでいる。
【００６３】
図３に戻り、雲面積取得部１２０は、照射領域取得部１１０が取得した照射領域Ｒ内に含まれる雲の面積である雲面積を取得する。具体的には、雲面積取得部１２０は、例えば図５に示す照射領域Ｒ内に雲領域Ｃの領域Ｍが含まれている場合には、当該領域Ｍの面積を雲面積として取得する。なお、照射領域取得部１１０が取得した照射領域とは、照射領域取得部１１０が取得した情報で示される照射領域のことをいう。
【００６４】
発電出力算出部１３０は、雲面積取得部１２０が取得した雲面積を用いて、発電エリアＱの発電出力を算出する。具体的には、発電出力算出部１３０は、照射領域Ｒの面積に対する雲面積の比率に換算係数を乗じて、発電エリアＱの発電出力の低下率を算出することにより、発電エリアＱの発電出力を算出する。なお、発電出力算出部１３０が発電エリアＱの発電出力を算出する手法の詳細な説明については、後述する。
【００６５】
記憶部１４０は、発電エリアＱの発電出力を推定するためのデータなどを記憶しているメモリである。記憶部１４０は、例えば、天空画像、照射領域、雲面積や換算係数などの情報を記憶している。
【００６６】
例えば、照射領域取得部１１０は、可視光カメラ１２から天空画像を取得して、記憶部１４０に記憶させたり、取得した照射領域を記憶部１４０に記憶させたりする。また、雲面積取得部１２０は、照射領域取得部１１０が取得した照射領域を記憶部１４０から読み出したり、取得した雲面積を記憶部１４０に記憶させたりする。また、発電出力算出部１３０は、雲面積取得部１２０が取得した雲面積を記憶部１４０から読み出したり、取得した換算係数を記憶部１４０に記憶させたりする。
【００６７】
なお、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、上記の構成の他に、キーボードやマウス等の入力部や、液晶ディスプレイ等の表示部なども備えていることにしても良い。
【００６８】
次に、太陽光発電エリア出力推定装置１００が発電エリアＱの発電出力を推定する処理（太陽光発電エリア出力推定方法）について、説明する。
【００６９】
図６は、本発明の実施の形態に係る太陽光発電エリア出力推定装置１００が行う処理の一例を示すフローチャートである。
【００７０】
同図に示すように、まず、照射領域取得部１１０は、発電エリアＱ内の観測地点Ｐから撮像された天空画像上における照射領域を取得する（Ｓ１０２）。この照射領域取得部１１０が照射領域を取得する処理（照射領域取得ステップ）について、以下に詳細に説明する。
【００７１】
図７は、本発明の実施の形態に係る照射領域取得部１１０が照射領域を取得する処理の一例を示すフローチャートである。
【００７２】
同図に示すように、まず、照射領域取得部１１０は、可視光カメラ１２から天空画像を取得する（Ｓ２０２）。つまり、照射領域取得部１１０は、可視光カメラ１２が撮像した天空画像を取得する。
【００７３】
図８及び図９は、本発明の実施の形態に係る照射領域取得部１１０が取得する天空画像を説明するための図である。
【００７４】
まず、図８に示すように、観測地点Ｐの上空に、低層雲３１と高層雲３２とが存在することとする。ここで、低層雲３１は、一部が、図１に示したような発電エリアＱ内に太陽光を照射する仮想の傾斜柱Ａ内に存在している。また、高層雲３２は、傾斜柱Ａ内には存在していない。つまり、低層雲３１のみが、発電エリアＱ内に影Ｋを形成している。
【００７５】
ここで、同図の撮像領域Ｓ１は、太陽光発電エリア出力推定システム１０の可視光カメラ１２が撮像する低層雲３１の高さに対応した撮像領域であり、撮像領域Ｓ２は、可視光カメラ１２が撮像する高層雲３２の高さに対応した撮像領域である。
【００７６】
また、撮像領域Ｓ１内の照射領域Ｒ１は、低層雲３１の高さに対応した傾斜柱Ａ内の照射領域であり、撮像領域Ｓ２内の照射領域Ｒ２は、高層雲３２の高さに対応した傾斜柱Ａ内の照射領域である。
【００７７】
そして、図９に示すように、低層雲３１及び高層雲３２は、例えば、撮像領域Ｓ１内に雲領域Ｃ１及び雲領域Ｃ２として投影することができる。このように、照射領域取得部１１０は、雲領域Ｃ１及び雲領域Ｃ２を含む撮像領域Ｓ１の天空画像を取得する。
【００７８】
図７に戻り、次に、照射領域取得部１１０は、赤外線カメラ１３から赤外線画像を取得する（Ｓ２０４）。つまり、照射領域取得部１１０は、赤外線カメラ１３が撮像した赤外線画像を取得する。
【００７９】
具体的には、図９に示したように、太陽光発電エリア出力推定システム１０の赤外線カメラ１３は、可視光カメラ１２と同様に、観測地点Ｐから雲領域Ｃ１及び雲領域Ｃ２を含む赤外線画像を撮像し、照射領域取得部１１０は、当該赤外線画像を取得する。
【００８０】
そして、照射領域取得部１１０は、赤外線画像に含まれる雲画像について、雲底の温度を取得する（Ｓ２０６）。つまり、照射領域取得部１１０は、赤外線画像に含まれる雲領域Ｃ１及び雲領域Ｃ２について、雲領域Ｃ１及び雲領域Ｃ２における画像を解析することで、雲底の温度を取得する。
【００８１】
そして、照射領域取得部１１０は、赤外線画像に含まれる雲画像について、雲の高度を算出する（Ｓ２０８）。つまり、照射領域取得部１１０は、赤外線画像に含まれる雲領域Ｃ１及び雲領域Ｃ２について、雲領域Ｃ１及び雲領域Ｃ２における雲底の高度を算出する。
【００８２】
ここで、高度が１０ｋｍ以内の対流圏においては、高度が１００ｍ上昇すると、大気温度は約０．６度低下する。このため、照射領域取得部１１０は、観測地点Ｐでの大気温度と取得した雲底の温度とを比較し、温度が０．６度低下するたびに高度が１００ｍ上昇するとして、当該雲底の高度を算出する。
【００８３】
このように、照射領域取得部１１０は、観測地点Ｐから撮像された赤外線画像から得られる雲底の温度を用いて、雲の高度を算出する。
【００８４】
そして、照射領域取得部１１０は、太陽追尾装置１１から太陽の高度角を取得する（Ｓ２１０）。つまり、太陽追尾装置１１は、常に太陽の高度角を把握して太陽を追尾しているので、照射領域取得部１１０は、太陽追尾装置１１から、図２に示された太陽２０の高度角である角度θを取得する。
【００８５】
そして、照射領域取得部１１０は、照射領域を生成する（Ｓ２１２）。以下に、照射領域取得部１１０が照射領域を生成する手法について、詳細に説明する。
【００８６】
まず、照射領域取得部１１０は、照射領域内に含まれる雲の高度が高いほど、外形が小さい照射領域を生成する。
【００８７】
図１０は、本発明の実施の形態に係る照射領域取得部１１０が取得する高度の異なる照射領域を説明するための図である。
【００８８】
ここで、同図に示す照射領域Ｒ１は、低層雲３１の高さに対応した撮像領域Ｓ１内の照射領域である。また、照射領域Ｒ３は、図９に示した照射領域Ｒ２を撮像領域Ｓ１内に投影することで示される領域である。つまり、照射領域Ｒ３は、高層雲３２の高さに対応した照射領域Ｒ２を撮像領域Ｓ１内に投影したものである。
【００８９】
このため、照射領域取得部１１０は、低層雲３１の高さに対応した照射領域として照射領域Ｒ１を生成し、高層雲３２の高さに対応した照射領域として照射領域Ｒ３を生成する。ここで、照射領域取得部１１０は、雲の高度に反比例した大きさの照射領域を生成する。
【００９０】
つまり、低層雲３１の高度をＨ１とし、高層雲３２の高度をＨ２とし、照射領域Ｒ１の横方向の幅をＷ１とし、照射領域Ｒ３の横方向の幅をＷ２とした場合、照射領域取得部１１０は、以下の式１を用いて当該Ｗ２を算出する。
【００９１】
Ｗ２＝Ｗ１×Ｈ１／Ｈ２ （式１）
【００９２】
また、照射領域取得部１１０は、照射領域Ｒ３の縦方向の幅についても同様に、照射領域Ｒ１の縦方向の幅にＨ１／Ｈ２を乗じることで、算出する。なお、横方向とは、天空画像に含まれる画像の水平方向を示す方向であり、縦方向とは、天空画像内の当該横方向に垂直な方向である。つまり、上方が天空、下方が地上となる方向が縦方向である。
【００９３】
このようにして、照射領域取得部１１０は、照射領域Ｒ１に対して照射領域Ｒ３を生成することができる。
【００９４】
ここで、照射領域取得部１１０は、低層雲３１及び高層雲３２の高度を用いるのではなく、観測地点Ｐから低層雲３１及び高層雲３２までの距離を算出し、当該距離を用いて、照射領域を生成することにしてもよい。
【００９５】
図１１は、本発明の実施の形態に係る照射領域取得部１１０が雲までの距離を算出する手法を説明するための図である。
【００９６】
同図に示すように、太陽光発電エリア出力推定装置１００の照射領域取得部１１０は、可視光カメラ１２または赤外線カメラ１３が撮像した画像に含まれる太陽２０の位置と雲３０の位置とから、太陽２０と雲３０との上下画角差αを算出する。
【００９７】
そして、照射領域取得部１１０は、太陽追尾装置１１から取得した太陽２０の高度角θから、上下画角差αを差し引くことで、雲３０の高度角βを算出する。そして、照射領域取得部１１０は、雲３０の高度Ｈから、以下の式２を用いて、観測地点Ｐと雲３０との直線距離Ｄを算出する。
【００９８】
Ｄ＝Ｈ／ｓｉｎβ （式２）
【００９９】
このようにして、照射領域取得部１１０は、観測地点Ｐと低層雲３１との直線距離Ｄ１と、観測地点Ｐと高層雲３２との直線距離Ｄ２とを算出し、以下の式３を用いて、照射領域Ｒ３の横方向の幅Ｗ２を算出する。
【０１００】
Ｗ２＝Ｗ１×Ｄ１／Ｄ２ （式３）
【０１０１】
また、照射領域取得部１１０は、照射領域Ｒ３の縦方向の幅についても同様に、照射領域Ｒ１の縦方向の幅にＤ１／Ｄ２を乗じることで、算出する。このようにして、照射領域取得部１１０は、照射領域Ｒ１に対して照射領域Ｒ３を生成する。
【０１０２】
また、照射領域取得部１１０は、太陽の高度角が小さい（高度が低い）ほど、大きい圧縮率で縦方向に圧縮された照射領域を取得する。
【０１０３】
図１２及び図１３は、本発明の実施の形態に係る照射領域取得部１１０が取得する高度角の異なる照射領域を説明するための図である。
【０１０４】
ここで、これらの図に示す照射領域Ｒ４は、観測地点Ｐから見た場合の太陽２０の高度が、照射領域Ｒ１よりも低い場合に対応した撮像領域Ｓ３内の照射領域である。つまり、照射領域Ｒ４は、照射領域Ｒ１よりも大きい圧縮率で縦方向に圧縮された照射領域である。このため、照射領域取得部１１０は、太陽２０の高度角が小さい場合に対応した照射領域として照射領域Ｒ４を生成する。
【０１０５】
具体的には、照射領域Ｒ１における太陽２０の高度角をθ１、照射領域Ｒ４における太陽２０の高度角をθ２とした場合、図１３に示すように、照射領域取得部１１０は、照射領域Ｒ１の縦方向の幅をＷ３、照射領域Ｒ４の縦方向の幅をＷ４として、以下の式４を用いて、照射領域Ｒ４の縦方向の幅Ｗ４を算出する。
【０１０６】
Ｗ４＝Ｗ１×ｓｉｎθ２／ｓｉｎθ１ （式４）
【０１０７】
このように、照射領域取得部１１０は、太陽２０の高度角をθとして、縦方向にｓｉｎθ倍に圧縮された照射領域を生成する。なお、この場合、照射領域は、横方向については、圧縮されない。
【０１０８】
以上のように、照射領域取得部１１０は、照射領域内に含まれると想定される雲の高度ごとに、照射領域を生成し、取得する。
【０１０９】
なお、照射領域取得部１１０は、円形または楕円形の照射領域を取得することとしたが、照射領域の形状は四角形状など、発電エリアＱの形状に対応した形状であればよい。つまり、照射領域取得部１１０は、照射領域の形状にかかわらず、上記のように縦方向または横方向に圧縮または伸長された照射領域を取得する。
【０１１０】
以上により、照射領域取得部１１０が照射領域を取得する処理（図６のＳ１０２：照射領域取得ステップ）は、終了する。
【０１１１】
