JP2010193693A

JP2010193693A - 発電システム

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Publication number: JP2010193693A
Application number: JP2009038364A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nakada; 浩史中田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2009-02-20
Filing date: 2009-02-20
Publication date: 2010-09-02
Anticipated expiration: 2029-02-20
Also published as: JP5297836B2

Abstract

【課題】本発明は、電力変換装置の運転台数を適切に制御して発電システムの発電量をできるだけ増加することが可能な発電システムを提供することを目的とするものである。
【解決手段】本発明に係る発電システム１は、太陽電池発電部２から入力される直流電力を直流電力または交流電力に変換して出力負荷部４に電力を供給する複数台の電力変換装置３ａ〜３ｊを有して成り、１日の時間帯によって運転する電力変換装置の台数を変化させる構成とされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池などの直流電源から入力される直流電力を直流電力または交流電力に変換し、出力負荷や商用電力系統に電力を供給する複数台の電力変換装置から構成される発電システムに関するものであり、特に、複数台の電力変換装置の直流電力制御及び運転台数制御に関する。

太陽電池は、太陽光による自然エネルギーを利用して直流電力を出力するものであり、地球温暖化ガスを排出しないシンプルでクリーンなエネルギー源として知られている。特に、近年では、太陽電池モジュールを既存建造物の屋根や敷地内に設置し、この太陽電池パネルで得られた直流電力を交流電力に変換して、商用電力系統を含む交流負荷に電力を供給する大規模な太陽光発電システムが実用化されている。

図５は、太陽光発電システムの一従来例を示す回路ブロック図である。図５に示すように、本従来例の発電システム１０１は、太陽電池発電部１０２（図５の例では複数の太陽電池１０２ａ、１０２ｂ）と、太陽電池発電部１０２から入力される直流電力を交流電力に変換する電力変換装置１０３（図５の例では複数の電力変換装置１０３ａ、１０３ｂ）と、商用電力系統１０４と、電力変換装置１０３と商用電力系統１０４とを機械的に接続／解列する交流接続／解列部１０５と、複数の太陽電池１０２ａ、１０２ｂを電気的に一つの太陽電池発電部１０２としてまとめる集電部１０６と、電力変換装置１０３と太陽電池発電部１０２とを機械的に接続／解列する直流接続解列部１０７と、を有して成る。

発電システム１０１の太陽電池発電部１０２は、例えば、太陽電池容量１００［ｋＷ］を最小単位として２系統の太陽電池１０２ａ、１０２ｂから構成されている。また、電力変換装置１０３は、例えば、出力容量１００［ｋＷ］を最小単位として２台の電力変換装置１０３ａ、１０３ｂから構成されている。

太陽電池発電部１０２を構成する２系統の太陽電池１０２ａ、１０２ｂは、集電部１０６で一まとめに集電されており、その集電された出力電力が電力変換装置１０３ａ、１０３ｂに対して各々並列に入力されている。このような接続を行うことにより、例えば、２台の電力変換装置１０３ａ、１０３ｂのうち、電力変換装置１０３ａのみを運転させて電力変換装置１０３ｂを停止させると、１台の電力変換装置１０３ａに対して２系統分の太陽電池１０２ａ、１０２ｂの出力電力を集中させることができる。

なお、電力変換装置１０３の変換効率（（出力電力／入力電力）×１００［％］）は、入力電力に応じて変化するものであり、一般的には、図６に示すように、入力電力が小さいほど変換効率が低くなり、入力電力が大きいほど変換効率が大きくなる。

２台の電力変換装置１０３ａ、１０３ｂのうち、電力変換装置１０３ａは、主電力変換装置であり、電力変換装置１０３ｂは、主電力変換装置からの出力指令信号を受けて出力変化または運転停止を行う。昼間時において、太陽電池発電部１０２に太陽日射が当たると、まず主電力変換装置１０３ａに太陽電池発電部１０２から電力が供給されて、主電力変換装置１０３ａは自動的に運転を開始する。

