| 研究課題/領域番号 |
23K03794
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21010:電力工学関連
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| 研究機関 | 福井大学 |
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研究代表者 |
高橋 明子 福井大学, カーボンニュートラル推進本部, 特命准教授 (10644213)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2025年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2024年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2023年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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| キーワード | 日射量 / 画像解析 / 畳み込みニューラルネットワーク / 太陽光発電 / 機械学習 / 予測・推定 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
脱炭素社会の実現に向けて，太陽光発電（PV）の活用が必要不可欠である。しかし，PVは日射量に依存して発電するため，安定した電力供給や効率の良い発電には空間日射量を把握する必要がある。一般的に使用される日射計は，設置地点の日射量しか計測できない。空間日射量が必要な範囲をカメラで撮影し，画像解析することで日射量が計測できれば，一つのカメラシステムで空間日射量が計測できる。そこで本研究では，畳み込みニューラルネットワークを用いて画像解析することで，空間日射量を計測する技術を開発する。
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| 研究実績の概要 |
本研究では，空間日射量が必要な範囲をカメラで撮影し，撮影した画像から日射量を計測する技術を開発する。2024年度は，①撮影角度による日射量推定精度の比較と評価，②複数地点の日射量推定，③自動色調補正機能付きカメラ使用時の推定精度への影響を検証した。①～③の成果を以下にまとめる。
①従来の研究では，PVパネルの正面にカメラを設置する必要があった。しかし，実際の環境では難しいことが多い。そこで，計測対象であるPVパネルとカメラの位置関係（撮影角度）による日射量推定精度を比較した。その結果，日射量推定モデル作成時と推定時に使用した画像の撮影角度が同じ場合，撮影角度による影響はほぼないことを確認した。しかし，日射量推定モデル作成時と推定時に使用した画像の撮影角度が異なる場合，推定精度が大幅に悪化した。そこで，撮影角度に合わせて画像を射影変換することで，推定精度が改善することを示した。
②複数地点の日射量推定では，計測地点ごとに日射量推定モデルを作成することで高精度に推定できる。しかし，測定地点の数だけ日射量推定モデルを作成しなければならず，汎用性に欠ける。そこで，任意の一地点で日射量推定モデルを作成し，その他の地点の日射量を推定した。その結果，各計測地点とカメラとの位置関係に合わせて画像を射影変換して使用することで，計測地点ごとに日射量推定モデルを作成することなく日射量推定できる可能性を示した。
③従来の研究では，画像の色や明るさを自動的に調整する「自動色調補正機能」を無効化できるカメラを用いていた。しかし，一般的に入手しやすく安価なカメラの多くには，自動色調補正機能が付いており，無効化することが難しい。そこで，自動色調補正機能の有無による日射量推定精度を比較した。その結果，自動色調補正機能が付いている場合，推定精度が悪化した。そこで，時刻データの利用や日射量推定モデルの構成を検討した。
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
3: やや遅れている
理由
「研究実績の概要」で記載した通り，2024年度は一定の成果を得ているものの，2023年度の研究実績報告書の「今後の研究の推進方策」に記載した，複数地点の日射量から空間日射量を計測する手法の開発については十分な成果が得られていない。そのため，当初の計画よりやや遅れていると判断する。
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| 今後の研究の推進方策 |
「研究実績の概要」で記載した3つについては，それぞれ以下を予定している。
①日射量推定モデルを作成するのに適した撮影角度について，見解を得ている。撮影角度によらない日射量計測法として，成果を発表する予定である。
②計測地点を増やし，検討中の多地点の日射量推定法の有効性を確認する。
③理論日射量を利用した手法を提案する。
さらに，空間日射量を計測する手法を開発するとともに，実証のための環境を構築する。
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