[H-RE18] [JJ] 再生可能エネルギーの効果的な利用に向けた地球科学データの活用

[HRE18-03] 太陽光発電量予測のためのステレオ計測に基づく雲3次元位置決定

*神山 徹¹、高瀬 竜一¹、吉見 隆¹、大竹 秀明¹、宇野 史睦¹、中村 良介¹ (1.産業技術総合研究所)

キーワード：太陽光発電、ステレオ計測、雲

太陽光発電は再生可能エネルギーとして広く普及が進み、メガソーラーだけでなく多くの小・中規模発電施設の建設・稼働が行われてきている。太陽光発電は雲など天気の影響により発電量が変わる不安定な発電であり、単純な太陽高度などに基づく予想とは大きく異なることがしばしば起きる。特に予想が困難な事例として、細かな雲(1 kmスケール)が次々に通過するような天気があげられ、実際雲の通過のたびに発電量が大きく変化し、気象予報による予測と大きく異なってしまった事例が報告されている(板垣ら, 2011, 2012)。日本における現業の気象予報では2, 5kmの空間解像度が用いられ、1km程度の大きさの雲位置把握は困難となっている。またひまわり8号ではこれまでに比べ空間・時間分解能が大きく向上したものの、ひまわり8号の持つ500m分解能は一つ一つの太陽光発電施設のスケール(メガソーラーでも1 x 1 km)と比較するとやはり十分細かいとは言えない。このようにシミュレーション、気象観測データの空間解像度に比べ、太陽光発電に影響を与える雲のスケールがより小さいことが一つ一つの発電施設における発電予測を困難にする要因の一つとなっている。
このような困難に対し、本研究では100mを切るような細かな空間分解能で雲位置を同定し、細かな雲の通過と発電量変化を広域で結びつけることを目標に、複数の位置に全天カメラを数百mの間隔で地上に設置し、地上ステレオ観測網を構築することを計画している。拠点を増やしたとしても雲計測には選んだ2地点での全天カメラによるステレオ計測がデータの基本となる。そこで本研究ではまず産業技術総合研究所・つくばセンター敷地内に約400m離して設置した2つの全天カメラ画像を用い、ステレオ計測に必要なシステムの構築を行った。
まずカメラの姿勢データに基づき、得られた2地点の全天画像をそれぞれ天頂が中心、画像上下方向が南北となるよう変換を行った。この際観測のコストを抑えることを念頭に、設置時のカメラの姿勢を星の位置により決定することにより、特別な姿勢計測を必要とせずとも誤差0.1°程度の精度を達成している。ステレオ計測の結果、1300 m ~ 3000 mの高度に位置する雲の3次元位置が得られた。また時間的に連続した画像組に対して同様の測定を行うことで3次元位置を推定した雲の動きもとらえることができている。
本発表では全天カメラによるステレオ視に関する取り組みについて紹介を行うとともに、陸域探査衛星Landsat-8号などによる観測と同期して行うステレオ計測により、実際に解像できた空間スケールとその位置に対する精度検証について紹介を行う。また観測期間の実際の発電量との比較による発電量予測可能性についても議論を行う。