JP2010225776A

JP2010225776A - 太陽光発電システム

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Publication number: JP2010225776A
Application number: JP2009070446A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Komai; 裕一駒井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2009-03-23
Filing date: 2009-03-23
Publication date: 2010-10-07
Anticipated expiration: 2029-03-23
Also published as: JP5377018B2

Abstract

【課題】分極による発電性能の低下を防止する太陽光発電システムを提供する。
【解決手段】太陽光発電を行う太陽電池モジュール４と、太陽電池モジュール４による直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナ５と、太陽電池モジュール４による太陽光発電が行われていない場合に太陽電池モジュール４の高電位側を接地するための接地スイッチ１とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池モジュールを利用した太陽光発電システムに関する。

近年、気候変動防止をはじめとする環境問題への取り組みの高まりから、再生可能エネルギー（太陽光、太陽熱、バイオマス、風力、地熱等）による発電が増加している。それら再生可能エネルギーの中でも、太陽光発電システムの導入量は、近年、世界的に著しく成長している。

太陽光発電の変換効率は、基本的に、太陽電池モジュールによる光エネルギーから直流電力への変換効率と、太陽光発電システム用パワーコンディショナによる直流電力から交流電力への変換効率の積で決まる。現在、一般的なパワーコンディショナの変換効率は90％以上である。一方、太陽電池モジュールの変換効率は実用的なもの（宇宙用など特殊用途は除く）で２０％を超えておらず、変換効率改善の余地が大きい。つまり、太陽電池モジュールの変換効率を上げることは、太陽光発電システムの変換効率を上げることに大きく寄与する。

そこで、太陽電池モジュールの変換効率を上げる手法として、太陽光照射面（太陽電池の表面）ではなく、太陽電池の裏面に正・負、両方の電極が配置された太陽電池モジュールの利用が挙げられる。太陽光照射面と裏面との各々に正・負の電極が分かれて配置された従来の太陽電池モジュールに対し、この裏面に両電極が配置された太陽電池モジュールは、照射面にある電極による影の部分が少ないため、光エネルギーが有効に電力へ変換され、単位面積当たりの発電量が高いという利点を有する。

特許文献１には、Ｐ型電極とＮ型電極がともに裏面に設けられたバックコンタクト型の太陽電池セルを用いて汎用的に利用できるとともに、隣接する太陽電池セルの電極同士を接続するインターコネクタの形状を最適化した太陽電池モジュールが記載されている。

この太陽電池モジュールによれば、一枚の平板状のインターコネクタで隣接する太陽電池セルの電極を結ぶことにより、接続作業が簡便になり、作業時間を大幅に短縮することができるとともに良品率も向上する。また、一枚の平板状のインターコネクタで接続することにより、伝導面積が広くなるため電気抵抗も小さくなり、発電のロスも小さくすることができる。さらに、万一どこか一つの接続点が通電しなくなっても、他の接続点から通電できるので、発電効率の低下を防ぐことができる。

図１１は、従来の太陽光発電システムの構成を示すブロック図である。図１１に示すように、この太陽光発電システムは、太陽電池モジュール４とパワーコンディショナ５とからなり、主幹漏電ブレーカ３を介して配電系統に接続されるとともに、配電用ブレーカ６を介して家庭で使用する電気製品や産業用機器等の負荷に接続されている。

主幹漏電ブレーカ３は、一般的に使用される開閉器であり、過電流や漏電等の場合に電気的接続を遮断して配電系統の地絡保護や需要家の安全を確保するために設けられるブレーカである。

太陽電池モジュール４は、例えば屋外に設置された多数の太陽電池セルから構成され、パワーコンディショナ５に接続されており、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換してパワーコンディショナ５に直流電力を供給する。

パワーコンディショナ５は、太陽電池モジュール４により供給された直流電力を交流電力に変換し、配電用ブレーカ６を介して家庭で使用する電気製品や産業用機器等の負荷に交流電力を供給する。また、パワーコンディショナ５は、主幹漏電ブレーカ３を介して配電系統にも接続されており、太陽電池モジュール４により供給された電力の余剰電力を電力会社に売電するといったことも可能な構成となっている。

