JP2012160667A - Photovoltaic power generation system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明に係る実施形態は、太陽光発電システムに関する。 Embodiments according to the present invention relate to a photovoltaic power generation system.
電気的に直列接続する複数の太陽電池モジュールを有する太陽電池ストリングと、太陽電池ストリングを電気的に並列接続する電力線と、太陽電池が出力する電力を電力系統に連系するパワーコンディショナと、を備える太陽光発電システムが知られている。近年、所謂メガソーラーシステムと呼ばれ、1MWを越える発電能力を有する太陽光発電システムの開発が進んでいる。メガソーラーシステムは、数十Wの発電能力を有する太陽電池モジュールを数千枚以上備える太陽光発電システムである。 A solar cell string having a plurality of solar cell modules that are electrically connected in series, a power line that electrically connects the solar cell strings in parallel, and a power conditioner that links power output from the solar cell to the power system, A solar power generation system is known. In recent years, a so-called mega solar system, which is called a mega solar system, has been developed for a solar power generation system having a power generation capacity exceeding 1 MW. The mega solar system is a solar power generation system including several thousand or more solar cell modules having a power generation capability of several tens of watts.
ところで、太陽光発電システムは、太陽電池モジュール、太陽電池ストリングおよびパワーコンディショナの他に、太陽電池モジュールおよび太陽電池ストリングを回路から個別に切り離し可能な太陽電池側開閉器や、太陽電池の出力を1か所にまとめてパワーコンディショナに接続する回路の途中を切り離し可能な主開閉器を備える。 By the way, the solar power generation system has a solar battery module, a solar battery string, and a power conditioner, a solar battery switch and a solar battery switch that can individually separate the solar battery module and the solar battery string from the circuit. It is equipped with a main switch that can cut off the middle of the circuit connected to the inverter in one place.
これら、パワーコンディショナ、太陽電池側開閉器、主開閉器および電力線や、これらを接続するための端子台など、従来の太陽光発電システムを構成する機器や部品は、太陽電池モジュールの定格出力に基づいて選定が行われる。なお、太陽電池モジュールの定格出力は、基準状態(太陽電池モジュールの表面温度25℃、分光分布AM1.5、日射強度1000W/m2)と呼ばれる条件下で測定する値である。
These power conditioners, solar battery-side switches, main switches, power lines, and terminal blocks for connecting these devices and parts that make up a conventional solar power generation system are used for the rated output of solar cell modules. Selection is based on this. The rated output of the solar cell module is a value measured under a condition called a reference state (solar cell
一方、極めて希ではあるものの、太陽電池モジュールまたは太陽電池ストリングに対する日射強度が想定を超えるなどによって太陽電池モジュールの出力が定格出力を上回った場合、従来の太陽光発電システムは、主開閉器が自動遮断を起こしてシステム全体が停止に至ったり、電力線などの機器や部品の一部が発熱、発火するなどして当該部分を損傷したりする虞がある。そこで、従来の太陽光発電システムは、太陽電池モジュールの出力が定格出力を上回った場合におけるシステム全体の停止や、機器や部品の損傷を防止するために、太陽電池モジュールの定格出力に基づきつつも、これを大幅に超える耐性を有する過剰な品質の機器や部品の選定が行われる。 On the other hand, if the output of the solar cell module exceeds the rated output due to the fact that the solar radiation intensity for the solar cell module or solar cell string exceeds the expected value, the main switch is There is a possibility that the entire system will be shut down due to a shut-off, or a part of equipment or parts such as a power line may be heated and ignited to damage the part. Therefore, the conventional photovoltaic power generation system is based on the rated output of the solar cell module in order to prevent the entire system from stopping when the output of the solar cell module exceeds the rated output, or damage to equipment and parts. The selection of excessive quality equipment and parts having a resistance far exceeding this is performed.
このように、過剰な品質の機器や部品を適用した従来の太陽光発電システムは、コスト高を招くものとなる。 Thus, the conventional photovoltaic power generation system to which excessive quality devices and parts are applied is costly.
そこで、本発明は、過剰な品質の主開閉器や電力線などの機器や部品を必要とせず、妥当な品質の機器や部品を備えつつ、太陽電池モジュールの出力が定格出力を上回った場合であってもシステム全体の停止や機器や部品の損傷に至ることを防止可能であり、信頼性、経済性に優れる太陽光発電システムを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention does not require equipment and parts such as an excessively high quality main switch and power line, and is provided with an appropriate quality equipment and parts while the output of the solar cell module exceeds the rated output. However, an object of the present invention is to provide a photovoltaic power generation system that can prevent the entire system from being stopped and damage to equipment and parts, and is excellent in reliability and economy.
