如何提高光伏发电功率估算的精度

1、前言

自2012年7月施行固定价格收购制度以来，光伏发电的引入处于急速的进展中。例如，在日本的九州区光伏发电的设备容量，正以每月约15万kW的速度增长。2014年度仅一年的时间就有约200万kW的容量开始投运，2015年3月末已达到了469万kW(表1，图1)。

伴随着光伏发电如此急速的发展，在电力供需的操作中，如何从稳定供电及经济性两方面正确地掌握光伏发电的功率，已成为至关重要的研究课题。

有关超高压联网的光伏发电的功率，是将遥测仪(telemeter)装在直接中间供电的系统上，能够实时的掌握实际的功率。另一方面，对于高压、低压联网的光伏发电的功率，因未设遥测仪，原来是基于设备容量和天气(晴天、阴天等)，利用excelbase的计算程序估算出功率(以下，称原来的估算处理)。

但是在原来的估算处理中，因操作者进行天气的判断易出现个人的差异，而且对于功率的估算，按操作者的负担每30分钟仅更新1次左右，不能追踪时时刻刻变化的天气等，力图提高光伏发电功率的估算精度则变成了难题和瓶颈(neck)。

为了解决处理好这一现状，2014年4月(开始)将全天太阳辐照量*1数据实时地(每1分钟)输入到中部供电系统，由此，对光伏发电的功率引入了自动的估算处理，下面，对功率估算精度的程序予以介绍。

*1 全天太阳辐照量=直达的太阳辐照+散乱的太阳辐照

直达太阳辐照：从太阳直接到达地上的光

散乱太阳辐照：太阳光由大气中的粒子等散乱、反射而到达地面的光

2、提高光伏发电功率的估算精度

2.1原来的估算处理存在的问题

对于原来的估算处理存在以下的问题：

(1)中间供电系统上，由遥测仪输入功率数据的超高压联网光伏发电的功率，与由估算处理算出的值进行比较时，由估算处理算出的值比实际的功率低(图4)。

(2)功率估算的革新，天气输入至程序中及功率估算值输入至中部供电系统(图5)等，由于向系统的人工输入次数增加，考虑操作者的负担而每30分钟进行一次，故不能跟踪时刻都在变化的天气变化。

(3)对天气的判断(阴天的情况)，由于操作者的感觉程度不一，容易出现因人而异。

2.2引入新的估算处理

为了处理2.1节中的第一个问题(遥测仪值与估算值的偏差)，本公司的综合研究所正进行研究的全天太阳辐照量与光伏发电功率的关系，由此导出功率转换系数，利用该系数进行了功率估算的处理。

(1)全天太阳辐照量与光伏发电功率的关系

由设置在九州各地的太阳辐照强度计观测的全天太阳辐照量，与光伏发电功率的相互关系如图2所示。从这一相关的图形可说明以下几点：

① 全天太阳辐照量与光伏发电功率大致上是呈比例关系，能用1次方程式近似表示(该式的常数相当于功率变换系数)。

② 由1次式近似的各月的直线斜度是不同的，这就意味着每个月的变换系数不同。

③ 全天太阳辐照量即使相同，气温高的7月，光伏发电的功率有变小的倾向。

表1：设备容量的情况(2015年3月末)