JP6950209B2 - 太陽光発電システム - Google Patents
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Description
象を引き起こす要因となることが知られている。
太陽電池を備え、前記太陽電池の出力を所定の交流電力に変換して出力する太陽光発電システムであって、
前記太陽電池に、直流電圧を印加して出力回復動作を行う電圧印加部と、
前記直流電圧の印加後、停止条件を満たした場合に前記直流電圧の印加を停止させる停止制御部とを備える。
〈実施形態1〉
図1は、実施形態1に係る太陽光発電システムの構成を示す図、図2,図3は、実施形態1に係る太陽光発電システムの回路構成を示す図である。図1において、太陽光発電システム100は、太陽電池110や、パワーコンディショナ(PCS(Power Conditioning System)とも称す)30を備え、分電盤40を介して商用電力系統や負荷装置と接続さ
れている。また、実施形態1に係る太陽光発電システム100は、通信ユニット50を備え、ルータ60を介して他の装置との通信が可能となっている。
ラインにおいて、直列に接続されている。
トランジスタ、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT)、バイポーラトランジスタ、サイリスタなど、スイッチングを行うデバイスであればよく、本例では、IGBTを用いている。
件を満たしたと判定して、出力回復操作を開始させる。出力回復動作は、通常、夜間などの太陽電池110が発電していない状態のときに実行する。このため、昼間など、太陽電池が発電を行っている状態では、動作条件を満たしていないと判定して出力回復動作を開始させず、夜間など、太陽電池が発電を行っていない状態では、動作条件を満たしていると判定して出力回復動作を開始させる。
停止制御部153は、太陽電池110に出力回復動作として電圧を印加している際、停止条件を満たした場合には、電圧の印加を停止させる。例えば、夜間に出力回復動作を行っている状態で朝になり、太陽電池110が発電を開始した場合(開放電圧が閾値を超えた場合)や、太陽電池が発電を開始する程度に入射する光量が増えた場合(照度や日射量が閾値を超えた場合)、太陽電池が発電を開始する時刻(例えば日の出時刻)に近づいたような場合には、停止制御部153が停止条件を満たしたと判定して出力回復動作を停止させる。
太陽光発電システム100において、太陽電池110が発電している昼間の状態では、図2に示すように、インバータ31の入力側の正負極間の電圧DDVが例えば320VDCであるので、アース39に対する正極の電圧が+160VDC、アース39に対する負極の電圧が−160VDCとなる。図2の構成では、太陽電池110の対地電位が、インバータ31の負極側の対地電位と同じになるため、太陽電池110における負極の対地電圧も−160VDCとなり、太陽電池110の出力が250VDCであった場合、アース19に対する太陽電池110の正極の電圧が+90VDCとなる。このように太陽電池110は、発電中に負極の対地電位が負となるので、PIDが進行する可能性がある。
管理者が管理者端末8からPID回復処理の開始信号を送信すると、太陽光発電システム100の制御部150は、管理サーバ7を介して、前記開始信号を受信し、例えば図5に示すPID回復処理を開始する。ここで管理者端末8と管理サーバ7との間、またルータ60と管理サーバ7との間は、インターネット等のネットワークを介して接続されており、管理者は、遠隔地から太陽光発電システム100へ開始信号を送ることができる。
図6は、実施形態2に係る太陽光発電システムの構成を示す図、図7は、実施形態2に係るPID回復処理のフローを示す図である。本実施形態は、PID回復処理が、太陽電池の発電状況からPIDの可能性を判断し、PID回復処理を自動的に実行させることが実施形態1と異なり、その他の構成は前述の実施形態1と同じである。このため主に実施形態1と異なる構成を説明し、同一の要素については説明を省略する。例えば、本実施形態の制御部150は、前述の実施形態1と比べて、出力低下判定部154を備えた構成が異なり、その他の構成は同じである。
較し、当該測定結果が基準値より低い場合、即ち出力低下条件を満たしている場合に太陽電池110又は太陽電池ストリング10の出力が低下していると判定する。ここで出力低下条件は、PIDによって出力低下が発生していることを判定する条件であり、例えば、PCS30が出力する電力量、即ち太陽電池110の発電量や、太陽電池ストリング10毎の発電量、太陽電池ストリング10毎の開放電圧、太陽電池ストリング10毎の電流、太陽電池ストリング10毎のI−Vカーブ、地絡電流の測定値を基準値と比較し、基準値よりも低い(劣化している)ものをPIDの可能性有りと診断する。なお、各太陽電池ストリング10に対し、他の太陽電池ストリング10の測定結果を基準値として比較してもよい。例えば太陽電池110の発電量や、太陽電池ストリング10毎の発電量、太陽電池ストリング10毎の開放電圧、又は太陽電池ストリング10毎の電流の測定値が、比較対象の値よりも低く、その差分が閾値を越えている場合にPIDの可能性有りと診断する。また、地絡電流が規定値以上の場合には、PID回復動作、即ち太陽電池110への電圧の印加を行わないようにPIDの可能性無しと診断してもよい。なお、後段のステップで、動作条件として地絡の有無を判定する場合には、ステップS130における地絡電流の診断は省略してもよい。また、太陽電池ストリング10毎のI−Vカーブを測定し、比較対象のI−Vカーブよりも低く、その差分が閾値を越えている場合にPIDの可能性有りと診断する。これらの条件は、複数を組み合わせて行ってもよい。