前記の課題を解決するため本発明の実施形態に係る太陽光発電システムは、並列接続する複数の分岐線を有する電力線と、前記分岐線に接続する太陽電池モジュールまたは電気的に直列接続する複数の前記太陽電池モジュールを有して前記分岐線に接続する太陽電池ストリングと、前記分岐線に流れる電流または前記電力線に合流する電流が予め定める所定の電流値以下の場合、前記太陽電池モジュールまたは前記太陽電池ストリングから最大出力を取り出す最大電力追従制御を行い、他方、前記分岐線に流れる電流または前記電力線に合流する電流が前記所定の電流値を超える場合、前記最大電力追従制御を中止して前記太陽電池モジュールまたは前記太陽電池ストリングの動作点を最大電力点から外して制御を行うとともに前記電力線に電気的に接続して前記太陽電池モジュールまたは前記太陽電池ストリングを電力系統に連系するパワーコンディショナと、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a photovoltaic power generation system according to an embodiment of the present invention includes a power line having a plurality of branch lines connected in parallel and a plurality of solar cell modules connected to the branch lines or a plurality of electrically connected series. When the solar cell string having the solar cell module and connected to the branch line, and the current flowing through the branch line or the current joining the power line is equal to or smaller than a predetermined current value, the solar cell module or the sun Maximum power tracking control for extracting the maximum output from the battery string is performed. On the other hand, when the current flowing through the branch line or the current flowing into the power line exceeds the predetermined current value, the maximum power tracking control is stopped and the solar power tracking control is performed. The battery module or the solar cell string is controlled by removing the operating point from the maximum power point and connected to the power line. Characterized in that in the gas connected and a power conditioner for interconnection of the solar cell module or the solar cell strings to the power system.
また、本発明の実施形態に係る太陽光発電システムは、並列接続する複数の分岐線を有する電力線と、前記分岐線に接続する太陽電池モジュールまたは電気的に直列接続する複数の前記太陽電池モジュールを有して前記分岐線に接続する太陽電池ストリングと、それぞれの前記分岐線に電気的に接続して記分岐線に流れる電流または前記電力線に合流する電流が予め定める所定の電流値を超えると前記太陽電池モジュールまたは前記太陽電池ストリングの少なくとも1つを前記分岐線から解列する複数の開閉器と、を備え、前記分岐線に流れる電流または前記電力線に合流する電流を測定し、これらの測定結果が予め定める所定の電流値を超えると前記開閉器の少なくとも1つを開くことを特徴とする。 Moreover, the photovoltaic power generation system according to the embodiment of the present invention includes a power line having a plurality of branch lines connected in parallel and a solar cell module connected to the branch lines or a plurality of the solar cell modules electrically connected in series. And a solar cell string connected to the branch line, and a current that flows through the branch line electrically connected to the branch line or a current that merges with the power line exceeds a predetermined current value. A plurality of switches for disconnecting at least one of the solar cell module or the solar cell string from the branch line, and measuring a current flowing through the branch line or a current merged with the power line, and measuring results thereof When the current exceeds a predetermined current value, at least one of the switches is opened.
さらに、本発明の実施形態に係る太陽光発電システムは、並列接続する複数の分岐線を有する電力線と、前記分岐線に接続する太陽電池モジュールまたは電気的に直列接続する複数の前記太陽電池モジュールを有して前記分岐線に接続する太陽電池ストリングと、前記太陽電池モジュールまたは前記太陽電池ストリングに対する日射強度を測定する日射計と、前記太陽電池モジュールまたは前記太陽電池ストリングの温度もしくは前記太陽電池モジュールまたは前記太陽電池ストリングの雰囲気温度を測定する温度計と、前記日射計の測定結果および前記温度計の測定結果から前記分岐線に流れる電流または前記電力線に合流する電流が予め定める所定の電流値以下の場合、前記太陽電池モジュールまたは前記太陽電池ストリングから最大出力を取り出す最大電力追従制御を行い、他方、前記日射計の測定結果および前記温度計の測定結果から前記分岐線に流れる電流または前記電力線に合流する電流が前記所定の電流値を超える場合、前記最大電力追従制御を中止して前記太陽電池モジュールまたは前記太陽電池ストリングの動作点を最大電力点から外して制御を行うとともに前記電力線に電気的に接続して前記太陽電池モジュールまたは前記太陽電池ストリングを電力系統に連系するパワーコンディショナと、を備えることを特徴とする。 Furthermore, the photovoltaic power generation system according to the embodiment of the present invention includes a power line having a plurality of branch lines connected in parallel and a solar cell module connected to the branch lines or a plurality of the solar cell modules electrically connected in series. The solar cell string connected to the branch line, the solar cell module or a solar radiation meter for measuring solar radiation intensity with respect to the solar cell string, the temperature of the solar cell module or the solar cell string or the solar cell module, or A thermometer that measures the ambient temperature of the solar cell string, a measurement result of the pyranometer, and a current flowing through the branch line from the measurement result of the thermometer or a current that merges with the power line is equal to or less than a predetermined current value determined in advance. Maximum output from the solar cell module or the solar cell string. On the other hand, if the current flowing through the branch line or the current flowing into the power line exceeds the predetermined current value from the measurement result of the pyranometer and the measurement result of the thermometer, the maximum The power follow-up control is stopped and the control is performed by removing the operating point of the solar cell module or the solar cell string from the maximum power point and is electrically connected to the power line to power the solar cell module or the solar cell string. And a power conditioner linked to the grid.
