JP6476881B2 - 太陽電池のｉ−ｖカーブ計測装置、ｉ−ｖカーブ計測方法、太陽光発電システムのパワーコンディショナ及び、太陽光発電システム - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池のＩ−Ｖ特性を点検可能な太陽電池のＩ−Ｖカーブ計測装置、太陽電池のＩ−Ｖカーブ計測機能を有する太陽電池のパワーコンディショナまたは、それらを備えた太陽光発電システムに関する。

太陽光発電システムは、一般に、太陽電池からの直流電力を、パワーコンディショナによって系統に連系した商用周波数の交流電力に変換するとともに、変換後の交流電力を、商用電力系統に接続されている家庭内負荷に供給する一方で、交流電力が家庭内負荷の消費電力を上回る場合には余剰電力を系統側へ逆潮流することが可能なシステムになっている。また、太陽電池で発電された電力を、負荷に供給することなく、その全量について系統側へ逆潮流するシステムも見られる。

この太陽光発電システムにおいては、システム自体をフィールドに設置した状態で、太陽光発電システムの出力異常を判断するための計測装置が設けられる場合がある。この計測装置は、太陽電池の直流電圧に対応した直流電流を測定し、これから図１５に示すような、直流電流と直流電圧との関係のカーブ（以下、Ｉ−Ｖカーブともいう。）を計測し、計測結果を表示器に表示させ、検査者がこの表示を確認することで太陽光発電システムが正常か異常かを判断するものである。

このようなシステムの例としては、通信装置を介して表示器付のカーブトレース装置を有する遠方監視制御装置に、各太陽電池アレイに対応する直流電圧検出値及び直流電流検出値を同期して入力し、カーブトレース装置によりＩ−Ｖカーブ並びに日射強度検出値に基づく日射強度カーブを作成し、作成したカーブを、前記表示器に表示させるようにした太陽光発電システムが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

しかしながら、図１６に示すように、Ｉ−Ｖカーブの計測時の天候によっては、取得されるＩ−Ｖカーブが全く異なってしまう。上記の技術では、日射強度が閾値を越えていればＩ−Ｖカーブを計測するため、陰や雲といった各々の設置環境の違いを考慮することができず、不要なＩ−Ｖカーブ計測を行ったり、必要なＩ−Ｖカーブ計測が行われなかったりする虞があった。

また、一定間隔でＩ−Ｖカーブの計測が行われる屋外太陽電池性能評価システムも知られているが、Ｉ−Ｖカーブの計測中は太陽光発電を停止する必要があり、Ｉ−Ｖカーブの計測により平均的な発電効率が低下する虞があるため、Ｉ−Ｖカーブを計測するタイミングは少ないほど好ましい。従って、一定のタイミングでＩ−Ｖカーブの計測を行うのではなく、必要十分なタイミングを選んで、Ｉ−Ｖカーブの計測を行うことが望まれている。

更に、太陽電池の低価格化に伴い、太陽電池をパワーコンディショナの容量に対して過剰に設置し、曇天時などでも高い発電電力が得られるようにした太陽光発電システムも知られている。このような太陽光発電システムでは、太陽電池の最大発電電力がパワーコンディショナの定格を超えるため、Ｉ−Ｖカーブの計測を行う場合、天候によっては、太陽電池の発電電力が測定範囲を超えてしまいＩ−Ｖカーブが計測できないことがあった。

国際公開第２０１１／１０４８８２号パンフレット

本発明は、上記の従来技術に鑑みて発明されたものであり、その目的は、適切なタイミングでＩ−Ｖカーブの計測を行うことで、確実に太陽電池のＩ−Ｖカーブの計測が可能となる技術を提供することである。

上記課題を解決するための本発明は、所定の取得期間中における太陽電池の発電電力を取得し、
太陽電池の最大発電電力に対して所定割合の値、パワーコンディショナの容量、又は取得期間に取得した発電電力の最大値に対する所定割合の値を閾値とし、
取得された前記発電電力値が前記閾値より大きいと判定された場合に、前記太陽電池のＩ−Ｖカーブを計測するようにしたことを最大の特徴とする。

より詳しくは、太陽電池の発電電力を取得する電力取得手段と、
前記電力取得手段によって取得された前記発電電力に基づく値を所定の閾値と比較して前記発電電力の値が前記閾値より大きいか否かを判定する比較手段と、
前記比較手段によって前記発電電力に基づく値が前記閾値より大きいと判定された場合に、前記太陽電池のＩ−Ｖカーブを計測するＩ−Ｖカーブ計測手段と、
を備えることを特徴とする。

すなわち本発明は、太陽電池の発電電力が閾値に達したタイミングでＩ−Ｖカーブを計測する。これによれば、太陽電池の発電電力が大きくなり過ぎず、閾値として設定した適切な値となったときに、Ｉ−Ｖカーブの計測を行うことが可能となる。よって、Ｉ−Ｖカーブ計測における条件を揃えることができ、Ｉ−Ｖカーブの評価の精度を向上させることができる。また、Ｉ−Ｖカーブの計測時に太陽電池の発電電力が大きくなり過ぎて、Ｉ−Ｖカーブの計測が行えなくなることを抑制できる。即ち、適切なタイミングで、確実にＩ−Ｖカーブの計測を行うことができる。さらに、日射強度を直接に測定する必要がないために、日射計を必要とせず、システムのコストダウンを推進することができる。

