JP5137820B2 - 太陽光発電システムおよび太陽光発電システム制御方法 - Google Patents
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Description
クリ−ンなエネルギ−の開発が望まれており、特に太陽電池を用いた太陽光発電(太陽光発電システム)が新しいエネルギ−源として開発、実用化されている。
前記ユニット群集電制御部を介してユニット状態検出部が検出した発電状態に基づいて特定した発電異常の太陽光発電装置ユニットを識別するユニット識別信号を、前記システム管理制御部に送信し、前記システム管理制御部は、特定した前記太陽光発電装置ユニットの追尾ずれを、前記ユニット群集電制御部を介して修正させる構成とされていることを特徴とする。
図1は、本発明の実施の形態1に係る太陽光発電システムに適用される太陽光発電装置ユニットの外観を示す斜視図である。
本実施の形態は、実施の形態1に係る太陽光発電システム10での太陽光発電装置ユニット1を駆動制御する場合のフロー例に関する。
日没後、全ての追尾駆動部3の駆動を停止して全ての太陽光発電装置ユニット1の太陽追尾動作を停止する。
暦日(年月日)データに基づいて翌日の日昇時刻を計算し、算出した日昇時刻を記憶する。
記憶してある翌日の日昇時刻での太陽方位・高度(追尾動作開始位置)を計算し、記憶する。
発電装置ユニット群11の中で1つの太陽光発電装置ユニット1の追尾駆動部3(フローチャート上では駆動部とする。)を起動・駆動し、太陽電池モジュール2を追尾開始位置に復帰させる。つまり、太陽電池モジュール2を日昇時の起動位置に向ける。
ステップS504で復帰させた太陽光発電装置ユニット1の駆動停止を確認し、駆動停止しているか否かを判定する。停止していない場合(ステップS505:NO)は、所定の時間待ち(ステップS505a)をした後、ステップS505へ戻る。停止している場合(ステップS505:YES)は、ステップS506へ進む。
全ユニット(発電装置ユニット群11に配置された全ての太陽光発電装置ユニット1)の駆動が完了したか否かを確認し、判定する。完了していない場合(ステップS506:NO)は、ステップS504へ戻る。完了している場合(ステップS506:YES)は、ステップS507へ進む。
ステップS502で算出した日昇時刻になったか否かを判定する。日昇時刻になっていない場合(ステップS507:NO)は、所定の時間待ち(ステップS507a)をした後、ステップS507へ戻る。日昇時刻になっている場合(ステップS507:YES)は、ステップS508へ進む。
日昇時刻の後、所定時間経過したか否かを確認、判定する。所定時間が経過するのを待つのは、太陽電池モジュール2を効率的に追尾駆動するため間隙的に駆動するためである。所定時間を経過していない場合(ステップS508:NO)は、時刻確認(ステップS508a)をした後、ステップS508へ戻る。所定時間を経過した場合(ステップS508:YES)は、ステップS509へ進む。
全ての太陽光発電装置ユニット1(太陽電池モジュ−ル2。なお、フローチャート上ではモジュールとする。)が向いている方位・高度を取得する。
年月日、時刻情報を取得する。
取得した年月日、時刻情報に基づいて、その時刻の太陽方位・高度を計算する。
ステップS511で算出した太陽方位・高度とステップS509で求めた太陽光発電装置ユニット1(太陽電池モジュ−ル2)が向いている方位・高度との差分に基づいて追尾駆動部3が太陽電池モジュール2を追尾駆動するのに必要な駆動量を計算する。
ステップS512で算出した駆動量に基づいて、太陽光発電装置ユニット1(太陽電池モジュ−ル2)の追尾駆動部3を駆動し、ステップS511で算出した太陽方位・高度に太陽光発電装置ユニット1(太陽電池モジュ−ル2)を向ける。
ステップS510ないしステップS513のフローを起動時間(太陽電池モジュ−ル2を追尾駆動部3により駆動して所期の太陽方位、高度に向けるのに要する時間。)間隔で実行するために、起動間隔時間待ちをする。
