構成ツリータブ

I.　主な機能

構成ツリータブで行うことのできる主要な項目は、

  • 太陽光発電システムの構成
  • 計算方式や計算パラメータの設定と計算開始
  • 計算結果の確認です。

画面は左図のように、3つのエリアで構成されています。青枠のエリアはシステムの構成を表示し、構成はツリーで表現されます。赤枠のエリアは計算方式や計算パラメータを設定し、構成要素のパラメータ確認なども行います。緑枠は、機能別にタブで分類されており、構成ツリーを設定する「構成要素」タブと、結果を確認するための「結果サマリー」タブ、「結果表」タブ、「IVカーブ」タブがあります。

II.　システム要素の構成

構成要素タブを使用し、構成ツリーを作成していきます。

1.　構成ツリーの基本

構成ツリーは、“要素”と“ノード”で構成されます。要素はツリーを構成する最小単位です。要素と要素は親子の関係を持つことができます。また、親要素に複数の子要素を持つこともできます。親要素とその子要素すべてを親要素のノードと呼びます。親要素にある子要素がさらに子要素を持つこともできますので、ツリーは階層（カスケード）状態になり、右側に表示されるほど下流のノードとなります。

HelioBase®の構成ツリーでは、最上流ノードが「Root」、その下に「CalcUnit」ノード、さらにその下に「Option」要素と「Prams」要素 が接続し、これらは固定です。「CalcUnit」要素、「Option」要素、「Prams」要素をクリックしてハイライトさせると、構成ツリーの下に表示されている「CalcUnit」タブ、「Option」タブ、「Prams」タブが連動して切り替わって表示されます。

構成ツリーにおいて、計算単位の最上流ノードであるCalcUnitはグリッド（系統）への接続部を表現します。対して、最下流はPVストリングです。すなわち、PVストリングからグリッド直前までの間で、発電電力に影響を与える制御や負荷機器を構成ツリーに組み込むことによって、HelioBase®は機器の損失を考慮し、最終的な出力を算出します。

2.　構成ツリーの最小構成

HelioBase®では、CalcUnitノードにPCSとPVストリングがあれば計算を実行することができます。

3.　構成ツリーの操作

構成ツリーの各要素に対して、画面右下部に配置されているボタンを使用し、各種操作を行えます。


各ボタンは、構成ツリーで選択した要素によって使用できるものとできないものがあります。以下に各ボタンの機能を説明します。

計算ユニット追加

RootにCalcUnitを追加します。 Root要素選択時のみ使用できます。

 

グループ挿入

系統を交流サイドと直流サイドで分類し、交流サイドの機器の上流に挿入することができます。挿入されたグループ以下のノードは、グループのプロパティで設定した数値分存在するものとして扱われます。左図はPCSの上流にグループを挿入し、PCS以下のノードがx5されている様子を示しています。

ブロック挿入

系統を交流サイドと直流サイドで分類し、直流サイドの機器の上流に挿入することができます。挿入されたブロック以下のノードは、ブロックのプロパティで設定した数値分存在するものとして扱われます。左図はPVストリングの上流にブロックを挿入し、ブロック以下のPVString2とPVString3のセットがx5されている様子を示しています。

負荷追加

PCS、PVストリングのある系統とは別系統として、電力を消費する負荷系統をCalcUnitに追加します。

 

負荷ノード追加

負荷系統（Loadノード）に負荷機器動作サイクル（LoadNode要素）を追加します。LoadNoad要素には負荷機器を追加することができます。

要素削除

構成ツリーで選択した要素のみが削除されます。

ノード削除

構成ツリーで選択した要素以下のノードすべてが削除されます。

 

4.　構成要素の追加

CalcUnitノードに追加できる機器は、PCSと負荷機器です。負荷機器は太陽光システムとは別の系統における電力消費機器ですので、通常、最初に構成ツリーに追加する機器は、PCSになります。

