TW201403286A - 電力產生控制裝置及電力產生控制方法 - Google Patents

電力產生控制裝置及電力產生控制方法 Download PDF

Info

Publication number
TW201403286A
TW201403286A TW102119980A TW102119980A TW201403286A TW 201403286 A TW201403286 A TW 201403286A TW 102119980 A TW102119980 A TW 102119980A TW 102119980 A TW102119980 A TW 102119980A TW 201403286 A TW201403286 A TW 201403286A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
current
power generation
voltage
photoelectric
component
Prior art date
Application number
TW102119980A
Other languages
English (en)
Inventor
Jusuke Shimura
Hiroshi Hasegawa
Atsushi Sato
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Publication of TW201403286A publication Critical patent/TW201403286A/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F5/00—Systems for regulating electric variables by detecting deviations in the electric input to the system and thereby controlling a device within the system to obtain a regulated output
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/66—Regulating electric power
    • G05F1/67—Regulating electric power to the maximum power available from a generator, e.g. from solar cell
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本發明提供一種電力產生控制裝置，其包含：一量測部件，其量測一光電換能器之一電壓及一電流；一調節部件，其調節流動穿過該光電換能器之一電流；及一控制部件，其依據由該量測部件量測之該電壓及該電流分析一電流-電壓曲線之一形狀，且基於該分析之一結果而控制該調節部件以調節流動穿過該光電換能器之該電流。

Description

電力產生控制裝置及電力產生控制方法
本技術係關於一種電力產生控制裝置及一種電力產生控制方法，且具體而言，係關於控制一光電換能器之電力產生之一種電力產生控制裝置及一種電力產生控制方法。
諸如一染料敏化太陽能電池及一矽太陽能電池之一光電換能器(電池)作為一單個元件在輸出上係小的且串聯連接之複數個光電換能器用作一模組。由串聯連接之複數個光電換能器組態之此一模組稱作一串。
在該串中，當構成其之光電換能器之一部分遭受一陰影時，遭受陰影之光電換能器減少整個串之電流。因此，此亦減少在光下面之光電換能器之電力產生量。換言之，僅能夠覆蓋一個光電換能器之一顯著小之陰影導致一大輸出下降，仿佛整個串遭受一陰影。
因此，為防止此一輸出下降，使用提供與構成一串之個別光電換能器並聯之旁通二極體之一技術。本文中，由一光電換能器及與該光電換能器並聯連接之一旁通二極體構成之一系統稱為一光電轉換部件。
近年來提出藉由進一步改良上文所提及之技術而實現之技術。舉例而言，第2000-68540號日本專利特許公開案(下文中稱為專利文獻1)揭示進一步提供除旁通二極體之外亦並聯連接至個別太陽能電池 之光耦合器及基於來自該等光耦合器之信號輸出指示一故障太陽能電池之資訊之一處理單元之一技術。第2005-276942號日本專利特許公開案(下文中稱為專利文獻2)揭示能夠自太陽能電池組電池消除旁通二極體之一技術。
如上文所提及，在具備與個別光電換能器並聯之旁通二極體之一串中，在由於一部分陰影或諸如此類所致在串之電力產生表面上不均勻之光下，大量電流流動穿過連接至相對暗之一光電換能器之一旁通二極體。當電流值超過旁通二極體之額定電流時有時存在旁通二極體之劣化之一情形。即，光電轉換部件偶爾劣化。
某些光電換能器表示I-V特性，仿佛其自身包含旁通二極體，亦即，表現為就像具有虛擬內部旁通二極體一樣。在由此等光電換能器構成之一串中，在由於一部分陰影或諸如此類所致在串之電力產生表面上不均勻之光下，相對暗之一光電換能器偶爾劣化。
因此，期望提供能夠抑制一光電換能器或一光電轉換部件之劣化之一種電力產生控制裝置及一種電力產生控制方法。
根據本發明之一第一實施例，提供一種電力產生控制裝置，其包含：一量測部件，其量測一光電換能器之一電壓及一電流；一調節部件，其調節流動穿過該光電換能器之一電流；及一控制部件，其依據由該量測部件量測之該電壓及該電流分析一電流-電壓曲線之一形狀，且基於該分析之一結果而控制該調節部件以調節流動穿過該光電換能器之該電流。
根據本發明之一第二實施例，提供一種電力產生控制裝置，其包含：一量測部件，其量測一光電轉換部件之一電壓及一電流；一調節部件，其調節流動穿過該光電轉換部件之一電流；及一控制部件，其依據由該量測部件量測之該電壓及該電流分析一電流-電壓曲線之 一形狀，且基於該分析之一結果而控制該調節部件以調節流動穿過該光電轉換部件之該電流。
根據本發明之一第三實施例，存在一種電力產生控制方法，其包含：分析一光電換能器之一電流-電壓曲線之一形狀；及基於該分析之一結果而調節流動穿過該光電換能器之一電流。
根據本發明之一第四實施例，存在一種電力產生控制方法，其包含：分析一光電轉換部件之一電流-電壓曲線之一形狀；及基於該分析之一結果而調節流動穿過該光電轉換部件之一電流。
在第一技術及第三技術中，較佳地光電換能器具有一虛擬內部旁通二極體。在此情形中，對該光電換能器之該電流-電壓曲線之該形狀之分析使得能夠偵測流動穿過該光電換能器之該虛擬內部旁通二極體之該電流之情況。此外，基於該電流-電壓曲線之該形狀之該分析結果，可調節流動穿過該光電換能器之該虛擬內部旁通二極體之該電流。
在第一技術及第四技術中，較佳地該光電轉換部件具有一旁通二極體。在此情形中，對該光電轉換部件之該電流-電壓曲線之該形狀之分析使得能夠偵測流動穿過該光電轉換部件之該旁通二極體之該電流之情況。此外，基於該電流-電壓曲線之該形狀之該分析結果，可調節流動穿過該光電轉換部件之該旁通二極體之該電流。
如上文所闡述，根據本技術，可抑制一光電換能器或一光電轉換部件之劣化。
1‧‧‧電力產生裝置
2‧‧‧電力產生控制裝置
3‧‧‧系統控制部件
4‧‧‧連接匣
5‧‧‧輸出端子
6‧‧‧充電放電控制部件
7‧‧‧電力儲存器
10‧‧‧串
11‧‧‧光電換能器
12‧‧‧電流源
13‧‧‧二極體
14‧‧‧旁通二極體
15‧‧‧電阻
16‧‧‧負載
17‧‧‧光電換能器
20‧‧‧電流電壓量測部件
21‧‧‧分路電阻
22‧‧‧電流電壓量測部件
30‧‧‧負載調整/電流調節部件
31‧‧‧電阻
32‧‧‧n通道場效應電晶體
33‧‧‧負載調整/電流調節電路
34‧‧‧p通道場效應電晶體
35‧‧‧肖特基能障二極體
36‧‧‧輸出端子
40‧‧‧電流量測電路
41‧‧‧電流偵測放大器
42‧‧‧分路電阻
43‧‧‧電阻
44‧‧‧電阻
45‧‧‧電阻
46‧‧‧放大器
47‧‧‧p通道場效應電晶體
50‧‧‧電流調節組態電路
51‧‧‧放大器
52‧‧‧直流電壓源
53‧‧‧直流電壓源
54‧‧‧電阻
55‧‧‧電阻
56‧‧‧電阻
57‧‧‧電阻
58‧‧‧電容器
60‧‧‧電流調節電路
61‧‧‧p通道場效應電晶體
62‧‧‧npn型電晶體
63‧‧‧電阻
64‧‧‧電阻
65‧‧‧輸出端子
71‧‧‧光電轉換部件
72‧‧‧光電換能器
73‧‧‧旁通二極體
74‧‧‧電流源
75‧‧‧二極體
81‧‧‧安全充電電路
82‧‧‧群組電池
100‧‧‧電力儲存系統
101‧‧‧住宅