このような太陽光発電システムを構築することにより、晴天時の昼間等には太陽電池モジュール４により発電された直流電力をパワーコンディショナ５で交流電力に変換し、配電用ブレーカ６を介して負荷に供給することができるとともに、余剰電力を配電系統に逆潮流させることもできる。また、曇天時や雨天時等の太陽電池モジュール４による発電量が負荷に対して不足している場合には、配電系統から主幹漏電ブレーカ３及び配電用ブレーカ６を介して不足分の電力を負荷に対して供給することができる。さらに、夜間時のように太陽電池モジュール４が発電を行わない場合には、負荷に対する電力は、全て配電系統から供給される。このように、配電系統との連系により、日照量により発電量が変化する太陽光発電システムの欠点をカバーして安定した電力供給を実現するとともに、太陽エネルギーを利用することで資源保護やコスト削減に資する。

特開２００５−１９１４７９号公報

ＳｕｎＰｏｗｅｒＤｉｓｃｏｖｅｒｓｔｈｅ "ＳｕｒｆａｃｅＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ" ＥｆｆｅｃｔｉｎＨｉｇｈＥｆｆｉｃｉｅｎｃｙＳｏｌａｒＣｅｌｌｓ＜ＵＲＬ：http://www.sunpowercorp.com/Smarter-Solar/The-SunPower-Advantage/~/media/Downloads/smarter_solar/polarization.ashx＞

しかしながら、特許文献１に記載のような裏面に両電極が配置された太陽電池モジュールは、分極と呼ばれる現象を起こしやすい。非特許文献１には、太陽電池セルの表面で分極が生じた場合に、セルの電流量を減らす旨が記載されている。裏面に両電極が配置された太陽電池モジュールを用いた太陽光発電システムにおいて、表面保護のためにＳｉＯ２を用いた太陽電池モジュールが高電圧で運用されてグラウンドに対して高い電位の場合に、漏れ電流は、ガラスを通ってセルからグラウンドへ流れる。この漏れ電流により太陽電池モジュールの表面にマイナス電荷が蓄積され、負となったセル表面は、光により励起した正孔を引きつける。そのために、正孔が正電極へ集められずにシリコンの中で電子と再結合する。すなわち、正孔の本来の移動が阻害されるため、太陽電池モジュールから発生する電流量は減少し、発電性能の低下が生じる。

太陽電池モジュールの高電位側を接地して太陽電池モジュールの表面に蓄積した電荷を取り除けば分極による発電性能の低下を抑止することができるが、単純に太陽電池モジュールの高電位側を接地すると、地絡電流に相当する電流が漏電ブレーカに流れてしまうという問題が生じる。

本発明は上述した従来技術の問題点を解決するもので、分極による発電性能の低下を防止する太陽光発電システムを提供することを課題とする。

本発明に係る太陽光発電システムは、上記課題を解決するために、太陽光発電を行う太陽電池モジュールと、前記太陽電池モジュールによる直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナと、前記太陽電池モジュールによる太陽光発電が行われていない場合に前記太陽電池モジュールの高電位側を接地するための接地スイッチとを備えることを特徴とする。

本発明によれば、分極による発電性能の低下を防止する太陽光発電システムを提供することができる。

本発明の実施例１の形態の太陽光発電システムの構成を示すブロック図である。本発明の実施例１の形態の太陽光発電システムの別の構成例を示すブロック図である。本発明の実施例２の形態の太陽光発電システムの構成を示すブロック図である。本発明の実施例２の形態の太陽光発電システムによる発電量の推移を示す図である。本発明の実施例２の形態の太陽光発電システムの別の構成例を示すブロック図である。本発明の実施例２の形態の太陽光発電システムの別の構成例を示すブロック図である。本発明の実施例３の形態の太陽光発電システムの構成を示すブロック図である。本発明の実施例３の形態の太陽光発電システムによる発電量の推移を示す図である。本発明の実施例３の形態の太陽光発電システムの別の構成例を示すブロック図である。本発明の実施例３の形態の太陽光発電システムの別の構成例を示すブロック図である。従来の太陽光発電システムの構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１の太陽光発電システムの構成を示す図である。図１を参照して、太陽光発電システムの構成を説明する。なお、図１及び後述の各実施の形態を示す図において、図１１に示す従来の太陽光発電システムの構成要素と同一ないし均等のものは、前記と同一符号を以て示し、重複した説明を省略する。