以下に追加機器の概要を説明します。

PCS

上流に変圧器、ケーブル、下流にPVストリングを追加・挿入することができます。
使用できる構成ツリー操作ボタンは、「グループ挿入」ボタンと「ノード削除」ボタンです。
構成ツリーに追加したPCSを選択すると、プロパティタブで、「電気方式」、「周波数」、「電圧」を設定することができ、PCSのプロパティも確認することができます。

PVストリング

上流に昇圧ユニット、ケーブル、接続箱を挿入することができます。最下流の要素ですので、下流に追加できる要素はありません。
使用できる構成ツリー操作ボタンは、「ブロック挿入」ボタン、「ノード削除」ボタン、「要素削除」ボタンです。
構成ツリーに追加したPVストリングを選択すると、数量設定を行うことができ、PVストリングのプロパティも確認することができます。

昇圧ユニット

上流にケーブル、接続箱、下流にPVストリングを挿入、追加することができます。
使用できる構成ツリー操作ボタンは、「ブロック挿入」ボタン、「ノード削除」ボタン、「要素削除」ボタンです。
構成ツリーに追加した昇圧ユニットを選択すると、プロパティタブで、昇圧ユニットのプロパティを確認することができます。

変圧器

上流に変圧器、ケーブル、下流にPCSを挿入、追加することができます。
使用できる構成ツリー操作ボタンは、「グループ挿入」ボタン、「要素削除」ボタン、「ノード削除」ボタンです。
構成ツリーに追加した変圧器を選択すると、プロパティタブで、「電気方式」、「周波数」、「電圧」を設定することができ、変圧器のプロパティも確認することができます。

ケーブル

上流にケーブル、接続箱、下流にPVストリングを挿入、追加することができます。
使用できる構成ツリー操作ボタンは、「ブロック挿入」ボタン、「ノード削除」ボタン、「要素削除」ボタンです。
構成ツリーに追加したケーブルを選択すると、プロパティタブで、ケーブル長を設定することができ、ケーブルのプロパティを確認することもできます。

負荷機器

負荷機器は負荷ノードにしか追加することができません。負荷ノードは、PCSやPVストリングで構成される太陽光発電システムノードとは別ノードに構成します。CalcUnitを選択し、「負荷追加」ボタンを押すと負荷ノードが追加されます。負荷ノードは、Load要素を親とし、LoadNordが子要素として構成されます。このLoadNordを選択すると、負荷機器を追加することができます。LoadNordはプロパティタブで、負荷機器の動作する月、曜日、時間を設定することができ、子要素である負荷機器全てに適用されます。負荷機器はプロパティタブで数量設定のみ行えます。

III.　計算

構成ツリーの構成が完了すると、計算を実行することができます。また、計算実行前に、計算方式や計算期間、影の考慮などのオプションを指定することもできます。以下に「Option」タブにて計算オプションを設定する方法を説明します。

HelioBase®では、発電電力量の算出方法を以下の3方式から選択することができます。

  • JIS C8907　パラメータ方式
  • 月別温度補正係数方式（JPEA方式）
  • PVモジュールIVカーブ合成方式
選択した計算方式に応じて、設定できるオプションも変化します。
 

1.　JIS C8907 パラメータ方式

JIS C8907の規格をベースに、時間単位の発電量推定まで行えるよう拡張した方式です。

散乱日射成分の計算方式として、「Perezモデル方式」（デフォルト）、「Isotropicモデル方式 」、「Hayモデル方式 」から選択できます。

パラメータエリアでは、各設置方式における加重平均PVモジュール温度上昇係数ΔTを設定することができます。

その他の補正係数は、「Params」タブで確認・設定することができます。

「Option」タブの「計算範囲」タブを表示させると、「計算範囲」と「影計算」を設定できます。
計算範囲では、発電量計算を行う期間を設定します。
影計算では、発電量計算に影を考慮する方法を以下から選択します。

  • 影計算をしない
  • 影なら、散乱日射量を適用
  • 影なら、日射量は0とする
  • 影比率分は、散乱日射量を適用
  • 影比率分は、日射量は0とする
以下に、それぞれの方法を説明します。

