JP5977272B2 - 日射強度推定装置、日射強度推定システム及び日射強度推定方法 - Google Patents

Description

本発明は、所定の地点における日射強度を推定する日射強度推定装置、日射強度推定システム及び日射強度推定方法に関する。

近年、太陽光発電などの分散型電源を設置し、当該太陽光発電と商用電力系統からの電力により、電力負荷に電力を供給する需要家が増えてきている。ここで、太陽光発電が大量に導入されれば、太陽光発電の出力変動が商用電力系統に影響を与えるため、太陽光発電の出力変動を把握することが重要である。そして、太陽光発電の出力変動を把握するには、太陽光発電が設置された所定の地点において日射強度を把握する必要がある。

つまり、当該日射強度を把握する必要があるが、現時点では、日射強度を測定できる地点数（センサ数）が少ないこと、当該地点数を追加するには、膨大な費用が必要となることから、限られた情報を用いて、所定の地点における日射強度を推定する手法が望まれている。

このため、従来、気象衛星画像を利用して日射強度を推定する手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この手法では、気象衛星画像から得られる日射強度データを地上観測点の実測日射強度により補正した後に、擬似降水量を求めて、当該擬似降水量の時間的な変形と移動とを予測して、日射強度を推定する。

特開２０１１−５８８１４号公報

しかしながら、上記従来の手法においては、所定の地点における日射強度を正確に推定することができないため、推定した日射強度を所望の目的に利用することができないという問題がある。

つまり、上記従来の手法では、気象衛星画像から得られる日射強度データを地上観測点の実測日射強度により補正しているだけであるので、広い範囲での日射強度の推定は可能であるが、局所的な地点における日射強度を精度良く推定することはできない。このため、巨大な発電パネルを有する太陽光発電には上記従来の手法を用いることはできるとしても、小規模の太陽光発電においては、当該小規模の太陽光発電が設置されている所定の地点における日射強度を正確に推定することができないため、上記従来の手法を用いることができない。

このように、従来の手法では、所定の地点における日射強度を正確に推定することができないために、推定した日射強度を所望の目的に利用することができない。

そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、所定の地点における日射強度を精度良く推定することができる日射強度推定装置、日射強度推定システム及び日射強度推定方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る日射強度推定装置は、所定の時刻での所定の地点における日射強度を推定する日射強度推定装置であって、前記所定の時刻において、前記所定の地点における日射強度の推定値である第一日射強度推定値を取得する第一日射強度推定部と、前記所定の時刻での前記所定の地点の上空に浮かぶ雲の種類である雲種を判別する雲種判別部と、判別された前記雲種に応じた関係式であって、地上測定点における日射強度の測定値である日射強度測定値と当該地上測定点における前記第一日射強度推定値との関係を示す関係式を取得する関係式取得部と、取得された前記関係式を用いて、取得された前記所定の時刻での前記所定の地点における前記第一日射強度推定値の補正値である第二日射強度推定値を算出する第二日射強度推定部とを備える。

これによれば、日射強度推定装置は、所定の時刻及び地点の雲種に応じた関係式であって、地上測定点における日射強度測定値と第一日射強度推定値との関係を示す関係式を用いて、所定の時刻及び地点における第一日射強度推定値の補正値である第二日射強度推定値を算出する。つまり、日射強度の値は、上空にどのような雲が存在しているかによって大きく左右されるため、日射強度推定装置は、所定の時刻及び地点における日射強度として取得した第一日射強度推定値を、当該所定の時刻及び地点における雲種を用いて補正することで、日射強度を推定する。これにより、各地点ごとに雲種に応じた日射強度を推定することができるため、所定の地点における日射強度を精度良く推定することができる。

また、前記関係式取得部は、前記所定の時刻以前の複数の時刻及び雲種ごとの前記地上測定点における前記日射強度測定値の平均値である日射強度測定平均値と前記第一日射強度推定値の平均値である日射強度推定平均値とを算出することにより得られる、前記雲種ごとの前記日射強度測定平均値と前記日射強度推定平均値との関係を示す関係式の中から抽出される、前記判別された雲種に応じた関係式を取得することにしてもよい。

これによれば、日射強度推定装置は、雲種ごとの日射強度測定平均値と日射強度推定平均値との関係式の中から抽出される、所定の時刻及び地点の雲種に応じた関係式を取得して、日射強度を推定する。これにより、日射強度推定装置は、雲種に応じた適切な関係式を取得して日射強度を推定することができるため、所定の地点における日射強度を精度良く推定することができる。

また、前記第二日射強度推定部は、前記関係式取得部が取得した関係式の前記日射強度推定平均値に前記第一日射強度推定値を代入することで得られる日射強度測定平均値を、前記第二日射強度推定値として算出することにしてもよい。

これによれば、日射強度推定装置は、取得した関係式の日射強度推定平均値に第一日射強度推定値を代入することで得られる日射強度測定平均値を、第二日射強度推定値として算出する。これにより、日射強度推定装置は、第二日射強度推定値を適切に算出することができるため、所定の地点における日射強度を精度良く推定することができる。

また、さらに、前記所定の時刻以前の複数の時刻での前記地上測定点それぞれにおける前記雲種ごとの前記日射強度測定値と前記第二日射強度推定値とから得られる、前記雲種及び所定範囲の日射強度ごとの前記第二日射強度推定値及び前記日射強度測定値の確率分布の中から抽出される、前記判別された雲種及び前記所定の時刻での前記所定の地点における第二日射強度推定値に応じた確率分布を取得する実績確率分布取得部と、前記実績確率分布取得部が取得した確率分布を用いて、前記所定の時刻での前記所定の地点における日射強度の確率分布を推定する所定地点確率分布推定部とを備えることにしてもよい。

これによれば、日射強度推定装置は、所定の時刻及び地点における雲種及び第二日射強度推定値に応じた確率分布を取得し、当該確率分布を用いて、所定の時刻及び地点における日射強度の確率分布を推定する。これにより、日射強度推定装置は、所定の地点における日射強度に加えて、当該日射強度の確率分布も推定することができる。

また、前記所定地点確率分布推定部は、前記所定の時刻での前記所定の地点を含む区間を含み前記雲種が同一の複数の区画である近接複数区画における日射強度の確率分布を推定し、前記実績確率分布取得部が取得した確率分布を用いて、前記所定の時刻での前記近接複数区画において推定した日射強度の確率分布に対応する前記日射強度測定値の確率分布を算出し、算出した前記日射強度測定値の確率分布を、前記所定の時刻での前記所定の地点における日射強度の確率分布として推定することにしてもよい。

これによれば、日射強度推定装置は、近接複数区画において推定した日射強度の確率分布に対応する日射強度測定値の確率分布を算出し、算出した日射強度測定値の確率分布を、所定の地点における日射強度の確率分布として推定する。これにより、日射強度推定装置は、所定の地点における日射強度の確率分布を精度良く推定することができる。

また、さらに、前記所定地点確率分布推定部が推定した確率分布を用いて、前記所定の時刻での前記所定の地点における日射強度の信頼区間を算出する信頼区間算出部を備えることにしてもよい。

これによれば、日射強度推定装置は、所定の地点における日射強度の信頼区間を算出する。これにより、日射強度推定装置は、所定の地点における日射強度及びその確率分布に加えて、その確率分布の信頼区間も推定することができる。

また、前記第一日射強度推定部は、前記所定の時刻における気象衛星画像を取得し、取得した前記気象衛星画像を用いて、前記所定の時刻での前記所定の地点を含む区画における日射強度を推定することで、前記所定の時刻での前記所定の地点における前記第一日射強度推定値を取得することにしてもよい。

これによれば、日射強度推定装置は、所定の時刻における気象衛星画像を取得し、当該気象衛星画像を用いて、所定の時刻及び地点における第一日射強度推定値を取得する。これにより、日射強度推定装置は、所定の時刻及び地点における比較的精度の良い日射強度推定値を取得することができる。

また、前記雲種判別部は、前記第一日射強度推定部が取得した前記第一日射強度推定値を用いて、前記所定の時刻での前記所定の地点における雲種を判別することにしてもよい。

これによれば、日射強度推定装置は、取得した第一日射強度推定値を用いて、所定の時刻及び地点における雲種を判別する。これにより、日射強度推定装置は、簡易に、所定の時刻及び地点における雲種を判別することができる。

なお、本発明は、このような日射強度推定装置として実現することができるだけでなく、当該日射強度推定装置と、複数の地上測定点に設置され当該複数の地上測定点における日射強度を測定する複数の日射強度測定装置とを備える日射強度推定システムとしても実現することができる。

また、本発明は、当該日射強度推定装置に含まれる処理部が行う特徴的な処理をステップとする日射強度推定方法としても実現することができる。また、当該日射強度推定方法に含まれる特徴的な処理をコンピュータに実行させるプログラムや集積回路として実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。

