JP2015233386A - 太陽光発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】太陽光発電システム内で、絶縁不良箇所の発生等、太陽電池モジュールに故障が生じた際、その太陽電池モジュールが含まれるストリング内を電気的に分割して安全を確保することができ、かつ、ストリング内を電気的に分割する為に使用する開閉器として、特許文献１よりも小容量の開閉器を使用可能とする技術を提供すること。【解決手段】複数の太陽電池モジュール１を連結して構成された太陽光発電システムにおいて、太陽電池モジュール１間の連結を、複数個所で、解除する複数の開閉器６と、該開閉器を開路させる制御を行う制御装置１０を備え、該制御装置は、前記複数の開閉器を、同時に開路させる制御を行う。【選択図】図２

Description

本発明は、太陽光発電システムに関するものである。

太陽光発電システムにおける故障発生時や、非常時に安全を確保するための技術として、太陽電池モジュールが直列接続された領域（ストリング）内で、各太陽電池モジュールごとに開閉器を設け、絶縁不良箇所の発生等、太陽電池モジュールに故障が生じた際には、その絶縁不良箇所の前後に配置された２つの開閉器のみを開状態とすることにより、ストリング内を電気的に分割する技術が開示されている（特許文献１の図７）。

しかし、太陽光発電システムを構成する各ストリングは、７５０〜１０００Ｖの出力電圧を有するものであり、特許文献１のように、ストリングを構成する太陽電池モジュールごとに設けた開閉器のうち、絶縁不良箇所の前後に配置された２つの開閉器のみを開状態とする場合、これら２つの開閉器には高電圧がかかるため、特許文献１の技術では、これらの高電圧に耐え得る高容量の開閉器の使用が前提となり、コンパクトな開閉器を使用できず不都合であるという問題があった。

特開２０００−１１４５６７号公報

本発明の目的は前記の問題を解決し、太陽光発電システム内で、絶縁不良箇所の発生等、太陽電池モジュールに故障が生じた際、または非常等に停止させる必要があるとき、その太陽電池モジュールが含まれるストリング内を電気的に分割して安全を確保することができ、かつ、ストリング内を電気的に分割する為に使用する開閉器として、特許文献１よりも小容量の開閉器を使用可能とする技術を提供することである。

上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、複数の太陽電池モジュールを連結して構成された太陽光発電システムにおいて、
各太陽電池モジュール間の連結を解除する開閉器と、
該開閉器を開路させる制御を行う制御装置を備え、
該制御装置は、前記各開閉器を同時に開路させる制御を行うことを特徴とするものである。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の太陽光発電システムにおいて、前記制御装置が、通信手段を用いて前記制御を行うことを特徴とするものである。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の太陽光発電システムにおいて、隣接する太陽電池モジュールの連結手段として、
隣接する太陽電池モジュールト間にジャンクションボックスを備え、
該ジャンクションボックス内に、前記開閉器を収容した
ことを特徴とするものである。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の太陽光発電システムにおいて、隣接する太陽電池モジュールの連結手段として、
隣接する太陽電池モジュール間にジャンクションボックスを備え、
該ジャンクションボックス同士の間に、前記開閉器を配置した
ことを特徴とするものである。

本発明では、複数の太陽電池モジュールを連結して構成された太陽光発電システムにおいて、各太陽電池モジュール間の連結を解除する開閉器と、該開閉器を開路させる制御を行う制御装置を備え、該制御装置は、前記各開閉器を同時に開路させる制御を行う構成を採用しているため、例えば、特許文献１の技術のように絶縁不良箇所の前後に配置された２つの開閉器のみを開状態とする場合と比べて、開閉器を開路させる制御を行う際、各開閉器にかかる電圧を低減することができ、特許文献１で使用される開閉器よりも、容量が小さくコンパクトな開閉器を使用することができる。

また、制御装置が、各開閉器を、同時に開路させる制御を行う本発明によれば、開放電圧が、太陽電池モジュール単位に分散されるため、開路後に、各太陽電池モジュールで発電が行われたとしても、感電事故の危険性を低減することができる。

太陽光発電システムの全体説明図である。 ストリングの概略図である。 太陽電池モジュールの背面側に設置されたジャンクションボックスの概略図である。 開閉部の内部構造の概略図である。 他の実施形態におけるジャンクションボックスの概略図である。

以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１に示すように、本実施形態の太陽光発電システムは、太陽電池モジュール１が直列接続された領域（ストリング２）を複数並列に接続したアレイ３で発電した電力を、接続箱４に集めて出力するものである。

各太陽電池モジュール１は、数十Ｖ（３０〜４０Ｖ）電圧を発生させることができる。ストリング２は、太陽電池モジュール１を複数個直列に接続して構成され、その出力電圧は、数百Ｖ（７５０〜１０００Ｖ）となる。