影計算をしない

発電量計算に影の影響を考慮しません。

影なら、散乱日射量を適用

影と判定されたPVモジュールは散乱日射のみを受けるものとし、発電量計算を行います。影チェック点で設定した点数で検出した影比率が、影判定比率で設定した比率を超えていれば、そのモジュールは影と判定します。影チェック点数が大きければ詳細な影判定が行えますが、計算時間も増加します。影チェック点は4点が推奨です。

影なら、日射量は0とする

影と判定されたPVモジュールは日射を受けないものとし、発電量計算を行います。影チェック点で設定した点数で検出した影比率が、影判定比率で設定した比率を超えていれば、そのモジュールは影と判定します。影チェック点数が大きければ詳細な影判定が行えますが、計算時間も増加します。影チェック点は4点が推奨です。

影比率分は、散乱日射量を適用

影チェック点で設定した点数で検出した影比率分を散乱日射として日射量を算出し、発電量計算を行います。影チェック点数が大きければ詳細な影判定が行えますが、計算時間も増加します。影チェック点は4点が推奨です。

影比率分は、日射量は0とする

影チェック点で設定した点数で検出した影比率分を日射なしとして、発電量計算を行います。影チェック点数が大きければ詳細な影判定が行えますが、計算時間も増加します。影チェック点は4点が推奨です。

 

2.　PVモジュールIVカーブ合成方式

セルストリング単位でIVカーブを算出し、PVモジュール毎⇒PVストリング毎⇒PCS毎と段階的にIVカーブを直列あるいは並列合成することによって、PCS毎のIVカーブ最大電力点を求めます。最終的に、PCS毎に算出したVpmaxとIpmaxからPVストリング毎の出力電力計算することによって、発電電力量を計算します。
※PVモジュールIVカーブ合成方式の計算を行う際に、PVモジュールの非公開情報を使用します。HelioBaseデータベース内のPVモジュールと実製品とで差異がある可能性があるため、PVモジュールIVカーブ合成方式の計算を行う場合はPVモジュールデータをDB編集タブより追加することを推奨します。

散乱日射成分の計算方式は、JIS C8907パラメータ方式と同様に「Perezモデル方式」（デフォルト）、「Isotropicモデル方式 」、「Hayモデル方式 」から選択できます。

PVモジュール温度の計算方式は、JIS C8907パラメータ方式でも設定できた「JIS C8907加重平均温度上昇方式」に加え、「Sandia方式」、「JIS C8907風速加味温度上昇方式」から選択できます。

低照度特性線形区間テーブルは、DB編集タブでユーザーが設定した低照度特性を選択できます。
任意の低照度特性を選択して更新すると、シミュレーションに選択した低照度特性が反映されます。

 


入射角依存特性テーブルでは、ユーザーが設定した入射角依存特性を選択できます。
任意の入射角依存特性を選択して更新すると、シミュレーションに選択した入射角依存特性が反映されます。


 

その他の補正係数は、JIS C8907パラメータ方式と同様に「Params」タブで確認・設定することができます。

「IVカーブ情報を保存する」にチェックを入れると、計算終了後、IVカーブタブでIVカーブを確認することができます。
※この機能は大量のメモリを消費します。計算システムの規模や計算を行うPCスペックによってはハングアップやエラーの原因となる可能性があります。特にIVカーブを確認する必要のない限り、チェックをオフにしてください。

「Option」タブの「計算範囲」タブを表示させると、「計算範囲」と「影計算」を設定できます。こちらも、JIS C8907パラメータ方式と同様ですが、影計算オプションにて影を考慮する際の影チェック点指定方法が異なっています。
一時チェック点数と収束分割数が設定できますが、どちらも値が大きいほど詳細な影チェックを行いますが、計算にかかる時間も増大します。
一次チェック点数：L辺2点、W辺2点
収束分割数：L辺4点、W辺4点
が推奨です。

