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世界のエネルギー構成において太陽光発電の割合が増加するにつれ、予測の精度はかつてないほど重要になっています。信頼性の高いGHIおよびPVOUTの予測は、系統運用者が安定性を維持し、資産所有者が罰則を回避し、トレーダーが戦略を最適化するために役立ちます。

検証試験の詳細#

本検証研究では、予測値と衛星観測データを比較することにより、太陽光発電量およびPVOUTの予測精度を評価する。

  • 観測地点:全大陸にわたる世界153カ所
  • 予測期間:1時間先(ナウキャスティング)および1日先
  • 結果は、温帯、寒帯、乾燥帯、熱帯、極地という主要な気候帯ごとに分類されている
  • 評価指標:バイアス、平均絶対偏差(MAD)、二乗平均平方根偏差(RMSD)

この検証研究におけるPVOUTの精度統計は、以下の設定に基づいています。

  • 幾何学的条件:固定(1つの角度)
  • 方位角(向き):半球に応じて0°または180°
  • チルト角:当該設置場所における最適値
  • 設置容量:10,000 kW
  • PVモジュール技術:CSI

詳細なPV構成パラメータはこちらをご覧ください ->

GHIは、水平面に到達する総日射量を表し、太陽光発電出力の主要な気象要因です。したがって、GHI予測の精度を検証することは、予測システムの全体的な品質を評価する上で極めて重要な第一歩となります。

Solargis ForecastのGHI予測の根拠となる数値をご覧ください。世界中の主要な気候帯にまたがる153カ所の観測地点において、1時間先および1日先の予測精度が検証されています。

GHI検証統計

1時間先(ナウキャスト)の予測精度

実施内容

  • 衛星画像から雲の動きを追跡するSolargis独自の「Cloud Motion Vector(CMV)」モデルを用いて、1時間先までのGHI予測を生成した。
  • 世界中の主要な気候帯を網羅する153カ所の観測地点について、Solargisの衛星データに基づく過去のGHI時系列参照値と予測値を照合し、検証を行いました。
  • 2025年のデータを用いて、1時間ごとおよび15分ごとの時間分解能における精度を比較しました。
  • 標準的な精度指標として、バイアス、MAD、RMSDを、全世界および各気候帯ごとに算出した。

得られた結果

GHI 1時間ごと 15分
平均バイアス -0.18% -0.18%
平均MAD 4.87% 5.39%
平均RMSD 8.58% 9.58%

気候帯別の全結果 →

結論

  • 予測精度は、15分間隔のデータよりも1時間ごとのデータの方が優れており、これは主に、短期的な変動を平滑化する時間的集約効果によるものである。
  • 乾燥地域は、安定した晴天の気象条件により、最も優れた予測精度を示している。
  • 温帯および寒冷な気候帯では、雲量の変動や前線系の影響により、中程度の誤差が見られる。
  • 熱帯および極地では、対流活動、急速な雲の形成、太陽角の低さ、および季節的な極端現象により、最も大きな誤差が見られる。

前日予測の精度

実施内容

  • 数値天気予報(NWP)モデルを用いて、翌日GHI予測(約24~48時間先)を生成した。
  • 2025年のデータを用いて、同一の153か所の世界各地の観測地点について、1時間ごとおよび15分ごとの解像度で検証を行った。
  • 予測期間の延長が精度に与える影響を定量化するため、1時間先までの精度との結果を比較した。

得られた結果

GHI 1時間ごと 15分
平均バイアス 0.56% 0.57%
平均MAD 6.15% 6.61%
平均RMSD 10.11% 10.89%

気候帯別の全結果 →

結論

  • 予測期間が長いため、1時間先予報に比べて精度は低くなる。
  • 乾燥地域は気象条件が安定しているため、最も良好な予測精度を示している。
  • 熱帯地域は、対流性雲の形成により、最も低い精度を示した。
  • 極地では、サンプルサイズの制限も一因となり、精度が低くなっている。
  • 温帯および寒冷な気候帯では、誤差は中程度である。

PVOUTとは、太陽光パネルによって太陽光が電気に変換される際に、太陽光発電システムによって生成される電力のことです。SolargisのGTIおよびTEMPの過去時系列データは、Solargisの太陽光発電モデルによってシミュレーションされるPVOUTの主要な入力データとなります。

また、予測精度は、モジュールの傾斜角や方位、設置容量、日陰の状況、システム損失などの太陽光発電システムの構成パラメータにも左右されます。

Solargis ForecastのPVOUT予測の根拠となる数値をご覧ください。1時間先および1日先の予測精度は、すべての主要な気候帯にわたる世界153カ所の観測地点で検証されています。

PVOUT検証統計

1時間先(ナウキャスト)の予測精度

実施内容

  • 1時間先のGHI/GTIおよびTEMP予測を、同一の固定PVシステム構成を用いてPVOUT予測に変換した。
  • 153地点すべてについて、1時間先の結果と比較して精度を検証し、ホライズン効果を定量化した。
  • バイアス、MAD、RMSDを、全球および気候ゾーンごとに、1時間および15分解像度で算出した。
  • さらに、予測性能のばらつきを定量化するため、全観測地点における最小および最大のMADを分析した。

得られた結果

PVOUT 1時間ごと 15分
平均バイアス -0.15% -0.15%
平均MAD 4.89% 5.40%
平均RMSD 8.66% 9.68%

気候帯別の全結果 →

結論

  • GHIがPVOUTの主要な入力データであるため、PVOUTとGHIの精度パターンは全体的に非常に類似している。
  • バイアスはすべての気候帯でゼロに近いですが、平均バイアスだけでは予測の質を完全に反映しているとは言えません。MADは、方向に関係なく偏差の典型的な大きさを捉えるため、最も重要な指標となります。
  • 1時間先予測のPVOUTの精度は、乾燥地帯で最も高く、極域および熱帯地域で最も低い。

前日予測の精度

実施内容

  • 同じ固定PVシステム構成を用いて、前日GHI/GTIおよびTEMP予測をPVOUT予測に変換した。
  • 153カ所すべての地点について、1時間先予測の結果と比較することで精度を検証し、予測期間効果を定量化した。
  • 運用上の現実的な精度期待値を裏付けるため、サイト間のMAD(平均絶対誤差)の最小値・最大値の変動を分析した。

得られた結果

PVOUT 1時間ごと 15分
平均バイアス 1.08% 1.08%
平均MAD 6.27% 6.70%
平均RMSD 10.49% 11.24%

気候帯別の全結果 →

結論

  • 前日予測(PVOUT)の精度は、1時間前予測よりもわずかに劣る。
  • デイアヘッドの予測期間こそが、電力市場への参加、送電網の計画、および蓄電池の最適化において最も重要である。
  • 予測精度は設置場所によって大きく異なる可能性があるため、期待される性能を評価する際には、平均MAD(平均絶対誤差)だけでなく、最小値および最大値によって表される変動性も考慮すべきである。

検証研究の全文をご覧になりSolargis ForecastまたはSolargis Forecast APIについて詳しくご確認ください。