CN102742022A - 太阳能光伏发电系统 - Google Patents

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Abstract

根据实施方式，具备：多个太阳能电池串列（8），串联连接分别通过光照射而产生直流电力的太阳能电池模组（1）而构成每个太阳能电池串列；以及连接箱（2），输入来自多个太阳能电池串列的直流电力。连接箱具备：多个电流检测器（10），每个电流检测器以在多个太阳能电池串列中的一部分太阳能电池串列中流动的电流为正值，以在多个太阳能电池串列中的除了一部分太阳能电池串列以外的其余太阳能电池串列中流动的电流为负值，检测将正值和负值合计而成的合计电流值；计测装置（11），按各个电流检测器分别计测由电流检测器检测到的合计电流值；以及数据发送装置（12），发送由计测装置计测到的电流值。

Description

太阳能光伏发电系统
技术领域
本发明涉及使用太阳光进行发电的太阳能光伏发电系统。
背景技术
在太阳能光伏发电系统中，利用逆变器将太阳能电池模组被光照射而产生的直流电力转换为交流电力后向电力系统供给。太阳能光伏发电系统具备太阳能电池模组、连接箱、逆变器、升压变压器、交流断路器、联合（即并网）用变压器及联合用断路器。
太阳能电池模组通过被光照射而产生直流电力。串联连接多个太阳能电池模组而构成了太阳能电池串列。太阳能电池串列对由各太阳能电池模组产生的直流电力进行累计，并输出至正极端子和负极端子之间。太阳能光伏发电系统具备多个太阳能电池串列，各太阳能电池串列的正极端子及负极端子连接于连接箱。
连接箱收集从多个太阳能电池串列送来的直流电力并送出至逆变器。逆变器将从连接箱送来的直流电力转换为交流电力，送出至升压变压器。升压变压器将从逆变器送来的交流电力转换成具有规定电压的交流电力，经由交流断路器向联合用变压器送出。联合用变压器将接收到的交流电力转换为适应于与系统电力进行联合的电压，经由联合用断路器送出至系统电力。另外，照射至太阳能电池模组的光越强则太阳能电池模组1的输出电流越大，从太阳能光伏发电系统得到的电力就越大。
专利文献1：日本特开2006－201827号公报
发明内容
发明所要解决的课题
上述现有的太阳能光伏发电系统设置于室外，因此，在太阳能光伏发电系统所使用的太阳能电池模组中，会产生因鸟粪引起的表面玻璃的污损或因冰雹引起的表面玻璃的破损等无法预期的故障。结果，产生一部分太阳能电池模组异常发热等问题。
此外，存在如下问题：若异常的太阳能电池模组被放置不管，则不能够获得所期待的发电量而导致投资回收延迟。此外，由于异常发热还会产生太阳能电池模组的背面被烧损等安全方面的问题。因此，在太阳能光伏发电系统中，需要进行检测太阳能电池模组的异常来确定出存在异常的太阳能电池模组。
此外，在太阳能电池模组中产生了问题的情况下，包含有该太阳能电池模组的太阳能电池串列的输出电流下降，所以通过监视输出电流能够检测到问题的产生。但是，在使用输出例如1000KW以上的电力的大规模的太阳能光伏发电系统的情况下，太阳能电池串列的数量会与太阳能电池模组的增加成正比地增加。为了检测上述异常，必须对庞大数量的太阳能电池串列监视输出电流，运行成本会变高。此外，为了监视输出电流，需要将电流检测器按照每个太阳能电池串列进行设置，在引入太阳能光伏发电系统时将花费工时。