図６に戻り、次に、雲面積取得部１２０は、照射領域取得部１１０が取得した照射領域内に含まれる雲の面積である雲面積を取得する（Ｓ１０４）。ここで、太陽光発電エリア出力推定装置１００が現在の発電出力を推定する場合には、雲面積取得部１２０は、現在の雲面積を取得する。また、太陽光発電エリア出力推定装置１００が将来の発電出力を推定する場合には、雲面積取得部１２０は、当該将来の雲面積を取得する。
【０１１２】
このように、雲面積取得部１２０は、所定時刻での雲面積を取得する。この雲面積取得部１２０が所定時刻での雲面積を取得する処理（雲面積取得ステップ）について、以下に詳細に説明する。
【０１１３】
図１４Ａ、図１４Ｂ及び図１５は、本発明の実施の形態に係る雲面積取得部１２０が所定時刻での雲面積を取得する処理を説明するための図である。
【０１１４】
図１４Ａに示すように、例えば撮像領域Ｓ１内に投影された低層雲３１の雲領域Ｃ１は、低層雲３１が移動することで、移動する。このため、雲面積取得部１２０は、異なる時刻で撮像された複数の天空画像における雲領域Ｃ１の位置から、雲領域Ｃ１の移動方向及び速さを算出する。
【０１１５】
そして、雲面積取得部１２０は、現在の雲領域Ｃ１の位置と、算出した雲領域Ｃ１の移動方向及び速さとを用いて、例えば１０分後や２０分後など所定時刻での雲面積を算出する。
【０１１６】
具体的には、図１４Ｂに示すように、雲面積取得部１２０は、算出した雲領域Ｃ１の移動方向及び速さとから、現在の照射領域Ｒ１の位置から、当該移動方向とは逆方向に当該速さで照射領域Ｒ１を移動させる。そして、雲面積取得部１２０は、移動させた照射領域（同図に示す照射領域Ｒ０）と雲領域Ｃ１とが重なっている部分の面積を、所定時刻での雲面積として算出する。
【０１１７】
このように、雲面積取得部１２０は、現在の雲の位置と、雲の移動方向及び速さとから、所定時刻での雲面積を算出することで、所定時刻での雲面積を取得する。
【０１１８】
また、雲面積取得部１２０は、照射領域取得部１１０が取得した照射領域ごとに、雲面積を取得する。
【０１１９】
例えば、図１５に示すように、雲面積取得部１２０は、低層雲３１に対応した雲面積として、照射領域Ｒ１と雲領域Ｃ１とが重なっている部分の領域Ｍ１の面積を取得し、高層雲３２に対応した雲面積として、照射領域Ｒ３と雲領域Ｃ２とが重なっている部分の領域Ｍ２の面積を取得する。
【０１２０】
このように、雲面積取得部１２０は、複数の照射領域について、雲面積を取得する。
【０１２１】
以上により、雲面積取得部１２０が所定時刻での雲面積を取得する処理（図６のＳ１０４：雲面積取得ステップ）は、終了する。
【０１２２】
図６に戻り、次に、発電出力算出部１３０は、雲面積取得部１２０が取得した雲面積を用いて、発電エリアＱの発電出力を算出する（Ｓ１０６）。この発電出力算出部１３０が発電エリアＱの発電出力を算出する処理（発電出力算出ステップ）について、以下に詳細に説明する。
【０１２３】
図１６は、本発明の実施の形態に係る発電出力算出部１３０が発電エリアＱの発電出力を算出する処理の一例を示すフローチャートである。
【０１２４】
同図に示すように、まず、発電出力算出部１３０は、照射領域取得部１１０が取得した全ての照射領域について、以下の処理（Ｓ３０４〜Ｓ３０８）を実施する（ループ１：Ｓ３０２〜Ｓ３１０）。
【０１２５】
まず、発電出力算出部１３０は、対象とする照射領域について、当該照射領域の面積を取得する（Ｓ３０４）。例えば、発電出力算出部１３０は、天空画像を解析し、当該照射領域の面積を算出することで、当該照射領域の面積を取得する。
【０１２６】
そして、発電出力算出部１３０は、対象とする照射領域に対応する換算係数を取得する（Ｓ３０６）。ここで、換算係数とは、当該照射領域内の雲によって太陽光が遮断される割合を示す０から１の間の数値であり、雲によって太陽光が遮断される場合に換算係数を１とし、遮断されない場合には換算係数を０とする。
【０１２７】
具体的には、発電出力算出部１３０は、当該照射領域内の雲画像の明度が高いほど、または照射領域内に含まれる雲の高度が高いほど、小さくなるように換算係数を算出する。
【０１２８】
つまり、当該照射領域内の雲画像の明度が高い場合には、太陽光が雲を透過する割合が大きくなるので、発電出力算出部１３０は、当該照射領域内の雲画像の明度が高いほど、換算係数が小さくなるように換算係数を算出する。また、当該照射領域内に含まれる雲の高度が高い場合には、太陽光が雲を透過する割合が大きくなるので、発電出力算出部１３０は、当該照射領域内の雲画像の明度が高いほど、換算係数が小さくなるように換算係数を算出する。
【０１２９】
そして、発電出力算出部１３０は、対象とする照射領域における発電出力の低下率を算出する（Ｓ３０８）。
【０１３０】
具体的には、発電出力算出部１３０は、照射領域の面積に対する雲面積の比率に換算係数を乗じて、発電エリアＱの発電出力の低下率を算出する。例えば、照射領域Ｒ１の面積をｒ１、雲面積取得部１２０が取得した領域Ｍ１の雲面積をｍ１、換算係数をａとすると、発電出力算出部１３０は、以下の式５により、発電エリアＱの発電出力の低下率ｔ１を算出する。
【０１３１】
ｔ１＝ａ×ｍ１／ｒ１ （式５）
【０１３２】
なお、発電出力算出部１３０は、照射領域Ｒ１内の雲画像について、複数の換算係数を算出してもよく、この場合には、発電出力算出部１３０は、換算係数に対応した雲面積ごとに上記の式５の計算を行い、算出した結果を積算することで、低下率ｔ１を算出する。
【０１３３】
以上のようにして、発電出力算出部１３０は、照射領域取得部１１０が取得した全ての照射領域について、上記の処理（Ｓ３０４〜Ｓ３０８）を繰り返し実施する（ループ１：Ｓ３０２〜Ｓ３１０）。
【０１３４】
次に、発電出力算出部１３０は、算出した低下率を積算し、発電エリアＱの発電出力の低下率を算出する（Ｓ３１２）。
【０１３５】
つまり、発電出力算出部１３０は、照射領域ごとに、当該照射領域の面積に対する当該照射領域内の雲面積の比率に、当該照射領域に対応する換算係数を乗じて、当該照射領域における発電出力の低下率を算出し、算出した照射領域ごとの低下率を積算することで、発電エリアＱの発電出力の低下率を算出する。
【０１３６】
例えば、図１５に示す場合、発電出力算出部１３０は、照射領域Ｒ１において算出した低下率ｔ１と、照射領域Ｒ３において算出した低下率ｔ２とを加算することで、発電エリアＱの発電出力の低下率Ｔ（＝ｔ１＋ｔ２）を算出する。
【０１３７】
そして、発電出力算出部１３０は、算出した発電エリアＱの発電出力の低下率Ｔから、発電エリアＱの発電出力Ｚ１を算出する（Ｓ３１４）。つまり、発電出力算出部１３０は、発電エリアＱ内に雲が存在しないと仮定した場合の発電エリアＱの発電出力をＺ０として、当該発電出力Ｚ１を、以下の式６を用いて算出する。
【０１３８】
Ｚ１＝Ｚ０×（１−Ｔ） （式６）
【０１３９】
このように、発電出力算出部１３０は、照射領域ごとの雲面積を用いて、発電エリアＱの発電出力を算出する。なお、雲面積取得部１２０が取得した雲面積が所定時刻での雲面積であれば、発電出力算出部１３０は、当該所定時刻での発電エリアＱの発電出力を算出する。
【０１４０】
以上により、発電出力算出部１３０が発電エリアＱの発電出力を算出する処理（図６のＳ１０６：発電出力算出ステップ）は、終了する。
【０１４１】
以上のように、本発明の実施の形態に係る太陽光発電エリア出力推定装置１００によれば、天空画像上の照射領域を取得して、取得した照射領域内に含まれる雲面積を取得し、当該雲面積を用いて、太陽光発電設備が設置された発電エリアＱの発電出力を算出する。つまり、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、発電エリアＱが広大であっても、照射領域内の雲面積から、当該発電エリアＱ内に照射する太陽光の割合を把握することで、当該発電エリアＱの発電出力を正確に算出することができる。このため、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、大規模の太陽光発電設備に対してでも、発電出力を正確に推定することができる。
【０１４２】
また、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、雲の高度ごとに照射領域を取得し、取得した照射領域ごとに雲面積を取得して、当該照射領域ごとの雲面積を用いて、発電エリアＱの発電出力を算出する。ここで、様々な高度の雲が太陽光を遮ることとなるが、天空画像内の雲画像に対応した照射領域は、雲の高度によって異なった大きさの領域になる。このため、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、雲の高度ごとに照射領域を取得して、取得した照射領域ごとに、照射領域内の雲面積から、発電エリアＱ内に照射する太陽光の割合を把握することで、当該発電エリアＱの発電出力を正確に算出することができる。これにより、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、大規模の太陽光発電設備に対してでも、発電出力を正確に推定することができる。
【０１４３】
また、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、雲の高度が高いほど、外形が小さい照射領域を取得する。つまり、天空画像上においては、高度が高い照射領域ほど小さい領域になるため、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、雲の高度が高いほど、外形が小さい照射領域を取得することで、正確に発電出力を算出することができる。これにより、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、大規模の太陽光発電設備に対してでも、発電出力を正確に推定することができる。
【０１４４】
また、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、雲の高度に反比例した大きさの照射領域を取得する。つまり、天空画像上においては、高度と照射領域の大きさとは反比例するため、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、雲の高度に反比例した大きさの照射領域を取得することで、正確に発電出力を算出することができる。これにより、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、大規模の太陽光発電設備に対してでも、発電出力を正確に推定することができる。
【０１４５】
また、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、赤外線画像から得られる雲底の温度を用いて、雲の高度を算出することで、照射領域を取得する。つまり、天空画像上においては、照射領域は高度によって異なった大きさの領域になるため、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、赤外線画像から得られる雲底の温度から雲の高度を算出し、照射領域を取得することで、正確に発電出力を算出することができる。これにより、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、大規模の太陽光発電設備に対してでも、発電出力を正確に推定することができる。
【０１４６】