本発明に係る太陽光発電システムの実施形態について図面を参照して説明する。 An embodiment of a photovoltaic power generation system according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1の実施形態]
本発明に係る太陽光発電システムの第1実施形態について、図1から図2を参照して説明する。
[First Embodiment]
1st Embodiment of the solar energy power generation system which concerns on this invention is described with reference to FIGS. 1-2.
図1は、本発明の第1実施形態に係る太陽光発電システムを示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing a photovoltaic power generation system according to the first embodiment of the present invention.
図1に示すように、本実施形態に係る太陽光発電システム1は、並列接続する複数の分岐線2を有する電力線3と、電気的に直列接続する複数の太陽電池モジュール5を有して分岐線2に接続する太陽電池ストリング6と、分岐線2に流れる電流または電力線3に合流する電流が予め定める所定の電流値以下の場合、太陽電池ストリング6から最大出力を取り出す最大電力追従制御を行い、他方、分岐線2に流れる電流または電力線3に合流する電流が予め定める所定の電流値を超える場合、最大電力追従制御を中止して太陽電池ストリング6の動作点を最大電力点から外して制御を行うとともに電力線3に電気的に接続して太陽電池ストリング6を電力系統101に連系するパワーコンディショナ7と、を備える。
As shown in FIG. 1, the photovoltaic power generation system 1 according to the present embodiment has a
また、太陽光発電システム1は、分岐線2から太陽電池ストリング6を個別に切り離し可能な太陽電池側開閉器11と、分岐線2に流れる電流を測定する太陽電池側変流器12と、太陽電池ストリング6に対する逆電流の回り込みを阻止する逆流防止素子13と、太陽電池ストリング6の出力を1か所にまとめてパワーコンディショナ7に接続する電力線3の途中を切り離し可能な主開閉器15と、電力線3に合流する電流を測定する主変流器16と、太陽電池側変流器12および主変流器16の測定結果を取得する監視部18と、太陽電池側変流器12または主変流器16の測定結果が予め定める所定の電流値を超えると最大電力追従制御を中止するようパワーコンディショナ7に指令信号WPCを出力する監視制御部19と、を備える。
Further, the solar power generation system 1 includes a solar
さらに、太陽光発電システム1は、電力線3の一部、太陽電池側開閉器11、太陽電池側変流器12、逆流防止素子13、主開閉器15、主変流器16および監視部18を収納する端子箱21を備える。太陽光発電システム1は、端子箱21を複数設けて、太陽電池ストリング6、太陽電池側開閉器11、太陽電池側変流器12、逆流防止素子13、主開閉器15、主変流器16および監視部18を有するユニットを複数、電気的に並列に接続することができる。
Furthermore, the solar power generation system 1 includes a part of the
なお、太陽光発電システム1は、太陽電池ストリング6に代えて単体の太陽電池モジュール5を電気的に並列接続するものでも良く、太陽電池モジュール5および太陽電池ストリング6の数量は合計2つ以上であればいくつでも良い。
The solar power generation system 1 may be one in which a single
また、太陽光発電システム1は、分岐線2によって並列接続する複数の太陽電池ストリング6によって所望の発電能力を得る。太陽光発電システム1は、小規模な太陽光発電システムからメガソーラーシステムのような大規模な太陽光発電システムまで、必要数の太陽電池モジュール5もしくは太陽電池ストリング6またはこの両方を接続することができる。
Further, the solar power generation system 1 obtains a desired power generation capability by the plurality of
電力線3は、それぞれの分岐線2a、2b、2c、………で太陽電池ストリング6から出力を取り出し、合流してパワーコンディショナ7へ送る。
The
太陽電池モジュール5は、数十Wの発電能力を有し、長方形状の受光面で光を受けて発電する。複数の太陽電池ストリング6a、6b、6c、………は、電力線3によって電気的に並列接続し、パワーコンディショナ7に電力を送る。なお、太陽電池モジュール5および太陽電池ストリング6を総称して、単に「太陽電池5、6」と呼ぶ。
The
パワーコンディショナ7は、太陽電池5、6が出力する直流電力を所定周波数(例えば、商用電源周波数)の交流電力に変換し、交流系統に接続する負荷設備(図示省略)に電力供給したり、電力系統101に並列接続して電力供給したりする。また、パワーコンディショナ7は、日射強度や太陽電池5、6の表面温度によって太陽電池5、6の出力が変動するために、最大出力点を追従するように太陽電池5、6の動作点を変化して太陽電池5、6の最大電力を取り出す最大電力追従制御(MPPT:Maximum Power Point Tracking)を行う。最大電力追従制御は、パワーコンディショナ7の直流動作電圧もしくは直流電流またはこれらの両方を一定時間間隔でわずかに変動し、そのときの太陽電池5、6の出力電力と前回の出力電力記憶値とを比較して常に太陽電池5、6の出力電力が大きくなるようにパワーコンディショナ7の直流動作電圧もしくは直流電流またはこれらの両方を変化する。
The power conditioner 7 converts the DC power output from the
それぞれの太陽電池側開閉器11a、11b、11c、………は、同じ分岐線2a、2b、2c、………に接続する太陽電池5、6の保守、点検時または太陽電池5、6に故障が発生したとき、分岐線2a、2b、2c、………から太陽電池5、6を切り離す。他方、主開閉器15は、電力線3から全ての太陽電池5、6を切り離す。太陽電池側開閉器11および主開閉器15は、例えば配線用遮断器である。
