JP2004178098A

JP2004178098A - Shading influence prediction program and device, output characteristic prediction program and device for solar cell, computer readable medium with the program recorded

Info

Publication number: JP2004178098A
Application number: JP2002341400A
Authority: JP
Inventors: Yasuji Nogawa; 保次野川
Original assignee: Kinden Corp
Current assignee: Kinden Corp
Priority date: 2002-11-25
Filing date: 2002-11-25
Publication date: 2004-06-24

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the shading influence prediction program and output characteristic prediction program of a new solar cell capable of automatically predicting the influence of shading received from a peripheral obstacle by the solar cell and the output characteristics of the solar cell receiving the shading influence. <P>SOLUTION: A computer is made to function as a data inputting means (1) for inputting a place and date where and when the influence of shading should be predicted and the position and size of a solar cell and a peripheral obstacle, a model preparing means (2) for preparing a solar battery model and a peripheral obstacle model based on the position and size of the solar cell and the peripheral obstacle, a solar position calculating means (3) for calculating a solar position corresponding to the place and date where and when the influence of shading should be predicted, a virtual straight line calculating means (4) for calculating a virtual straight line connecting each of a plurality of reference dots set at predetermined intervals on a solar battery model and the solar position by using space coordinates expressing the standard dot positions and a triangle function expressing a triangle position and a shading image preparing means (5) for detecting a virtual straight line to be in contact with a peripheral obstacle model from among all virtual straight lines and for preparing a shading image extended from the peripheral obstacle model with the reference dots of the virtual straight line to be in contact. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、コンピュータを用いて、太陽電池が周辺障害物により受ける陰影の影響を自動予測することができ、且つその陰影影響を受けた太陽電池の出力特性を自動予測することができる、新しい太陽電池の陰影影響予測プログラムおよび太陽電池の出力特性予測プログラム、ならびに当該予測プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体、ならびに太陽電池の陰影影響予測装置および太陽電池の出力特性予測装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、太陽電池の設置に際しては、その設置場所付近に存在する建造物等の陰影が太陽電池の発電電力に大きな影響を及ぼすので、その影響の有無を考慮した設置位置や設置方向の検討が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来では、その検討は設置対象地における緯度・経度や太陽軌跡などから経験則に基づいて人間が主観的に判断しており、ＣＡＤ（ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＤｅｓｉｇｎ）などのコンピュータソフトウェアを使用した太陽電池やその周辺建造物の図面表示を補助的に参考にすることもあるが、その場合であっても経験則に基づく判断であることには変わりなく、正確な客観的判断を実現する技術はなかった。
【０００４】
そこで、この出願の発明は、以上のとおりの事情に鑑み、コンピュータを用いて、太陽電池が周辺障害物により受ける陰影の影響を自動予測することができ、且つその陰影影響を受けた太陽電池の出力特性を自動予測することができる、新しい太陽電池の陰影影響予測プログラムおよび太陽電池の出力特性予測プログラム、ならびに当該予測プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体、ならびに太陽電池の陰影影響予測装置および太陽電池の出力特性予測装置を提供することを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この出願の発明は、上記の課題を解決するものとして、太陽電池に対する周辺障害物による陰影の影響を予測するためにコンピュータを、陰影の影響を予測しようとする場所と日時、ならびに太陽電池の位置と大きさおよび周辺障害物の位置と大きさを入力するデータ入力手段、太陽電池の位置と大きさおよび周辺障害物の位置と大きさに基づいて太陽電池モデルおよび周辺障害物モデルを作成するモデル作成手段、予測しようとする場所および日時に対応する太陽位置を算出する太陽位置算出手段、太陽電池モデル上に所定間隔で設定された複数の基準ドット毎に、当該基準ドットと太陽位置とを結ぶ仮想直線を、基準ドット位置を表す空間座標および太陽位置を三角関数を用いて算出する仮想直線算出手段、および全仮想直線のうちで周辺障害物モデルと接触する仮想直線を検出し、当該接触する仮想直線の基準ドットに周辺障害物モデルから延びる陰影画像を作成する陰影画像作成手段、として機能させることを特徴とする太陽電池の陰影影響予測プログラム（請求項１）を提供し、ならびに、任意の結線状態にある太陽電池の出力特性をも予測するためにコンピュータを、上記各手段に加え、出力特性を予測しようとする場所と日時と太陽電池結線状態をさらに入力するデータ入力手段、太陽電池モデルを太陽電池枚数で分割してなる結線マスを作成し、予測しようとする太陽電池結線状態で各結線マスを結線する結線マス作成手段、太陽電池モデルの全結線マスを、陰影画像が乗る結線マスと陰影画像が乗らない結線マスとに区分する結線マス区分手段、陰影画像が乗る結線マスによる光起電流は散乱光成分のみあるいは直達光成分と散乱光成分との合成成分とし、且つ、陰影画像が乗らない結線マスによる光起電流は直達光成分と散乱光成分との合成成分として、太陽電池等価回路のダイオード電流電圧式を用いて、結線マス毎の電流電圧出力特性を算出する結線マス出力特性算出手段、および結線状態に基づき各結線マスの電流電圧出力特性を足し引きして、全結線マスの総合電流電圧出力特性を算出する総合出力特性算出手段、としてさらに機能させることを特徴とする太陽電池の出力特性予測プログラム（請求項６）を提供する。
【０００６】
また、この出願の発明は、これらの予測プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体（請求項２、７）をも提供する。
【０００７】
さらにまた、この出願の発明は、太陽電池に対する周辺障害物による陰影の影響を予測する装置であって、上記と同様な各手段を備えたことを特徴とする太陽電池の陰影影響予測装置（請求項３）、ならびに、任意の結線状態にある太陽電池の出力特性を予測する装置であって、上記と同様な各手段を備えたことを特徴とする太陽電池の出力特性予測装置（請求項８）をも提供する。
【０００８】
そしてさらに、この出願の発明は、前記太陽位置算出手段が、予測しようとする場所および日時に対応する太陽高度および太陽方位を算出し、当該太陽高度および太陽方位に基づいて太陽位置を表す空間座標を算出することを特徴とする太陽電池の陰影影響予測プログラム、当該予測プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体、太陽電池の陰影影響予測装置（請求項４）、前記陰影画像作成手段が、仮想直線上の空間座標と障害物モデルの空間座標とが一致する場合に当該仮想直線が周辺障害物モデルと接触すると判断することを特徴とする太陽電池の陰影影響予測プログラム、当該予測プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体、太陽電池の陰影影響予測装置（請求項５）を提供し、また、前記結線マス出力特性算出手段が、各結線マスに４隅点および中心点を設定し、４隅点および中心点の５点の内で所定数以上の点に陰影画像が乗る結線マスによる光起電流は散乱光成分のみとし、４隅点および中心点の５点の内で所定数未満の点に陰影画像が乗る結線マスによる光起電流は直達光成分と散乱光成分との合成成分とし、４隅点および中心点の５点の内で所定数未満の点であっても中心点に陰影画像が乗る結線マスによる光起電流は散乱光成分のみとして、太陽電池等価回路のダイオード電流電圧式を用いて、結線マス毎の電流電圧出力特性を算出することを特徴とする太陽電池の出力特性予測プログラム、当該予測プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体、太陽電池の出力特性予測装置（請求項９）を提供する。
【０００９】
上記のとおりの特徴を有するこの出願の発明によれば、コンピュータを用いて陰影の影響を予測しようとする場所と日時ならびに太陽電池および周辺障害物の位置と大きさを入力するだけで、コンピュータ上で入力データに対応して算出された仮想的な太陽電池およびその周辺の障害物のモデルが表示され、周辺障害物モデルが仮想太陽光を遮ることにより太陽電池モデル上に生じる仮想陰影が算出されて表示されることになり、この表示をコンピュータによる自動予測結果つまり客観的判断材料として実際の太陽電池の設置計画などに参照でき、正確な客観的判断を実現できるようになる。
【００１０】
またさらには、太陽電池の結線状態についてのデータを入力することで、上記仮想陰影を重畳表示した太陽電池モデルが入力結線状態にあるときに発電できる電流電圧出力の特性が自動算出されることになり、仮想陰影の表示だけでなくこの仮想発電特性をも客観的データとして用いることで、太陽電池設備に関するより一層正確な客観的判断を実現できるようにもなる。
【００１１】
したがって、たとえば、どのような場所及び周辺環境でどのような時期にどのような陰影が太陽電池上に生じるかを画面表示から客観的に見極め、さらにその陰影状態においてどのような結線状態にするとどのような発電がなされるか、つまりどのような結線状態が最も優れた発電電力あるいは発電電力量を生むのかを出力特性値から極めて簡単に且つ正確に客観的判断できるのである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
ここでは、上記特徴を有するこの出願の発明の一実施形態について、機能ブロック図およびフローチャートを例示した図１および図２を適宜参照しながら、説明する。
【００１３】
［Ｉ．陰影影響予測］
＜データ入力＞
まず、コンピュータに、自動予測に必要となる以下の各種データ▲１▼〜▲６▼を入力する（図１−データ入力手段（１）、図２−ステップＳ１）。
【００１４】
このとき、たとえばコンピュータディスプレイには、図３に例示したような場所データ設定画面（１００）が▲１▼場所データ入力用に表示され、図４に例示したような日時データ設定画面（２００）が▲２▼日時データ入力用に表示され、図５に例示したような太陽電池データ設定画面（３００）が▲３▼▲４▼太陽電池位置＆大きさデータ入力用に表示され、図６に例示したような周辺障害物データ設定画面（４００）が▲５▼▲６▼周辺障害物位置＆大きさデータ入力用に表示され、それぞれの画面内の各入力枠に対してデータ入力可能とされている。
【００１５】
▲１▼陰影の影響を予測しようとする場所データ
コンピュータに自動予測させたい場所、つまり太陽電池の設置候補として考慮している場所に関するデータを入力する。図３の場所データ設定画面（１００）では、設置候補地の地理的情報として住所、地域名、地点名、緯度、経度を入力可能とし（画面中の「住所」「地域」「地点」「計算で使用する緯度／経度」入力枠）、さらにはその設置候補地において具体的にどのような敷地を設置候補として考慮しているのかを敷地情報（幅、奥行き、方位角）として入力可能としている（画面中の「敷地幅」「敷地奥行き」「敷地方位角」入力枠）。方位角についてはたとえば真南方向から敷地の奥行きに相当する方向線が成す角度を入力する。地理的情報は主に後述の太陽位置算出処理にて必要なデータ、敷地情報は主に後述のモデル作成処理にて必要なデータである。
【００１６】
▲２▼陰影の影響を予測しようとする日時データ
上記設置候補地に太陽電池を設置した場合において自動予測させたい日時に関するデータ、つまり一年のうちでいつ頃の陰影を自動予測させたいかを日時情報として入力する。図３の日時データ設定画面（２００）では年月日および時刻、さらには時間範囲を入力可能としている（画面中の「日付」「時刻指定」「範囲指定」入力枠）。これらは、主に後述の太陽位置算出処理にて上記場所データとともに必要とされるデータである。
【００１７】
▲３▼太陽電池の位置データ