また、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、太陽の高度角が小さいほど、大きい圧縮率で縦方向に圧縮された照射領域を取得する。つまり、天空画像上においては、高度角が小さいほど、照射領域は縦方向に大きく圧縮される。このため、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、太陽の高度角が小さいほど大きく縦方向に圧縮された照射領域を取得することで、正確に発電出力を算出することができる。これにより、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、大規模の太陽光発電設備に対してでも、発電出力を正確に推定することができる。
【０１４７】
また、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、太陽の高度角をθとして、縦方向にｓｉｎθ倍に圧縮された照射領域を取得する。つまり、天空画像上においては、高度角をθとすれば、照射領域は縦方向にｓｉｎθ倍に圧縮される。このため、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、太陽の高度角をθとして、縦方向にｓｉｎθ倍に圧縮された照射領域を取得することで、正確に発電出力を算出することができる。これにより、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、大規模の太陽光発電設備に対してでも、発電出力を正確に推定することができる。
【０１４８】
また、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、現在の雲の位置と、雲の移動方向及び速さとから、所定時刻での雲面積を算出し、取得する。つまり、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、現在の雲の位置と雲の移動方向及び速さとを算出、または他の装置から取得することで、短時間先の所定時刻における雲面積を算出することができる。これにより、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、大規模の太陽光発電設備に対してでも、所定時刻における発電出力を正確に推定することができる。
【０１４９】
また、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、照射領域の面積に対する雲面積の比率に換算係数を乗じて、発電エリアＱの発電出力の低下率を算出することにより、発電エリアＱの発電出力を算出する。つまり、照射領域の面積に対する雲面積の比率を用いて、発電エリアＱ内への太陽光の照射が抑制される比率を算出することで、発電エリアＱの発電出力の低下率を算出することができる。これにより、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、発電エリアＱの発電出力を正確に算出することができるので、大規模の太陽光発電設備に対してでも、発電出力を正確に推定することができる。
【０１５０】
また、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、照射領域内の雲画像の明度が高いほど、または照射領域内に含まれる雲の高度が高いほど、小さくなるように換算係数を算出することで、発電エリアＱの発電出力を算出する。ここで、照射領域内の雲画像の明度が高い場合には、発電エリアＱ内への太陽光の照射の抑制は小さくなり、また照射領域内に含まれる雲の高度が高い場合にも、発電エリアＱ内への太陽光の照射の抑制は小さくなる。このため、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、当該雲画像の明度が高いほど、または当該雲の高度が高いほど、小さくなるように換算係数を算出し、算出した換算係数を用いて、発電エリアＱの発電出力を算出する。これにより、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、発電エリアＱの発電出力を正確に算出することができるので、大規模の太陽光発電設備に対してでも、発電出力を正確に推定することができる。
【０１５１】
また、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、照射領域ごとに、当該照射領域における発電出力の低下率を算出し、算出した当該低下率を積算することで、発電エリアＱの発電出力の低下率を算出し、発電エリアＱの発電出力を算出する。つまり、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、高度が異なる雲が存在する場合には、高度の異なる雲ごとに照射領域を取得し、取得した照射領域ごとに発電出力の低下率を算出し、積算することで、発電エリアＱの発電出力の低下率を算出する。これにより、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、高度の異なる雲を考慮した発電出力を正確に算出することができるので、大規模の太陽光発電設備に対してでも、発電出力を正確に推定することができる。
【０１５２】
以上、本発明の実施の形態に係る太陽光発電エリア出力推定装置１００及び太陽光発電エリア出力推定システム１０について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【０１５３】
また、本発明は、このような太陽光発電エリア出力推定装置１００または太陽光発電エリア出力推定システム１０として実現することができるだけでなく、当該太陽光発電エリア出力推定装置１００に含まれる処理部が行う特徴的な処理をステップとする太陽光発電エリア出力推定方法としても実現することができる。また、太陽光発電エリア出力推定方法に含まれる特徴的な処理をコンピュータに実行させるプログラムや集積回路として実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１５４】
本発明は、大規模の太陽光発電設備に対してでも発電出力を正確に推定することができる太陽光発電エリア出力推定装置等に適用できる。
【符号の説明】
【０１５５】
１０ 太陽光発電エリア出力推定システム
１１ 太陽追尾装置
１２ 可視光カメラ
１２ａ 遮光球
１３ 赤外線カメラ
１３ａ 遮光球
２０ 太陽
３０ 雲
１００ 太陽光発電エリア出力推定装置
１１０ 照射領域取得部
１２０ 雲面積取得部
１３０ 発電出力算出部
１４０ 記憶部
Ａ 傾斜柱
Ｃ、Ｃ１、Ｃ２ 雲領域
Ｋ 影
Ｍ、Ｍ１、Ｍ２ 領域
Ｐ 観測地点
Ｑ 発電エリア
Ｒ、Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４ 照射領域
Ｓ、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３ 撮像領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電設備が設置されたエリアの発電出力を推定する太陽光発電エリア出力推定装置、太陽光発電エリア出力推定システム及び太陽光発電エリア出力推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光発電などの分散型電源を設置し、当該太陽光発電と商用電力系統からの電力により、消費する電力負荷に電力を供給する需要家が増えてきている。ここで、太陽光発電を有効に活用するためには、太陽光発電の発電出力を推定することが重要であるが、太陽光発電の発電出力を推定するには、太陽の光を遮る雲の位置を観測する必要がある。
【０００３】
このため、従来、任意の地点から雲底の温度情報を取得し、当該温度情報に基づいて雲底の高度を測定することで、雲の位置を観測する手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この手法によって、所定の観測地点での日射量を予測することができ、当該観測地点に設置された太陽光発電の発電出力を推定することができる。
【０００４】
また、所定の観測地点から雲画像を撮像し、当該雲画像を用いて当該観測地点での日射量を予測する手法によっても、当該観測地点に設置された太陽光発電の発電出力を推定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１７０３５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の手法では、大規模の太陽光発電設備に対しては、発電出力を正確に推定することができないという問題がある。
【０００７】
ここで、大規模の太陽光発電設備とは、例えば、広大なエリアに太陽光発電を設置した太陽光発電所や、太陽光発電を全面導入した大規模団地などである。つまり、当該大規模の太陽光発電設備においては、広大な発電エリアを有するため、当該発電エリア全体の発電出力の変動は、所定の観測地点における発電出力の変動とは異なる。
【０００８】
このため、上記従来の手法では、当該大規模の太陽光発電設備が有する発電エリアのうちの所定の観測地点における発電出力を推定することはできるが、当該発電エリア全体での発電出力を推定することはできない。
【０００９】
このように、従来の手法では、大規模の太陽光発電設備に対しては、発電出力を正確に推定することができないという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、大規模の太陽光発電設備に対してでも発電出力を正確に推定することができる太陽光発電エリア出力推定装置、太陽光発電エリア出力推定システム及び太陽光発電エリア出力推定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】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る太陽光発電エリア出力推定装置は、太陽光発電設備が設置されたエリアである発電エリアの発電出力を推定する太陽光発電エリア出力推定装置であって、前記発電エリア内の観測地点から天空を撮像することで得られる画像である天空画像上における、前記発電エリアに太陽光を照射する領域である照射領域を取得する照射領域取得部と、取得された前記照射領域内に含まれる雲の面積である雲面積を取得する雲面積取得部と、取得された前記雲面積を用いて、前記発電エリアの発電出力を算出する発電出力算出部とを備える。
【００１２】
これによれば、太陽光発電エリア出力推定装置は、天空画像上の照射領域を取得して、取得した照射領域内に含まれる雲面積を取得し、当該雲面積を用いて、太陽光発電設備が設置された発電エリアの発電出力を算出する。つまり、太陽光発電エリア出力推定装置は、発電エリアが広大であっても、照射領域内の雲面積から、当該発電エリア内に照射する太陽光の割合を把握することで、当該発電エリアの発電出力を正確に算出することができる。このため、太陽光発電エリア出力推定装置は、大規模の太陽光発電設備に対してでも、発電出力を正確に推定することができる。
【００１３】
また、好ましくは、前記照射領域取得部は、前記照射領域内に含まれると想定される雲の高度ごとに前記照射領域を取得し、前記雲面積取得部は、取得された前記照射領域ごとに前記雲面積を取得し、前記発電出力算出部は、取得された前記照射領域ごとの前記雲面積を用いて、前記発電エリアの発電出力を算出する。
【００１４】