102‧‧‧集中電力系統
102a‧‧‧熱發電
102b‧‧‧核發電
102c‧‧‧水力發電
103‧‧‧電力儲存器
104‧‧‧電力產生裝置
105‧‧‧電力消耗裝置
105a‧‧‧冰箱
105b‧‧‧空氣調節器
105c‧‧‧電視接收機
105d‧‧‧浴器
106‧‧‧電動運載工具
106a‧‧‧電動運載工具
106b‧‧‧混合動力汽車
106c‧‧‧電動摩托車
107‧‧‧智慧電錶
108‧‧‧電力中樞
109‧‧‧電力網路
110‧‧‧控制裝置
111‧‧‧感測器
112‧‧‧資訊網路
113‧‧‧外部伺服器/伺服器
201‧‧‧電流源
202‧‧‧二極體
203‧‧‧二極體
I0‧‧‧電流
I1‧‧‧常數
Ilim‧‧‧調節電流值/調節電流
ISC‧‧‧電流
L1‧‧‧電流-電壓曲線/曲線
L2‧‧‧電力-電壓曲線/曲線
L3‧‧‧電流-電壓曲線
P‧‧‧反曲點
S‧‧‧接地狀態
S*‧‧‧光激發狀態
S+‧‧‧自由基陽離子狀態
S-‧‧‧自由基陰離子狀態
St‧‧‧階梯狀形狀
VOC‧‧‧電壓
△I‧‧‧高度
△V‧‧‧寬度
圖1係圖解說明根據本技術之一第一實施例之一電力產生系統之一項例示性組態之一示意圖；圖2A係遭受一部分陰影之一串之一電路圖；圖2B係圖解說明圖2A中所圖解說明之串之一電流-電壓曲線之一 圖式；圖3A係不具有一部分陰影之一串之一電路圖；圖3B係圖解說明圖3A中所圖解說明之串之一電流-電壓曲線之一圖式；圖4A係遭受一部分陰影之一串之一電路圖；圖4B係圖解說明圖4A中所圖解說明之串之一電流-電壓曲線之一圖式；圖5係用於闡釋一調節電流值之一計算方法之一圖式；圖6係更具體地圖解說明圖1中所圖解說明之電力產生系統之一項例示性組態之一示意圖；圖7係圖解說明一電流量測電路、一電流調節組態電路及一電流調節電路之特定實例之一電路圖；圖8係圖解說明根據本技術之第一實施例之一電力產生控制裝置之操作之一項實例之一流程圖；圖9係圖解說明根據本技術之一第二實施例之一電力產生系統之一項例示性組態之一示意圖；圖10係更具體地圖解說明圖9中所圖解說明之電力產生系統之一項例示性組態之一示意圖；圖11係圖解說明根據本技術之一第三實施例之一電力產生系統之一項例示性組態之一示意圖；圖12係更具體地圖解說明圖11中所圖解說明之電力產生系統之一項例示性組態之一示意圖；圖13係圖解說明根據本技術之一第四實施例之一家庭電力儲存系統之一組態之一項實例之一圖式；圖14係圖解說明一染料敏化太陽能電池及一矽太陽能電池之電流-電壓曲線之一圖式； 圖15係圖解說明再現圖14中所圖解說明之染料敏化太陽能電池之電流-電壓曲線之一等效電路之一電路圖；圖16A係圖解說明一光電換能器之正常電力產生中之一電子流之一能量圖；且圖16B係圖解說明當一反向偏壓電壓施加至光電換能器時之一電子流之一能量圖。
下文中，將參考所附圖式詳細闡述本發明之較佳實施例。注意，在此說明書及所附圖式中，具有實質上相同功能及結構之結構性元件以相同元件符號標示，且省略此等結構性元件之重複闡釋。
依以下次序闡述根據本技術之實施例。
1.總結
2.第一實施例(在串中具有虛擬內部旁通二極體之電力產生系統之實例)
3.第二實施例(混合電力產生之實例)
4.第三實施例(在串中具有旁通二極體之電力產生系統之實例)
5.第四實施例(家庭電力儲存系統之實例)
<1.總結> (染料敏化太陽能電池與矽太陽能電池之間的差異)
一染料敏化太陽能電池與現今廣泛傳播之一矽太陽能電池具有數個差異。儘管其在光輻照下在產生電力方面係相同的，但其中之兩者之結構及構成材料幾乎不彼此共同。基於此等差異，其在各種點(諸如電特性及光學特性)方面仍係彼此不同。
差異中之一者係電流-電壓曲線(下文中稱為「I-V曲線」)之一差異。在其中第一象限表示電力產生之一I-V曲線(其中垂直軸係一電流軸且水平軸係一電壓軸)中，其中電壓為負之一區域(即，施加反向偏 壓至光電換能器之一區域)，亦即，第二象限表示一顯著差異。
圖14係圖解說明第二象限中之一I-V曲線之一圖式。圖14中所圖解說明之一I-V曲線L1及一I-V曲線L3分別係一染料敏化太陽能電池之一I-V曲線及一矽太陽能電池之一I-V曲線。一P-V曲線L2係染料敏化太陽能電池之一P-V曲線。對於矽太陽能電池，第二象限中之I-V曲線L3係平坦的。即，即使當端子之間的電壓為負時，電流亦係恆定且不改變的。另一方面，對於染料敏化太陽能電池，當端子之間的電壓為負時，一大的前向電流開始突然流動超越一特定電壓。
圖15係圖解說明再現圖14中所圖解說明之染料敏化太陽能電池之I-V曲線之一等效電路之一電路圖。該等效電路(亦即，染料敏化太陽能電池之等效電路)由如圖15中圖解說明之並聯連接之一電流源201、一個二極體202及一個二極體203構成。
矽太陽能電池不具有圖15中所圖解說明之等效電路中之二極體203，亦即，其中其陽極端子連接在電池之負電極側上且其陰極端子並聯地連接在正電極側上之二極體203。即，二極體203專用於染料敏化太陽能電池。二極體203之存在計及在施加一反向偏壓電壓至染料敏化太陽能電池中大的前向電流之出現。
等效地包含於光電換能器內部之二極體203如一太陽能電池一樣係極度方便的，此乃因二極體203操作為一旁通二極體。旁通二極體係旁通遭受一陰影之一光電換能器之一個二極體(亦即，係電流之一繞路)，該陰影部分地覆蓋由串聯連接之兩個或兩個以上光電換能器組態之一太陽能電池串。
當不存在此一旁通二極體時，遭受一陰影之光電換能器導致包含彼光電換能器之整個串上之電流之一減少。因此，此仍然減少在光下之光電換能器之電力產生量。換言之，僅能夠覆蓋一個光電換能器之一顯著小之陰影導致一大輸出下降，仿佛整個串遭受一陰影。由於
旁通二極體之存在可防止此一輸出下降，因此該旁通二極體對於尤其在容易出現之一部分陰影之一情況中安裝之一太陽能電池串係必要的。本文中，該部分陰影係部分地覆蓋該串之一陰影，更具體而言，覆蓋在構成該串之所有光電換能器當中之光電換能器之一部分之一陰影。
如圖14及圖15中所圖解說明，染料敏化太陽能電池在內部具有旁通二極體之功能。然而，與(可以說)在外部提供之一旁通二極體相比較，此虛擬內部旁通二極體在特性方面極度差。其特徵在於：作為一個二極體其額定電流係低的，且在一電流之一流動達一通用旁通二極體預期之程度時經受在視覺上明顯之劣化。下文中，一反向偏壓狀態有時用於提及以下狀態：其中一電流流動穿過包含於光電換能器中之虛擬內部旁通二極體(由部分地覆蓋串之一陰影或諸如此類導致)，且藉此，光電換能器(舉例而言，染料敏化太陽能電池)當中之電力產生量係不均勻的。另外，一反向偏壓狀態通常僅用於提及其中串中之光電換能器在第二象限中操作之狀態，亦即，其中僅Vi<0(其中Vi係光電換能器之端子之間的電壓)之狀態。然而，為方便起見，上文所提及之狀態有時稱為一反向偏壓狀態。
(劣化之原因)
可使用圖16A及圖16B中所圖解說明之能量圖闡釋染料敏化太陽能電池之內部旁通二極體之額定電流係小的且容易劣化之首要原因。圖16A係圖解說明在光電換能器之正常電力產生中之一電子流之一能量圖。在正常電力產生中，一染料重複自接地狀態(S)經由光激發狀態(S*)轉變至自由基陽離子狀態(S+)、返回至最初接地狀態(S)之一循環。
圖16B係圖解說明當一反向偏壓電壓施加至光電換能器時之一電子流之一能量圖。在反向偏壓電壓之施加中，染料自接地狀態(S)轉 化至自由基陰離子狀態(S-)，返回至初始接地狀態(S)。其之間的大差異在於經由光激發狀態(S*)及自由基陽離子狀態(S+)或經由自由基陰離子狀態(S-)之轉變。
一自由基陰離子之狀態係其中一個額外電子存在於分子中且對於染料敏化太陽能電池中之染料之狀態極其不方便(此乃因假設此額外電子進入接合染料分子與氧化鈦之化學鍵之反鍵結軌域，則該鍵裂開且染料可在電解質中洗提為一自由陰離子)之一狀態。當電流為小時可再次在氧化鈦上吸收自由陰離子，然而當電流為大時自由陰離子之產生速率超過吸收速率，此導致不可逆消除。
因此，本技術之工程師已研究具有虛擬內部旁通二極體之光電換能器(舉例而言，染料敏化太陽能電池)以抑制其劣化且已開發分析光電換能器之電流-電壓曲線之形狀，且基於分析結果調節流動穿過光電換能器之電流之技術。
<2.第一實施例> (電力產生系統之示意性組態)
圖1係圖解說明根據本技術之一第一實施例之一電力產生系統之一項例示性組態之一示意圖。該電力產生系統包含一電力產生裝置1、一電力產生控制裝置2及一連接匣4，如圖1中所圖解說明。電力產生裝置1將光能量轉換成待輸出之電力。如此輸出之電力經由電力產生控制裝置2供應至連接匣4。連接匣4整合自電力產生裝置1供應之電力以輸出至一輸出端子5。自輸出端子5輸出之電力供應至(舉例而言)一電源電路，諸如一DC-DC轉換器(直流-輸入直流-輸出電源)。電力產生控制裝置2控制電力產生裝置1之電力產生。此控制包含用於防止電力產生裝置1之劣化之控制。
