JP2010245320A - Solar power generation facility - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の太陽電池モジュールからなるアレイを並列接続してなる複数のアレイ集合体を備えた太陽光発電設備に関する。 The present invention relates to a photovoltaic power generation facility provided with a plurality of array assemblies formed by connecting arrays of a plurality of solar cell modules in parallel.
一般に、太陽光発電システムは、太陽光を光電変換する太陽電池セルを直列接続して太陽電池モジュールを形成し、太陽電池モジュールで発電された直流電力をパワーコンディショナーで交流電力に変換するとともに電力系統に連系して、電力系統に交流電力を供給するように構成されている。 Generally, a solar power generation system forms a solar cell module by connecting solar cells that photoelectrically convert sunlight into a solar cell module, converts DC power generated by the solar cell module into AC power by a power conditioner, and an electric power system. In this way, AC power is supplied to the power system.
大規模の太陽光発電設備では、複数の太陽電池モジュールを組み合わせて複数のアレイを形成し、さらに複数のアレイを並列接続して複数のアレイ集合体を形成し、各々のアレイ集合体毎にパワーコンディショナーを設け、各々のアレイ集合体で発電された直流電力を各々のパワーコンディショナーで交流電力に変換するとともに電力系統に連系して、電力系統に交流電力を供給するように構成されている。 In large-scale photovoltaic power generation facilities, multiple solar cell modules are combined to form multiple arrays, and multiple arrays are connected in parallel to form multiple array assemblies, and each array assembly is powered. A conditioner is provided, and the DC power generated by each array assembly is converted to AC power by each power conditioner and connected to the power system to supply AC power to the power system.
太陽電池は、日射強度及び温度により最大電力を発生させる動作点が異なるため、太陽電池の発電電力を有効に活用するには、刻々変化していく最適動作点に追従させて発電することが重要となる。 Because solar cells have different operating points that generate maximum power depending on solar radiation intensity and temperature, it is important to follow the optimal operating point that changes every moment in order to effectively use the power generated by solar cells. It becomes.
図5は、太陽電池の出力電圧Vと出力電流Iとの関係を示したV−I特性及び太陽電池の出力電圧Vと出力電力Pとの関係を示したV−P特性の一例のグラフである。太陽電池の温度を一定とした場合の日射強度をパラメータとしたV−I特性曲線及びV−P特性曲線を示している。V−I特性曲線C1は日射強度が大きい場合の特性曲線、V−I特性曲線C2は日射強度が中間の場合の特性曲線、V−I特性曲線C3は日射強度が小さい場合の特性曲線である。 FIG. 5 is a graph of an example of the V-I characteristic showing the relationship between the output voltage V and the output current I of the solar cell and the V-P characteristic showing the relationship between the output voltage V and the output power P of the solar cell. is there. The VI characteristic curve and VP characteristic curve which made the solar radiation intensity at the time of making the temperature of a solar cell constant the parameter are shown. The VI characteristic curve C1 is a characteristic curve when the solar radiation intensity is high, the VI characteristic curve C2 is a characteristic curve when the solar radiation intensity is intermediate, and the VI characteristic curve C3 is a characteristic curve when the solar radiation intensity is low. .
日射強度が大きい場合には、V−I特性曲線C1上の座標C11(V1,I1)のときに出力電力が最大となる最適動作点であり、V−P特性曲線P1が最大電力P1maxとなる。また、日射強度が中間の場合には、V−I特性曲線C2上の座標C22(V2,I2)が出力電力が最大となる最適動作点であり、V−P特性曲線P2が最大電力P2maxとなる。同様に、日射強度が小さい場合には、V−I特性曲線C3上の座標C33(V3,I3)が出力電力が最大となる最適動作点であり、V−P特性曲線P3が最大電力P3maxとなる。 When the solar radiation intensity is high, it is the optimum operating point at which the output power becomes maximum at the coordinates C11 (V1, I1) on the VI characteristic curve C1, and the VP characteristic curve P1 becomes the maximum power P1max. . When the solar radiation intensity is intermediate, the coordinate C22 (V2, I2) on the VI characteristic curve C2 is the optimum operating point at which the output power is maximum, and the VP characteristic curve P2 is the maximum power P2max. Become. Similarly, when the solar radiation intensity is low, the coordinates C33 (V3, I3) on the VI characteristic curve C3 are the optimum operating points at which the output power is maximum, and the VP characteristic curve P3 is the maximum power P3max. Become.
このような最大電力を取り出す最適動作点を求めるには、太陽電池の出力が最大となる最適動作点に追従制御させる最大電力追従制御{MPPT(Maximum Power Point Tracking)制御}が用いられる。例えば、現状の動作点で得られる出力電力と、現状の動作点から少しだけ移動させた動作点で得られる出力電力とを比較して最適動作点への方向判断を行い、最適動作点へと追従させる山登り法などが用いられる。 In order to obtain such an optimal operating point for extracting the maximum power, maximum power tracking control {MPPT (Maximum Power Point Tracking) control} for tracking control to the optimal operating point at which the output of the solar cell is maximum is used. For example, the output power obtained at the current operating point is compared with the output power obtained at the operating point slightly moved from the current operating point to determine the direction to the optimal operating point, and to the optimal operating point. The hill-climbing method to follow is used.