全ユニット(発電装置ユニット群11に配置された全ての太陽光発電装置ユニット1)の起動、駆動が完了したか否かを確認し、判定する。完了していない場合(ステップS515:NO)は、ステップS510へ戻る。完了している場合(ステップS515:YES)は、ステップS516へ進む。
日没したか否かを確認し、判定する。日没していない場合(ステップS516:NO)は、ステップS508へ戻る。日没している場合(ステップS516:YES)は、ステップS501へ戻る。
図7で説明したとおりである。
各太陽光発電装置ユニット1(フローチャート上ではユニットとする。)の出力電流(発電電流)を電流センサ34により計測する。
出力電流が他の太陽光発電装置ユニット1の出力電流と比較して小さい太陽光発電装置ユニット1が発生しているか否かを判定する。発生している場合(ステップS513b:YES)は、ステップS513cへ進む。発生していない場合(ステップS513b:NO)は、ステップS514へ進む。
出力電流が他の太陽光発電装置ユニット1に比較して小さい太陽光発電装置ユニット1を示すIDコ−ド(ユニット識別信号)を記憶する。出力電流の比較およびIDコードの記憶は、例えば駆動制御用コントローラ36で行なうことができる。
同一の太陽光発電装置ユニット1が、連続10回出力電流が小さいと判定された場合、例えば追尾ズレなどの発電異常が発生したものとして特定し、電力管理ステーション10s(管理PC18:システム管理制御部)に通報する。通報は、例えば太陽光発電装置ユニット1のIDコードを管理PC18の表示部に適宜表示する形態で行なうことが可能である。つまり、このステップで、管理PC18は発電異常を生じた太陽光発電装置ユニット1を認識(特定)することができ、追尾修正プログラムの実行をユニット群集電制御部12に指示することが可能となる。
図7で説明したとおりである。
日没後、全ての太陽光発電装置ユニット1を待機状態とする。
暦日(年月日)データに基づいて、高度が0度より大きくなる翌日の日昇時刻を算出し、記憶する。
記憶してある翌日の日昇時刻での太陽方位・高度を算出し、記憶する。
UT(1)〜UT(50)それぞれの追尾駆動部3の回転角度情報RS(1)〜RS(50)を取得する。
UT(1)〜UT(50)それぞれの太陽電池モジュール2が向いている方向を追尾駆動部3の回転角度情報RS(1)〜RS(50)を基に計算し、ステップS603で得られた翌日の日昇時刻の太陽方位・高度との差分より、駆動信号DS(1)〜DS(50)を生成する。
UT(i)に対してk=i=1をセットする。
UT1(i=1)に対して駆動信号DS1(i=1)を送信し、追尾駆動部3によりステップS603で算出した太陽方位・高度に太陽電池モジュール2を向ける。
UT(1)の追尾駆動部3が停止(追尾終了)したか否かを判定する。停止していない場合(ステップS606c:NO)は、所定の時間待ち(ステップS606d)をした後、ステップS606cへ戻る。停止している場合(ステップS606c:YES)は、ステップS606eへ進む。
UT(i)に対してi=50か否かを判定する。i=50の場合(ステップS606e:YES)は、全ての太陽光発電装置ユニット1(UT(1)〜UT(50))を追尾開始位置に設定した状態となっているのでステップS607へ進む。i=50となっていない場合(ステップS606e:NO)は、ステップS606fへ進む。
i=i+1として、ステップS606bへ戻る。このステップにより、全ての太陽光発電装置ユニット1に対して、ステップS606bないしステップS606fを繰り返すこととなり、全ての太陽光発電装置ユニット1(UT(1)〜UT(50))をそれぞれが有する追尾駆動部3により追尾開始位置に設定することができる(ステップS606:追尾開始位置復帰ステップ)。
ステップS602で算出した日昇時刻になったか否かを判定する。日昇時刻になっていない場合(ステップS607:NO)は、所定の時間待ち(ステップS607a)をした後、ステップS607へ戻る。日昇時刻になっている場合(ステップS607:YES)は、ステップS608へ進む。