太陽日射強度が大きい場合には、主電力変換装置１０３ａが直流電力制御を行った結果を副電力変換装置１０３ｂに送信し、送信された出力指令信号に基づいて副電力変換装置１０３ｂが運転する。すなわち、電力変換装置１０３ａ、１０３ｂは２台とも運転する。一方、太陽日射強度が小さい場合には、太陽電池発電部１０２の総発電電力量が小さく、電力変換装置１０３ａ、１０３ｂとも運転すると、１台あたりの入力電力が小さくなり、電力変換効率が小さくなってしまう。そこで、運転台数を１台に減らして、太陽電池発電部１０２の発電電力を主電力変換装置１０３ａのみに集中させた上で、主電力変換装置１０３ａが直流電力制御を行って運転すると、１台あたりの入力電力が大きくなるので、電力変換効率を大きくすることができる。

なお、上記に関連する従来技術の一例としては、特許文献１や特許文献２を挙げることができる。
特開平６−１６５５１３号公報特許第３５４５２０３号明細書

しかしながら、上記の従来技術では、太陽日射強度に応じて電力変換装置の運転台数を変化させているので、電力変換装置の必要設置台数が多い大規模な太陽光発電システムにおいて、太陽日射強度が頻繁に変化する場合には、電力変換装置の起動と停止が頻繁に繰り返されるという課題があった。例えば、システム容量が１［ＭＷ］を超える大規模発電システムにおいては、１台あたりの出力容量が１００［ｋＷ］である電力変換装置の必要設置台数が１０台と多くなるので、上記課題が顕在化するおそれがあった。

また、このような電力変換装置が多数台で構成される大規模発電システムにおいて、太陽日射強度が大きく変化する場合には、電力変換装置の運転台数が大きく変化するので、その運転台数制御が太陽日射強度の変化に追従できずに、運転中の電力変換装置に対する太陽電池の接続数が過剰となって、電力変換装置の許容入力電力を超えてしまい、結果として電力変換装置が正常に動作しなくなるおそれがあった。

本発明は、上記の問題点に鑑み、電力変換装置の運転台数を適切に制御して発電システムの発電量をできるだけ増加することが可能な発電システムを提供することを主たる目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明に係る発電システムは、太陽電池発電部から入力される直流電力を直流電力または交流電力に変換して出力負荷部に電力を供給する複数台の電力変換装置を有して成る発電システムにおいて、１日の時間帯によって運転する電力変換装置の台数を変化させる構成（第１の構成）とされている。このように構成された発電システムによれば、太陽日射強度の大小にかかわらず、発電システムの発電電力量をできるだけ増加することができる。

また、上記第１の構成から成る発電システムは、前記発電システムが発電可能となってから第１の時刻となるまでの時間帯、及び、第１の時刻よりも遅い第２の時刻から前記発電システムが発電不可能となるまでの時間帯において、前記電力変換装置の運転台数を所定の最小運転台数とする構成（第２の構成）にするとよい。このように構成された発電システムによれば、太陽日射強度が小さい場合においても、発電システムの発電電力量をできるだけ増加することができる。

また、上記第２の構成から成る発電システムは、前記第１の時刻から第２の時刻までの時間帯において、前記電力変換装置の運転台数を全数とする構成（第３の構成）にするとよい。このように構成された発電システムによれば、日射強度の急変が生じた場合でも、日中における電力変換装置の運転台数が固定されるので、電力変換装置の起動と停止が頻繁に繰り返される事態を防止することが可能となる。また、日中の運転台数を全数とすることにより、運転中の電力変換装置に対する太陽電池の接続数が過剰となることはなく、電力変換装置の許容入力電力を超えてしまうこともないので、電力変換装置を正常に動作させることが可能となる。

また、上記第３の構成から成る発電システムは、前記電力変換装置の運転台数が全数とされている時間帯において、前記太陽電池発電部の動作点電圧をその出力が最大となる最適動作点電圧と一致するように制御する構成（第４の構成）にするとよい。このように構成された発電システムによれば、太陽日射強度が大きい場合において、発電システムの発電電力量をできるだけ増加することができる。

また、上記第４の構成から成る発電システムは、前記電力変換装置の運転台数が最小運転台数とされている時間帯において、前記太陽電池発電部から供給可能な直流電力が運転中の電力変換装置の入力容量を上回る場合には、前記太陽電池発電部の動作点電圧を前記最適動作点電圧からずらすように制御する構成（第５の構成）にするとよい。このように構成された発電システムによれば、日射強度が小さい場合において、最小運転台数による運転を継続することができるので、電力変換装置の運転台数が不必要に変化されなくなるので、電力変換装置の起動と停止が頻繁に繰り返される事態を防止することができる。

