JP5557820B2 - 太陽光発電設備 - Google Patents
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Description
この特許文献1に開示された太陽光発電設備は、複数の太陽電池ストリングと、パワーコンディショナを備えており、複数の太陽電池ストリングは、ジャンクションボックスに並列に接続され、ジャンクションボックスにおいて、太陽電池ストリングにおいて発電された電流は加算されてパワーコンディショナへ出力され、パワーコンディショナにおいて交流に変換されて系統へ出力されている。
まず、各太陽電池ストリング毎にそれぞれ、計測された電流・電圧により、一定期間の電流積算値または電力積算値を求める。
次に、全太陽電池ストリングの積算値の合計値を求める。
次に、各太陽電池ストリング毎に、全太陽電池ストリングの積算値の合計値に対する、個別の積算値の割合(積算値の割合)を求める。
次に、各太陽電池ストリング毎に、求めた積算値の割合と予め設定された基準の割合を比較し、積算値の割合が基準の割合よりも小さい状態が一定時間継続するかを確認し、確認すると、太陽電池ストリングが劣化または発電不良と判断する。
(1)各太陽電池ストリングの劣化または発電不良を確実に検出できない恐れがある。すなわち、複数の太陽電池ストリングに、劣化または発電不良が発生すると、全太陽電池ストリングの積算値の合計値が小さくなり、個別の積算値の割合に変化が生じることが殆どなく、劣化または発電不良を検出できないことがあり、また太陽光発電設備の敷地が広いと、天候によって雲に隠れる太陽電池ストリングが生じ、この太陽電池ストリングの発電量は減少し、劣化または発電不良と判断される恐れがある。
(2)従来の太陽光発電設備において、太陽電池ストリングの数が多いと、各太陽電池ストリングをジャンクションボックスへ接続するケーブルの数が多くなり、ケーブルの引き回しが困難となることから、複数の太陽電池ストリングによりグループ(群)を形成し、各グループ毎に、グループの太陽電池ストリングを並列に接続し、各太陽電池ストリングにおいて発電された電流をまとめて出力する第1のジャンクションボックスを設け、これら第1のジャンクションボックスとパワーコンディショナとの間に、第2のジャンクションボックスを設けて、第2のジャンクションボックスにおいて第1のジャンクションボックスから出力された電流をさらにまとめてパワーコンディショナへ出力するシステム構成が考えられる。
を設け、前記直流接続箱の通信装置によりそれぞれ送信された、各ストリング検出器により検出された電圧・電流、および前記日射量に基づいて求めた各太陽電池ストリングに発電される予測発電量を受信する監視装置を備え、前記監視装置に、日射量を検出する日射計と、外気温度を検出する気温検出器と、前記太陽電池ストリング毎にそれぞれ、受信しているストリング検出器により検出された電圧・電流に基づいて演算する太陽電池ストリングの発電量を、前記日射計により検出された日射量および前記気温検出器により検出された外気温度とともに、所定時間毎に記憶するデータベースを備え、前記監視装置は、現在の前記日射量および前記外気温度により前記データベースを検索して、前記太陽電池ストリング毎にそれぞれ、現在の日射量および外気温度に合致する発電量を求めて予測発電量を形成し、この予測発電量と、現在受信しているストリング検出器により検出された電圧・電流に基づいて演算する太陽電池ストリングの発電量とを比較することにより、性能が劣化している太陽電池ストリングを検出し、形成した前記各太陽電池ストリング毎の予測発電量と、これら各予測発電量に対応する、受信した太陽電池ストリングの予測発電量を比較し、一致しないとき、受信した太陽電池ストリングの予測発電量を送信した直流接続箱における小型太陽電池パネルの性能に劣化が発生していると判断することを特徴とするものである。
