広域エリア太陽光発電のための
日射量予測大外れの事例解析
大竹 秀明* Joao Gari da Silva Fonseca Jr.
高島 工 大関 崇
((独) 産業技術総合研究所 太陽光発電工学研究センター)
山田 芳則 (気象庁気象研)
第11回ヤマセ研究会
平成27年2月27、28日
本研究は、独立行政法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)の「発電量評価
技術等の開発・信頼性及び寿命評価技術の開発」,及びJST CREST「太陽光発電の予測
不確実性を許容する超大規模電力最適配分制御」のもとに実施されています。
はじめに
✔ 固定価格買い取り制度(Feed-in-Tariff, FIT)の導入により
太陽光発電の大量導入が加速
✔ 太陽光発電はお天気まかせ(日射・雲の予測が発電分野
に重要)
✔ Energy Management System(EMS)
電力事業者は安定的な電力供給が目標
(停電×、過剰供給×)
✔ 広域エリアによる発電量予測(例えば、東北電力管内)
-電力は送電線でつながっているー
✔ 東北地方:ヤマセに伴う下層雲(発電量の低下)
東北電力も興味があるはず。
需給バランス
○ 太陽光・風力発電の問題点の一つ
→お天気まかせ、時間・空間的な変動が大きい
(安定した電力の供給が困難)
● 太陽光による発電量が少ない場合
→ 火力発電機を起動し、少ない分を補充
この火力の燃料費がコスト増(電気代の上昇)
● 太陽光による発電量が多い場合
→ 火力発電機の停止
産総研・太陽光発電工学研究
センター WEBより
太陽光発電量の予測→火力発電機の起動・
停止計画(前日の夕方)に利用
気象モデルの日射量予測をベースに発電量
予測の研究が必要
課題・問題
✔ 電力需要に対して供給支障(停電)、余剰も出してはいけない
✔ 年に数回は日射量予測の大外れをすることがあることも想定
(EMSにおいても、避けたい事例)
✔ 数値予報モデルの開発には多大な時間と両力が必要
(例えば、観測による現象理解、スキームの高度化)
✔ 日射予測の大外れをすることが事前に分かれば(予兆検出)
✔ 予測を使わない方法で電力の安定供給を達成させる対策
(安全性 > 発電コスト)
⇒ 日射量予測の大外れ事例を解析し、現状を把握
(最終的には、予測大外れの予測を行いたい。)
研究目的
(大竹、2014、第10回ヤマセ研究会)
✔ 気象庁メソモデル(MSM)、局地モデル(LFM)から得られる
広域エリアにおける日射量予測の精度の検証
✔ 日射量予測の大外れ事例の解析
現業モデル ーLFMとMSMー
局地モデル(LFM)
・高解像(2km)で予測
・ 1日24回 9時間予測
・2012年8月から運用開始
(東日本領域のみ)
・計算領域の拡張
日本全域を予報対象領域
2013年5月29日~
出典 気象庁予
報部数値予報課
資料(2013)
出典 気象庁資料
http://www.jma.go.jp/jma/kishou/
books/nwptext/46/chapter1.pdf
メソモデル(MSM)
・ 水平解像度5km
・ 1日8回 39時間予測
・日本全域を予報対象領域
2013年3月28日~
観測データ
● 日射量観測データ
気象庁各気象官署の全天日射量データ
(全天日射計;時別値)
東北電力管内
東北電力管内の気象官署(7地点)
青森
盛岡
秋田
山形
新潟
仙台
福島
引用:EKO 英弘精機株式会社 HP
http://eko.co.jp/meteorology/met_products/0008.html
✔ モデルとのvalidationにおいて、
観測値は7地点平均値を作成(注:広域エリアでの検証としては観測点数が少ない)
モデル値は東北電力エリアすべてのグリッドの平均値を作成
広域エリアによる日射量予測の時系列
大外れの定義
 − 
> 0.3

※ 因みに、電力会社にとって大
外れかどうかは、各電力会社が
持つ予備力(火力、揚水、水力な
ど)の量、割合になどによる。
2013年6月27日
日射予測過小(電力余剰)の事例
大気外日射
前日予測
観測
当日予測
当日予測
2013.6-2014.5の一年間を
対象に事例を抽出
2013年6月14日 (過小予測)
2013年6月27日 (過小予測)
2013年7月19日 (過小予測)
2013年7月21日 (過小予測)
2013年8月5日 (過小予測)
2013年10月2日 (過小予測)
2013年10月12日(過大予測)
2013年11月11日(過大予測)
2013年11月30日(過大予測)
2014年4月18日 (過大予測)
前日予測
前日予測の大外れ事例:2013年6月27日09時
東北地方では、青森県から岩手県の三
陸沿岸に下層の雲
(出典 高知大学気象情報頁より)
(出典 気象庁)
東北地方:
北東の気流が入りやすい環境
MSMとLFMの雲の予測の違い :2013年6月27日09時
21UTC (06JST)初期値による3時間先予測
衛星雲画像(09時)
MSMの予測
LFMの予測
✔ 東北地方の北部の雲域の再現性は良好
(奥羽山脈付近の地形性の雲)
✔ オホーツク海、日本海、太平洋沖の雲が予測されず
まとめ
● 東北電力管内の広域エリアにおける日射量予測の事例解析
による精度検証
✔ 前日予測における大外れ事例の抽出
✔ 前日予測の大外れ事例でも、当日予測で予測が改善する場
合がある。
✔ 内陸の地形性の雲は予測されている。
(但し、その位置まで正しいとは限らない)
→ ピンポイント予測よりも広域エリアでの
予測の利用が望ましい
✔ オホーツク海上、日本海、太平洋側沖の雲域はLFMでも表現
できていない。
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