上記設置候補敷地内において設置させたい太陽電池の位置に関するデータ、つまり具体的に敷地内のどのような位置に太陽電池を設置させたいかを位置情報として入力する。図５の太陽電池データ設定画面（３００）では、上記敷地情報データ（幅、奥行き、方位角）で決まる敷地内における太陽電池のＸ方向位置（幅方向での太陽電池の左端の基準位置）、Ｙ方向位置（太陽電池の地上からの高さ位置）、Ｚ方向位置（奥行き方向での太陽電池の左端の基準位置）を入力可能とし（画面中の「位置」入力枠）、さらには太陽電池の傾斜角（太陽電池表面の水平状態０°からの傾斜角度）、方位角（太陽電池表面が向く真南方向０°からの方位角度）、Ｚ軸中心回転角（Ｚ軸を中心にして太陽電池表面が向く回転角度）をも入力可能としている（画面中の「回転角度」入力枠）。これらは、主に後述のモデル作成処理にて太陽電池モデルを作成するために必要なデータである。
【００１８】
▲４▼太陽電池の大きさデータ
設置しようとする太陽電池自体の大きさに関するデータを入力する。図５の太陽電池データ設定画面（３００）では、枚数（太陽電池アレイを構成するモジュールの縦枚数及び横枚数）や設置向き（アレイが横向きか縦向きか）を入力可能としており（画面中の「モジュール」入力枠）、また入力された大きさデータに基づき太陽電池アレイのモジュール構成図をプレビュー表示可能ともしている（画面中の「プレビュー」表示枠）。この大きさデータは、主に後述のモデル作成処理にて太陽電池モデルを作成するために上記位置データとともに必要とされるデータである。
【００１９】
▲５▼周辺障害物の位置データ
上記設置候補敷地内に存在する建物等の障害物の位置に関するデータを入力する。図６の周辺障害物データ設定画面（４００）では、上記敷地情報データ（幅、奥行き、方位角）で決まる敷地内における建物のＸ方向位置（幅方向での建物の左端の基準位置）、Ｙ方向位置（建物の地上からの高さ寸法）、Ｚ方向位置（奥行き方向での建物の左端の基準位置）を入力可能とし（画面中の「位置」入力枠）、さらには建物のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を中心とした回転角度をも入力可能としている（画面中の「位置」入力枠）。これらは、主に後述のモデル作成処理にて周辺障害物モデルを作成するために必要なデータである。
【００２０】
▲６▼周辺障害物の大きさデータ
上記設置候補敷地内に存在する建物等の障害物の大きさに関するデータを入力する（図４参照）。図４の周辺障害物データ設定画面（４００）では、建物の寸法情報（幅、奥行き、高さ）を入力可能としている（画面中の「サイズ」入力枠）。また入力された大きさデータおよび上記位置データに基づき建物の平面図および正面図をプレビュー表示可能ともしている（画面中の「Ｔｏｐ」「Ｆｒｏｎｔ」表示枠）。この大きさデータは、主に後述のモデル作成処理にて周辺障害物モデルを作成するために上記位置データとともに必要とされるデータである。本実施形態は周辺障害物として建物を主に考慮したものとなっているが、もちろんそれ以外のたとえば木や鉄塔などの周辺障害物の位置及び大きさに関するデータを入力可能にしてもよいことは言うまでもない。
【００２１】
以上の各種入力データは一端、コンピュータの記憶装置（図示なし）に格納される。
【００２２】
＜モデル作成＞
さて、コンピュータの演算処理装置では、上記のとおりに入力された太陽電池の位置及び大きさデータに基づいて太陽電池モデルが作成され、且つ周辺障害物の位置及び大きさデータに基づいて周辺障害物モデルが作成される（図１−モデル作成手段（２）、図２−ステップＳ２）。
【００２３】
より具体的には、まず記憶装置から読み出した▲１▼場所データのうちの敷地情報データ（幅、寸法、方位角）に基づいて敷地モデルが作成され、太陽電池の▲３▼位置データ（Ｘ方向位置、Ｙ方向位置、Ｚ方向位置ならびに傾斜角、方位角、Ｚ軸中心回転角）及び▲４▼大きさデータ（モジュール枚数、設置向き）に基づいて太陽電池モデルが敷地モデル上に作成され、且つ周辺障害物の▲５▼位置データ（Ｘ方向位置、Ｙ方向位置、Ｚ方向位置ならびにＸ軸中心回転角、Ｙ軸中心回転角、Ｚ軸中心回転角）及び▲６▼大きさデータ（幅、奥行き、高さ）に基づいて周辺障害物モデルが敷地モデル上に作成される。そしてこれら各モデルがコンピュータ画面に表示される（図１−出力手段（６））。
【００２４】
図７は作成された敷地モデル、太陽電池モデルおよび周辺障害物モデルの一表示例を示したものである。この例では敷地モデル上に周辺障害物モデルとしての２つの建物モデルが表示されており、右側の建物モデル上の中段屋上位置およびトップ屋上位置に４×４モジュールでなる太陽電池アレイモデルが３次元表示されている。なお、図７に例示したような３次元表示だけでなく、平面表示、正面表示、側面表示も可能となるように構築されていてもよい。３方向の位置及び寸法さらには各種角度が入力されるので、２次元モデル化処理および３次元モデル化処理のいずれも可能である。
【００２５】
＜太陽位置算出＞
続いて、上記のとおりに入力された場所データおよび日時データに基づいて太陽位置が算出される（図１−太陽位置算出手段（３）、図２−ステップＳ３）。
【００２６】
より具体的には、記憶装置から読み出した▲１▼場所データのうちの地理的情報データ（住所、地域名、地点名、緯度、経度）および▲２▼日時データ（年月日、時刻）に基づき、「太陽エネルギー利用ハンドブック」（日本太陽エネルギー学会編）等に記載されている一般的な計算式（図１−計算式記憶手段（１１））を用いて算出される。たとえば図３および図４の入力例では、近畿地方・和歌山の緯度３４°０′０″・緯度１３５°０′０″地点にて１９９９年１２月２２日１４時３０分に観察し得る太陽の位置として太陽高度および太陽方位が算出され、この太陽高度および太陽方位に基づいて太陽位置を表す空間座標が算出される。空間座標は上記モデル表示画面上での３次元空間座標（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）であり、太陽高度および太陽方位がＸ，Ｙ，Ｚ座標値に換算されたものである。
【００２７】
計算式については予め記憶させておき、算出処理時に読み出すように構築しておけばよく（図１−計算式記憶手段（１１））、また太陽高度および太陽方位については予め住所、地域、地点及び日時に対応させてデータベース化させておき、データベースにある住所等及び日時が入力された場合にはデータベースから読み出して空間座標への換算処理を行うように構築しておいてもよい。
【００２８】
なお当然、以上の太陽位置算出処理は上記モデル作成処理と並行に行われるように構築されていてもよい。
【００２９】
＜仮想直線算出＞
次に、上記のとおりに算出された太陽位置ならびに太陽電池モデルに基づき、太陽電池モデル上に所定間隔で設定された複数の基準ドット毎に、当該基準ドットと太陽位置とを結ぶ仮想直線が三角関数を用いて算出される（図１−仮想直線算出手段（４）、図２−ステップＳ４）。
【００３０】
より具体的には、たとえば図７に例示したように、まず太陽電池モデルの表面上に所定間隔で複数の基準ドットが設定され、各基準ドットの空間座標（Ｘ_Ｄ１，Ｙ_Ｄ１，Ｚ_Ｄ１〜Ｘ_Ｄｎ，Ｙ_Ｄｎ，Ｚ_Ｄｎ（ｎ＝総数））と上記算出された太陽位置の空間座標（Ｘ_Ｓ，Ｙ_Ｓ，Ｚ_Ｓ）とを結ぶ仮想直線が三角関数を用いて作成される。三角関数については予め記憶させておき、算出処理時に読み出すように構築しておけばよい（図１−計算式記憶手段（１１））。
【００３１】
なお、図７の例では、太陽電池モデルだけでなく建物モデルおよび敷地モデル上にも基準ドットが所定間隔で設定されており、それらと太陽位置とを結ぶ仮想直線も算出されているが、基本的には後述のとおりに太陽電池モデル上に落ちる陰影画像を作成できればよいので、建物モデルおよび敷地モデルに関してはオプションである。
【００３２】
＜陰影画像作成＞
そして、上記のとおりに算出された仮想直線ならびに太陽電池モデル、周辺障害物モデルに基づき、全仮想直線のうちで周辺障害物モデルと接触する仮想直線が検出され、当該接触する仮想直線の基準ドットに対して周辺障害物モデルから延びる陰影画像が作成される（図１−陰影画像作成手段（５）、図２−ステップＳ５）。
【００３３】
より具体的には、まず仮想直線上に存在する複数の空間座標（Ｘ_Ｌ１，Ｙ_Ｌ１，Ｚ_Ｌ１〜Ｘ_Ｌｎ，Ｙ_Ｌｎ，Ｚ_Ｌｎ（ｎ＝総数））が算出され（たとえば仮想直線が通る座標を所定間隔毎に検出すればよい）、それら複数の空間座標のうちで周辺障害物モデル上に存在する空間座標（Ｘ_Ｏ１，Ｙ_Ｏ１，Ｚ_Ｏ１〜Ｘ_Ｏｎ，Ｙ_Ｏｎ，Ｚ_Ｏｎ（ｎ＝総数））と交差するつまり一致するものがあるか否かが判断され、一致座標が存在すればそれを有する仮想直線が周辺障害物モデルに接触するものとして検出される。この処理が全仮想直線に対して行われる。
【００３４】
そして、周辺障害物モデルに接触すると判断された仮想直線の交差座標点（Ｘ_Ｌ，Ｙ_Ｌ，Ｚ_Ｌ＝Ｘ_Ｏ，Ｙ_Ｏ，Ｚ_Ｏ）からその仮想直線が結ぶ基準ドットの座標点（Ｘ_Ｄ，Ｙ_Ｄ，Ｚ_Ｄ）に対して延びる陰影画像が作成され、上記モデル表示画面にて各モデルに重畳されて表示される（図１−出力手段（６））。
【００３５】
図８はこの一表示例を示したものであり、図７に例示した各モデルに陰影画像が重畳表示されている。この例では太陽位置は左上方にあり、左側の建物モデルによって右側の建物モデルの中段屋上位置にある太陽電池アレイモデル上に陰影が生じていることがわかる。
【００３６】
この陰影画像は、上記▲２▼日時データとして入力された時間範囲に従って連続表示や軌跡表示させることもできる。たとえば図４の入力例では、日の出から日の入り（「範囲指定」「表示範囲」入力枠）までの間を３０分（「範囲指定」「間隔」入力枠）毎に連続表示させるように指定しており（「表示方法」入力枠）、この場合では１９９９年１２月２２日（「日付」入力枠）における日の出時刻から日の入り時刻までの時間を３０分で区切り、それぞれの時間区分毎に上記太陽位置算出処理、仮想直線算出処理、陰影画像作成処理を行って陰影画像を求め、各陰影画像をモデル表示画面上にて連続表示つまりコマ送りの要領で動画表示させればよい。軌跡表示の場合は一コマ前の画像を残しながら連続表示させて陰影の軌跡を表すようにすればよい。
【００３７】
なお、図７および図８には仮想太陽および仮想直線が表示されているが、太陽位置および仮想直線に関する上記処理は陰影画像を作成表示する過程で行われるものであるため、それらをモデル表示画面に表示させる必要はない。
【００３８】
以上により、陰影の影響を予測しようとする場所と日時ならびに太陽電池および周辺障害物の位置と大きさを入力するだけで、その場所、日時、位置、大きさに従ってコンピュータが算出した正確な仮想陰影が太陽電池および周辺障害物の仮想モデル上に重畳されて自動表示されるので、この表示を客観的判断材料として参照することで、どのような場所及び周辺環境にてどのような時期にどのような陰影が太陽電池上に生じるかを、極めて簡単に且つ正確に、客観的に見極めることができるようになる。
【００３９】
［ＩＩ．出力特性予測］
さて、以上の各処理は太陽電池に対する周辺障害物による陰影の影響を自動予測するためのものであるが、ここでは、任意の結線状態にある太陽電池の出力特性をさらに自動予測するための各処理を説明する。
【００４０】
＜データ入力＞
出力特性予測の場合には、先に説明した▲１▼〜▲６▼の各種データに加え、出力特性を予測しようとする太陽電池の結線状態を入力する（図１−データ入力手段（１）、図２−ステップＳ１）。
【００４１】
＜結線マス作成＞
太陽電池モデルを太陽電池枚数で分割してなる結線マスを作成し、上記入力された太陽電池結線状態で各結線マスが結線される（図１−結線マス作成手段（７）、図２−ステップＳ６）。
【００４２】
これらデータ入力および結線マス作成は、より具体的には次のように実行される。まず、たとえば図９に例示したような太陽電池結線画面（５００）に、前記作成した太陽電池モデルが平面表示されており、前記入力した太陽電池大きさデータとしてのモジュール枚数で太陽電池モデルが平面分割されて、各モジュールマスが結線マスとして表示されている。そしてこの表示画面上にて、ユーザーが任意の結線マスにマウスポインターを合わせてクリック等することで、その結線マスに結線端子が設定される。結線端子が設定されると、自動的に各結線端子間を結ぶ結線が作成され、表示される（図１−出力手段（６））。この自動結線処理では、たとえば予め複数の結線パターンを記憶させておき（図１−結線パターン記憶手段（１２））、太陽電池結線画面（５００）上に表示されたそれらの結線選択ボタンをクリック等選択することで、結線端子間を結ぶ様々な結線を自動作成させることができる。たとえば、直列結線パターンとしては、横方向の結線端子のみを結ぶパターン、縦方向の結線端子のみを結ぶパターン、横方向及び縦方向を順に結ぶパターンなど様々なものが考慮できる。図９では横方向の結線端子のみを結ぶパターンが選択され、その直列結線が作成表示されている。また並列結線パターンについては、全ての始点端子同士あるいは終点端子同士を接続することで可能となる。図９にて並列結線パターンを選択すると内部処理により５並列結線が作成表示される。
【００４３】
＜結線マス区分＞
続いて、前記作成された陰影画像データに基づき、太陽電池モデルの全結線マスが、陰影画像が乗る結線マスと陰影画像が乗らない結線マスとに区分される（図１−結線マス区分手段（８）、図２−ステップＳ７）。
【００４４】
より具体的には、たとえば、太陽電池モデルの各結線マスについて４隅点および中心点を設定し、いずれか１点でも前記図８に例示したような陰影画像が重畳している場合には、その結線マスを陰影画像が乗る結線マスと判断し、陰影画像が乗らない結線マスと区別するために標準色とは異なる色調で表示する（図１−出力手段（６））。図９のモジュール結線画面（５００）では黒く塗られた結線マスがそれである。
【００４５】
＜結線マス出力特性算出＞
次いで、陰影画像が乗る結線マスによる光起電流は散乱光成分のみあるいは直達光成分と散乱光成分との合成成分とし、且つ、陰影画像が乗らない結線マスによる光起電流は直達光成分と散乱光成分との合成成分として、太陽電池等価回路のダイオード電流電圧式を用いて、結線マス毎の電流電圧出力特性が算出される（図１−結線マス出力特性算出手段（９）、図２−ステップＳ８）。
【００４６】
より具体的には、たとえば、まず、上記結線マス区分処理で実行された各結線マスの４隅点および中心点への陰影画像の重畳判断処理の結果を利用し、４隅点および中心点の５点の内で所定数以上の点に陰影画像が乗る結線マス（たとえばマス半分以上の面積に影が乗る場合）による光起電流は散乱光成分のみによるものと設定し、４隅点および中心点の５点の内で所定数未満の点に陰影画像が乗る結線マス（たとえばマス半分未満の面積に影が乗る場合）による光起電流は直達光成分と散乱光成分との合成成分によるものと設定し、４隅点および中心点の５点の内で所定数未満の点であっても中心点に陰影画像が乗る結線マス（たとえばマス半分未満の面積であっても中心に影が乗る場合）による光起電流は散乱光成分のみによるものと設定し、そして一つの点にも陰影画像が乗らない結線マスによる光起電流は直達光成分と散乱光成分との合成成分によるものと設定する処理が実行される。
【００４７】
次いで、各結線マス毎に、太陽電池等価回路のダイオード電流電圧式を用いて電流電圧出力特性が算出される。このときに散乱光成分のみによる光起電流なのか合成成分による光起電流なのかに従って、各結線マスつまり各太陽電池モジュールの出力特性が異なることになる。
【００４８】
太陽電池等価回路のダイオード電流電圧式について説明すると、まず太陽電池アレイを構成する太陽電池モジュール１枚が負荷に接続された場合の等価回路は図１０に例示したようになり、この等価回路を流れる電流は数１で与えられ、
【００４９】
【数１】