また、複数の太陽電池ストリングによりストリング群を形成し、前記ストリング群毎にそれぞれ、群を形成する太陽電池ストリングが並列に接続され、各太陽電池ストリングにおいて発電された直流電流をまとめて出力する直流接続箱を備えた太陽光発電設備であって、前記直流接続箱毎にそれぞれ、各前記太陽電池ストリングの発電によりそれぞれ出力される電圧・電流を検出するストリング検出器と、小型太陽電池パネルと、前記小型太陽電池パネルの発電により出力される電圧・電流を検出するパネル検出器と、前記小型太陽電池パネルより給電され、前記パネル検出器により検出された電圧・電流により現在の日射量を予測し、この日射量に基づいて、前記直流接続箱に接続された各太陽電池ストリングに発電される予測発電量を求め、前記各ストリング検出器により検出された電圧・電流により各太陽電池ストリングの発電量を求め、これら各太陽電池ストリングの発電量と、前記予測発電量とを比較することにより、性能が劣化している太陽電池ストリングを検出する判断装置と、この小型太陽電池パネルより給電され、前記各ストリング検出器により検出された電圧・電流に基づいて演算される各太陽電池ストリングの発電量、および前記日射量に基づいて求めた各太陽電池ストリングに発電される予測発電量を送信する通信装置を設け、前記直流接続箱の通信装置によりそれぞれ送信された、各太陽電池ストリングの発電量および前記日射量に基づいて求めた各太陽電池ストリングに発電される予測発電量を受信する監視装置を備え、前記監視装置に、日射量を検出する日射計と、外気温度を検出する気温検出器と、前記太陽電池ストリング毎にそれぞれ、受信している太陽電池ストリングの発電量を、前記日射計により検出された日射量および前記気温検出器により検出された外気温度とともに、所定時間毎に記憶するデータベースを備え、前記監視装置は、現在の前記日射量および前記外気温度により前記データベースを検索して、前記太陽電池ストリング毎にそれぞれ、現在の日射量および外気温度に合致する発電量を求めて予測発電量を形成し、この予測発電量と、現在受信している太陽電池ストリングの発電量とを比較することにより、性能が劣化している太陽電池ストリングを検出し、形成した前記各太陽電池ストリング毎の予測発電量と、これら各予測発電量に対応する、受信した太陽電池ストリングの予測発電量を比較し、一致しないとき、受信した太陽電池ストリングの予測発電量を送信した直流接続箱における小型太陽電池パネルの性能に劣化が発生していると判断することを特徴とするものである。
図1は本発明の実施の形態における太陽光発電設備の構成図である。
図1に示すように、太陽光発電設備10は、市場へ電力を供給する発電所して設置されており、多数の太陽電池ストリング11を備えている。
また太陽電池ストリング11は、所定の台数(例えば、10台)毎にストリング群(グループ)12を形成しており、各ストリング群12毎に、近接して、群12を形成する太陽電池ストリング11が並列に接続され、各太陽電池ストリング11において発電された直流電流をまとめて(合計して)出力する直流接続箱13が設けられている。
また直流接続箱13の内部には、小型太陽電池パネル22の発電により出力された電流(以下、パネル電流と称す)を検出するパネル電流検出器35と、電圧(以下、パネル電圧と称す)を検出するパネル電圧検出器36が設けられている。
さらに直流接続箱13の内部には、小型太陽電池パネル22から給電される、コンピュータからなる判断装置38と通信装置39が設けられている。
上記判断装置38は、図3に示すように、記憶部41、日射量予測部42、発電量予測部43、各太陽電池ストリング11にそれぞれ対応するストリング発電量演算部44−1〜44−10、およびこれらストリング発電量演算部44−1〜44−10に対応するストリング異常検出部45−1〜45−10から構成されている。
上記判断装置38を構成する各部について説明する。
記憶部41には、実験・実証に基づいて、予め次のデータ(換算表)が記憶されている。
・小型太陽電池パネル22の光電流値を、日射量に換算する第1換算表
・日射量を、外気温度により補正する第2換算表
・日射量を、太陽電池ストリング11の発電量に換算する第3換算表