また、上記第５の構成から成る発電システムにおいて、前記第１の時刻及び前記第２の時刻は、１年を通して変更される構成（第６の構成）にするとよい。このように構成された発電システムによれば、太陽日射強度が小さい場合においても、発電システムの発電電力量をできるだけ増加することができる。

また、上記第６の構成から成る発電システムは、前記電力変換装置の運転台数が最小運転台数とされている時間帯において、前記太陽電池発電部の動作点電圧を前記最適動作点電圧からずらすように制御している時間が日々増加する場合には、前記第１の時刻から前記第２の時刻までの時間帯を長くするように、前記第１の時刻、及び、前記第２の時刻を変更する構成（第７の構成）にするとよい。このように構成された発電システムによれば、１年の季節変化に伴う日射強度の変化に応じて１日の太陽日射強度が増加する場合において、発電システムの発電電力量をできるだけ増加することができる。

また、前記電力変換装置の運転台数が最小運転台数とされている時間帯において、前記太陽電池発電部の動作点電圧が前記最適動作点電圧に到達しない日々が続いた場合には、前記第１の時刻から第２の時刻までの時間帯を短くするように、前記第１の時刻及び前記第２の時刻を変更する構成（第８の構成）にするとよい。このように構成された発電システムによれば、１年の季節変化に伴う日射強度の変化に応じて１日の太陽日射強度が減少する場合において、発電システムの発電電力量をできるだけ増加することができる。

上記したように、本発明に係る発電システムであれば、電力変換装置の運転台数を変化する際に、電力変換装置の起動と停止が頻繁に繰返されることがなく、また、太陽日射強度の大小に関わらずに、発電システムの発電電力量をできるだけ増加することができ、さらには、１年の季節変化に伴う太陽日射強度の変化に応じて、発電システムの発電電力量をできるだけ増加することが可能となる。

以下では、本発明に係る発電システムの一実施形態について、図面を参照しながら詳細な説明を行う。図１は、太陽電池を直流電源とする大規模な発電システムの一実施形態を示す回路ブロック図である。図１に示したように、本実施形態の発電システム１は、太陽電池発電部２（図１の例では複数の太陽電池２ａ〜２ｊ）と、太陽電池発電部２から入力される直流電力を交流電力に変換する電力変換装置３（図１の例では複数の電力変換装置３ａ〜３ｊ）と、電力変換装置３に接続される商用電力系統４と、電力変換装置３と商用電力系統４を機械的に接続／解列する交流接続／解列部５と、複数の太陽電池２ａ〜２ｊを一つの太陽電池発電部２としてまとめる集電部６と、電力変換装置３と太陽電池発電部２とを機械的に接続／解列する直流接続／解列部７と、を有して成る。

発電システム１の太陽電池発電部２は、例えば、太陽電池容量１００［ｋＷ］を最小単位として１０台の太陽電池２ａ〜２ｊから構成されている。また、電力変換装置３は、例えば、出力容量１００［ｋＷ］を最小単位として１０台の電力変換装置３ａ〜３ｊから構成されている。

太陽電池発電部２を構成する１０台の太陽電池２ａ〜２ｊは、集電部６で一まとめに集電されており、その集電された出力電力が電力変換装置３ａ〜３ｊに対して各々並列に入力されている。このような接続を行うことにより、例えば、電力変換装置３ａのみを運転させ、残りの電力変換装置３ｂ〜３ｊを停止させると、１台の電力変換装置３ａに対して１０台の太陽電池２ａ〜２ｊの出力電力を集中させることができる。

図２は、電力変換装置３ａ〜３ｊの一構成例を示すブロック図である。図２に示すように、１０台の電力変換装置３ａ〜３ｊのうち、電力変換装置３ａは、発電システム１全体の運転及び停止を決定する主電力変換装置に相当し、電力変換装置３ｂ〜３ｊは、それぞれ、主電力変換装置３ａから送られる指令信号に基づいて、個々の運転及び停止を行う副電力変換装置に相当する。また、主電力変換装置３ａは、太陽電池発電部２からの直流電力に関する制御を自ら行い、副電力変換装置３ｂ〜３ｊは、主電力変換装置３ａから送られる指令信号に基づいて上記制御を行う。