【００５０】
ダイオードＤを介して出入りする電流値は数２〜数４の一般式で与えられ、
【００５１】
【数２】

【００５２】
【数３】

【００５３】
【数４】

【００５４】
これら数２〜数４を数１に代入すると数５になり、
【００５５】
【数５】

【００５６】
接点ａに流れる電流は数６で与えられることになる。
【００５７】
【数６】

【００５８】
したがって、上記数５および数６の２次元連立方程式を解くことによって、一枚が負荷に接続された場合の太陽電池モジュールの内部電圧分布、出力電圧値および出力電流値などの特性値が導出され、さらにＲ_Ｌ値を変化させて同様の計算を繰り返すことにより、Ｉ−Ｖカーブ等の特性曲線が導出される。
【００５９】
そして、通常太陽電池アレイは複数の太陽電池モジュール（ｎ枚）で構成されるため、数５と同様の式がｎ＋１個必要となり、数７および数８で与えられるｎ＋１次元連立方程式を解くことによって、太陽電池アレイのモジュール毎の電流電圧出力特性つまり結線マス毎の電流電圧出力特性が導出可能となる。
【００６０】
【数７】

【００６１】
【数８】

【００６２】
このとき、光起電流Ｉ_{ｐｈ（ｎ）}を、陰影画像が乗る結線マスについては散乱光成分のみあるいは直達光成分と散乱光成分との合成成分とし、陰影画像が乗らない結線マスについては直達光成分と散乱光成分との合成成分として、計算を行うことで、結線マス毎に陰影影響を考慮した電流電圧特性の算出が可能になる。
【００６３】
数７および数８をダイオード電流電圧式として予め記憶させておき（図１−計算式記憶手段（１３））、上記結線マス区分処理での区分結果に従って光起電流Ｉ_{ｐｈ（ｎ）}の設定を変更し、算出処理すればよい。
【００６４】
＜総合出力特性算出＞
そして、以上の各結線マスの電流電圧出力特性を結線状態に従って足し引きすることで、全結線マスの総合電流電圧出力特性が算出される（図１−総合出力特性算出手段（１０）、図２−ステップＳ９）。
【００６５】
より具体的には、各結線マス毎に算出された電流電圧出力特性の各値を、上記のとおりに作成表示（たとえば図９）された結線状態つまり直列結線・並列結線に従って加減算することで、全結線マスつまり太陽電池モデルの総合電流電圧出力特性が算出され、表示される（図１−出力手段（６））。
【００６６】
図１１は、この総合電流電圧出力特性の算出結果出力としての電流電圧特性画面（６００）の一例を示したものであり、横軸に電圧（Ｖ）、左側の縦軸に電流（Ａ）をとって、電流電圧曲線（Ｉ−Ｖカーブ）を表示している。また、この電流電圧特性画面（６００）では、右側の縦軸に電力（Ｗ）を設定し、電圧と電流との積によって求められた電力電圧曲線（Ｐ−Ｖカーブ）をも表示しており、その頂点の電力最大値（図１１では６３４３．６７６Ｗ）が太陽電池アレイの最大電力を示している。電力電圧出力特性は総合出力特性算出処理にて総合電流電圧出力特性とともに算出可能である。
【００６７】
これにより、陰影画像を重畳表示した太陽電池モデルが入力した任意の結線状態にあるときに発電できる電流電圧出力の特性が自動算出、表示されることとなる。すなわち、陰影の影響を考慮した太陽電池の電流電圧出力特性がコンピュータにより自動予測可能となるのである。
【００６８】
＜発電特性算出＞
さて、陰影画像は前記入力した日時データによって決まる日時での瞬間の仮想陰影であるため、たとえば前記図４の例のように１９９９年１２月２２日における日の出時刻から日の入り時刻までの時間を３０分間隔で区切るように指定した場合では、当然３０分毎に太陽位置の変化に応じて作成される各瞬間の陰影画像も変化し、陰影画像が乗る結線マスと乗らない結線マスも変動する。
【００６９】
そこで、たとえば指定時間毎（図４の例では３０分毎）の陰影画像に従って上記結線マス区分処理、結線マス出力特性算出処理、総合出力特性算出処理を行って電流電圧出力特性を求め、各電流電圧出力特性を時系列的に表示させることも可能である（図１−出力手段（６））。特性算出処理について具体的には、たとえば、前記数７および数８のｎ＋１次元連立方程式でなるダイオード電流電圧式を指定時間繰り返し計算し、最大電力をコンピュータの記憶装置（図示なし）に蓄積し、積算することで、指定時間における陰影の影響を考慮した太陽電池アレイの発電電力量が得られる。
【００７０】
図１２は、この時系列表示結果としての発電特性時系列画面（７００）の一例を示したものであり、横軸に時間（時）、左側の縦軸に傾斜面日射（ｋＷ／ｍ^２）、右側の横軸に交流発電電力量（ｋＷ）をとって、発電電力量を傾斜面日射カーブ、交流発電電力量カーブ、基準温度出力カーブにして表示している。
【００７１】
これにより、指定した時間（時刻、日、月、年間）において太陽電池の出力特性がどのように変動するのかが一目瞭然になる。
【００７２】
以上により、太陽電池の結線状態についてのデータを入力することで、前記仮想陰影状態において太陽電池をどのような結線状態にするとどのような発電がなされるのかについて極めて簡単に且つ正確に客観的判断できるようになり、たとえばどのような結線状態が最も優れた発電電力あるいは発電電力量を生むのかを客観的に予測して、太陽電池設備に関するより一層正確な判断を実現できるのである。
【００７３】
もちろん、この出願の発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、細部については様々な態様が可能である。
【００７４】
【発明の効果】
以上詳しく説明したとおり、この出願の発明によって、コンピュータを用いて、太陽電池が周辺障害物により受ける陰影の影響を自動予測することができ、且つその陰影影響を受けた太陽電池の出力特性を自動予測することができる、新しい太陽電池の陰影影響予測プログラムおよび太陽電池の出力特性予測プログラム、ならびに当該予測プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体、ならびに太陽電池の陰影影響予測装置および太陽電池の出力特性予測装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この出願の発明の一実施形態を説明するための機能ブロック図である。
【図２】この出願の発明の一実施形態を説明するためのフローチャートである。
【図３】場所データ設定画面の一例を示した図である。
【図４】日時データ設定画面の一例を示した図である。
【図５】太陽電池データ設定画面の一例を示した図である。
【図６】周辺障害物データ設定画面の一例を示した図である。
【図７】モデル表示の一例を示した図である。
【図８】陰影表示の一例を示した図である。
【図９】太陽電池画面の一例を示した図である。
【図１０】太陽電池等価回路の一例を示した図である。
【図１１】電流電圧特性画面の一例を示した図である。
【図１２】発電特性時系列画面の一例を示した図である。
【符号の説明】
１データ入力手段
２モデル作成手段
３太陽位置算出手段
４仮想直線算出手段
５陰影画像作成手段
６出力手段
７結線マス作成手段
８結線マス区分手段
９結線マス出力特性算出手段
１０総合出力特性算出手段
１１計算式記憶手段
１２結線パターン記憶手段
１３計算式記憶手段
１００場所データ設定画面
２００日時データ設定画面
３００太陽電池データ設定画面
４００周辺障害物データ設定画面
５００太陽電池結線画面
６００電流電圧特性画面
７００発電特性時系列画面[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The invention of this application can use a computer to automatically predict the influence of a shadow on a solar cell due to a peripheral obstacle, and can automatically predict the output characteristics of the solar cell affected by the shadow. The present invention relates to a new solar cell shadow effect prediction program and a solar cell output characteristic prediction program, a computer-readable recording medium storing the prediction program, a solar cell shadow effect prediction device, and a solar cell output characteristic prediction device. is there.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when installing a solar cell, the shading of a building or the like near the installation location has a large effect on the power generated by the solar cell. Has been done.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the past, such studies have been made by humans subjectively based on empirical rules based on the latitude / longitude and the sun trajectory at the installation target site, and solar cells using computer software such as CAD (Computer Aided Design). In some cases, drawings of buildings and surrounding buildings may be used as a supplementary reference, but even in such cases, judgments are still based on empirical rules, and there is no technology for realizing accurate objective judgments. Was.
[0004]
In view of the circumstances described above, the invention of this application can automatically predict the influence of a shadow on a solar cell due to a peripheral obstacle by using a computer, and the solar cell affected by the shadow can be automatically predicted. The output characteristics can be automatically predicted, a new solar cell shadow effect prediction program and a solar cell output characteristic prediction program, and a computer-readable recording medium recording the prediction program, and a solar cell shadow effect prediction device and It is an object to provide an output characteristic prediction device for a solar cell.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the invention of this application discloses a computer for predicting the influence of a shadow due to a peripheral obstacle on a solar cell, a place and date and time at which the effect of the shadow is to be predicted, and a position of the solar cell. Data input means for inputting the position and size of the obstacle and the surrounding obstacle, a model for creating a solar cell model and a surrounding obstacle model based on the position and size of the solar cell and the position and size of the surrounding obstacle A creating unit, a solar position calculating unit that calculates a sun position corresponding to a place to be predicted and a date and time, and connects the reference dot and the sun position for each of a plurality of reference dots set at predetermined intervals on the solar cell model. A virtual straight line calculating means for calculating a spatial coordinate representing a reference dot position and a sun position using a trigonometric function; A shadow image generating means for detecting a virtual straight line in contact with the obstacle model and generating a shadow image extending from the peripheral obstacle model at a reference dot of the virtual straight line in contact with the obstacle model; In order to provide a prediction program (Claim 1) and to predict the output characteristics of a solar cell in an arbitrary connection state, a computer is added to each of the above means, and the place, date and time at which the output characteristics are to be predicted. Data input means for further inputting the solar cell connection state, creating a connection mass obtained by dividing the solar cell model by the number of solar cells, connection mass creation means for connecting each connection mass in the solar cell connection state to be predicted, A connection mass classifying means for classifying all connection masses of the solar cell model into a connection mass on which a shadow image rides and a connection mass without a shadow image, and a shadow image rides The photovoltaic current due to the line mass is only the scattered light component or a composite component of the direct light component and the scattered light component. By using a diode current-voltage equation of a solar cell equivalent circuit, a connection mass output characteristic calculation means for calculating a current-voltage output characteristic for each connection mass, and adding and subtracting the current-voltage output characteristics of each connection mass based on the connection state. Further, there is provided a solar cell output characteristic prediction program (claim 6), which further functions as a total output characteristic calculating means for calculating a total current-voltage output characteristic of all connection masses.
[0006]
The invention of this application also provides a computer-readable recording medium (claims 2 and 7) that records these prediction programs.
[0007]
Still further, the invention of this application is a device for predicting the influence of a shadow due to a peripheral obstacle on a solar cell, the device comprising: Item 3) and a device for predicting output characteristics of a solar cell in an arbitrary connection state, wherein the device has the same means as described above, and is provided with a device for predicting output characteristics of a solar cell (Claim 8). ) Is also provided.
[0008]
Still further, according to the invention of the present application, the solar position calculating means calculates a solar altitude and a solar azimuth corresponding to a place and date and time to be predicted, and spatial coordinates representing a solar position based on the solar altitude and the solar azimuth. A shadow effect prediction program for a solar cell, a computer-readable recording medium storing the prediction program, a solar cell shadow effect prediction device (claim 4), and When the spatial coordinates on the straight line and the spatial coordinates of the obstacle model match, it is determined that the virtual straight line contacts the surrounding obstacle model. A computer-readable recording medium and a shadow effect predicting device for a solar cell (Claim 5) are provided. The force characteristic calculation means sets four corner points and a center point for each connection mass, and the photovoltaic current caused by the connection mass in which a shadow image is placed on a predetermined number or more of the four corner points and the center point is scattered. The light component is only the light component, and the photovoltaic current caused by the connection mass where the shadow image is placed on less than a predetermined number of the four corner points and the center point is a composite component of the direct light component and the scattered light component. Also, even if less than a predetermined number of points among the five center points, the photovoltaic current due to the connection mass on which the shadow image is placed on the center point is determined by using the diode current-voltage equation of the solar cell equivalent circuit as only the scattered light component. Calculating a current-voltage output characteristic for each connection mass; a computer-readable output medium for recording the prediction program of a solar cell; and a solar cell output characteristic prediction device. I will provide a.
[0009]
According to the invention of this application having the features as described above, the location and date and time of the effect of shading to be predicted using the computer, and the position and size of the solar cell and the surrounding obstacles can be input to the computer. The model of the virtual solar cell calculated in accordance with the input data and the obstacle around the virtual solar cell is displayed, and the virtual shadow generated on the solar cell model by the surrounding obstacle model blocking the virtual sunlight is calculated. This display can be referred to as an automatic prediction result by a computer, that is, an actual solar cell installation plan or the like as objective judgment material, and accurate objective judgment can be realized.