S160,Yes)、連系リレー36をOFFにして、太陽電池への電圧の印加を停止し
、PID回復処理を停止する(ステップS170)。
そして、制御部150は、管理者端末8からPID回復処理の停止信号を受信したか否
かを判定する(ステップS180)。停止信号を受信していないと判定した場合(ステップ
S180,No)、制御部150は、ステップS120へ戻り、停止信号を受信したと判
定した場合には(ステップS180,Yes)、図7の処理を終了する。なお、ステップS180の判定は、省略しても良いし、ステップS150のPID回復動作を実行した回数が所定数に達したかや、太陽電池110に電圧を印加した時間が所定時間に達したか等の第二の停止条件を満たしたか否かにより、PID回復処理が完了したか否かを判定しても
よい。即ち、PID回復処理が完了したと判定した場合には、図7の処理を終了し、PID回復処理が完了していないと判定した場合には、ステップS120へ戻り、再度動作条件を満たした場合にPID回復動作を行わせるようにしてもよい。また、PID回復処理が完了したか否かの判定は、ステップS130で全ての太陽電池ストリング10が、PIDの可能性無しと判定された場合にPID回復処理が完了したと判定し、そうでなければPID回復処理が完了していないと判定してもよい。
図8は、実施形態3に係るPID回復処理のフローを示す図である。本実施形態は、検査者がPIDの可能性有りと判断した場合に、PID回復処理を開始させ、完了条件を満たすまで実行させることが実施形態1と異なり、その他の構成は前述の実施形態1と同じである。このため主に実施形態1と異なる構成を説明し、同一の要素については説明を省略する。
S240,Yes)、第二の停止条件を満たしたか否かを判定する(ステップS250)。
ここで第二停止条件とは、充分にPIDの回復が行われたこと、即ちPID回復処理が完了したことを判定する条件(完了条件とも称す)であり、本実施形態ではステップS230のPID回復動作を所定回数に達するまで行ったか否かである。
図9は、実施形態4に係る太陽光発電システムの構成を示す図、図10は、実施形態4に係るPID回復処理のフローを示す図である。本実施形態は、太陽電池110の種類に応じて、それぞれの動作モードでPID回復処理を実行させることが実施形態2と異なり、その他の構成は前述の実施形態2と同じである。このため主に実施形態2と異なる構成を説明し、同一の要素については説明を省略する。例えば、本実施形態の制御部150は、前述の実施形態2と比べて、モード選択部155を備えた構成が異なり、その他の構成は同じである。
陽電池110の種類に応じてモードを選択する(ステップS6)。なお、制御部150は、例えば太陽電池110の種類に応じた設定情報を各モードと対応付けて制御部150のメモリ等に登録しておき、PID回復処理を実行する毎に、選択されたモードの設定情報を読み取る。なお、太陽電池110や管理サーバ7から設定情報を読み取ることができる場合には、PID回復処理を実行する毎に、太陽電池110や管理サーバ7から、この設定情報を読み取るようにしてもよい。なお、本実施形態では、太陽電池110の種類として、P型結晶シリコンパネル、N型結晶バックコンタクトパネル、又はCISパネルの何れかを取得する例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、前記3種類に代えて他の種類を取得するものであってもよいし、前記3種類に加えて、他の種類を取得するものであってもよい。そして、これらの種類と対応したモードと、モード毎の設定情報とを予め設定しておく。
また、取得した太陽電池110の種類がCISパネルであった場合、制御部150は、第三のモードを選択し、ステップS120Bへ移行する。なお、ステップS120B〜S190Bの処理は、前述の図5のステップS120〜S190の処理と略同じであるが、ステップS130AにてPIDの可能性の有無を判定する閾値等の条件としてCISパネルに応じたものを用いる。これは、P型結晶シリコンパネルとCISパネルとでは、PIDの発生頻度や影響の程度が異なるため、判定のための条件を予め設定しておく。また、ステップS180にて、第二の停止条件を用いてPID回復処理の完了を判断する場合には、この条件としてCISパネルに応じたものを用いてもよい。また、他の種類の太陽電池110を用いた場合も、当該太陽電池110の種類に応じた第二の停止条件を用いてPID回復処理の完了を判断してもよい。
