JP2005245107A - 太陽光発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】 太陽光発電システムの発電状態からシステムの異常状態を検出し、太陽電池パネルで発電されるエネルギーを有効に活用できる太陽光発電システムを提供すること。
【解決手段】 表示装置はこの表示装置と同じ太陽光発電手段に属する電力変換装置及び他の電力変換装置から送信された発電データを受信する受信部と、受信した発電データを比較し、同じ太陽光発電手段に属する直流電源の発電電力と他の直流電源の発電電力との比率を順次記憶するメモリ部とを有するとともに、この比率の変化が所定の範囲を超えた場合に、この比率の変化を来たした太陽光発電手段が異常であると判定し、さらに異常表示を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、太陽電池パネルからなる直流電源と、この直流電源の発電した直流電力を交流電力に変換し、前記直流電源を商用電力系統及び負荷系統に電気的に接続して連系運転を行う電力変換装置と、前記直流電源の発電電力を表示する表示装置とをそれぞれ備え、互いに近隣して設置された複数の太陽光発電システムの異常判定および異常表示に関するものである。

近年、地球環境問題、省エネルギーへの関心の高まりとともに、自然エネルギーを利用した新エネルギー技術が注目されている。そのひとつとして、太陽エネルギーを利用したシステムへの関心が高く、特に、太陽光発電システムの住宅への普及が加速されてきている。

従来の太陽光発電システムについて、図４、図５及び図６に基づき説明する。

図４は従来の太陽光発電システムにおける概略構成図、図５は従来の太陽光発電システムにおける表示装置の無線通信装置を利用した概略システム構成図、図６は従来の太陽光発電システムにおける表示装置の隣接設置事例の概略図である。

図４に示すように、太陽電池パネルからなる直流電源１０１により光電変換された直流発電電力を電力変換装置１０２により交流電力に変換するとともに、変換された交流電力を分電盤１０３を介して接続された商用電力系統１０４に逆潮流して売電、あるいは同様に接続されている家庭用負荷１０５へ電力供給を行う太陽光発電システム１００が実用化されている。

また、図５に示すように、太陽光発電システム１００においては、太陽電池パネルからなる直流電源１０１および電力変換装置１０２の発電電力や売電電力、運転状態や積算電力等の情報を有しており、これらを外部に設けられた周辺装置である表示装置２００に無線や有線を使ってデータ通信し、表示などに利用できるようにしているものが増えている。ただし、有線通信の場合は通信距離が大きくなると信号の減衰によりデータが正しく伝わらないなどの障害が発生するので、引き回し距離は１５メートル程度が一般的である。また、引き回しの配線が家屋の美観を損ねたり、壁内等に配線を通すなど施工が複雑になるなどの問題もある。そのため、電力変換装置１０２と表示装置２００の間においては配線を這わさなくてよい無線通信が好適である。

ここで、無線通信装置には様々な周波数帯と送信出力の規格があるが、例えば４２９ＭＨｚ帯を使用した特定小電力無線機器においては４２９．２５〜４２９．７３ＭＨｚの周波数帯を４０チャンネル程度に分けて混信が発生しないようにしている。この特定小電力無線は使用者に免許が不要である手軽さと比較的電波の到達距離が長いことからトランシーバーやデータ通信等に広く使われているものであり、このような無線通信装置を前記電力変換装置１０２や表示装置２００の内部または外部に無線通信装置１０６を付加し、無線通信にて接続されることがある。そのため、前記発電電力等の情報を任意の場所にある表示装置２００から得ることが可能となる。