日昇時刻の後、所定時間経過したか否かを確認、判定する。所定時間が経過するのを待つのは、ステップS508と同様に、太陽電池モジュール2を効率的に追尾駆動するためである。所定時間を経過していない場合(ステップS608:NO)は、時刻確認(ステップS608a)をした後、ステップS608へ戻る。所定時間を経過した場合(ステップS608:YES)は、ステップS609へ進む。
全ての太陽光発電装置ユニット1(追尾駆動部3)の回転角度情報RS(k)(k=1〜50)を取得する。
回転角度情報RS(k)にもとづいて全ての太陽光発電装置ユニット1(太陽電池モジュ−ル2。なお、フローチャート上ではモジュールとする。)が向いている方位・高度を算出する。
UT(n)に対してk=n=1をセットする。なお、ステップS606a〜ステップS606fとの違いを示すために「i」に代えて「n」で示すが、実質上k=i=nである。
年月日、時刻情報を取得する。
取得した年月日、時刻情報に基づいて、その時刻の太陽方位・高度を算出する。
ステップS612で算出した太陽方位・高度とステップS610で求めた太陽光発電装置ユニット1(太陽電池モジュール2)が向いている方位・高度との差分に基づいて追尾駆動部3を駆動する駆動信号DS(n)を生成する。なお、駆動信号DS(n)には、追尾駆動部3が太陽電池モジュール2を追尾駆動するのに必要な駆動量が含まれている。
UT(n)へ駆動信号DS(n)を送信する。つまり、UT1(n=1)に対して駆動信号DS1(n=1)を送信する。
ステップS611ないしステップS614のフローを起動時間(太陽電池モジュ−ル2を追尾駆動部3により駆動して所期の太陽方位、高度に向けるのに要する時間。)間隔で実行するために、起動間隔時間待ちをする。
UT(n)に対してn=50か否かを判定する。n=50の場合(ステップS616:YES)は、ステップS617へ進む。n=50となっていない場合(ステップS616:NO)は、ステップS616aへ進む。
n=n+1として、ステップS611へ戻る。このステップにより、全ての太陽光発電装置ユニット1に対して、ステップS611ないしステップS615を繰り返すこととなり、全ての太陽光発電装置ユニット1(UT(1)〜UT(50))をそれぞれが有する追尾駆動部3により駆動位置に設定することができる。
全ユニット(発電装置ユニット群11に配置された全ての太陽光発電装置ユニット1)の駆動が停止したか否かを確認し、判定する。停止していない場合(ステップS617:NO)は、所定の時間待ち(ステップS617a)をした後、ステップS617へ戻る。停止している場合(ステップS617:YES)は、ステップS618へ進む。
ステップS612で算出した太陽高度をもとに日没したか否かを確認し、判定する。
日没していない場合(ステップS618:NO)は、ステップS608へ戻る。日没している場合(ステップS618:YES)は、ステップS601へ戻る。日没になればUT(1)〜UT(50)の太陽追尾動作を停止する(ステップS601)。
図9で説明したとおりである。
各太陽光発電装置ユニット1(フローチャート上ではユニットとする。)の出力電流(発電電流)を電流センサ34により計測する。
ステップS614aでの計測結果である電流値信号IO(n)を電流センサ34からデータ取得部35へ送信する。
出力電流が他の太陽光発電装置ユニット1の出力電流と比較して小さい太陽光発電装置ユニット1が発生しているか否かを判定する。発生している場合(ステップS614c:YES)は、ステップS614dへ進む。発生していない場合(ステップS614c:NO)は、ステップS615へ進む。
出力電流が他の太陽光発電装置ユニット1に比較して小さい太陽光発電装置ユニット1のIDコ−ド(ユニット識別信号)を記憶する。出力電流の比較およびIDコードの記憶は、例えば駆動制御用コントローラ36で行なうことができる。