また、本発明において、前記発電電力に基づく値とは、太陽電池の発電電力の値そのものだけでなく、発電電力を変換した値、例えばパワーコンディショナの出力値であっても良い。また、前記発電電力に基づく値とは、前記発電電力の値やパワーコンディショナの出力値に係数を乗算して得られた値であってもよい。その他、前記発電電力の値に定数を加減して得られた値であってもよい。また、一次関数、二次関数、指数関数、対数関数などの他の演算を行って得られた値であってもよい。

また、本発明においては、前記係数を、前記取得期間が属する季節に応じて変更するようにしてもよい。ここで季節とは、所定の地域において一年を天候の推移にしたがって分けた場合のそれぞれの区切りを意味する。そして、季節に応じて係数を変更するとは、例えば所定の地域の日射量や温度の推移を係数としたり、太陽光発電の最大電力点の推移や、最大電力点における発電電力の推移を係数としたりすることが考えられる。例えば、前記相関する値が、前記発電電力の最大値に係数を乗算して得られる値である場合に、夏に向かう季節においては、取得期間中の発電電力が、取得期間の前の期間の閾値より大きくなる可能性が高い。しかしながら、冬に向かう季節においては、取得期間中の発電電力が、取得期間の前の期間の閾値より大きくなる可能性は低い。よって、夏から冬に向かう季節においては係数を小さく設定し、冬から夏に向かう季節においては係数を大きく設定してもよい。例えば、夏から冬に向かう季節においては係数を０．８〜１．０の範囲で設定
し、冬から夏に向かう季節においては係数を１．０〜１．３の範囲で設定してもよい。

また、本発明においては、前記閾値が、前記太陽電池の最大発電電力に対して所定割合の値としてもよい。これによれば、太陽電池の出力に応じて適切に閾値を設定できる。

また、本発明においては、前記電力取得手段が複数の取得期間にわたり周期的に前記発電電力に基づく値を取得し、前記発電電力に基づく値を前記取得期間毎に記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された前記発電電力に基づく値のうち、各取得期間に取得した前記発電電力に基づく値の最大値を求め、各取得期間の最大値の中で最小の値の所定割合を閾値として設定する閾値設定手段とをさらに備えてもよい。これによれば、太陽電池の発電電力の実測値に応じて閾値を設定でき、本発明の装置の設置環境に応じた適切な閾値を設定できる。

なお、上記において取得期間とは、例えば数日から一週間、一カ月、三カ月程度の期間であってもよい。また、上記において複数の取得期間とは、三か月、六カ月程度の期間であってもよい。また、前記複数の取得期間はさらに長期間、例えば一年間、四年間、九年間などの期間でもよい。仮に取得期間を一カ月とした場合には、基本的には、月毎に、一年以前の発電電力の最大値を求め、各月の最大値の中で最小の最大値を求め、この最大値の所定割合の値を閾値として設定する。ここで、期間の始期は適宜設定されていることが前提である。例えば、その年の１月１日、年度初めの４月１日、あるいは、複数年前の１月１日、複数年前の４月１日、さらには、システムの稼働開始の月の前月の１日などである。上記における取得期間及び、期間の始期は、Ｉ−Ｖカーブ計測の目的などに応じ、適宜決定すればよい。

また、本発明においては、前記所定割合が、６．５割以上７．５割未満としてもよい。これによれば、閾値を適切に設定できる。この割合で閾値を設定し、太陽電池の発電電力が、この閾値に達したタイミングでＩ−Ｖカーブの計測を行うことで、Ｉ−Ｖカーブの計測時に太陽電池の発電電力が大きくなり過ぎず、且つ、太陽電池の発電電力が小さくなり過ぎず、適切にＩ−Ｖカーブを計測できる。

また、本発明においては、前記発電電力に基づく値の変動割合が所定値以下のときに、前記Ｉ−Ｖカーブ計測手段が、前記太陽電池のＩ−Ｖカーブを計測しても良い。このように発電電力の変化量に応じてＩ−Ｖカーブの計測を実施することで、発電電力に基づく値の変動割合が所定値以下で安定している場合にＩ−Ｖカーブを計測することとし、各計測単位期間について計測条件を揃えることができ、より適切なタイミングでＩ−Ｖカーブの計測を行うことができる。

また、本発明においては、前記Ｉ−Ｖカーブ計測手段が、前記取得期間内に所定の回数だけ、前記太陽電池のＩ−Ｖカーブを計測することとしてもよい。これによれば、Ｉ−Ｖカーブの計測を必要以上に繰り返して太陽光発電を停止することが抑えられ、Ｉ−Ｖカーブの計測により平均的な発電効率が低下することが抑制される。即ち、必要十分な適切なタイミングでＩ−Ｖカーブの計測を行うことができる。

また、本発明においては、前記発電電力に基づく値が所定の上限値以下のときに、前記Ｉ−Ｖカーブ計測手段が、前記太陽電池のＩ−Ｖカーブを計測してもよい。このように発電電力が上限値以下の場合にＩ−Ｖカーブの計測を実施することで、Ｉ−Ｖカーブの計測時に太陽電池の発電電力が大きくなり過ぎてＩ−Ｖカーブの計測が行えなくなることを防止できる。また、各計測単位期間について計測条件を揃えることができ、より適切なタイミングでＩ−Ｖカーブの計測を行うことができる。