[0010]
Furthermore, by inputting data on the connection state of the solar cell, the characteristics of the current-voltage output that can generate power when the solar cell model on which the virtual shadow is superimposed and displayed is in the input connection state are automatically calculated. In other words, by using not only the display of the virtual shadow but also this virtual power generation characteristic as objective data, it is possible to realize a more accurate objective judgment regarding the solar cell facility.
[0011]
Therefore, for example, it is possible to objectively determine from the screen display what kind of shadow occurs on the solar cell at what place and in what surrounding environment, and what kind of connection state should be made in the shading state. It is possible to objectively determine very simply and accurately from the output characteristic value whether such power generation is performed, that is, what kind of connection state produces the most excellent generated power or generated power amount.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Here, an embodiment of the invention of the present application having the above features will be described with reference to FIGS. 1 and 2 which exemplify a functional block diagram and a flowchart.
[0013]
[I. Shadow effect prediction
<Data input>
First, the following various data (1) to (6) required for automatic prediction are input to the computer (FIG. 1-data input means (1), FIG. 2-step S1).
[0014]
At this time, for example, a place data setting screen (100) as shown in FIG. 3 is displayed for inputting the place data on the computer display, and a date and time data setting screen (200) as shown in FIG. 4 is displayed. (2) Displayed for inputting date and time data, and a solar cell data setting screen (300) as illustrated in FIG. 5 is displayed (3) (4) for inputting solar cell position & size data, and illustrated in FIG. The surrounding obstacle data setting screen (400) as described above is displayed for inputting the data of (5) and (6) surrounding obstacle position and size, and data can be input to each input frame in each screen. I have.
[0015]
(1) Location data where the effect of shadow is to be predicted
Input data on a place that the computer wants to automatically predict, that is, a place considered as a solar cell installation candidate. In the place data setting screen (100) in FIG. 3, it is possible to input an address, a region name, a place name, a latitude, and a longitude as geographical information of the installation candidate place (“address”, “region”, “point”, “calculation” on the screen). Input field), and what kind of site is specifically considered as an installation candidate at the installation candidate site as site information (width, depth, azimuth). (“Site width,” “Site depth,” and “Site azimuth” input boxes on the screen.) As the azimuth, for example, an angle formed by a direction line corresponding to the depth of the site from the south direction is input. The geographic information is mainly data required in a later-described sun position calculation process, and the site information is mainly data required in a later-described model creation process.
[0016]
(2) Date and time data for which the effect of shadow is to be predicted
Data relating to the date and time when the solar cell is to be automatically predicted when the solar cell is installed at the installation candidate site, that is, the date and time when the shadow is to be automatically predicted during the year is input as date and time information. In the date / time data setting screen (200) in FIG. 3, the date, time, and time range can be input ("date", "time specification", and "range specification" input frames on the screen). These are mainly data required together with the location data in a later-described sun position calculation process.
[0017]
(3) Solar cell position data
Data relating to the position of the solar cell to be installed in the installation candidate site, that is, the specific position in the site where the solar cell is to be installed is input as position information. In the solar cell data setting screen (300) of FIG. 5, the position of the solar cell in the X direction (the reference position of the left end of the solar cell in the width direction) within the site determined by the site information data (width, depth, azimuth), It is possible to input the Y-direction position (the height position of the solar cell from the ground) and the Z-direction position (the reference position of the left end of the solar cell in the depth direction) (“position” input frame on the screen), and further, the solar cell (The inclination angle of the solar cell surface from the horizontal state of 0 °), the azimuth angle (the azimuth angle of the solar cell surface from the true south direction of 0 °), the Z-axis center rotation angle (the sun around the Z-axis) The user can also input the rotation angle at which the battery surface faces (the "rotation angle" input frame on the screen). These are mainly data necessary for creating a solar cell model in a model creation process described later.
[0018]
(4) Size data of solar cells
Input data on the size of the solar cell itself to be installed. In the solar cell data setting screen (300) of FIG. 5, the number of sheets (vertical and horizontal numbers of modules constituting the solar cell array) and the installation direction (whether the array is horizontal or vertical) can be input (in the screen). The “module” input frame) and the module configuration diagram of the solar cell array can be preview-displayed based on the input size data (“preview” display frame on the screen). This size data is data necessary together with the position data to create a solar cell model mainly in a model creation process described later.
[0019]
(5) Position data of surrounding obstacles
Data on the position of an obstacle such as a building existing in the installation candidate site is input. In the peripheral obstacle data setting screen (400) in FIG. 6, the X direction position of the building in the site determined by the site information data (width, depth, azimuth) (the reference position of the left end of the building in the width direction), Y It is possible to input the direction position (the height dimension of the building from the ground) and the Z direction position (the reference position of the left end of the building in the depth direction) (the “position” input frame on the screen), and further, the X axis of the building, A rotation angle around the Y axis and the Z axis can also be input (“position” input frame on the screen). These are mainly data necessary for creating a peripheral obstacle model in a model creation process described later.
[0020]
6) Size data of surrounding obstacles
Data on the size of an obstacle such as a building existing in the installation candidate site is input (see FIG. 4). In the peripheral obstacle data setting screen (400) in FIG. 4, the dimensional information (width, depth, height) of the building can be input (“size” input frame in the screen). Also, a plan view and a front view of the building can be preview-displayed based on the input size data and the position data ("Top" and "Front" display frames on the screen). The size data is data required together with the position data to create a peripheral obstacle model mainly in a model creation process described later. Although the present embodiment mainly considers a building as a peripheral obstacle, it is needless to say that data on the position and size of other peripheral obstacles such as trees and steel towers may be input. Needless to say.
[0021]
The various input data described above are stored at one end in a storage device (not shown) of the computer.
[0022]
<Model creation>
Now, in the arithmetic processing unit of the computer, a solar cell model is created based on the position and size data of the solar cell input as described above, and a peripheral obstacle is created based on the position and size data of the peripheral obstacle. A model is created (FIG. 1—model creation means (2), FIG. 2—step S2).
[0023]
More specifically, first, a site model is created based on site information data (width, dimension, azimuth) of the location data read from the storage device, and the location data (X) of the solar cell is created. A solar cell model is created on the site model based on the direction position, Y direction position, Z direction position, tilt angle, azimuth angle, Z axis center rotation angle) and size data (number of modules, installation direction). And (5) position data (X direction position, Y direction position, Z direction position, X axis center rotation angle, Y axis center rotation angle, Z axis center rotation angle) and (6) size data ( A peripheral obstacle model is created on the site model based on the width, depth, and height. Then, these models are displayed on a computer screen (FIG. 1-output means (6)).
[0024]
FIG. 7 shows a display example of the created site model, solar cell model, and peripheral obstacle model. In this example, two building models as peripheral obstacle models are displayed on the site model, and a solar cell array model composed of 4 × 4 modules is three-dimensionally located at the middle rooftop position and the top rooftop position on the right building model. Is displayed. In addition, not only the three-dimensional display as illustrated in FIG. 7 but also a flat display, a front display, and a side display may be configured. Since the positions and dimensions in three directions and various angles are input, both the two-dimensional modeling process and the three-dimensional modeling process are possible.
[0025]
<Sun position calculation>
Subsequently, the sun position is calculated based on the location data and the date and time data input as described above (FIG. 1-sun position calculation means (3), FIG. 2-step S3).
[0026]
More specifically, (1) geographical information data (address, area name, point name, latitude, longitude) and (2) date and time data (year, month, day, time) of the location data read from the storage device. Based on this, it is calculated using a general calculation formula (FIG. 1-calculation formula storage means (11)) described in “Solar Energy Utilization Handbook” (edited by the Japan Solar Energy Society) and the like. For example, in the input example of FIG. 3 and FIG. 4, the sun which can be observed at 14:30 on December 22, 1999 at the point of latitude 34 ° 0′0 ″ and 135 ° 0′0 ″ in Wakayama, Kinki district A sun altitude and a sun azimuth are calculated as the position, and spatial coordinates representing the sun position are calculated based on the sun altitude and the sun azimuth. The space coordinates are three-dimensional space coordinates (Xs, Ys, Zs) on the model display screen, and are obtained by converting the sun altitude and the sun azimuth into X, Y, Z coordinate values.
[0027]
The formulas may be stored in advance and constructed so as to be read out during the calculation process (FIG. 1—calculation formula storage means (11)). A database may be created corresponding to the date and time, and when an address or the like and date and time in the database are input, the database may be read from the database and converted into spatial coordinates.
[0028]
Of course, the above-described sun position calculation processing may be constructed so as to be performed in parallel with the model creation processing.