まず、本実施の形態の構成を説明すると、本実施の形態に係る太陽光発電システムは、図１に示すように、接地スイッチ１、太陽光発電用スイッチ２、太陽電池モジュール４、及びパワーコンディショナ５からなり、主幹漏電ブレーカ３を介して配電系統に接続されるとともに、配電用ブレーカ６を介して家庭で使用する電気製品や産業用機器等の負荷に接続されている。すなわち、本実施例の太陽光発電システムは、図１１の従来技術の構成に加え、接地スイッチ１と太陽光発電用スイッチ２とを備えている。

太陽電池モジュール４は、太陽光発電用スイッチ２を介してパワーコンディショナ５に接続されており、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換して（すなわち太陽光発電を行い）パワーコンディショナ５に直流電力を供給する。また、太陽電池モジュール４の高電位側は、接地スイッチ１に接続されている。

パワーコンディショナ５は、太陽電池モジュール４により供給された直流電力を交流電力に変換し、配電用ブレーカ６を介して家庭で使用する電気製品や産業用機器等の負荷に交流電力を供給する。また、パワーコンディショナ５は、主幹漏電ブレーカ３を介して商用の配電系統に接続されている。

接地スイッチ１は、太陽電池モジュール４の高電位側に接続され、太陽電池モジュール４による太陽光発電が行われていない場合に太陽電池モジュール４の高電位側を接地するためのスイッチである。

太陽光発電用スイッチ２は、接地スイッチ１により太陽電池モジュール４の高電位側が接地される際に、配電系統と接地スイッチ１との電気的な接続を遮断するためのスイッチである。

また、図１１で説明した従来技術と同様に、主幹漏電ブレーカ３には太陽光発電システムと並列に家庭で使用する電気製品等の負荷が配電用ブレーカ６を介して接続されている。当該負荷は、上述したように太陽光発電システムにも接続されているため、商用の配電系統と太陽光発電システムのいずれからも電力の供給を受けることができる構成となっている。

次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。まず昼間に太陽電池モジュールに対して太陽光が照射されている場合について説明する。この場合において、接地スイッチ１は開いており、太陽光発電用スイッチ２は閉じているため、従来の太陽光発電システムと同様に動作する。なお、これらのスイッチは、例えば外部入力により手動で開閉動作が行われてもよいし、何らかの制御装置により行われてもよい。

太陽電池モジュール４は、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換してパワーコンディショナ５に直流電力を供給する。パワーコンディショナ５は、太陽電池モジュール４により供給された直流電力を交流電力に変換し、配電用ブレーカ６を介して家庭で使用する電気製品や産業用機器等の負荷に交流電力を供給する。

また、負荷は、上述したように主幹漏電ブレーカ３を介して配電系統にも接続されているため、太陽光発電システムによる発電量に基づき、必要に応じて商用の配電系統と太陽光発電システムのいずれからも電力の供給を受けることができる。

次に、夜間において発電を行うのに十分な太陽光を得ることができない場合について説明する。この場合において、太陽電池モジュール４は、太陽光発電を停止している。したがって、負荷に対する電力の供給は、全て配電系統から行われている。

接地スイッチ１及び太陽光発電用スイッチ２が外部入力による手動で動作するものであるとすると、作業者は、最初に太陽光発電用スイッチ２を開いて配電系統と接地スイッチ１との電気的な接続を遮断し、次に接地スイッチ１を閉じて太陽電池モジュール４の高電位側を接地することにより太陽電池モジュール４の表面に蓄積した電荷を取り除く。