ここで、従来は１つの太陽光発電システム（例えば住宅の１家屋に対するシステム）について１つの表示装置が対応する形態をとっているものであり、逆に近隣に設置された別の太陽光発電システムからの情報に影響されないような考慮がされている。即ち、図６に示すように、隣接した家屋Ａと家屋Ｂに太陽光発電システムを設置した場合、家屋Ａの無線通信装置付き電力変換装置２０１より送信された情報が、周辺装置２１１に到達し、処理がなされるだけでなく、家屋Ｂの周辺装置２１２にも到達し、受信される可能性がある。これは無線通信装置付き電力変換装置２０１と２０２が同じ周波数のチャンネルを設定している場合などに生じやすい。そこで、同一周波数で複数の通信が行なわれてしまい、無線干渉を生じている場合には、通信可能な空き周波数にチャンネルを変えて通信を行なうようにする方法が用いられている。

また、太陽電池パネルの不具合等により発電能力が低下した場合の異常を検出するために日射量を測定したり、通信回線等を利用して集中管理を行うことが提案されている。（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００１−３５２６９３号公報

しかしながら、上述した従来の太陽光発電システムにおいては、電力変換装置からの発電状態が無線通信にて表示装置に１対１の対応で送信されるため、発電状態そのものを確認することは出来るが、その発電状態（例えば発電電力値）が正しいのかどうかを判定することが困難なものであった。

そのため、太陽電池パネルの不具合や何らかの異常により、たとえ発電量がある一定の割合において減少した場合においても、比較対象とするものがないため、その原因が太陽電池パネルにあるのか、天候の影響によるものか、機器によるものかの判断が出来ず、その結果、システムが異常状態であることを検知することが出来ずにそのまま放置されてしまうという問題があり、また、そのために日射が十分にあるにもかかわらず、太陽電池パネルで発電されたエネルギーを有効に活用することができないという問題があった。

また、異常状態を検出するために、日射量測定のための照度計を備える必要があり、施工が煩雑となり、さらには通信回線を利用する方式においてはシステム規模が大きく・複雑且つ高価になるという問題があった。

上記課題を解決する為、本発明の太陽光発電システムは、太陽電池パネルからなる直流電源と、この直流電源の発電した直流電力を交流電力に変換し、この直流電源を商用電力系統及び負荷系統に電気的に接続して連系運転を行う電力変換装置と、この直流電源の発電電力を表示する表示装置とを備えた太陽光発電手段を複数個近隣して設置し、さらに前記電力変換装置は発電データを送信する送信部を備え、前記表示装置はこの表示装置を備えた太陽光発電手段の電力変換装置及び他の電力変換装置の送信部から送信された発電データを受信する受信部を備えるように成した太陽光発電システムであって、前記表示装置はこれら双方の発電データに基づいて発電電力の比率を記憶するように成したメモリ部を有し、この比率の変化が所定の範囲を超えた場合に、発電電力が低下した太陽光発電手段を判別するように成し、さらにこの判別結果を表示するようにしたことを特徴とする。

また、本発明の他の太陽光発電システムは、前記表示装置を備えた太陽光発電手段に対してのみ前記判別結果を表示するようにしたこと。

本発明の太陽光発電システムによれば、太陽電池パネルからなる直流電源と、この直流電源の発電した直流電力を交流電力に変換し、この直流電源を商用電力系統及び負荷系統に電気的に接続して連系運転を行う電力変換装置と、この直流電源の発電電力を表示する表示装置とを備えた太陽光発電手段を複数個近隣して設置し、さらに前記電力変換装置は発電データを送信する送信部を備え、前記表示装置はこの表示装置を備えた太陽光発電手段の電力変換装置及び他の電力変換装置の送信部から送信された発電データを受信する受信部を備えるように成した太陽光発電システムであって、前記表示装置はこれら双方の発電データに基づいて発電電力の比率を記憶するように成したメモリ部を有し、この比率の変化が所定の範囲を超えた場合に、発電電力が低下した太陽光発電手段を判別するように成し、さらにこの判別結果を表示するようにしたことで、天候等の影響を受けることなく、簡単で且つ安価な構成で自システムの異常を判定することが可能となる。また、そのために太陽から得られる日射エネルギーを十分に活用することが可能となる。