また、本発明は、前記電力取得手段と、前記比較手段と、前記Ｉ−Ｖカーブ計測手段の少なくとも一つを可搬性の筺体内に収納してもよい。

また、本発明は、上記の太陽電池のＩ−Ｖカーブ計測装置における、前記電力取得手段、前記比較手段、前記Ｉ−Ｖカーブ計測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、を含むことを特徴とする太陽光発電システムのパワーコンディショナであってもよい。

上記の太陽光発電システムのパワーコンディショナは、前記パワーコンディショナの出力を取得する出力取得手段と、前記出力取得手段によって取得した前記パワーコンディショナの出力が、前記閾値より大きいと判定された場合に、前記Ｉ−Ｖカーブ計測手段が、前記太陽電池のＩ−Ｖカーブを計測してもよい。

また、上記のパワーコンディショナは、前記閾値が、前記パワーコンディショナの最大出力に対して所定割合の値であってもよい。

また、上記のパワーコンディショナは、前記所定割合が、６．５割以上７．５割未満であってもよい。

本発明は、太陽電池モジュールと、前記太陽電池モジュールからの出力をＤＣ／ＤＣコンバータによって昇圧するとともにインバータによって直流電力を交流電力に変換して出力する太陽電池のパワーコンディショナと、上記のＩ−Ｖカーブ計測装置とを備えることを特徴とする太陽光発電システムであってもよい。

また、本発明は、太陽電池モジュールと、上記の太陽電池の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であってもよい。

また、本発明は、太陽電池の発電電力を取得し、取得された前記発電電力に基づく値を所定の閾値と比較して前記発電電力の値が前記閾値より大きいか否かを判定し、前記発電電力に基づく値が前記閾値より大きいと判定された場合に、前記太陽電池のＩ−Ｖカーブを計測することを特徴とする太陽電池のＩ−Ｖカーブ計測方法であってもよい。

なお、上記した課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することが可能である。

本発明によれば、適切なタイミングでＩ−Ｖカーブの計測を行うことで、確実に太陽電池のＩ−Ｖカーブの計測行うことが可能となる。

本発明の実施例１における太陽光発電システムの概略構成を示す図である。 本発明の実施例１におけるＩ−Ｖカーブ計測ルーチンのフローチャートである。 本発明の実施例１における閾値設定ルーチンのフローチャートである。 本発明の実施例１におけるＩ−Ｖカーブ計測ルーチンを実行することにより、実際のＩ−Ｖカーブの計測がどのように行われるかについて説明するための図である。 本発明の実施例１における閾値設定ルーチンを実行することにより、どのように閾値を決定するのかについて説明するための図である。 本発明の変形例１−１における発電電力の変化を説明するための図である。 本発明の変形例１−１におけるＩ−Ｖカーブ計測ルーチンのフローチャートである。 本発明の変形例１−２における発電電力の変化を説明するための図である。 本発明の変形例１−２におけるＩ−Ｖカーブ計測ルーチンのフローチャートである。 本発明の実施例２における太陽光発電システムの概略構成を示す図である。 本発明の実施例２における太陽光発電システムの概略構成の第２の態様を示す図である。 本発明の実施例２における太陽光発電システムの概略構成の第３の態様を示す図である。 本発明の実施例３における太陽光発電システムの概略構成を示す図である。 本発明の実施例４における太陽光発電システムの概略構成を示す図である。 Ｉ−Ｖカーブの例を示す図である。 Ｉ−Ｖカーブの計測時の天候によって、取得されるＩ−Ｖカーブが全く異なることを説明するための図である。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を例示的に詳しく説明する。

＜実施例１＞
図１には、本実施例における太陽光発電システム１の概略構成を示す。太陽光発電システム１には太陽電池モジュール２が設けられている。実際のシステムにおいては、この太陽電池モジュール２が複数個直列に繋がった太陽電池ストリング（不図示）がさらに並列に複数連結されることで太陽電池アレイ（不図示）が構成されている。太陽電池モジュール２は電力変換部３に接続されており、太陽電池モジュール２の出力が電力変換部３に入力される。また、太陽電池モジュール２は電力取得手段の一例である電力取得部４に接続されている。太陽電池モジュール２の出力は図示しない電力計測部で計測された後、計測値が電力取得部４に入力される。電力取得部４では、太陽電池モジュール２によって構成される太陽電池アレイの出力電力をリアルタイムで取得する。本願では、この太陽電池モジュール２によって構成される太陽電池アレイ等を単に太陽電池とも称する。

電力変換部３は所謂パワーコンディショナを含んでおり、太陽電池モジュール２から出力される電圧を昇圧するとともに直流電力を交流電力に変換する。電力変換部３の出力は電力負荷部８に接続されている。この電力負荷部８としては、系統、コンデンサ、蓄電池、電子負荷などが考えられる。また、図１に破線で示すように、電力変換部３で生成された交流電力が、電力取得部４に入力されるようにしてもよい。電力取得部４で取得された電力値は比較手段の一例である電力比較部５に入力される。電力比較部５では、入力された発電電力値と、電力記憶部６に記憶されている閾値の大小が比較判定される。