太陽光発電用スイッチ２を先に開くことにより配電系統と接地スイッチ１との電気的な接続が遮断されるため、主幹漏電ブレーカ３が地絡を検出しトリップして家庭の電気製品等の負荷に対する電力供給が停止（停電）するのを回避することができる。また、一連の操作（作業）は、夜間等の太陽電池モジュール４による発電が停止している間に行われるため、接地スイッチ１を閉じることによって太陽電池モジュール４による発電エネルギーが損なわれるのを回避することができる。

太陽電池モジュール４の表面に蓄積した電荷を除去した後に、作業者は、再び接地スイッチ１を開いた後に太陽光発電用スイッチ２を閉じる。これにより、当該太陽光発電システムは、夜が明けて再び太陽光の照射を得た場合に、太陽光発電を行って負荷に電力を供給することが可能になる。

上述のとおり、本発明の実施例１の形態に係る太陽光発電システムによれば、分極による発電性能の低下を防止することができる。すなわち、本実施例の太陽光発電システムは、接地スイッチ１の開閉動作により、太陽電池モジュール４から分極により表面に蓄積した電荷を取り除くことができ、発電性能の高い太陽光発電システムを運転することができる。

また、本実施例の太陽光発電システムは、太陽光発電用スイッチ２を備えることにより、太陽電池モジュール４の高電位側を接地する際に接地スイッチ１を配電系統から電気的に切り離す事ができるため、地絡電流に相当する電流が主幹漏電ブレーカ３に流れるのを防止することができる。

なお、一般的な太陽光発電システムにおいて、太陽電池モジュール４とパワーコンディショナ５との間には、発電電力を集電するための接続箱が設けられている場合がある。例えば当該接続箱の内部にあるスイッチやパワーコンディショナ５内に設けられたリレー等を太陽光発電用スイッチ２として利用できる場合には、太陽光発電用スイッチ２は、新たに設ける必要が無く、既存の設備を利用することができる。

また、本実施例においては、ｎ型半導体の太陽電池セルを太陽電池モジュール４に使用した場合について説明している。したがって、本実施例における「太陽電池モジュール４の高電位側」とは、プラス側出力端を表している。一方、ｐ型半導体の太陽電池セルの場合には、高電位側とは、マイナス側出力端を表しているものとして読み替えれば、全く同じ機能を得ることができる。

なお、図２は、本発明の実施例１の太陽光発電システムの別の構成例を示す図である。図２における太陽光発電システムは、配電系統に接続されていない独立型のシステムである。この場合における太陽光発電システムは、図２に示すように、接地スイッチ１、太陽電池モジュール４、及びパワーコンディショナ５からなり、配電用ブレーカ６を介して家庭で使用する電気製品や産業用機器等の負荷に接続されている。すなわち、図２に示す独立型の太陽光発電システムは、配電系統に接続されていないため、接地スイッチ１による接地時に地絡の心配が無く、太陽光発電用スイッチ２が不用な構成となる。

したがって、作業者は、夜間に接地スイッチ１を閉じるのみでよく、太陽電池モジュール４の表面に蓄積した電荷を除去した後に再び接地スイッチ２を開けばよい。これにより、図２に示す太陽光発電システムは、分極による発電性能の低下を防止することができる。

図３は、本発明の実施例２の太陽光発電システムの構成を示す図である。本実施の形態に係る太陽光発電システムは、図３に示すように、接地スイッチ１、太陽光発電用スイッチ２、太陽電池モジュール４、パワーコンディショナ５、及びスイッチ動作制御装置７からなり、主幹漏電ブレーカ３を介して配電系統に接続されるとともに、配電用ブレーカ６を介して家庭で使用する電気製品や産業用機器等の負荷に接続されている。すなわち、本実施例の太陽光発電システムは、実施例１の太陽光発電システムの構成に加え、スイッチ動作制御装置７を備えている。

