2023 Fiscal Year Final Research Report

Elucidation of Snow Accumulation Dynamics on Photovoltaic Power Generation Systems and its Application to Prediction

Research Project

PDF

Project/Area Number	21H01873
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 31020:Earth resource engineering, Energy sciences-related
Research Institution	National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
Principal Investigator	Ohtake Hideaki 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (10727655)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	GaridaSilvaFonsecaJunior Joao 東京大学, 生産技術研究所, 特任准教授 (00716582) 庭野匡思気象庁気象研究所, 気象予報研究部, 主任研究官 (10515026) 神山徹国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 研究チーム長 (40645876) 山口順之東京理科大学, 工学部電気工学科, 教授 (50371224) 今井正尭東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任助教 (70830389) 小野耕介気象庁気象研究所, 台風・災害気象研究部, 主任研究官 (70845677) 大関崇国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 研究チーム長 (90425736)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords	太陽光発電システム / 積雪モニタリング / 積雪動態 / 発電予測 / メガソーラーサイト / 衛星画像 / １日先予測 / 発電機起動停止計画問題
Outline of Final Research Achievements	The behavior of snow accumulation on photovoltaic (PV) systems is currently poorly understood. This study aimed to elucidate the sequence of snow accumulation, melting, and shedding on PV systems as it relates to power generation characteristics. A total of 48 cases of snow accumulation on PV systems were observed during the three winter seasons by conducting various snow cover, meteorological, and camera observations. The results revealed that there are different snow melting, shedding patterns for different temperature, snow depth, and snow stability conditions. In the study of modeling techniques for PV power generation considering snow cover on day-ahead forecasts, it was confirmed that combining a model that separately considers snow cover improves the accuracy of forecasts.In the impact evaluation of the PV forecasting, it was confirmed that the reduction in operating costs due to the improved accuracy of the forecast of PV power output decline is highly effective.
Free Research Field	気象学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	PVシステム上の積雪動態のモニタリングから積雪の融解、落雪過程は雪崩現象にも類似していることが示唆された。本研究では、(1)積雪モニタリングと(2)積雪時発電予測、(3)予測インパクト評価の3つの点に注目した。気象学、雪氷・積雪物理学の知見を応用し、その動態の理解を深められた点は学術的意義が高い。PVシステム上の積雪挙動の実態がわかることで、積雪、融解、落雪過程のモデル化を進めることができ、PV発電出力予測へ展開も今後期待できる。将来、冬季の積雪時の発電予測誤差を低減することで、火力発電などから過剰なCO2排出を抑えることにも貢献できる点は社会的意義も大きい。