PVsystの遮蔽物入力方法とは？影損失を正しく評価する6つの設定術

目次

• 遮蔽物入力が発電量シミュレーションに与える影響

• 遮蔽物入力前に整理すべき現地条件

• 設定術1：遮蔽物を種類ごとに分けて入力する

• 設定術2：高さ・距離・方位を現場基準でそろえる

• 設定術3：アレイ間の影を過小評価しない

• 設定術4：近接影と遠方影を分けて考える

• 設定術5：影損失の結果を月別・時間帯別に確認する

• 設定術6：設計変更と入力条件をセットで管理する

• 遮蔽物入力でよくある失敗と見直しポイント

• 影損失を減らすために実務で重視したい判断軸

• まとめ：遮蔽物入力は発電量と提案信頼性を左右する

遮蔽物入力が発電量シミュレーションに与える影響

太陽光発電の発電量シミュレーションでは、周辺建物、樹木、設備機器、架台列、地形などによる影を適切に扱う必要があります。日射量、設備容量、傾斜角、方位角、温度損失などを丁寧に設定しても、影の条件が実態と異なれば、算定した発電量と実績の差が広がる可能性があります。ただし、遮蔽物を正確に入力すること自体が現地の影損失を減らすわけではありません。入力によって影損失をより適切に評価し、その結果を使って配置や離隔、設備位置などを変更することで、初めて物理的な影損失の低減につながります。

PVsystでは、近くの物体による影を三次元シーンで扱う `Near Shadings` と、遠方の地形などを地平線プロファイルで扱う `Horizon` が分かれています。さらに近接影については、受光面の遮られた割合に基づく日射損失だけでなく、部分影によるストリング内・並列回路間の電気的ミスマッチも別に考える必要があります。公式ヘルプでは、近接影の計算方法として、日射損失だけを扱う方法、ストリング区画による近似、モジュール配置と結線を使う詳細計算が示されています。([PVSyst][1])

実務で難しいのは、現地にある物体をどこまで細かく再現するかという判断です。三次元モデルを細密にしすぎると、作成、計算、レビューの負荷が増えます。一方、発電面に影を落とす主要な物体を省略すると、発電量を楽観的に見積もるおそれがあります。重要なのは見た目の再現度ではなく、影の発生時期、時間帯、範囲と、電気回路への影響を判断できる粒度でモデル化することです。PVsystの使い方を実務へ落とし込む際は、操作手順と同時に、計算方式ごとの結果の意味を理解する必要があります。

なお、製品名の公式表記は `PVsyst` です。([PVSyst][2]) 本記事では現行の公式ヘルプに沿った一般的な画面名を使用していますが、メニュー名や配置はバージョンによって変わる場合があります。公開時には、使用中のバージョンのヘルプと実画面で最終確認してください。

遮蔽物入力前に整理すべき現地条件

入力前には、敷地図、測量成果、屋根伏図、架台図、設備配置図、現地写真などを集め、原点、真北、座標系、標高基準、長さの単位を統一します。写真は物体の存在や概略形状の確認に役立ちますが、距離や高さを正確に読み取れるとは限りません。重要な遮蔽物の位置と高さは、可能な範囲で図面や計測値に基づかせ、推定値には推定であることと採用理由を記録します。

高さは、地盤面、屋上面、架台設置面など、どの基準面から測った値かを明確にします。傾斜地では、遮蔽物の足元と太陽電池アレイの設置位置に高低差があるため、物体の単純な高さだけでは影の長さを判断できません。樹木については、現況樹高、剪定後、将来成長後などを一つの確定値にまとめず、必要に応じて複数のシナリオに分けると説明しやすくなります。

PVsystで近接影を入力する基本の流れは次のとおりです。

• まずプロジェクトのバリアントで、少なくとも `Orientation` と `System` の主要条件を仮設定します。

• `Near Shadings` から `Construction/Perspective` を開き、PVテーブルと周辺の遮蔽物で三次元シーンを作成します。

• シーンを閉じる際に、三次元側の方位・面積と `Orientation`・`System` の定義が整合しているか確認します。

• `Table` で遮蔽率テーブルを計算し、等遮蔽線図や影のアニメーションで形状と向きを点検します。

• `Use in simulation` で、日射損失のみ、ストリング区画による近似、または `Module Layout` による詳細計算のどれを使うか決めます。

• シミュレーション後に、損失図と時系列結果を確認し、影なし・設計変更案などのバリアントと比較します。

公式ヘルプも、`Near Shadings` から `Construction/Perspective` を開いて三次元シーンを作成し、シーン確定後に `Table` で遮蔽率テーブルを作る流れを示しています。([PVSyst][3])

