JP6252149B2 - 太陽電池の評価装置、評価方法及び、太陽光発電システム - Google Patents
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Description
、取得データのばらつきを低減しているが、これは、計測期間中に取得されたデータを後から選別する静的な処理であり、太陽電池のI−Vカーブのデータを計測しながらリアルタイムに取得データのばらつきを低減し安定化を図る処理とは異なっていた。
太陽電池の出力電圧と出力電流の関係と、日射強度の取得速度の相違に基づく、太陽電池の出力特性の値の変動を緩和する安定化手段を有することを最大の特徴とする。
前記取得手段により取得された前記太陽電池の出力電圧と出力電流の関係から得られた前記太陽電池の最大電力点における電力値と、前記日射強度とに基づいて前記太陽電池の出力特性を評価する評価手段と、を備え、
前記評価手段は、
前記取得手段により取得された前記太陽電池の出力電圧と出力電流の関係と、前記日射強度の取得速度の相違に基づく、前記太陽電池の出力特性の値の変動を緩和する安定化手段を有することを特徴とする。
出力係数の値を評価から除外しても構わない。さらに、出力係数の算出結果において、常に所定数の出力係数の平均値を評価に用いても構わない。
太陽電池の太陽電池の出力電圧と出力電流の関係と日射強度とを複数回取得し、複数回取得した太陽電池の出力電圧と出力電流の関係における最大電力点における電力値のうちの所定回数分の平均値である平均最大電力値と、複数回取得した日射強度の所定回数分の平均値である平均日射強度とを算出し、
平均最大電力値と平均日射強度とに基づいて定められる平均出力係数と、出力係数についての所定の閾値とを比較することで、太陽電池の出力特性を評価することを特徴とする。
前記太陽電池の出力電圧と出力電流の関係と前記日射強度とを複数回取得し、複数回取得した太陽電池の出力電圧と出力電流の関係から得られた前記太陽電池の最大電力点における電力値のうちの所定回数分の平均値である平均最大電力値と、複数回取得した前記日射強度の前記所定回数分の平均値である平均日射強度とを算出する平均値算出部と、
前記平均最大電力値と前記平均日射強度とに基づいて定められる平均出力係数と、出力係数についての所定の閾値とを比較して、太陽電池の出力特性を評価する出力係数評価部と、を有することを特徴とする。
算出される出力係数の標準偏差に基づいて前記所定回数を定める標準偏差判断手段と、
前記出力係数の標準偏差がそれ以下の場合に、充分に安定した前記平均出力係数の値が得られると考えられる前記標準偏差の閾値を記憶する閾値記憶手段と、
をさらに備え、
前記標準偏差判断手段は、前記安定化手段が前記太陽電池の出力電圧と出力電流の関係と前記日射強度とを複数回取得した際の各取得機会において取得された前記最大電力点における電力値と、各取得機会において取得された前記日射強度から、各取得機会における出力係数を算出する出力係数算出部と、
前記出力係数算出部において算出された複数の出力係数のデータについての標準偏差を算出する標準偏差算出部と、
前記標準偏差算出部によって算出された標準偏差が、前記閾値記憶手段に記憶された前記標準偏差の閾値以下になるときの前記出力係数のデータ数を算出するデータ数算出部と、を備え、
前記データ数算出部によって算出されたデータ数を、前記平均値算出部が平均最大電力値と平均日射強度を算出する際の所定回数として設定するようにしてもよい。
前記評価手段は、前記太陽電池の出力電圧と出力電流の関係または前記太陽電池の最大電力点における電力値を、前記取得手段によって取得された前記太陽電池の温度に基づいて補正した上で、前記太陽電池の出力特性を評価するようにしてもよい。これによれば、太陽電池の温度の平均出力係数への影響を除外することができ、より精度よく、太陽電池の出力特性の評価を行うことが可能である。
上記の太陽電池の評価装置と、
太陽電池モジュールの出力を昇圧するとともに直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナと、を備え
前記取得手段と、前記評価手段と、前記標準偏差判断手段と、前記閾値記憶手段のうち、少なくとも一つを、前記パワーコンディショナ内に組み込んだことを特徴とする太陽光発電システムであってもよい。