出力電流が小さいとされた太陽光発電装置ユニット1が、例えば10回、連続して出力電流が小さいとされたか否かを例えば駆動制御用コントローラ36で判定する。連続して10回出力電流が小さい場合(ステップS614e:YES)は、ステップS614fへ進む。出力電流が小さい場合が連続して10回に満たない場合(ステップS614e:NO)は、ステップS615へ進む。
同一の太陽光発電装置ユニット1が、連続10回出力電流が小さいと判定された場合は、例えば追尾ズレなどの発電異常が発生したものとして特定し、電力管理ステーション10s(管理PC18)に通報する。通報は、例えばユニットのIDコードを管理PC18(システム管理制御部)の表示部に適宜表示する形態で行なうことが可能である。つまり、このステップで、発電異常を生じた太陽光発電装置ユニット1を認識(特定)することができる。
図9で説明したとおりである。
図11は、本発明の実施の形態3に係る太陽光発電システムの構成例を概念的に示す構成概念図である。
図12は、本発明の実施の形態4に係る太陽光発電システムの構成例を概念的に示す構成概念図である。
図13は、固定設置型太陽電池モジュ−ルに照射される日射量と追尾型太陽電池モジュ−ルに照射される直達日射量の1日の変動を示したグラフである。
図16は、本発明の実施の形態6に係る太陽光発電システムに適用される太陽光発電装置ユニットの外観を示す斜視図である。
図21は、本発明の実施の形態7に係る太陽光発電システムの構成例を概念的に示す構成概念図である。
2 太陽電池モジュール
3 追尾駆動部
4 接続箱
1c、101c ユニットケーブル
1cg、101cg 発電電力ケーブル
1cp、101cp 電源ケーブル
1cc 制御ケーブル
101ct 時情報系ケーブル
1s 直達日射計
10、100 太陽光発電システム
10s 電力管理ステーション
10c 管理ケーブル
11、111 発電装置ユニット群
12 、112 ユニット群集電制御部
12c 、112c 変換ケーブル
13 統合ユニット群集電制御部
13c 統合ケーブル
15、16 電力変換装置
18 管理PC(システム管理制御部)
19 管理PC(システム管理制御部、群状態検出部)
19c 出力検出ケーブル
114 分散制御部
20 ノートパソコン(端末機)
30 電力系統
31、131 太陽電池出力端子台
32 制御ケーブル端子台
33 逆流防止ダイオード
34 電流センサ(ユニット状態検出部)
35 データ取得部
36 駆動制御用コントローラ
37 駆動用ドライバ
38 集線バスバー
SQ 日射量
SQd 直達日射量
SQa 全天日射量
Claims (13)
- 太陽電池モジュールおよび該太陽電池モジュールを追尾駆動する追尾駆動部を有する太陽光発電装置ユニットを複数配置して構成した発電装置ユニット群と、該発電装置ユニット群の発電電力を集電し制御するユニット群集電制御部と、該ユニット群集電制御部に集電された発電電力を電力変換する電力変換装置とを備える太陽光発電システムであって、
前記太陽光発電装置ユニットそれぞれの発電状態を検出して比較することにより、発電異常を生じた太陽光発電装置ユニットを特定するユニット状態検出部を備え、前記ユニット状態検出部が特定した結果を前記ユニット群集電制御部に指示することを特徴とする太陽光発電システム。 - 請求項1に記載の太陽光発電システムであって、
前記ユニット群集電制御部は、前記ユニット状態検出部を備え、異常を生じた前記追尾駆動部を修正する構成とされていることを特徴とする太陽光発電システム。 - 請求項1に記載の太陽光発電システムであって、
前記各太陽光発電装置ユニットに太陽光発電装置ユニット単位で追尾駆動部を個別で制御する分散制御部を備え、前記分散制御部は、前記ユニット群集電制御部を介して太陽光発電装置ユニットと通信できることを特徴とする太陽光発電システム。 - 請求項3に記載の太陽光発電システムであって、
前記分散制御部は前記ユニット状態検出部を備えることを特徴とする太陽光発電システム。 - 請求項1ないし請求項4のいずれか一つに記載の太陽光発電システムであって、