The solar cell side switches 11a, 11b, 11c,... Are connected to the same branch lines 2a, 2b, 2c,. When a failure occurs, the
それぞれの太陽電池側変流器12a、12b、12c、………は、それぞれの分岐線2a、2b、2c、………に流れる電流を測定して太陽電池5、6の出力電流を測り、監視部18へ測定結果を出力する。他方、主変流器16は、電力線3に接続する太陽電池5、6の総出力電流を測り、監視部18へ測定結果を出力する。
Each of the solar cell side
それぞれの逆流防止素子13a、13b、13c、………は、例えばダイオードであり、太陽電池5、6に逆向きの電流が流れることを防止する。例えば、太陽電池5、6の一部が日影になった場合、並列接続する太陽電池間の出力電圧が不均衡になり日影になった太陽電池5、6に逆向きの電流が流れてしまうため、逆流防止素子13は、この逆電流を防止する。
Each of the
監視部18は、太陽電池側変流器12a、12b、12c、………の測定結果(すなわち、太陽電池ストリング6a、6b、6c、………の出力電流I1〜In)および主変流器16の測定結果(すなわち、太陽電池5、6の総出力電流I0)を一定時間間隔で順次にサンプリングし、データ形式を整えて監視制御部19へ出力する。
The
監視制御部19は、太陽電池側変流器12a、12b、12c、………の測定結果(すなわち、太陽電池ストリング6a、6b、6c、………の出力電流I1〜In)および主変流器16の測定結果(すなわち、太陽電池5、6の総出力電流I0)を監視部18から取得する。監視制御部19が最大電力追従制御を中止するようパワーコンディショナ7に指令信号WPCを出力するための条件である所定の電流値は、従来の太陽光発電システムのような過剰な安全率を必要とせず、太陽電池モジュール5の定格出力と同程度でよい。
The
パワーコンディショナ7は、監視制御部19から指令信号WPCを受け取ると、最大電力追従制御を中止し、太陽電池5、6の動作点を変化して太陽電池5、6の非最大電力を取り出す非最大電力追従制御を行う。
When the power conditioner 7 receives the command signal WPC from the
ここで、太陽電池モジュール5の電流−電圧特性および電力−電圧特性を参照してパワーコンディショナ7の最大電力追従制御および非最大電力追従制御について説明する。
Here, the maximum power tracking control and the non-maximum power tracking control of the power conditioner 7 will be described with reference to the current-voltage characteristics and power-voltage characteristics of the
図2は、本発明の第1実施形態に係る太陽光発電システムに適用する太陽電池モジュールの電流−電圧特性および電力−電圧特性の一例を示す図である。 FIG. 2 is a diagram illustrating an example of current-voltage characteristics and power-voltage characteristics of the solar cell module applied to the solar power generation system according to the first embodiment of the present invention.
なお、図2は、日射強度が異なる場合における太陽電池モジュール5の電流−電圧特性および電力−電圧特性の一例を示す。
FIG. 2 shows an example of current-voltage characteristics and power-voltage characteristics of the
図2に示すように、本実施形態に係る太陽電池モジュール5は、日射強度1000W/m2の場合、電流−電圧特性曲線A1、電力−電圧特性曲線W1の特性となり、日射強度1200W/m2の場合、電流−電圧特性曲線A2、電力−電圧特性曲線W2の特性となり、日射強度が高くなるほど出力を増す。
As shown in FIG. 2, the
先ず、パワーコンディショナ7の最大電力追従制御は、太陽電池モジュール5の動作点が曲線W1のa点にあるとき、動作電圧を高くして太陽電池モジュール5の動作点を曲線W1のb点に変化する(実線矢MPPT1)。他方、パワーコンディショナ7の最大電力追従制御は、太陽電池モジュール5の動作点が曲線W1のd点にあるとき、動作電圧を低くして太陽電池モジュール5の動作点を曲線W1のc点に変化する(実線矢MPPT2)。パワーコンディショナ7の最大電力追従制御は、この2つの制御を継続することで太陽電池モジュール5の動作点を常に最大出力点e付近に調整する。
First, in the maximum power follow-up control of the power conditioner 7, when the operating point of the
次に、パワーコンディショナ7の非最大電力追従制御について説明する。 Next, the non-maximum power tracking control of the power conditioner 7 will be described.
ところで、所定の電流値を太陽電池モジュール5の定格出力に定める場合、所定の電流値は、曲線A1の最大値になる(図2中の破線S)。なお、所定の電流値は、太陽電池モジュール5の定格出力に若干の安全率を見込んでも良いが、説明を簡単にするために安全率=1.0とする。仮に、日射強度が大きく、例えば日射強度1200W/m2になると、太陽電池モジュール5は曲線W2に沿って動作する。このとき、パワーコンディショナ7の最大電力追従制御を継続すると、太陽電池モジュール5の動作点は最大出力点fに向かい、電流値faは所定の電流値を超えることになる。
By the way, when setting a predetermined current value to the rated output of the
そこで、本実施形態に係る太陽光発電システム1は、非最大電力追従制御を行う。 Therefore, the solar power generation system 1 according to the present embodiment performs non-maximum power tracking control.