(電力產生裝置)
電力產生裝置1包含由複數個串10構成之一陣列(光電換能器群 組)。舉例而言，複數個串10彼此並聯地電連接。串10包含串聯電連接之光電換能器11。光電換能器11係具有一虛擬內部旁通二極體之一光電換能器。此一光電換能器可採用(舉例而言)一染料敏化太陽能電池(染料敏化光電換能器)。本文中，該虛擬內部旁通二極體係包含於表示光電換能器11之一等效電路中之一旁通二極體。可藉由調查串10或光電換能器11之一I-V曲線(參見圖14)而判定一光電換能器11是否具有一虛擬內部旁通二極體。
(電力產生控制裝置)
電力產生控制裝置2包含一系統控制部件3、複數個電流電壓量測部件20及複數個負載調整及電流調節部件(下文中稱為「負載調整/電流調節部件」)30。電流量測部件及負載調整/電流調節部件30連接至構成陣列之串10中之每一者。
(電流電壓量測部件)
電流電壓量測部件20基於系統控制部件3之控制而量測流動穿過串10之一電流及串10之兩端之間的一終端電壓，且將如此量測之電流及電壓供應至系統控制部件3。
(負載調整/電流調節部件)
負載調整/電流調節部件30基於系統控制部件3之控制而分離串10與電力線且將串10設定於斷開狀態中。然後，維持斷開狀態且沿一個方向逐漸改變並聯地連接至串10之負載，沿一個方向掃描串10之終端電壓。舉例而言，當沿降低方向逐漸改變負載時，可自斷開狀態中之一電壓VOC至短路狀態中之一電壓VSC(=0V)掃描串10之終端電壓。另一方面，當沿增加方向逐漸改變負載時，可自短路狀態中之電壓VSC(=0V)至斷開狀態中之電壓VOC掃描串10之終端電壓。因此，當掃描串10之終端電壓時，電流電壓量測部件20在掃描期間量測電壓及電流。如此量測之電壓及電流可提供整個串之一I-V曲線。此外，負載 調整/電流調節部件30基於系統控制部件3之控制調節流動穿過串10之電流。
(系統控制部件)
系統控制部件3控制整個電力產生系統。系統控制部件3分析依據由電流電壓量測部件20量測之電壓及電流獲得之關於整個串之I-V曲線之形狀，且基於分析結果控制負載調整/電流調節部件30以調節流動穿過串10之電流。
在I-V曲線之形狀之分析中，舉例而言，判定I-V曲線中之一階梯狀形狀St之出現之存在或不存在(參見圖5)。用於I-V曲線中之一階梯狀形狀St之出現之存在或不存在之此判定之一方法可採用(舉例而言)其中依據I-V曲線計算一dI/dV-V曲線且判定dI/dV之正負號在其處改變之一點(亦即，電流之一反曲點P)之出現之存在或不存在(參見圖5)之一方法。當判定I-V曲線中存在一階梯狀形狀St之出現時，系統控制部件3結束由負載調整/電流調節部件30進行之電壓掃描，且此外，控制負載調整/電流調節部件30以調節流動穿過串10之電流。另一方面，當判定I-V曲線中不存在一階梯狀形狀St之出現時，系統控制部件3繼續由負載調整/電流調節部件30進行之電壓掃描。當判定整個電壓掃描區段上不存在一階梯狀形狀St之出現且電壓掃描在整個電壓掃描區段上結束時，對串10之電力產生電流之調節經釋放且串10返回至電力線。本文中，電壓掃描區段係(舉例而言)自斷開狀態中之電壓VOC至短路狀態中之電壓VSC(=0V)之一區段。
電壓掃描之操作不限於上文所提及之實例，而且可採用自斷開狀態中之電壓VOC至短路狀態中之電壓VSC(=0V)的串10之終端電壓之完全掃描之操作(無論關於整個串之I-V曲線中存在或不存在一階梯狀形狀之出現)。然而，鑒於減少停止正常電力產生操作之時間(在此期間串10經分離以用於一部分陰影之偵測)，當判定存在一階梯狀形狀 之出現時較佳地採用上文所提及之結束電壓掃描之電壓掃描操作。在諸多情形中，藉由完全掃描獲得之資訊並非必要的，但藉由參考登山方法MPPT(最大功率點追蹤)電力產生控制之日誌資料獲得之資訊係充足的。
當判定關於整個串之I-V曲線中存在一階梯狀形狀之出現時系統控制部件3較佳地如下調節流動穿過串10之電流。即，系統控制部件3較佳地調節流動穿過串10之電流以使得流動穿過光電換能器11之虛擬內部旁通二極體之一電流不超過內部旁通二極體之額定電流。更具體而言，系統控制部件3較佳地使用對應於關於整個串之I-V曲線中之階梯狀形狀之階梯之高度之電流值來計算一調節電流值Ilim，且將電流調節施加至串10以使得串10之最大電力產生電流等於或小於調節電流值Ilim。I-V曲線中之階梯狀形狀之階梯之高度係(舉例而言)對應於I-V曲線中之反曲點P之位置之一電流I0(參見圖5)。
本文中，階梯狀形狀係自斷開狀態中之一電流IOC至短路狀態中之一電流ISC所出現之一階梯狀形狀St，如圖5中所圖解說明，且自根據本技術之階梯狀形狀排除短路狀態中之電流ISC之高度處之平坦部分。具體而言，根據本技術之階梯狀形狀St係圍繞電流之電壓差動之正負號之反轉存在之一形狀。可藉由判定I-V曲線中是否出現反曲點P而確認存在或不存在根據本技術之階梯狀形狀St之出現。
另外，如上文所提及，存在或不存在階梯狀形狀St之出現可導致對反向偏壓狀態之偵測，此乃因此狀態偵測之目標係具有一虛擬內部旁通二極體之光電換能器(舉例而言，染料敏化太陽能電池)11。在不具有一內部旁通二極體之一光電換能器(諸如一矽太陽能電池)之情形中，由一部分陰影(若存在)導致之照度不均勻性並不導致I-V曲線中之任何階梯狀形狀，而是僅沿垂直軸方向(電流軸方向)呈現基於壓縮之一改變。在此一情形中，僅藉由對I-V曲線之量測難以判定存在一部 分陰影或是作為一整體之一陰影。
(I-V曲線之形狀)
圖2A係在出現一部分陰影之情況下之一串之一電路圖。圖2B係圖解說明圖2A中所圖解說明之串之一I-V曲線之一圖式。另外，在圖2A中，圖解說明一負載16連接至電力產生裝置1中之一個串10之一實例，其簡化該圖解說明。串10由串聯連接之四個光電換能器11、11、17及17構成。光電換能器11表示在正常電力產生操作中用充足光輻照之一光電換能器。另一方面，光電換能器17表示作為防止一電流流動之一電阻之遭受一陰影之一光電換能器。本文中，作為一項實例，假定，遭受一陰影之光電換能器17係用與用充足光輻照之光電換能器11相比較至多大約一半量之光輻照。
如圖2B中所圖解說明，可在上文所提及之狀態中之串10之I-V曲線中確認階梯狀形狀St之出現。在I-V曲線之量測期間，此一階梯狀形狀自四個光電換能器當中之用充足光輻照之兩個光電換能器11及用與光電換能器11相比較至多大約一半量之光輻照之剩餘兩個光電換能器17產生。即，I-V曲線中之階梯狀形狀St意指在構成串10之光電換能器當中存在照度不均勻性。對階梯狀形狀St之分析使得能夠判定在包含於串10中之光電換能器11當中經光屏蔽之光電換能器之數目及該等光電換能器經光屏蔽之程度之量。具體而言，對階梯之高度△I之分析使得能夠判定光電換能器17經光屏蔽之程度之量。此外，對階梯之寬度△V及階梯之數目N之分析使得能夠判定在光電換能器11當中經光屏蔽之光電換能器之數目之量。當存在遭受陰影之複數個光電換能器17且該等光電換能器上方之陰影之面積(亦即，光屏蔽之比率)彼此相等時，遭受陰影之光電換能器17之數目越多，階梯之寬度△V越寬。當存在遭受陰影之複數個光電換能器17且光電換能器17上方之陰影之面積(亦即，光屏蔽之比率)彼此不同時，階梯之數目N回應於遭受陰 影之光電換能器17之數目而增加。
圖3A係在不出現一部分陰影之情況下之一串之一電路圖。圖3B係圖解說明圖3A中所圖解說明之串之一I-V曲線之一圖式。圖4A係在出現一部分陰影之情況下之一串之一電路圖。圖4B係圖解說明圖4A中所圖解說明之串之一I-V曲線之一圖式。另外，在圖3A及圖4A中之每一者中，圖解說明負載16連接至電力產生裝置1中之一個串10之一實例，其簡化該圖解說明。在圖3B及圖4B中之每一者中，曲線L1表示一I-V曲線且曲線L2表示一P-V曲線。
圖3A及圖4A中之每一者中所圖解說明之串10由串聯連接之32個光電換能器11構成。另外，圖4A中所圖解說明之光電換能器17表示作為防止一電流流動之一電阻之遭受一陰影之一光電換能器。當不存在一部分陰影之出現且構成串10之複數個光電換能器11之電力產生量為大約均勻時，如圖3B中所圖解說明，不存在I-V曲線L1中之一階梯狀形狀St之出現。另一方面，當存在一部分陰影之出現且構成串10之複數個光電換能器11之電力產生量不均勻時，如圖4B中所圖解說明，存在I-V曲線L1中之一階梯狀形狀St之出現。