ストリング２を構成する各太陽電池モジュール１は、各太陽電池モジュール１の背面側に設置されたジャンクションボックス５を介して、図２に示すように直列接続されている。

図３に示すように、本実施形態のジャンクションボックス５には、直列接続された各太陽電池モジュール１間に形成される電路を開閉する開閉器６を内蔵する開閉装置１２と、太陽電池モジュール１との接続部７と、バイパスダイオード８とが内蔵されている。

図４に示すように開閉装置１２は、駆動制御部１１を備えていて、後述する制御装置１０から命令を受けて、各開閉器６を同時に開閉制御する。
開閉器６及び駆動制御部１１の電源は、ジャンクションボックス５内の蓄電池太陽電池モジュール１との接続部７から開閉装置１２の蓄電池１３に供給されている。
図２に示すようにジャンクションボックス５は、端子部９を備えていて、ジャンクションボックス５同士を連結することにより、太陽光モジュール１同士を直列に接続している。

本実施形態では、太陽光モジュール１の外部に設けられた制御装置１０から送信される通信信号（ＰＬＣ）によって、開閉器６の開閉操作を行っている。制御装置１０は接続箱４の内部または、対応するストリング２の近傍に設けられているが、接続箱４の内部及びストリング２の近傍の双方に複数設けられていてもよい。
開路操作に関し、具体的に説明すると、この制御装置１０には、ＯＦＦ操作ボタンを備えており、ＯＦＦ操作ボタンが押されると、ＰＬＣ信号が、所定のストリング２に向けて送信され、この信号を受信したストリング２では、このストリング２を構成する各太陽電池モジュール１に、各々、配置されたジャンクションボックス５内の駆動制御部１１に伝えられの開閉器６を、全て同時に開路する制御が行われる。

このように、ストリング２内の開閉器６を全て同時に開路する制御を行う場合、例えば、ストリング２内の開閉器のうち、特定の開閉器のみの開状態とする場合と比べて、開閉器を開路させる制御を行う際、各開閉器にかかる電圧を分散させて低減することができるため、容量が小さくコンパクトな開閉器を使用することができる。
また、開路後の開放電圧が、太陽電池モジュール１単位に分散され低減するため、開路後に、各太陽電池モジュール１で発電が行われたとしても、感電事故等の危険性を低減することができる。

なお、制御装置１０による制御は、上記のように、ＰＬＣ信号を介するものの他、無線信号を介したり、電磁リレーを利用したものとすることもできる。

上記実施形態では、何れも、太陽電池モジュール１の背面側に設置されたジャンクションボックス５内に開閉器６を配置しているが、他の実施形態として、図５に示すように、ジャンクションボックス５同士の間に、開閉器６を内蔵した開閉装置１２を独立して配置することもできる。この場合、開閉装置１２はジャンクションボックス５に隣接して配置することが好ましい。図５に示す実施形態によれば、開閉器を内蔵しない既設のジャンクションボックス５を備えた設備にも、簡単な工事で、本発明のシステムを導入することができる。なお、故障発生時の補修作業を終えて再び開閉器６を投入するときには、制御装置１０に設けられたＯＮ操作ボタンを押圧することにより、ジャンクションボックス５内の開閉器６を、時間差を設けて順次閉路する制御が行われる。これにより、供給電流が急上昇してパワーコンディショナ等が故障することを防止することができる。なお開閉器６を開閉制御する駆動制御部１１は必須の構成ではなく、開閉器６は制御装置１０からの命令で直接動作するものであってもよい。

１ 太陽電池モジュール
２ ストリング
３ アレイ
４ 接続箱
５ ジャンクションボックス
６ 開閉器
７ 蓄電池
８ バイパスダイオード
９ 端子部
１０ 制御装置
１１ 駆動制御部
１２ 開閉装置
１３ 蓄電池

Claims (4)

1. 複数の太陽電池モジュールを連結して構成された太陽光発電システムにおいて、
   各太陽電池モジュール間の連結を解除する開閉器と、
   該開閉器を開路させる制御を行う制御装置を備え、
   該制御装置は、前記各開閉器を同時に開路させる制御を行うことを特徴とする
   太陽光発電システム。
2. 前記制御装置が、通信手段を用いて前記制御を行うことを特徴とする請求項１記載の太陽光発電システム。
3. 隣接する太陽電池モジュールの連結手段として、
   隣接する太陽電池モジュールト間にジャンクションボックスを備え、
   該ジャンクションボックス内に、前記開閉器を収容した
   ことを特徴とする請求項１記載の太陽光発電システム。
4. 隣接する太陽電池モジュールの連結手段として、
   隣接する太陽電池モジュール間にジャンクションボックスを備え、
   該ジャンクションボックス同士の間に、前記開閉器を配置した
   ことを特徴とする請求項１記載の太陽光発電システム。