そして、電力比較部５に入力された発電電力値が閾値より大きい場合には、Ｉ−Ｖカーブ計測手段の一例であるＩ−Ｖカーブトレース部７によって、Ｉ−Ｖカーブが計測される。なお、閾値は、例えば、太陽電池アレイの最大発電電力又はパワーコンディショナの容量に対して所定割合の値である。また、閾値は、電力取得部４で取得した発電電力値の最大値に対して所定割合の値であっても良い。この場合、例えば、一カ月といった一定期間内における発電電力値の最大値を求める。以下、この一定期間のことを計測単位期間とも呼ぶ。この計測単位期間は取得期間に相当する。そして一年や半年といった複数の計測単位期間の最大値のうち、最小の最大値を求め、この最小の最大値に対して所定割合の値を閾値として、記憶手段の一例である電力記憶部６に記憶させることで閾値を設定する。な
お、所定割合とは、例えば６．５割以上７．５割未満であり、本実施例では７割である。

このように、本実施例においては、発電電力又はパワーコンディショナの容量に対して所定割合の値を閾値として記憶するので、発電電力がパワーコンディショナの容量を超えない適切な閾値を設定することができる。また、本実施例では、日射強度を測定する必要がないので日射計を設ける必要がない。よって、システムのコストダウンを促進することが可能となる。

図２には、本実施例におけるＩ−Ｖカーブ計測ルーチンを示す。本ルーチンは、Ｉ−Ｖカーブトレース部７が、Ｉ−Ｖカーブの計測を実施するタイミングを決定するルーチンであり、太陽光発電システム１の稼働中は定期的にＩ−Ｖカーブトレース部７の図示しないＣＰＵによって実行されるルーチンである。本ルーチンが実行されると、まず、Ｓ１１０においては図示しない電力計測部によって太陽電池アレイの発電電力が計測され、電力取得部４により、計測された太陽電池アレイの発電電力が取得される。Ｓ１１０の処理が終了するとＳ１２０に進む。

Ｓ１２０においては、Ｉ−Ｖカーブの計測が、現在の計測単位期間内に所定数以上実施されているか否かが判定される。ここで、Ｉ−Ｖカーブの計測が、既に所定数以上実施されていると判定された場合には、Ｉ−Ｖカーブの計測が不要なので図２の処理を終了する。一方、Ｓ１２０においてＩ−Ｖカーブの計測が所定以上実施されていないと判定された場合には、Ｓ１３０に進む。なお、本実施例において所定数とは、１回であり、計測単位期間内に１回だけ計測し、その後、同一計測単位期間内では、図２のルーチンによるＩ−Ｖカーブの計測を行わない。これに限らず、所定数は、必要に応じて任意に設定でき、例えば２回〜３回、或は２回から１０回等、複数回としても良い。

Ｓ１３０においては、Ｓ１１０で計測された発電電力が予め設定されている閾値より大きいかどうかが判定される。ここで、発電電力が閾値以下であると判定された場合にはＩ−Ｖカーブが計測されるタイミングではないと判断され、図２の処理を終了する。一方、Ｓ１３０において発電電力が閾値より大きいと判定された場合には、Ｉ−Ｖカーブの計測を実施するタイミングと判定され、Ｓ１４０に進む。そして、Ｓ１４０においては、Ｉ−Ｖカーブの計測が実施される。Ｓ１４０の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。図２のルーチンは、例えば、所定間隔で繰り返し実行される。

次に、図３には、本実施例における閾値設定ルーチンのフローチャートを示す。本ルーチンは、前述のＩ−Ｖカーブ計測ルーチンで用いられる閾値を設定するルーチンであり、Ｉ−Ｖカーブ計測ルーチンとは独立に、太陽光発電システムの稼働中は図示しないＣＰＵによって定期的に実行されるルーチンである。また、本ルーチンとは別に電力取得部４は、太陽光発電システムの稼働中は、常時、図示しない電力計測部によって計測された太陽電池モジュール２の発電電力を取得し、電力記憶部６へ記憶させている。このため、本ルーチンでは、電力記憶部６から発電電力を読み出して閾値の設定に用いる。本ルーチンが実行されると、まず、Ｓ２０１において電力記憶部６に所定期間以上の発電電力値が記憶されているか否かを判定する。なお、所定期間とは、例えば、週や、月、年といった複数の計測単位期間である。ここで、電力記憶部６に所定期間以上の発電電力の値が記憶されていないと判定した場合には、Ｓ２０２へ進み、予め操作者等によって入力された太陽電池アレイの最大発電電力やパワーコンディショナの容量といった入力値に対して所定割合の値、本実施例では７割の値を閾値として電力記憶部６に記憶させる。

一方、Ｓ２０１ において電力記憶部６に所定期間以上の発電電力値が記憶されている
と判定した場合には、Ｓ２０３へ進み、電力記憶部６から所定期間分の発電電力値を読み出す。Ｓ２０３の処理が終了するとＳ２０４に進む。

Ｓ２０４においては、読み出した発電電力のうち、各計測単位期間に計測した発電電力の最大値を求める。次に、Ｓ２０５においては、各計測単位期間の最大値の中で最小の最大値を求める。そしてＳ２０６においては、前記最小の最大値に対する所定割合の値を閾値として電力記憶部６に記憶させる。Ｓ２０６が終了すると本ルーチンを一旦終了する。図３のルーチンは、例えば、一月に一回など定期的に実行される。なお、Ｓ２０１からＳ２０６までの処理を実行するＣＰＵは、本実施例において閾値設定手段に相当する。