図11は、実施形態5に係るPID回復処理のフローを示す図である。本実施形態は、PID回復動作時の電流値や電圧値をモニタリングし、異常が発生した場合にはPID回復処理を中止することが実施形態1と異なり、その他の構成は前述の実施形態1と同じである。このため主に実施形態1と異なる構成を説明し、同一の要素については説明を省略する。
5,Yes)、ステップS40へ移行し、電流値や電圧値が所定範囲内でなければ(ステップS35,No)、異常が発生したものとしてステップS60へ移行してPID回復処理
を終了する。なお、この異常が発生して終了する際には、管理者端末8等、所定の宛先(アドレス)へ異常が発生した旨のメッセージを送信してもよい。また、PCS30や太陽電池110等にスピーカや警告灯等の出力装置(不図示)を備えておき、異常が発生して終了する際には、警報を発するようにしてもよい。
ップS30)時の電流値や電圧値を検出して、異常が発生していないか否かを判定するス
テップS35を追加した例を示したが、本実施形態はこれに限らず、実施形態2に係る図7の処理において、PID回復動作(ステップS150)時の電流値や電圧値を検出して、異常が発生していないか否かを判定するステップを図11と同様に追加してもよい。更に実施形態3に係る図8の処理において、PID回復動作(ステップS230)時の電流値や電圧値を検出して、異常が発生していないか否かを判定するステップを図11と同様に追加してもよい。
7 管理サーバ
8 管理者端末
10 太陽電池ストリング
30 パワーコンディショナ
31 インバータ
32 交流電圧計測回路
36 系統連系リレー
40 分電盤
50 通信ユニット
60 ルータ
100 太陽光発電システム
110 太陽電池
120 コンバータ
130 電位調整部
140 出力測定部
145 地絡検出部
150 制御部
Claims (4)
- 複数の太陽電池ストリングを有する太陽電池を備え、前記太陽電池の出力を所定の交流電力に変換して出力する太陽光発電システムであって、
前記太陽電池に、直流電圧を印加して出力回復動作を行う電圧印加部と、
前記直流電圧の印加後、停止条件を満たした場合に前記直流電圧の印加を停止させる停止制御部と、
前記太陽電池ストリングについて前記太陽電池ストリングの出力を測定することで前記太陽電池の出力を測定する出力測定部と、
前記太陽電池の出力値と対応する値を示す出力対応情報を取得する出力対応情報取得部と、
前記太陽電池ストリングにおける出力の測定結果について、他の太陽電池ストリングの出力を基準値として前記測定結果と前記基準値とを比較し、前記測定結果が前記基準値より低い場合に前記太陽電池の出力が低下していると判定する出力低下判定部と、
前記出力対応情報取得部が取得した前記出力対応情報の値が閾値を超えない場合に、動作条件を満たしたと判定し、前記出力低下判定部によって前記太陽電池の出力が低下していると判定された場合に、出力低下条件を満たしたと判定し、前記動作条件及び前記出力低下条件を満たした場合に、前記電圧印加部による前記太陽電池への前記直流電圧の印加を可能にする開始制御部と、
を備えている太陽光発電システム。 - 前記出力対応情報の値が閾値を超えることを第一の停止条件とし、前記第一の停止条件を満たした場合には、前記停止制御部が、前記電圧印加部による前記直流電圧の印加を停止させると共に、次に前記動作条件及び前記出力低下条件を満たした場合に、前記開始制御部が、前記電圧印加部による前記直流電圧の印加を再開させる待機状態とし、
前記電圧印加部によって前記直流電圧を印加した回数、時間、又は電力量が閾値を超えることを第二の停止条件とし、前記第二の停止条件を満たした場合には、前記停止制御部が、前記電圧印加部による前記直流電圧の印加を停止させ、次に前記動作条件及び前記出力低下条件を満たした場合でも、前記開始制御部が、前記電圧印加部による前記直流電圧の印加を再開させない、
請求項1に記載の太陽光発電システム。 - 前記太陽電池の種類を取得し、取得した前記太陽電池の種類に予め割り当てられたモードを選択するモード選択部をさらに備え、
前記電圧印加部が、前記太陽電池の種類に応じて前記直流電圧の印加状態を異ならせる複数のモードを有し、前記モード選択部で選択されたモードに従って前記直流電圧の印加を行う請求項1又は2に記載の太陽光発電システム。 - 前記太陽電池に前記直流電圧を印加して出力回復動作を行っている際に、前記太陽電池にかかる回復時電圧、又は前記太陽電池に流れる回復時電流を測定する回復時測定部をさらに備え、
前記回復時電圧又は前記回復時電流が所定範囲から外れた場合に、前記停止制御部が前記直流電圧の印加を停止させる
請求項1から3の何れか1項に記載の太陽光発電システム。
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