CN108710357A - 太阳能发电管理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种对太阳能发电系统进行管理的太阳能发电管理装置，具备：输出检测器，其分别检测多个单位发电模块的输出电流值或输出电压值；以及计算机，其接收来自输出检测器的检测信息并将其显示在显示器(50)上。计算机获取输出检测器的检测信息，在显示器中同时显示与多个单位发电模块对应的多个显示框(212)。此外，与检测信息的电平对应地设定显示在显示框(212)中的信息的颜色等级。结果，根据显示器的显示框内的颜色等级，能够视觉性地监视多个单位发电模块的运转状况，能够视觉性地识别太阳能面板的维护时机。

Description

太阳能发电管理装置

技术领域

本发明涉及对使用了多个太阳能面板的太阳能发电系统进行管理的太阳能发电管理装置，例如涉及适于使用多个太阳能面板的所谓的大型太阳能发电站(Mega solar)的装置。

背景技术

以往，从环境保护的观点考虑，作为住宅用途、工业用途，利用使用了多个太阳能面板的太阳能发电系统。例如住宅用途的情况下，在屋顶设置太阳能发电系统，在日常生活中利用产生的电力，并将多余的电力卖给电力公司。

近年来，为了进一步减少电力供给时的环境负担，在广阔的土地上配置几百～几千片的太阳能面板的大型太阳能发电站备受关注。该大型太阳能发电站例如是超过输出1兆瓦的大规模的太阳能发电系统，作为可再生能源的主电源受到期待。在日本，有可再生能源的固定价格买取制度，因此，电力公司可以以一定的金额购买由大型太阳能发电站发出的电力。由于该大型太阳能发电站有效利用闲置土地，所以也有自治团体联手民间企业开展事业的举动。

发明内容

技术问题

在大型太阳能发电站中，以大量的太阳能面板整体的形式管理输出。例如，在是使用了1000片的太阳能面板的大型太阳能发电站的情况下，即使1片太阳能面板的输出下降了额定的50％，作为整个大型太阳能发电站，也仅降低0.05％左右的输出，原本就不成为问题。这是因为太阳能面板的制造商的保证是允许在10年以内输出降低小于10％，在1年内允许小于1％的品质劣化。换言之，在使用了1000片的太阳能面板的大型太阳能发电站的情况下，1年10片左右的太阳能面板的输出停止可以认为是在品质保证的范围内的。

另一方面，想要提高投资费用的回报率的大型太阳能发电站的运营者即使是在制造商保证的允许范围内也仔细地进行太阳能面板的维护，期望始终较高地维持发电量。然而，在现有的大型太阳能发电站中，无法简单地判断哪个太阳能面板产生异常。因此，在现场检测几百～几千片的太阳能面板的工作负担变大，并且是不现实的。

本发明是鉴于上述问题而完成的，目的在于提供使太阳能发电系统的太阳能面板的维护变得容易的太阳能发电管理装置。

技术方案

实现上述目的的本发明的太阳能发电管理装置对使用了多个太阳能面板的太阳能发电系统进行管理，具备：输出检测器，将单独的上述太阳能面板或者由规定个数的太阳能面板构成的面板组作为单位发电模块，所述输出检测器分别检测多个上述单位发电模块的输出电流值或输出电压值；以及计算机，与上述输出检测器连接，接收来自上述输出检测器的检测信息并将上述太阳能发电系统的运转状况显示于显示器，上述计算机具有：检测信息获取单元，其获取上述输出检测器的检测信息；显示管理单元，其在上述显示器中同时显示与多个上述单位发电模块对应的多个显示框；以及显示色设定单元，其与上述检测信息获取单元所获取的上述检测信息的电平对应地设定显示于上述显示框内的信息的颜色等级，根据上述显示器的上述多个显示框内的颜色等级，能够视觉性地监视多个上述单位发电模块的运转状况。

根据上述太阳能发电管理装置，上述计算机具备：异常条件设定单元，其设定用于检测上述单位发电模块异常的异常条件；以及异常判定单元，其判定上述检测信息是否满足上述异常条件，在满足上述异常条件的情况下在上述显示框内显示异常信息。