・太陽電池ストリング11の発電量を、外気温度により補正する第4換算表
・太陽電池ストリング11の発電量を、経年変化により補正する第5換算表
日射量予測部42には、パネル電流検出器35において検出されたパネル電流と、パネル電圧検出器36において検出されたパネル電圧と、気温センサ21により検出された外気温度が入力され、日射量予測部42は、前記パネル電圧が検出されていると、一定時間毎に、これらパネル電流、パネル電圧および外気温度により図5(a)に示すフローチャートに示す次の手順により、日射量を予測し、発電量予測部43へ出力する。
まず、入力したパネル電流とパネル電圧から、図4に示す太陽電池特性曲線により、光電流値を求める(ステップ−1)。
続いて、求めた光電流値より、記憶部41の第1換算表に基づいて日射量を求める(ステップ−2)。
続いて、求めた日射量を、外気温度により記憶部41の第2換算表に基づいて補正し、発電量予測部43へ出力する(ステップ−3)。
発電量予測部43には、日射量予測部42より日射量予測値が入力されている。発電量予測部43の機能を、図5(b)に示すフローチャートに基づいて説明する。
まず、入力した日射量(予測値)より、記憶部41の第3換算表に基づいてストリング発電量を求める(ステップ−1)。
続いて、求めたストリング発電量を、外気温度により記憶部41の第4換算表に基づいて補正する(ステップ−2)。
続いて、補正したストリング発電量を、記憶部41の第5換算表に基づいて経年変化により補正する(ステップ−3)。
続いて、経年変化により補正したストリング発電量により許容誤差の範囲(閾値幅)を計算し、補正したストリング発電量に対して、上下に計算した許容誤差の範囲を持たせて、発電量上限値と発電量下限値を求めて、ストリング異常検出部45−1〜45−10へ出力する(ステップ−4)。
各ストリング発電量演算部44には、ストリング電圧と、対応する太陽電池ストリング11のストリング電流が入力され、各ストリング発電量演算部44はそれぞれ、一定時間毎に、ストリング電圧とストリング電流とを乗算してストリング発電量を求めて、通信装置39およびストリング異常検出部45−1〜45−10へ出力する。
各ストリング異常検出部45はそれぞれ、対応するストリング発電量演算部44からストリング発電量を入力すると、入力したストリング発電量が、発電量予測部43より入力した発電量上限値と発電量下限値の範囲にあるかどうかを判断し、範囲外と確認すると、ストリング異常信号を通信装置39へ出力する。
また通信装置39により、各太陽電池ストリング11の発電量および異常検出信号が、通信ケーブル29、設備データユニット16を介して監視装置17へ送信され、監視装置17において蓄積されるとともに、異常検出信号が受信されると表示器18に表示される。
監視装置17は、上述したように、各直流接続箱13の通信装置39より、この直流接続箱13にそれぞれ接続された10台の太陽電池ストリング11の発電量および異常検出信号を受信すると、これら各太陽電池ストリング11毎に発電量および異常検出信号を蓄積する機能と、異常検出信号を入力した場合には、表示器18へ表示する機能を有している。また監視装置17においても、各太陽電池ストリング11の異常を検出している。
図6に示すように、監視装置17に、発電量蓄積部51と、発電量予測部52と、データベース53と、ストリング異常検出部54−1〜54−m(mは発電設備全体の太陽電池ストリング11の総数)が設けられている。またデータベース53には、各太陽電池ストリング11毎に、後述するデータを記憶(蓄積)するデータ記憶部56−1〜56−mが設けられている。
発電量蓄積部51には、設備データユニット16より、m台の太陽電池ストリング11それぞれの発電量が入力され、また気温センサ19により検出された外気温度と、日射計20により計測された日射量が入力されている。
発電量蓄積部51は、データベース53のデータ記憶部56−1〜56−mに対してそれぞれ、所定時間(日時)毎に、日射量、外気温度、および入力された太陽電池ストリング1の発電量を蓄積する。