最適動作点を求めるものとしては、初期または前回の動作電圧と今回の動作電圧との差異に基づいて次回動作電圧の方向判定をしつつ、一定周期内での複数ポイントでの方向判断を総合的に判断し最終方向判定を下し最大出力点を追従させ、単発的な外乱による影響を緩和し、常に安定した方向判断を行い、従来のMPPT方式では誤判断をする場合のあった発電状況においても、発電電力機会を損なうこと無く有効に太陽電池電力を取り出すことができるようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。 To determine the optimal operating point, the direction of the next operating voltage is determined based on the difference between the initial or previous operating voltage and the current operating voltage, and the direction is determined at multiple points within a fixed period. In the power generation situation where the final direction is determined and the maximum output point is followed, the influence of a single disturbance is alleviated, the direction is always stable, and the conventional MPPT method may make a wrong determination. However, there is one that can effectively extract solar cell power without impairing the generated power opportunity (see, for example, Patent Document 1).
また、太陽電池のパネルの一部に影が生じて、太陽電池の出力に複数の極大値が発生した場合であっても最大電力への追従ができるようにしたものがある(例えば、特許文献2参照)。 In addition, there is one that can follow the maximum power even when a part of the panel of the solar cell is shaded and a plurality of maximum values are generated in the output of the solar cell (for example, patent document) 2).
しかし、特許文献1のものは、太陽電池を系統連系インバータで個別に最大電力追従制御するものであり、複数の太陽電池の系統連系インバータで協調して最大電力追従制御するものではない。また、特許文献2のものは、太陽電池の出力に複数の極大値が発生した場合であっても最大電力への追従が可能であるが、最適動作点を求める演算が複雑となる。
However, the thing of
複数のアレイ集合体を備えた太陽光発電設備においても、各々のアレイ集合体毎にパワーコンディショナーを設け、各々のパワーコンディショナーで個別に最大電力追従制御しているので、太陽光発電設備のアレイ集合体の最大電力を発生する最適動作点を効率よく探査できるものではなかった。最適動作点の探査が遅れると、日射強度の変化に追従した最適動作点ではなくなってしまうので、太陽光発電のエネルギーを最大限に有効活用できないことになる。 Even in a photovoltaic power generation facility having a plurality of array assemblies, a power conditioner is provided for each array assembly, and each power conditioner individually controls maximum power tracking. The optimal operating point that generates the maximum power of the body could not be explored efficiently. If the search for the optimum operating point is delayed, the optimum operating point that follows the change in solar radiation intensity is lost, so that the energy of solar power generation cannot be utilized to the maximum.
本発明の目的は、アレイ集合体の最大電力を発生する最適動作点を効率よく探査でき、太陽光発電のエネルギーを有効活用できるようにした太陽光発電設備を提供することである。 An object of the present invention is to provide a solar power generation facility that can efficiently search for an optimum operating point that generates the maximum power of an array assembly and that can effectively utilize the energy of solar power generation.
請求項1の発明に係わる太陽光発電設備は、複数の太陽電池モジュールからなるアレイを並列接続してなる複数のアレイ集合体と、各々のアレイ集合体に設けられ前記アレイ集合体の最大電力追従制御を行うとともに電力系統に前記アレイ集合体を連系させるパワーコンディショナーとを備えた太陽光発電設備において、隣接する他のアレイ集合体と異なる領域で自己のアレイ集合体の電圧を変化させ自己のアレイ集合体の出力電力が最大電力点になる動作点を探査するパワーコンディショナーと、隣接する複数のアレイ集合体の前記パワーコンディショナーで探査された動作点での出力電力を演算し現在の出力電力を含めてそれぞれを比較する比較手段と、前記比較手段で比較された出力電力が最大電力である電圧を取り出しその電圧を動作点電圧と決定する電圧決定手段と、前記電圧決定手段で決定された動作点電圧を隣接する各々のアレイ集合体の前記パワーコンディショナーに電圧指令として出力する電圧制御手段とを備えたことを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a photovoltaic power generation facility comprising: a plurality of array assemblies formed by connecting arrays of a plurality of solar cell modules in parallel; and maximum power following of the array assembly provided in each array assembly. In a photovoltaic power generation facility having a power conditioner for controlling and linking the array assembly to a power system, the voltage of its own array assembly is changed in a region different from that of another adjacent array assembly. The power conditioner that searches for the operating point where the output power of the array assembly becomes the maximum power point, and the output power at the operating point searched for by the power conditioner of a plurality of adjacent array assemblies are calculated and the current output power is calculated. A comparison means for comparing each of them, and a voltage at which the output power compared by the comparison means is the maximum power is extracted and the voltage is adjusted. Voltage determining means for determining a point voltage; and voltage control means for outputting the operating point voltage determined by the voltage determining means to the power conditioner of each adjacent array assembly as a voltage command. To do.