[0029]
<Virtual straight line calculation>
Next, based on the solar position and the solar cell model calculated as described above, for each of a plurality of reference dots set at predetermined intervals on the solar cell model, a virtual straight line connecting the reference dot and the solar position is a triangle. It is calculated using a function (FIG. 1-virtual straight line calculation means (4), FIG. 2-step S4).
[0030]
More specifically, as shown in FIG. 7, for example, a plurality of reference dots are first set at predetermined intervals on the surface of the solar cell model, and the spatial coordinates (X _D1 , Y _D1 , Z _D1 ~ X _Dn , Y _Dn , Z _Dn (N = total number)) and the spatial coordinates (X _S , Y _S , Z _S ) Is created using a trigonometric function. The trigonometric function may be stored in advance and constructed so as to be read out at the time of calculation processing (FIG. 1-calculation formula storage means (11)).
[0031]
In the example of FIG. 7, reference dots are set at predetermined intervals not only on the solar cell model but also on the building model and the site model, and a virtual straight line connecting these with the sun position is calculated. Specifically, as long as a shadow image falling on the solar cell model can be created as described later, the building model and the site model are optional.
[0032]
<Shadow image creation>
Then, based on the virtual straight line, the solar cell model, and the peripheral obstacle model calculated as described above, a virtual straight line that contacts the peripheral obstacle model is detected among all the virtual straight lines, and the reference dot of the contacting virtual straight line is detected. , A shadow image extending from the peripheral obstacle model is generated (FIG. 1-shadow image generation means (5), FIG. 2-step S5).
[0033]
More specifically, first, a plurality of spatial coordinates (X _L1 , Y _L1 , Z _L1 ~ X _Ln , Y _Ln , Z _Ln (N = total number) is calculated (for example, the coordinates through which the virtual straight line passes may be detected at predetermined intervals), and the spatial coordinates (X _O1 , Y _O1 , Z _O1 ~ X _On , Y _On , Z _On (N = total number)), it is determined whether or not there is something that matches, and if there is matching coordinates, a virtual straight line having the matching coordinates is detected as contacting the surrounding obstacle model. This process is performed for all virtual straight lines.
[0034]
Then, the intersection coordinate point (X) of the virtual straight line determined to touch the peripheral obstacle model _L , Y _L , Z _L = X _O , Y _O , Z _O ) To the coordinate point (X _D , Y _D , Z _D ) Is generated and superimposed on each model and displayed on the model display screen (FIG. 1-output means (6)).
[0035]
FIG. 8 shows one display example, in which a shadow image is superimposed on each model illustrated in FIG. In this example, the sun position is at the upper left, and it can be seen that the left building model has a shadow on the solar cell array model at the middle rooftop position of the right building model.
[0036]
The shadow image can be displayed continuously or displayed in a locus according to the time range input as (2) date and time data. For example, in the input example of FIG. 4, it is specified that continuous display from sunrise to sunset (“specify range” and “display range” input frames) is continuously performed every 30 minutes (“specify range” and “interval” input frames). In this case, the time from the sunrise time to the sunset time on December 22, 1999 (the “date” input frame) is divided into 30 minutes, and the sun position is set for each time segment. The shading image is obtained by performing the calculating process, the virtual straight line calculating process, and the shading image creating process, and each shading image may be continuously displayed on the model display screen, that is, may be displayed as a moving image in a frame-by-frame manner. In the case of trajectory display, the trajectory of the shadow may be represented by continuous display while leaving the image of the previous frame.
[0037]
Although the virtual sun and the virtual straight line are displayed in FIGS. 7 and 8, since the above-described processing related to the sun position and the virtual straight line is performed in the process of creating and displaying the shaded image, they are displayed on the model display screen. There is no need to display it.
[0038]
By inputting the location and date and time of the effect of the shadow and the position and size of the solar cell and surrounding obstacles, the computer calculates the exact virtual shadow according to the location, date and time, position and size. Is automatically superimposed on the virtual model of the solar cell and surrounding obstacles, and by referring to this display as objective judgment material, how and at what place and in the surrounding environment It becomes possible to objectively determine very easily and accurately whether a great shadow is produced on the solar cell.
[0039]
[II. Output characteristic prediction]
By the way, each of the above processes is for automatically predicting the influence of shading due to peripheral obstacles on the solar cell, but here, each of the processes for further automatically predicting the output characteristics of the solar cell in an arbitrary connection state. The processing will be described.
[0040]
<Data input>
In the case of output characteristic prediction, in addition to the various data (1) to (6) described above, the connection state of the solar cell whose output characteristic is to be predicted is input (FIG. 1-data input means (1)). , FIG. 2-step S1).
[0041]
<Connection mass creation>
A connection mass is created by dividing the solar cell model by the number of solar cells, and each connection mass is connected in the input solar cell connection state (FIG. 1—connection mass creation means (7), FIG. 2—step). S6).
[0042]
More specifically, the data input and the connection mass creation are performed as follows. First, for example, the created solar cell model is displayed in a plane on a solar cell connection screen (500) as illustrated in FIG. 9, and the solar cell model is displayed as a plane using the number of modules as the input solar cell size data. It is divided and each module cell is displayed as a connection cell. Then, on this display screen, when the user positions the mouse pointer on an arbitrary connection cell and clicks the mouse, the connection terminal is set to the connection cell. When the connection terminals are set, the connection between the connection terminals is automatically created and displayed (FIG. 1-output means (6)). In this automatic connection processing, for example, a plurality of connection patterns are stored in advance (FIG. 1-connection pattern storage means (12)), and those connection selection buttons displayed on the solar cell connection screen (500) are clicked. By making a selection, various connections connecting the connection terminals can be automatically created. For example, as the series connection pattern, various patterns such as a pattern connecting only the horizontal connection terminals, a pattern connecting only the vertical connection terminals, and a pattern connecting the horizontal direction and the vertical direction in order can be considered. In FIG. 9, a pattern that connects only the horizontal connection terminals is selected, and the serial connection is created and displayed. Further, the parallel connection pattern can be realized by connecting all start-point terminals or end-point terminals. When a parallel connection pattern is selected in FIG. 9, five parallel connections are created and displayed by internal processing.
[0043]
<Connection mass classification>
Subsequently, based on the created shadow image data, all the connection masses of the solar cell model are classified into connection masses on which the shadow image rides and connection masses on which the shadow image does not ride (FIG. 1—connection mass classification means ( 8), FIG. 2-Step S7).
[0044]
More specifically, for example, when four corner points and a center point are set for each connection cell of the solar cell model, and a shadow image as illustrated in FIG. The connection cell is determined as a connection cell on which the shadow image rides, and is displayed in a color tone different from the standard color to distinguish it from the connection cell on which the shadow image does not ride (FIG. 1-output means (6)). In the module connection screen (500) of FIG. 9, the connection square painted in black is that.
[0045]
<Calculation of connection mass output characteristics>
Next, the photovoltaic current caused by the connection mass on which the shadow image is superimposed is a scattered light component alone or a composite component of the direct light component and the scattered light component. The current-voltage output characteristics of each connection mass are calculated using the diode current-voltage equation of the solar cell equivalent circuit as a composite component with the light component (FIG. 1—connection mass output characteristic calculation means (9), FIG. 2—). Step S8).
[0046]
More specifically, for example, first, using the result of the process of judging the superimposition of the shadow image on the four corner points and the center point of each connection cell executed in the connection cell division processing, the four corner points and the center point are used. The photovoltaic current caused by the connection mass where the shadow image is placed on a predetermined number or more of the five points (for example, when the shadow is on half or more of the area) is set to be based only on the scattered light component. The photovoltaic current due to the connection mass (for example, when a shadow covers an area less than half of the mass) in which the shadow image is placed on less than a predetermined number of points out of the five points is due to a combined component of the direct light component and the scattered light component. Is set, and even if the number of points is less than a predetermined number among the five points of the four corner points and the center point, the connection point where the shadow image is placed on the center point (for example, even if the area is less than half of the cell, the shadow is placed on the center) The photovoltaic current caused by And, and the photovoltaic current hardwired mass in one point not ride shaded image processing for setting assumed by synthesis component of the scattered light component and the directly light component is performed.
[0047]
Next, a current-voltage output characteristic is calculated for each connection mass using the diode current-voltage equation of the solar cell equivalent circuit. At this time, the output characteristics of each connection mass, that is, each solar cell module, differ depending on whether the photovoltaic current is due to only the scattered light component or the photovoltaic current due to the combined component.
[0048]
The diode current-voltage equation of the solar cell equivalent circuit will be described. First, an equivalent circuit when one solar cell module constituting a solar cell array is connected to a load is as illustrated in FIG. 10 and flows through this equivalent circuit. The current is given by Equation 1,
[0049]
(Equation 1)