本ルーチンによって、太陽電池アレイの最大発電電力若しくはパワーコンディショナの容量の７割の値、又は発電電力の最大値の７割の値が、閾値として電力記憶部６に設定されることになる。

このように、本実施例では、閾値設定ルーチンによって、次の計測単位期間で用いられる閾値が適切な値に設定される。そして、Ｉ−Ｖカーブ計測ルーチンの実行によって、発電電力が設定されている閾値に達した場合に、Ｉ−Ｖカーブが計測される。即ち、計測した発電電力が、太陽電池アレイの最大発電電力若しくはパワーコンディショナの容量の７割の値、又は発電電力の最大値の７割の値に達した時点でＩ−Ｖカーブの計測を開始するので、Ｉ−Ｖカーブの計測時に発電電力がパワーコンディショナの容量を超えて計測不能となることが防止される。よって、Ｉ−Ｖカーブが計測されるタイミングを、確実にＩ−Ｖカーブを計測できるタイミングに限定することができる。また、発電電力が閾値に達した場合にＩ−Ｖカーブが計測されるので、発電電力が低すぎて計測精度が低くなるような無駄なＩ−Ｖカーブの計測が行われることを抑制できる。

図４は、Ｉ−Ｖカーブ計測ルーチンを実行することにより、実際のＩ−Ｖカーブの計測がどのように行われるかについて説明するための図である。図４では、横軸に一日の日の出から日の入りまでの時間をとり、縦軸に発電電力を示している。また、縦軸上の破線はパワーコンディショナの容量の７割である閾値を示し、一点鎖線はパワーコンディショナの容量を示す。

図４に示すように、本実施例における太陽光発電システム１は、日の出後、太陽電池アレイの発電電力が徐々に上昇して、閾値に達した時点でＩ−Ｖカーブの計測を開始する。なお、Ｉ−Ｖカーブ計測の所要時間は、例えば３０秒程度である。このように太陽電池アレイの発電電力が閾値に達した時点でＩ−Ｖカーブの計測を開始すれば、Ｉ−Ｖカーブの計測中に発電電力がパワーコンディショナの容量を超えることがなく、確実にＩ−Ｖカーブを取得できる。また、発電電力が閾値を超えているので、発電電力が低すぎて計測精度が低くなることもない。

図５は、閾値設定ルーチンを実行することにより、どのように閾値を決定するのかについて説明するための図である。図５において、計測単位期間は一カ月とし、月毎に図３の閾値設定ルーチンを実行して閾値の更新を行っている。図５に示すように、計測単位期間である月毎に発電電力の最大値が求められ、各月の最大値のうち、最小の最大値Ｍａを求める。図５の例では２月の最大値が、最小の最大値Ｍａであるので、この最大値Ｍａの７割の値が閾値に設定される。

なお、上記の実施例において、閾値は、基本的に前の計測単位期間までの計測値に基づいて設定されるが、閾値の設定の仕方はこれに限られない。例えば、図３のＳ２０５で求めた最大値に係数を乗じる、定数を加減するなど、適切な演算を加えた値にしてもよい。また、演算の内容に季節による要因を付加してもよい。例えば、閾値をＳ２０５で求めた最大値に係数を乗じたものとする場合には、３月〜７月など、徐々に日射量が増加する季節は、係数を１．０〜１．３の範囲にし、８月〜２月など、徐々に日射量が減少する季節
には、例えば、０．８〜１．０の範囲とする等、係数を１．０以下にしてもよい。

逆に、閾値と比較する現在の計測単位期間における発電電力に係数を乗じるようにしても同じ効果が得られる。例えば、３月〜７月など、徐々に日射量が増加する季節は、現在の計測単位期間における発電電力に係数を０．８〜１．０の範囲にし、８月〜２月など、徐々に日射量が減少する季節には、例えば、１．０〜１．３の範囲とする等、係数を１．０以上にしてもよい。

さらに、閾値に対する係数は、当該計測単位期間中の太陽電池モジュール２や電力変換部３の出力に基づいて決定してもよい。例えば、前の計測単位期間に比較して平均発電電力が変化している場合には、その変化に比例して増減してもよい。また、閾値に対する係数は、太陽光発電システム１の構成及び検出したい故障種類に応じて決定してもよい。例えば、太陽電池ストリングが１０セット用いられているシステムの場合、１セットが壊れれば、発電電力は９／１０になる。従って、このような場合の、太陽電池ストリングの故障を検出したい場合には、Ｓ２０５で求めた最大値に乗ずる係数を０．９±αに設定してもよい。この場合にも、閾値と比較する現在の計測単位期間における発電電力に例えば約１．１の係数を乗じるようにしても同じ効果が得られることは当然である。

なお、ここでは発電電力の最大値に乗算する係数の設定を例に挙げ、具体例を説明しているが、同様の考え方を、閾値に乗算する係数や、閾値に加減する定数に適用しても構わないし、他の数式による演算を行う場合には、その中の係数や加減定数に適用しても構わない。

＜変形例１−１＞
上記実施例１では、図２のＳ１３０で発電電力が閾値を超えた場合、無条件にＩ−Ｖカーブの計測を行ったが、これに限らず、本変形例１−１では、発電電力の変化量が所定値以下の場合にＩ−Ｖカーブの計測を行う。なお、この他の構成は上記実施例１と同じである。