根据上述太阳能发电管理装置，上述计算机的上述异常条件设定单元能够针对每个上述单位发电模块设定不同的条件。

根据上述太阳能发电管理装置，上述计算机的上述异常条件设定单元使用与特定的上述单位发电模块邻近的上述单位发电模块的上述检测信息作为特定的上述单位发电模块的上述异常条件。

根据上述太阳能发电管理装置，上述计算机的上述异常条件设定单元使用特定的上述单位发电模块的过去的上述检测信息作为特定的上述单位发电模块的上述异常条件。

根据上述太阳能发电管理装置，具备聚集多个上述单位发电模块的输出配线的连接箱，将检测上述输出配线的输出电流值或输出电压值的上述输出检测器一起收纳在上述连接箱内。

根据上述太阳能发电管理装置，具备以将上述单位发电模块的输出配线与售电侧配线和蓄电侧配线中的一个连接的方式进行切换的切换装置，上述计算机还具有利用上述检测信息控制上述切换装置的切换控制单元。

根据上述太阳能发电管理装置，上述计算机的上述切换控制单元参照上述售电侧配线的售电上限值，以多个上述单位发电模块的输出总和近似于上述售电上限值的方式控制上述切换装置。

根据上述太阳能发电管理装置，上述计算机中的上述显示管理单元在与现场的单位发电模块的配置布局一致的状态下在上述显示器显示多个上述显示框。

根据上述太阳能发电管理装置，具备通过无线通信将上述输出检测器与上述计算机连接的无线通信终端。

发明效果

根据本发明，能够适当地掌握太阳能发电系统的太阳能面板的运转状况，能够起到可以计划性地进行维护的优异的效果。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的太阳能发电管理装置的图。

图2是表示该太阳能发电管理装置的连接箱的内部构成的图。

图3(A)是表示该太阳能发电管理装置的计算机的内部构成的框图，图3(B)是表示该计算机的功能构成的框图。

图4是表示该太阳能发电管理装置的显示器的显示状态的图。

图5是表示该太阳能发电管理装置的显示器的显示状态的图。

图6是表示该太阳能发电管理装置的显示器的显示状态的图。

图7是表示该太阳能发电管理装置的连接箱的内部构成的另一个例子的图。

图8是表示该太阳能发电管理装置的显示器的显示状态的另一个例子的图。

符号说明

1：太阳能发电管理装置

10：连接箱

20：售电侧集电箱

30：功率调节器

40：计算机

50：显示器

60：蓄电侧集电箱

70：电池

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。

在图1中示出本发明的实施方式的太阳能发电管理装置1的整体构成。应予说明，该太阳能发电管理装置1对使用了多个太阳能面板P的太阳能发电系统S的运转状况进行管理。

作为一个例子，太阳能发电系统S具备1000片太阳能面板P。太阳能面板P以4片面板作为1组，成为以单位发电模块M的形式进行管理的结构。即，将4片太阳能面板P相互串联连接而以单位发电模块的形式集中输出电力。因此，太阳能发电系统S具备总计250个单位发电模块M。应予说明，在此，例示了使4片太阳能面板P模块化的情况，但也可以将例如10片～20片程度的太阳能面板P作为单位发电模块M，还可以将1片太阳能面板P作为单位发电模块M。

太阳能发电管理装置1具备：连接箱10，其连接有单位发电模块M的输出配线H；售电侧集电箱20，其连接有由连接箱10聚集成1个的售电侧输出配线12；蓄电侧集电箱60，其连接有由连接箱10聚集成1个的蓄电侧输出配线14；电池70，其连接有由蓄电侧集电箱一体化的输出配线62；功率调节器30，其连接有被售电侧集电箱20聚集的输出配线22和电池70的输出配线72；计算机40，其经由有线或无线通信线路18与连接箱10内的输出检测器(后述)和切换装置(后述)连接；以及与计算机连接的显示器50。应予说明，在此，虽没有特别图示，但电池70的通向输出配线72侧的输出电流值通过没有特别图示的控制装置被随时控制。