スイッチ動作制御装置７は、本発明の制御部に対応し、接地スイッチ１と太陽光発電用スイッチ２との開閉動作を制御する。具体的には、スイッチ動作制御装置７は、予め設定された開始時刻に太陽光発電用スイッチ２を開いて接地スイッチ１を閉じるように制御し、予め設定された終了時刻に接地スイッチ接地スイッチ１を開いて太陽光発電用スイッチ２を閉じるように制御する。

なお、スイッチ動作制御装置７は、その他の機器に対して遠方に設置されていてもよい。すなわち、このスイッチ動作制御装置７がどこに設置されていたとしても、本実施例の太陽光発電システムは、図３に示すようにスイッチ動作制御装置７を含んで１つの太陽光発電システムとみなされる。

その他の構成は実施例１と同様であり、重複した説明を省略する。ただし、接地スイッチ１及び太陽光発電用スイッチ２は、それぞれスイッチ動作制御装置７に接続されている。

次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。まず昼間に太陽電池モジュールに対して太陽光が照射されている場合については実施例１と同様である。すなわち、スイッチ動作制御装置７は、接地スイッチ１を開いた状態で維持し、太陽光発電用スイッチ２を閉じた状態で維持する。

太陽光発電システムとしての負荷に対する発電電力の供給動作は、実施例１と同様であり、重複した説明を省略する。

次に、夜間において発電を行うのに十分な太陽光を得ることができない場合について説明する。図４は、本実施例の太陽光発電システムあるいは一般的な太陽光発電システムの一日における発電量の推移を示す図である。太陽電池モジュール４は、光を受けなければ太陽光発電を停止する。したがって、太陽光発電システムによる発電量は、図４に示すように０Ｗとなる時間帯がある。この時間帯は、一般的に夜間である。なお、負荷に対する電力の供給は、全て配電系統から行われている。

図４において、ｔ_１は夜間開始時刻であり、スイッチ動作制御装置７に対して任意に設定できる。また、ｔ_２は夜間終了時刻であり、スイッチ動作制御装置７に対して任意に設定できる。ここで、ｔ_２は、当然のことながらｔ_１よりも後の時刻である。本実施例において、例えば使用者はスイッチ動作制御装置７に対し、時刻ｔ_１を午後１１時に予め設定し、時刻ｔ_２を午前３時に予め設定したと仮定する。

また、スイッチ動作制御装置７は、内部に時計を内蔵している。このような場合において、スイッチ動作制御装置７は、午後１１時になると太陽光発電用スイッチ２を開いて配電系統と接地スイッチ１との電気的な接続を遮断し、次に接地スイッチ１を閉じて太陽電池モジュール４の高電位側を接地することにより太陽電池モジュール４の表面に蓄積した電荷を取り除く。

スイッチ動作制御装置７は、その状態を維持し、午前３時になると、再び接地スイッチ１を開いた後に太陽光発電用スイッチ２を閉じる。これにより、当該太陽光発電システムは、夜が明けて再び太陽光の照射を得た場合に、太陽光発電を行って負荷に電力を供給することが可能になる。

すなわち、本実施例の太陽光発電システムは、スイッチ動作制御装置７により予め設定した時刻ｔ_１から時刻ｔ_２までの間において太陽光発電用スイッチ２を開放して接地スイッチ１を閉じるように制御することで、太陽電池モジュール４から分極により蓄積した電荷を決められた時刻ｔ_１から時刻ｔ_２までの間に取り除き、発電性能の高い太陽光発電システムを運転することができる。

上述のとおり、本発明の実施例２の形態に係る太陽光発電システムによれば、実施例１と同様に分極による発電性能の低下を防止することができる。また、スイッチ動作制御装置７を備えているので、作業者が手動により接地スイッチ１及び太陽光発電用スイッチ２を動作させる必要が無く、毎日決められた時間帯に蓄積された電荷の除去を行うことができる。

