| 研究課題/領域番号 |
21H01873
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分31020:地球資源工学およびエネルギー学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
大竹 秀明 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)
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| 研究分担者 |
GaridaSilvaFonsecaJunior Joao (フォンセカ ジョアン) 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)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2023年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
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| キーワード | 太陽光システム / メガソーラーサイト / 積雪動態 / 発電予測 / 短時間先予測 / １日先予測 / 燃料費最小化 / 発電機起動停止計画問題 / 積雪モニタリング / 太陽光発電 / AI / 市場評価 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年顕著に増大した太陽光発電の安定稼働は日本の電力の需給と社会活動の安定性にとって喫緊の課題となっている。太陽光発電の出力は、積雪・融雪に大きな影響を受ける。本研究では、降雪現象による太陽光発電システム上の積雪形成と融雪、落雪時の積雪挙動の実態の解明を主目的とする。積雪の振る舞いを多様なモニタリング手法から実態把握を行い、積雪、融解、落雪過程の解明とモデル化を行う。発電予測情報を電力市場モデルからインパクト評価を行うことは新たな取り組みである。本研究の成果は、火力発電に伴うCO2削減とともに、電力市場経済分野の新たな研究分野への発展にも大いに貢献できることが期待できる。
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| 研究実績の概要 |
太陽光発電システム（PV）の上の積雪動態の把握のため、モニタリングをワインの里池田ソーラー発電所（北海道池田町）で冬季3シーズンに渡って実施した。
【計測】RICOH THETA 360°カメラを使った広視野高頻度（1分）観測システムを改良し、また可視・赤外（10分）の各種画像を取得し、約30ケースの積雪イベントを検出した。積雪深とPV上の積雪の融解・落雪にはある程度パターンがあることが見いだされ、また多くの事例解析より発電所の各種計測値と落雪時刻の相関性からキーとなる計測データの特定が概ね出来た。積雪前後の衛星画像を使ったPV施設への積雪評価を行うAI画像処理技術の開発を行ったが、積雪判定には精度改善の余地が残された。
【分析】PV上の積雪が形成された場合に、積雪が落下しやすい状況なのかを気象庁大気―積雪結合システム（LFM-SMAP）を用いてシミュレートした結果、落雪事例の特徴として、①前6時間降雪量0.3mm以上、②積雪安定度NSI<15以下であることがわかった。NSIが高くとも、表層10cm体積含水率が1%を超えた場合に落雪が起きている事例もあり、落雪の形態が複数存在する可能性がある。
【予測・評価】積雪による前日のPV出力予測の誤差を緩和する手法の検討では、試行錯誤の結果、発電予測をした後に積雪の影響を図る専用モデルを組み合わせることが最も効果的であるとわかった。提案モデルは従来モデルよりRMSEは16％、MAEは22％減少した。また、メソスケールの気象予測の不確実性を考慮して決定論的予測を改善するために、アンサンブル予報結果に時間相関を考慮したクラスタリングから最適予測シナリオを構築する手法も開発した。発電機起動停止計画を解く電力需給シミュレーションでは蓄電池の大量導入よりもPV出力低下予測の精度向上による運用コストの削減効果が高いことが示唆された。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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