上記実施例１の図４では、日の出から日中にかけて増加し、日中から日の入りにかけて減少する発電量の推移を模式的に示したが、発電電力の実測値は、図６に示すように小刻みに変化することが多い。このため、発電電力が閾値に達した時点でＩ−Ｖカーブの計測を行おうとしても、実際には閾値以下であることが考えられる。このため、発電電力の変化量が所定値以下の場合、換言すれば発電電力が安定しているときに閾値に達したか否かを判定する。なお、変化量は、例えば所定のサンプリング周期で発電電力の値を順次取得し、或るタイミングで取得した発電電力の値から次のタイミングで取得した発電電力の値を減算し、この絶対値を変化量とする。

図７は、本変形例１−１におけるＩ−Ｖカーブ計測ルーチンを示す。本ルーチンが実行されると、図２と同様に、Ｓ１１０における発電電力の計測、及びＳ１２０の計測回数判定を行い、Ｓ１２０の処理が終了するとＳ１２５に進む。

Ｓ１２５においては、発電電力の変化量が所定値以下か否かが判定される。ここで、発電電力の変化量が所定値を超えていると判定された場合、発電電力の値が安定しておらずＩ−Ｖカーブの計測に適していないため、図７の処理を終了する。一方、Ｓ１２５において発電電力の変化量が所定値以下と判定された場合、発電電力の値が安定し、Ｉ−Ｖカーブの計測に適しているため、Ｓ１３０に進む。

Ｓ１３０，Ｓ１４０では、図２と同様に発電電力が閾値より大きいか否かが判定され、発電電力が閾値より大きいと判定された場合に、Ｉ−Ｖカーブの計測が実施される。Ｓ１
４０の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。図７のルーチンは、例えば、所定間隔で繰り返し実行される。

このように発電電力の変化量に応じてＩ−Ｖカーブの計測を実施することで、各計測単位期間について計測条件を揃えることができ、より適切なタイミングでＩ−Ｖカーブの計測を行うことができる。

＜変形例１−２＞
上記変形例１−１では、図７のＳ１３０で発電電力が閾値を超えた場合に、Ｉ−Ｖカーブの計測を行ったが、これに限らず、本変形例１−２では、発電電力が上限値以下場合にＩ−Ｖカーブの計測を行う。なお、この他の構成は上記変形例１−１と同じである。

図８に示すように、発電電力の実測値は小刻みに変化することが多い。このため、発電電力が閾値に達した時点でＩ−Ｖカーブの計測を行おうとしても、実際には閾値を大きく超えていることが考えられる。このため、本変形例１−２では、Ｉ−Ｖカーブの計測を行うと判定する発電電力の値に上限を設け、発電電力が閾値に達し、且つ上限値以下の場合にＩ−Ｖカーブの計測を実施する。

図９は、本変形例１−２におけるＩ−Ｖカーブ計測ルーチンを示す。本ルーチンが実行されてＳ１１０からＳ１３０までの処理は上記変形例１−１の図７と同じである。Ｓ１３０の処理が終了するとＳ１３５に進む。

Ｓ１３５においては、発電電力が上限値以下か否かが判定される。ここで、発電電力が上限値を超えていると判定された場合、発電電力の値が高すぎＩ−Ｖカーブの計測に適していないため、図９の処理を終了する。一方、Ｓ１３５において発電電力が上限値以下と判定された場合、Ｉ−Ｖカーブの計測に適しているため、Ｓ１４０に進む。なお、上限値は、例えば７．５割以上８．５割未満であり、本変形例１−２では８割である。

Ｓ１４０では、図７と同様にＩ−Ｖカーブの計測が実施される。Ｓ１４０の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。図９のルーチンは、例えば、所定間隔で繰り返し実行される。

このように発電電力が上限値以下の場合にＩ−Ｖカーブの計測を実施することで、各計測単位期間について計測条件を揃えることができ、より適切なタイミングでＩ−Ｖカーブの計測を行うことができる。

＜実施例２＞
次に、実施例２について説明する。本実施例においては、太陽光発電システムにおいて、Ｉ−Ｖカーブの計測に関わる構成をパワーコンディショナ内に構成した例について説明する。

図１０には、本実施例における太陽光発電システム１１を示す。太陽光発電システム１１において、太陽電池モジュール１２は実施例１における太陽電池モジュール２と同等のものである。本実施例では太陽電池モジュール１２に、パワーコンディショナ１３が接続されている。このパワーコンディショナ１３は、電力変換部としてのＤＣ／ＤＣコンバータ１３ａ及びインバータ１３ｂを有している。太陽電池モジュール１２の直流出力電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３ａにより昇圧され、インバータ１３ｂによって直流電力が交流電力に変換される。

インバータ１３ｂから出力された交流電力は、パワーコンディショナ１３の出力として
、電力系統１８に供給される。また、太陽電池モジュール１２の出力は、図示しない電力計測部によって計測され、その計測値が電力取得部１４に入力されている。ここでは図１０に破線で示したように、インバータ１３ｂの出力が電力取得部１４に入力されるようにしてもよい。また、電力取得部１４は、電力比較部１５、電力記憶部１６へ電気的に直列に接続されている。また、パワーコンディショナ１３に入力される前の太陽電池モジュール１２の出力は、Ｉ−Ｖカーブトレース部１７に接続されており、また、Ｉ−Ｖカーブトレース部１７は電力比較部１５と電気的に接続されている。