発電量予測部52には、気温センサ19により検出された外気温度と、日射計20により計測された日射量が入力されている。発電量予測部52の機能を、図7に示すフローチャートに基づいて説明する。
まず、入力した日射量と外気温度により、データベース53の各データ記憶部56−1〜56−mに蓄積された1日以上前のデータをそれぞれ検索し、入力した日射量と外気温度と一致する発電量を、各太陽電池ストリング11毎に複数件(例えば、100件)抽出する(ステップ−1)。
続いて各太陽電池ストリング11毎に、抽出した複数件の発電量を平均し、予測発電量)を形成する(ステップ−2)。
続いて、各太陽電池ストリング11毎に、予測発電量により許容誤差の範囲(閾値幅)を計算し、予測発電量に対して、上下に計算した許容誤差の範囲を持たせて、発電量上限値と発電量下限値を求めて、ストリング異常検出部54−1〜54−mへ出力する(ステップ−3)。
各ストリング異常検出部54はそれぞれ、設備データユニット16より対応するストリング発電量を入力すると、入力したストリング発電量が、発電量予測部52より入力した各太陽電池ストリング11の発電量上限値と発電量下限値の範囲にあるかどうかを判断し、範囲外と確認すると、ストリング異常信号を表示器18へ出力する。
このような比較において、一致しないとき、前記直流接続箱13の判断装置38において求めた太陽電池ストリング11の予測発電量に誤りがあり、この予測発電量を形成する元となる小型太陽電池パネル22の性能に劣化が発生していると判断することができ、直流接続箱13における太陽電池ストリング11の診断を保証することができる。またこのとき、監視装置17において求めた太陽電池ストリング11の予測発電量を、小型太陽電池パネル22の性能に劣化が発生している直流接続箱13の判断装置38に送信し、判断装置38はこの予測発電量により、太陽電池ストリング11の性能の劣化を判断するようにすることもできる。
また逆に、監視装置17において求めた太陽電池ストリング11の予測発電量を各直流接続箱13へ送信し、各直流接続箱13の判断装置38において、求めた太陽電池ストリング11の予測発電量と、監視装置17において求めた太陽電池ストリング11の予測発電量を比較することも可能である。
11 太陽電池ストリング
12 ストリング群(グループ)
13 直流接続箱
14 パワーコンディショナ
15 変電設備
16 設備データユニット
17 監視装置
18 表示器
19 気温センサ
20 日射計
21 気温センサ
22 小型太陽電池パネル
32 ストリング電流検出器
33 ストリング電圧検出器
35 パネル電流検出器
36 パネル電圧検出器
38 判断装置
39 通信装置
Claims (2)
- 複数の太陽電池ストリングによりストリング群を形成し、
前記ストリング群毎にそれぞれ、群を形成する太陽電池ストリングが並列に接続され、各太陽電池ストリングにおいて発電された直流電流をまとめて出力する直流接続箱を備えた太陽光発電設備であって、
前記直流接続箱毎にそれぞれ、
各前記太陽電池ストリングの発電によりそれぞれ出力される電圧・電流を検出するストリング検出器と、
小型太陽電池パネルと、
前記小型太陽電池パネルの発電により出力される電圧・電流を検出するパネル検出器と、
前記小型太陽電池パネルより給電され、前記パネル検出器により検出された電圧・電流により現在の日射量を予測し、この日射量に基づいて、前記直流接続箱に接続された各太陽電池ストリングに発電される予測発電量を求め、前記各ストリング検出器により検出された電圧・電流により各太陽電池ストリングの発電量を求め、これら各太陽電池ストリングの発電量と、前記予測発電量とを比較することにより、性能が劣化している太陽電池ストリングを検出する判断装置と、
この小型太陽電池パネルより給電され、前記各ストリング検出器により検出された電圧・電流、および前記日射量に基づいて求めた各太陽電池ストリングに発電される予測発電量を送信する通信装置
を設け、