また、本発明の他の太陽光発電システムによれば、前記表示装置を備えた太陽光発電手段に対してのみ表示を行うにしたことで、表示装置と同じ家屋に設置された太陽光発電システムの異常判定、異常表示ができ、さらに優先順位の低い情報を表示することがない。

以下に、本発明に係る太陽光発電システムの実施形態について、模式的に図示した図面に基づき詳細に説明する。

図１は本発明に係る太陽光発電システムにおける太陽光発電手段の実施形態を模式的に説明するための概略システム構成図である。

図１に示すように、太陽電池パネルからなる直流電源１１と電力変換装置１２が分電盤１３を介して商用電力系統１４や家庭用負荷１５に接続されて系統連系運転を行う太陽光発電手段１０において、電力変換装置１２からの発電電力等の表示を行う表示装置２０は、電力変換装置１２から送信されるデータを受信する受信部１６、受信したデータを演算し表示を行う表示部１７、及び演算された結果を記憶するメモリ部１８とをから構成される。

ここで、太陽電池パネルからなる直流電源１１は太陽電池モジュールもしくは前記太陽電池モジュールが複数集まった太陽電池アレイ内に配置された太陽電池パネルからなり、ここで、発電された直流電力は電力変換装置１２に入力される。

また、太陽電池パネルの形としては、多結晶シリコン太陽電池素子、単結晶シリコン太陽電池素子、アモルファスシリコン等の薄膜太陽電池素子などが好適に使用され、複数枚の太陽電池素子を集めた太陽電池モジュールをさらに直並列に並べた太陽電池アレイとするものが一般的である。

太陽電池パネルからなる直流電源１１の出力は電力変換装置１２に入力されており、この電力変換装置１２では、入力された直流電力を交流電力に直交変換するとともに、太陽電池パネルからなる直流電源１１で発電された瞬時電力値や積算電力量、売電・買電の電力量などを検出・演算しており、それらのデータを表示部で表示したり、外部の表示装置へデータを送出することができる。電力変換装置１２で交流に変換された電力は分電盤１３を介して商用電力系統１４に逆潮流あるいは家庭用負荷１５へ電力供給を行なっている。

一方、電力変換装置１２で検出・演算されたデータは送信部１９を通じて送信され、表示装置２０の受信部１６で受信される。受信部１６で受信されたデータは、演算処理され、メモリ部１８に記憶されるとともに、表示部１７において瞬時電力値や積算電力量、売電・買電の電力量、運転状態などの表示が行われる。

送信部１９及び受信部１６は一般に特定小電力と呼ばれる電波を利用した通信機器であり、本例では送信部、受信部と呼称しているが、送信部側から一方的に送信を行なう単方向通信方式に限るものではなく、受信部側からも送信部側へ返信可能な双方向通信方式を用いる無線通信装置であってもよい。

上記のように、太陽電池パネルで発電した電力を商用電力系統や商用負荷へ供給する太陽光発電手段においては、近年、急速に普及が進んでおり、ひとつの地域に複数の太陽光発電を有する家屋が立ち並ぶこともめずらしくなく、今後も増加するものと推察される。そのため、無線を利用した情報通信を行なう場合、同一地域に複数の送信局があると電波が相互干渉を起こして受信側に情報が正しく伝わらない。そこで、一定の周波数帯をいくつかに分割してチャンネル回線を確保し、同時に同じチャンネルを使用しないようにする方法を用いるのが一般的である。

ここで本発明における太陽光発電システムの動作について図２及び図３に基づき説明する。

図２は本発明に係る太陽光発電システムにおける表示装置の実施形態を模式的に説明する概略システム構成図、図３は本発明に係る太陽光発電システムにおける表示装置のデータ処理の流れを示す概略図である。

