Study on photovoltaic power generation system considering the installation condition on ships

考虑船舶安装条件的光伏发电系统研究

• 批准号: 22K04552
• 负责人: 新宅 英司
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04552/
• 关键词: 海上の日射強度; 全天日射; フィルム型太陽電池; 船体動揺; 曲面形状; 太陽光発電システム; フィルム型太陽電池モジュール; 船上環境; 日射照度; 計測システム

本研究の目的は，陸上とは異なる船上の設置環境において，垂直面，曲面に設置したフィルム型太陽電池の発電特性を推定し，発電電力を最大化する太陽光発電システムを計画する手法を確立することである。本研究では (a) 小電力・計装用途の固定式の独立型太陽光発電システム，(b) 可搬式の非常用シート型太陽光発電システム，(c) フィルム型太陽電池を居住区等の垂直壁面に設置する中規模の発電システムを対象としている。初年度である2022年度は(a)計装用途の小電力発電システムに関する研究を主に実施し，以下の成果が得られた。船上では(A)船舶の航行に伴い方位が変化し，(B)船体動揺の影響を受けて設置した日射計とその測定値は影響を受ける。まず，(A)に関連し，研究を実施するための基礎データとして，全天と東西南北の各方向で傾斜角90°を含む5方向から7方向の日射強度の日中変化を測定可能な計測装置を作成し，夏季から冬季にかけて日中の日射強度変化を記録した。この記録したデータを基にした研究の結果，計測した日射強度データのうち3方向のデータから直達成分，散乱成分，反射成分を推定し，任意の方向における日射強度を推定する手法を提案し，推定精度を示した（成果1）。次に(a)計装用途の小電力発電システムについて，３方向の日射強度と船舶の３軸方向の動揺を計測可能な，より小型化した計測システムを試作した。試作計測システムの屋外での検証試験により3日間連続で計測可能であることを確認した（成果2）。さらに船舶の2軸動揺が日射計の測定値を及ぼす影響を補償する手法を提案した。前述の成果1の計測データを利用して動揺影響の補償精度を明らかにした（成果3）。また，フィルム型太陽電池の曲面形状での発電特性について検討し，季節変化による太陽高度の影響を低減できる曲面形状を実験により見いだした（成果4）。

本研究的目的是评估在不同于陆地安装环境的船上安装环境中安装在垂直和曲面上的薄膜型太阳能电池的发电特性，并建立一种规划太阳能发电系统的方法，使太阳能发电系统的发电量最大化。这是要做的事情。在本研究中，我们将开发（a）用于低功率/仪表用途的固定独立太阳能发电系统，（b）便携式应急片式太阳能发电系统，以及（c）薄膜型太阳能电池住宅区等。目标是安装在垂直墙壁上的中型发电系统。在第一年2022财年，我们主要对（a）仪器仪表用小型发电系统进行了研究，并获得了以下成果。在船上，（A）方位随着船舶航行而变化，（B）安装的日射强度计及其测量值受到船舶运动的影响。首先，与(A)相关，作为进行研究的基础数据，可以测量5至7个方向的太阳辐射强度的日变化，包括整个天空以及北、南、东、西、西各个方向。我们创建了一个测量装置，记录了从夏季到冬季白天太阳辐射强度的变化。基于该记录数据的研究结果，我们提出了一种通过从三个方向的测量太阳辐射强度数据估计直接分量、散射分量和反射分量来估计任意方向的太阳辐射强度的方法。得到了论证（成果1）。接下来，针对（a）用于仪表目的的小型发电系统，我们原型设计了一个更紧凑的测量系统，可以测量三个方向的太阳辐射强度和船舶三个轴的运动。原型测量系统的户外验证测试证实其可以连续三天进行测量（成果2）。此外，我们提出了一种补偿船舶两轴运动对总辐射表测量影响的方法。利用上述成果1的测量数据，明确了湍流影响补偿的精度（成果3）。我们还研究了具有弯曲形状的薄膜型太阳能电池的发电特性，并通过实验发现了弯曲形状可以减少太阳高度角季节变化的影响（结果4）。