なお、図５は、本発明の実施例２の太陽光発電システムの別の構成例を示す図である。図３に示す太陽光発電システムの構成と異なる点は、太陽光発電用スイッチ２とパワーコンディショナ５との位置が入れ替わることにより、太陽光発電用スイッチ２が主幹漏電ブレーカ３とパワーコンディショナ５との間に設けられている点である。

基本的に図５に示す太陽光発電システムは、図３で説明した太陽光発電システムと同様の作用・効果を有している。ただし、太陽光発電用スイッチ２は、パワーコンディショナ５の交流側に設けられているため、直流電力ではなく交流電力を遮断するためのスイッチとなる。一般に直流よりも電流零点を有する交流の方が電流を遮断し易いことから、本実施例における太陽光発電用スイッチ２は、直流遮断用のスイッチに比して太陽電池モジュール４と主幹漏電ブレーカ３（接地スイッチ１と配電系統）とを容易に遮断することができるという利点を有する。さらに、一般に直流スイッチに比して交流スイッチはコストが割安なため、太陽光発電システム全体としてのコストを抑えることが可能となる。

また、図６は、本発明の実施例２の太陽光発電システムのさらに別の構成例を示す図である。図３に示す太陽光発電システムの構成と異なる点は、太陽光発電用スイッチ２がパワーコンディショナ５の内部に内蔵されている点である。なお、この太陽光発電用スイッチ２は、パワーコンディショナ５内部の直流側でも交流側でも、回路上、太陽電池モジュール４と主幹漏電ブレーカ３（接地スイッチ１と配電系統）とを遮断できるのであればどこに設置してもよい。また、パワーコンディショナ５の内部に本来設置されているスイッチで太陽電池モジュール４と主幹漏電ブレーカ３（接地スイッチ１と配電系統）とを遮断できるのであれば、そのスイッチを代用してもよい。

基本的に図６に示す太陽光発電システムは、図３で説明した太陽光発電システムと同様の作用・効果を有している。また、太陽光発電用スイッチ２がパワーコンディショナ５の内部に内蔵されているため、単純な構成で本発明の太陽光発電システムを実現することができる。

図７は、本発明の実施例３の太陽光発電システムの構成を示す図である。本実施の形態に係る太陽光発電システムは、図７に示すように、接地スイッチ１、太陽光発電用スイッチ２、太陽電池モジュール４、パワーコンディショナ５、及びスイッチ動作制御装置７からなり、主幹漏電ブレーカ３を介して配電系統に接続されるとともに、配電用ブレーカ６を介して家庭で使用する電気製品や産業用機器等の負荷に接続されている。図３に示す実施例２の太陽光発電システムと異なる点は、スイッチ動作制御装置７にパワーコンディショナ５が接続されている点である。

パワーコンディショナ５は、太陽電池モジュール４による発電量が所定値未満であるか否かを検知する。すなわち、パワーコンディショナ５は、直流側から入力された電力が所定値未満であるか否かを検知する機能を有し、検知結果を信号にしてスイッチ動作制御装置７に出力することができる。

スイッチ動作制御装置７は、パワーコンディショナ５による検知結果に基づいて、太陽電池モジュール４による発電量が所定値未満である場合に太陽光発電用スイッチ２を開いて接地スイッチ１を閉じるように制御し、所定時間経過後に接地スイッチ１を開いて太陽光発電用スイッチ２を閉じるように制御する。

その他の構成は実施例２と同様であり、重複した説明を省略する。ただし、接地スイッチ１、太陽光発電用スイッチ２、及びパワーコンディショナ５は、それぞれスイッチ動作制御装置７に接続されている。

次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。まず昼間に太陽電池モジュールに対して太陽光が照射されている場合については実施例２と同様である。すなわち、スイッチ動作制御装置７は、接地スイッチ１を開いた状態で維持し、太陽光発電用スイッチ２を閉じた状態で維持する。