本发明的课题是提供一种在发现了太阳能电池模组的异常的情况下能够容易地确定出异常的太阳能电池模组并且能够价格低廉且容易地引入的太阳能光伏发电系统。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，技术方案的太阳能光伏发电系统，具备：多个太阳能电池串列，串联连接分别通过光照射而产生直流电力的太阳能电池模组而构成每个太阳能电池串列；连接箱，输入来自多个太阳能电池串列的直流电力。连接箱具备：多个电流检测器，每个电流检测器以在多个太阳能电池串列中的一部分太阳能电池串列中流动的电流为正值、以在多个太阳能电池串列中的除了一部分太阳能电池串列以外的其余太阳能电池串列中流动的电流为负值，检测将正值和负值合计而成的合计电流值；计测装置，按照各个电流检测器分别计测由电流检测器检测到的合计电流值；以及数据发送装置，发送由计测装置计测的电流值。
附图说明
图1是表示第一实施方式所涉及的太阳能光伏发电系统的要部的结构的图。
图2是表示第一实施方式所涉及的电流检测器的构成方法的1例的图。
图3是表示第二实施方式所涉及的太阳能光伏发电系统的要部的结构的图。
图4是表示第三实施方式所涉及的太阳能光伏发电系统的要部的结构的图。
图5是表示第三实施方式所涉及的电流检测器的构成方法的1例的图。
图6是表示第三实施方式所涉及的变形例的电流检测器的构成方法的1例的图。
图7是表示第四实施方式所涉及的太阳能光伏发电系统的要部的结构的图。
图8是表示第五实施方式所涉及的太阳能光伏发电系统的要部的结构的图。
图9是表示第五实施方式所涉及的电流检测器的构成方法的1例的图。
图10是表示第五实施方式所涉及的变形例的太阳能光伏发电系统的主要部的结构的图。
图11是表示第五实施方式所涉及的变形例的电流检测器的构成方法的1例的图。
图12是表示第六实施方式所涉及的电流检测器及温度检测器的构成方法的1例的图。
具体实施方式
以下，参照附图详细地说明实施方式。
（第一实施方式）
图1是表示第一实施方式所涉及的太阳能光伏发电系统的要部的结构的图。太阳能光伏发电系统具备太阳能电池模组、连接箱、逆变器、升压变压器、交流断路器、联合用变压器及联合用断路器。另外，在图1中，仅示出了多个太阳能电池串列8及连接箱2。
该太阳能光伏发电系统通过将多个太阳能电池串列8a～8d连接于连接箱2而构成。各太阳能电池串列8a～8d通过1个太阳能电池模组1构成或通过将多个太阳能电池模组1串联连接而构成。
连接箱2具备开闭器F、逆流防止二极管13、正电极P、负电极N、电流检测器10a、10b、计测装置11及数据发送装置12。各太阳能电池串列8a～8d的正极端子（+）经由开闭器F、电流检测器10a、10b及逆流防止二极管13连接于正电极P，负极端子（－）经由开闭器F连接于负电极N。开闭器F能够将太阳光发电串联组8a～8d分别切断，所以在检修等时能够安全地执行作业。逆流防止二极管13阻止从太阳能电池串列8a～8d朝向正电极P流动的电流的逆流。
电流检测器10a、10b例如由变流器构成。电流检测器10a通过使来自太阳能电池串列8a、8b的布线14a、14b从该电流检测器10a中插通而检测为正值（+）的电流检测，通过使来自太阳能电池串列8c、8d的布线14c、14d折回卷绕1圈而检测为负值（－）的电流，并检测将正值和负值合计后的合计电流值。
电流检测器10b通过使来自太阳能电池串列8a、8c的布线14a、14c从该电流检测器10b中插通而检测为正值（+）的电流，通过使来自太阳能电池串列8b、8d的布线14b、14d折回卷绕1圈而检测为负值（－）的电流，并检测将正值和负值合计后的合计电流值。将各电流检测器中的在来自各太阳能电池串列8a～8d的布线14a～14d中流动的电流的正值或负值的极性表示在图2中。
表示所检测到的电流值的电流值信号被向计测装置11送出。计测装置11基于从各电流检测器10a、10b接收到的电流值信号来计测电流值并向数据发送装置12送出。数据发送装置12将从计测装置11接收到的表示电流值的电流数据以有线或无线的方式向外部发送。