比較圖2B之I-V曲線L1中之階梯狀形狀St與圖4B之I-V曲線L1之階梯形狀St，圖4B中之階梯之高度(平坦部分之高度)低於圖2B中之階梯之高度(平坦部分之高度)。圖4B中之階梯低於圖2B中之階梯意指圖4A中之光電換能器17由於部分陰影而比圖2B中之光電換能器17暗。即，圖4A中之光電換能器17比圖2B中之光電換能器17易於出現導致嚴峻狀況之反向偏壓。更具體而言，圖4A中之光電換能器17比圖2B中之光電換能器17易於允許超過額定電流之一電流(此導致嚴峻狀況)流動穿過虛擬內部旁通二極體。
因此，分析I-V曲線之形狀之系統控制部件3可獲取關於串10之狀態之各種種類之資訊。舉例而言，判定存在或不存在關於整個串之I- V曲線中之一階梯狀形狀之出現使得能夠判定超過額定電流之一電流是否易於流動穿過虛擬內部旁通二極體。
如上文所提及，判定存在或不存在關於整個串之I-V曲線中之一階梯狀形狀之出現使得系統控制部件3能夠判定在構成串10之複數個光電換能器11當中是否存在處於其中一電流流動穿過虛擬內部旁通二極體之狀態中之任何光電換能器11。即，可判定是否存在處於其中一電流流動穿過虛擬內部旁通二極體(此由部分地覆蓋電力產生裝置1之串10之一陰影或諸如此類造成)之狀態中之任何光電換能器11，且藉此，光電換能器當中之電力產生量係不均勻的。
(調節電流值之計算方法)
圖5係用於闡釋調節電流值Ilim之一計算方法之一圖式。調節電流值Ilim係用於防止由反向偏壓導致之光電換能器11之劣化之一電流值。電力產生控制裝置2使用上文所提及之在I-V曲線L1中出現之階梯狀形狀St如下計算調節電流值Ilim。
首先，控制負載調整/電流調節部件30，沿一個方向掃描電壓。 此外，在掃描期間分析基於由量測部件量測之電壓及電流的關於整個串之I-V曲線之形狀。具體而言，舉例而言，使用在掃描期間由量測部件量測之電壓及電流形成I-V曲線，且判定是否存在如此形成之I-V曲線中之一階梯狀形狀之出現。當判定出現一階梯狀形狀St時，獲取對應於所形成I-V曲線中之階梯之高度(在反曲點P處)之一電流I0。接下來，計算藉由將一常數I1添加至如此獲取之電流I0獲得之值(I0+I1)且將該值設定為調節電流值Ilim。另一方面，當判定未出現一階梯狀形狀St時，繼續電壓掃描且繼續形成I-V曲線。另外，常數I1係光電換能器11所固有之一常數。當光電換能器11係一染料敏化太陽能電池時，常數I1係該染料敏化太陽能電池所固有之一常數，該常數係基於氧化鈦之表面面積及其微孔結構、染料種類及其吸收量、電解質種類及諸 如此類而定義。另外，常數I1實質上等於光電換能器11之虛擬內部旁通二極體之額定電流。此外，藉由自流動穿過串10之電流I減去電流I0獲得之值(I-I0)實質上等於流動穿過光電換能器11之虛擬內部旁通二極體之一電流Ib。
(常數I1)
下文中，闡述在光電換能器11係一染料敏化太陽能電池之情形中之常數I1。當迫使電流在外部流動穿過遭受一陰影且不產生電力之染料敏化太陽能電池時，在光電換能器內部依序發生以下六種現象(參見圖16)。
(1)自外部電路進入配對電極材料之一電子經交遞至鄰近媒介分子。具有所接收電子之媒介分子轉換成還原劑(碘化物離子I-)。配對電極材料通常採用鉑或碳。媒介分子通常採用一種三碘化物離子I3 -或諸如此類。
(2)作為還原劑之媒介分子在電解質中藉由漂泳、對流、擴散及諸如此類遷移且到達在氧化鈦電極上吸收之一染料分子。
(3)媒介分子與染料分子碰撞，且在該程序期間，電子自媒介分子交遞至染料分子(即，發生媒介分子與染料分子之間的氧化還原反應)。由於電子轉移，因此媒介分子返回至氧化劑(舉例而言，三碘化物離子I3 -)且染料分子轉換成還原劑(染料陰離子自由基)。
(4)已返回至氧化劑之媒介分子在電解質中再次藉由漂泳、對流、擴散及諸如此類遷移以返回配對電極之附近。
(5)作為還原劑(染料陰離子自由基)之染料分子交遞至氧化鈦之傳導帶，在該傳導帶上染料分子自身經吸收以返回至氧化劑。
(6)已進入氧化鈦之傳導帶之電子穿過氧化鈦之內部到達作為一集極材料之透明導體，且朝向外部電路通過。該透明導體通常採用摻雜有氟之氧化錫。
為防止光電換能器之劣化，預期順利地發生所有此等六個步驟。假定步驟(5)中斷，則作為還原劑(染料陰離子自由基)之染料分子在光電換能器內部累積，且聽任上述情形發生，染料分子經受自氧化鈦之還原消除。
作為一電流值之常數I1較佳地匹配於係六個步驟當中最慢的且係一瓶頸之步驟中之速率。
(電力產生系統之特定組態)
圖6係更具體地圖解說明圖1中所圖解說明之電力產生系統之一項例示性組態之一示意圖。如上文所提及，串包含串聯連接之複數個光電換能器11。在圖6中，圖解說明其中串10包含串聯連接之三個光電換能器11之一實例。
在圖6中，光電換能器11由等效電路表示。針對不遭受一部分陰影且執行正常電力產生之光電換能器11或針對遭受一部分陰影且不執行正常電力產生之光電換能器11，光電換能器11之等效電路彼此不同。即，不遭受一部分陰影且執行正常電力產生之光電換能器11之等效電路包含並聯連接之一電流源12、一個二極體13及一旁通二極體14。遭受一部分陰影且不執行正常電力產生之光電換能器11之等效電路包含並聯連接之一電阻15、一個二極體13及一旁通二極體14。即，不執行正常電力產生之光電換能器11與執行正常電力產生之光電換能器11之不同之處在於包含取代電流源12之電阻15。
電流電壓量測部件20包含串聯連接至串10之一分路電阻21及連接至分路電阻21之兩端之一電流電壓量測電路22。負載調整/電流調節部件30包含一n通道FET(場效應電晶體)32、一p通道FET 34、一電阻31、一負載調整及電流調節電路(下文中稱為「負載調整/電流調節電路」)33及一肖特基(Schottky)能障二極體35。n通道FET 32之源極端子接地。n通道FET 32之閘極端子連接至負載調整/電流調節電路 33。n通道FET 32之汲極端子經由電阻31連接於分路電阻21與一輸出端子36之間。p通道FET 34提供於分路電阻21與輸出端子36之間。p通道FET 34之汲極端子連接至分路電阻32且其源極端子經由肖特基能障二極體35連接至輸出端子36。其閘極端子連接至負載調整/電流調節電路33。電流電壓量測電路22連接至系統控制部件3，且電流電壓量測之操作係基於來自系統控制部件3之控制信號而控制。負載調整/電流調節電路33連接至系統控制部件3，且負載調整及電流調節之操作係基於來自系統控制部件3之控制信號而控制。
如上文所提及經組態之電力產生系統如下操作。將p通道FET 34設定於斷開狀態中，逐漸改變n通道FET 32之一閘極電壓，此允許通向串10之負載逐漸改變。在通向串10之負載逐漸改變期間，分路電阻21之兩端處之電壓中之每一者藉由電流電壓量測電路22量測，此允許獲得I-V曲線。此外，將電流電壓量測電路22之n通道FET 32設定於斷開狀態中，控制p通道FET 34之閘極電壓，此使得能夠驅動串10等於或小於調節電流值Ilim，且另外，自輸出端子36輸出電流。
用於將穿過串10之電流調節至Ilim之一電路可採用藉由組合使用分路電阻21之電流電壓量測部件20與使用p通道FET 34之負載調整/電流調節部件30所獲得之上文所提及之電路。然而，此僅僅係一項實例，且(舉例而言)可採用磁場偵測類型之一電流量測器件(諸如一霍爾(Hall)感測器)取代分路電阻21且可使用一PNP電晶體取代p通道FET 34。
(電流量測電路、電流調節組態電路及電流調節電路)
圖7圖解說明一電流量測電路、一電流調節組態電路及一電流調節電路之特定實例。一電流量測電路40包含一電流偵測放大器41、一分路電阻42以及電阻43、44及45，如圖7中所圖解說明。電流偵測放大器41包含(舉例而言)一放大器46及一p通道FET 47。電流偵測放大 器41之反轉輸入端子及非反轉輸入端子分別連接至分路電阻42之兩端。電阻43提供於電流偵測放大器41之反轉輸入端子與分路電阻42之一端之間。電阻44及電阻55串聯連接至電流偵測放大器41之輸出端子。
一電流調節組態電路50包含一放大器51、直流電壓源52及53、電阻54、55、56及57以及一電容器58，如圖7中所圖解說明。電阻54連接於放大器51之反轉輸入端子與電流偵測放大器41之輸出端子之間。電阻55之一端連接於放大器51之反轉輸入端子與電阻54之間，且其另一端連接於放大器51之輸出端子與電阻57之間。直流電壓源53連接至放大器51之非反轉輸入端子。放大器51之輸出端子連接至串聯連接之電阻56及57之一端，且電阻56及57之另一端連接至一電流調節電路60。自串聯連接之電阻56與電阻57之間牽引之佈線之一端連接至電容器58。直流電壓源53連接至放大器51。