[0050]
The current values flowing in and out via the diode D are given by the general formulas (2) to (4),
[0051]
(Equation 2)

[0052]
[Equation 3]

[0053]
(Equation 4)

[0054]
Substituting Equations 2 to 4 into Equation 1 results in Equation 5,
[0055]
(Equation 5)

[0056]
The current flowing through the contact a is given by Equation 6.
[0057]
(Equation 6)

[0058]
Therefore, by solving the two-dimensional simultaneous equations of

Equations

5 and 6, the characteristic values such as the internal voltage distribution, the output voltage value, and the output current value of the solar cell module when one is connected to the load are derived. , And R _L By repeating the same calculation while changing the value, a characteristic curve such as an IV curve is derived.
[0059]
Then, since the normal solar cell array is composed of a plurality of solar cell modules (n), n + 1 equations similar to Equation 5 are required, and by solving the n + 1-dimensional simultaneous equations given by

Equations

7 and 8, Thus, the current-voltage output characteristics of each module of the solar cell array, that is, the current-voltage output characteristics of each connection mass can be derived.
[0060]
(Equation 7)

[0061]
(Equation 8)

[0062]
At this time, the photovoltaic current I _{ph (n)} For the connection mass on which the shadow image rides, only the scattered light component or as a composite component of the direct light component and the scattered light component, and for the connection mass without the shadow image, the composite component of the direct light component and the scattered light component, By performing the calculation, it is possible to calculate the current-voltage characteristics in consideration of the shadow effect for each connection mass.
[0063]

Equations

7 and 8 are stored in advance as diode current-voltage equations (FIG. 1—calculation formula storage means (13)), and the photovoltaic current I _{ph (n)} May be changed and the calculation process may be performed.
[0064]
<Calculation of total output characteristics>
Then, the current-voltage output characteristics of each connection mass are added and subtracted according to the connection state, thereby calculating the total current-voltage output characteristics of all the connection masses (FIG. 1-total output characteristic calculation means (10), FIG. 2). -Step S9).
[0065]
More specifically, by adding and subtracting each value of the current-voltage output characteristic calculated for each connection mass in accordance with the connection state created and displayed as described above (for example, FIG. 9), that is, serial connection / parallel connection, The total connection mass, that is, the total current-voltage output characteristic of the solar cell model is calculated and displayed (FIG. 1-output means (6)).
[0066]
FIG. 11 shows an example of the current-voltage characteristic screen (600) as the output result of the calculation of the total current-voltage output characteristic. The horizontal axis represents the voltage (V), and the left vertical axis represents the current (A). Thus, a current-voltage curve (IV curve) is displayed. In the current-voltage characteristic screen (600), power (W) is set on the right vertical axis, and a power-voltage curve (PV curve) obtained by multiplying a voltage by a current is also displayed. , The maximum value of the power (6343.676 W in FIG. 11) indicates the maximum power of the solar cell array. The power-voltage output characteristic can be calculated together with the total current-voltage output characteristic in the total output characteristic calculation process.
[0067]
As a result, the characteristics of the current-voltage output that can generate power when the solar cell model on which the shadow image is superimposed and displayed is in an arbitrary connection state input are automatically calculated and displayed. That is, the current-voltage output characteristics of the solar cell in consideration of the influence of the shadow can be automatically predicted by the computer.
[0068]
<Calculation of power generation characteristics>
Now, since the shadow image is a virtual shadow at the moment at the date and time determined by the input date and time data, the time from the sunrise time to the sunset time on December 22, 1999 as shown in the example of FIG. When it is specified to be separated by intervals, the shadow image at each instant created according to the change in the sun position changes every 30 minutes, and the connection mass on which the shadow image rides and the connection mass which does not ride also fluctuate.
[0069]
Therefore, for example, the above-described connection mass division processing, connection mass output characteristic calculation processing, and total output characteristic calculation processing are performed in accordance with the shaded image for each designated time (every 30 minutes in the example of FIG. 4) to obtain the current-voltage output characteristic, It is also possible to display the voltage output characteristics in chronological order (FIG. 1-output means (6)). More specifically, for example, the characteristic calculation process repeatedly calculates a diode current-voltage equation, which is an n + 1-dimensional simultaneous equation of

