Short-term Prediction of Photovoltaic Generation Power based on Chaotic Behaviors and Power Smoothig Control Methods

• Project/Area Number: 24560333
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Power engineering/Power conversion/Electric machinery
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: Funabiki Shigeyuki 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (60108123)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): TAKAHASHI Akiko 岡山大学, 大学院自然科学研究科, 助教 (10644213)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2014: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2013: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2012: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
• Keywords: 太陽光発電 / 発電電力変動 / カオス / 予測 / 電力平滑化 / エネルギー貯蔵装置 / 電力変動 / 電力平滑化制御

Outline of Final Research Achievements

We developed a short-term prediction method for electric power generated by the photovoltaic generation system using the Chaos Theory (Chaos short-term prediction). The experimental verification showed that the proposed prediction method can predict generation power with error of 20 %. In the subsequent step, we proposed a novel method to predict generation power using a series of difference vectors for improving the time delay in the chaos short-term prediction. It is found from the comparative study of the power smoothing control methods that the exponential smoothing is superior to the moving average from a viewpoint of the reduction in the storage capacity of energy storage device.

Research Products

• [Journal Article] 太陽光発電電力変動の分離とカオス解析 (2016)
  • Author(s): 髙橋明子、山形彰宏、今井 純、舩曳繁之
  • Journal Title: 電気学会論文誌B Volume: 136
  • NAID: 130005160696
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Power Smoothing Control of Photovoltaic Generation Systems using a Difference Vector Method (2016)
  • Author(s): 髙橋明子、槇野友久、今井 純、舩曳繁之
  • Journal Title: IEEJ Transactions on Power and Energy Volume: 136 Issue: 3 Pages: 268-274
  • DOI: 10.1541/ieejpes.136.268
  • NAID: 130005132253
  • ISSN: 0385-4213, 1348-8147
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A Comparison of Electric Power Smoothing Control Methods for the Distributed Generation System (2014)
  • Author(s): 金平知之、髙橋明子、今井 純、舩曳 繁之
  • Journal Title: IEEJ Transactions on Power and Energy Volume: 134 Issue: 7 Pages: 596-603
  • DOI: 10.1541/ieejpes.134.596
  • NAID: 130004446665
  • ISSN: 0385-4213, 1348-8147
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 分散型電源システムにおける電力平滑化制御法の比較 (2014)
  • Author(s): 金平知之，髙橋明子，今井 純，舩曳繁之
  • Journal Title: 電気学会論文誌B Volume: 134
  • NAID: 130004446665
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ARIMAモデルを用いたPV電力平滑化制御指令値の決定 (2016)
  • Author(s): 多田雄貴、髙橋明子、今井 純、舩曳繁之
  • Organizer: 電気学会全国大会
  • Place of Presentation: 東北大学
  • Year and Date: 2016-03-16
• [Presentation] 電力平滑化制御に用いるデジタルフィルタの比較 (2015)
  • Author(s): 吉田雄一、髙橋明子、今井 純、舩曳繁之
  • Organizer: 平成27年電気関連学会関西連合大会
  • Place of Presentation: 大阪電気通信大学
  • Year and Date: 2015-11-14
• [Presentation] Reduction of Energy Storage Capacity in a Large-scale Photovoltaic Generation System (2014)
  • Author(s): T. Makino, A. Takahashi, J. Imai, S. Funabiki
  • Organizer: Proceedings of the 6th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion
  • Place of Presentation: Kyoto, Japan
  • Year and Date: 2014-11-23 – 2014-11-27
• [Presentation] Estimation of the Output from the Photovoltaic Systems Using the Estimated Solar Radiation Distribution (2014)
  • Author(s): T. Kinoshita, A. Takahashi, J. Imai, S. Funabiki
  • Organizer: Proceedings of the 6th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion
  • Place of Presentation: Kyoto, Japan
  • Year and Date: 2014-11-23 – 2014-11-27
• [Presentation] クリギング法を用いた日射量分布推定におけるバリオグラム関数のパラメータの検討 (2014)
  • Author(s): 木下達也、髙橋明子、今井 純、舩曳繁之
  • Organizer: 平成26年度電気・情報関連学会中国支部大会
  • Place of Presentation: 福山市
  • Year and Date: 2014-10-25
• [Presentation] 太陽光発電電力の気象変動成分の周期に関する検討 (2014)
  • Author(s): 山形彰宏、髙橋明子、今井 純、舩曳繁之
  • Organizer: 平成26年度電気・情報関連学会中国支部大会
  • Place of Presentation: 福山市
