Hybridization of photovoltaic power generation and solar thermal power generation by combinatorial optimization

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本研究は、太陽光発電と太陽熱発電のハイブリッド化を実現する装置を設計することと、最適配置問題とハイブリッド化のための多層フィルムの構造を求める組合せ最適化問題を効率よく解く手法を提案し、有効性を確認することを目的としている。2022年度は太陽軌道とヘリオスタットの配置、タワーの配置およびレシーバの配置から受光量を見積もる計算式を導出し、最適化の目的関数を定式化した。影を見積もる場合には光線追跡が必要となり影のかかる領域を時間経過と共に正確に求める解析は高コストであるため、影の元となる物体形状を離散化し、追跡本数を減らし影の投影面積を求める近似計算を導入した。影の影響を見積もる手法の有効性を確認するため、太陽電池パネルを任意形状敷地内に最適配置する問題において影による受光量の減少を受光量最大化を行う目的関数に組み込んで最適化を実施した。これにより本研究の最適化計算を効率的に実施するために重要である次のような知見が得られた。影の影響による受光量の低下を避けるような配置が得られた。さらに、影がかかることによる受光量の低下は全体の受光量に比べ少ないため、太陽電池パネルの台数が増加するように配置されることが分かった。ヘリオスタットの配置問題に影の影響を組み込む際には、単純にヘリオスタットの詰め込み問題とならないようにヘリオスタットの影の影響を同時に組み込む必要があることが示唆された。以上の得られた知見をまとめ、学会講演会にて2件の研究発表を行った。なお、これまで課題として認識できていなかったタワーへの反射を別のヘリオスタットが遮ってしまう現象であるブロッキングの影響も目的関数に組み込む必要があることが分かった。次年度は、当初の計画に加えて目的関数の改良にも取り組む。