Equations

7 and 8, for a specified time, and stores the maximum power in a storage device (not shown) of a computer. By performing the integration, the amount of power generated by the solar cell array in consideration of the influence of the shadow at the designated time can be obtained.
[0070]
FIG. 12 shows an example of the power generation characteristic time-series screen (700) as a result of the time-series display. The horizontal axis represents time (hours), and the left vertical axis represents inclined solar radiation (kW / m). ² ), The AC power (kW) is plotted on the horizontal axis on the right side, and the generated power is displayed as a slope solar radiation curve, an AC power curve, and a reference temperature output curve.
[0071]
This makes it clear at a glance how the output characteristics of the solar cell fluctuate at the designated time (time, day, month, year).
[0072]
As described above, by inputting the data regarding the connection state of the solar cell, it is possible to objectively determine the connection state of the solar cell in the virtual shading state and the power generation in a very simple and accurate manner. This makes it possible to objectively predict, for example, what kind of connection state will generate the most excellent generated power or generated power amount, and realize more accurate determination regarding the solar cell facility.
[0073]
Of course, the invention of this application is not limited to the above-described embodiment, and various aspects are possible in details.
[0074]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the invention of this application, it is possible to automatically predict the influence of a shadow on a solar cell due to a peripheral obstacle and automatically output the output characteristics of the solar cell affected by the shadow using a computer. A new solar cell shadow effect prediction program and a solar cell output characteristic prediction program that can be predicted, a computer-readable recording medium recording the prediction program, a solar cell shadow effect prediction device, and an output of the solar cell A characteristic prediction device is provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a functional block diagram for explaining an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart for explaining an embodiment of the invention of this application.
FIG. 3 is a diagram showing an example of a location data setting screen.
FIG. 4 is a diagram showing an example of a date and time data setting screen.
FIG. 5 is a diagram showing an example of a solar cell data setting screen.
FIG. 6 is a diagram showing an example of a peripheral obstacle data setting screen.
FIG. 7 is a diagram showing an example of a model display.
FIG. 8 is a diagram showing an example of shade display.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a solar cell screen.
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a solar cell equivalent circuit.
FIG. 11 is a diagram showing an example of a current-voltage characteristic screen.
FIG. 12 is a diagram showing an example of a power generation characteristic time-series screen.
[Explanation of symbols]
1 Data input means
2 Model creation means
3 Sun position calculation means
4 Virtual straight line calculation means
5 Shading image creation means
6 Output means
7 Connection mass creation means
8 Connection mass classification means
9 Connection mass output characteristic calculation means
10 Total output characteristic calculation means
11 Calculation formula storage means
12 Connection pattern storage means
13 Calculation formula storage means
100 Location data setting screen
200 Date and time data setting screen
300 Solar cell data setting screen
400 Peripheral obstacle data setting screen
500 Solar battery connection screen
600 Current-voltage characteristics screen
700 Power generation characteristic time series screen

Claims

太陽電池に対する周辺障害物による陰影の影響を予測するためにコンピュータを、
陰影の影響を予測しようとする場所と日時、ならびに太陽電池の位置と大きさおよび周辺障害物の位置と大きさを入力するデータ入力手段、
太陽電池の位置と大きさおよび周辺障害物の位置と大きさに基づいて太陽電池モデルおよび周辺障害物モデルを作成するモデル作成手段、
予測しようとする場所および日時に対応する太陽位置を算出する太陽位置算出手段、
太陽電池モデル上に所定間隔で設定された複数の基準ドット毎に、当該基準ドットと太陽位置とを結ぶ仮想直線を、基準ドット位置を表す空間座標および太陽位置を三角関数を用いて算出する仮想直線算出手段、および
全仮想直線のうちで周辺障害物モデルと接触する仮想直線を検出し、当該接触する仮想直線の基準ドットに周辺障害物モデルから延びる陰影画像を作成する陰影画像作成手段、
として機能させることを特徴とする太陽電池の陰影影響予測プログラム。Computer to predict the effect of shading due to surrounding obstacles on solar cells
Data input means for inputting the location and date and time to predict the effect of shading, and the position and size of the solar cell and the position and size of the surrounding obstacles;
Model creation means for creating a solar cell model and a peripheral obstacle model based on the position and size of the solar cell and the position and size of the peripheral obstacle,
A sun position calculating means for calculating a sun position corresponding to the place and date and time to be predicted,
For each of a plurality of reference dots set at predetermined intervals on the solar cell model, a virtual straight line connecting the reference dot and the sun position is calculated by using a trigonometric function to calculate spatial coordinates and the sun position representing the reference dot position. Straight line calculating means, and a shadow image creating means for detecting a virtual straight line that contacts the peripheral obstacle model among all the virtual straight lines, and creating a shadow image extending from the peripheral obstacle model at a reference dot of the contacting virtual straight line;
A program for predicting the influence of shadows on solar cells, characterized by functioning as a function.

太陽電池に対する周辺障害物による陰影の影響を予測するためにコンピュータを、
陰影の影響を予測しようとする場所と日時、ならびに太陽電池の位置と大きさおよび周辺障害物の位置と大きさを入力するデータ入力手段、
太陽電池の位置と大きさおよび周辺障害物の位置と大きさに基づいて太陽電池モデルおよび周辺障害物モデルを作成するモデル作成手段、
予測しようとする場所および日時に対応する太陽位置を算出する太陽位置算出手段、
太陽電池モデル上に所定間隔で設定された複数の基準ドット毎に、当該基準ドットと太陽位置とを結ぶ仮想直線を、基準ドット位置を表す空間座標および太陽位置を三角関数を用いて算出する仮想直線算出手段、および
全仮想直線のうちで周辺障害物モデルと接触する仮想直線を検出し、当該接触する仮想直線の基準ドットに周辺障害物モデルから延びる陰影画像を作成する陰影画像作成手段、
として機能させることを特徴とする太陽電池の陰影影響予測プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。Computer to predict the effect of shading due to surrounding obstacles on solar cells
Data input means for inputting the location and date and time to predict the effect of shading, and the position and size of the solar cell and the position and size of the surrounding obstacles;
Model creation means for creating a solar cell model and a peripheral obstacle model based on the position and size of the solar cell and the position and size of the peripheral obstacle,
A sun position calculating means for calculating a sun position corresponding to the place and date and time to be predicted,
For each of a plurality of reference dots set at predetermined intervals on the solar cell model, a virtual straight line connecting the reference dot and the sun position is calculated by using a trigonometric function to calculate spatial coordinates and the sun position representing the reference dot position. Straight line calculating means, and a shadow image creating means for detecting a virtual straight line that contacts the peripheral obstacle model among all the virtual straight lines, and creating a shadow image extending from the peripheral obstacle model at a reference dot of the contacting virtual straight line;
A computer-readable recording medium on which a program for predicting a shadow effect of a solar cell is recorded.

太陽電池に対する周辺障害物による陰影の影響を予測する装置であって、
陰影の影響を予測しようとする場所と日時、ならびに太陽電池の位置と大きさおよび周辺障害物の位置と大きさを入力するデータ入力手段、
太陽電池の位置と大きさおよび周辺障害物の位置と大きさに基づいて太陽電池モデルおよび周辺障害物モデルを作成するモデル作成手段、
予測しようとする場所および日時に対応する太陽位置を算出する太陽位置算出手段、
太陽電池モデル上に所定間隔で設定された複数の基準ドット毎に、当該基準ドットと太陽位置とを結ぶ仮想直線を、基準ドット位置を表す空間座標および太陽位置を三角関数を用いて算出する仮想直線算出手段、および
全仮想直線のうちで周辺障害物モデルと接触する仮想直線を検出し、当該接触する仮想直線の基準ドットに周辺障害物モデルから延びる陰影画像を作成する陰影画像作成手段、
を備えたことを特徴とする太陽電池の陰影影響予測装置。A device for predicting the influence of shadows due to peripheral obstacles on a solar cell,
Data input means for inputting the location and date and time to predict the effect of shading, and the position and size of the solar cell and the position and size of the surrounding obstacles;
Model creation means for creating a solar cell model and a peripheral obstacle model based on the position and size of the solar cell and the position and size of the peripheral obstacle,
A sun position calculating means for calculating a sun position corresponding to the place and date and time to be predicted,
For each of a plurality of reference dots set at predetermined intervals on the solar cell model, a virtual straight line connecting the reference dot and the sun position is calculated by using a trigonometric function to calculate spatial coordinates and the sun position representing the reference dot position. Straight line calculating means, and a shadow image creating means for detecting a virtual straight line that contacts the peripheral obstacle model among all the virtual straight lines, and creating a shadow image extending from the peripheral obstacle model at a reference dot of the contacting virtual straight line;
A shadow effect predicting device for a solar cell, comprising:

太陽位置算出手段は、予測しようとする場所および日時に対応する太陽高度および太陽方位を算出し、当該太陽高度および太陽方位に基づいて太陽位置を表す空間座標を算出する請求項１記載の太陽電池の陰影影響予測プログラムまたは請求項２記載の太陽電池の陰影影響予測プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体または請求項３記載の太陽電池の陰影影響予測装置。The solar cell according to claim 1, wherein the solar position calculating means calculates a solar altitude and a solar azimuth corresponding to a place and a date and time to be predicted, and calculates spatial coordinates representing a solar position based on the solar altitude and the solar azimuth. A computer-readable recording medium on which the program for predicting a shadow effect of a solar cell or the program for predicting a shadow effect of a solar cell according to claim 2 or the apparatus for predicting a shadow effect of a solar cell according to claim 3.

陰影画像作成手段は、仮想直線上の空間座標と障害物モデルの空間座標とが一致する場合に当該仮想直線が周辺障害物モデルと接触すると判断する請求項１記載の太陽電池の陰影影響予測プログラムまたは請求項２記載の太陽電池の陰影影響予測プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体または請求項３記載の太陽電池の陰影影響予測装置。2. The program according to claim 1, wherein the shadow image creating means determines that the virtual straight line contacts the surrounding obstacle model when the spatial coordinates on the virtual straight line match the spatial coordinates of the obstacle model. A computer-readable recording medium that records the solar cell shadow effect prediction program according to claim 2 or a solar cell shadow effect prediction device according to claim 3.

任意の結線状態にある太陽電池の出力特性を予測するためにコンピュータを、
出力特性を予測しようとする場所と日時と太陽電池結線状態、ならびに太陽電池の位置と大きさおよび周辺障害物の位置と大きさを入力するデータ入力手段、
太陽電池の位置と大きさおよび周辺障害物の位置と大きさに基づいて太陽電池モデルおよび周辺障害物モデルを作成するモデル作成手段、
予測しようとする場所および日時に対応する太陽位置を算出する太陽位置算出手段、
太陽電池モデル上に所定間隔で設定された複数の基準ドット毎に、当該基準ドットと太陽位置とを結ぶ仮想直線を、基準ドット位置を表す空間座標および太陽位置を三角関数を用いて算出する仮想直線算出手段、
全仮想直線のうちで周辺障害物モデルに接触する仮想直線を検出し、当該接触する仮想直線の基準ドットに周辺障害物モデルから延びる陰影画像を作成する陰影画像作成手段、
太陽電池モデルを太陽電池枚数で分割してなる結線マスを作成し、予測しようとする太陽電池結線状態で各結線マスを結線する結線マス作成手段、
太陽電池モデルの全結線マスを、陰影画像が乗る結線マスと陰影画像が乗らない結線マスとに区分する結線マス区分手段、
陰影画像が乗る結線マスによる光起電流は散乱光成分のみあるいは直達光成分と散乱光成分との合成成分とし、且つ、陰影画像が乗らない結線マスによる光起電流は直達光成分と散乱光成分との合成成分として、太陽電池等価回路のダイオード電流電圧式を用いて、結線マス毎の電流電圧出力特性を算出する結線マス出力特性算出手段、および
結線状態に基づき各結線マスの電流電圧出力特性を足し引きして、全結線マスの総合電流電圧出力特性を算出する総合出力特性算出手段、
として機能させることを特徴とする太陽電池の出力特性予測プログラム。A computer is used to predict the output characteristics of a solar cell in any connection state.
Data input means for inputting the location and date and time and the solar cell connection state where the output characteristics are to be predicted, and the position and size of the solar cell and the position and size of the peripheral obstacle,
Model creation means for creating a solar cell model and a peripheral obstacle model based on the position and size of the solar cell and the position and size of the peripheral obstacle,
A sun position calculating means for calculating a sun position corresponding to the place and date and time to be predicted,
For each of a plurality of reference dots set at predetermined intervals on the solar cell model, a virtual straight line connecting the reference dot and the sun position is calculated by using a trigonometric function to calculate spatial coordinates and the sun position representing the reference dot position. Straight line calculation means,
A shadow image creating means for detecting a virtual straight line contacting the peripheral obstacle model among all the virtual straight lines, and creating a shadow image extending from the peripheral obstacle model at a reference dot of the contacting virtual straight line;
A connection mass created by dividing the solar cell model by the number of solar cells, and connecting each connection mass in a solar cell connection state to be predicted;
A connection mass division means for dividing all the connection masses of the solar cell model into a connection mass on which the shadow image rides and a connection mass on which the shadow image does not ride;
The photovoltaic current due to the connection mass on which the shadow image is superimposed is only the scattered light component or a composite component of the direct light component and the scattered light component. Connection mass output characteristic calculation means for calculating a current-voltage output characteristic for each connection mass by using a diode current-voltage equation of a solar cell equivalent circuit as a composite component of the solar cell equivalent circuit, and a current-voltage output characteristic of each connection mass based on the connection state. Total output characteristic calculating means for calculating the total current-voltage output characteristics of all the connection masses by adding and subtracting
A program for predicting the output characteristics of a solar cell, wherein the program is made to function as a computer.