太陽光発電システムとしての負荷に対する発電電力の供給動作は、実施例２と同様であり、重複した説明を省略する。

次に、夜間において発電を行うのに十分な太陽光を得ることができない場合について説明する。図８は、本実施例の太陽光発電システムあるいは一般的な太陽光発電システムの一日における発電量の推移を示す図である。図８において、横軸は時刻を表し、縦軸は発電量を表す。

太陽電池モジュール４は、光を受けなければ太陽光発電を停止する。したがって、太陽光発電システムによる発電量は、図８に示すように０Ｗとなる時間帯がある。この時間帯は、一般的に夜間である。なお、負荷に対する電力の供給は、全て配電系統から行われている。

使用者は、予めスイッチ動作制御装置７に対して任意の時間Ｔ_１及びＴ_２を設定することができる。ここで、時間Ｔ_１とは、パワーコンディショナ５により太陽電池モジュール４による発電量が所定値未満（例えば０Ｗ）であることが検知された時刻（ｔ_３）から、スイッチ動作制御装置７が太陽光発電用スイッチ２を開放して接地スイッチ１を閉じるように制御する時刻（ｔ_４）までの間の時間として定義される。一方Ｔ_２は、スイッチ動作制御装置７により接地スイッチ１と太陽光発電用スイッチ２とを制御し、太陽電池モジュール４の高電位側の接地を維持する時間として定義される。言い換えると、Ｔ_２は、太陽電池モジュール４の高電位側を接地することで蓄積された電荷を除去するのに十分な時間であり、図８に示す時刻ｔ_４から時刻ｔ_５までの時間である。

夜間になり発電量が０Ｗになった場合（時刻ｔ_３）に、パワーコンディショナ５は、太陽電池モジュール４による発電量が所定値未満であることを検知する。スイッチ動作制御装置７は、パワーコンディショナ５による検知結果に基づいて、太陽電池モジュール４による発電量が所定値未満であるため、太陽光発電用スイッチ２を開いて接地スイッチ１を閉じるように制御する。この制御が完了する時刻がｔ_４であり、時刻ｔ_３から時刻ｔ_４までの間の時間がＴ_１である。次に、スイッチ動作制御装置７は、予め設定された時間Ｔ_２の間（時刻ｔ_５まで）、太陽光発電用スイッチ２が開いて接地スイッチ１を閉じた状態の制御を維持し、太陽電池モジュール４の高電位側を接地することにより太陽電池モジュール４の表面に蓄積した電荷を取り除く。

所定時間Ｔ_２経過後に、スイッチ動作制御装置７は、接地スイッチ１を開いて太陽光発電用スイッチ２を閉じるように制御する。これにより、当該太陽光発電システムは、夜が明けて再び太陽光の照射を得た場合に、太陽光発電を行って負荷に電力を供給することが可能になる。

すなわち、本実施例の太陽光発電システムのスイッチ動作制御装置７は、太陽電池モジュール４による発電量が所定値未満であることが検知されてから予め設定された時間（Ｔ_１＋Ｔ_２）の間に、上述した一連のスイッチ制御を行う。電荷除去に必要な時間Ｔ_２のみならず制御による各スイッチ動作完了に必要な時間Ｔ_１を予めスイッチ動作制御装置７に設定しておくことで、本実施例の太陽光発電システムは、電荷除去を行う時間が短くなるのを回避することができる。

上述のとおり、本発明の実施例３の形態に係る太陽光発電システムによれば、実施例１と同様に分極による発電性能の低下を防止することができる。また、パワーコンディショナ５が太陽電池モジュール４による発電量が所定値未満であるか否かを検知し、検知結果をスイッチ動作制御装置７に伝えるので、スイッチ動作制御装置７は、適切な時間帯に蓄積された電荷の除去を行うことができる。

なお、図９は、本発明の実施例３の太陽光発電システムの別の構成例を示す図である。図７に示す太陽光発電システムの構成と異なる点は、太陽光発電用スイッチ２とパワーコンディショナ５との位置が入れ替わることにより、太陽光発電用スイッチ２が主幹漏電ブレーカ３とパワーコンディショナ５との間に設けられている点である。