これによれば、太陽光発電エリア出力推定装置は、雲の高度ごとに照射領域を取得し、取得した照射領域ごとに雲面積を取得して、当該照射領域ごとの雲面積を用いて、発電エリアの発電出力を算出する。ここで、様々な高度の雲が太陽光を遮ることとなるが、天空画像内の雲画像に対応した照射領域は、雲の高度によって異なった大きさの領域になる。このため、太陽光発電エリア出力推定装置は、雲の高度ごとに照射領域を取得して、取得した照射領域ごとに、照射領域内の雲面積から、発電エリア内に照射する太陽光の割合を把握することで、当該発電エリアの発電出力を正確に算出することができる。これにより、太陽光発電エリア出力推定装置は、大規模の太陽光発電設備に対してでも、発電出力を正確に推定することができる。
【００１５】
また、好ましくは、前記照射領域取得部は、前記照射領域内に含まれる雲の高度が高いほど、外形が小さい前記照射領域を取得する。
【００１６】
これによれば、太陽光発電エリア出力推定装置は、雲の高度が高いほど、外形が小さい照射領域を取得する。つまり、天空画像上においては、高度が高い照射領域ほど小さい領域になるため、太陽光発電エリア出力推定装置は、雲の高度が高いほど、外形が小さい照射領域を取得することで、正確に発電出力を算出することができる。これにより、太陽光発電エリア出力推定装置は、大規模の太陽光発電設備に対してでも、発電出力を正確に推定することができる。
【００１７】
また、好ましくは、前記照射領域取得部は、前記雲の高度に反比例した大きさの前記照射領域を取得する。
【００１８】
これによれば、太陽光発電エリア出力推定装置は、雲の高度に反比例した大きさの照射領域を取得する。つまり、天空画像上においては、高度と照射領域の大きさとは反比例するため、太陽光発電エリア出力推定装置は、雲の高度に反比例した大きさの照射領域を取得することで、正確に発電出力を算出することができる。これにより、太陽光発電エリア出力推定装置は、大規模の太陽光発電設備に対してでも、発電出力を正確に推定することができる。
【００１９】
また、好ましくは、前記照射領域取得部は、前記観測地点から撮像された赤外線画像から得られる雲底の温度を用いて、前記雲の高度を算出することで、前記照射領域を取得する。
【００２０】
これによれば、太陽光発電エリア出力推定装置は、赤外線画像から得られる雲底の温度を用いて、雲の高度を算出することで、照射領域を取得する。つまり、天空画像上においては、照射領域は高度によって異なった大きさの領域になるため、太陽光発電エリア出力推定装置は、赤外線画像から得られる雲底の温度から雲の高度を算出し、照射領域を取得することで、正確に発電出力を算出することができる。これにより、太陽光発電エリア出力推定装置は、大規模の太陽光発電設備に対してでも、発電出力を正確に推定することができる。
【００２１】
また、好ましくは、前記照射領域取得部は、太陽の高度角が小さいほど、大きい圧縮率で縦方向に圧縮された前記照射領域を取得する。
【００２２】
これによれば、太陽光発電エリア出力推定装置は、太陽の高度角が小さいほど、大きい圧縮率で縦方向に圧縮された照射領域を取得する。つまり、天空画像上においては、高度角が小さいほど、照射領域は縦方向に大きく圧縮される。このため、太陽光発電エリア出力推定装置は、太陽の高度角が小さいほど大きく縦方向に圧縮された照射領域を取得することで、正確に発電出力を算出することができる。これにより、太陽光発電エリア出力推定装置は、大規模の太陽光発電設備に対してでも、発電出力を正確に推定することができる。
【００２３】
また、好ましくは、前記照射領域取得部は、太陽の高度角をθとして、縦方向にｓｉｎθ倍に圧縮された前記照射領域を取得する。
【００２４】
これによれば、太陽光発電エリア出力推定装置は、太陽の高度角をθとして、縦方向にｓｉｎθ倍に圧縮された照射領域を取得する。つまり、天空画像上においては、高度角をθとすれば、照射領域は縦方向にｓｉｎθ倍に圧縮される。このため、太陽光発電エリア出力推定装置は、太陽の高度角をθとして、縦方向にｓｉｎθ倍に圧縮された照射領域を取得することで、正確に発電出力を算出することができる。これにより、太陽光発電エリア出力推定装置は、大規模の太陽光発電設備に対してでも、発電出力を正確に推定することができる。
【００２５】
また、好ましくは、前記雲面積取得部は、現在の雲の位置と、雲の移動方向及び速さとから、所定時刻での前記雲面積を算出することで、前記所定時刻での前記雲面積を取得する。
【００２６】
これによれば、太陽光発電エリア出力推定装置は、現在の雲の位置と、雲の移動方向及び速さとから、所定時刻での雲面積を算出し、取得する。つまり、太陽光発電エリア出力推定装置は、現在の雲の位置と雲の移動方向及び速さとを算出、または他の装置から取得することで、短時間先の所定時刻における雲面積を算出することができる。これにより、太陽光発電エリア出力推定装置は、大規模の太陽光発電設備に対してでも、所定時刻における発電出力を正確に推定することができる。
【００２７】
また、好ましくは、前記発電出力算出部は、前記照射領域の面積に対する前記雲面積の比率に換算係数を乗じて、前記発電エリアの発電出力の低下率を算出することにより、前記発電エリアの発電出力を算出する。
【００２８】
これによれば、太陽光発電エリア出力推定装置は、照射領域の面積に対する雲面積の比率に換算係数を乗じて、発電エリアの発電出力の低下率を算出することにより、発電エリアの発電出力を算出する。つまり、照射領域の面積に対する雲面積の比率を用いて、発電エリア内への太陽光の照射が抑制される比率を算出することで、発電エリアの発電出力の低下率を算出することができる。これにより、太陽光発電エリア出力推定装置は、発電エリアの発電出力を正確に算出することができるので、大規模の太陽光発電設備に対してでも、発電出力を正確に推定することができる。
【００２９】
また、好ましくは、前記発電出力算出部は、前記照射領域内の雲画像の明度が高いほど、または前記照射領域内に含まれる雲の高度が高いほど、小さくなるように換算係数を算出することで、前記発電エリアの発電出力を算出する。
【００３０】
これによれば、太陽光発電エリア出力推定装置は、照射領域内の雲画像の明度が高いほど、または照射領域内に含まれる雲の高度が高いほど、小さくなるように換算係数を算出することで、発電エリアの発電出力を算出する。ここで、照射領域内の雲画像の明度が高い場合には、発電エリア内への太陽光の照射の抑制は小さくなり、また照射領域内に含まれる雲の高度が高い場合にも、発電エリア内への太陽光の照射の抑制は小さくなる。このため、太陽光発電エリア出力推定装置は、当該雲画像の明度が高いほど、または当該雲の高度が高いほど、小さくなるように換算係数を算出し、算出した換算係数を用いて、発電エリアの発電出力を算出する。これにより、太陽光発電エリア出力推定装置は、発電エリアの発電出力を正確に算出することができるので、大規模の太陽光発電設備に対してでも、発電出力を正確に推定することができる。
【００３１】
また、好ましくは、前記発電出力算出部は、前記照射領域ごとに、当該照射領域の面積に対する当該照射領域内の雲面積の比率に、当該照射領域に対応する換算係数を乗じて、当該照射領域における発電出力の低下率を算出し、算出した前記照射領域ごとの低下率を積算することで、前記発電エリアの発電出力の低下率を算出し、前記発電エリアの発電出力を算出する。
【００３２】
これによれば、太陽光発電エリア出力推定装置は、照射領域ごとに、当該照射領域における発電出力の低下率を算出し、算出した当該低下率を積算することで、発電エリアの発電出力の低下率を算出し、発電エリアの発電出力を算出する。つまり、太陽光発電エリア出力推定装置は、高度が異なる雲が存在する場合には、高度の異なる雲ごとに照射領域を取得し、取得した照射領域ごとに発電出力の低下率を算出し、積算することで、発電エリアの発電出力の低下率を算出する。これにより、太陽光発電エリア出力推定装置は、高度の異なる雲を考慮した発電出力を正確に算出することができるので、大規模の太陽光発電設備に対してでも、発電出力を正確に推定することができる。
【００３３】
なお、本発明は、このような太陽光発電エリア出力推定装置として実現することができるだけでなく、当該太陽光発電エリア出力推定装置と、観測地点に設置された、太陽を追尾する太陽追尾装置と、当該太陽追尾装置に設けられ、太陽に向けて天空を撮像することで天空画像を生成する撮像装置とを備える太陽光発電エリア出力推定システムとしても実現することができる。
【００３４】
これにより、太陽光発電エリア出力推定システムは、例えば全天カメラで全天画像を撮像するよりも精度の高い画像を撮像することができ、当該精度の高い画像を用いて、発電エリアの発電出力を正確に推定することができる。
【００３５】
また、本発明は、このような太陽光発電エリア出力推定装置または太陽光発電エリア出力推定システムとして実現することができるだけでなく、当該太陽光発電エリア出力推定装置に含まれる処理部が行う特徴的な処理をステップとする太陽光発電エリア出力推定方法としても実現することができる。また、太陽光発電エリア出力推定方法に含まれる特徴的な処理をコンピュータに実行させるプログラムや集積回路として実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。
【発明の効果】
【００３６】
本発明に係る太陽光発電エリア出力推定装置によれば、大規模の太陽光発電設備に対してでも、発電出力を正確に推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態に係る太陽光発電エリア出力推定システムが発電エリア内に配置された状態を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る太陽光発電エリア出力推定システムの構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る太陽光発電エリア出力推定装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る照射領域取得部が取得する照射領域を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る照射領域取得部が取得する照射領域を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る太陽光発電エリア出力推定装置が行う処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態に係る照射領域取得部が照射領域を取得する処理の一例を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態に係る照射領域取得部が取得する天空画像を説明するための図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る照射領域取得部が取得する天空画像を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る照射領域取得部が取得する高度の異なる照射領域を説明するための図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る照射領域取得部が雲までの距離を算出する手法を説明するための図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る照射領域取得部が取得する高度角の異なる照射領域を説明するための図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係る照射領域取得部が取得する高度角の異なる照射領域を説明するための図である。
【図１４Ａ】本発明の実施の形態に係る雲面積取得部が所定時刻での雲面積を取得する処理を説明するための図である。
【図１４Ｂ】本発明の実施の形態に係る雲面積取得部が所定時刻での雲面積を取得する処理を説明するための図である。
