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）。

The purpose of this study is to estimate the power transmission characteristics of solar cells in different environments on land and on ships, and to establish a method for planning solar power transmission characteristics to maximize the power transmission. This study focuses on (a) fixed and independent solar power generation systems for small power and design applications,(b) portable and non-standard solar power generation systems, and (c) medium scale solar power generation systems for vertical wall installations such as residential areas. In the first half of 2022,(a) research on small power generation systems for installation purposes was mainly carried out, and the following results were achieved. On board the ship,(A) the ship's navigation direction changes,(B) the ship's hull movement is affected by the setting of the solar radiation meter and the measurement of the value. In this paper, the author studies the basic structure of the solar radiation intensity measurement system, which can be used to measure the solar radiation intensity variation in the whole day, east, west, north and south directions at an inclination angle of 90°, including 5 directions and 7 directions, in summer, winter and winter. The results of this research show that the direct component, scattered component and reflection component of solar radiation intensity in three directions are estimated, and the estimation accuracy of solar radiation intensity in any direction is shown (Result 1). The second is (a) small electric power transmission system for design purposes, 3-direction solar radiation intensity and 3-axis ship motion measurement, and miniaturization of measurement system. The test results of the outdoor test of the test system were confirmed by the test results of the 3-day continuous test (Result 2). A new method for measuring and compensating the impact of the ship's 2-axis motion The accuracy of compensation for the influence of dynamic factors on the measurement results of the above mentioned results (result 3) was clearly improved. In addition, the influence of seasonal variation on the transmission characteristics of curved surface shape of solar cells was studied (Result 4).