连接箱10连接有各10个单位发电模块M的输出配线H。因此，准备25个连接箱10。售电侧集电箱20连接有各5个连接箱10的售电侧输出配线12。在蓄电侧集电箱60也连接有各5个连接箱10的蓄电侧输出配线14。电池70以与蓄电侧集电箱60分别对应的方式配置，功率调节器70也以与售电侧集电箱20分别对应的方式配置。计算机40与所有的连接箱10连接。这样，1000片太阳能面板P的输出经过250个单位发电模块M，25个连接箱10，5个售电侧集电箱20而被聚集成5个系统，通过功率调节器30转换成交流并供给到售电端子99。

在图2中，放大显示连接箱10的构成。连接箱10具备：框体100；断路器102，其设置在框体100内的单位发电模块M的各输出配线H；配置在框体100内的输出检测器110；以及切换装置120，其在售电侧输出配线12与蓄电侧输出配线14之间切换输出配线H的连接对象。

输出检测器110具有：设置于各输出配线H的霍尔元件型的钳形电流传感器112；以及利用钳形电流传感器112的霍尔电压检测各输出配线H的电流值的电流计114。通过该输出检测器110，能够检测单位发电模块M的各自的输出电流值。将通过输出检测器110检测到的输出电流值信息发送到计算机40。

切换装置120通过通信线路18与计算机40连接，基于来自计算机40的指示信息切换输出配线H的连接对象。具体而言，每个单位发电模块M独立地选择是否将该输出配线H与售电侧输出配线12和蓄电侧输出配线14中的一个连接。其结果，与连接箱10连接的所有的单位发电模块M的输出被聚集到单独的售电侧输出配线12和单独的蓄电侧输出配线14中的一个，灵活地改变其分配比率。因此，特别是在对从售电侧输出配线12供给的电力设定有上限的情况下，控制切换装置120使从售电侧输出配线12供给的电力最大限度地成为其上限，并将多余的电力供给到电池70侧。

应予说明，在此，例示了通过有线的通信线路18将电流计114和切换装置120与计算机40连接的情况，但本发明并不限于此，可以通过无线通信进行连接。例如，如图7所示，在连接箱10的内部或周围设置无线通信终端140，将电流计114和切换装置120的通信线路与该无线通信终端140连接。另一方面，将无线通信终端150与计算机40侧连接。优选电流计114和切换装置120的信号与计算机114的信号的交换通过该无线通信终端140、150以无线的方式进行。在对于大型太阳能发电站事后设置太阳能发电管理装置1的情况下，随着连接箱10的个数增加，通信配线的距离也变大，这样，如果利用无线通信线路，则能够大幅减轻现场的施工负担。应予说明，该无线通信终端140、150当然也可以利用所谓的手机公司(运营商，carrier)提供的无线通信线路。

另外，像本实施方式那样，在1个连接箱10中一起收纳输出检测器110，结果，能够检测每个单位发电模块M的输出电流，另外，能够进行利用了断路器的前后附近的电流值测定，连接箱10的可维护性显著提高。

在图3(A)中示出计算机40的硬件构成。计算机40构成为具备：执行各种程序的CPU(中央运算装置)45；临时展开CPU 45中所需要的信息的存储器46；保存程序、各种数据的信息存储介质47；以及连接LAN线等并进行与外部(输出检测器110、切换装置120)的通信的通信接口48等，接收来自输出检测器110的检测信息，将太阳能发电系统S的运转状况显示到显示器50上，或者控制切换装置120等。应予说明，信息存储介质47由硬盘、能够复写的非易失性存储器，DAT、DVD等大容量存储介质等构成。

图3(B)示出了在计算机40中，通过利用CPU 45执行存储到信息存储介质47中的控制程序等而实现的功能模块。利用图4之后的显示器50中显示的用户界面对这些各功能模块的详细情况进行说明。