電流調節電路60包含一p通道FET 61，一npn型電晶體62以及電阻63及64。p通道FET 61之源極端子連接至分路電阻42之一端。p通道FET 61之汲極端子連接至一輸出端子65。p通道FET 61之閘極端子連接於串聯連接之電阻63與電阻64之間。串聯連接之電阻63及64之一端連接於分路電阻42與p通道FET 61之源極端子之間。串聯連接之電阻63及64之另一端連接至npn型電晶體62之集極端子。p通道FET 61之基極端子經由串聯連接之電阻56及57連接至放大器51之輸出端子。
(電力產生控制裝置之操作)
圖8係圖解說明根據本技術之第一實施例之電力產生控制裝置之操作之一項實例之一流程圖。本文中，一部分陰影之偵測及一電流之調節之操作闡述為電力產生控制裝置之操作。另外，舉例而言，在觸發以下項目(1)至(3)中任一項時，起動此等操作。
(1)在自日出至日落之一恆定間隔(舉例而言，每10分鐘)處。
(2)在陣列及/或串之輸出適時變化且陣列及/或串之輸出在一位準處下降之時間點處(舉例而言，在比較一預定時間週期之前(舉例而言，10分鐘之前)的一輸出Pb與一電流輸出Pa，電流輸出Pa與預定時間週期之前之輸出Pb之比率α[%](=(Pa/Pb)×100)下降至等於或小於一預定值之時間點處)。
(3)在藉由連接複數個串組態之一系統中，在僅一個串之一輸出Ps與其他串之一平均輸出Pt相比較下降之時間點處(舉例而言，在一個串之輸出Ps與其他串之平均輸出Pt之間的差之比率β[%](=(Pt-Ps)/Pt)×100)變為等於或大於一預定值之時間點處)。
首先，在步驟S1中，系統控制部件3初始化作為量測目標之一串(模組)10之一數目n以將其設定為一初始值「1」。另外，串10之數目儲存於(舉例而言)包含於系統控制部件3中之一儲存器中。接下來，在步驟S2中，系統控制部件3控制負載調整/電流調節部件30以將作為量測目標之具有數目n之串10與電力線暫時分離且將其設定於斷開狀態中。接下來，在步驟S3中，系統控制部件3控制負載調整/電流調節部件30以按一恆定速率自斷開狀態中之電壓VOC朝向短路狀態中之電壓VSC(=0V)掃描作為目標之串10之端子之間的電壓且在掃描期間藉由電流電壓量測部件20量測電流值及電壓值。藉此，系統控制部件3依據自電流電壓量測部件20供應之電流值及電壓值獲得串之I-V曲線。
接下來，在步驟S4中，執行電壓掃描，系統控制部件3判定當時已獲取之在一電壓範圍(V至VOC之範圍)中之I-V曲線是否具有一反曲點。在步驟S4中，當判定不存在任何反曲點時，在步驟S5中，系統控制部件3判定掃描是否達到0V(短路狀態中之電壓)。在步驟S5中，當判定掃描未達到短路狀態中之電壓VSC(=0V)時，系統控制部件3將程序返回至步驟S3且繼續電壓掃描。另一方面，在步驟S5中，當判定電 壓掃描達到短路狀態中之電壓VSC(=0V)時，在步驟S6中，系統控制部件3控制負載調整/電流調節部件30以釋放對通向作為量測目標之串10之電力產生電流之調節以使其返回至電力線。
在步驟S4中，當判定存在一反曲點時，在步驟S7中，系統控制部件3控制負載調整/電流調節部件30以中止電壓掃描且在彼操作之後不執行電壓掃描。接下來，在步驟S8中，系統控制部件3將反曲點處之電流值設定為電流I0。接下來，在步驟S9中，系統控制部件3將串所固有之常數I1添加至電流I0，且將其設定為一調節電流Ilim(=I0+I1)。 另外，電流I0、常數I1及調節電流Ilim儲存於(舉例而言)包含於系統控制部件3中之儲存器中。接下來，在步驟S10中，系統控制部件3控制負載調整/電流調節部件30以施加電流調節以使得作為量測目標之串10之最大電力產生電流係Ilim，且在彼狀態中，在步驟S11中，使串10返回至電力線。
接下來，在步驟S11中，系統控制部件3增加作為量測目標之串10之數目n。接下來，在步驟S12中，系統控制部件3判定作為量測目標之串10之數目n是否達到構成電力產生裝置1之陣列之串10之數目N。在步驟S12中，當判定串10之數目n達到數目N時，系統控制部件3結束該程序。另一方面，在步驟S12中，當判定串10之數目n並非數目N時，系統控制部件3將程序返回至步驟S2。
(效應)
根據上文所提及之第一實施例，系統控制部件3判定存在或不存在I-V曲線中之一階梯狀形狀之出現。然後，在一階梯狀形狀之出現之情形中，系統控制部件3控制負載調整/電流調節部件30以調節流動穿過串10之電流。因此，在藉助由於一部分陰影或諸如此類所致在串10之電力產生表面上不均勻之光之電力產生之情況下，相當暗之光電換能器11劣化。此外，關於整個串之I-V曲線之獲取之功能組合及對 所獲取I-V曲線之形狀之分析使得能夠偵測反向偏壓。
作為偵測一矽太陽能電池中之一部分陰影之一方法，舉例而言，已知使用專利文獻1中所揭示之一光耦合器。此方法包含將一光耦合器並聯連接至並聯附接至每一光電換能器之一旁通二極體及經由該光耦合器偵測反向偏壓。在將該方法應用於一染料敏化太陽能電池串中，對調節電流值Ilim之判定將係甚至在接通一個光耦合器時亦逐漸減小調節電流值及採用在已關斷所有光耦合器之時間點處之調節電流值之一方法。此外，使用如專利文獻2中所揭示之一放大器之一方法原則上亦可等效地起作用。然而，在此情形中，放大器自身之額定電壓往往成為一問題。
然而，在此等方法中，電路組件之數目與光電換能器之數目成比例地增加且佈線變得更複雜，此直接導致較高成本且係一缺點。因此，此等方法尤其對於各自具有若干個光電換能器之串並非有效。相反，可僅藉由對一I-V曲線之量測且藉由使用一形狀分析演算法實現之根據本技術之方法可甚至在增加數目個光電換能器11之情形中抑制組件數目且可使旁通二極體不必要。
<變化>
諸如I-V曲線中之一階梯狀形狀之變形之出現之原因並非僅一部分陰影。亦在構成串10之數個光電換能器11之故障之情形中出現I-V曲線中之此變形。
舉例而言，可最簡單地藉由將變形之出現之情況之歷史留在一儲存器中且調查該現象為暫時性或連續性而執行具體說明該原因。為暫時性意指一部分陰影且為連續性高度可能地意指光電換能器11之故障。
可藉由將變形之出現之場合中之值I0/ISC作為歷史同樣留在儲存器中而執行更精確地具體說明該原因。在一晴天之情形中，由於一直 接到達光分量(日照之經準直分量)係主要的，屏蔽中之一電流下降之程度係高的，且因此，值I0/ISC係小的。另一方面，在一多雲天之情形中，由於一散射光分量(日照之非經準直分量)，屏蔽中之一電流下降之程度係低的，且因此，值I0/ISC係大的。在周圍條件下，一電流下降之程度係高及低，亦即，未必恆定。相反地，在光電換能器11之故障之情形中，一電流下降之程度係實質上恆定的，此即為待偵測的不同之處。
當出現在I-V曲線中之變形之原因係一部分陰影時，一較小值I0/ISC指示陰影之原因係鄰近於串10，且一較大值I0/ISC指示原因係遠離串10之端，作為一大體趨勢。此距離資訊與另一感測器、時間資訊及諸如此類之組合使得能夠更詳細地進行估計。舉例而言，當表面溫度係攝氏零度且存在一部分陰影之出現時，該原因高度可能係雪。當在每一天之相同時間處存在一部分陰影時，一鄰近建築物之一陰影或一樹之一陰影係高度可能的。另外，在樹正落葉之情形中，由於值I0/ISC根據季節而變化(亦即，在樹葉茂盛之夏季中較多遭受一陰影且在樹葉很少之冬季中較不遭受一陰影)，分析值I0/ISC之歷史亦使得能夠辨別一建築物之一陰影或一樹之一陰影。當一部分陰影之原因係在秋天極接近於串10時，該原因高度可能係落葉。在時間上不定期地及隨意地出現之一部分陰影高度可能大概係一鳥、一飛機或諸如此類。
舉例而言，藉由此演算法估計I-V曲線中之變形之原因且若該原因估計為雪或落葉，則較佳地告知使用者且雪或落葉將被移除。在一建築物或一樹之情形中，亦較佳地告知使用者，但在一鳥或一飛機之情形中，不必特別地告知使用者。
當該原因係光電換能器11之故障時，較佳地，因故障所致之輸出歷史/或各種種類之感測器之歷史儲存於儲存器中，且另外，提示使用者聯繫客服中心。使用者經由網際網路或諸如此類將歷史資料直接 傳輸至客服中心，此對於調查故障之原因係有用的。
另外，當發現該原因為光電換能器11之故障且I0係極小時，可能不會有意施加電流調節。儘管此使相關光電換能器11之故障進展，但藉由放棄對彼等光電換能器11之保護，可恢復作為一整體之串之電力產生效能。由於相關光電換能器11已發生故障，因此放棄對其之保護通常不導致任何問題。
<3.第二實施例>
圖9係圖解說明根據本技術之一第二實施例之一電力產生系統之一項例示性組態之一示意圖。根據第二實施例之電力產生系統係使用光電換能器(舉例而言，染料敏化太陽能電池)及一蓄電池組(舉例而言，鋰離子二次電池組)之一混合電力產生系統。在第二實施例中，與第一實施例中相同之部分具備相同元件符號，省略對其之說明。