【図１５】本発明の実施の形態に係る雲面積取得部が所定時刻での雲面積を取得する処理を説明するための図である。
【図１６】本発明の実施の形態に係る発電出力算出部が発電エリアの発電出力を算出する処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る太陽光発電エリア出力推定装置及び太陽光発電エリア出力推定システムについて、説明する。
【００３９】
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。本発明は、特許請求の範囲だけによって限定される。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。
【００４０】
図１は、本発明の実施の形態に係る太陽光発電エリア出力推定システム１０が発電エリア内に配置された状態を示す図である。
【００４１】
同図に示すように、太陽光発電エリア出力推定システム１０は、太陽光発電設備が設置されたエリアである発電エリアＱの発電出力を推定するためのシステムであり、発電エリアＱ内の観測地点Ｐに配置されている。
【００４２】
ここで、発電エリアＱは、例えば、広大なエリアに太陽光発電を設置した太陽光発電所や、太陽光発電を全面導入した大規模団地などの大規模の太陽光発電設備が有する発電エリアである。つまり、太陽２０からの太陽光が発電エリアＱ内に照射することで、発電エリアＱ内に配置されている太陽光発電が発電する。
【００４３】
具体的には、当該太陽光は平行光線であるので、同図に示す仮想の傾斜柱Ａ内を通って、当該太陽光が発電エリアＱ内に照射される。そして、例えば、当該傾斜柱Ａ内に雲３０が存在する場合には、発電エリアＱ内に影Ｋが形成され、当該影Ｋの影響によって発電エリアＱの発電出力は減少する。
【００４４】
なお、発電エリアＱは、当該大規模の太陽光発電設備が有する全ての発電エリアでなくともよく、一部の発電エリアであってもよい。また、同図では、発電エリアＱは、円形状であるが、発電出力を推定したいエリアを示す形状であればどのような形状であってもよく、例えば、当該大規模の太陽光発電設備が有する発電エリアが四角形状であれば、発電エリアＱを四角形状にしてもよい。
【００４５】
また、観測地点Ｐは、発電エリアＱ内のどの位置であってもかまわないが、好ましくは、発電エリアＱの中心位置である。
【００４６】
次に、太陽光発電エリア出力推定システム１０の構成について、説明する。
【００４７】
図２は、本発明の実施の形態に係る太陽光発電エリア出力推定システム１０の構成を示す図である。
【００４８】
同図に示すように、太陽光発電エリア出力推定システム１０は、太陽光発電エリア出力推定装置１００、太陽追尾装置１１、可視光カメラ１２及び赤外線カメラ１３を備えている。
【００４９】
太陽光発電エリア出力推定装置１００は、発電エリアＱの発電出力を推定する装置である。なお、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、パーソナルコンピュータ等の汎用のコンピュータシステムがプログラムを実行することによって実現されてもよいし、専用のコンピュータシステムによって実現されてもよい。太陽光発電エリア出力推定装置１００の詳細な構成については、後述する。
【００５０】
太陽追尾装置１１は、観測地点Ｐに設置された、太陽２０を追尾する装置である。具体的には、太陽追尾装置１１は、太陽２０の軌道を計算するとともに、センサによって太陽２０を検知することで、太陽２０の方角や高度角（同図に示す角度θ）を把握し、太陽２０を自動追尾する。
【００５１】
可視光カメラ１２は、太陽追尾装置１１に設けられ、太陽２０に向けて天空を撮像することで天空画像を生成する撮像装置である。つまり、可視光カメラ１２は、太陽追尾装置１１が太陽２０を自動追尾することで、常に太陽２０を中心位置に含む太陽２０周辺の天空画像を撮像することができる。なお、太陽２０からの光が直接可視光カメラ１２に入射して可視光カメラ１２が損傷するのを防ぐため、可視光カメラ１２の前方には、遮光球１２ａが配置されている。
【００５２】
赤外線カメラ１３は、太陽追尾装置１１に設けられ、太陽２０に向けて天空を撮像することで赤外線画像を生成する撮像装置である。つまり、赤外線カメラ１３は、太陽追尾装置１１が太陽２０を自動追尾することで、常に太陽２０を中心位置に含む太陽２０周辺の赤外線画像を撮像することができる。なお、太陽２０からの光が直接赤外線カメラ１３に入射して赤外線カメラ１３が損傷するのを防ぐため、赤外線カメラ１３の前方には、遮光球１３ａが配置されている。
【００５３】
以上により、太陽光発電エリア出力推定システム１０は、例えば全天カメラで全天画像を撮像するよりも精度の高い画像を撮像することができ、当該精度の高い画像を用いて、発電エリアＱの発電出力を正確に推定することができる。
【００５４】
なお、可視光カメラ１２及び赤外線カメラ１３は、全天画像を撮像する全天カメラであってもよく、この場合、太陽光発電エリア出力推定システム１０は、太陽追尾装置１１を備えていなくともかまわない。
【００５５】
次に、太陽光発電エリア出力推定装置１００の構成について、説明する。
【００５６】
図３は、本発明の実施の形態に係る太陽光発電エリア出力推定装置１００の機能的な構成を示すブロック図である。
【００５７】
同図に示すように、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、照射領域取得部１１０、雲面積取得部１２０、発電出力算出部１３０及び記憶部１４０を備えている。
【００５８】
照射領域取得部１１０は、発電エリアＱ内の観測地点Ｐから天空を撮像することで得られる画像である天空画像上における、発電エリアＱに太陽光を照射する領域である照射領域を取得する。つまり、照射領域取得部１１０は、可視光カメラ１２が撮像した天空画像を取得し、当該天空画像上の照射領域を取得する。なお、照射領域を取得するとは、照射領域を示す情報を取得することをいう。
【００５９】
図４及び図５は、本発明の実施の形態に係る照射領域取得部１１０が取得する照射領域を説明するための図である。
【００６０】
図４に示すように、太陽光発電エリア出力推定システム１０の可視光カメラ１２は、観測地点Ｐから太陽２０に向けて、撮像領域Ｓの天空画像を撮像することとする。ここで、撮像領域Ｓ内の領域Ｒは、照射領域を示している。つまり、照射領域Ｒは、図１における傾斜柱Ａの撮像領域Ｓ内の領域であり、発電エリアＱに太陽光を照射する天空画像上の領域である。
【００６１】
このように、可視光カメラ１２は、図５に示すような撮像領域Ｓの天空画像を撮像し、照射領域取得部１１０は、可視光カメラ１２から当該天空画像を取得する。そして、照射領域取得部１１０は、当該天空画像上の照射領域Ｒを取得する。なお、照射領域取得部１１０が当該照射領域Ｒを取得する手法の詳細な説明については、後述する。
【００６２】
また、傾斜柱Ａ内に雲３０が存在すれば（発電エリアＱ内に影Ｋが存在すれば）、照射領域Ｒ内には、雲領域Ｃが撮像される。また、撮像領域Ｓの中心位置には遮光球１２ａが撮像され、太陽２０からの直接光の入射を防いでいる。
【００６３】
図３に戻り、雲面積取得部１２０は、照射領域取得部１１０が取得した照射領域Ｒ内に含まれる雲の面積である雲面積を取得する。具体的には、雲面積取得部１２０は、例えば図５に示す照射領域Ｒ内に雲領域Ｃの領域Ｍが含まれている場合には、当該領域Ｍの面積を雲面積として取得する。なお、照射領域取得部１１０が取得した照射領域とは、照射領域取得部１１０が取得した情報で示される照射領域のことをいう。
【００６４】
発電出力算出部１３０は、雲面積取得部１２０が取得した雲面積を用いて、発電エリアＱの発電出力を算出する。具体的には、発電出力算出部１３０は、照射領域Ｒの面積に対する雲面積の比率に換算係数を乗じて、発電エリアＱの発電出力の低下率を算出することにより、発電エリアＱの発電出力を算出する。なお、発電出力算出部１３０が発電エリアＱの発電出力を算出する手法の詳細な説明については、後述する。
【００６５】
記憶部１４０は、発電エリアＱの発電出力を推定するためのデータなどを記憶しているメモリである。記憶部１４０は、例えば、天空画像、照射領域、雲面積や換算係数などの情報を記憶している。
【００６６】
例えば、照射領域取得部１１０は、可視光カメラ１２から天空画像を取得して、記憶部１４０に記憶させたり、取得した照射領域を記憶部１４０に記憶させたりする。また、雲面積取得部１２０は、照射領域取得部１１０が取得した照射領域を記憶部１４０から読み出したり、取得した雲面積を記憶部１４０に記憶させたりする。また、発電出力算出部１３０は、雲面積取得部１２０が取得した雲面積を記憶部１４０から読み出したり、取得した換算係数を記憶部１４０に記憶させたりする。
【００６７】
なお、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、上記の構成の他に、キーボードやマウス等の入力部や、液晶ディスプレイ等の表示部なども備えていることにしても良い。
【００６８】
次に、太陽光発電エリア出力推定装置１００が発電エリアＱの発電出力を推定する処理（太陽光発電エリア出力推定方法）について、説明する。
【００６９】
図６は、本発明の実施の形態に係る太陽光発電エリア出力推定装置１００が行う処理の一例を示すフローチャートである。
【００７０】
同図に示すように、まず、照射領域取得部１１０は、発電エリアＱ内の観測地点Ｐから撮像された天空画像上における照射領域を取得する（Ｓ１０２）。この照射領域取得部１１０が照射領域を取得する処理（照射領域取得ステップ）について、以下に詳細に説明する。
【００７１】
図７は、本発明の実施の形態に係る照射領域取得部１１０が照射領域を取得する処理の一例を示すフローチャートである。
【００７２】
同図に示すように、まず、照射領域取得部１１０は、可視光カメラ１２から天空画像を取得する（Ｓ２０２）。つまり、照射領域取得部１１０は、可視光カメラ１２が撮像した天空画像を取得する。
【００７３】
図８及び図９は、本発明の実施の形態に係る照射領域取得部１１０が取得する天空画像を説明するための図である。
【００７４】
まず、図８に示すように、観測地点Ｐの上空に、低層雲３１と高層雲３２とが存在することとする。ここで、低層雲３１は、一部が、図１に示したような発電エリアＱ内に太陽光を照射する仮想の傾斜柱Ａ内に存在している。また、高層雲３２は、傾斜柱Ａ内には存在していない。つまり、低層雲３１のみが、発電エリアＱ内に影Ｋを形成している。
【００７５】
ここで、同図の撮像領域Ｓ１は、太陽光発電エリア出力推定システム１０の可視光カメラ１２が撮像する低層雲３１の高さに対応した撮像領域であり、撮像領域Ｓ２は、可視光カメラ１２が撮像する高層雲３２の高さに対応した撮像領域である。
【００７６】
また、撮像領域Ｓ１内の照射領域Ｒ１は、低層雲３１の高さに対応した傾斜柱Ａ内の照射領域であり、撮像領域Ｓ２内の照射領域Ｒ２は、高層雲３２の高さに対応した傾斜柱Ａ内の照射領域である。
【００７７】
そして、図９に示すように、低層雲３１及び高層雲３２は、例えば、撮像領域Ｓ１内に雲領域Ｃ１及び雲領域Ｃ２として投影することができる。このように、照射領域取得部１１０は、雲領域Ｃ１及び雲領域Ｃ２を含む撮像領域Ｓ１の天空画像を取得する。
【００７８】
図７に戻り、次に、照射領域取得部１１０は、赤外線カメラ１３から赤外線画像を取得する（Ｓ２０４）。つまり、照射領域取得部１１０は、赤外線カメラ１３が撮像した赤外線画像を取得する。
【００７９】