前記太陽電池の出力電圧と出力電流との関係から得られた前記太陽電池の最大電力点における電力値と、日射強度とに基づいて前記太陽電池の出力特性を評価する、太陽電池の評価方法であって、
前記太陽電池の出力電圧と出力電流との関係と前記日射強度とを複数回取得し、複数回取得した太陽電池の出力電圧と出力電流との関係から得られた前記最大電力点における電力値のうちの所定回数分の平均値である平均最大電力値と、複数回取得した前記日射強度の前記所定回数分の平均値である平均日射強度とを算出し、
前記平均最大電力値と前記平均日射強度とに基づいて定められる平均出力係数と、出力係数についての所定の閾値とを比較することで、太陽電池の出力特性を評価することを特徴とする太陽電池の評価方法であってもよい。
算出された各取得機会における出力係数についての標準偏差を算出し、
前記算出された標準偏差が、所定の閾値以下になるときの、前記太陽電池の出力電圧と出力電流との関係と前記日射強度の取得回数を算出し、
前記取得回数を、前記平均最大電力値と平均日射強度を算出する際の所定回数として設定するようにしてもよい。また、その際の所定の閾値は、太陽電池の出力の値の信頼区間に基づいて定められるようにしてもよい。
太陽電池のI−Vカーブの評価方法としては、出力係数PRを先述の数式(1)のように定義し、基準となる日射強度1kW/m2という条件の下での出力を表す指標が提案されていた。しかしながら、太陽電池と日射計では応答時間が異なるため、出力係数を算出する際には大きな誤差を含んでしまい、正しい評価ができない場合があった。
は、平均値算出部及び出力係数評価部に相当する。また、I−Vカーブ評価ルーチンを実行させるCPUは安定化手段に相当する。
次に、本発明の実施例2について説明する。実施例1においては、太陽電池のI−Vカーブの最大出力のN個の計測値の平均値と、日射強度のN個の計測値の平均値とを用いて、太陽電池の平均出力係数を評価した。また、Nの値は予め定められた一定値とすることが前提であった。これに対し本実施例においては、太陽電池のI−Vカーブの最大出力と日射強度の各計測機会において出力係数を算出し、この出力係数の標準偏差を算出し、この標準偏差が所定の閾値より小さくなる際の測定データ数を、平均値の算出に使用するデータ数Nとする。
値と、日射強度の平均値とが算出される。続いて、S204においては、S203で算出されたI−Vカーブの最大出力の平均値と、日射強度の平均値とから、数式(2)で示した平均出力係数が算出される。このS203及びS204の処理は、図2に示したS103及びS104の処理と同等であるので、詳細な説明は省略する。S204の処理が終了するとS205に進む。
次に、実施例3について説明する。本実施例では、実施例2で説明したI−Vカーブ評価ルーチン2における標準偏差の閾値を、出力係数の信頼区間に基づいて決定する例について説明する。
σ:出力係数の標準偏差、N:データ数
すなわち、この場合は標準偏差の閾値を5√N/3と定めればよいことになる。このように、信頼区間から閾値を決めてもよいが、この場合には閾値はNの値に応じて変化することとなる。
最大出力とN個の日射強度から各々算出された、データ数Nの出力係数(平均出力係数ではない)の標準偏差が算出され、標準偏差が閾値記憶部19から入力される閾値以下と判定される、データ数Nが算出される。そして、評価部8においては、標準偏差判断部17で算出されたデータ数Nと数式(2)とに基づいて、平均出力係数が演算される。また、この平均出力係数の値と性能確認用閾値とが比較され、太陽電池の出力のI−Vカーブが正常か異常かが判定される。
次に、本発明の実施例4について説明する。本実施例では、太陽電池のI−Vカーブ、日射強度の他に太陽電池の温度を取得して、太陽電池の出力特性の計測値を補正する例について説明する。
I2=I1+Isc(G2/G1−1)+α(T2−T1)・・・・・・(8)
V2=V1+β(T2−T1)−Rs・(I2−I1)−K・I2(T2−T1)・・(9)
α:1℃の温度上昇による短絡電流Iscの変動値(A/℃)、β:1℃の温度上昇による開放電圧Vocの変動値(V/℃)、Rs:太陽電池の直列抵抗(Ω)、K:曲線補正因子(Ω/℃)、Isc:短絡電流(A)
S213の処理が終了するとS214に進む。