主電力変換装置３ａは、電力変換部８と、制御部９ａと、電源部１０と、系統接続／遮断部１１と、送信回路部１２と、を有して成る。また、副電力変換装置３ｂ〜３ｊはそれぞれ、電力変換部８と、制御部９ｂ〜９ｊと、電源部１０と、系統接続／遮断部１１と、受信回路部１３と、を有して成る。

図３は、主電力変換装置３ａに搭載される制御部９ａの一構成例を示すブロック図である。図３に示す通り、制御部９ａは、電力演算部２１と、動作点制御部２２と、運転停止制御部２３と、ＰＷＭ［Pulse Width Modulation］制御部２４と、ドライブ信号生成部２５と、系統接続／遮断制御部２６と、時刻設定部２７と、タイマ２８と、を有して成る。

図４は、副電力変換装置３ｂ〜３ｊに各々搭載される制御部９ｂ〜９ｊの一構成例を示すブロック図である。図４に示す通り、制御部９ｂ〜９ｊは、それぞれ、運転停止制御部３０と、動作点制御部３１と、ＰＷＭ制御部３２と、ドライブ信号生成部３３と、系統接続／遮断制御部３４と、を有して成る。

次に、上記構成から成る発電システム１の動作について詳細な説明を行う。本実施形態の発電システム１では、図１で示したように、容量１［ＭＷ］を超える太陽電池発電部２が建造物の屋根や敷地内に設置されており、これが集電部６を介して電力変換装置３と接続されている。また、電力変換装置３は、交流接続／解列部５を介して商用電力系統４と接続されている。

朝方に太陽からの日射が太陽電池発電部２に当たると、全ての電力変換装置３ａ〜３ｊの電源部１０に直流電力が供給され、制御部９ａ〜９ｊが自動的に動作を開始する。このとき、制御部９ａの電力演算部２１は、太陽電池発電部２から入力される入力電圧と入力電流に基づいて、太陽電池発電部２の出力電力を演算する。そして、主電力変換装置３ａの制御部９ａは、電力演算部２１で算出された太陽電池発電部２の出力電力が主電力変換装置３ａを運転するために十分な大きさであると判断すると、系統接続／遮断制御部２６を介して、系統接続／遮断部１１をオンする。

また、制御部９ａの動作点制御部２２は、電力演算部２１で算出された太陽電池発電部２の出力電力に基づいて、電力変換装置３ａに入力するための太陽電池２ａ〜２ｊの太陽電池動作点電圧を決定する。制御部９ａのＰＷＭ制御部２４は、動作点制御部２２で決定された太陽電池動作点電圧に基づいてドライブ信号生成部２５のＰＷＭ制御を行う。ドライブ信号生成部２５は、太陽電池２ａ〜２ｊの動作点電圧が決定された電圧となるように、ＰＷＭ制御部２４で決定された制御量に基づいて電力変換部８を駆動させる。その結果、太陽電池２ａ〜２ｊの動作点電圧が最適動作点電圧に達して、太陽電池発電部２からできるだけ出力を取り出すことができる。

太陽からの日射が安定していると、動作点制御部２２で決定された太陽電池動作点電圧に応じた直流電力が太陽電池発電部２から電力変換装置３ａに入力され、これが電力変換部８で交流電力に変換される。そして、電力変換装置３ａの出力電力が商用電力系統４に供給される。また、太陽電池からの日射が変化すると、電力演算部２１で新たに算出された太陽電池２の出力電力に基づいて、動作点電圧制御部２２で新たな太陽電池動作点電圧が決定され、太陽電池２ａ〜２ｊの動作点電圧が新たに決定された太陽電池動作点電圧となるように、ＰＷＭ制御部２４で決定された制御量に基づいて、ドライブ信号生成部２５を介した電力変換部８の駆動制御が行われる。その結果、太陽電池２ａ〜２ｊの動作点電圧が最適動作点電圧に達して、太陽電池発電部２からできるだけ出力を取り出すことができる。