计算机40具备检测信息获取单元200、显示管理单元210、显示色设定单元220、异常条件设定单元230、异常判定单元240、切换控制单元250。

检测信息获取单元200经由通信接口48获取输出检测器110的检测信息(输出电流值的信息)，包括历史在内并保存于信息存储介质47。

如图4(A)所示，显示管理单元210相对于显示器50同时显示与多个单位发电模块M对应的多个显示框212。具体而言，以该显示框212的配置与现场的单位发电模块M的配置构成大致相同的方式进行显示。由此，能够反映显示器50中的视觉的判断与现场中的维护行动的关联性。

作为具体例，例如如图8所示，优选除了现场的单位发电模块M的配置构成以外，也同时显示道路R、森林F、建筑物T、水池I等象征性图像。大规模的太阳能发电系统S的情况下，在确定出发生异常的单位发电模块M的场所之前需要花费时间，但像本实施例那样，通过使显示器50的显示框212的布局与现场的布局一致，能够仅利用显示器50来视觉性地确定出单位发电模块M的场所，能够迅速到达目标场所。另外，通过使显示器50的显示框212的布局与现场的布局一致，能够在头脑中边使显示器50的显示框212中示出的各种信息与现场的地理的环境关联边进行分析。例如，在特定的区域的发电效率差的情况下，能够迅速分析是周围的森林F的背阴的原因，还是其它重要因素等。

显示色设定单元220以与检测信息获取单元200获取的检测信息的电平(输出电流值)对应的方式设定在显示框212内显示的信息的颜色等级。具体而言，在本实施方式中，以将四边的显示框212内的整体着色的方式进行显示，与输出电流值对应地使颜色的亮度、彩度、色彩中的至少一个进行变化并进行阶段性地显示。该颜色阶段可以视觉性地识别输出电流值的增减，例如，发电量少的情况下显示暗的颜色(例如黑)，发电量大时显示明亮的颜色(例如红)，则容易区分。同样地，也可以变成发电量少的情况下为白色(无彩色)，发电量大时为红色(有彩色)。另外，也可以参考色轮来改变色彩。此外，可以在显示框内显示文字(例如输出电流值)，并且可以使该文字颜色变化。应予说明，使显示颜色的范围(面积)阶段性变化也包括在本发明的颜色等级的定义中。

据此，能够单独具体且视觉性地监视所有的单位发电模块M的运转状况。例如，在图4(A)中，将发电量(电流值)小的单位发电模块M的显示框212显示为灰色，将发电量(电流值)大的单位发电模块M的显示框212显示为白色。在该显示中，可知显示器50的左下的单位发电模块M的输出电流值小。作为这种现象，能够预先推测周围的树木、建筑物的阴影的情况的可能性，除此以外，能够预先推测在太阳能面板P上覆盖有落叶等异物的情况，太阳能面板P本身出现故障的情况，配线、连接器断线的情况等各种可能性。

另外，通过这样视觉地进行显示，能够极其简单地识别有无单位发电模块M的异常。例如，在与特定的1个单位发电模块M对应的显示框212的颜色与相邻的周围的显示框212的颜色极其不同的情况下，操作者可以推测在该单位发电模块M中产生了某些电气上或机械上的故障。另外，例如，在由多个相邻的单位发电模块M构成的特定区域(多个显示框212)的颜色与其周围的显示框212的颜色不同的情况下，可以判断为不是单个的单位发电模块M的故障，而是其特定区域整体的太阳能的照射环境变差。例如，可以推测覆盖落叶、纸张，或者相邻的建筑物的阴影等。

应予说明，在单位发电模块M含有的太阳能面板P的个数部分不同的情况下，可以将单位发电模块的输出电流值替换为单位发电模块M的输出电流值(发电量)除以面板个数而得到的单位面板的输出值(平均值)。用该单位面板平均值设定与单位发电模块M对应的显示框212的颜色等级即可。

应予说明，作为参考，将夜间几乎不发电时的显示器50的状态示于图6(A)，将下午2点左右发电量最大时的显示器50的状态示于图6(B)。

异常条件设定单元230针对每个单位发电模块M设定用于检测其异常的异常条件。并且，异常判定单元240判定检测信息是否满足异常条件，在满足异常条件的情况下，在显示框212内显示异常信息。作为异常信息，可以采用以特殊颜色显示在显示框212内、颜色保持不变地显示图像、显示警报文字、或进行闪烁等各种方法。