基本的に図９に示す太陽光発電システムは、図７で説明した太陽光発電システムと同様の作用・効果を有している。ただし、太陽光発電用スイッチ２は、パワーコンディショナ５の交流側に設けられているため、直流電力ではなく交流電力を遮断するためのスイッチとなる。したがって、図５で説明した太陽光発電システムと同様に、太陽光発電用スイッチ２は、直流遮断用のスイッチに比して太陽電池モジュール４と主幹漏電ブレーカ３（接地スイッチ１と配電系統）とを容易に遮断することができるという利点を有する。さらに、一般に直流スイッチに比して交流スイッチはコストが割安なため、太陽光発電システム全体としてのコストを抑えることが可能となる。

また、図１０は、本発明の実施例３の太陽光発電システムのさらに別の構成例を示す図である。図７に示す太陽光発電システムの構成と異なる点は、太陽光発電用スイッチ２がパワーコンディショナ５の内部に内蔵されている点である。なお、この太陽光発電用スイッチ２は、パワーコンディショナ５内部の直流側でも交流側でも、回路上、太陽電池モジュール４と主幹漏電ブレーカ３（接地スイッチ１と配電系統）とを遮断できるのであればどこに設置してもよい。また、パワーコンディショナ５の内部に本来設置されているスイッチで太陽電池モジュール４と主幹漏電ブレーカ３（接地スイッチ１と配電系統）とを遮断できるのであれば、そのスイッチを代用してもよい。

基本的に図１０に示す太陽光発電システムは、図７で説明した太陽光発電システムと同様の作用・効果を有している。また、太陽光発電用スイッチ２がパワーコンディショナ５の内部に内蔵されているため、単純な構成で本発明の太陽光発電システムを実現することができる。

本発明に係る太陽光発電システムは、太陽電池モジュールを利用して太陽光発電を行う太陽光発電システムに利用可能である。

１接地スイッチ
２太陽光発電用スイッチ
３主幹漏電ブレーカ
４太陽電池モジュール
５パワーコンディショナ
６配電用ブレーカ
７スイッチ動作制御装置

Claims

太陽光発電を行う太陽電池モジュールと、
前記太陽電池モジュールによる直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナと、
前記太陽電池モジュールによる太陽光発電が行われていない場合に前記太陽電池モジュールの高電位側を接地するための接地スイッチと、
を備えることを特徴とする太陽光発電システム。
前記パワーコンディショナは、商用の配電系統に接続され、
前記接地スイッチにより前記太陽電池モジュールの高電位側が接地される際に、前記配電系統と前記接地スイッチとの電気的な接続を遮断するための太陽光発電用スイッチを備えることを特徴とする請求項１記載の太陽光発電システム。
前記接地スイッチと前記太陽光発電用スイッチとの開閉動作を制御する制御部を備えることを特徴とする請求項２記載の太陽光発電システム。
前記制御部は、予め設定された開始時刻に前記太陽光発電用スイッチを開いて前記接地スイッチを閉じるように制御し、予め設定された終了時刻に前記接地スイッチを開いて前記太陽光発電用スイッチを閉じるように制御することを特徴とする請求項３記載の太陽光発電システム。
前記パワーコンディショナは、前記太陽電池モジュールによる発電量が所定値未満であるか否かを検知し、
前記制御部は、前記パワーコンディショナによる検知結果に基づいて、前記太陽電池モジュールによる発電量が所定値未満である場合に前記太陽光発電用スイッチを開いて前記接地スイッチを閉じるように制御し、所定時間経過後に前記接地スイッチを開いて前記太陽光発電用スイッチを閉じるように制御することを特徴とする請求項３記載の太陽光発電システム。
前記太陽光発電用スイッチは、前記パワーコンディショナの交流側に設けられたことを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれか１項記載の太陽光発電システム。
前記太陽光発電用スイッチは、前記パワーコンディショナに内蔵されていることを特徴とする請求項２乃至請求項６のいずれか１項記載の太陽光発電システム。