監視制御部19は、太陽電池側変流器12または主変流器16の測定結果が予め定める所定の電流値を超えるので最大電力追従制御を中止するようパワーコンディショナ7に指令信号WPCを出力する。パワーコンディショナ7は、指令信号WPCを受け取ると非最大電力追従制御を開始する。
The
パワーコンディショナ7の非最大電力追従制御は、太陽電池モジュール5の出力電流が曲線A2のうち破線Sより上側にあるとき、動作電圧を高くして太陽電池モジュール5の動作点を曲線W2のg点に変化する。このとき、太陽電池モジュール5の動作点は最大出力点fに向かい、電流値gaは所定の電流値を下回る。パワーコンディショナ7の非最大電力追従制御は、この制御を継続することで太陽電池モジュール5の動作点を常に最大出力点f以下のg点付近に調整する。
In the non-maximum power follow-up control of the power conditioner 7, when the output current of the
なお、パワーコンディショナ7は、適宜の時間経過の後または適宜に出力が低下した後、非最大電力追従制御を解除して最大電力追従制御を再開する。 Note that the power conditioner 7 cancels the non-maximum power tracking control and restarts the maximum power tracking control after an appropriate time has elapsed or after the output has decreased appropriately.
本実施形態に係る太陽光発電システム1は、パワーコンディショナ7の非最大電力追従制御によって太陽電池5、6の動作点を調整し、太陽電池5、6の出力電流を予め定める所定の電流値以下に抑制することができる。これによって、太陽光発電システム1は、仮に太陽電池5、6に対する日射強度が想定を超えるなどしても太陽電池5、6の出力を所望に抑制できる。ひいては、太陽光発電システム1は、過剰な品質の機器や部品を選定しなくても、太陽電池5、6の出力を適宜(例えば、定格出力程度)に抑制して、システム全体の停止や、機器や部品の損傷を防ぐとともに、妥当な品質の機器や部品を選定して費用を低減できる。
The photovoltaic power generation system 1 according to the present embodiment adjusts the operating points of the
[第2の実施形態]
本発明に係る太陽光発電システムの第2実施形態について、図3を参照して説明する。
[Second Embodiment]
A second embodiment of the photovoltaic power generation system according to the present invention will be described with reference to FIG.
図3は、本発明の第2実施形態に係る太陽光発電システムを示すブロック図である。 FIG. 3 is a block diagram showing a photovoltaic power generation system according to the second embodiment of the present invention.
本実施形態に係る太陽光発電システム1Aにおいて第1実施形態の太陽光発電システム1と同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 In the photovoltaic power generation system 1A according to this embodiment, the same components as those of the photovoltaic power generation system 1 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図3に示すように、本実施形態に係る太陽光発電システム1Aは、並列接続する複数の分岐線2を有する電力線3と、電気的に直列接続する複数の太陽電池モジュール5を有して分岐線に接続する太陽電池ストリング6と、それぞれの分岐線2に電気的に接続して分岐線2に流れる電流または電力線3に合流する電流が予め定める所定の電流値を超えると太陽電池ストリング6の少なくとも1つを分岐線2から解列する複数の太陽電池側開閉器25と、を備える。
As shown in FIG. 3, the photovoltaic power generation system 1 </ b> A according to this embodiment has a
また、太陽光発電システム1Aは、太陽電池側変流器12と、逆流防止素子13と、主開閉器15と、主変流器16と、太陽電池側変流器12および主変流器16の測定結果を取得し、これらの測定結果が予め定める所定の電流値を超えると太陽電池側開閉器25の少なくとも1つを開く監視制御部26と、監視制御部26に接続する遠隔監視制御部27と、を備える。
Moreover, 1 A of photovoltaic power generation systems are the solar cell side
さらに、太陽光発電システム1Aは、電力線3の一部、太陽電池側開閉器25、太陽電池側変流器12、逆流防止素子13、主開閉器15、主変流器16および監視制御部26を収納する端子箱21を備える。太陽光発電システム1Aは、端子箱21を複数設けて、太陽電池ストリング6、太陽電池側開閉器25、太陽電池側変流器12、逆流防止素子13、主開閉器15、主変流器16および監視制御部26を有するユニットを複数、電気的に並列に接続することができる。
Furthermore, the solar power generation system 1A includes a part of the
なお、太陽光発電システム1Aは、太陽電池ストリング6に代えて単体の太陽電池モジュール5を電気的に並列接続するものでも良く、太陽電池モジュール5および太陽電池ストリング6の数量は合計2つ以上であればいくつでも良い。
The solar power generation system 1A may be one in which a single