図２に示すように、同一地域に前述の構成を有する太陽光発電手段１０Ａ、１０Ｂ、及び１０Ｃなどのように複数の太陽光発電手段を有する太陽光発電システムが存在し、それぞれの太陽光発電手段において、表示装置２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃが各太陽光発電手段における発電電力等の表示を行う。太陽光発電手段１０Ａ、１０Ｂ及び１０Ｃ間の距離は無線受信できる距離であり、一例として、例えば、１０〜５０ｍ以内の距離である。

ここで、表示装置２０Ａの受信部１６Ａにおいては、送信部１９Ａから送信される無線データＡを受信し、受信データＡを基に表示を行うものであるが、同時に送信部１９Ｂ、送信部１９Ｃから送信されている無線データＢ、データＣについても受信を行う。

なお、送信部１９Ａから受信部１６Ａへ、送信部１９Ｂから受信部１６Ｂへ、送信部１９Ｃから受信部１６Ｃへ送信される無線データについては、各々チャンネル回線が異なるものであり、受信部１６Ａにて受信した無線データＢ、データＣについては他チャンネルデータとして取り扱う。

図３に示すように、表示装置２０Ａにおいては、送信部１９Ａから送信された無線データＡを演算処理し、メモリ部１８Ａに記憶するとともに、表示部１７Ａにおいて瞬時電力値や積算電力量、売電・買電の電力量、運転状態などの表示が行われる。その際、受信部１６Ａで受信した無線データＢ、データＣについても同様に演算処理され、太陽光発電手段Ｂ、太陽光発電手段Ｃにおける瞬時電力値及び積算電力量が求められ、太陽光発電手段１０Ａにおける瞬時電力値及び所定の時間における積算電力量との比をメモリ部１８Ａに定期的に記憶する。

ここで、表示装置２０Ａにおいては、メモリ部１８Ａに記憶している各太陽光発電手段の瞬時電力値及び所定時間における積算電力量を定期的に比較し、無線データＡから得られる瞬時電力値及び積算電力量の値と他の太陽光発電手段の瞬時電力値及び積算電力量との比率の変化が急激に大きくなった場合、または急激に低下した場合においては発電状態に異常が発生したと判断し、表示部１７Ａに異常表示を行うものである。

具体的な例を挙げると、太陽光発電手段１０Ａが３ｋＷ、１０Ｂが４ｋＷ、１０Ｃが２．５ｋＷの発電容量を持つ太陽光発電手段とする。ここで、表示装置２０ＡにおいてデータＡとして２ｋＷ、データＢとして２．７ｋＷ、データＣとして１．６ｋＷの瞬時電力値を得、また、データＡとして２．２ｋＷ・ｈ、データＢとして３．０ｋＷ・ｈ、データＣとして１．７ｋＷ・ｈの単位時間当たりの積算電力量を得て各々の比率をメモリ部１８Ａに記憶しておく。その後、順次データを受信する中で、受信された瞬時電力値については、前回取得したデータとの比較を行うように動作する。例えば前記データ受信後にデータＡとして１．５ｋＷ、データＢとして２．８ｋＷ、データＣとして１．７ｋＷの瞬時電力値を得たとすると、太陽光発電手段１０Ａを基準とした電力比が１：１．３５：０．８から１：１．８７：１．１３となり発電状態に急激な変化が発生したことを検出できる。

ただし、瞬時電力値については、太陽電池パネルの設置方位や天候状態、または一時的に影になる状態等の変動要素が大きいため、ここでは、比率の変化許容範囲を２０％程度とし、この値以上の変化があった場合には発電に異常をきたすものとして表示装置２０Ａの表示部１７Ａにその旨の表示を行うものである。

また、同様に積算電力量についても、データＡとして１．６５ｋＷ・ｈ、データＢとして３．１ｋＷ・ｈ、データＣとして１．８ｋＷ・ｈの値を得たとすると、太陽光発電手段１０Ａを基準とした電力比が１：１．３６：０．７７から１：１．８８：１．０９となり、同様に発電量の減少を検出でき、異常の表示を行うものである。