具体的には、図９に示したように、太陽光発電エリア出力推定システム１０の赤外線カメラ１３は、可視光カメラ１２と同様に、観測地点Ｐから雲領域Ｃ１及び雲領域Ｃ２を含む赤外線画像を撮像し、照射領域取得部１１０は、当該赤外線画像を取得する。
【００８０】
そして、照射領域取得部１１０は、赤外線画像に含まれる雲画像について、雲底の温度を取得する（Ｓ２０６）。つまり、照射領域取得部１１０は、赤外線画像に含まれる雲領域Ｃ１及び雲領域Ｃ２について、雲領域Ｃ１及び雲領域Ｃ２における画像を解析することで、雲底の温度を取得する。
【００８１】
そして、照射領域取得部１１０は、赤外線画像に含まれる雲画像について、雲の高度を算出する（Ｓ２０８）。つまり、照射領域取得部１１０は、赤外線画像に含まれる雲領域Ｃ１及び雲領域Ｃ２について、雲領域Ｃ１及び雲領域Ｃ２における雲底の高度を算出する。
【００８２】
ここで、高度が１０ｋｍ以内の対流圏においては、高度が１００ｍ上昇すると、大気温度は約０．６度低下する。このため、照射領域取得部１１０は、観測地点Ｐでの大気温度と取得した雲底の温度とを比較し、温度が０．６度低下するたびに高度が１００ｍ上昇するとして、当該雲底の高度を算出する。
【００８３】
このように、照射領域取得部１１０は、観測地点Ｐから撮像された赤外線画像から得られる雲底の温度を用いて、雲の高度を算出する。
【００８４】
そして、照射領域取得部１１０は、太陽追尾装置１１から太陽の高度角を取得する（Ｓ２１０）。つまり、太陽追尾装置１１は、常に太陽の高度角を把握して太陽を追尾しているので、照射領域取得部１１０は、太陽追尾装置１１から、図２に示された太陽２０の高度角である角度θを取得する。
【００８５】
そして、照射領域取得部１１０は、照射領域を生成する（Ｓ２１２）。以下に、照射領域取得部１１０が照射領域を生成する手法について、詳細に説明する。
【００８６】
まず、照射領域取得部１１０は、照射領域内に含まれる雲の高度が高いほど、外形が小さい照射領域を生成する。
【００８７】
図１０は、本発明の実施の形態に係る照射領域取得部１１０が取得する高度の異なる照射領域を説明するための図である。
【００８８】
ここで、同図に示す照射領域Ｒ１は、低層雲３１の高さに対応した撮像領域Ｓ１内の照射領域である。また、照射領域Ｒ３は、図９に示した照射領域Ｒ２を撮像領域Ｓ１内に投影することで示される領域である。つまり、照射領域Ｒ３は、高層雲３２の高さに対応した照射領域Ｒ２を撮像領域Ｓ１内に投影したものである。
【００８９】
このため、照射領域取得部１１０は、低層雲３１の高さに対応した照射領域として照射領域Ｒ１を生成し、高層雲３２の高さに対応した照射領域として照射領域Ｒ３を生成する。ここで、照射領域取得部１１０は、雲の高度に反比例した大きさの照射領域を生成する。
【００９０】
つまり、低層雲３１の高度をＨ１とし、高層雲３２の高度をＨ２とし、照射領域Ｒ１の横方向の幅をＷ１とし、照射領域Ｒ３の横方向の幅をＷ２とした場合、照射領域取得部１１０は、以下の式１を用いて当該Ｗ２を算出する。
【００９１】
Ｗ２＝Ｗ１×Ｈ１／Ｈ２ （式１）
【００９２】
また、照射領域取得部１１０は、照射領域Ｒ３の縦方向の幅についても同様に、照射領域Ｒ１の縦方向の幅にＨ１／Ｈ２を乗じることで、算出する。なお、横方向とは、天空画像に含まれる画像の水平方向を示す方向であり、縦方向とは、天空画像内の当該横方向に垂直な方向である。つまり、上方が天空、下方が地上となる方向が縦方向である。
【００９３】
このようにして、照射領域取得部１１０は、照射領域Ｒ１に対して照射領域Ｒ３を生成することができる。
【００９４】
ここで、照射領域取得部１１０は、低層雲３１及び高層雲３２の高度を用いるのではなく、観測地点Ｐから低層雲３１及び高層雲３２までの距離を算出し、当該距離を用いて、照射領域を生成することにしてもよい。
【００９５】
図１１は、本発明の実施の形態に係る照射領域取得部１１０が雲までの距離を算出する手法を説明するための図である。
【００９６】
同図に示すように、太陽光発電エリア出力推定装置１００の照射領域取得部１１０は、可視光カメラ１２または赤外線カメラ１３が撮像した画像に含まれる太陽２０の位置と雲３０の位置とから、太陽２０と雲３０との上下画角差αを算出する。
【００９７】
そして、照射領域取得部１１０は、太陽追尾装置１１から取得した太陽２０の高度角θから、上下画角差αを差し引くことで、雲３０の高度角βを算出する。そして、照射領域取得部１１０は、雲３０の高度Ｈから、以下の式２を用いて、観測地点Ｐと雲３０との直線距離Ｄを算出する。
【００９８】
Ｄ＝Ｈ／ｓｉｎβ （式２）
【００９９】
このようにして、照射領域取得部１１０は、観測地点Ｐと低層雲３１との直線距離Ｄ１と、観測地点Ｐと高層雲３２との直線距離Ｄ２とを算出し、以下の式３を用いて、照射領域Ｒ３の横方向の幅Ｗ２を算出する。
【０１００】
Ｗ２＝Ｗ１×Ｄ１／Ｄ２ （式３）
【０１０１】
また、照射領域取得部１１０は、照射領域Ｒ３の縦方向の幅についても同様に、照射領域Ｒ１の縦方向の幅にＤ１／Ｄ２を乗じることで、算出する。このようにして、照射領域取得部１１０は、照射領域Ｒ１に対して照射領域Ｒ３を生成する。
【０１０２】
また、照射領域取得部１１０は、太陽の高度角が小さい（高度が低い）ほど、大きい圧縮率で縦方向に圧縮された照射領域を取得する。
【０１０３】
図１２及び図１３は、本発明の実施の形態に係る照射領域取得部１１０が取得する高度角の異なる照射領域を説明するための図である。
【０１０４】
ここで、これらの図に示す照射領域Ｒ４は、観測地点Ｐから見た場合の太陽２０の高度が、照射領域Ｒ１よりも低い場合に対応した撮像領域Ｓ３内の照射領域である。つまり、照射領域Ｒ４は、照射領域Ｒ１よりも大きい圧縮率で縦方向に圧縮された照射領域である。このため、照射領域取得部１１０は、太陽２０の高度角が小さい場合に対応した照射領域として照射領域Ｒ４を生成する。
【０１０５】
具体的には、照射領域Ｒ１における太陽２０の高度角をθ１、照射領域Ｒ４における太陽２０の高度角をθ２とした場合、図１３に示すように、照射領域取得部１１０は、照射領域Ｒ１の縦方向の幅をＷ３、照射領域Ｒ４の縦方向の幅をＷ４として、以下の式４を用いて、照射領域Ｒ４の縦方向の幅Ｗ４を算出する。
【０１０６】
Ｗ４＝Ｗ１×ｓｉｎθ２／ｓｉｎθ１ （式４）
【０１０７】
このように、照射領域取得部１１０は、太陽２０の高度角をθとして、縦方向にｓｉｎθ倍に圧縮された照射領域を生成する。なお、この場合、照射領域は、横方向については、圧縮されない。
【０１０８】
以上のように、照射領域取得部１１０は、照射領域内に含まれると想定される雲の高度ごとに、照射領域を生成し、取得する。
【０１０９】
なお、照射領域取得部１１０は、円形または楕円形の照射領域を取得することとしたが、照射領域の形状は四角形状など、発電エリアＱの形状に対応した形状であればよい。つまり、照射領域取得部１１０は、照射領域の形状にかかわらず、上記のように縦方向または横方向に圧縮または伸長された照射領域を取得する。
【０１１０】
以上により、照射領域取得部１１０が照射領域を取得する処理（図６のＳ１０２：照射領域取得ステップ）は、終了する。
【０１１１】
図６に戻り、次に、雲面積取得部１２０は、照射領域取得部１１０が取得した照射領域内に含まれる雲の面積である雲面積を取得する（Ｓ１０４）。ここで、太陽光発電エリア出力推定装置１００が現在の発電出力を推定する場合には、雲面積取得部１２０は、現在の雲面積を取得する。また、太陽光発電エリア出力推定装置１００が将来の発電出力を推定する場合には、雲面積取得部１２０は、当該将来の雲面積を取得する。
【０１１２】
このように、雲面積取得部１２０は、所定時刻での雲面積を取得する。この雲面積取得部１２０が所定時刻での雲面積を取得する処理（雲面積取得ステップ）について、以下に詳細に説明する。
【０１１３】
図１４Ａ、図１４Ｂ及び図１５は、本発明の実施の形態に係る雲面積取得部１２０が所定時刻での雲面積を取得する処理を説明するための図である。
【０１１４】
図１４Ａに示すように、例えば撮像領域Ｓ１内に投影された低層雲３１の雲領域Ｃ１は、低層雲３１が移動することで、移動する。このため、雲面積取得部１２０は、異なる時刻で撮像された複数の天空画像における雲領域Ｃ１の位置から、雲領域Ｃ１の移動方向及び速さを算出する。
【０１１５】
そして、雲面積取得部１２０は、現在の雲領域Ｃ１の位置と、算出した雲領域Ｃ１の移動方向及び速さとを用いて、例えば１０分後や２０分後など所定時刻での雲面積を算出する。
【０１１６】
具体的には、図１４Ｂに示すように、雲面積取得部１２０は、算出した雲領域Ｃ１の移動方向及び速さとから、現在の照射領域Ｒ１の位置から、当該移動方向とは逆方向に当該速さで照射領域Ｒ１を移動させる。そして、雲面積取得部１２０は、移動させた照射領域（同図に示す照射領域Ｒ０）と雲領域Ｃ１とが重なっている部分の面積を、所定時刻での雲面積として算出する。
【０１１７】
このように、雲面積取得部１２０は、現在の雲の位置と、雲の移動方向及び速さとから、所定時刻での雲面積を算出することで、所定時刻での雲面積を取得する。
【０１１８】
また、雲面積取得部１２０は、照射領域取得部１１０が取得した照射領域ごとに、雲面積を取得する。
【０１１９】
例えば、図１５に示すように、雲面積取得部１２０は、低層雲３１に対応した雲面積として、照射領域Ｒ１と雲領域Ｃ１とが重なっている部分の領域Ｍ１の面積を取得し、高層雲３２に対応した雲面積として、照射領域Ｒ３と雲領域Ｃ２とが重なっている部分の領域Ｍ２の面積を取得する。
【０１２０】
このように、雲面積取得部１２０は、複数の照射領域について、雲面積を取得する。
【０１２１】
以上により、雲面積取得部１２０が所定時刻での雲面積を取得する処理（図６のＳ１０４：雲面積取得ステップ）は、終了する。
【０１２２】
図６に戻り、次に、発電出力算出部１３０は、雲面積取得部１２０が取得した雲面積を用いて、発電エリアＱの発電出力を算出する（Ｓ１０６）。この発電出力算出部１３０が発電エリアＱの発電出力を算出する処理（発電出力算出ステップ）について、以下に詳細に説明する。
【０１２３】
図１６は、本発明の実施の形態に係る発電出力算出部１３０が発電エリアＱの発電出力を算出する処理の一例を示すフローチャートである。
【０１２４】
同図に示すように、まず、発電出力算出部１３０は、照射領域取得部１１０が取得した全ての照射領域について、以下の処理（Ｓ３０４〜Ｓ３０８）を実施する（ループ１：Ｓ３０２〜Ｓ３１０）。
【０１２５】
まず、発電出力算出部１３０は、対象とする照射領域について、当該照射領域の面積を取得する（Ｓ３０４）。例えば、発電出力算出部１３０は、天空画像を解析し、当該照射領域の面積を算出することで、当該照射領域の面積を取得する。
【０１２６】
そして、発電出力算出部１３０は、対象とする照射領域に対応する換算係数を取得する（Ｓ３０６）。ここで、換算係数とは、当該照射領域内の雲によって太陽光が遮断される割合を示す０から１の間の数値であり、雲によって太陽光が遮断される場合に換算係数を１とし、遮断されない場合には換算係数を０とする。
【０１２７】
具体的には、発電出力算出部１３０は、当該照射領域内の雲画像の明度が高いほど、または照射領域内に含まれる雲の高度が高いほど、小さくなるように換算係数を算出する。
【０１２８】
つまり、当該照射領域内の雲画像の明度が高い場合には、太陽光が雲を透過する割合が大きくなるので、発電出力算出部１３０は、当該照射領域内の雲画像の明度が高いほど、換算係数が小さくなるように換算係数を算出する。また、当該照射領域内に含まれる雲の高度が高い場合には、太陽光が雲を透過する割合が大きくなるので、発電出力算出部１３０は、当該照射領域内の雲画像の明度が高いほど、換算係数が小さくなるように換算係数を算出する。
【０１２９】