  • Year and Date: 2014-10-25
• [Presentation] ニューラルネットワークを用いた太陽光発電電力予測法の実験的検証 (2014)
  • Author(s): 青木公佑、髙橋明子、今井 純、舩曳繁之
  • Organizer: 平成26年度電気・情報関連学会中国支部大会
  • Place of Presentation: 福山市
  • Year and Date: 2014-10-25
• [Presentation] Energy Management Method for Residential Distributed Generation System using Photovoltaic Cells and Fuel Cell Vehicle (2014)
  • Author(s): S. Sakae, A. Takahashi, J. Imai, S. Funabiki
  • Organizer: Proceedings of IEEE IAS Annual Meeting 2014
  • Place of Presentation: Vancouver, Canada
  • Year and Date: 2014-10-05 – 2014-10-09
• [Presentation] 水素貯蔵分散型電源システムにおける太陽光発電電力の短周期成分平滑化制御法 (2014)
  • Author(s): 岡田成平、髙橋明子、今井 純、舩曳繁之
  • Organizer: 平成26年電気学会電力・エネルギー部門大会
  • Place of Presentation: 京田辺市
  • Year and Date: 2014-09-10 – 2014-09-12
• [Presentation] 遺伝的アルゴリズムを用いた太陽光発電電力予測法のパラメータ最適化 (2014)
  • Author(s): 青木公佑、髙橋明子、今井 純、舩曳繁之
  • Organizer: 平成26年電気学会電力・エネルギー部門大会
  • Place of Presentation: 京田辺市
  • Year and Date: 2014-09-10 – 2014-09-12
• [Presentation] Power Smoothing Control Methods using Moving Average and FIR Filter in Distributed Generation Systems (2014)
  • Author(s): Y. Yoshida, A. Takahashi, J. Imai, S. Funabiki
  • Organizer: Proceedings of Grand Renewable Energy 2014
  • Place of Presentation: Tokyo, Japan
  • Year and Date: 2014-07-27 – 2014-08-01
• [Presentation] A Comparison of Electric Power Smoothing Control Methods for the Distributed Generation Systems (2013)
  • Author(s): Tomoyuki Kanehira, Akiko Takahashi, Jun Imai, Shigeyuki Funabiki
  • Organizer: IEEE PEDS 2013
  • Place of Presentation: Kitakyusyu, Japan
• [Presentation] Short-Term Prediction of Power Fluctuations in Photovoltaic Systems Using Chaos Theory (2013)
  • Author(s): Kouhei Shibata, Akiko Takahashi, Jun Imai, Shigeyuki Funabiki
  • Organizer: IEEE Power and Energy Society General Meeting
  • Place of Presentation: Vancouver, Canada
• [Presentation] 分散型電源システムにおける電力平滑化制御法の比較 (2013)
  • Author(s): 金平知之、髙橋明子、今井 純、舩曳繁之
  • Organizer: 平成25年度電気・情報関連学会中国支部大会
  • Place of Presentation: 岡山大学
• [Presentation] カオス短期間予測を用いた太陽光発電電力の長期予測不能性の検証 (2013)
  • Author(s): 柴田恒平、髙橋明子、今井 純、舩曳繁之
  • Organizer: 平成25年度電気・情報関連学会中国支部大会
  • Place of Presentation: 岡山大学
• [Presentation] 大規模太陽光発電システムの発電電力予測を用いた電力貯蔵装置容量の低減効果 (2013)
  • Author(s): 槙野友久、髙橋明子、今井 純、舩曳繁之
  • Organizer: 平成25年度電気・情報関連学会中国支部大会
  • Place of Presentation: 岡山大学
• [Presentation] 太陽光発電電力のカオス短期間予測の実験的検証 (2013)
  • Author(s): 山形彰宏、髙橋明子、今井 純、舩曳繁之
  • Organizer: IEEE HISS 15th
  • Place of Presentation: 鳥取大学
• [Presentation] 大規模太陽光発電システムの発電電力予測 (2013)
  • Author(s): 槙野友久、髙橋明子、今井 純、舩曳繁之
  • Organizer: 電気学会全国大会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
• [Presentation] 太陽光発電電力のカオス短期間予測法の実験的検証 (2013)
  • Author(s): 山形彰宏、髙橋明子、今井 純、舩曳繁之
  • Organizer: 電気学会全国大会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
• [Presentation] A Comparison of Electric Power Smoothing Control Methods for the Distributed Generation Systems (2013)
  • Author(s): Tomoyuki Kanehira, Akiko Takahashi, Jun Imai, Shigeyuki Funabiki
  • Organizer: IEEE PEDS 2013
  • Place of Presentation: Kitakyushu
• [Presentation] Short-Term Prediction of Power Fluctuations in Photovoltaic Systems Using Chaos Theory (2013)
  • Author(s): Kouhei Shibata, Akiko Takahashi, Jun Imai, Shigeyuki Funabiki
  • Organizer: 2013 IEEE Power & Energy Society General Meeting
  • Place of Presentation: Vancouver, Canada
• [Presentation] カオス短期間予測によるPV電力平滑化システムのEDLC容量低減と変動縮小効果 (2012)
  • Author(s): 柴田恒平、金平知之、今井 純、舩曳繁之
  • Organizer: 電気学会電力・エネルギー部門大会
  • Place of Presentation: 北海道大学
• [Presentation] 分散型電源システムにおける移動平均法と指数平滑法を用いた電力平滑化制御法の比較 (2012)
  • Author(s): 金平知之、高橋明子、今井 純、舩曳繁之
  • Organizer: 電気・情報関連学会中国支部大会
  • Place of Presentation: 島根大学
• [Presentation] カオス短期間予測における遅れ時間の太陽光発電電力予測精度への影響 (2012)
  • Author(s): 柴田恒平、高橋明子、今井 純、舩曳繁之
  • Organizer: 電気・情報関連学会中国支部大会
  • Place of Presentation: 島根大学
• [Remarks] 電気エネルギー・システム制御研究室
  • URL: http://www.ec.okayama-u.ac.jp/~psc/
• [Remarks] 電気エネルギー・システム制御工学研究室
• [Remarks] 電気エネルギー・システム制御研究室HP
  • URL: http://www.psc.ec.okayama-u.ac.jp/index.html