ここで、積算電力量の比較については、無線通信の範囲は限定されるため、近隣の日射状態については、各太陽光発電手段間の差は殆ど考慮しなくてもよく、比率の変化許容範囲を１０％程度とし、この値以上の変化があった場合には発電に異常をきたしたものとして、表示装置２０Ａの表示部１７Ａにその旨の表示を行うものである。

また、上記の例では、表示装置は自分が属する太陽光発電手段の異常を判定し、異常表示をしたが、表示装置は自分が属する太陽光発電手段にかかわらずに近隣する他の太陽光発電手段の異常を判定し、もしくは異常表示をしてもよい。

しかし、表示装置は自分が属する太陽光発電手段のみの異常表示をすることで、例えば、住宅内に設置された表示装置を見るだけで、同じ住宅に設置された太陽光発電手段の異常を知ることができ、さらに優先順位の低い情報を表示することがない。

以上詳述の動作によれば、同一地域内の近隣に存在する太陽光発電システムの太陽光発電手段同士の発電状態比較することで、従来独立していた太陽光発電手段では確認できなかった、自太陽光発電手段の発電状態、積算発電量等に異常が無いかを確認することが可能となる。

なお、本発明に係る太陽電光発電表示装置の実施形態においては、上記以外に、時計機能を有し、時間別の各太陽光発電手段の積算電力量の比を記憶することで、各太陽光発電手段の１日の発電パターンを認識し、より正確に異常状態を検出したりすることなども考えられ、また、無線通信においては、ＦＭ波やＡＭ波、特定小電力、赤外線等のデータ転送手段があり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更し実施が可能である。

本発明に係る太陽光発電システムにおける太陽光発電手段の実施形態を模式的に説明するための概略システム構成図である。 本発明に係る太陽光発電システムにおける表示装置の実施形態を模式的に説明する概略システム構成図である。 本発明に係る太陽光発電システムにおける表示装置のデータ処理の流れを示す概略図である。 従来の太陽光発電システムにおける概略構成図である。 従来の太陽光発電システムにおける表示装置の無線通信装置を利用した概略システム構成図である。 従来の太陽光発電システムにおける表示装置の隣接設置事例の概略図である。

符号の説明

１０：太陽光発電手段
１１：太陽電池からなる直流電源
１２：電力変換装置
１３：分電盤
１４：商用電力系統
１５：家庭用負荷
１６：受信部
１７：表示部
１８：メモリ部
１９：送信部
２０：表示装置
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ：太陽光発電手段
１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ：受信部
１７Ａ：表示部
１８Ａ：メモリ部
１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃ：送信部
２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ：表示装置
１００：太陽光発電システム
１０１：太陽電池からなる直流電源
１０２：電力変換装置
１０３：分電盤
１０４：商用電力系統
１０５：家庭用負荷
１０６：無線通信装置
２００：表示装置
２０１：電力変換装置
２１１：周辺装置
２０２：電力変換装置
２１２：周辺装置
Ａ、Ｂ：家屋

Claims (2)

1. 太陽電池パネルからなる直流電源と、この直流電源の発電した直流電力を交流電力に変換し、この直流電源を商用電力系統及び負荷系統に電気的に接続して連系運転を行う電力変換装置と、この直流電源の発電電力を表示する表示装置とを備えた太陽光発電手段を複数個近隣して設置し、さらに前記電力変換装置は発電データを送信する送信部を備え、前記表示装置はこの表示装置を備えた太陽光発電手段の電力変換装置及び他の電力変換装置の送信部から送信された発電データを受信する受信部を備えるように成した太陽光発電システムであって、前記表示装置はこれら双方の発電データに基づいて発電電力の比率を記憶するように成したメモリ部を有し、この比率の変化が所定の範囲を超えた場合に、発電電力が低下した太陽光発電手段を判別するように成し、さらにこの判別結果を表示するようにしたことを特徴とする太陽光発電システム。
2. 前記表示装置を備えた太陽光発電手段に対してのみ前記判別結果を表示するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電システム。

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