1〜M)の電流Ijの平均値及び電圧Vjの平均値が、太陽電池2のパネル温度の平均値を用いて、以下の数式(11)及び(12)に基づいて補正される。なお、数式(11)においてIscは短絡電流である。
S214の処理が終了すると、S215に進む。
は、I−Vカーブ評価ルーチン4のように、I−Vカーブの平均を求めるのではなく、各々のI−Vカーブにおける最大出力点の電流と電圧とを求め、その値の平均値を算出する点が異なる。
また、日射強度の平均値は先述の数式(4)により、太陽電池の温度の平均値は先述の数式(10)により、短絡電流の平均値は先述の数式(11)の下段の式により算出される。
基準日射温度GSTCの比の項を考慮すること止め、その代わりに、S225では先述の数式(2)を用いて平均出力係数を求めるようにしてもよい。
次に、実施例5について説明する。本実施例においては、太陽電池評価システムの構成の様々な態様について説明する。
とともにパワーコンディショナ74内に配置されている点が異なる。
次に、本発明の実施例6について説明する。実施例1〜実施例5においては、太陽電池の出力特性を評価する際に、平均出力係数を用いることを前提としていたが、本実施例においては、平均出力係数を用いない例について説明する。
2、62a、62b・・・太陽電池
3、・・・電流電圧特性計測部
4・・・日射計
5、35、45、55・・・計測データ取得部
6、46、56・・・演算部
8、48、58・・・評価部
8a、58a・・・表示器
17、47、57・・・標準偏差判断部
19、49、59・・・閾値記憶部
24a・・・温度計
34、44、64、74・・・パワーコンディショナ
34a、44a、74a・・DC/DCコンバータ
34b、44b、74b・・・インバータ
36・・・負荷
54・・・I−V特性計測装置
63a、63b・・・スイッチ
Claims (13)
- 太陽電池の出力電圧と出力電流の関係及び、日射強度を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された前記太陽電池の出力電圧と出力電流の関係から得られた前記太陽電池の最大電力点における電力値と、前記日射強度とに基づいて前記太陽電池の出力特性を評価する評価手段と、を備え、
前記評価手段は、
前記取得手段により取得された前記太陽電池の出力電圧と出力電流の関係と、前記日射強度の取得速度の相違に基づく、前記太陽電池の出力特性の値の変動を緩和する安定化手段を有し、
前記安定化手段は、
前記太陽電池の出力電圧と出力電流の関係と前記日射強度とを複数回取得し、複数回取得した太陽電池の出力電圧と出力電流の関係から得られた前記太陽電池の最大電力点における電力値のうちの所定回数分の平均値である平均最大電力値と、複数回取得した前記日射強度の前記所定回数分の平均値である平均日射強度とを算出する平均値算出部と、
前記平均最大電力値と前記平均日射強度とに基づいて定められる平均出力係数と、出力係数についての所定の閾値とを比較して、太陽電池の出力特性を評価する出力係数評価部と、を有し、
前記最大電力点における電力値と前記日射強度とに基づいて算出される出力係数の標準偏差に基づいて前記所定回数を定める標準偏差判断手段と、
前記出力係数の標準偏差がそれ以下の場合に、充分に安定した前記平均出力係数の値が得られると考えられる前記標準偏差の閾値を記憶する閾値記憶手段と、
をさらに備え、
前記標準偏差判断手段は、
前記安定化手段が前記太陽電池の出力電圧と出力電流の関係と前記日射強度とを複数回取得した際の各取得機会において取得された前記最大電力点における電力値と、各取得機会において取得された前記日射強度から、各取得機会における出力係数を算出する出力係数算出部と、
前記出力係数算出部において算出された複数の出力係数のデータについての標準偏差を算出する標準偏差算出部と、
前記標準偏差算出部によって算出された標準偏差が、前記閾値記憶手段に記憶された前記標準偏差の閾値以下になるときの前記出力係数のデータ数を算出するデータ数算出部と
、を備え、
前記データ数算出部によって算出されたデータ数を、前記平均値算出部が平均最大電力値と平均日射強度を算出する際の所定回数として設定することを特徴とする、太陽電池の評価装置。 - 前記閾値記憶手段に記憶される前記標準偏差の閾値は、太陽電池の出力係数の値の信頼区間に基づいて定められることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池の評価装置。