本発明によると、所定の地点における日射強度を精度良く推定することができる日射強度推定装置を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る日射強度推定装置を備える日射強度推定システムの構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係る日射強度推定装置の機能的な構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る日射強度推定装置が日射強度を推定する処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る第一日射強度推定部が第一日射強度推定値を取得する処理を説明する図である。 本発明の実施の形態に係る第一日射強度推定部が第一日射強度推定値を取得する処理を説明する図である。 本発明の実施の形態に係る雲種判別部が判別した雲種を示す図である。 本発明の実施の形態に係る第二日射強度推定部が第二日射強度推定値を算出する処理を説明する図である。 本発明の実施の形態に係る関係式取得部が取得する関係式を予め算出して記憶部に記憶させる処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る関係式取得部が取得する関係式を予め算出する際に第一日射強度推定部が取得する第一日射強度推定値を示す図である。 本発明の実施の形態に係る関係式取得部が取得する関係式を予め算出する際に第一日射強度推定部が取得する日射強度測定値を示す図である。 本発明の実施の形態に係る関係式取得部が取得する関係式を予め算出する際に雲種判別部が判別する雲種を示す図である。 本発明の実施の形態に係る関係式取得部が関係式を予め算出する際に算出する第一日射強度推定平均値と日射強度測定平均値とを示す図である。 本発明の実施の形態に係る関係式取得部が予め算出する日射強度測定平均値と第一日射強度推定平均値との関係式を示す図である。 本発明の実施の形態に係る関係式取得部が予め算出する日射強度測定平均値と第一日射強度推定平均値との関係式を示す図である。 本発明の実施の形態に係る関係式取得部が予め算出する日射強度測定平均値と第一日射強度推定平均値との関係式を示す図である。 本発明の実施の形態に係る日射強度推定装置が日射強度の確率分布及び信頼区間を算出する処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る実績確率分布取得部が取得する確率分布を予め算出して記憶部に記憶させる処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る第二日射強度推定部が算出する複数の時刻及び複数の区画における第二日射強度推定値を示す図である。 本発明の実施の形態に係る実績確率分布取得部が第二日射強度推定値と日射強度測定値とを複数の範囲に振り分けることを説明する図である。 本発明の実施の形態に係る実績確率分布取得部が第二日射強度推定値と日射強度測定値とを複数の範囲に振り分けることを説明する図である。 本発明の実施の形態に係る実績確率分布取得部が第二日射強度推定値と日射強度測定値とを複数の範囲に振り分けることを説明する図である。 本発明の実施の形態に係る実績確率分布取得部が確率分布を算出するための第二日射強度推定値及び日射強度測定値の度数分布を示す図である。 本発明の実施の形態に係る実績確率分布取得部が確率分布を算出するための第二日射強度推定値及び日射強度測定値の度数分布を示す図である。 本発明の実施の形態に係る実績確率分布取得部が確率分布を算出するための第二日射強度推定値及び日射強度測定値の度数分布を示す図である。 本発明の実施の形態に係る実績確率分布取得部が算出する第二日射強度確率分布及び測定日射強度確率分布を示す図である。 本発明の実施の形態に係る所定地点確率分布推定部が近接区間日射強度確率分布を推定する際の近接複数区画を示す図である。 本発明の実施の形態に係る所定地点確率分布推定部が算出する近接区間日射強度確率分布を示す図である。 本発明の実施の形態に係る所定地点確率分布推定部が算出する日射強度の確率分布を示す図である。 本発明の実施の形態に係る信頼区間算出部が算出する日射強度の信頼区間を示す図である。 本発明の実施の形態に係る日射強度推定装置が推定した各時刻における日射強度の推定結果を示す図である。 本発明の実施の形態に係る日射強度推定装置が推定した日射強度の推定存在確率と適中率とを示す図である。 本発明の実施の形態に係る日射強度推定装置が推定した日射強度の推定存在確率と推定幅とを示す図である。 本発明の実施の形態に係る日射強度推定装置が推定した日射強度の推定幅と適中率とを示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る日射強度推定装置、日射強度推定システム及び日射強度推定方法について、説明する。

なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る日射強度推定装置１００を備える日射強度推定システム１０の構成を示す図である。

同図に示すように、日射強度推定システム１０は、日射強度推定装置１００及び日射強度測定装置２００を備えている。

日射強度推定装置１００は、所定の時刻での所定の地点における日射強度を推定するコンピュータである。ここで、推定するとは、現在または過去の状態を補間したり、将来の状態を予測したりすることをいう。なお、この日射強度推定装置１００は、パーソナルコンピュータ等の汎用のコンピュータシステムがプログラムを実行することによって実現されてもよいし、専用のコンピュータシステムによって実現されてもよい。日射強度推定装置１００の詳細な構成については、後述する。

日射強度測定装置２００は、地上測定点に設置され、当該地上測定点における日射強度を測定する装置である。具体的には、日射強度測定装置２００は、複数の日射強度測定装置（日射強度測定装置２０１、２０２、２０３等）を備えている。そして、当該複数の日射強度測定装置は、複数の地上測定点に設置され、当該複数の地上測定点における日射強度を測定する。つまり、それぞれの日射強度測定装置は、異なる地点に配置され、一定時間間隔で、日射強度を測定し、測定した当該日射強度を日射強度推定装置１００に出力する。ここで、それぞれの日射強度測定装置は、それぞれの地点に設置された日射量計である。

例えば、日射強度測定装置２０１は、第一地点に設置され、第一時刻に日射強度を測定し、測定した当該日射強度を日射強度推定装置１００に出力する。また、日射強度測定装置２０２は、第二地点に設置され、第二時刻に日射強度を測定し、測定した当該日射強度を日射強度推定装置１００に出力する。

次に、日射強度推定装置１００の詳細な機能構成について、説明する。

図２は、本発明の実施の形態に係る日射強度推定装置１００の機能的な構成を示すブロック図である。

日射強度推定装置１００は、所定の時刻での所定の地点における日射強度を推定する装置であり、第一日射強度推定部１１０と、雲種判別部１２０と、関係式取得部１３０と、第二日射強度推定部１４０と、実績確率分布取得部１５０と、所定地点確率分布推定部１６０と、信頼区間算出部１７０と、記憶部１８０とを備えている。

第一日射強度推定部１１０は、所定の時刻において、所定の地点における日射強度の推定値である第一日射強度推定値を取得する。具体的には、第一日射強度推定部１１０は、所定の時刻における気象衛星画像を取得し、取得した気象衛星画像を用いて、所定の時刻での所定の地点を含む区画における日射強度を推定することで、所定の時刻での所定の地点における第一日射強度推定値を取得する。

雲種判別部１２０は、所定の時刻での所定の地点の上空に浮かぶ雲の種類である雲種を判別する。具体的には、雲種判別部１２０は、第一日射強度推定部１１０が取得した第一日射強度推定値を用いて、所定の時刻での所定の地点における雲種を判別する。

関係式取得部１３０は、雲種判別部１２０が判別した雲種に応じた関係式であって、地上測定点における日射強度の測定値である日射強度測定値と当該地上測定点における第一日射強度推定値との関係を示す関係式を取得する。具体的には、関係式取得部１３０は、所定の時刻以前の複数の時刻及び雲種ごとの地上測定点における日射強度測定値の平均値である日射強度測定平均値と第一日射強度推定値の平均値である第一日射強度推定平均値とを算出することにより得られる、雲種ごとの日射強度測定平均値と第一日射強度推定平均値との関係を示す関係式の中から抽出される、判別された雲種に応じた関係式を取得する。

第二日射強度推定部１４０は、関係式取得部１３０が取得した関係式を用いて、第一日射強度推定部１１０が取得した所定の時刻での所定の地点における第一日射強度推定値の補正値である第二日射強度推定値を算出する。具体的には、第二日射強度推定部１４０は、関係式取得部１３０が取得した関係式の第一日射強度推定平均値に第一日射強度推定値を代入することで得られる日射強度測定平均値を、第二日射強度推定値として算出する。

実績確率分布取得部１５０は、所定の時刻以前の複数の時刻での地上測定点それぞれにおける雲種ごとの日射強度測定値と第二日射強度推定値とから得られる、雲種及び所定範囲の日射強度ごとの第二日射強度推定値及び日射強度測定値の確率分布の中から抽出される、判別された雲種及び所定の時刻での所定の地点における第二日射強度推定値に応じた確率分布を取得する。

所定地点確率分布推定部１６０は、実績確率分布取得部１５０が取得した確率分布を用いて、所定の時刻での所定の地点における第二日射強度推定値の確率分布を推定する。具体的には、所定地点確率分布推定部１６０は、所定の時刻での所定の地点を含む区間を含み雲種が同一の複数の区画である近接複数区画における第二日射強度推定値の確率分布を推定する。そして、所定地点確率分布推定部１６０は、実績確率分布取得部１５０が取得した第二日射強度推定値の確率分布と日射強度測定値の確率分布とを用いて、所定の時刻での近接複数区画における第二日射強度推定値の確率分布に対応する日射強度測定値の確率分布を算出する。そして、所定地点確率分布推定部１６０は、算出した日射強度測定値の確率分布を、所定の時刻での所定の地点における第二日射強度推定値の確率分布として推定する。