このように、主電力変換装置３ａは、太陽からの日射に応じて、太陽電池発電部２から最大出力を得るように制御を行う。このとき、副電力変換装置３ｂ〜３ｊは、主電力変換装置３ａの時刻設定部２７で設定されている第１の時刻になるまで、主電力変換装置３ａから運転許可の信号を受信しないため、各々の動作が停止された状態となっている。この結果として、１台の主電力変換装置３ａに１０台の太陽電池２ａ〜２ｊの出力電力を集中させることが可能となる。そして、主電力変換装置３ａは、変換効率の高い出力において運転するため、朝夕の低日射強度時においても、発電効率をできるだけ増加することができる。

次に、太陽からの日射強度が徐々に増加していくと、太陽電池２ａ〜２ｊで発電した直流電力が運転中の主電力変換装置３ａの最大入力電力に達するようになり、さらには、最大入力電力を超えるようになる。このように、太陽電池発電部２から供給可能な直流電力が運転中の主電力変換装置３ａの入力容量を上回る場合、制御部９ａの動作点制御部２２は、強制的に太陽電池２の動作点電圧を最大出力点からずらすように制御する。太陽電池２ａ〜２ｊの出力は、気象条件により日射強度が刻々と変化するため、動作点制御部２２で決定される太陽電池動作点電圧は、太陽電池２ａ〜２ｊの最大出力点から外れたり、一致したりするが、日射強度の増加に伴い、動作点制御部２２では、太陽電池２ａ〜２ｊの動作点電圧を最大出力点から強制的にずらす状態が継続するようになる。

そして、主電力変換装置３ａの時刻設定部２７で設定されている第１の時刻になると、主電力変換装置３ａの運転停止制御部２３は、送信回路部１２を介して、他９台の副電力変換装置３ｂ〜３ｊの受信回路部１３に運転許可信号及び動作点電圧指令値を送信する。さらに、副電力変換装置３ｂ〜３ｊでは、受信回路部１３を介して、運転停止制御部３０に運転許可信号及び動作点電圧指令値が伝達される。

副電力変換装置３ｂ〜３ｊの制御部９ｂ〜９ｊ各々において、まず、運転停止制御部３０は、系統接続／遮断制御部３４に対して、系統接続／遮断部１１をオンするように指令を出す。また、運転停止制御部３０は、受信回路部１３を介して入力された動作点電圧指令値を動作点制御部３１に伝達する。これにより、動作点制御部３１では、副電力変換装置３ｂ〜３ｊに入力するための太陽電池動作点電圧が決定され、太陽電池２ａ〜２ｊの動作点電圧が決定された電圧になるように、ＰＷＭ制御部３２で決定された制御量に基づいて、ドライブ信号生成部３３を介した電力変換部８の駆動制御が行われる。

その結果、動作点制御部３１で決定された太陽電池動作点電圧に応じた直流電力が電力変換装置３ｂ〜３ｊに各々入力され、これらが電力変換部８で交流電力に変換される。すなわち、発電システム１は、電力変換装置３ｂ〜３ｊと商用電力系統４とを電気的に接続して連系運転を開始し、電力変換装置３ａ〜３ｊの出力電力が商用電力系統４に供給されることになる。

日中は、主電力変換装置３ａの制御部９ａに内蔵されている時刻設定部２７で設定された第２の時刻になるまで、全ての電力変換装置３ａ〜３ｊが運転を行う。すなわち、主電力変換装置３ａで太陽電池出力制御を行い、副電力変換装置３ｂ〜３ｊに動作点電圧指令値を送信することにより、主電力変換装置３ａと副電力変換装置３ｂ〜３ｊは、太陽電池２ａ〜２ｊから同じ直流電力の入力を受ける形となる。そして、これらの直流電力は、主電力変換装置３ａ及び副電力変換装置３ｂ〜３ｊで各々交流電力に変換された後、商用電力系統４に供給される。このように、日中は、全ての電力変換装置３ａ〜３ｊが運転されるので、運転台数の変化がなく、副電力変換装置３ｂ〜３ｊは、気象条件の変化による日射の急変においても、起動や停止を繰り返すことはない。