- 前記太陽電池の出力特性の評価結果を表示する表示手段をさらに備えることを特徴とする請求項1または2のいずれか一項に記載の太陽電池の評価装置。
- 前記取得手段は、さらに太陽電池の温度を取得し、
前記評価手段は、前記太陽電池の出力電圧と出力電流の関係または前記太陽電池の最大電力点における電力値を、前記取得手段によって取得された前記太陽電池の温度に基づいて補正した上で、前記太陽電池の出力特性を評価することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の太陽電池の評価装置。 - 前記取得手段と、前記評価手段のうち、少なくとも一つを、可搬性の筐体内に収納したことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の太陽電池の評価装置。
- 前記取得手段と、前記評価手段と、前記標準偏差判断手段と、前記閾値記憶手段のうち、少なくとも一つを、可搬性の筐体内に収納したことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の太陽電池の評価装置。
- 請求項1から4のいずれか一項に記載の太陽電池の評価装置における前記取得手段と、前記評価手段のうちの少なくとも一つと、DC/DCコンバータと、インバータと、を有するパワーコンディショナ。
- 請求項1から4のいずれか一項に記載の太陽電池の評価装置における前記取得手段と、前記評価手段と、前記標準偏差判断手段と、前記閾値記憶手段のうちの少なくとも一つと、DC/DCコンバータと、インバータと、を有するパワーコンディショナ。
- 太陽電池モジュールと、
請求項1から4のいずれか一項に記載の太陽電池の評価装置と、
太陽電池モジュールの出力を昇圧するとともに直流電力を交流電力に変換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。 - 前記取得手段と、前記評価手段のうち、少なくとも一つを、前記パワーコンディショナ内に組み込んだことを特徴とする請求項9に記載の太陽光発電システム。
- 太陽電池モジュールと、
請求項1から4のいずれか一項に記載の太陽電池の評価装置と、
太陽電池モジュールの出力を昇圧するとともに直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナと、を備え
前記取得手段と、前記評価手段と、前記標準偏差判断手段と、前記閾値記憶手段のうち、少なくとも一つを、前記パワーコンディショナ内に組み込んだことを特徴とする太陽光発電システム。 - 太陽電池の出力電圧と出力電流との関係を取得し、
前記太陽電池の出力電圧と出力電流との関係から得られた前記太陽電池の最大電力点に
おける電力値と、日射強度とに基づいて前記太陽電池の出力特性を評価する、太陽電池の評価方法であって、
前記太陽電池の出力電圧と出力電流との関係と前記日射強度とを複数回取得し、複数回取得した太陽電池の出力電圧と出力電流との関係から得られた前記最大電力点における電力値のうちの所定回数分の平均値である平均最大電力値と、複数回取得した前記日射強度の前記所定回数分の平均値である平均日射強度とを算出し、
前記平均最大電力値と前記平均日射強度とに基づいて定められる平均出力係数と、出力係数についての所定の閾値とを比較することで、太陽電池の出力特性を評価し、
前記太陽電池の出力電圧と出力電流との関係を複数回取得した際の、各取得機会において取得された前記最大電力点における電力値と、各取得機会において取得された前記日射強度から、各取得機会における出力係数を算出し、
算出された各取得機会における出力係数についての標準偏差を算出し、
前記算出された標準偏差が、所定の閾値以下になるときの、前記太陽電池の出力電圧と出力電流との関係と前記日射強度の取得回数を算出し、 前記取得回数を、前記平均最大電力値と平均日射強度を算出する際の所定回数として設定することを特徴とする、太陽電池の評価方法。 - 前記所定の閾値は、太陽電池の出力の値の信頼区間に基づいて定められることを特徴とする請求項12に記載の太陽電池の評価方法。
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