3.　計算の実行

計算オプションの設定を完了させると、計算を実行します。「CalcUnit」タブにて「計算実行」ボタンを押してください。
計算中は、「計算中です」と表示されます。計算が終了もしくは「キャンセル」ボタンを押さない限り、HelioBase®の操作はできません。
計算が完了すると、 下図のように、構成ツリーに「CalcUnit-Result」ノードが追加され、HelioBase®最下部に終了メッセージが表示されます。また、HelioBase®の操作もできるようになります。

ソルバー計算について

ソルバー計算機能を用いると大容量発電量計算の場合、計算時間を短縮できます。計算結果に差異はないため大容量発電量計算の場合は一度お試しください。
※ソルバー計算の準備時間は通常の計算準備時間より長いため、非常に少ない発電量でソルバー計算を行うと計算時間が増加することがあります。その場合はソルバー計算をオフにして計算してください。

「ソルバー計算を行う」のチェックをオンにしている状態で計算分割数を選択し計算実行をクリックしてください。
計算分割数は数が多いほど計算時間は早くなりますが、計算準備時間が長くなります。そのため計算する発電量に応じて分割数を変更してください。大容量発電量計算であれば分割数を増やしたほうが計算時間が短縮されます。
※ソルバー計算をONにして計算を開始すると、HelioBaseのバックグラウンドで分割数分のソルバーが起動し、並列計算を開始します。

PVモジュール温度計算への日射強度加味について

日射強度を加味した計算を行う場合「日射強度を加味する。」のチェックをオンにします。
計算方式にJIS C8907パラメータ方式を選択している場合、もしくはPVモジュールIVカーブ合成方式を選択している際、PVモジュール温度の計算方式にJIS C8907加重平均温度上昇方式を選択した場合にのみ「日射強度を加味する。」チェックボックスが表示されます。
チェックをオンにするとPVモジュール温度を計算する際に日射強度が加味されるようになります。
PVモジュール温度計算式：PVモジュール温度 = 1時間の平均気温 + ΔT × 1時間の平均日射強度
※ΔT:モジュールの設置方法による固定値。

HelioBaseはこのチェックをオンにしない限り、これらの方式を用いてPVモジュールの温度を算出する際、上式の日射強度を全て1kW/㎡として計算します。
そのためPVモジュールの温度推定をより実際の値に近づけたい場合はチェックをオンにしてください。
日本では、日射強度（1時間平均値）が1.0kW/㎡を超えることは稀なため、チェックをオンにすると発電量推定値が上昇する傾向にあります。これは通常PVモジュール温度が低いほど発電量は向上するためです。

 

IV.　結果の確認

発電量計算が完了すると、構成ツリーにはCalcUnit-Resultノードが追加されます。計算結果の確認には、「結果サマリー」タブ、「結果表」タブおよび、「Excelレポート出力」機能を使用します。以下にそれぞれの機能を説明します。

1.　結果サマリータブ

CalcUnit-Resultノード以下の何れかの要素を選択し、「結果サマリー」タブを表示すると、計算結果の月毎のサマリーが表示されます。

左上のエリアにはシステムのプロパティが表示されます。
右上のエリアには、計算出力項目と年間月別変化を表示するグラフが表示されます。計算出力項目は下表に示す項目から選択することができます。

項目説明
PV面日射量[kWh]全PV面が受けた日射量
PV出力電力量（DC）[kWh]全PVストリングの発電電力量
損失電力量[kWh]構成機器の損失電力量
負荷電力量[kWh]負荷機器の使用電力量
系統受電電力量[kWh]グリッドから受電した電力量
総合出力電力量[kWh]損失や負荷を考慮した出力電力量
システム効率[%]総合出力電力量をPV面日射量で除算した値の百分率
システム利用率[%]総合出力電力量をPVアレイの公称最大出力と積算時間数との積で除算した値の百分率
PVアレイが公称最大出力状態で24時間休まず稼働する場合を100%とした発電量に対してどれだけ発電したかを示す
等価システム運転時間[h]総合出力電力量をPVアレイの公称最大出力で除算した値
PVアレイが公称最大出力状態で稼働するとした場合、何時間分の発電電力量に相当するかを示す
等価システム運転時間[h/day]等価システム運転時間を日数で除算した１日当りの等価システム運転時間
PVアレイが公称最大出力状態で稼働するとした場合、何時間分で1日分の発電電力量に相当するかを示す
等価太陽日照時間[h]PV面日射量をPVアレイ面積と標準日射量で除算した値
PV面日射量が標準日射量(1.0kW/㎡)の何時間に相当するかを示す
システム出力係数[%]太陽電池の定格容量の何倍の出力電力量が得られたかを示す
PV面日射強度[kWh/㎡]PV面日射量をPVアレイの面積で除算した値