電力取得部１４、電力比較部１５、電力記憶部１６、Ｉ−Ｖカーブトレース部１７の作用自体は、実施例１における電力取得部４、電力比較部５、電力記憶部６、Ｉ−Ｖカーブトレース部７の作用と同等であるので、ここでは説明を省略する。本実施例によれば、通常の太陽光発電システムのパワーコンディショナに対して、Ｉ−Ｖカーブの計測機能を付加することができる。

なお、本実施例におけるパワーコンディショナは、上記のように、電力変換部としてのＤＣ／ＤＣコンバータ１３ａ及びインバータ１３ｂの他、電力取得部１４、電力比較部１５、電力記憶部１６、Ｉ−Ｖカーブトレース部１７を含むように構成してもよいが、これらの全てを含む態様に限定するものではない。例えば、図１１に示すように、パワーコンディショナ３３が、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３ａ及びインバータ１３ｂ、電力取得部１４、Ｉ−Ｖカーブトレース部１７を含むように構成してもよい。この場合、電力取得部１４とＩ−Ｖカーブトレース部１７とをインバータ１３ｂに付加した形にしても構わない。

また、例えば、図１２に示すように、パワーコンディショナ４３が、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３ａ及びインバータ１３ｂ、電力取得部１４、電力比較部１５、Ｉ−Ｖカーブトレース部１７を含むように構成してもよい。この場合、電力取得部１４、電力比較部１５及びＩ−Ｖカーブトレース部１７をインバータ１３ｂに付加した形にしても構わない。

＜実施例３＞
次に、実施例３について説明する。本実施例においては、Ｉ−Ｖカーブの計測機能をパワーコンディショナとは独立させてハンディタイプのＩ−Ｖカーブ計測装置に組み込んだ例について説明する。

図１３には、本実施例における太陽光発電システム２１を示す。太陽電池モジュール２２は、実施例１における太陽電池モジュール２と同等のものである。本実施例では太陽電池モジュール２２に、電力変換部であるパワーコンディショナ２３が接続されている。このパワーコンディショナ２３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３ａとインバータ２３ｂとを含んでいる。パワーコンディショナ２３の出力は電力系統２８に供給される。また、太陽電池モジュール２２出力は、ハンディタイプのＩ−Ｖカーブ計測装置２９内に導入されている電力取得部２４、電力比較部２５、電力記憶部２６、Ｉ−Ｖカーブトレース部２７へ電気的に接続されている。なお、図１３中に破線で示すように、パワーコンディショナ２３の出力がハンディタイプのＩ−Ｖカーブ計測装置２９内の電力取得部２４、電力比較部２５、電力記憶部２６、Ｉ−Ｖカーブトレース部２７へ電気的に接続されるようにしてもよい。

また、本実施例では太陽電池モジュール２２とＩ−Ｖカーブトレース部２７とが電気的に接続されており、太陽電池モジュール２２の出力は、パワーコンディショナ２３及び電力取得部２４に入力される前の段階でＩ−Ｖカーブトレース部２７へも入力される。また、Ｉ−Ｖカーブトレース部２７は電力比較部２５と電気的に接続されている。電力取得部２４、電力比較部２５、電力記憶部２６、Ｉ−Ｖカーブトレース部２７は、ハンディタイプのＩ−Ｖカーブ計測装置２９としてまとめられており、太陽電池モジュール２２の点検
者が現場に持ち込み、太陽電池モジュール２２の出力端子と、あるいはそれに加えてパワーコンディショナ２３の出力端子にＩ−Ｖカーブ計測装置２９の入力端子を接続することで使用可能となる。このハンディタイプのＩ−Ｖカーブ計測装置２９は、太陽電池モジュール２２の出力端子と、パワーコンディショナ２３の出力端子に接続されたまま放置され、例えば、１年経過後に結果を確認するようにしてもよい。

電力取得部２４、電力比較部２５、電力記憶部２６、Ｉ−Ｖカーブトレース部２７の作用自体は、実施例１における電力取得部２、電力比較部５、電力記憶部６、Ｉ−Ｖカーブトレース部７の作用と同等であるので、ここでは説明を省略する。

以上、説明したとおり、本実施例においては、電力取得部２４、電力比較部２５、電力記憶部２６、Ｉ−Ｖカーブトレース部２７により、ハンディタイプのＩ−Ｖカーブ計測装置２９を構成し、太陽電池モジュール２２及びパワーコンディショナ２３を含むシステムに着脱可能に取り付けて、太陽電池モジュール２２のＩ−Ｖカーブの計測を行うことが可能である。

なお、本発明においては、いずれの構成をパワーコンディショナや、ハンディタイプのＩ−Ｖカーブ計測装置に組み込むかという点について様々な組み合わせが考えられ、システム全体としての利便性に応じて適宜決定すればよい。この組み合わせについては上記の実施例の記載に限定する趣旨ではない。また、太陽電池モジュール２２の出力を計測し計測値を電力取得部２４に入力するためのセンサの役割を負う図示しない電力計測部を、ハンディタイプのＩ−Ｖカーブ計測装置２９内に含めるように構成してもよいし、ハンディタイプのＩ−Ｖカーブ計測装置２９には含めないように構成してもよい。

＜実施例４＞
次に、実施例４について説明する。本実施例においては、電力比較部の出力が通信部に入力されており、通信部から通信を介してデータ記憶部にデータを送信する例について説明する。