信頼区間算出部１７０は、所定地点確率分布推定部１６０が推定した確率分布を用いて、所定の時刻での所定の地点における第二日射強度推定値の信頼区間を算出する。

記憶部１８０は、日射強度を推定するためのデータである日射強度データ１８１などを記憶しているメモリである。ここで、日射強度データ１８１は、日射強度測定装置２００から入力されたデータ、第一日射強度推定部１１０が取得した第一日射強度推定値を示すデータ、雲種判別部１２０が判別した雲種を示すデータ、関係式取得部１３０が取得した関係式を示すデータ、第二日射強度推定部１４０が算出した第二日射強度推定値を示すデータ、実績確率分布取得部１５０が取得した確率分布を示すデータ、所定地点確率分布推定部１６０が推定した確率分布を示すデータ、信頼区間算出部１７０が算出した信頼区間を示すデータなどを含むデータの集まりである。

なお、図示していないが、日射強度推定装置１００は、キーボードやマウスなどの入力部や液晶ディスプレイなどの表示部を備えていてもよい。

次に、日射強度推定装置１００が日射強度を推定する処理（第二日射強度推定値を算出する処理）について、説明する。

図３は、本発明の実施の形態に係る日射強度推定装置１００が日射強度を推定する処理（日射強度推定方法）の一例を示すフローチャートである。

同図に示すように、第一日射強度推定部１１０は、所定の時刻において、所定の地点における日射強度の推定値である第一日射強度推定値を取得する（Ｓ１０２）。

図４及び図５は、本発明の実施の形態に係る第一日射強度推定部１１０が第一日射強度推定値を取得する処理を説明する図である。具体的には、図４は、第一日射強度推定部１１０が気象衛星画像を取得する処理を説明する図であり、図５は、第一日射強度推定部１１０が取得する第一日射強度推定値を示す図である。

まず、図４に示すように、気象衛星１（例えば、気象衛星ひまわり７号）は、所定の領域（例えば、関西地方）における気象衛星画像を定期的（例えば、毎正時や３０分ごと）に撮影している。ここで、当該気象衛星画像は、太陽２からの入射光Ｔ１が雲３で反射した反射光Ｔ２、または雲３が無い場所では入射光Ｔ３が地表面で反射した反射光Ｔ４が撮影された画像である。

そして、第一日射強度推定部１１０は、気象衛星１（気象庁）からのデータ配信によって、所定の時刻における所定の領域の気象衛星画像として雲アルベドの値を取得する。ここで、雲アルベドとは、入射光に対する反射光の割合（例えば、反射光Ｔ２の日射強度／入射光Ｔ１の日射強度、または反射光Ｔ４の日射強度／入射光Ｔ３の日射強度）である。なお、入射光Ｔ１及びＴ３の日射強度は、対象の時刻及び地点での快晴時の日射強度であり、当該地点の緯度及び経度や撮影時刻等から理論的に算出される値である。

第一日射強度推定部１１０は、以上のようにして取得した所定の時刻での所定の領域における気象衛星画像（雲アルベド）を、複数の区画（例えば、１ｋｍ四方の区画）に分割し、所定の区画について第一日射強度推定値を取得する。具体的には、第一日射強度推定部１１０は、以下の式１を用いて、所定の時刻での所定の地点を含む区画における第一日射強度推定値を算出することで、所定の時刻での所定の地点における第一日射強度推定値を取得する。

第一日射強度推定値＝快晴時日射強度
×｛（１００−雲アルベド（％））／１００｝ （式１）

なお、快晴時日射強度は、上述の対象の時刻及び地点での快晴時の日射強度であり、当該時刻及び地点の緯度及び経度等から理論的に算出される値である。また、雲アルベドは、対象の時刻及び地点での雲アルベドの値（％）である。

以上のようにして、第一日射強度推定部１１０は、第一日射強度推定値を取得し、図５に示すような第一日射強度推定値データ１８１ａに記憶させる。ここで、第一日射強度推定値データ１８１ａは、気象衛星画像で示される所定の領域内に含まれる各区画における、所定の時刻での第一日射強度推定値を示すデータの集まりである。つまり、第一日射強度推定部１１０は、対象の区画（例えば、斜線の５行４列目の区画）の第一日射強度推定値ｐ５４を算出し、第一日射強度推定値データ１８１ａに書き込む。

なお、第一日射強度推定値データ１８１ａは、記憶部１８０に記憶されている日射強度データ１８１に含まれるデータである。第一日射強度推定部１１０は、取得した所定の区画の第一日射強度推定値を第一日射強度推定値データ１８１ａに書き込むことで、日射強度データ１８１を更新する。

図３に戻り、次に、雲種判別部１２０は、所定の時刻での所定の地点の上空に浮かぶ雲の種類である雲種を判別する（Ｓ１０４）。

図６は、本発明の実施の形態に係る雲種判別部１２０が判別した雲種を示す図である。

雲種判別部１２０は、気象衛星画像で示される所定の領域内に含まれる所定の区画において、所定の時刻での雲種を判別する。具体的には、雲種判別部１２０は、第一日射強度推定部１１０が取得した第一日射強度推定値を用いて、所定の時刻での所定の地点における雲種を判別する。

例えば、雲種判別部１２０は、記憶部１８０に記憶されている第一日射強度推定値データ１８１ａから、所定の時刻での所定の区画（例えば、５行４列目の区画）を含む複数の区画における第一日射強度推定値を読み出す。そして、雲種判別部１２０は、読み出した第一日射強度推定値の値から、雲種を判別する。

ここで、判別する雲種は、本実施の形態では、快晴系（雲種Ｆ）、層雲系（雲種Ｓ）及び積雲系（雲種Ｃ）の３つの雲種である。つまり、雲種判別部１２０は、読み出した第一日射強度推定値の平均値や標準偏差などを用いて、雲がほとんど無い状態である快晴系、厚く広域の雲が存在する状態である層雲系、及び、まだらな雲が存在する状態である積雲系の３種類の雲種の中から、対象の区画における雲種を判別する。

なお、雲種判別部１２０が判別する雲種は、上記とは異なる３種類であってもよいし、また、雲種の数は、３つ以外の数であってもよい。

そして、雲種判別部１２０は、判別した雲種を、図６に示すような雲種データ１８１ｂに記憶させる。ここで、雲種データ１８１ｂは、気象衛星画像で示される所定の領域内に含まれる各区画における、所定の時刻での雲種を示すデータの集まりである。つまり、雲種判別部１２０は、対象の区画（例えば、斜線の５行４列目の区画）の雲種（例えば、雲種Ｓ）を判別し、雲種データ１８１ｂに書き込む。

なお、雲種データ１８１ｂは、記憶部１８０に記憶されている日射強度データ１８１に含まれるデータである。雲種判別部１２０は、取得した所定の区画の雲種を雲種データ１８１ｂに書き込むことで、日射強度データ１８１を更新する。

図３に戻り、次に、関係式取得部１３０は、雲種判別部１２０が判別した雲種に応じた関係式を取得する（Ｓ１０６）。この関係式は、地上測定点における日射強度測定値と当該地上測定点における第一日射強度推定値との関係を示す式である。

なお、当該関係式は、記憶部１８０に記憶されている日射強度データ１８１に、予め書き込まれている。つまり、関係式取得部１３０は、記憶部１８０に記憶されている雲種データ１８１ｂを参照して、当該雲種に応じた関係式を日射強度データ１８１から取得する。この関係式取得部１３０が取得する当該関係式を記憶部１８０に予め記憶させる処理の詳細については、後述する。

そして、第二日射強度推定部１４０は、関係式取得部１３０が取得した関係式を用いて、第一日射強度推定部１１０が取得した所定の時刻での所定の地点における第一日射強度推定値の補正値である第二日射強度推定値を算出する（Ｓ１０８）。

図７は、本発明の実施の形態に係る第二日射強度推定部１４０が第二日射強度推定値を算出する処理を説明する図である。

同図の（ａ）に示すように、第二日射強度推定部１４０は、関係式取得部１３０が取得した関係式の第一日射強度推定平均値に第一日射強度推定値を代入することで得られる日射強度測定平均値を、第二日射強度推定値として算出する。

そして、第二日射強度推定部１４０は、算出した第二日射強度推定値を、図７の（ｂ）に示すような第二日射強度推定値データ１８１ｃに記憶させる。ここで、第二日射強度推定値データ１８１ｃは、気象衛星画像で示される所定の領域内に含まれる各区画における、所定の時刻での第二日射強度推定値を示すデータの集まりである。つまり、第二日射強度推定部１４０は、対象の区画（例えば、斜線の５行４列目の区画）の第二日射強度推定値ｓ５４を算出し、第二日射強度推定値データ１８１ｃに書き込む。

なお、第二日射強度推定値データ１８１ｃは、記憶部１８０に記憶されている日射強度データ１８１に含まれるデータである。第二日射強度推定部１４０は、取得した所定の区画の第二日射強度推定値を第二日射強度推定値データ１８１ｃに書き込むことで、日射強度データ１８１を更新する。