一方、夕方に太陽からの日射が少なくなり、主電力変換装置３ａの制御部９ａに内蔵されている時刻設定部２７で設定された第２の時刻になると、主電力変換装置３ａは、運転を継続するが、副電力変換装置３ｂ〜３ｊは運転を停止する。すなわち、第２の時刻になると、主電力変換装置３ａの運転停止制御部２３は、送信回路部１２を介して、他９台の副電力変換装置３ｂ〜３ｊの受信回路部１３に停止信号を送信する。副電力変換装置３ｂ〜３ｊでは、受信回路部１３を介して、制御部９ｂ〜９ｊ内の運転停止制御部３０に停止信号が伝達される。

この場合、運転停止制御部３０は、まず電力変換部８を停止させるべく、動作点制御部３１を介してＰＷＭ制御部３２に指令を出し、ドライブ信号生成部３３を介して電力変換部８を停止させる。次に、運転停止制御部３０は、系統接続／遮断制御部３４に対して、系統接続／遮断部１１をオフするように指令を出す。このような制御により、副電力変換装置３ｂ〜３ｊは、商用電力系統４と切り離されて動作を停止する。

その後、副電力変換装置３ｂ〜３ｊは、主電力変換装置３ａの制御部９ａに内蔵されている時刻設定部２７で設定された第１の時刻になるまで、その動作が停止されたままとなる。従って、１台の主電力変換装置３ａに１０台の太陽電池２ａ〜２ｊの出力電力を集中させることが可能となる。

このとき、主電力変換装置３ａは、太陽からの日射に応じて太陽電池２から最大出力を得るような制御を行う。なお、太陽電池２ａ〜２ｊで発電された直流電力が主電力変換装置３ａの最大入力電力を超えるようになる場合、制御部９ａの動作点制御部２２は、先にも述べたように、太陽電池２ａ〜２ｊの動作点電圧を最大出力点からずらすように制御を行う。太陽電池２ａ〜２ｊの出力は、気象条件により日射強度が刻々と変化するため、動作点制御部２２で決定される太陽電池動作点電圧は、太陽電池２ａ〜２ｊの最大出力点から外れたり一致したりするが、第２の時刻以降は、太陽からの日射強度が徐々に減少していくので、太陽電池２ａ〜２ｊの動作点電圧は最大出力点と一致する状態が継続するようになる。

そして、主電力変換装置３ａの制御部９ａは、電力演算部２１で算出された太陽電池発電部２の出力電力が主電力変換装置３ａを運転するために十分な大きさでないと判断すると、運転停止制御部２３は、まず電力変換部８を停止させるべく、動作点制御部２２を介してＰＷＭ制御部２４に指令を出し、ドライブ信号生成部２５を介して電力変換部８を停止させる。次に、運転停止制御部２３は、系統接続／遮断制御部２６に対して、系統接続／遮断部１１をオフするように指令を出す。このような制御により、主電力変換装置３ａは、商用電力系統４と切り離されて動作を停止する。

なお、主電力変換装置３ａの制御部９ａは、毎日、起動してから第１の時刻になるまでの期間中において、動作点制御部２２が太陽電池２ａ〜２ｊの動作点電圧を最大出力からずらすように制御している時間をカウントしている。すなわち、主電力変換装置３ａに入力される太陽電池２ａ〜２ｊからの電力が、その日初めて主電力変換装置３ａの最大入力電力量を超えたことにより、動作点制御部２２が強制的に太陽電池２ａ〜２ｊの動作点電圧を最大出力点からずらすように制御し始めた時点から、第１の時刻になるまでの時間をカウントしている。

そして、上記の計測時間が所定期間（例えば１週間）において増加した場合には、太陽日射強度が徐々に大きくなっており、１日における太陽日射時間が増加していると判断して、第１の時刻から第２の時刻までの期間を長くするように、例えば、第１の時刻を１０分早めて第２の時刻を１０分遅らせるように、時刻設定部２７の設定内容を更新する。具体的には、１年において季節が冬至から夏至に移行している場合は、この処理が継続される。

一方、上記の計測時間がゼロである状態（すなわち、上記制御の結果、太陽電池２の動作点電圧が最大出力点に到達しない状態）が所定期間（例えば１週間）において連続した場合には、太陽日射強度が徐々に小さくなっており、１日における太陽日射時間が減少していると判断して、第１の時刻から第２の時刻までの期間を短くするように、例えば、第１の時刻を１０分遅らせて第２の時刻を１０分早めるように、時刻設定部２７の設定内容を更新する。具体的には、１年において季節が夏至から冬至に移行している場合は、この処理が継続される。