図１４には、本実施例における太陽光発電システム５１の概略構成を示す。図１で説明した、太陽光発電システム１との相違点は、電力比較部５の出力が電力記憶部ではなく通信部５６に電気的に接続されている点である。そして、通信部５６は、閾値記憶手段及び最大値記憶手段の一例であり、太陽光発電システム５１における他の構成とは離隔してネットワーク上に配置されたデータ記憶部５９との間で、有線通信または無線通信によるデータの授受が可能となっている。本実施例におけるデータ記憶部５９は、通信部５６とともに、閾値記憶手段及び最大値記憶手段を構成するものの一例であり、図１に示した電力記憶部６と同等の機能を有する。

１、１１、２１、５１・・・太陽光発電システム
２、１２、２２・・・太陽電池モジュール
３・・・電力変換部
４、１４、２４・・・電力取得部
５、１５、２５・・・電力比較部
６、１６、２６・・・電力記憶部
７、１７、２７・・・Ｉ−Ｖカーブトレース部
１３、２３、３３、４３・・・パワーコンディショナ
１３ａ、２３ａ・・・ＤＣ／ＤＣコンバータ
１３ｂ、２３ｂ・・・インバータ
２９・・・Ｉ−Ｖカーブ計測装置
５６・・・通信部
５９・・・データ記憶部

Claims (11)

1. 太陽電池の発電電力を取得する電力取得手段と、
   前記電力取得手段が複数の取得期間にわたり周期的に前記発電電力の値を取得し、前記発電電力の値を前記取得期間毎に記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶された前記発電電力の値のうち、各取得期間に取得した前記発電電力の値の最大値を求め、各取得期間の最大値の中で最小の値の所定割合を閾値として設定する閾値設定手段と、
   前記電力取得手段によって取得された前記発電電力の値、又は該発電電力の値に０．８〜１．３の係数を乗じた値を前記閾値と比較して、前記発電電力の値又は該発電電力の値に前記係数を乗じた値が前記閾値より大きいか否かを判定する比較手段と、
   前記比較手段によって前記発電電力の値又は該発電電力の値に前記係数を乗じた値が前記閾値より大きいと判定された場合に、前記太陽電池のＩ−Ｖカーブを計測するＩ−Ｖカーブ計測手段と、
   を備えることを特徴とする太陽電池のＩ−Ｖカーブ計測装置。
2. 前記所定割合が、６．５割以上７．５割未満である請求項１に記載の太陽電池のＩ−Ｖカーブ計測装置。
3. 前記発電電力の値又は該発電電力の値に前記係数を乗じた値が前記閾値より大きいと判定された場合であって、前記発電電力の値の変動割合が所定値以下のときに、前記Ｉ−Ｖカーブ計測手段が、前記太陽電池のＩ−Ｖカーブを計測する請求項１又は２に記載の太陽電池のＩ−Ｖカーブ計測装置。
4. 前記発電電力の値又は該発電電力の値に前記係数を乗じた値が前記閾値より大きいと判定された場合であって、前記発電電力の値が所定の上限値以下のときに、前記Ｉ−Ｖカーブ計測手段が、前記太陽電池のＩ−Ｖカーブを計測する請求項１又は２に記載の太陽電池のＩ−Ｖカーブ計測装置。
5. 前記係数を、前記比較を行う時点の前記取得期間が属する季節に応じて変更する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Ｉ−Ｖカーブ計測装置。
6. 前記Ｉ−Ｖカーブ計測手段は、前記取得期間内に所定の回数だけ、前記太陽電池のＩ−Ｖカーブを計測することを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の太陽電池のＩ−Ｖカーブ計測装置。
7. 前記電力取得手段と、前記比較手段と、前記Ｉ−Ｖカーブ計測手段の少なくとも一つを可搬性の筺体内に収納したことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の太陽電池のＩ−Ｖカーブ計測装置。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の太陽電池のＩ−Ｖカーブ計測装置と、ＤＣ／ＤＣコンバータと、インバータと、を含むことを特徴とする太陽光発電システムのパワーコンディショナ。
9. 太陽電池モジュールと、
   前記太陽電池モジュールからの出力をＤＣ／ＤＣコンバータによって昇圧するとともにインバータによって直流電力を交流電力に変換して出力する太陽電池のパワーコンディショナと、
   請求項１から７までのいずれか一項に記載のＩ−Ｖカーブ計測装置と、
   を備えることを特徴とする太陽光発電システム。
10. 太陽電池モジュールと、
    請求項８に記載の太陽電池の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。
11. 太陽電池の発電電力を取得し、
    複数の取得期間にわたり周期的に前記発電電力の値を取得し、前記発電電力の値を前記取得期間毎に記憶手段に記憶し、
    前記記憶手段に記憶された前記発電電力の値のうち、各取得期間に取得した前記発電電力の値の最大値を求め、各取得期間の最大値の中で最小の値の所定割合を閾値として設定し、
    取得された前記発電電力の値、又は該発電電力の値に０．８〜１．３の係数を乗じた値を前記閾値と比較して、前記発電電力の値又は該発電電力の値に前記係数を乗じた値が前記閾値より大きいか否かを判定し、
    前記発電電力の値又は該発電電力の値に前記係数を乗じた値が前記閾値より大きいと判定された場合に、前記太陽電池のＩ−Ｖカーブを計測することを特徴とする太陽電池のＩ−Ｖカーブ計測方法。

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