そして、発電出力算出部１３０は、対象とする照射領域における発電出力の低下率を算出する（Ｓ３０８）。
【０１３０】
具体的には、発電出力算出部１３０は、照射領域の面積に対する雲面積の比率に換算係数を乗じて、発電エリアＱの発電出力の低下率を算出する。例えば、照射領域Ｒ１の面積をｒ１、雲面積取得部１２０が取得した領域Ｍ１の雲面積をｍ１、換算係数をａとすると、発電出力算出部１３０は、以下の式５により、発電エリアＱの発電出力の低下率ｔ１を算出する。
【０１３１】
ｔ１＝ａ×ｍ１／ｒ１ （式５）
【０１３２】
なお、発電出力算出部１３０は、照射領域Ｒ１内の雲画像について、複数の換算係数を算出してもよく、この場合には、発電出力算出部１３０は、換算係数に対応した雲面積ごとに上記の式５の計算を行い、算出した結果を積算することで、低下率ｔ１を算出する。
【０１３３】
以上のようにして、発電出力算出部１３０は、照射領域取得部１１０が取得した全ての照射領域について、上記の処理（Ｓ３０４〜Ｓ３０８）を繰り返し実施する（ループ１：Ｓ３０２〜Ｓ３１０）。
【０１３４】
次に、発電出力算出部１３０は、算出した低下率を積算し、発電エリアＱの発電出力の低下率を算出する（Ｓ３１２）。
【０１３５】
つまり、発電出力算出部１３０は、照射領域ごとに、当該照射領域の面積に対する当該照射領域内の雲面積の比率に、当該照射領域に対応する換算係数を乗じて、当該照射領域における発電出力の低下率を算出し、算出した照射領域ごとの低下率を積算することで、発電エリアＱの発電出力の低下率を算出する。
【０１３６】
例えば、図１５に示す場合、発電出力算出部１３０は、照射領域Ｒ１において算出した低下率ｔ１と、照射領域Ｒ３において算出した低下率ｔ２とを加算することで、発電エリアＱの発電出力の低下率Ｔ（＝ｔ１＋ｔ２）を算出する。
【０１３７】
そして、発電出力算出部１３０は、算出した発電エリアＱの発電出力の低下率Ｔから、発電エリアＱの発電出力Ｚ１を算出する（Ｓ３１４）。つまり、発電出力算出部１３０は、発電エリアＱ内に雲が存在しないと仮定した場合の発電エリアＱの発電出力をＺ０として、当該発電出力Ｚ１を、以下の式６を用いて算出する。
【０１３８】
Ｚ１＝Ｚ０×（１−Ｔ） （式６）
【０１３９】
このように、発電出力算出部１３０は、照射領域ごとの雲面積を用いて、発電エリアＱの発電出力を算出する。なお、雲面積取得部１２０が取得した雲面積が所定時刻での雲面積であれば、発電出力算出部１３０は、当該所定時刻での発電エリアＱの発電出力を算出する。
【０１４０】
以上により、発電出力算出部１３０が発電エリアＱの発電出力を算出する処理（図６のＳ１０６：発電出力算出ステップ）は、終了する。
【０１４１】
以上のように、本発明の実施の形態に係る太陽光発電エリア出力推定装置１００によれば、天空画像上の照射領域を取得して、取得した照射領域内に含まれる雲面積を取得し、当該雲面積を用いて、太陽光発電設備が設置された発電エリアＱの発電出力を算出する。つまり、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、発電エリアＱが広大であっても、照射領域内の雲面積から、当該発電エリアＱ内に照射する太陽光の割合を把握することで、当該発電エリアＱの発電出力を正確に算出することができる。このため、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、大規模の太陽光発電設備に対してでも、発電出力を正確に推定することができる。
【０１４２】
また、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、雲の高度ごとに照射領域を取得し、取得した照射領域ごとに雲面積を取得して、当該照射領域ごとの雲面積を用いて、発電エリアＱの発電出力を算出する。ここで、様々な高度の雲が太陽光を遮ることとなるが、天空画像内の雲画像に対応した照射領域は、雲の高度によって異なった大きさの領域になる。このため、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、雲の高度ごとに照射領域を取得して、取得した照射領域ごとに、照射領域内の雲面積から、発電エリアＱ内に照射する太陽光の割合を把握することで、当該発電エリアＱの発電出力を正確に算出することができる。これにより、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、大規模の太陽光発電設備に対してでも、発電出力を正確に推定することができる。
【０１４３】
また、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、雲の高度が高いほど、外形が小さい照射領域を取得する。つまり、天空画像上においては、高度が高い照射領域ほど小さい領域になるため、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、雲の高度が高いほど、外形が小さい照射領域を取得することで、正確に発電出力を算出することができる。これにより、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、大規模の太陽光発電設備に対してでも、発電出力を正確に推定することができる。
【０１４４】
また、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、雲の高度に反比例した大きさの照射領域を取得する。つまり、天空画像上においては、高度と照射領域の大きさとは反比例するため、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、雲の高度に反比例した大きさの照射領域を取得することで、正確に発電出力を算出することができる。これにより、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、大規模の太陽光発電設備に対してでも、発電出力を正確に推定することができる。
【０１４５】
また、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、赤外線画像から得られる雲底の温度を用いて、雲の高度を算出することで、照射領域を取得する。つまり、天空画像上においては、照射領域は高度によって異なった大きさの領域になるため、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、赤外線画像から得られる雲底の温度から雲の高度を算出し、照射領域を取得することで、正確に発電出力を算出することができる。これにより、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、大規模の太陽光発電設備に対してでも、発電出力を正確に推定することができる。
【０１４６】
また、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、太陽の高度角が小さいほど、大きい圧縮率で縦方向に圧縮された照射領域を取得する。つまり、天空画像上においては、高度角が小さいほど、照射領域は縦方向に大きく圧縮される。このため、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、太陽の高度角が小さいほど大きく縦方向に圧縮された照射領域を取得することで、正確に発電出力を算出することができる。これにより、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、大規模の太陽光発電設備に対してでも、発電出力を正確に推定することができる。
【０１４７】
また、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、太陽の高度角をθとして、縦方向にｓｉｎθ倍に圧縮された照射領域を取得する。つまり、天空画像上においては、高度角をθとすれば、照射領域は縦方向にｓｉｎθ倍に圧縮される。このため、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、太陽の高度角をθとして、縦方向にｓｉｎθ倍に圧縮された照射領域を取得することで、正確に発電出力を算出することができる。これにより、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、大規模の太陽光発電設備に対してでも、発電出力を正確に推定することができる。
【０１４８】
また、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、現在の雲の位置と、雲の移動方向及び速さとから、所定時刻での雲面積を算出し、取得する。つまり、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、現在の雲の位置と雲の移動方向及び速さとを算出、または他の装置から取得することで、短時間先の所定時刻における雲面積を算出することができる。これにより、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、大規模の太陽光発電設備に対してでも、所定時刻における発電出力を正確に推定することができる。
【０１４９】
また、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、照射領域の面積に対する雲面積の比率に換算係数を乗じて、発電エリアＱの発電出力の低下率を算出することにより、発電エリアＱの発電出力を算出する。つまり、照射領域の面積に対する雲面積の比率を用いて、発電エリアＱ内への太陽光の照射が抑制される比率を算出することで、発電エリアＱの発電出力の低下率を算出することができる。これにより、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、発電エリアＱの発電出力を正確に算出することができるので、大規模の太陽光発電設備に対してでも、発電出力を正確に推定することができる。
【０１５０】
また、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、照射領域内の雲画像の明度が高いほど、または照射領域内に含まれる雲の高度が高いほど、小さくなるように換算係数を算出することで、発電エリアＱの発電出力を算出する。ここで、照射領域内の雲画像の明度が高い場合には、発電エリアＱ内への太陽光の照射の抑制は小さくなり、また照射領域内に含まれる雲の高度が高い場合にも、発電エリアＱ内への太陽光の照射の抑制は小さくなる。このため、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、当該雲画像の明度が高いほど、または当該雲の高度が高いほど、小さくなるように換算係数を算出し、算出した換算係数を用いて、発電エリアＱの発電出力を算出する。これにより、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、発電エリアＱの発電出力を正確に算出することができるので、大規模の太陽光発電設備に対してでも、発電出力を正確に推定することができる。
【０１５１】
また、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、照射領域ごとに、当該照射領域における発電出力の低下率を算出し、算出した当該低下率を積算することで、発電エリアＱの発電出力の低下率を算出し、発電エリアＱの発電出力を算出する。つまり、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、高度が異なる雲が存在する場合には、高度の異なる雲ごとに照射領域を取得し、取得した照射領域ごとに発電出力の低下率を算出し、積算することで、発電エリアＱの発電出力の低下率を算出する。これにより、太陽光発電エリア出力推定装置１００は、高度の異なる雲を考慮した発電出力を正確に算出することができるので、大規模の太陽光発電設備に対してでも、発電出力を正確に推定することができる。