また、太陽光発電システム1Aは、分岐線2によって並列接続する複数の太陽電池ストリング6によって所望の発電能力を得る。太陽光発電システム1は、小規模な太陽光発電システムからメガソーラーシステムのような大規模な太陽光発電システムまで、必要数の太陽電池モジュール5もしくは太陽電池ストリング6またはこれらの両方を接続することができる。
Further, the solar power generation system 1 </ b> A obtains a desired power generation capability by the plurality of
それぞれの太陽電池側開閉器25a、25b、25c、………は、例えば、電磁開閉器であり、同じ分岐線2a、2b、2c、………に接続する太陽電池5、6の保守、点検時または太陽電池5、6に故障が発生したとき、分岐線2a、2b、2c、………から太陽電池5、6を切り離す(解列する)とともに、監視制御部26から開閉できる。また、それぞれの太陽電池側開閉器25a、25b、25c、………は、監視制御部26が出力する指令信号(開指令信号OPS1〜OPSn、閉指令信号CLS1〜CLSn)によって開閉可能であるとともに、開閉の状態を表すステータス信号(開状態ステータス信号としてOPS1〜OPn、閉ステータス信号としてCL1〜CLn)を監視制御部26へ出力する。
Each of the solar cell side switches 25a, 25b, 25c,... Is, for example, an electromagnetic switch, and maintenance and inspection of the
監視制御部26は、太陽電池側変流器12a、12b、12c、………の測定結果(すなわち、太陽電池ストリング6a、6b、6c、………の出力電流I1〜In)および主変流器16の測定結果(すなわち、太陽電池5、6の総出力電流I0)を一定時間間隔で順次にサンプリングし、データ形式を整えて遠隔監視制御部27へ出力する。また、監視制御部26は、太陽電池側開閉器25のステータス信号(開状態ステータス信号としてOPS1〜OPn、閉ステータス信号としてCL1〜CLn)を一定時間間隔で順次にサンプリングし、データ形式を整えて遠隔監視制御部27へ出力する。
The
監視制御部26が太陽電池側開閉器25の少なくとも1つを開くよう太陽電池側開閉器25に指令信号(開指令信号OPS1〜OPSn)を出力するための条件である所定の電流値は、従来の太陽光発電システムのような過剰な安全率を必要とせず、太陽電池モジュール5の定格出力と同程度でよい。
The predetermined current value, which is a condition for outputting a command signal (open command signals OPS1 to OPSn) to the solar
監視制御部26は、太陽電池側変流器12の測定結果が予め定める所定の電流値を超えた場合、当該太陽電池側変流器12と同じ分岐線2に接続する太陽電池側開閉器25を開き、同じ分岐線2に接続する太陽電池5、6を切り離す。
When the measurement result of the solar cell side
例えば、監視制御部26は、太陽電池側変流器12aの測定結果が予め定める所定の電流値を超えた場合、少なくとも太陽電池側変流器12aと同じ分岐線2に接続する太陽電池側開閉器25aを開き、同じ分岐線2aに接続する太陽電池ストリング6aを切り離す。このとき、太陽電池ストリング6aの他にも太陽電池ストリング6を切り離しても良い。また、監視制御部26は、主変流器16の測定結果が予め定める所定の電流値を超えた場合、複数の太陽電池側開閉器25(例えば、太陽電池側開閉器25a、太陽電池側開閉器25b)を開き、複数の太陽電池ストリング6(例えば、太陽電池ストリング6a、6b)を切り離す。
For example, when the measurement result of the solar cell side current transformer 12a exceeds a predetermined current value determined in advance, the
また、監視制御部26は、太陽電池側変流器12の測定結果が予め定める所定の電流値以下に復帰すると、開いている太陽電池側開閉器25を閉じる。
Moreover, the
例えば、監視制御部26は、太陽電池側開閉器25aを開いた後、太陽電池側変流器12aの測定結果が予め定める所定の電流値以下に復帰すると、太陽電池側開閉器25aを閉じて太陽電池ストリング6aを接続する。
For example, after opening the solar cell side switch 25a, the
遠隔監視制御部27は、遠隔地において有人監視制御を実施可能にする装置であり、太陽電池側変流器12a、12b、12c、………の測定結果(すなわち、太陽電池ストリング6a、6b、6c、………の出力電流I1〜In)、主変流器16の測定結果(すなわち、太陽電池5、6の総出力電流I0)および太陽電池側開閉器25のステータス信号(開状態ステータス信号としてOPS1〜OPn、閉ステータス信号としてCL1〜CLn)を監視制御部26から取得する。また、遠隔監視制御部27は、監視制御部26へ指令信号(開指令信号OPS1〜OPSn、閉指令信号CLS1〜CLSn)の出力を指令できる。
The remote
太陽光発電システム1Aは、太陽電池側変流器12または主変流器16の測定結果が予め定める所定の電流値を超えると、太陽電池側開閉器25の少なくとも1つを開き、太陽電池5、6を一時的に切り離すことによって、仮に太陽電池5、6に対する日射強度が想定を超えるなどしても電力線などの機器や部品に過電流が流れないようにすることが可能になり、システム全体の停止や、機器や部品の損傷を防ぐとともに、妥当な品質の機器や部品を選定して費用を低減できる。
When the measurement result of the solar cell side
[第3の実施形態]
本発明に係る太陽光発電システムの第3実施形態について、図4を参照して説明する。
[Third Embodiment]
A third embodiment of the photovoltaic power generation system according to the present invention will be described with reference to FIG.