以上により、日射強度推定装置１００が日射強度を推定する処理（第二日射強度推定値を算出する処理）は、終了する。

次に、関係式取得部１３０が取得する関係式を、予め算出して記憶部１８０に記憶させる処理の詳細について、説明する。

図８は、本発明の実施の形態に係る関係式取得部１３０が取得する関係式を予め算出して記憶部１８０に記憶させる処理の一例を示すフローチャートである。

同図に示すように、まず、第一日射強度推定部１１０は、複数の時刻及び複数の区画における第一日射強度推定値を取得する（Ｓ２０２）。具体的には、第一日射強度推定部１１０は、上述した所定の時刻及び地点における第一日射強度推定値を取得する処理（図３のＳ１０２）と同様にして、例えば、所定の領域内の全ての区画について、過去１年間など所定の時刻以前の複数の時刻の第一日射強度推定値を取得する。

そして、第一日射強度推定部１１０は、取得した複数の時刻及び複数の区画における第一日射強度推定値を、図９に示すような第一日射強度推定値データ１８１ｄに記憶させる。図９は、本発明の実施の形態に係る関係式取得部１３０が取得する関係式を予め算出する際に第一日射強度推定部１１０が取得する第一日射強度推定値を示す図である。

なお、第一日射強度推定値データ１８１ｄは、記憶部１８０に記憶されている日射強度データ１８１に含まれるデータである。つまり、第一日射強度推定部１１０は、取得した複数の時刻及び複数の区画における第一日射強度推定値を第一日射強度推定値データ１８１ｄに書き込むことで、日射強度データ１８１を更新する。

図８に戻り、次に、第一日射強度推定部１１０は、地上測定点における日射強度測定値を取得する（Ｓ２０４）。具体的には、第一日射強度推定部１１０は、日射強度測定装置２００が有する複数の日射強度測定装置から、複数の時刻及び複数の区画内の地上測定点における日射強度測定値を取得する。

ここで、当該複数の日射強度測定装置は、例えば関西地方に設置された数十点の日射量計である。なお、本実施の形態では、１つの区画内には、地上測定点は多くとも１つしか設定されていないものとする。つまり、１つの区画内には、日射強度測定装置は、多くとも１つしか設置されていないか、または１つの区画内に複数の日射強度測定装置が設置されている場合には、第一日射強度推定部１１０は、そのうち１つの日射強度測定装置が測定した日射強度測定値のみを取得することとする。

また、第一日射強度推定部１１０は、当該複数の日射強度測定装置から、所定の時間間隔で、日射強度測定値を取得する。ここで、所定の時間間隔とは、例えば、１秒間隔、１分間隔または３０分間隔など、どのような時間間隔であってもかまわない。なお、第一日射強度推定部１１０が要求した場合に、当該複数の日射強度測定装置から日射強度測定値を取得することができる構成でもかまわない。

そして、第一日射強度推定部１１０は、取得した複数の時刻及び複数の区画における日射強度測定値を、図１０に示すような日射強度測定値データ１８１ｅに記憶させる。図１０は、本発明の実施の形態に係る関係式取得部１３０が取得する関係式を予め算出する際に第一日射強度推定部１１０が取得する日射強度測定値を示す図である。

ここで、日射強度測定値データ１８１ｅは、気象衛星画像で示される所定の領域内に含まれる地上測定点が設置された区画における、複数の時刻での日射強度測定値を示すデータの集まりである。つまり、第一日射強度推定部１１０は、対象の区画（例えば、４行３列目の区画）の日射強度測定値ｇ４３を取得し、日射強度測定値データ１８１ｅに書き込む。

なお、日射強度測定値データ１８１ｅは、記憶部１８０に記憶されている日射強度データ１８１に含まれるデータである。つまり、第一日射強度推定部１１０は、取得した複数の時刻及び複数の区画における日射強度測定値を日射強度測定値データ１８１ｅに書き込むことで、日射強度データ１８１を更新する。

図８に戻り、次に、雲種判別部１２０は、複数の時刻及び複数の区画における雲種を判別する（Ｓ２０６）。具体的には、雲種判別部１２０は、上述した所定の時刻及び地点における雲種を判別する処理（図３のＳ１０４）と同様にして、例えば、所定の領域内の全ての区画について、過去１年間など所定の時刻以前の複数の時刻の雲種を判別する。

そして、雲種判別部１２０は、判別した複数の時刻及び複数の区画における雲種を、図１１に示すような雲種データ１８１ｆに記憶させる。図１１は、本発明の実施の形態に係る関係式取得部１３０が取得する関係式を予め算出する際に雲種判別部１２０が判別する雲種を示す図である。

なお、雲種データ１８１ｆは、記憶部１８０に記憶されている日射強度データ１８１に含まれるデータである。つまり、雲種判別部１２０は、取得した複数の時刻及び複数の区画における雲種を雲種データ１８１ｆに書き込むことで、日射強度データ１８１を更新する。

ここで、雲種データ１８１ｆには、図１０に示した日射強度測定値データ１８１ｅにおける第一日射強度推定部１１０が取得した複数の時刻及び複数の区画における日射強度測定値が書き込まれている。

図８に戻り、次に、関係式取得部１３０は、複数の時刻及び雲種ごとに、地上測定点を含む区画における第一日射強度推定平均値と日射強度測定平均値とを算出する（Ｓ２０８）。具体的には、関係式取得部１３０は、所定の時刻以前の複数の時刻及び雲種ごとの地上測定点における日射強度測定値の平均値である日射強度測定平均値と第一日射強度推定値の平均値である第一日射強度推定平均値とを算出する。

つまり、図１２に示すように、関係式取得部１３０は、例えば、所定の時刻において、雲種Ｓ（層雲系）の地上測定点における日射強度測定平均値と第一日射強度推定平均値とを算出する。図１２は、本発明の実施の形態に係る関係式取得部１３０が関係式を予め算出する際に算出する第一日射強度推定平均値と日射強度測定平均値とを示す図である。

同図に示すように、例えば、地上測定点を含む雲種Ｓの区画である３行５列目の区画における第一日射強度推定値ｐ３５と、当該区画内の地上測定点における日射強度測定値ｇ３５との組を、（ｐ３５、ｇ３５）とする。同様に、地上測定点を含む雲種Ｓの区画の第一日射強度推定値と日射強度測定値との組を、（ｐ４３、ｇ４３）、（ｐ５５、ｇ５５）、（ｐ５７、ｇ５７）、（ｐ６４、ｇ６４）とする。

そして、関係式取得部１３０は、雲種Ｓの地上測定点を含む区画における第一日射強度推定平均値Ｐ（ａｖ）と日射強度測定平均値Ｇ（ａｖ）との組｛Ｐ（ａｖ）、Ｇ（ａｖ）｝を、以下の式２にて算出する。

Ｐ（ａｖ）＝（ｐ３５＋ｐ４３＋ｐ５５＋ｐ５７＋ｐ６４）／５
Ｇ（ａｖ）＝（ｇ３５＋ｇ４３＋ｇ５５＋ｇ５７＋ｇ６４）／５ （式２）

そして、関係式取得部１３０は、全ての時刻において、雲種Ｓの地上測定点を含む区画における｛Ｐ（ａｖ）、Ｇ（ａｖ）｝を算出する。また、同様に、関係式取得部１３０は、全ての時刻において、雲種Ｆ及び雲種Ｃについても、地上測定点を含む区画における第一日射強度推定平均値Ｐ（ａｖ）と日射強度測定平均値Ｇ（ａｖ）との組｛Ｐ（ａｖ）、Ｇ（ａｖ）｝を算出する。

図８に戻り、次に、関係式取得部１３０は、雲種ごとに、日射強度測定平均値と第一日射強度推定平均値との関係式を算出する（Ｓ２１０）。具体的には、関係式取得部１３０は、図１３Ａ〜図１３Ｃに示すように、雲種ごとに、全ての時刻における日射強度測定平均値と第一日射強度推定平均値との関係から、日射強度測定平均値と第一日射強度推定平均値との関係を示す関係式を算出する。図１３Ａ〜図１３Ｃは、本発明の実施の形態に係る関係式取得部１３０が予め算出する日射強度測定平均値と第一日射強度推定平均値との関係式を示す図である。

具体的には、図１３Ａは、雲種Ｆの場合の日射強度測定平均値と第一日射強度推定平均値との関係式を示すグラフである。また、図１３Ｂは、雲種Ｓの場合の日射強度測定平均値と第一日射強度推定平均値との関係式を示すグラフである。また、また、図１３Ｃは、雲種Ｃの場合の日射強度測定平均値と第一日射強度推定平均値との関係式を示すグラフである。

つまり、関係式取得部１３０は、図１３Ａに示すように、雲種Ｆの場合の全ての時刻における日射強度測定平均値と第一日射強度推定平均値との関係から、回帰直線を算出し、当該回帰直線を、雲種Ｆの場合の日射強度測定平均値と第一日射強度推定平均値との関係式とする。また、関係式取得部１３０は、図１３Ｂ及び図１３Ｃに示すように、雲種Ｓの場合と雲種Ｃの場合も同様に、全ての時刻における日射強度測定平均値と第一日射強度推定平均値との関係から、回帰直線を算出し、当該回帰直線を、雲種Ｓ及び雲種Ｃの場合の日射強度測定平均値と第一日射強度推定平均値との関係式とする。