前記ユニット状態検出部は、前記太陽光発電装置ユニットそれぞれの発電状態を検出して比較するために、前記太陽光発電装置ユニットそれぞれの出力電流を検出することを特徴とする太陽光発電システム。 - 請求項1ないし請求項5のいずれか一つに記載の太陽光発電システムであって、
前記発電装置ユニット群および前記ユニット群集電制御部は複数配置され、複数の前記発電装置ユニット群それぞれの発電状態を検出する群状態検出部を備えることを特徴する太陽光発電システム。 - 請求項1ないし請求項6のいずれか一つに記載の太陽光発電システムであって、
前記発電装置ユニット群を構成する前記太陽光発電装置ユニットの少なくともいずれか一つに直達日射計を備えることを特徴とする太陽光発電システム。 - 請求項6または請求項7に記載の太陽光発電システムであって、
複数配置された前記発電装置ユニット群および前記ユニット群集電制御部を統合して管理制御するシステム管理制御部を備え、
前記ユニット群集電制御部を介して前記ユニット状態検出部が検出した発電状態に基づいて特定した発電異常の太陽光発電装置ユニットを識別するユニット識別信号を、前記システム管理制御部に送信し、
前記システム管理制御部は、特定した前記太陽光発電装置ユニットの追尾ずれを、前記ユニット群集電制御部を介して修正させる構成とされていることを特徴とする太陽光発電システム。 - 太陽電池モジュールおよび該太陽電池モジュールを追尾駆動する追尾駆動部を有する太陽光発電装置ユニットを複数配置して発電装置ユニット群を構成し、該発電装置ユニット群の発電電力を集電したユニット群集電制御部を介して前記追尾駆動部を制御し、前記ユニット群集電制御部に集電された発電電力を電力変換装置により電力変換する太陽光発電システム制御方法であって、
前記ユニット群集電制御部を介して、前記太陽光発電装置ユニットそれぞれの発電状態を比較することにより、発電異常を生じた太陽光発電装置ユニットを特定し、特定した前記太陽光発電装置ユニットの発電異常を修正することを特徴とする太陽光発電システム制御方法。 - 請求項9に記載の太陽光発電システム制御方法であって、
前記発電装置ユニット群およびユニット群集電制御部は複数配置され、複数の前記発電装置ユニット群それぞれの発電状態を検出して発電異常を生じた発電装置ユニット群を特定し、特定した前記発電装置ユニット群の発電異常を修正することを特徴とする太陽光発電システム制御方法。 - 請求項9に記載の太陽光発電システム制御方法であって、
前記発電装置ユニット群に配置された前記太陽光発電装置ユニットの少なくともいずれか一つに直達日射計を備え、該直達日射計が検出した日射量に基づいて基準発電電力を算出し、前記太陽光発電装置ユニットの発電電力と前記基準発電電力とを比較して発電異常を生じた太陽光発電装置ユニットを特定し、特定した前記太陽光発電装置ユニットの発電異常を修正することを特徴太陽光発電システム制御方法。 - 請求項10または請求項11に記載の太陽光発電システム制御方法であって、
複数配置された前記発電装置ユニット群および前記ユニット群集電制御部を統合して管理制御するシステム管理制御部を備え、
前記ユニット群集電制御部を介して前記ユニット状態検出部が検出した発電状態に基づいて特定した発電異常の太陽光発電装置ユニットを識別するユニット識別信号を、前記システム管理制御部に送信し、
前記システム管理制御部は、特定した前記太陽光発電装置ユニットの追尾ずれを前記ユニット群集電制御部を介して修正させることを特徴とする太陽光発電システム制御方法。 - 請求項9ないし請求項12のいずれか一つに記載の太陽光発電システム制御方法であって、
通信により前記ユニット群集電制御部を制御できる端末機を用いて前記ユニット群集電制御部を制御することにより前記追尾駆動部を制御することを特徴とする太陽光発電システム制御方法。
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