根據第二實施例之電力產生系統進一步包含一充電放電控制部件6及一電力儲存器7，此不同於根據第一實施例之電力產生系統。電力儲存器7經由充電放電控制部件6提供於連接匣4與輸出端子5之間。電力儲存器7包含(舉例而言)串聯及/或並聯連接之複數個蓄電池組。蓄電池組較佳地採用鋰離子二次電池組。
整合於連接匣4中之電力經由充電放電控制部件6經充電於電力儲存器7中。經充電於電力儲存器7中之電力經由充電放電控制部件6供應至輸出端子5。充電放電控制部件6連接至系統控制部件3，且基於系統控制部件3之控制，控制電力儲存器7之充電放電之操作。
圖10係更具體地圖解說明圖9中所圖解說明之電力產生系統之一項例示性組態之一示意圖。藉由串聯及/或並聯連接蓄電池組組態之一群組電池82提供於連接匣4與輸出端子5之間。相對於群組電池82並聯提供一安全充電電路81。安全充電電路81連接至系統控制部件3，且基於系統控制部件3之控制，控制安全充電電路81之充電放電控制 之操作。
<4.第三實施例>
圖11係圖解說明根據本技術之一第三實施例之一電力產生系統之一項例示性組態之一示意圖。該第三實施例與第一實施例之不同之處在於串10由串聯連接之光電轉換部件71構成。光電轉換部件71包含一光電換能器72及並聯連接至光電換能器72之一旁通二極體73。在第一實施例中，構成串10之光電換能器11具有虛擬內部旁通二極體，且相反地，在第三實施例中，構成串10之光電換能器72具有實際旁通二極體73，此以該等實施例之組態將其彼此區分開。在第三實施例中，與第一實施例中相同之部分具備相同元件符號，省略對其之說明。
光電換能器72係不具有一虛擬內部旁通二極體之一光電換能器。舉例而言，此等光電換能器可包含一基於矽之太陽能電池，但特定而言不限於此實例。舉例而言，此等基於矽之太陽能電池可包含一單晶矽類型太陽能電池、一多晶矽類型太陽能電池、一細結晶矽類型太陽能電池及一非晶矽類型太陽能電池，但特定而言不限於此等類型。
圖12係更具體地圖解說明圖11中所圖解說明之電力產生系統之一項例示性組態之一示意圖。在圖12中，由等效電路表示光電換能器72。針對不遭受一部分陰影且執行正常電力產生之光電換能器或針對遭受一部分陰影且不執行正常電力產生之光電換能器，光電換能器72之等效電路彼此不同。即，不遭受一部分陰影且執行正常電力產生之光電換能器72之等效電路包含並聯連接之一電流源74、一旁通二極體73及一個二極體75。遭受一部分陰影且不執行正常電力產生之光電換能器72之等效電路包含並聯連接之一電阻76、一旁通二極體73及一個二極體75。即，不執行正常電力產生之光電換能器72與執行正常電力產生之光電換能器72不同之處在於包含取代電流源74之電阻76。
<5.第四實施例>
圖13係圖解說明根據本技術之一第四實施例之一家庭電力儲存系統之一組態之一項實例之一圖式。舉例而言，在一住宅101之一電力儲存系統100中，電力經由一電力網路109、一資訊網路112、一智慧電錶107、一電力中樞108及諸如此類自諸如一熱發電102a、一核發電102b及一水力發電102c之一集中電力系統102供應至一電力儲存器103。除此等情況之外，電力亦自諸如一電力產生裝置104之一獨立電力供應器供應至電力儲存器103。供應至電力儲存器103之電力經儲存，且使用電力儲存器103，供應住宅101中使用之電力。相同電力儲存系統可不受限制地用於一建築物以及住宅101。
住宅101具備一電力產生裝置104、電力消耗裝置105、電力儲存器103、控制個別裝置之一控制裝置110、智慧電錶107及獲取各種種類之資訊之感測器111。個別裝置經由一電力網路109及一資訊網路112連接。由電力產生裝置104產生之電力供應至電力消耗裝置105及/或電力儲存器103。電力產生裝置104可採用根據上文所提及之第一實施例或第三實施例之電力產生裝置1。電力消耗裝置105係一冰箱105a、一空氣調節器105b、一電視接收機105c、一浴器105d及諸如此類。此外，電力消耗裝置105包含電動運載工具106。電動運載工具106係一電動運載工具106a、一混合動力汽車106b、一電動摩托車106c及諸如此類。
電力儲存器103包含(舉例而言)串聯及/或並聯連接之複數個鋰離子二次電池組。智慧電錶107具有量測商用電力之使用且將該使用傳輸至電力公司之功能。可藉由一直流電力供應器、一交流電力供應器及一非接觸式電力供應器中之任一者或彼等電力供應器之任何組合組態電力網路109。
舉例而言，各種種類之感測器111包含一人體感測器、一照度感 測器、一目標主體偵測感測器、一電力消耗感測器、一振動感測器、一接觸感測器、一熱感測器、一紅外線感測器及諸如此類。由各種種類之感測器111獲取之資訊傳輸至控制裝置110。來自感測器111之資訊使得能夠理解氣候之狀態、人之狀態及諸如此類且自動控制電力消耗裝置105以使能量消耗最小化。此外，控制裝置110可經由網際網路將關於住宅101之資訊傳輸至在外側之電力公司及諸如此類。
電力中樞108執行使電力線分支、直流與交流之間的轉換及諸如此類。連接至控制裝置110之資訊網路112之通信系統包含諸如UART(通用異步收發機：用於異步串列通信之收發機電路)之一通信介面之使用及基於一無線通信標準(諸如藍芽(Bluetooth)、ZigBee及Wi-Fi)之一感測器網路之使用。藍芽可應用於多媒體通信且可調解與一至多個連接之通信。ZigBee基於IEEE(電機電子工程師協會)802.15.4使用一實體層。IEEE 802.15.4係稱作PAN(個人區域網路)或WPAN(無線個人區域網路)之一短距離無線網路標準之名稱。
控制裝置110連接至一外部伺服器113。伺服器113可由住宅101、電力公司及服務提供者中之任一者管理。由伺服器113傳送及接收之資訊包含電力消耗資訊、生活形態資訊、電費、天氣資訊、自然災害資訊及關於電交易之資訊。此等種類之資訊可自家用電力消耗裝置(舉例而言，電視接收機)傳輸及接收，然而該等資訊可自除家用電器之外之器件(舉例而言，一行動電話及諸如此類)傳輸及接收。此等種類之資訊可顯示在具有一顯示功能之設備(諸如例如，一電視接收機、一行動電話及一PDA(個人數位助理))上。
控制個別部分之控制裝置110由一CPU(中央處理單元)、一RAM(隨機存取記憶體)、一ROM(唯讀記憶體)及諸如此類構成。在此實例中，其安裝於電力儲存器103中。控制裝置110經由資訊網路112連接至電力儲存器103、電力產生裝置104、電力消耗裝置105、各種種類 之感測器111及伺服器113，且具有(舉例而言)調節商用電力之使用及電力產生量之一功能。另外，在其他方面，其可具有在電力市場中進行電交易之一功能。控制裝置110具有上文所提及之根據第一實施例之電力產生控制裝置2之功能。
如上文，電力可作為電力產生裝置104(太陽能發電及/或風力發電)以及諸如熱發電102a、核發電102b、水力發電102c之集中電力系統102之所產生電力而儲存於電力儲存器103中。因此，電力產生裝置104之所產生電力之一波動(若存在)可經控制以使得使轉移至外側之電力量恆定或視需要進行放電。舉例而言，藉由太陽能發電獲得之電力儲存於電力儲存器103中，且另外，在夜晚期間費率低之午夜電力儲存於電力儲存器103中。作為一種使用方式，儲存於電力儲存器103中之彼電力可經放電以供在白天費率高之時區期間之使用。
另外，闡述其中控制裝置110安裝於電力儲存器103中之一實例，然而該控制裝置可安裝於智慧電錶107中或可單獨經組態。此外，電力儲存系統100可用於一公寓式建築物中之複數個家庭或用於複數個分離住宅。
實例
下文中，使用實例及比較實例具體闡述本技術，然而本技術不僅限於此等實例。
(實例)
首先，製備藉由串聯連接64個染料敏化太陽能電池獲得之一串。接下來，該串連接至具有防止劣化之一功能之一電力產生控制裝置。此一電力產生控制裝置採用一種具有圖1中所圖解說明之組態且根據圖8中所圖解說明之流程圖操作之電力產生控制裝置。如上文，獲得一所要電力產生系統。
(比較實例)
首先，製備藉由串聯連接64個染料敏化太陽能電池獲得之一串。接下來，該串連接至不具有防止劣化之一功能之一現有電力產生控制裝置。如上文，獲得一所要電力產生系統。
(評估)
如下評估防止如上文所獲得之電力產生系統之劣化之功能。首先，電力產生系統之串中之一個染料敏化太陽能電池黏貼有一光屏蔽膠帶以光屏蔽其，此導致串中之僅一個染料敏化太陽能電池遭受作為一虛擬環境之一部分陰影。接下來，在電力產生系統之串在外側經歷電力產生測試一恆定週期之後，藉由眼睛觀察經光屏蔽之染料敏化太陽能電池。
(結果)