ここで、当該関係式は、例えば、最小二乗法によって算出された回帰直線である。なお、当該関係式は、最小二乗法によって算出されることには限定されず、また、回帰直線ではなく近似曲線などであってもかまわない。

また、関係式を算出する雲種も、上記の３種類には限定されない。例えば、図１３Ａ〜図１３Ｃに示すグラフのプロットは、回帰直線からばらついているが、当該ばらつきが小さくなるような雲種を選定してもよい。また、例えば、図１３Ａや図１３Ｃに示すグラフのプロットは、日射強度測定平均値が大きい方に偏っているが、当該偏りが少ない（日射強度測定平均値の小さい方にも満遍なく広がった）グラフとなるような雲種を選定してもよい。

つまり、雲種を選定する際には、図１３Ａ〜図１３Ｃに示されたグラフのプロットにおいて、関係式から外れる程度、例えば、誤差の二乗平均が少なくなるようにするのが望ましい。これにより、より精度の高い第二日射強度推定値を得ることができる。

また、関係式取得部１３０は、日射強度測定平均値と第一日射強度推定平均値との関係を継続して取得していくことで、算出した関係式を補正する機能を有していてもよい。

そして、図８に戻り、関係式取得部１３０は、算出した雲種ごとの関係式を、記憶部１８０に記憶されている日射強度データ１８１に書き込むことで、当該関係式を記憶部１８０に記憶させる（Ｓ２１２）。これにより、関係式取得部１３０は、図３のＳ１０６において、記憶部１８０に記憶されている雲種ごとの関係式の中から、雲種判別部１２０が判別した雲種に応じた関係式を抽出して、当該関係式を取得することができる。

以上により、関係式取得部１３０が取得する関係式を、予め算出して記憶部１８０に記憶させる処理は、終了する。

次に、日射強度推定装置１００が、所定の時刻及び地点における日射強度の確率分布及び信頼区間を算出する処理の詳細について、説明する。

図１４は、本発明の実施の形態に係る日射強度推定装置１００が日射強度の確率分布及び信頼区間を算出する処理の一例を示すフローチャートである。

同図に示すように、実績確率分布取得部１５０は、第二日射強度推定値の確率分布である第二日射強度確率分布と、日射強度測定値の確率分布である測定日射強度確率分布とを取得する（Ｓ３０２）。具体的には、実績確率分布取得部１５０は、雲種及び所定範囲の日射強度ごとの第二日射強度推定値及び日射強度測定値の確率分布の中から抽出される、判別された雲種及び所定の時刻での所定の地点における第二日射強度推定値に応じた当該確率分布を取得する。

つまり、雲種及び所定範囲の日射強度ごとの第二日射強度確率分布及び測定日射強度確率分布が、記憶部１８０に記憶されている日射強度データ１８１に、予め書き込まれている。そして、実績確率分布取得部１５０は、記憶部１８０に記憶されている当該確率分布を参照して、判別された雲種及び所定の時刻での所定の地点における第二日射強度確率分布及び測定日射強度確率分布を、日射強度データ１８１から取得する。

ここで、実績確率分布取得部１５０は、所定の時刻以前の複数の時刻での地上測定点それぞれにおける雲種ごとの日射強度測定値と第二日射強度推定値とから、雲種及び所定範囲の日射強度ごとの第二日射強度確率分布及び測定日射強度確率分布を算出する。そして、実績確率分布取得部１５０は、算出した雲種及び所定範囲の日射強度ごとの第二日射強度確率分布及び測定日射強度確率分布を、記憶部１８０の日射強度データ１８１に記憶させる。この日射強度データ１８１に予め書き込まれている確率分布について、以下に詳細に説明する。

図１５は、本発明の実施の形態に係る実績確率分布取得部１５０が取得する確率分布を予め算出して記憶部１８０に記憶させる処理の一例を示すフローチャートである。

同図に示すように、まず、第二日射強度推定部１４０は、複数の時刻及び複数の区画における第二日射強度推定値を算出する（Ｓ４０２）。具体的には、第二日射強度推定部１４０は、上述した所定の時刻及び地点における第二日射強度推定値を算出する処理（図３のＳ１０８）と同様にして、例えば、所定の領域内の全ての区画について、過去１年間など所定の時刻以前の複数の時刻の第二日射強度推定値を算出する。

そして、第二日射強度推定部１４０は、算出した複数の時刻及び複数の区画における第二日射強度推定値を、図１６に示すような第二日射強度推定値データ１８１ｇに記憶させる。図１６は、本発明の実施の形態に係る第二日射強度推定部１４０が算出する複数の時刻及び複数の区画における第二日射強度推定値を示す図である。

なお、第二日射強度推定値データ１８１ｇは、記憶部１８０に記憶されている日射強度データ１８１に含まれるデータである。つまり、第二日射強度推定部１４０は、取得した複数の時刻及び複数の区画における第二日射強度推定値を第二日射強度推定値データ１８１ｇに書き込むことで、日射強度データ１８１を更新する。

図１５に戻り、次に、実績確率分布取得部１５０は、第二日射強度推定値の平均値の範囲を分割し、複数の範囲を設定する（Ｓ４０４）。具体的には、実績確率分布取得部１５０は、図１６に示すように、例えば、地上測定点を含む雲種Ｓの区画である３行５列目の区画における第二日射強度推定値ｓ３５と、当該区画内の地上測定点における日射強度測定値ｇ３５との組を、（ｓ３５、ｇ３５）とする。同様に、地上測定点を含む雲種Ｓの区画の第二日射強度推定値と日射強度測定値との組を、（ｓ４３、ｇ４３）、（ｓ５５、ｇ５５）、（ｓ５７、ｇ５７）、（ｓ６４、ｇ６４）とする。

そして、実績確率分布取得部１５０は、雲種Ｓの地上測定点を含む区画における第二日射強度推定値の平均値である第二日射強度推定平均値Ｓ（ａｖ）と、当該地上測定点における日射強度測定値の平均値である日射強度測定平均値Ｇ（ａｖ）との組｛Ｓ（ａｖ）、Ｇ（ａｖ）｝を、以下の式３にて算出する。

Ｓ（ａｖ）＝（ｓ３５＋ｓ４３＋ｓ５５＋ｓ５７＋ｓ６４）／５
Ｇ（ａｖ）＝（ｇ３５＋ｇ４３＋ｇ５５＋ｇ５７＋ｇ６４）／５ （式３）

そして、実績確率分布取得部１５０は、全ての時刻において、雲種Ｓの地上測定点を含む区画における｛Ｓ（ａｖ）、Ｇ（ａｖ）｝を算出する。また、同様に、実績確率分布取得部１５０は、全ての時刻において、雲種Ｆ及び雲種Ｃについても、地上測定点を含む区画における第二日射強度推定平均値Ｓ（ａｖ）と日射強度測定平均値Ｇ（ａｖ）との組｛Ｓ（ａｖ）、Ｇ（ａｖ）｝を算出する。

そして、実績確率分布取得部１５０は、雲種ごとに、第二日射強度推定値と日射強度測定値とを複数の範囲に振り分ける（Ｓ４０６）。具体的には、実績確率分布取得部１５０は、図１７Ａ〜図１７Ｃに示すように、第二日射強度推定平均値を複数の範囲に分割して、第二日射強度推定値と日射強度測定値とを複数の範囲に振り分ける。図１７Ａ〜図１７Ｃは、本発明の実施の形態に係る実績確率分布取得部１５０が第二日射強度推定値と日射強度測定値とを複数の範囲に振り分けることを説明する図である。

具体的には、図１７Ａは、雲種Ｆの場合の第二日射強度推定値と日射強度測定値との振り分けを示すグラフである。また、図１７Ｂは、雲種Ｓの場合の第二日射強度推定値と日射強度測定値との振り分けを示すグラフである。また、図１７Ｃは、雲種Ｃの場合の第二日射強度推定値と日射強度測定値との振り分けを示すグラフである。

つまり、雲種Ｆの場合においては、図１７Ａに示すように、実績確率分布取得部１５０は、まず、第二日射強度推定平均値を複数の範囲に分割する。例えば、実績確率分布取得部１５０は、第二日射強度推定平均値の取り得る範囲である０〜１２００（Ｗ／ｍ^２）を、幅が１００（Ｗ／ｍ^２）の１２個の範囲に分割する。なお、図１７Ａでは、データがある範囲である５００〜９００（Ｗ／ｍ^２）を、幅が１００（Ｗ／ｍ^２）の範囲に分割した例を示している。また、同様に、実績確率分布取得部１５０は、雲種Ｓ及び雲種Ｃについても、第二日射強度推定平均値を複数の範囲に分割する。ここで、同図は、分割された複数の範囲それぞれにおける、第二日射強度推定平均値と日射強度測定平均値との組をプロットしたグラフである。図１７Ｂ及び図１７Ｃにおいても、同様である。