【０１５２】
以上、本発明の実施の形態に係る太陽光発電エリア出力推定装置１００及び太陽光発電エリア出力推定システム１０について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【０１５３】
また、本発明は、このような太陽光発電エリア出力推定装置１００または太陽光発電エリア出力推定システム１０として実現することができるだけでなく、当該太陽光発電エリア出力推定装置１００に含まれる処理部が行う特徴的な処理をステップとする太陽光発電エリア出力推定方法としても実現することができる。また、太陽光発電エリア出力推定方法に含まれる特徴的な処理をコンピュータに実行させるプログラムや集積回路として実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１５４】
本発明は、大規模の太陽光発電設備に対してでも発電出力を正確に推定することができる太陽光発電エリア出力推定装置等に適用できる。
【符号の説明】
【０１５５】
１０ 太陽光発電エリア出力推定システム
１１ 太陽追尾装置
１２ 可視光カメラ
１２ａ 遮光球
１３ 赤外線カメラ
１３ａ 遮光球
２０ 太陽
３０ 雲
１００ 太陽光発電エリア出力推定装置
１１０ 照射領域取得部
１２０ 雲面積取得部
１３０ 発電出力算出部
１４０ 記憶部
Ａ 傾斜柱
Ｃ、Ｃ１、Ｃ２ 雲領域
Ｋ 影
Ｍ、Ｍ１、Ｍ２ 領域
Ｐ 観測地点
Ｑ 発電エリア
Ｒ、Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４ 照射領域
Ｓ、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３ 撮像領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光発電設備が設置されたエリアである発電エリアの発電出力を推定する太陽光発電エリア出力推定装置であって、
前記発電エリア内の観測地点から天空を撮像することで得られる画像である天空画像上における、前記発電エリアに太陽光を照射する領域である照射領域を取得する照射領域取得部と、
取得された前記照射領域内に含まれる雲の面積である雲面積を取得する雲面積取得部と、
取得された前記雲面積を用いて、前記発電エリアの発電出力を算出する発電出力算出部と
を備える太陽光発電エリア出力推定装置。
【請求項２】
前記照射領域取得部は、前記照射領域内に含まれると想定される雲の高度ごとに前記照射領域を取得し、
前記雲面積取得部は、取得された前記照射領域ごとに前記雲面積を取得し、
前記発電出力算出部は、取得された前記照射領域ごとの前記雲面積を用いて、前記発電エリアの発電出力を算出する
請求項１に記載の太陽光発電エリア出力推定装置。
【請求項３】
前記照射領域取得部は、前記照射領域内に含まれる雲の高度が高いほど、外形が小さい前記照射領域を取得する
請求項１または２に記載の太陽光発電エリア出力推定装置。
【請求項４】
前記照射領域取得部は、前記雲の高度に反比例した大きさの前記照射領域を取得する
請求項３に記載の太陽光発電エリア出力推定装置。
【請求項５】
前記照射領域取得部は、前記観測地点から撮像された赤外線画像から得られる雲底の温度を用いて、前記雲の高度を算出することで、前記照射領域を取得する
請求項２〜４のいずれか１項に記載の太陽光発電エリア出力推定装置。
【請求項６】
前記照射領域取得部は、太陽の高度角が小さいほど、大きい圧縮率で縦方向に圧縮された前記照射領域を取得する
請求項１〜５のいずれか１項に記載の太陽光発電エリア出力推定装置。
【請求項７】
前記照射領域取得部は、太陽の高度角をθとして、縦方向にｓｉｎθ倍に圧縮された前記照射領域を取得する
請求項６に記載の太陽光発電エリア出力推定装置。
【請求項８】
前記雲面積取得部は、現在の雲の位置と、雲の移動方向及び速さとから、所定時刻での前記雲面積を算出することで、前記所定時刻での前記雲面積を取得する
請求項１〜７のいずれか１項に記載の太陽光発電エリア出力推定装置。
【請求項９】
前記発電出力算出部は、前記照射領域の面積に対する前記雲面積の比率に換算係数を乗じて、前記発電エリアの発電出力の低下率を算出することにより、前記発電エリアの発電出力を算出する
請求項１〜８のいずれか１項に記載の太陽光発電エリア出力推定装置。
【請求項１０】
前記発電出力算出部は、前記照射領域内の雲画像の明度が高いほど、または前記照射領域内に含まれる雲の高度が高いほど、小さくなるように換算係数を算出することで、前記発電エリアの発電出力を算出する
請求項９に記載の太陽光発電エリア出力推定装置。
【請求項１１】
前記発電出力算出部は、
前記照射領域ごとに、当該照射領域の面積に対する当該照射領域内の雲面積の比率に、当該照射領域に対応する換算係数を乗じて、当該照射領域における発電出力の低下率を算出し、
算出した前記照射領域ごとの低下率を積算することで、前記発電エリアの発電出力の低下率を算出し、前記発電エリアの発電出力を算出する
請求項９または１０に記載の太陽光発電エリア出力推定装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の太陽光発電エリア出力推定装置と、
前記観測地点に設置された、太陽を追尾する太陽追尾装置と、
前記太陽追尾装置に設けられ、太陽に向けて天空を撮像することで前記天空画像を生成する撮像装置と
を備える太陽光発電エリア出力推定システム。
【請求項１３】
太陽光発電設備が設置されたエリアである発電エリアの発電出力を推定する太陽光発電エリア出力推定方法であって、
前記発電エリア内の観測地点から天空を撮像することで得られる画像である天空画像上における、前記発電エリアに太陽光を照射する領域である照射領域を取得する照射領域取得ステップと、
取得された前記照射領域内に含まれる雲の面積である雲面積を取得する雲面積取得ステップと、
取得された前記雲面積を用いて、前記発電エリアの発電出力を算出する発電出力算出ステップと
を含む太陽光発電エリア出力推定方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の太陽光発電エリア出力推定方法に含まれるステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１】
太陽光発電設備が設置されたエリアである発電エリアの発電出力を推定する太陽光発電エリア出力推定装置であって、
前記発電エリア内の観測地点から天空を撮像することで得られる画像である天空画像上における、前記発電エリアに太陽光を照射する領域である照射領域を取得する照射領域取得部と、
取得された前記照射領域内に含まれる雲の面積である雲面積を取得する雲面積取得部と、
取得された前記雲面積を用いて、前記発電エリアの発電出力を算出する発電出力算出部と
を備える太陽光発電エリア出力推定装置。
【請求項２】
前記照射領域取得部は、前記照射領域内に含まれると想定される雲の高度ごとに前記照射領域を取得し、
前記雲面積取得部は、取得された前記照射領域ごとに前記雲面積を取得し、
前記発電出力算出部は、取得された前記照射領域ごとの前記雲面積を用いて、前記発電エリアの発電出力を算出する
請求項１に記載の太陽光発電エリア出力推定装置。
【請求項３】
前記照射領域取得部は、前記照射領域内に含まれる雲の高度が高いほど、外形が小さい前記照射領域を取得する
請求項１または２に記載の太陽光発電エリア出力推定装置。
【請求項４】
前記照射領域取得部は、前記雲の高度に反比例した大きさの前記照射領域を取得する
請求項３に記載の太陽光発電エリア出力推定装置。
【請求項５】
前記照射領域取得部は、前記観測地点から撮像された赤外線画像から得られる雲底の温度を用いて、前記雲の高度を算出することで、前記照射領域を取得する
請求項２〜４のいずれか１項に記載の太陽光発電エリア出力推定装置。
【請求項６】
前記照射領域取得部は、太陽の高度角が小さいほど、大きい圧縮率で縦方向に圧縮された前記照射領域を取得する
請求項１〜５のいずれか１項に記載の太陽光発電エリア出力推定装置。
【請求項７】
前記照射領域取得部は、太陽の高度角をθとして、縦方向にｓｉｎθ倍に圧縮された前記照射領域を取得する
請求項６に記載の太陽光発電エリア出力推定装置。
【請求項８】
前記雲面積取得部は、現在の雲の位置と、雲の移動方向及び速さとから、所定時刻での前記雲面積を算出することで、前記所定時刻での前記雲面積を取得する
請求項１〜７のいずれか１項に記載の太陽光発電エリア出力推定装置。
【請求項９】
前記発電出力算出部は、前記照射領域の面積に対する前記雲面積の比率に換算係数を乗じて、前記発電エリアの発電出力の低下率を算出することにより、前記発電エリアの発電出力を算出する
請求項１〜８のいずれか１項に記載の太陽光発電エリア出力推定装置。
【請求項１０】
前記発電出力算出部は、前記照射領域内の雲画像の明度が高いほど、または前記照射領域内に含まれる雲の高度が高いほど、小さくなるように換算係数を算出することで、前記発電エリアの発電出力を算出する
請求項９に記載の太陽光発電エリア出力推定装置。
【請求項１１】
前記発電出力算出部は、
前記照射領域ごとに、当該照射領域の面積に対する当該照射領域内の雲面積の比率に、当該照射領域に対応する換算係数を乗じて、当該照射領域における発電出力の低下率を算出し、
算出した前記照射領域ごとの低下率を積算することで、前記発電エリアの発電出力の低下率を算出し、前記発電エリアの発電出力を算出する
請求項９または１０に記載の太陽光発電エリア出力推定装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の太陽光発電エリア出力推定装置と、
前記観測地点に設置された、太陽を追尾する太陽追尾装置と、
前記太陽追尾装置に設けられ、太陽に向けて天空を撮像することで前記天空画像を生成する撮像装置と
を備える太陽光発電エリア出力推定システム。
【請求項１３】
太陽光発電設備が設置されたエリアである発電エリアの発電出力を推定する太陽光発電エリア出力推定方法であって、
前記発電エリア内の観測地点から天空を撮像することで得られる画像である天空画像上における、前記発電エリアに太陽光を照射する領域である照射領域を取得する照射領域取得ステップと、
取得された前記照射領域内に含まれる雲の面積である雲面積を取得する雲面積取得ステップと、
取得された前記雲面積を用いて、前記発電エリアの発電出力を算出する発電出力算出ステップと
を含む太陽光発電エリア出力推定方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の太陽光発電エリア出力推定方法に含まれるステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１３−６８４２９（Ｐ２０１３−６８４２９Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０５２１７（Ｐ２０１１−２０５２１７）
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【Ｆターム（参考）】
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