前記直流接続箱の通信装置によりそれぞれ送信された、各ストリング検出器により検出された電圧・電流、および前記日射量に基づいて求めた各太陽電池ストリングに発電される予測発電量を受信する監視装置を備え、
前記監視装置に、
日射量を検出する日射計と、
外気温度を検出する気温検出器と、
前記太陽電池ストリング毎にそれぞれ、受信しているストリング検出器により検出された電圧・電流に基づいて演算する太陽電池ストリングの発電量を、前記日射計により検出された日射量および前記気温検出器により検出された外気温度とともに、所定時間毎に記憶するデータベース
を備え、
前記監視装置は、現在の前記日射量および前記外気温度により前記データベースを検索して、前記太陽電池ストリング毎にそれぞれ、現在の日射量および外気温度に合致する発電量を求めて予測発電量を形成し、この予測発電量と、現在受信しているストリング検出器により検出された電圧・電流に基づいて演算する太陽電池ストリングの発電量とを比較することにより、性能が劣化している太陽電池ストリングを検出し、形成した前記各太陽電池ストリング毎の予測発電量と、これら各予測発電量に対応する、受信した太陽電池ストリングの予測発電量を比較し、一致しないとき、受信した太陽電池ストリングの予測発電量を送信した直流接続箱における小型太陽電池パネルの性能に劣化が発生していると判断すること
を特徴とする太陽光発電設備。 - 複数の太陽電池ストリングによりストリング群を形成し、
前記ストリング群毎にそれぞれ、群を形成する太陽電池ストリングが並列に接続され、各太陽電池ストリングにおいて発電された直流電流をまとめて出力する直流接続箱を備えた太陽光発電設備であって、
前記直流接続箱毎にそれぞれ、
各前記太陽電池ストリングの発電によりそれぞれ出力される電圧・電流を検出するストリング検出器と、
小型太陽電池パネルと、
前記小型太陽電池パネルの発電により出力される電圧・電流を検出するパネル検出器と、
前記小型太陽電池パネルより給電され、前記パネル検出器により検出された電圧・電流により現在の日射量を予測し、この日射量に基づいて、前記直流接続箱に接続された各太陽電池ストリングに発電される予測発電量を求め、前記各ストリング検出器により検出された電圧・電流により各太陽電池ストリングの発電量を求め、これら各太陽電池ストリングの発電量と、前記予測発電量とを比較することにより、性能が劣化している太陽電池ストリングを検出する判断装置と、
この小型太陽電池パネルより給電され、前記各ストリング検出器により検出された電圧・電流に基づいて演算される各太陽電池ストリングの発電量、および前記日射量に基づいて求めた各太陽電池ストリングに発電される予測発電量を送信する通信装置
を設け、
前記直流接続箱の通信装置によりそれぞれ送信された、各太陽電池ストリングの発電量および前記日射量に基づいて求めた各太陽電池ストリングに発電される予測発電量を受信する監視装置を備え、
前記監視装置に、
日射量を検出する日射計と、
外気温度を検出する気温検出器と、
前記太陽電池ストリング毎にそれぞれ、受信している太陽電池ストリングの発電量を、前記日射計により検出された日射量および前記気温検出器により検出された外気温度とともに、所定時間毎に記憶するデータベース
を備え、
前記監視装置は、現在の前記日射量および前記外気温度により前記データベースを検索して、前記太陽電池ストリング毎にそれぞれ、現在の日射量および外気温度に合致する発電量を求めて予測発電量を形成し、この予測発電量と、現在受信している太陽電池ストリングの発電量とを比較することにより、性能が劣化している太陽電池ストリングを検出し、形成した前記各太陽電池ストリング毎の予測発電量と、これら各予測発電量に対応する、受信した太陽電池ストリングの予測発電量を比較し、一致しないとき、受信した太陽電池ストリングの予測発電量を送信した直流接続箱における小型太陽電池パネルの性能に劣化が発生していると判断すること
を特徴とする太陽光発電設備。
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