接着，说明如上述那样构成的本发明的实施方式所涉及的太阳能光伏发电系统的动作。各太阳能电池串列8a～8d产生的电力被从其正极端子（+）输出而供给至连接箱2。在连接箱2中，来自太阳能电池串列8a～8d的电流经由开闭器F、电流检测器10a、10b、逆流防止二极管13及正电极P被向连接箱2的外部输出。
电流检测器10a、10b检测将从多个太阳能电池串列8a～8d分别输出并如图2所示那样进行了合计后的电流，将检测到的合计电流值作为电流值信号向计测装置11送出。计测装置11基于来自各电流检测器10a、10b的电流值信号来计测电流值并向数据发送装置12送出，数据发送装置12将接收到的电流值向外部发送。
这里，在太阳能电池串列8a～8d中存在输出下降了的太阳能电池模组1的情况下，从包含有该太阳能电池模组1的太阳能电池串列8a～8d输出的电流会变得比从其他太阳能电池串列8a～8d输出的电流小。因此，根据图2的正负的极性，电流检测器10a、10b的合计电流值进行变化。
在图2中构成为，在各太阳能电池串列8a～8d的电流下降的情况下，各电流检测器10a、10b的合计电流的变化方向是唯一的。即，如果各太阳能电池串列8a～8d的电流不变化，则各电流检测器10a、10b的合计电流大致是零。
但是，在太阳能电池串列8a的电流下降的情况下，电流检测器10a的合计电流的变化方向为负（－）方向，电流检测器10b的合计电流的变化方向为负（－）方向。在太阳能电池串列8b的电流下降的情况下，电流检测器10a的合计电流的变化方向为负（－）方向，电流检测器10b的合计电流的变化方向为正（+）方向。在太阳能电池串列8c的电流下降的情况下，电流检测器10a的合计电流的变化方向为正（+）方向，电流检测器10b的合计电流的变化方向为负（－）方向。在太阳能电池串列8d的电流下降的情况下，电流检测器10a的合计电流的变化方向为正（+）方向，电流检测器10b的合计电流的变化方向为正（+）方向。
因此，计测装置11根据各电流检测器10a、10b的合计电流的变化方向（正负方向），能够确定出输出下降了的太阳能电池模组1所存在的太阳能电池串列8a～8d。因此，能够减少在太阳能电池模组1的更换及维护作业中需要的时间及费用。此外，在以往的结构中，为了得到与实施方式同样的效果，需要按照太阳能电池串列8a～8d分别设置电流检测器10a、10b。
相对于此，在实施方式中，能够确定出与电流检测器10的个数以指数函数成正比的个数产生了下降的太阳能电池模组1所存在的太阳能电池串列8a～8d。因此，能够大幅度地削减设置的电流检测器10的个数，能够提供价格低廉的太阳能光伏发电系统。
此外，通过即时地检测太阳能电池模组1的输出下降，能够将输出下降了的太阳能电池模组1即时地更换，所以能够抑制因太阳能电池模组1的输出下降引起的发电电力量的下降。此外，由于在各太阳能电池串列8a～8d中流动的电流值被数据发送装置12向外部发送，所以能够远程监视太阳能光伏发电系统。
另外，在图1中，太阳能电池串列8是4个，电流检测器10是2个，但在具有n个太阳能电池串列1的太阳能光伏发电系统的情况下，电流检测器10的需要个数为超过log2（n－1）的整数个。在该情况下，由电流检测器10检测到的合计电流值的变化方向的组合为n种以上。因此，只要将图2构成为使得相对于各太阳能电池串列8的输出下降而言各电流检测器10中的合计电流值的变化方向为唯一即可。
进而，也可以是，各电流检测器10例如通过使布线14a～14d折回卷绕多圈来检测为太阳能电池串列8的电流的常数倍（电流检测倍率），从而在使相同的光照射各太阳能电池串列8的情况下的合计电流值接近于0。在该情况下，能够利用基于上下限阈值控制等简单算法的检测方法。此外，能够利用额定值较低的电流检测器，此外，能够利用交流电流检测器。此外，由于不需要日射计，所以能够提供更高精度且价格低廉的系统。