對於比較實例之電力產生系統，在經光屏蔽之染料敏化太陽能電池之某些部分中觀察到很可能指示染料之消除之灰白色斑點。考量劣化之因素係：在電力產生測試期間電流始終流動穿過經光屏蔽之染料敏化太陽能電池之內部旁通二極體且電流值超過內部旁通二極體之額定電流。
另一方面，對於實例之電力產生系統，未在染料敏化太陽能電池中觀察到可能指示染料之消除之灰白色斑點。考量防止劣化之因素係：藉由電力產生控制裝置施加電流調節至串以便為等於或小於調節電流值Ilim。
如上文，已具體闡述根據本技術之實施例，然而本技術不限於上文所提及之實施例但可在本技術之精神內以各種方式經修改。
舉例而言，上文所提及之實施例中之組態、方法、程序、形狀、材料、數值及諸如此類僅係實例且可視需要採用不同組態、方法、程序、形狀、材料、數值及諸如此類。
此外，上文所提及之實施例中之組態、方法、程序、形狀、材 料、數值及諸如此類可在本技術之精神內彼此組合。
熟習此項技術者應理解，可取決於設計要求及其他因素發生各種修改、組合、子組合及變更，只要其在所附申請專利範圍或其等效範圍之範疇內即可。
另外，本技術亦可如下文經組態。
(1)一種電力產生控制裝置，其包含：一量測部件，其量測一光電換能器之一電壓及一電流；一調節部件，其調節流動穿過該光電換能器之一電流；及一控制部件，其依據由該量測部件量測之該電壓及該電流分析一電流-電壓曲線之一形狀，且基於該分析之一結果而控制該調節部件以調節流動穿過該光電換能器之該電流。
(2)如(1)之電力產生控制裝置，其中對該電流-電壓曲線之該形狀之該分析係用以判定存在或不存在該電流-電壓曲線中之一階梯狀形狀之出現。
(3)如(2)之電力產生控制裝置，其中對該電流-電壓曲線中之該階梯狀形狀之該出現之該存在或不存在之該判定係用以判定該電流-電壓曲線中之一反曲點之出現之存在或不存在。
(4)如(1)之電力產生控制裝置，其中該控制部件使用對應於該階梯狀形狀之一階梯之一高度之一電流值計算一調節電流值，且調節流動穿過該光電換能器之該電流以使得流動穿過該光電換能器之該電流等於或小於該調節電流值。
(5)如(1)之電力產生控制裝置，其中該光電換能器具有一虛擬內部旁通二極體，且其中該控制部件調節流動穿過該光電換能器之該電流以使得流動穿過該光電換能器之該虛擬內部旁通二極體之一電流不超過該內部 旁通二極體之一額定電流。
(6)如(5)之電力產生控制裝置，其中該光電換能器係一染料敏化光電換能器。
(7)如(2)之電力產生控制裝置，其中該調節部件掃描該光電換能器之該電壓，且其中該量測部件在該掃描期間量測該光電換能器之該電壓及該電流。
(8)如(7)之電力產生控制裝置，其中當判定該階梯狀形狀之該出現存在於該電流-電壓曲線中時該控制部件結束由該調節部件執行之電壓掃描。
(9)如(1)至(8)中任一項之電力產生控制裝置，其中該光電換能器構成一串。
(10)一種電力產生控制裝置，其包含：一量測部件，其量測一光電轉換部件之一電壓及一電流；一調節部件，其調節流動穿過該光電轉換部件之一電流；及一控制部件，其依據由該量測部件量測之該電壓及該電流分析一電流-電壓曲線之一形狀，且基於該分析之一結果而控制該調節部件以調節流動穿過該光電轉換部件之該電流。
(11)如(10)之電力產生控制裝置，其中該光電轉換部件包含一光電換能器及一旁通二極體。
(12)如(11)之電力產生控制裝置，其中該光電換能器係一基於矽之光電換能器。
(13)一種電力產生控制方法，其包含：分析一光電換能器之一電流-電壓曲線之一形狀；及基於該分析之一結果而調節流動穿過該光電換能器之一電流。
(14)一種電力產生控制方法，其包含： 分析一光電轉換部件之一電流-電壓曲線之一形狀；及基於該分析之一結果而調節流動穿過該光電轉換部件之一電流。
(15)一種電力產生系統，其包含：一電力產生裝置；及一電力產生控制裝置，其控制該電力產生裝置，其中該電力產生裝置包含一串，該串包含串聯連接之複數個光電換能器，且其中該電力產生控制裝置包含一量測部件，其量測一串之一電壓及一電流，一調節部件，其調節流動穿過該串之一電流，及一控制部件，其依據由該串量測之該電壓及該電流分析一電流-電壓曲線之一形狀，且基於該分析之一結果而控制該調節部件以調節流動穿過該串之該電流。
(16)一種電力儲存系統，其包含：一電力產生裝置；一電力產生控制裝置，其控制該電力產生裝置；及一電力儲存器，其儲存由該電力產生控制裝置產生之電力，其中該電力產生裝置包含一串，該串包含串聯連接之複數個光電換能器，且其中該電力產生控制裝置包含一量測部件，其量測一串之一電壓及一電流，一調節部件，其調節流動穿過該串之一電流，及一控制部件，其依據由該串量測之該電壓及該電流分析一電流-電壓曲線之一形狀，且基於該分析之一結果而控制該調節部件以調節流動穿過該串之該電流。
本發明含有2012年7月2日在日本專利局提供申請之日本優先權專利申請案JP 2012-148945中所揭示之標的物相關之標的物，該日本優先權專利申請案之全部內容特此以引用方式併入本文中。
1‧‧‧電力產生裝置
2‧‧‧電力產生控制裝置
3‧‧‧系統控制部件
4‧‧‧連接匣
5‧‧‧輸出端子
10‧‧‧串
11‧‧‧光電換能器
20‧‧‧電流電壓量測部件
30‧‧‧負載調整/電流調節部件

Claims (14)

  1. 一種電力產生控制裝置，其包括：一量測部件，其量測一光電換能器之一電壓及一電流；一調節部件，其調節流動穿過該光電換能器之一電流；及一控制部件，其依據由該量測部件量測之該電壓及該電流分析一電流-電壓曲線之一形狀，且基於該分析之一結果而控制該調節部件以調節流動穿過該光電換能器之該電流。
  2. 如請求項1之電力產生控制裝置，其中對該電流-電壓曲線之該形狀之該分析係用以判定該電流-電壓曲線中之一階梯狀形狀之出現之存在或不存在。
  3. 如請求項2之電力產生控制裝置，其中對該電流-電壓曲線中之該階梯狀形狀之該出現之該存在或不存在之該判定係用以判定該電流-電壓曲線中之一反曲點之出現之存在或不存在。
  4. 如請求項1之電力產生控制裝置，其中該控制部件使用對應於該階梯狀形狀之一階梯之一高度之一電流值計算一調節電流值，且調節流動穿過該光電換能器之該電流以使得流動穿過該光電換能器之該電流等於或小於該調節電流值。
  5. 如請求項1之電力產生控制裝置，其中該光電換能器具有一虛擬內部旁通二極體，且其中該控制部件調節流動穿過該光電換能器之該電流以使得流動穿過該光電換能器之該虛擬內部旁通二極體之一電流不超過該內部旁通二極體之一額定電流。
  6. 如請求項5之電力產生控制裝置， 其中該光電換能器係一染料敏化光電換能器。
  7. 如請求項2之電力產生控制裝置，其中該調節部件掃描該光電換能器之該電壓，且其中該量測部件在該掃描期間量測該光電換能器之該電壓及該電流。
  8. 如請求項7之電力產生控制裝置，其中當判定該階梯狀形狀之該出現存在於該電流-電壓曲線中時該控制部件結束由該調節部件執行之該電壓掃描。
  9. 如請求項1之電力產生控制裝置，其中該光電換能器構成一串。
  10. 一種電力產生控制裝置，其包括：一量測部件，其量測一光電轉換部件之一電壓及一電流；一調節部件，其調節流動穿過該光電轉換部件之一電流；及一控制部件，其依據由該量測部件量測之該電壓及該電流分析一電流-電壓曲線之一形狀，且基於該分析之一結果而控制該調節部件以調節流動穿過該光電轉換部件之該電流。
  11. 如請求項10之電力產生控制裝置，其中該光電轉換部件包含一光電換能器及一旁通二極體。
  12. 如請求項11之電力產生控制裝置，其中該光電換能器係一基於矽之光電換能器。
  13. 一種電力產生控制方法，其包括：分析一光電換能器之一電流-電壓曲線之一形狀；及基於該分析之一結果而調節流動穿過該光電換能器之一電流。
  14. 一種電力產生控制方法，其包括：分析一光電轉換部件之一電流-電壓曲線之一形狀；及 基於該分析之一結果而調節流動穿過該光電轉換部件之一電流。
TW102119980A 2012-07-02 2013-06-05 電力產生控制裝置及電力產生控制方法 TW201403286A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012148945A JP2014011409A (ja) 2012-07-02 2012-07-02 発電制御装置および発電制御方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201403286A true TW201403286A (zh) 2014-01-16

Family

ID=49777368