遠方の山並みや丘陵は、原則として近接影の三次元シーンではなく `Horizon` で扱います。同じ遮蔽物を `Horizon` と三次元シーンの両方に入れると、影響を二重に数える可能性があるため、入力範囲を明確に分けてください。

設定術1：遮蔽物を種類ごとに分けて入力する

第一の設定術は、建物、樹木、フェンス、受変電設備、パラペット、架台列などを、意味の分かる単位に分けて入力することです。すべてを一つの巨大な物体にまとめると、どの物体が結果を左右しているのかを切り分けにくくなります。反対に、発電量へほとんど影響しない凹凸まで再現すると、モデルが重くなり、変更履歴も追いにくくなります。

優先順位は、発電面に影が届く可能性の高い物体から付けます。一般には、太陽電池面の南側だけを機械的に入力するのではなく、設置場所の緯度、アレイ方位、朝夕の太陽方位を踏まえて影の可能性を判断します。東西向きの屋根や追尾式設備では、注目すべき方向が南側に限られません。

建物は、影の輪郭を決める高さ、幅、位置を優先し、影に寄与しない細部は簡略化できます。樹木は形状や透過率を一意に決めにくく、季節、剪定、成長によって条件が変わります。そのため、現況ケースと保守的ケースを分け、どの前提で発電量を算定したかを明記する方法が安全です。

PVsystの三次元シーンでは、物体名を付け、一覧から選択・編集できます。名称を `南側建物_現況`、`樹木A_成長ケース` のように統一すると、設計レビューで影響源を追跡しやすくなります。([PVSyst][4])

地形メッシュを利用する場合は、地形を配置基準として使うのか、実際に影を落とす法面・地物として使うのかを区別します。現行の公式ヘルプでは、Ground object は初期状態では影を投じないため、地形自体を遮蔽物として評価する場合は Shadow casting の設定を確認する必要があります。([PVSyst][5])

設定術2：高さ・距離・方位を現場基準でそろえる

第二の設定術は、高さ、水平位置、方位を同じ現場基準でそろえることです。遮蔽物の寸法が正しくても、PVテーブルとの相対位置や北方向がずれていれば、影の時刻と範囲は変わります。図面の上方向が真北とは限らないため、図面方位、測量座標、PVsyst内の方位を照合してください。

高さには、物体自体の高さと基準面の標高差があります。屋上設備の高さを地上基準で入力したり、傾斜地で遮蔽物とアレイの標高差を無視したりすると、影を過大または過小に評価します。単位も、メートル、ミリメートル、図面縮尺が混在しないよう入力前に統一します。

距離は物体までの水平離隔だけでなく、アレイ上のどの位置に影が届くかまで確認します。ただし、影の面積が小さいから電力損失も小さいとは限りません。セルの一部やモジュール下端に細い影がかかる場合でも、モジュールの内部回路、バイパスダイオード、ストリング構成によっては、幾何学的な影面積を上回る電気的損失が生じることがあります。小さな影を影響限定と決めつけず、後述する電気的影損失の計算方法を選ぶ必要があります。([PVSyst][6])

入力後は、冬至付近だけでなく、春秋や夏季を含む複数の日付・時刻で影の動きを確認します。朝夕の影の向きが現地写真や太陽方位の想定と逆なら、真北、方位角、座標の向きを再点検します。影のアニメーションは有効な確認手段ですが、最終判断は年間シミュレーションのエネルギー損失と合わせて行います。

設定術3：アレイ間の影を過小評価しない

第三の設定術は、隣接するPVテーブル同士の相互影を、単なる影面積だけで評価しないことです。列間隔を狭めれば設置容量を増やせますが、低太陽高度時の相互影が増えます。反対に列間隔を広げれば影は減りやすいものの、設置容量や土地利用率が下がる場合があります。比較すべきなのは影損失率の低さだけでなく、年間発電量、設備容量、施工性、保守動線を含む設計全体です。

相互影の主な幾何条件は、PVテーブルの傾斜角、テーブル幅、ピッチまたは列間隔、下端高さ、地盤勾配です。北半球で概ね南向きに設置する固定架台では、南下がりの斜面が相互影を緩和し、北下がりの斜面が増やす方向に働くことがあります。ただし、東西向き、追尾式、複雑地形では同じ説明を一律に当てはめられないため、三次元シーンで確認してください。

PVsystの近接影計算では、目的に応じて次の方法を使い分けます。

• `Linear` は受光面の日射欠損を扱い、電気的ミスマッチを含みません。公式ヘルプでは、完全な影損失に対する下限側の評価として位置付けられています。

• `According to module strings` は、PVテーブルをストリング相当の区画に分けて電気的影響を近似します。規則的な列間影には使いやすい一方、一般には上限側になり得る近似です。