在例如图4(B)中示出特定的单位发电模块M满足异常条件的结果，显示与此相对应的显示器50的特定的显示框212A的异常信息的情况。这样，在显示器50中，由于视觉性地强调显示异常发生的场所，所以操作者能够迅速注意到异常，立即维护现场的单位发电模块M。此时，从能够推断原因的方面考虑，优选采取直接观察背景的颜色等级。

具体而言，该异常条件设定单元230能够针对每个单位发电模块M设定不同的条件。作为异常条件1个例子，可举出“中午的输出电流值低于规定阈值的情况”的事例。即，成为组合了时间轴和电流值的异常条件。此时，也存在对于某特定的单位发电模块M，到了中午就进入周围的建造物的阴影，输出电流值必定变小的情况。针对这样的特定的单位发电模块M，单独较小地设定规定阈值，避免没有必要地进行异常显示的情况。另外，例如针对特定的单位发电模块M掌握产生异常的状况，并且判断为不进行维护的情况下，可以单独解除该异常显示。应予说明，这样的单独的异常条件通过操作者利用键盘等信息输入装置和/或显示器50的触摸传感器来进行设定。

此外，对于该异常条件设定单元230，作为特定的单位发电模块M的异常条件，参照与该单位发电模块M相邻的单位发电模块M的检测信息(输出电流值信息)。具体而言，例如，如图5(A)所示，可举出将与特定的单位发电模块M对应的显示框212A的异常条件设定为“显示框212A的电流值与同显示框212A相邻的总计8个显示框212G的输出电流值的平均之差超过规定阈值的情况”的事例。根据这样的异常条件，即使因严酷的恶劣天气而导致特定的单位发电模块M的输出电流值极度降低，如果减小与周围的单位发电模块M的输出电流值之差，则也能够避免显示框212A的异常显示。

此外，该异常条件设定单元230存储规定期间(例如在过去1年间获取每5分钟的数据)的输出电流值的历史(日志)，作为特定的单位发电模块M的异常条件，优选使用相同的单位发电模块M的过去的检测信息。作为具体的异常条件，例如可举出“同一时刻的过去1周的输出电流值平均与当前的输出电流值之差超过规定阈值的情况”的事例。这样，如果使用过去最近的输出电流值的数据设定异常条件，则在因季节变化(例如盛夏和隆冬)而输出电流值产生期间变化的情况下能够避免异常显示。同样地，在太阳能面板本身逐渐变差的情况下也能够避免异常显示。

切换控制单元250利用每个单位发电模块M的检测信息(输出电流值)控制连接箱10内的切换装置120。具体而言，因某些故障而输出电流值的变化大的单位发电模块M经由蓄电侧输出配线14向电池70供给电流，能够以使售电量稳定化的方式进行控制。特别是，在售电侧配线12设定售电上限电力(在其以上就不进行售电的电力)的情况下，参照其信息控制切换装置，使得多个单位发电模块M的输出总和尽量接近售电上限值。例如，在太阳能发电系统S的总输出超过售电上限值的情况下，从输出小的单位发电模块M开始依次切换到电池70侧而供给电流，以比售电上限值小的方式控制售电侧输出值。由此，能够向售电侧自动分配效率良好的单位发电模块M。

以上，根据本实施方式的太阳能发电管理装置1，由于以显示器50的颜色信息的形式显示单位发电模块M的各自的运转状态，所以能够极其迅速简单地掌握运转故障等现象。另外，通过使现场的单位发电模块M的配置与显示器50中显示的单位发电模块M的配置一致，能够在现场毫不犹豫地到达目标单位发电模块M，作为结果，能够缩短维护时间。