如以上说明，根据第一实施方式所涉及的太阳能光伏发电系统，能够基于检测到的合计电流值的变化状况容易地确定出包含有输出下降了的太阳能电池模组1的太阳能电池串列8，并且能够降低引入成本。因而，能够缩短输出下降的期间而加快投资回收。此外，由于能够远程监视而使得维护变得容易，能够提供能够降低运行成本的太阳能光伏发电系统。
（第二实施方式）
图3是表示第二实施方式所涉及的太阳能光伏发电系统的要部的结构的图。在图3所示的第二实施方式所涉及的太阳能光伏发电系统中，各电流检测器10、20及布线14a～14d被收纳在壳体17内。此外，与太阳能电池串列8a～8d连接的太阳能电池串列连接端子18、与连接箱2连接的连接箱连接端子19、和向计测装置11发送数据的计测装置连接端子20从壳体17露出。
根据第二实施方式所涉及的太阳能光伏发电系统，虽然重量增加，但壳体17相对于连接箱2的拆装变得简便，能够提高通用性。此外，在太阳能电池串列8a～8d的数量增加的情况下也能够防止布线错误，能够高精度地检测出包含有输出下降了的太阳能电池模组1的太阳能电池串列8a～8d。
（第三实施方式）
图4是表示第三实施方式所涉及的太阳能光伏发电系统的要部的结构的图。在图4中，关于与图1相同的结构部分，省略说明。
电流检测器10b将例如布线14c2、14d2折回卷绕多次（例如两圈），以使各太阳能电池串列8a～8d的电流以图5的极性为正值且以在图5的极性之前标注的数字倍的值（例如2）被检测到。
若这样构成电流检测器10b，则在任意的2个太阳能电池串列8中包含有输出下降了的太阳能电池模组1a、1b的情况下，电流合计值也不会成为0。因此，在输出同样地下降了的太阳能电池模组1a、1b存在于不同的太阳能电池串列8中的情况下也能够检测出输出下降了的太阳能电池模组所存在的太阳能电池串列。
在图5中，太阳能电池串列8是4个，电流检测器10是2个，但在太阳能电池串列是n个太阳能光伏发电系统的情况下，电流检测器10的需要个数为超过log2（n－1）的整数个。
在该情况下，由电流检测器10检测到的合计电流值的变化方向的组合为n种。因此，以使相对于各太阳能电池串列8的输出下降而言各电流检测器10中的合计电流值的变化方向为唯一的方式构成图5中的正负的极性。此外构成为，在任意的m个太阳能电池串列8中同时包含有输出下降了的太阳能电池模组1a、1b，…、1m的情况下，电流合计值不为0。
由此，在两个以上的不同的太阳能电池串列8中，在存在输出同时下降的太阳能电池模组1a、1b，…、1m的情况下，也能够确定出包含输出下降了的太阳能电池模组1a、1b，…、1m的各太阳能电池串列8。
此外，如图6所示，不仅通过极性还通过卷数进行区别，由此即使太阳能电池串列8是8个，也能够使电流检测器10的需要个数为2个。例如通过如图6所示那样利用不仅2圈而是3圈以上的卷数，能够检测更多个数太阳能电池串列8的输出下降。
如以上说明，根据第三实施方式所涉及的太阳能光伏发电系统，在太阳能电池模组1a、1b，…、1m的输出下降被包含在不同的太阳能电池串列8中的情况下，也能够确定出太阳能电池串列8。因而，能够提供在相同的成本下精度更好、此外如果是相同精度则成本更低的太阳能光伏发电系统。
（第四实施方式）
图7是表示第四实施方式所涉及的太阳能光伏发电系统的要部的结构的图。另外，图7仅示出了多个太阳能电池串列8及连接箱2。在图7中，关于与实施例1至3的结构相同的结构部分省略说明，仅说明不同的部分。
连接箱2具备开闭器F、逆流防止二极管13、正电极P、负电极N、电压检测器21、计测装置11及数据发送装置12。各太阳能电池串列8a～8d的正极端子（+）经由开闭器F、逆流防止二极管13连接于正电极P，负极端子（－）经由开闭器F连接于负电极N。开闭器F能够将太阳光发电串联组8a～8d分别切断，所以在检修等时能够安全地执行作业。逆流防止二极管13阻止从太阳能电池串列8a～8d朝向正电极P流动的电流的逆流。