• `Module Layout` は、各モジュールの位置とストリング・インバータへの割り当てを使って、部分影による電気的ミスマッチをより詳細に計算します。

これらの位置付けと必要な入力は公式ヘルプに示されています。`Module Layout` では三次元シーンに加え、`System` 側のモジュール、インバータ、ストリング構成を整合させる必要があります。([PVSyst][7])

初期比較では `Linear` とストリング区画による近似を比較し、影の電気的影響が設計判断を左右する案件では `Module Layout` を検討します。計算方法を変えると結果の意味も変わるため、異なる方式の値を同じ条件として並べないことが重要です。

設定術4：近接影と遠方影を分けて考える

第四の設定術は、PVsyst上の `Near Shadings` と `Horizon` を役割どおりに使い分けることです。近接影は、建物、樹木、設備、隣接架台などがPV面の一部へ具体的な影を落とす現象で、三次元シーンにより位置と形状を扱います。遠方影は、山や遠い地形などによって、ある時刻に太陽がサイト全体から見えるかどうかを地平線プロファイルで表します。

公式ヘルプでは、遠方影として扱える目安を、遮蔽物までの距離がPVフィールド寸法のおおむね10倍を超える場合としています。ただし、これは一律の境界ではなく、PVフィールド全体にほぼ同じ遮蔽を与えるかどうかを判断するための目安です。近い建物群や起伏の大きい地形で、フィールド内の場所によって影が異なる場合は、単純な地平線プロファイルだけで表せないことがあります。([PVSyst][8])

近接影と遠方影を分ける実務上の利点は、対策可能性を整理できることです。近接影は、列間隔、アレイ位置、設備配置、樹木管理などで改善できる場合があります。遠方の山による影は、通常はレイアウト変更だけで解消しにくく、敷地条件として発電量へ織り込むことになります。

同じ山裾や建物を `Horizon` と三次元シーンの両方へ重複入力しないよう注意してください。また、遠方影データを外部サービスから取り込む場合は、そのデータが近隣建物や樹木まで含むかを確認し、近接影モデルとの重複を避けます。

設定術5：影損失の結果を月別・時間帯別に確認する

第五の設定術は、年間の影損失率だけで判断せず、季節と時間帯を確認することです。同じ遮蔽率でも、日射の強い時間に発生するか、朝夕の低日射時に発生するかで、年間エネルギーへの影響は異なります。また、日射損失と電気的ミスマッチ損失は同じ指標ではないため、損失図の項目を分けて読みます。

三次元シーンの確認では、等遮蔽線図を使うと、太陽高度・方位と遮蔽率の関係を太陽軌道上で把握できます。これは季節・時間帯ごとの影の分布を確認するための図であり、それ自体が年間エネルギー損失率ではありません。入射日射の大きさや電気回路の影響を含む最終評価は、シミュレーション結果で行います。([PVSyst][9])

PVsystの結果は、設定に応じて月別、日別、時間別またはサブアワリーの変数を表示・出力できます。年間報告書だけで原因が分からない場合は、影に関する変数を時系列で出力し、どの月・時刻に損失が集中しているかを確認します。([PVSyst][10])

結果が現地感覚と大きく違う場合は、数値をそのまま採用せず、次を見直します。南側に高い建物を置いたのに冬季の影がほとんど出ない場合は、位置、方位、標高、単位、Shadow casting を確認します。小さな影面積なのに電気的損失が大きい場合は、ストリング区画、モジュール向き、結線割り当てを確認します。逆に損失が過大な場合は、同じ物体の二重入力や、保守ケースと現況ケースの混在を疑います。

設定術6：設計変更と入力条件をセットで管理する

第六の設定術は、レイアウト、システム構成、遮蔽物条件を一つのバージョンとして管理することです。アレイ位置、列間隔、傾斜角、モジュール枚数、ストリング構成、設備位置のいずれかを変更すると、影の形状または電気的影響が変わる可能性があります。以前の遮蔽物モデルや計算結果をそのまま流用しないでください。

バリアント名には、案番号だけでなく、主要条件が分かる情報を入れます。たとえば、レイアウト版、設備容量、傾斜角、影シナリオ、計算方式を記録すると比較しやすくなります。あわせて、使用した図面、測量日、樹木条件、地平線データの出所、推定値の根拠を残します。

`Module Layout` は、三次元シーンの各モジュール位置と `System` の電気構成に依存します。公式ヘルプも、シーンやシステム定義を後から変更した場合、Module Layout の定義を再確認する必要があるとしています。([PVSyst][11])

設計案を比較するときは、影損失率だけでなく、年間発電量の総量と前提条件を並べます。容量を増やした案では影損失率が上がっても、総発電量が増えることがあります。反対に、影を減らすために間隔を広げた結果、容量減少の影響が上回る場合もあります。案件の目的が売電、自家消費、ピーク時間帯の出力確保のどれかによっても、適切な案は変わります。