図4は、本発明の第3実施形態に係る太陽光発電システムを示すブロック図である。 FIG. 4 is a block diagram showing a photovoltaic power generation system according to the third embodiment of the present invention.
本実施形態に係る太陽光発電システム1Bにおいて第1実施形態の太陽光発電システム1と同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
In the photovoltaic
図4に示すように、本実施形態に係る太陽光発電システム1Bは、並列接続する複数の分岐線2を有する電力線3と、電気的に直列接続する複数の太陽電池モジュール5を有して分岐線2に接続する太陽電池ストリング6と、電力線3に電気的に接続して太陽電池ストリング6から最大出力を取り出す最大電力追従制御を行うとともに太陽電池ストリング6を電力系統101に連系するパワーコンディショナ7と、を備える。
As shown in FIG. 4, the photovoltaic power generation system 1 </ b> B according to this embodiment has a
また、太陽光発電システム1Bは、太陽電池側開閉器11と、逆流防止素子13と、主開閉器15と、太陽電池ストリング6に対する日射強度を測定する日射計31と、太陽電池ストリング6の温度もしくは太陽電池ストリング6の雰囲気温度を測定する温度計32と、日射計31の測定結果および温度計32の測定結果から分岐線2に流れる電流または電力線3に合流する電流を算出し、これらの算出結果が予め定める所定の電流値を超えると最大電力追従制御を中止するようパワーコンディショナ7に指令信号WPCを出力する監視制御部33と、を備える。太陽光発電システム1Bは、日射計31の測定結果および温度計32の測定結果から分岐線2に流れる電流または電力線3に合流する電流を算出し、これらの算出結果が予め定める所定の電流値を超えるとパワーコンディショナ7の最大電力追従制御を中止して太陽電池ストリング6の動作点を最大電力点から外して制御する。
The solar
さらに、太陽光発電システム1Bは、電力線3の一部、太陽電池側開閉器11、逆流防止素子13および主開閉器15を収納する端子箱21を備える。太陽光発電システム1Bは、端子箱21を複数設けて、太陽電池ストリング6、太陽電池側開閉器11、逆流防止素子13および主開閉器15を有するユニットを複数、電気的に並列に接続することができる。
Furthermore, the solar power generation system 1 </ b> B includes a
なお、太陽光発電システム1Bは、太陽電池ストリング6に代えて単体の太陽電池モジュール5を電気的に並列接続するものでも良く、太陽電池モジュール5および太陽電池ストリング6の数量は合計2つ以上であればいくつでも良い。
The solar
また、太陽光発電システム1Bは、分岐線2によって並列接続する複数の太陽電池ストリング6によって所望の発電能力を得る。太陽光発電システム1Bは、小規模な太陽光発電システムからメガソーラーシステムのような大規模な太陽光発電システムまで、必要数の太陽電池モジュール5もしくは太陽電池ストリング6またはこれらの両方を接続することができる。
In addition, the solar
日射計31は、太陽電池5、6の受光面における日射強度を測定可能なように太陽電池5、6の近傍に適宜に位置する。温度計32は、太陽電池5、6の表面温度を測定可能なように太陽電池5、6の近傍に適宜に位置する。日射計31および温度計32は、太陽電池5、6の設置場所の広さに応じて適宜の間隔で複数配置しても良い。
The
監視制御部33は、日射計31の測定結果および温度計32の測定結果から分岐線2に流れる電流または電力線3に合流する電流を算出して推定する。監視制御部33は、これらの算出結果である推定値が予め定める所定の電流値を超えると最大電力追従制御を中止するようパワーコンディショナ7に指令信号WPCを出力する。
The
本実施形態に係る太陽光発電システム1Bは、分岐線2に流れる電流または電力線3に合流する電流の推定値に基づくパワーコンディショナ7の非最大電力追従制御によって太陽電池5、6の動作点を調整し、太陽電池5、6の出力電流を予め定める所定の電流値以下に抑制することができる。これによって、太陽光発電システム1Bは、仮に太陽電池5、6に対する日射強度が想定を超えるなどしても太陽電池5、6の出力を所望に抑制できる。ひいては、太陽光発電システム1Bは、過剰な品質の機器や部品を選定しなくても、太陽電池5、6の出力を適宜(例えば、定格出力程度)に抑制して、システム全体の停止や、機器や部品の損傷を防ぐとともに、妥当な品質の機器や部品を選定して費用を低減できる。
The photovoltaic
したがって、本実施形態に係る太陽光発電システム1、1A、1Bによれば、過剰な品質の主開閉器15や電力線3などの機器や部品を必要とせず、妥当な品質の機器や部品を備えつつ、太陽電池モジュール5の出力が定格出力を上回った場合であってもシステム全体の停止や機器や部品の損傷に至ることを防止可能であり、信頼性、経済性に優れる。
Therefore, according to the photovoltaic power generation systems 1, 1 </ b> A, and 1 </ b> B according to the present embodiment, devices and parts such as the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1、1A、1B 太陽光発電システム
2、2a、2b、2c 分岐線
3 電力線
5 太陽電池モジュール
6、6a、6b、6c 太陽電池ストリング
7 パワーコンディショナ
11、11a、11b、11c 太陽電池側開閉器
12、12a、12b、12c 太陽電池側変流器
13、13a、13b、13c 逆流防止素子
15 主開閉器
16 主変流器
18 監視部
19 監視制御部
21 端子箱
25、25a、25b、25c 太陽電池側開閉器
26 監視制御部
27 遠隔監視制御部
31 日射計
32 温度計
33 監視制御部
101 電力系統
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記分岐線に接続する太陽電池モジュールまたは電気的に直列接続する複数の前記太陽電池モジュールを有して前記分岐線に接続する太陽電池ストリングと、
前記分岐線に流れる電流または前記電力線に合流する電流が予め定める所定の電流値以下の場合、前記太陽電池モジュールまたは前記太陽電池ストリングから最大出力を取り出す最大電力追従制御を行い、他方、前記分岐線に流れる電流または前記電力線に合流する電流が前記所定の電流値を超える場合、前記最大電力追従制御を中止して前記太陽電池モジュールまたは前記太陽電池ストリングの動作点を最大電力点から外して制御を行うとともに前記電力線に電気的に接続して前記太陽電池モジュールまたは前記太陽電池ストリングを電力系統に連系するパワーコンディショナと、を備えることを特徴とする太陽光発電システム。 A power line having a plurality of branch lines connected in parallel;
A solar cell string connected to the branch line by having a solar cell module connected to the branch line or a plurality of the solar cell modules electrically connected in series;
