JIS C 8907に基づく発電電力量推定と設置形態の定義・係数整理

JIS C 8907に基づく発電電力量推定と設置形態の定義・係数整理

要約

JIS C 8907:2005「太陽光発電システムの発電電力量推定方法」では、システムの年間発電電力量を以下の式で推定する。

$$E_{i,d,t} = \frac{P_i}{\alpha_s} \, I_{i,d,t} \, K_{i,d,t}$$

Ei,d,t=αsPiIi,d,tKi,d,t

ここで
・

$P_i$

Pi：標準太陽電池アレイ出力（kW）
・

$\alpha_s=1.0$

αs=1.0 kW/m²：基準状態日射強度
・

$I_{i,d,t}$

Ii,d,t：時刻

$t$

t、日付

$d$

dにおける傾斜面日射量（W/m²）
・

$K_{i,d,t}=K’×K_{i,d,t}^{\rm temp}$

Ki,d,t=K′×Ki,d,ttemp ×その他補正係数の積

4つの設置形態ごとに「温度補正係数」で用いる設置方式係数

$f_1,f_2$

f1,f2を以下のように定め、モジュール温度推定に反映する。

• 建材一体形と屋根一体形はJIS上「その他」扱いで同じ係数を使う。

• 温度補正係数は

  $$K^{\rm temp}_{i,d,t} = 1 + \alpha_{P\max} \bigl(\theta_{i,d,t} – 25\bigr)$$

  Ki,d,ttemp=1+αPmax(θi,d,t−25)

  $\alpha_{P\max}$

  αPmaxは－0.0041 (℃⁻¹:結晶系)または－0.0020 (結晶系以外)。

• モジュール温度

  $\theta_{i,d,t}$

  θi,d,tは

  $$\theta_{i,d,t} = \theta^{\rm amb}_{d,t} + \frac{f_1}{f_2}\, I_{i,d,t}\times10^{-2}$$

  θi,d,t=θd,tamb+f2f1Ii,d,t×10−2

  ただし風速は実務的に1.5 m/sを用い、日射量と外気温度は拡張アメダスデータを適用する。

これにより、各設置形態の熱的環境を正確に反映した高精度推定が可能となる。

1. 設置形態の定義

1. 架台設置形
   屋根と太陽電池モジュールの間に空隙を設け、架台を介して間接的に設置する方式。

2. 屋根置き形
   屋根勾配に平行に空隙を設け、架台で屋根面に直接準じて設置する方式。

3. 建材一体形
   屋根材や壁材として、太陽電池モジュールを接着剤・ボルト等で一体化し、分離可能な構造とした方式。

4. 屋根一体形
   建材一体形のうち、モジュール自体の材料が屋根建材を兼ね、分離不可能な方式。

2. 発電量推定の基本式

年間システム発電電力量

$E_{\rm y}$

Ey は、月別推定量を合算して得る。
月別推定量

$EP_m$

EPm の計算ステップ：

1. PAS（標準太陽電池アレイ出力）算定

2. 月積算傾斜面日射量

   $H_{Am}$

   HAm 確定

3. 基本設計係数

   $K’$

   K′（日射量年変動・経時変化などの無次元効率）算出

4. 温度補正係数

   $K^{\rm temp}$

   Ktemp 算出

5. モジュール方位・傾斜・日射量・損失補正係数を乗じて

   $EP_m$

   EPm を算定

Ep式（Ep＝月別発電電力量）

$$EP_m = K’ \times \frac{P_{\rm AS}}{\alpha_s} \times H_{Am} \times K^{\rm temp}_{\rm avg}$$

EPm=K′×αsPAS×HAm×Kavgtemp

3. 総合設計係数
$K’$

 

K′ 構成

$$K’ = K_{\rm shad} \times K_{\rm age} \times K_{\rm load} \times K_{\rm arr\_circuit} \times K_{\rm inv}$$

K′=Kshad×Kage×Kload×Karr_circuit×Kinv

• 日陰補正係数

  $K_{\rm shad}=1.0$

  Kshad=1.0

• 経時変化補正係数

  $K_{\rm age}=0.96$

  Kage=0.96（結晶系）

• アレイ負荷整合係数

  $K_{\rm load}=0.94$

  Kload=0.94

• アレイ回路補正係数

  $K_{\rm arr\_circuit}=0.97$

  Karr_circuit=0.97

• インバータ回路補正係数

  $K_{\rm inv}= \eta_{\rm inv,rated}\times0.97$

  Kinv=ηinv,rated×0.97

4. 温度補正係数の高解像度推定

• モジュール温度 に日射量・外気温度・設置方式・風速を組み込み計算

• 時刻別モジュール温度から温度補正係数を算出し、日射量加重平均して月別・年別に適用

• 風速は「実務的かつ過大評価を避ける」観点で1.5 m/sを標準設定、発電量試算で約4％の増加を確認（A3地域）

5. 日本の再エネ普及加速に向けた本質的ポイント

1. 設置形態ごとのモジュール熱環境を適切に評価し、過大・過小を防ぐ

2. 時刻別高精度推定で自家消費シミュレーションが可能となり、蓄電・V2H運用の最適化に寄与

3. JIS規格外技術（化合物系・有機系）への規格対応強化が急務

4. 1時間分解能評価を標準化し、住宅BEMSや産業用自家消費設計へ展開

上記を踏まえ、「エネがえる」等のシミュレーションツールはJIS C 8907の各係数・手順を忠実に実装し、設置形態ごとの独自係数を活用することで、構造的かつ高解像度な発電量推定を実現しています。