遮蔽物入力でよくある失敗と見直しポイント

よくある失敗は、近接影と遠方影の混同です。山や遠方地形を細かな三次元物体として過剰に作る一方、近い建物を単純な地平線として扱うと、フィールド内の局所影を表現できません。さらに、同じ物体を両方へ入れると二重計上の原因になります。

次に多いのは、図面上の北、真北、PVsyst内の方位が一致していないケースです。方位がずれると影の出る時刻が変わります。高さの基準面、標高差、長さ単位の取り違えも同時に確認してください。

三次元シーンを変更した後に遮蔽率テーブルを再計算していない、または古いシミュレーション結果を見ているケースにも注意が必要です。シーン、計算方式、バリアント名、実行日時を対応付け、変更後は再計算した結果で比較します。

`Linear` の結果だけを最終影損失として扱うことも危険です。`Linear` は日射欠損を示しますが、部分影の電気的ミスマッチを含みません。細い影やモジュール下端の影でも、回路構成によって損失が増幅される可能性があるため、案件の重要度に応じてストリング区画または `Module Layout` を使います。

樹木の高さや密度を一つの確定条件として扱うこと、将来の剪定や成長を記録しないことも見直しポイントです。不確実な条件は、現況、管理実施、保守的条件の複数ケースに分けると、発電量の幅と管理条件を説明できます。

最後に、外部CADや点群から詳細モデルを取り込む場合でも、細かさがそのまま精度になるとは限りません。影に寄与しない小物や重複面を整理し、座標、標高、単位、PVテーブルとの整合を検証します。入力データの出所と簡略化方針を残すことが、再現性のあるシミュレーションにつながります。

影損失を減らすために実務で重視したい判断軸

影損失を物理的に減らすには、シミュレーション結果を設計変更へつなげる必要があります。候補には、列間隔の調整、アレイ位置の移動、傾斜角や下端高さの見直し、屋上設備との離隔、樹木の管理、電気ストリング構成の見直しなどがあります。ただし、安全離隔、構造条件、消防・保守動線、施工性を損なう変更は採用できません。

判断では、影損失率だけでなく、年間発電量、時間帯別出力、設備容量、工事費、保守性、不確実性を同時に見ます。自家消費案件では、年間総量が同じでも需要の大きい時間帯に影が出る案と出ない案で価値が変わります。売電案件でも、設備容量を増やした案と影を抑えた案を総発電量で比較する必要があります。

改善可能な影と、敷地条件として受け入れる影を分けることも重要です。アレイ間影や設備配置による影は設計で改善できる場合があります。遠方地形の影は一般に変更しにくく、事業性評価へ織り込みます。樹木は管理契約や敷地権限がなければ、剪定を前提にした発電量を確定値として扱えません。

また、影なし、現況、保守的条件、対策後の複数バリアントを比較すると、対策の効果と前提の感度を説明しやすくなります。シミュレーション結果は将来の実発電量を保証する値ではなく、気象データと入力条件に基づく推定です。提案書では、採用バリアント、影の計算方式、現地条件の基準日、不確実な前提を明記してください。

まとめ：遮蔽物入力は発電量と提案信頼性を左右する

PVsystで影を扱う際は、まず遠方影を `Horizon`、近接影を `Near Shadings` の三次元シーンに分けます。次に、原点、真北、標高基準、単位を統一し、主要な遮蔽物とPVテーブルの位置関係を再現します。シーン確定後は遮蔽率テーブルを計算し、等遮蔽線図と時系列結果で影の季節・時間帯を確認します。

影損失を適切に評価する6つの要点は、遮蔽物を意味の分かる単位で管理すること、高さ・距離・方位を同じ基準にそろえること、アレイ間影を電気的影響まで含めて見ること、近接影と遠方影を分けること、年間値だけでなく月別・時間帯別に確認すること、設計変更と入力条件を同じバージョンで管理することです。

特に、日射欠損だけを扱う `Linear` と、電気的ミスマッチを近似する `According to module strings`、詳細計算の `Module Layout` は結果の意味が異なります。目的と必要精度に合う方法を選び、計算方法を提案書へ明記してください。

現地計測や点群、設計支援を別の製品で補う場合は、PVsystと同じ座標系・標高基準へそろえられるか、対応ファイル形式は何か、どこまで手作業の変換が必要かを事前に確認します。LRTKソーラーはPVsystとは別の製品であるため、利用を検討する際は、PVsystとの直接連携の有無や対応範囲を公式仕様または個別の提供条件で確認したうえで使い分けてください。([Lefixea Irtk][12])