When the current flowing through the branch line or the current joined to the power line is equal to or less than a predetermined current value determined in advance, maximum power follow-up control is performed to extract the maximum output from the solar cell module or the solar cell string, while the branch line is When the current flowing through the power line or the current combined with the power line exceeds the predetermined current value, the maximum power follow-up control is stopped and control is performed by removing the operating point of the solar cell module or the solar cell string from the maximum power point. And a power conditioner that is electrically connected to the power line and interconnects the solar cell module or the solar cell string to an electric power system.
前記分岐線に接続する太陽電池モジュールまたは電気的に直列接続する複数の前記太陽電池モジュールを有して前記分岐線に接続する太陽電池ストリングと、
それぞれの前記分岐線に電気的に接続して記分岐線に流れる電流または前記電力線に合流する電流が予め定める所定の電流値を超えると前記太陽電池モジュールまたは前記太陽電池ストリングの少なくとも1つを前記分岐線から解列する複数の開閉器と、を備えることを特徴とする太陽光発電システム。 A power line having a plurality of branch lines connected in parallel;
A solar cell string connected to the branch line by having a solar cell module connected to the branch line or a plurality of the solar cell modules electrically connected in series;
When the current flowing through the branch line by being electrically connected to each branch line or the current flowing through the power line exceeds a predetermined current value, at least one of the solar cell module or the solar cell string is A solar power generation system comprising: a plurality of switches disconnected from a branch line.
前記分岐線に接続する太陽電池モジュールまたは電気的に直列接続する複数の前記太陽電池モジュールを有して前記分岐線に接続する太陽電池ストリングと、
前記太陽電池モジュールまたは前記太陽電池ストリングに対する日射強度を測定する日射計と、
前記太陽電池モジュールまたは前記太陽電池ストリングの温度もしくは前記太陽電池モジュールまたは前記太陽電池ストリングの雰囲気温度を測定する温度計と、
前記日射計の測定結果および前記温度計の測定結果から前記分岐線に流れる電流または前記電力線に合流する電流が予め定める所定の電流値以下の場合、前記太陽電池モジュールまたは前記太陽電池ストリングから最大出力を取り出す最大電力追従制御を行い、他方、前記日射計の測定結果および前記温度計の測定結果から前記分岐線に流れる電流または前記電力線に合流する電流が前記所定の電流値を超える場合、前記最大電力追従制御を中止して前記太陽電池モジュールまたは前記太陽電池ストリングの動作点を最大電力点から外して制御を行うとともに前記電力線に電気的に接続して前記太陽電池モジュールまたは前記太陽電池ストリングを電力系統に連系するパワーコンディショナと、を備えることを特徴とする太陽光発電システム。 A power line having a plurality of branch lines connected in parallel;
A solar cell string connected to the branch line by having a solar cell module connected to the branch line or a plurality of the solar cell modules electrically connected in series;
A pyranometer for measuring a solar radiation intensity for the solar cell module or the solar cell string;
A thermometer for measuring the temperature of the solar cell module or the solar cell string or the ambient temperature of the solar cell module or the solar cell string;
The maximum output from the solar cell module or the solar cell string when the current flowing through the branch line or the current combined with the power line is equal to or less than a predetermined current value determined from the measurement result of the pyranometer and the measurement result of the thermometer On the other hand, if the current flowing through the branch line or the current flowing into the power line exceeds the predetermined current value from the measurement result of the pyranometer and the measurement result of the thermometer, the maximum The power follow-up control is stopped and the control is performed by removing the operating point of the solar cell module or the solar cell string from the maximum power point and is electrically connected to the power line to power the solar cell module or the solar cell string. A solar power generation system comprising a power conditioner connected to the grid
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