このような構成とすることにより、１年の季節変化に対応して発電システム１の発電電力量をできるだけ増加させることが可能となる。

なお、本実施形態では、１台の電力変換装置３ａを主電力変換装置とし、残り９台の電力変換装置３ｂ〜３ｊを副電力変換装置とした構成を例に挙げて説明を行ったが、主電力変換装置の設置台数（発電システム１の最小運転台数に相当）はこれに限定されるものではなく、発電システム１の出力容量に応じて適宜変更しても構わない。

また、本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。

本発明は、例えば、電力変換装置の必要設置台数が多い大規模な太陽光発電システムの安定動作や効率改善を実現する上で有用な技術である。

は、本発明に係る電源システムの一実施形態を示す回路ブロック図である。は、電力変換装置３ａ〜３ｊの一構成例を示すブロック図である。は、主電力変換装置３ａに搭載される制御部９ａの一構成例を示すブロック図である。は、副電力変換装置３ｂ〜３ｊに各々搭載される制御部９ｂ〜９ｊの一構成例を示すブロック図である。は、太陽光発電システムの一従来例を示す回路ブロック図である。は、太陽光発電システムの電力変換効率の一従来例を示す図である。

１発電システム
２太陽電池発電部
２ａ〜２ｊ太陽電池
３電力変換装置
３ａ主電力変換装置
３ｂ〜３ｊ副電力変換装置
４商用電力系統
５交流接続／解列部
６集電部
７直流接続／解列部
８電力変換部
９ａ〜９ｊ制御部
１０電源部
１１系統接続／遮断部
１２送信回路部
１３受信回路部
２１電力演算部
２２動作点制御部
２３運転停止制御部
２４ＰＷＭ制御部
２５ドライブ信号制御部
２６系統接続／遮断制御部
２７時刻設定部
２８タイマ
３０運転停止制御部
３１動作点制御部
３２ＰＷＭ制御部
３３ドライブ信号制御部
３４系統接続／遮断制御部

Claims

太陽電池発電部から入力される直流電力を直流電力または交流電力に変換して出力負荷部に電力を供給する複数台の電力変換装置を有して成る発電システムにおいて、１日の時間帯によって運転する電力変換装置の台数を変化させることを特徴とする発電システム。
前記発電システムが発電可能となってから第１の時刻となるまでの時間帯、及び、第１の時刻よりも遅い第２の時刻から前記発電システムが発電不可能となるまでの時間帯において、前記電力変換装置の運転台数を所定の最小運転台数とすることを特徴とする請求項１に記載の発電システム。
前記第１の時刻から第２の時刻までの時間帯において、前記電力変換装置の運転台数を全数とすることを特徴とする請求項２に記載の発電システム。
前記電力変換装置の運転台数が全数とされている時間帯において、前記太陽電池発電部の動作点電圧をその出力が最大となる最適動作点電圧と一致するように制御することを特徴とする請求項３に記載の発電システム。
前記電力変換装置の運転台数が最小運転台数とされている時間帯において、前記太陽電池発電部から供給可能な直流電力が運転中の電力変換装置の入力容量を上回る場合には、前記太陽電池発電部の動作点電圧を前記最適動作点電圧からずらすように制御することを特徴とする請求項４に記載の発電システム。
前記第１の時刻、及び、前記第２の時刻は、１年を通して変更されることを特徴とする請求項５に記載の発電システム。
前記電力変換装置の運転台数が最小運転台数とされている時間帯において、前記太陽電池発電部の動作点電圧を前記最適動作点電圧からずらすように制御している時間が日々増加する場合には、前記第１の時刻から前記第２の時刻までの時間帯を長くするように、前記第１の時刻、及び、前記第２の時刻を変更することを特徴とする請求項６に記載の発電システム。
前記電力変換装置の運転台数が最小運転台数とされている時間帯において、前記太陽電池発電部の動作点電圧が前記最適動作点電圧に到達しない日々が続いた場合には、前記第１の時刻から第２の時刻までの時間帯を短くするように、前記第１の時刻、及び、前記第２の時刻を変更することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の発電システム。