电压检测器21检测各逆流防止二极管13的两端电压。将表示所检测到的电压值的电压值信号向计测装置11送出。计测装置11基于从各电压检测器21接收到的电压值信号来计测电压值并向数据发送装置12送出。数据发送装置12将表示从计测装置11接收到的电压值的数据以有线或无线的方式向外部发送。
接着，说明如上述那样构成的第四实施方式所涉及的太阳能光伏发电系统的动作。各太阳能电池串列8a～8d产生的电力被从其正极端子（+）输出而向连接箱2供给。在连接箱2中，来自太阳能电池串列8a～8d的电流经由开闭器F、逆流防止二极管13及正电极P被向连接箱2的外部输出。此时，在逆流防止二极管13的两端，产生与太阳能电池串列8a～8d的电流值成正比的电压。电压检测器21检测逆流防止二极管13的两端电压，作为电压值信号向计测装置11送出。
这里，在太阳能电池串列8a～8d中存在有输出下降了的太阳能电池模组1的情况下，从包含有该太阳能电池模组1的太阳能电池串列8a～8d输出的电流会变得比从其他太阳能电池串列8a～8d输出的电流小。此时，与包含有输出下降了的太阳能电池模组1的太阳能电池串列8a～8d连接的逆流防止二极管13的两端电压变得比与其他太阳能电池串列8a～8d连接的逆流防止二极管13的两端电压小。因此，能够按照太阳能电池串列8a～8d分别即时地检测太阳能电池模组1的输出的下降。
在实施方式中，通过电压检测器21计测以往的太阳能光伏发电系统所含有的逆流防止二极管13的电压，能够确定出包含有输出下降了的太阳能电池模组1的太阳能电池串列8a～8d。因此，能够提供与以往的系统相比追加的设备少、能够降低成本并且能够容易地引入的通用性较高的太阳能光伏发电系统。此外，通过使用比电流检测器21价格低廉的电压检测器，能够进一步降低成本。
（第五实施方式）
图8是表示第五实施方式所涉及的太阳能光伏发电系统的要部的结构的图。实施例5的太阳能光伏发电系统中的连接箱2具备：1个或多个电流检测器10，以图2所示的极性为正值来检测各太阳能电池串列8a～8d的电流的合计值；以及电压检测器21，检测逆流防止二极管13的两端电压。
在太阳能电池串列8a～8d中存在有输出下降了的太阳能电池模组1的情况下，电流检测器10的合计电流值根据图9所示的正负的极性进行变化。此外，与包含有输出下降了的太阳能电池模组1的太阳能电池串列8a～8d连接的逆流防止二极管13的两端电压下降。因此，在逆流防止二极管13中有电压检测器21的情况下，电压检测器21检测逆流防止二极管13的两端电压。在逆流防止二极管13中没有电压检测器21的情况下，不检测逆流防止二极管13的两端电压。
在图8所示的第五实施方式中，示出了如图9所示那样在太阳能电池串列8a、8b中没有电压检测器21、在太阳能电池串列8c、8d中有电压检测器21的情况。因此，如图9所示那样设定为，根据由电流检测器10检测到的合计电流值的变化方向、以及由电压检测器21进行的电压下降的检测的有无，唯一地决定包含有输出下降了的太阳能电池模组1的太阳能电池串列8a～8d。因此，能够按照太阳能电池串列8a～8d分别即时地检测太阳能电池模组1的输出下降。
此外，相对于图8及图9的结构，如图10及图11的变形例所示那样设定为，电流检测器10将在来自太阳能电池串列8a、8b的布线17a、17b中流动的电流进行合计来检测合计电流值也能唯一地决定包含有输出下降了的太阳能电池模组1的太阳能电池串列8a～8d。因此，能够按照太阳能电池串列8a～8d分别即时地检测太阳能电池模组1的输出下降。