此外，根据本实施方式的太阳能发电管理装置1，由于能够高精度地判定单位发电模块M的异常，所以能够实现所需要的维护工作。

此外，根据本实施方式的太阳能发电管理装置1，能够利用输出检测结果，针对每个单位发电模块进行售电和蓄电的配线切换，能够实现作为整体的输出的最佳化。

应予说明，在此没有特别图示，但作为用计算机40实现的功能模块，优选具备维护历史记录单元。该维护历史记录单元与各单位发电模块M相对应，能够记录和保存操作者的维护历史。例如，在因为故障而将特定的太阳能面板P更换为新的太阳能面板的情况下，存在因为性能的不同而导致其输出值与旧式的太阳能面板P不同的情况。即使在这样的情况下，通过在显示器50上参照维护历史，能够立即掌握其输出值的不同是由于更换面板所引起的。

应予说明，在本实施方式中，例示了检测输出电流值的情况下，当然也可以检测输出电压值。

另外，本发明的太阳能发电管理装置不受上述的实施方式限定，当然可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变更。

Claims (8)

1.一种太阳能发电管理装置，其特征在于，对使用了多个太阳能面板的太阳能发电系统进行管理，具备：

输出检测器，将单独的所述太阳能面板或者由规定个数的太阳能面板构成的面板组作为单位发电模块，所述输出检测器分别检测多个所述单位发电模块的输出电流值或输出电压值；以及

切换装置，其以将所述单位发电模块的各自的输出配线各自独立地与售电侧配线和蓄电侧配线中的一个连接的方式进行切换；

计算机，其与所述输出检测器连接，接收来自所述输出检测器的检测信息并将所述太阳能发电系统的运转状况显示在显示器上，

所述计算机具有：

检测信息获取单元，其获取所述输出检测器的检测信息；

切换控制单元，其利用所述检测信息控制所述切换装置；

显示管理单元，其在所述显示器中同时显示与多个所述单位发电模块对应的多个显示框；以及

显示色设定单元，其与所述检测信息获取单元所获取的所述检测信息的电平对应地设定显示于所述显示框内的信息的颜色等级，

根据所述显示器的所述多个显示框内的颜色等级，能够视觉性地监视多个所述单位发电模块的运转状况，

所述切换控制单元参照所述售电侧配线的售电上限值，以从多个所述单位发电模块中选择出一部分所述单位发电模块与所述售电侧配线连接，另一方面将其余部分的所述单位发电模块与所述蓄电侧配线连接的方式进行切换来控制所述切换装置，使得多个所述单位发电模块的输出总和近似于所述售电上限值，

所述一部分所述单位发电模块的输出经由所述售电侧配线被供给到共同的功率调节器，

所述其余部分的所述单位发电模块的输出经由所述蓄电侧配线被供给到共同的电池。

2.根据权利要求1所述的太阳能发电管理装置，其特征在于，所述计算机具备：

异常条件设定单元，其设定用于检测所述单位发电模块的异常的异常条件；以及异常判定单元，其判定所述检测信息是否满足所述异常条件，在满足所述异常条件的情况下，在所述显示框内显示异常信息。

3.根据权利要求2所述的太阳能发电管理装置，其特征在于，所述计算机的所述异常条件设定单元能够针对每个所述单位发电模块设定不同的条件。

4.根据权利要求3所述的太阳能发电管理装置，其特征在于，所述计算机的所述异常条件设定单元使用与特定的所述单位发电模块邻近的所述单位发电模块的所述检测信息作为特定的所述单位发电模块的所述异常条件。

5.根据权利要求4所述的太阳能发电管理装置，其特征在于，所述计算机的所述异常条件设定单元使用特定的所述单位发电模块的过去的所述检测信息作为特定的所述单位发电模块的所述异常条件。

6.根据权利要求5所述的太阳能发电管理装置，其特征在于，具备聚集多个所述单位发电模块的输出配线的连接箱，

将检测所述输出配线的输出电流值或输出电压值的所述输出检测器一起收纳在所述连接箱内。

7.根据权利要求6所述的太阳能发电管理装置，其特征在于，所述计算机中的所述显示管理单元在与现场的单位发电模块的配置布局一致的状态下在所述显示器上显示多个所述显示框。

8.根据权利要求7所述的太阳能发电管理装置，其特征在于，具备通过无线通信将所述输出检测器与所述计算机连接的无线通信终端。