そして、雲種ごとに、全ての時刻での地上測定点を含む区画における第二日射強度推定値と日射強度測定値との組を、分割したそれぞれの範囲に振り分ける。つまり、分割された所定範囲における第二日射強度推定平均値の計算のもととなった第二日射強度推定値と日射強度測定値との組を、当該所定範囲に振り分ける。

例えば、雲種Ｓの場合の第二日射強度推定平均値が１００〜２００（Ｗ／ｍ^２）の所定範囲においては、第二日射強度推定平均値が１００〜２００（Ｗ／ｍ^２）となる計算のもととなった第二日射強度推定値と日射強度測定値との組を、１００〜２００（Ｗ／ｍ^２）の所定範囲に振り分ける。

なお、第二日射強度推定平均値の代わりに第二日射強度推定値の範囲を分割し、第二日射強度推定値と日射強度測定値との組を分割した範囲に振り分けることにしてもよい。つまり、図１７Ａ〜図１７Ｃは、第二日射強度推定値と日射強度測定値との組をプロットしたグラフであってもよい。

そして、図１５に戻り、実績確率分布取得部１５０は、雲種及び所定範囲の日射強度ごとの第二日射強度確率分布と測定日射強度確率分布とを算出する（Ｓ４０８）。

つまり、実績確率分布取得部１５０は、まず、図１８Ａ〜図１８Ｃに示すように、雲種及び所定範囲ごとに、当該所定範囲の日射強度に振り分けられた第二日射強度推定値及び日射強度測定値の度数分布を算出する。図１８Ａ〜図１８Ｃは、本発明の実施の形態に係る実績確率分布取得部１５０が確率分布を算出するための第二日射強度推定値及び日射強度測定値の度数分布を示す図である。

具体的には、図１８Ａは、雲種Ｓの場合の第二日射強度推定平均値が１００〜２００（Ｗ／ｍ^２）の範囲における第二日射強度推定値及び日射強度測定値の度数分布を示すグラフである。また、図１８Ｂは、雲種Ｓの場合の第二日射強度推定平均値が２００〜３００（Ｗ／ｍ^２）の範囲における第二日射強度推定値及び日射強度測定値の度数分布を示すグラフである。また、図１８Ｃは、雲種Ｓの場合の第二日射強度推定平均値が３００〜４００（Ｗ／ｍ^２）の範囲における第二日射強度推定値及び日射強度測定値の度数分布を示すグラフである。

これらの図から分かるように、第二日射強度推定値の度数分布と日射強度測定値の度数分布とは異なり、日射強度測定値の度数分布の方が裾が広い。なぜならば、第二日射強度推定値が、衛星画像を基礎にしたある区画（例えば、１ｋｍ四方の区画）の平均的な日射強度を推定した値であるのに対し、日射強度測定値は、日射量計が感知する非常に狭い面積（例えば、直径１０ｃｍの円）の日射強度であり、区画内の日射強度を平均した前者よりも平均していない後者の方が広く分布するからである。また、雲種により雲の大きさが異なる（例えば、層雲は区画以上に大きいのが普通で、積雲は区画よりも小さいことがある）ため、雲種により、二つの度数分布の違いの程度が異なる。

そこで、過去の実績から、雲種ごとに、第二日射強度推定値の度数分布と日射強度測定値の度数分布とから対応する確率分布を推定しておき、さらに、二つの確率分布の間の関係（例えば、平均値の差と標準偏差の比）をも推定しておく。そして、新たに観測により第二日射強度推定値の度数分布が得られれば、その関係を用いて、対応する日射強度測定値の確率分布を得ることができる。以下、具体的に説明する。

つまり、実績確率分布取得部１５０は、第二日射強度確率分布及び測定日射強度確率分布を算出するために、雲種及び所定範囲の日射強度ごとに、当該所定範囲に振り分けられた第二日射強度推定値及び日射強度測定値の度数分布を算出する。

そして、実績確率分布取得部１５０は、図１９に示すように、所定範囲に振り分けられた第二日射強度推定値及び日射強度測定値の度数を示すグラフから、第二日射強度確率分布及び測定日射強度確率分布を算出する。図１９は、本発明の実施の形態に係る実績確率分布取得部１５０が算出する第二日射強度確率分布及び測定日射強度確率分布を示す図である。

具体的には、同図は、一例として、雲種Ｓの場合の第二日射強度推定平均値が４００〜５００（Ｗ／ｍ^２）の範囲における第二日射強度確率分布Ａ１及び測定日射強度確率分布Ｂ１を示している。ここで、本実施の形態では、実績確率分布取得部１５０は、第二日射強度推定値及び日射強度測定値の確率分布関数が正規分布に従うとして、第二日射強度確率分布Ａ１及び測定日射強度確率分布Ｂ１それぞれの平均値と標準偏差とを最尤法によって算出する。

なお、実績確率分布取得部１５０が算出する確率分布関数は、正規分布には限定されず、実績確率分布取得部１５０は、第二日射強度推定値及び日射強度測定値の分布に適した関数を選定して算出することにしてもよい。また、実績確率分布取得部１５０は、第二日射強度推定値及び日射強度測定値の度数分布を継続して取得していくことで、算出した確率分布を補正する機能を有していてもよい。

そして、図１５に戻り、実績確率分布取得部１５０は、算出した雲種及び所定範囲の日射強度ごとの第二日射強度確率分布及び測定日射強度確率分布を、記憶部１８０に記憶されている日射強度データ１８１に書き込むことで、当該確率分布を記憶部１８０に記憶させる（Ｓ４１０）。

以上により、実績確率分布取得部１５０が取得する確率分布を予め算出して記憶部１８０に記憶させる処理は、終了する。

これにより、実績確率分布取得部１５０は、図１４のＳ３０２において、記憶部１８０に記憶されている雲種及び所定範囲の日射強度ごとの第二日射強度確率分布及び測定日射強度確率分布の中から、判別された雲種及び所定の時刻での所定の地点における第二日射強度推定値に応じた確率分布を抽出して、第二日射強度確率分布及び測定日射強度確率分布を取得することができる。

そして、所定地点確率分布推定部１６０は、実績確率分布取得部１５０が取得した確率分布を用いて、所定の時刻での所定の地点における日射強度の確率分布を推定する。

具体的には、図１４に戻り、まず、所定地点確率分布推定部１６０は、第二日射強度確率分布と測定日射強度確率分布との関係を算出する（Ｓ３０４）。例えば、実績確率分布取得部１５０が取得した確率分布が図１９に示した第二日射強度確率分布Ａ１及び測定日射強度確率分布Ｂ１であった場合には、所定地点確率分布推定部１６０は、第二日射強度確率分布Ａ１と測定日射強度確率分布Ｂ１との平均値の差や標準偏差の比率などを算出する。

そして、所定地点確率分布推定部１６０は、所定の時刻での近接複数区画における第二日射強度確率分布である近接区間日射強度確率分布を算出する（Ｓ３０６）。ここで、近接複数区画とは、所定の地点を含む区間を含み雲種が同一の複数の区画である。具体的には、所定地点確率分布推定部１６０は、図２０に示すような所定の時刻での近接複数区画において、図２１に示すような近接区間日射強度確率分布を算出する。

ここで、図２０は、本発明の実施の形態に係る所定地点確率分布推定部１６０が近接区間日射強度確率分布を推定する際の近接複数区画を示す図である。また、図２１は、本発明の実施の形態に係る所定地点確率分布推定部１６０が算出する近接区間日射強度確率分布を示す図である。

まず、図２０に示すように、所定地点確率分布推定部１６０は、確率分布を推定したい所定の地点が地点ｑの場合に、当該地点ｑを含む区画を含み雲種が同一の複数の区画である近接複数区画Ｑを決定する。具体的には、所定地点確率分布推定部１６０は、記憶部１８０に記憶されている雲種データ１８１ｆを参照して、近接複数区画Ｑを決定する。

同図では、所定地点確率分布推定部１６０は、当該地点ｑを中心とする正方形の３×３の９区画を近接複数区画Ｑと決定している。なお、所定地点確率分布推定部１６０は、近接複数区画Ｑを、地点ｑを中心とする正方形の１０×１０の１００区画とするなど、どのように決定することにしてもかまわない。

そして、図２１に示すように、所定地点確率分布推定部１６０は、所定の時刻での近接複数区画における近接区間日射強度確率分布を算出する。具体的には、所定地点確率分布推定部１６０は、同図の（ａ）に示すように、所定の時刻での近接複数区画における第二日射強度推定値の度数分布を算出する。そして、所定地点確率分布推定部１６０は、同図の（ｂ）に示すように、第二日射強度推定値の度数分布から、近接区間日射強度確率分布Ａ２を算出する。

ここで、本実施の形態では、所定地点確率分布推定部１６０は、第二日射強度推定値の確率分布関数が正規分布に従うとして、近接区間日射強度確率分布Ａ２の平均値と標準偏差とを最尤法によって算出する。なお、所定地点確率分布推定部１６０が算出する確率分布関数は、正規分布には限定されず、所定地点確率分布推定部１６０は、第二日射強度推定値の分布に適した関数を選定して算出することにしてもよい。