下のエリアには、「結果サマリー表」「結果グラフ」「PV配置面」、「PVモジュール」、「PVストリング」、「PCS」タブを切り替え表示することができます。
「結果サマリー表」タブには、上記の表の項目についての値を表形式で表示します。
「結果グラフ」タブには、 月単位の時系列を横軸にもつ棒グラフを表示します。このタブ内で表示するグラフには、上表の項目の中ら最大２つを選択し、比較表示することができます。
「PV配置面」タブには、システムに配置されているPVのPV配置面ID、方位角、傾斜角の一覧が表示されます。
「PVモジュール」タブには、 システムに配置されているPVモジュールのプロパティ一覧が表示されます。
「PVストリング」タブには、 システムに配置されているPVストリングのプロパティ一覧が表示されます。
「PCS」タブには、 システムに配置されているPCSのプロパティ一覧が表示されます。

結果サマリータブの最上部にある、「選択ノードのサマリーを表示する」にチェックを入れると、構成ツリーで選択しているノードの情報を表示するようになります。

2.　結果表タブ

CalcUnit-Resultノード以下の何れかの要素を選択し、結果表タブを表示すると、年、月、日、時間単位のより詳細な計算結果データを表示することができます。

上部の「種類」エリアで、表示データの時間単位を変更します。

「月日時」を選択すると、365日24時間の時間ごとのデータが表示されます。上部右側の「XX時」のチェックボックスにチェックを入れ、時間を変更すると、365日選択時間のみの表示に絞り込むこともできます。

「月日」を選択すると、365日の日ごとの集計データが表示されます。上部右側の「XX日」にチェックを入れ、日にちを変更すると、各月の選択日の表示に絞り込むこともできます。

「月」を選択すると、12か月の月ごとの集計データが表示されます。上部右側の「XX月」にチェックを入れ、月を変更すると、選択月の表示に絞り込むこともできます。

「年」を選択すると、年間の集計データが表示されます。

「月時」を選択すると、各月の時間毎の集計データが表示されます。上部右側の「XX月」にチェックを入れ、月を変更すると、選択月の表示に絞り込むこともできます。

全てに共通し、上部右側の「詳細を表示する」をチェックすると、表示するデータ項目が増えます。また、「選択ノードのみ表示する」をチェックすると、構成ツリーにて選択したノードのみのデータを表示します。

V.　Excelレポート出力

計算結果は、Excel形式のレポートとして出力することができます。出力されるレポートファイルは、Excelテンプレートに従って出力され、HelioBase®ではあらかじめ、英語版と日本語版の2種類のテンプレートが用意されています。

 

1.　Excelレポートテンプレートの変更

メニューの「ヘルプ」⇒「環境設定」を選択すると、「環境設定」ダイアログが表示されます。
「環境設定」ダイアログの「設定項目1」タブ内「Excelレポートテンプレート」コンボボックスでテンプレートを選択することができます。
“HelioBaseReport_jp.xlt”が日本語テンプレート、“HelioBaseReport_en.xlt”が英語テンプレートです。テンプレートを変更した際は、必ず「更新」ボタンを押してください。

2.　Excelレポート出力

構成ツリーにて、CalcUnit-Resultノードを選択し、メニューの「ファイル」⇒「Excelレポート出力」を選択すると、出力処理が開始されます。
Excelレポート出力が完了すると、Excelレポートが表示されます。