由此，即使在连接箱2中没有用于设置电流检测器10或电压检测器21的足够空间的情况下也能够构成太阳能光伏发电系统。此外，在有足够空间的情况下，通过增加电流检测器10和电压检测器21的一方或双方的数量，能够提供精度更高的太阳能光伏发电系统。
（第六实施方式）
图12所示的第六实施方式所涉及的太阳能光伏发电系统的特征在于，代替图8所示的电压检测器21而使用温度检测器22。在太阳能电池串列8a～8d中存在有输出下降了的太阳能电池模组1的情况下，与包含有输出下降了的太阳能电池模组1的太阳能电池串列8a～8d连接的逆流防止二极管13的发热量会减少，温度会下降。
在该逆流防止二极管13中有温度检测器22的情况下，温度检测器22检测逆流防止13的二极管温度的下降，在逆流防止二极管13中没有温度检测器22的情况下，不检测逆流防止13的二极管温度的下降。即，在使用温度检测器22的情况下也能够得到与使用电压检测器21时同样的效果。
说明了本发明的一些实施方式，但这些实施方式是作为例子提示的，并不意味着限定发明的范围。这些新的实施方式能以其他各种各样方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围及主旨中，并且包含在权利要求书所述的发明及其等同范围内。

Claims (6)

1.一种太阳能光伏发电系统，其特征在于，具备：
多个太阳能电池串列，串联连接分别通过光照射而产生直流电力的太阳能电池模组来构成每个太阳能电池串列；以及
连接箱，输入来自上述多个太阳能电池串列的直流电力；
上述连接箱具备：
多个电流检测器，每个电流检测器以在上述多个太阳能电池串列中的一部分太阳能电池串列中流动的电流为正值，以在上述多个太阳能电池串列中的除了上述一部分太阳能电池串列以外的其余太阳能电池串列中流动的电流为负值，检测将上述正值和上述负值合计而成的合计电流值；
计测装置，按各个电流检测器分别计测由上述电流检测器检测到的合计电流值；以及
数据发送装置，发送由上述计测装置计测到的电流值。
2.如权利要求1所述的太阳能光伏发电系统，其特征在于，
上述计测装置根据由上述各个电流检测器检测到的上述合计电流值的变化方向，确定出输出下降了的上述太阳能电池模组所存在的上述太阳能电池串列。
3.如权利要求1所述的太阳能光伏发电系统，其特征在于，
上述多个电流检测器中的每个电流检测器调整上述多个太阳能电池串列的电流检测倍率，以使检测到的合计电流值接近于零。
4.如权利要求1所述的太阳能光伏发电系统，其特征在于，
将上述多个电流检测器及布线收纳在壳体内；
使与上述太阳能电池串列连接的太阳能电池串列连接端子、与上述连接箱连接的连接箱连接端子、以及向上述计测装置发送数据的计测装置连接端子从上述壳体露出。
5.一种太阳能光伏发电系统，其特征在于，具备：
多个太阳能电池串列，串联连接分别通过光照射而产生直流电力的太阳能电池模组来构成每个太阳能电池串列；以及
连接箱，输入来自上述多个太阳能电池串列的直流电力；
上述连接箱具备：
逆流防止二极管，防止从上述太阳能电池串列产生的电流的逆流；
电压检测器，检测上述逆流防止二极管的两端电压；
计测装置，计测由上述电压检测器检测到的电压；以及
数据发送装置，发送由上述计测装置计测到的电压值。
6.一种太阳能光伏发电系统，其特征在于，具备：
多个太阳能电池串列，串联连接分别通过光照射而产生直流电力的太阳能电池模组来构成每个太阳能电池串列；以及
连接箱，输入来自上述多个太阳能电池串列的直流电力；
上述连接箱具备：
逆流防止二极管，防止从上述太阳能电池串列产生的电流的逆流；
温度检测器，检测上述逆流防止二极管的温度；
计测装置，计测由上述温度检测器检测到的温度；以及
数据发送装置，发送由上述计测装置计测到的温度值。
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