任意の結線状態にある太陽電池の出力特性を予測するためにコンピュータを、
出力特性を予測しようとする場所と日時と太陽電池結線状態、ならびに太陽電池の位置と大きさおよび周辺障害物の位置と大きさを入力するデータ入力手段、
太陽電池の位置と大きさおよび周辺障害物の位置と大きさに基づいて太陽電池モデルおよび周辺障害物モデルを作成するモデル作成手段、
予測しようとする場所および日時に対応する太陽位置を算出する太陽位置算出手段、
太陽電池モデル上に所定間隔で設定された複数の基準ドット毎に、当該基準ドットと太陽位置とを結ぶ仮想直線を、基準ドット位置を表す空間座標および太陽位置を三角関数を用いて算出する仮想直線算出手段、
全仮想直線のうちで周辺障害物モデルに接触する仮想直線を検出し、当該接触する仮想直線の基準ドットに周辺障害物モデルから延びる陰影画像を作成する陰影画像作成手段、
太陽電池モデルを太陽電池枚数で分割してなる結線マスを作成し、予測しようとする太陽電池結線状態で各結線マスを結線する結線マス作成手段、
太陽電池モデルの全結線マスを、陰影画像が乗る結線マスと陰影画像が乗らない結線マスとに区分する結線マス区分手段、
陰影画像が乗る結線マスによる光起電流は散乱光成分のみあるいは直達光成分と散乱光成分との合成成分とし、且つ、陰影画像が乗らない結線マスによる光起電流は直達光成分と散乱光成分との合成成分として、太陽電池等価回路のダイオード電流電圧式を用いて、結線マス毎の電流電圧出力特性を算出する結線マス出力特性算出手段、および
結線状態に基づき各結線マスの電流電圧出力特性を足し引きして、全結線マスの総合電流電圧出力特性を算出する総合出力特性算出手段、
として機能させることを特徴とする太陽電池の出力特性予測プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。A computer is used to predict the output characteristics of a solar cell in any connection state.
Data input means for inputting the location and date and time and the solar cell connection state where the output characteristics are to be predicted, and the position and size of the solar cell and the position and size of the peripheral obstacle,
Model creation means for creating a solar cell model and a peripheral obstacle model based on the position and size of the solar cell and the position and size of the peripheral obstacle,
A sun position calculating means for calculating a sun position corresponding to the place and date and time to be predicted,
For each of a plurality of reference dots set at predetermined intervals on the solar cell model, a virtual straight line connecting the reference dot and the sun position is calculated by using a trigonometric function to calculate spatial coordinates and the sun position representing the reference dot position. Straight line calculation means,
A shadow image creating means for detecting a virtual straight line contacting the peripheral obstacle model among all the virtual straight lines, and creating a shadow image extending from the peripheral obstacle model at a reference dot of the contacting virtual straight line;
A connection mass created by dividing the solar cell model by the number of solar cells, and connecting each connection mass in a solar cell connection state to be predicted;
A connection mass division means for dividing all the connection masses of the solar cell model into a connection mass on which the shadow image rides and a connection mass on which the shadow image does not ride;
The photovoltaic current due to the connection mass on which the shadow image is superimposed is only the scattered light component or a composite component of the direct light component and the scattered light component. Connection mass output characteristic calculation means for calculating a current-voltage output characteristic for each connection mass by using a diode current-voltage equation of a solar cell equivalent circuit as a composite component of the solar cell equivalent circuit, and a current-voltage output characteristic of each connection mass based on the connection state. Total output characteristic calculating means for calculating the total current-voltage output characteristics of all the connection masses by adding and subtracting
A computer-readable recording medium on which a program for predicting output characteristics of a solar cell is recorded.

任意の結線状態にある太陽電池の出力特性を予測する装置であって、
出力特性を予測しようとする場所と日時と太陽電池結線状態、ならびに太陽電池の位置と大きさおよび周辺障害物の位置と大きさを入力するデータ入力手段、
太陽電池の位置と大きさおよび周辺障害物の位置と大きさに基づいて太陽電池モデルおよび周辺障害物モデルを作成するモデル作成手段、
予測しようとする場所および日時に対応する太陽位置を算出する太陽位置算出手段、
太陽電池モデル上に所定間隔で設定された複数の基準ドット毎に、当該基準ドットと太陽位置とを結ぶ仮想直線を、基準ドット位置を表す空間座標および太陽位置を三角関数を用いて算出する仮想直線算出手段、
全仮想直線のうちで周辺障害物モデルに接触する仮想直線を検出し、当該接触する仮想直線の基準ドットに周辺障害物モデルから延びる陰影画像を作成する陰影画像作成手段、
太陽電池モデルを太陽電池枚数で分割してなる結線マスを作成し、予測しようとする太陽電池結線状態で各結線マスを結線する結線マス作成手段、
太陽電池モデルの全結線マスを、陰影画像が乗る結線マスと陰影画像が乗らない結線マスとに区分する結線マス区分手段、
陰影画像が乗る結線マスによる光起電流は散乱光成分のみあるいは直達光成分と散乱光成分との合成成分とし、且つ、陰影画像が乗らない結線マスによる光起電流は直達光成分と散乱光成分との合成成分として、太陽電池等価回路のダイオード電流電圧式を用いて、結線マス毎の電流電圧出力特性を算出する結線マス出力特性算出手段、および
結線状態に基づき各結線マスの電流電圧出力特性を足し引きして、全結線マスの総合電流電圧出力特性を算出する総合出力特性算出手段、
を備えたことを特徴とする太陽電池の出力特性予測装置。An apparatus for predicting the output characteristics of a solar cell in an arbitrary connection state,
Data input means for inputting the location and date and time and the solar cell connection state where the output characteristics are to be predicted, and the position and size of the solar cell and the position and size of the peripheral obstacle,
Model creation means for creating a solar cell model and a peripheral obstacle model based on the position and size of the solar cell and the position and size of the peripheral obstacle,
A sun position calculating means for calculating a sun position corresponding to the place and date and time to be predicted,
For each of a plurality of reference dots set at predetermined intervals on the solar cell model, a virtual straight line connecting the reference dot and the sun position is calculated by using a trigonometric function to calculate spatial coordinates and the sun position representing the reference dot position. Straight line calculation means,
A shadow image creating means for detecting a virtual straight line contacting the peripheral obstacle model among all the virtual straight lines, and creating a shadow image extending from the peripheral obstacle model at a reference dot of the contacting virtual straight line;
A connection mass created by dividing the solar cell model by the number of solar cells, and connecting each connection mass in a solar cell connection state to be predicted;
A connection mass division means for dividing all the connection masses of the solar cell model into a connection mass on which the shadow image rides and a connection mass on which the shadow image does not ride;
The photovoltaic current due to the connection mass on which the shadow image is superimposed is only the scattered light component or a composite component of the direct light component and the scattered light component. Connection mass output characteristic calculation means for calculating a current-voltage output characteristic for each connection mass by using a diode current-voltage equation of a solar cell equivalent circuit as a composite component of the solar cell equivalent circuit, and a current-voltage output characteristic of each connection mass based on the connection state. Total output characteristic calculating means for calculating the total current-voltage output characteristics of all the connection masses by adding and subtracting
An output characteristic prediction device for a solar cell, comprising:

結線マス出力特性算出手段は、各結線マスに４隅点および中心点を設定し、４隅点および中心点の５点の内で所定数以上の点に陰影画像が乗る結線マスによる光起電流は散乱光成分のみとし、４隅点および中心点の５点の内で所定数未満の点に陰影画像が乗る結線マスによる光起電流は直達光成分と散乱光成分との合成成分とし、４隅点および中心点の５点の内で所定数未満の点であっても中心点に陰影画像が乗る結線マスによる光起電流は散乱光成分のみとして、太陽電池等価回路のダイオード電流電圧式を用いて、結線マス毎の電流電圧出力特性を算出する請求項６記載の太陽電池の出力特性予測プログラムまたは請求項７記載の太陽電池の出力特性予測プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体または請求項８記載の太陽電池の出力特性予測装置。The connection mass output characteristic calculation means sets four corner points and a center point for each connection mass, and a photovoltaic current generated by the connection mass on which a shadow image is placed on a predetermined number or more of the four corner points and the center point. Is the scattered light component only, and the photovoltaic current caused by the connection mass where the shadow image is placed on less than a predetermined number of the four corner points and the center point is a combined component of the direct light component and the scattered light component. Even if less than a predetermined number of points among the five points of the corner point and the center point, the photovoltaic current due to the connection mass on which the shadow image is placed on the center point is defined as the scattered light component only, and the diode current-voltage equation of the solar cell equivalent circuit is obtained. A computer-readable recording medium or a computer-readable recording medium storing the output characteristic prediction program for a solar cell according to claim 6, wherein the current-voltage output characteristic for each connection mass is calculated using the program. Item 8 Output characteristic estimation apparatus solar cell.