このようにして、所定地点確率分布推定部１６０は、所定の時刻での所定の地点を含む区間を含み雲種が同一の複数の区画である近接複数区画における日射強度の確率分布である近接区間日射強度確率分布を推定する。

図１４に戻り、次に、所定地点確率分布推定部１６０は、所定の時刻での所定の地点における日射強度の確率分布を算出する（Ｓ３０８）。具体的には、所定地点確率分布推定部１６０は、図２２に示すように、実績確率分布取得部１５０が取得した第二日射強度確率分布と測定日射強度確率分布とから、所定の時刻及び所定の地点における日射強度の確率分布を算出する。図２２は、本発明の実施の形態に係る所定地点確率分布推定部１６０が算出する日射強度の確率分布を示す図である。

同図に示すように、所定地点確率分布推定部１６０は、実績確率分布取得部１５０が取得した第二日射強度確率分布Ａ１と測定日射強度確率分布Ｂ１とを用いて、所定の時刻での近接複数区画Ｑにおいて推定した近接区間日射強度確率分布Ａ２に対応する日射強度測定値の確率分布である対応日射強度確率分布Ｂ２を算出する。

具体的には、所定地点確率分布推定部１６０は、第二日射強度確率分布Ａ１と測定日射強度確率分布Ｂ１との平均値の差及び標準偏差の比率から、近接区間日射強度確率分布Ａ２に対応する日射強度測定値の確率分布である対応日射強度確率分布Ｂ２を算出する。つまり、所定地点確率分布推定部１６０は、第二日射強度確率分布Ａ１と測定日射強度確率分布Ｂ１との平均値の差及び標準偏差の比率が、近接区間日射強度確率分布Ａ２と対応日射強度確率分布Ｂ２との平均値の差及び標準偏差の比率と同じになるように、対応日射強度確率分布Ｂ２を算出する。

そして、所定地点確率分布推定部１６０は、算出した日射強度測定値の確率分布である対応日射強度確率分布Ｂ２を、所定の時刻での所定の地点における日射強度の確率分布として推定する。そして、所定地点確率分布推定部１６０は、推定した日射強度の確率分布を、記憶部１８０の日射強度データ１８１に記憶させる。

なお、所定地点確率分布推定部１６０は、日射強度の確率分布の推定に、確率分布の平均値の差及び標準偏差の比率を用いることとしたが、これに限定されず、確率分布の平均値の比率や標準偏差の差など、どのような関係を用いることにしてもよい。

図１４に戻り、次に、信頼区間算出部１７０は、所定の時刻での所定の地点における日射強度の信頼区間を算出する（Ｓ３１０）。具体的には、信頼区間算出部１７０は、図２３に示すように、所定地点確率分布推定部１６０が推定した確率分布を用いて、所定の時刻での所定の地点における日射強度の信頼区間を算出する。図２３は、本発明の実施の形態に係る信頼区間算出部１７０が算出する日射強度の信頼区間を示す図である。

同図に示すように、信頼区間算出部１７０は、所定地点確率分布推定部１６０が推定した所定の時刻での所定の地点における日射強度の確率分布（同図の対応日射強度確率分布Ｂ２）を用いて、所定の時刻での所定の地点における日射強度の信頼区間を算出する。具体的には、信頼区間算出部１７０は、当該対応日射強度確率分布Ｂ２の存在確率が±ｅ％となるような日射強度を算出し、当該日射強度の幅である信頼区間Ｔを算出する。

そして、信頼区間算出部１７０は、算出した日射強度の信頼区間を、記憶部１８０の日射強度データ１８１に記憶させる。

なお、本実施の形態では、信頼区間算出部１７０は、対応日射強度確率分布Ｂ２の平均値から存在確率が±ｅ％となるように信頼区間Ｔを算出しているが、信頼区間を活用する状況に応じて、信頼区間Ｔの算出方法を変更するようにしてもよい。つまり、信頼区間算出部１７０は、商用電力系統の電圧制御を行う際に、どのくらいの電圧変動が許容できるかなどを鑑みて、信頼区間Ｔの中心位置やｅ％の値などを変更するようにしてもよい。

以上により、日射強度推定装置１００が、所定の時刻及び地点において算出した日射強度の確率分布及び信頼区間を算出する処理は、終了する。

次に、日射強度推定装置１００による日射強度の推定結果について、説明する。

図２４は、本発明の実施の形態に係る日射強度推定装置１００が推定した各時刻における日射強度の推定結果を示す図である。また、図２５Ａは、本発明の実施の形態に係る日射強度推定装置１００が推定した日射強度の推定存在確率と適中率とを示す図である。また、図２５Ｂは、本発明の実施の形態に係る日射強度推定装置１００が推定した日射強度の推定存在確率と推定幅とを示す図である。また、図２５Ｃは、本発明の実施の形態に係る日射強度推定装置１００が推定した日射強度の推定幅と適中率とを示す図である。

まず、図２４に示すように、各時刻において、実測値が日射強度の信頼区間に入っている、または信頼区間と近い値となっていることが分かる。これにより、日射強度推定装置１００は、日射強度及びその確率分布、信頼区間を適切に推定できている。なお、同図は、第二日射強度推定値（快晴、層雲、積雲）を算出し、当該第二日射強度推定値の確率分布の存在確率が±２０％となるような日射強度の信頼区間を図示したものである。

また、図２５Ａに示すように、日射強度の推定存在確率と適中率とが、ほぼ同じ値となっている。これにより、日射強度推定装置１００は、日射強度の確率分布及び信頼区間を適切に推定できている。ただし、日射強度の推定存在確率と適中率とを、さらに同じ値に近づけた方が、日射強度推定装置１００による日射強度の推定の精度が高いものとなる。

ここで、図２５Ｂに示すように、日射強度の推定存在確率が高くなるほど日射強度の推定幅が大きくなっている。また、図２５Ｃに示すように、日射強度の推定幅が大きくなるほど適中率が大きくなっている。

このため、日射強度の推定幅を変更することで、日射強度の推定存在確率を適中率と同じ値に近づけることができるため、日射強度推定装置１００は、日射強度の確率分布及び信頼区間の補正を行うことで、さらに精度良く日射強度を推定することができるようになる。

以上のように、本発明の実施の形態に係る日射強度推定装置１００によれば、所定の時刻及び地点の雲種に応じた関係式であって、地上測定点における日射強度測定値と第一日射強度推定値との関係を示す関係式を用いて、所定の時刻及び地点における第一日射強度推定値の補正値である第二日射強度推定値を算出する。つまり、日射強度の値は、上空にどのような雲が存在しているかによって大きく左右されるため、日射強度推定装置１００は、所定の時刻及び地点における日射強度として取得した第一日射強度推定値を、当該所定の時刻及び地点における雲種を用いて補正することで、日射強度を推定する。これにより、各地点ごとに雲種に応じた日射強度を推定することができるため、所定の地点における日射強度を精度良く推定することができる。

また、日射強度推定装置１００は、雲種ごとの日射強度測定平均値と第一日射強度推定平均値との関係式の中から抽出される、所定の時刻及び地点の雲種に応じた関係式を取得して、日射強度を推定する。これにより、日射強度推定装置１００は、雲種に応じた適切な関係式を取得して日射強度を推定することができるため、所定の地点における日射強度を精度良く推定することができる。

また、日射強度推定装置１００は、取得した関係式の第一日射強度推定平均値に第一日射強度推定値を代入することで得られる日射強度測定平均値を、第二日射強度推定値として算出する。これにより、日射強度推定装置１００は、第二日射強度推定値を適切に算出することができるため、所定の地点における日射強度を精度良く推定することができる。

また、日射強度推定装置１００は、所定の時刻及び地点における雲種及び第二日射強度推定値に応じた確率分布を取得し、当該確率分布を用いて、所定の時刻及び地点における日射強度の確率分布を推定する。これにより、日射強度推定装置１００は、所定の地点における日射強度に加えて、当該日射強度の確率分布も推定することができる。

また、日射強度推定装置１００は、近接複数区画において推定した日射強度の確率分布に対応する日射強度測定値の確率分布を算出し、算出した日射強度測定値の確率分布を、所定の地点における日射強度の確率分布として推定する。これにより、日射強度推定装置１００は、所定の地点における日射強度の確率分布を精度良く推定することができる。

また、日射強度推定装置１００は、所定の地点における日射強度の信頼区間を算出する。これにより、日射強度推定装置１００は、所定の地点における日射強度及びその確率分布に加えて、その確率分布の信頼区間も推定することができる。

また、日射強度推定装置１００は、所定の時刻における気象衛星画像を取得し、当該気象衛星画像を用いて、所定の時刻及び地点における第一日射強度推定値を取得する。これにより、日射強度推定装置１００は、所定の時刻及び地点における比較的精度の良い日射強度推定値を取得することができる。

また、日射強度推定装置１００は、取得した第一日射強度推定値を用いて、所定の時刻及び地点における雲種を判別する。これにより、日射強度推定装置１００は、簡易に、所定の時刻及び地点における雲種を判別することができる。