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102119980A TW201403286A (zh) 2012-07-02 2013-06-05 電力產生控制裝置及電力產生控制方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20140001859A1 (zh)
JP (1) JP2014011409A (zh)
CN (1) CN103532488A (zh)
TW (1) TW201403286A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI836739B (zh) * 2022-11-18 2024-03-21 勁鉞有限公司 太陽能直流饋線防災系統

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9688831B2 (en) 2013-12-27 2017-06-27 Asahi Kasei Construction Materials Corporation Phenol resin foam
CN109246735B (zh) * 2014-01-24 2021-12-14 索尼公司 无线通信***、无线通信***中的装置和方法
WO2015129147A1 (ja) * 2014-02-27 2015-09-03 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電力制御装置およびパワーコンディショナ
WO2016024163A1 (en) * 2014-08-04 2016-02-18 King Abdullah University Of Science And Technology Climate control systems using pozzolan materials
CN104652338A (zh) * 2015-02-03 2015-05-27 浙江亚特电器有限公司 混合动力驱动扫雪机
CN104950983B (zh) * 2015-06-30 2016-12-14 广东美的制冷设备有限公司 太阳能电池最大功率点跟踪装置和跟踪方法
WO2019058428A1 (ja) * 2017-09-19 2019-03-28 東芝三菱電機産業システム株式会社 太陽光発電システムおよび太陽光発電方法
JP7033688B1 (ja) * 2021-07-30 2022-03-10 株式会社Social Area Networks 電力制御装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004036683A1 (ja) * 2002-10-15 2004-04-29 Sharp Kabushiki Kaisha 色素増感型太陽電池及び色素増感型太陽電池モジュール
US7256566B2 (en) * 2003-05-02 2007-08-14 Ballard Power Systems Corporation Method and apparatus for determining a maximum power point of photovoltaic cells
KR101732984B1 (ko) * 2011-04-12 2017-05-08 엘지전자 주식회사 태양광 모듈 및 그 제어방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI836739B (zh) * 2022-11-18 2024-03-21 勁鉞有限公司 太陽能直流饋線防災系統

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014011409A (ja) 2014-01-20
US20140001859A1 (en) 2014-01-02
CN103532488A (zh) 2014-01-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW201403286A (zh) 電力產生控制裝置及電力產生控制方法
US9035491B2 (en) Voltage setting device, photovoltaic power generation system, and control method of voltage setting device
US8729445B2 (en) Load-matched photo-voltaic power unit
US20170271912A1 (en) Dispatchable photovoltaic panel with fully integrated energy storage and grid interactive power conversion
KR102412303B1 (ko) 전류값을 이용하여 스트링 단위로 균등 전압을 추종하는 스트링 옵티마, 및 이를 적용한 태양광 발전 시스템
Zhang et al. Experimental investigation of the shading and mismatch effects on the performance of bifacial photovoltaic modules
US8421400B1 (en) Solar-powered battery charger and related system and method
US20100207571A1 (en) Solar chargeable battery for portable devices
KR101911474B1 (ko) 감시기능을 가진 다채널 부스팅 방식의 태양광 발전 장치
US20170338659A1 (en) Systems and methods for dispatching maximum available capacity for photovoltaic power plants
JP2007201257A (ja) 太陽光発電システム
US20170294877A1 (en) Power Generation Abnormality Detection Method and System Thereof for Photovoltaic Panels
US10256743B2 (en) Method and apparatus for regulating an electrical power source based on global and local maximum load power
WO2017209067A1 (ja) 環境発電装置及び電流制御回路
CA3039142C (en) Power control device and control method employed therein
JP2019080463A (ja) 太陽電池診断装置および太陽電池診断方法
CN111027723A (zh) 一种光伏与建筑一体化***及方法
US8965596B2 (en) Solar array with electrical transmission line communication
Sandbaumhüter et al. Compatibility study towards monolithic self-charging power unit based on all-solid thin-film solar module and battery
KR101265573B1 (ko) 태양광 발전 다기능 데이터 통신 시스템 및 그 방법
Patil et al. A proficient solar panel efficiency measurement system: Using current measurements
KR101556386B1 (ko) 듀얼 mppt를 이용하여 변환효율을 개선한 태양광 인버터
Wendlandt et al. Operating principle of shadowed C-Si solar cell in PV-modules
CN111082747B (zh) 太阳能检测模块以及太阳能板
Hu et al. Monitoring the off-grid photovoltaic charging of motorized shades through IoT networks