なお、本発明は、このような日射強度推定装置１００として実現することができるだけでなく、日射強度推定装置１００と、複数の地上測定点に設置され当該複数の地上測定点における日射強度を測定する日射強度測定装置２００とを備える日射強度推定システム１０としても実現することができる。

また、本発明は、日射強度推定装置１００に含まれる処理部が行う特徴的な処理をステップとする日射強度推定方法としても実現することができる。また、当該日射強度推定方法に含まれる特徴的な処理をコンピュータに実行させるプログラムや集積回路として実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。

以上、本発明の実施の形態に係る日射強度推定装置１００及び日射強度推定システム１０について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。

つまり、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。また、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。

本発明は、所定の地点における日射強度を精度良く推定することができる日射強度推定装置等に適用できる。

１０ 日射強度推定システム
１００ 日射強度推定装置
１１０ 第一日射強度推定部
１２０ 雲種判別部
１３０ 関係式取得部
１４０ 第二日射強度推定部
１５０ 実績確率分布取得部
１６０ 所定地点確率分布推定部
１７０ 信頼区間算出部
１８０ 記憶部
１８１ 日射強度データ
１８１ａ、１８１ｄ 第一日射強度推定値データ
１８１ｂ、１８１ｆ 雲種データ
１８１ｃ、１８１ｇ 第二日射強度推定値データ
１８１ｅ 日射強度測定値データ
２００、２０１、２０２、２０３ 日射強度測定装置

Claims (10)

1. 所定の時刻での所定の地点における日射強度を推定する日射強度推定装置であって、
   前記所定の時刻において、前記所定の地点における日射強度の推定値である第一日射強度推定値を取得する第一日射強度推定部と、
   前記所定の時刻での前記所定の地点の上空に浮かぶ雲の種類である雲種を判別する雲種判別部と、
   判別された前記雲種に応じた関係式であって、地上測定点における日射強度の測定値である日射強度測定値と当該地上測定点における前記第一日射強度推定値との関係を示す関係式を取得する関係式取得部と、
   取得された前記関係式を用いて、取得された前記所定の時刻での前記所定の地点における前記第一日射強度推定値の補正値である第二日射強度推定値を算出する第二日射強度推定部とを備え、
   前記関係式取得部は、
   前記所定の時刻以前の複数の時刻及び雲種ごとの前記地上測定点における前記日射強度測定値の平均値である日射強度測定平均値と前記第一日射強度推定値の平均値である日射強度推定平均値とを算出することにより得られる、前記雲種ごとの前記日射強度測定平均値と前記日射強度推定平均値との関係を示す関係式を算出し、
   算出した前記雲種ごとの関係式を記憶部に記憶させ、
   前記記憶部に記憶されている前記雲種ごとの関係式の中から、前記判別された雲種に応じた関係式を抽出して取得し、
   前記第二日射強度推定部は、前記関係式取得部が取得した関係式の前記日射強度推定平均値に前記第一日射強度推定値を代入することで得られる日射強度測定平均値を、前記第二日射強度推定値として算出する
   日射強度推定装置。
2. 所定の時刻での所定の地点における日射強度を推定する日射強度推定装置であって、
   前記所定の時刻において、前記所定の地点における日射強度の推定値である第一日射強度推定値を取得する第一日射強度推定部と、
   前記所定の時刻での前記所定の地点の上空に浮かぶ雲の種類である雲種を判別する雲種判別部と、
   判別された前記雲種に応じた関係式であって、地上測定点における日射強度の測定値である日射強度測定値と当該地上測定点における前記第一日射強度推定値との関係を示す関係式を取得する関係式取得部と、
   取得された前記関係式を用いて、取得された前記所定の時刻での前記所定の地点における前記第一日射強度推定値の補正値である第二日射強度推定値を算出する第二日射強度推定部と、
   前記所定の時刻以前の複数の時刻での前記地上測定点それぞれにおける前記雲種ごとの前記日射強度測定値と前記第二日射強度推定値とから得られる、前記雲種及び所定範囲の日射強度ごとの前記第二日射強度推定値及び前記日射強度測定値の確率分布の中から抽出される、前記判別された雲種及び前記所定の時刻での前記所定の地点における第二日射強度推定値に応じた確率分布を取得する実績確率分布取得部と、
   前記実績確率分布取得部が取得した確率分布を用いて、前記所定の時刻での前記所定の地点における日射強度の確率分布を推定する所定地点確率分布推定部とを備える
   日射強度推定装置。
3. 前記所定地点確率分布推定部は、
   前記所定の時刻での前記所定の地点を含む区間を含み前記雲種が同一の複数の区画である近接複数区画における日射強度の確率分布を推定し、
   前記実績確率分布取得部が取得した確率分布を用いて、前記所定の時刻での前記近接複数区画において推定した日射強度の確率分布に対応する前記日射強度測定値の確率分布を算出し、
   算出した前記日射強度測定値の確率分布を、前記所定の時刻での前記所定の地点における日射強度の確率分布として推定する
   請求項２に記載の日射強度推定装置。
4. さらに、
   前記所定地点確率分布推定部が推定した確率分布を用いて、前記所定の時刻での前記所定の地点における日射強度の信頼区間を算出する信頼区間算出部を備える
   請求項２または３に記載の日射強度推定装置。
5. 前記第一日射強度推定部は、前記所定の時刻における気象衛星画像を取得し、取得した前記気象衛星画像を用いて、前記所定の時刻での前記所定の地点を含む区画における日射強度を推定することで、前記所定の時刻での前記所定の地点における前記第一日射強度推定値を取得する
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の日射強度推定装置。
6. 前記雲種判別部は、前記第一日射強度推定部が取得した前記第一日射強度推定値を用いて、前記所定の時刻での前記所定の地点における雲種を判別する
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の日射強度推定装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の日射強度推定装置と、
   複数の地上測定点に設置され、当該複数の地上測定点における日射強度を測定する複数の日射強度測定装置と
   を備える日射強度推定システム。
8. 日射強度推定装置が、所定の時刻での所定の地点における日射強度を推定する日射強度推定方法であって、
   前記所定の時刻において、前記所定の地点における日射強度の推定値である第一日射強度推定値を取得する推定値取得ステップと、
   前記所定の時刻での前記所定の地点の上空に浮かぶ雲の種類である雲種を判別する雲種判別ステップと、
   判別された前記雲種に応じた関係式であって、地上測定点における日射強度の測定値である日射強度測定値と当該地上測定点における前記第一日射強度推定値との関係を示す関係式を取得する関係式取得ステップと、
   取得された前記関係式を用いて、取得された前記所定の時刻での前記所定の地点における前記第一日射強度推定値の補正値である第二日射強度推定値を算出する推定値算出ステップとを含み、
   前記関係式取得ステップでは、
   前記所定の時刻以前の複数の時刻及び雲種ごとの前記地上測定点における前記日射強度測定値の平均値である日射強度測定平均値と前記第一日射強度推定値の平均値である日射強度推定平均値とを算出することにより得られる、前記雲種ごとの前記日射強度測定平均値と前記日射強度推定平均値との関係を示す関係式を算出し、
   算出した前記雲種ごとの関係式を記憶部に記憶させ、
   前記記憶部に記憶されている前記雲種ごとの関係式の中から、前記判別された雲種に応じた関係式を抽出して取得し、
   前記第二日射強度推定ステップでは、前記関係式取得ステップで取得された関係式の前記日射強度推定平均値に前記第一日射強度推定値を代入することで得られる日射強度測定平均値を、前記第二日射強度推定値として算出する
   日射強度推定方法。
9. 日射強度推定装置が、所定の時刻での所定の地点における日射強度を推定する日射強度推定方法であって、
   前記所定の時刻において、前記所定の地点における日射強度の推定値である第一日射強度推定値を取得する推定値取得ステップと、
   前記所定の時刻での前記所定の地点の上空に浮かぶ雲の種類である雲種を判別する雲種判別ステップと、
   判別された前記雲種に応じた関係式であって、地上測定点における日射強度の測定値である日射強度測定値と当該地上測定点における前記第一日射強度推定値との関係を示す関係式を取得する関係式取得ステップと、
   取得された前記関係式を用いて、取得された前記所定の時刻での前記所定の地点における前記第一日射強度推定値の補正値である第二日射強度推定値を算出する推定値算出ステップと、
   前記所定の時刻以前の複数の時刻での前記地上測定点それぞれにおける前記雲種ごとの前記日射強度測定値と前記第二日射強度推定値とから得られる、前記雲種及び所定範囲の日射強度ごとの前記第二日射強度推定値及び前記日射強度測定値の確率分布の中から抽出される、前記判別された雲種及び前記所定の時刻での前記所定の地点における第二日射強度推定値に応じた確率分布を取得する実績確率分布取得ステップと、
   前記実績確率分布取得ステップで取得された確率分布を用いて、前記所定の時刻での前記所定の地点における日射強度の確率分布を推定する所定地点確率分布推定ステップと
   を含む日射強度推定方法。
10. 請求項８または９に記載の日射強度推定方法に含まれるステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。

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