本発明によれば、隣接する他のアレイ集合体と異なる領域で自己のアレイ集合体の電圧を変化させ自己のアレイ集合体の出力電力が最大電力点になる動作点を探査し、隣接する複数のアレイ集合体の探査された動作点での出力電力及び現在の出力電力をそれぞれ比較し、最大電力を隣接する複数のアレイ集合体の動作点電圧とするので、アレイ集合体の最大電力を発生する最適動作点を迅速に探査できる。また、隣接のアレイ集合体を多くした場合には、最大電力点を探査する範囲が広がるので、アレイ集合体の出力電力に複数の極大値が発生した場合であっても最大電力への追従が可能となる。従って、アレイ集合体の最大電力を発生する最適動作点を効率よく探査でき、太陽光発電のエネルギーを有効活用できる。 According to the present invention, the operating point at which the output power of the array assembly is changed to the maximum power point by changing the voltage of the array assembly in a region different from that of the other adjacent array assembly is searched. The output power at the explored operating point of the array aggregate and the current output power of each array aggregate are compared, and the maximum power is used as the operating point voltage of multiple adjacent array aggregates, so the maximum power of the array aggregate is generated. The optimum operating point to be searched can be quickly searched. In addition, when the number of adjacent array aggregates is increased, the range of searching for the maximum power point is widened, so that even when a plurality of maximum values occur in the output power of the array aggregate, the maximum power can be tracked. It becomes possible. Therefore, the optimum operating point that generates the maximum power of the array assembly can be efficiently searched, and the energy of solar power generation can be effectively utilized.
また、自己のアレイ集合体の最大電力点を含むと予想される予め定められた所定範囲内において、隣接する他のアレイ集合体と異なる領域で自己のアレイ集合体の電圧を変化させるので、アレイ集合体の最大電力を発生する最適動作点をより効率よく探査できる。 Further, the voltage of the array assembly is changed in a region different from other adjacent array assemblies within a predetermined range that is expected to include the maximum power point of the array assembly. The optimum operating point that generates the maximum power of the aggregate can be searched more efficiently.
以下、本発明の実施の形態を説明する。図1は本発明の第1の実施の形態に係わる太陽光発電設備の一例の構成図である。図1では、隣接する複数のアレイ集合体11を協調制御するにあたり、2個のアレイ集合体11を一対として協調制御する場合を示している。
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a configuration diagram of an example of a photovoltaic power generation facility according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a case where two
太陽光発電設備には、複数のアレイ集合体11が設けられ、各々のアレイ集合体11にはパワーコンディショナー12が接続されている。アレイ集合体11は複数のアレイ13を並列接続して構成されており、図1では3個のアレイ13を並列接続した場合を示している。アレイは、太陽電池セルを直列接続して形成された太陽電池モジュールを直並列接続して構成される。
The solar power generation facility is provided with a plurality of
パワーコンディショナー12は、アレイ集合体11で発電した直流電力を交流電力に変換する電力変換器と、電力変換器を電力系統に連系させる系統連系装置とを有し、アレイ集合体11の最大電力追従制御を行い、アレイ集合体11で発電した直流電力を交流電力に変換し遮断器14を介して母線15に出力する。そして、母線15から変圧器16及び主遮断器17を介して電力系統18に交流電力を供給する。
The
また、互いに隣接する2個のアレイ集合体11を一対として制御装置19が設けられ、制御装置19により、一対の2個のアレイ集合体11は協調制御される。すなわち、制御装置19は、一対の2個のアレイ集合体11のパワーコンディショナー12に電圧指令を出力して、一対の2個のアレイ集合体11を協調制御する。
In addition, a
パワーコンディショナー12は、協調制御される一対の2個のアレイ集合体のうち、隣接する他のアレイ集合体と異なる領域で自己のアレイ集合体の電圧を変化させ、自己のアレイ集合体の出力電力が最大電力点になる動作点を探査するとともに、制御装置19からの電圧指令に基づき、自己のアレイ集合体11の電圧を最適動作点に変化させる。
The
各々のアレイ集合体11の出力端には、各々のアレイ集合体11の出力電流を検出する電流検出器20及び出力電圧を検出する電圧検出器21が設けられている。そして、コンディショナー12により、最大電力点を探査したときの動作点でのアレイ集合体11の出力電流及び出力電圧が制御装置19の比較手段22に入力される。比較手段22は、隣接する一対のアレイ集合体11の出力電流及び出力電圧に基づいて、最大電力点を探査したときの動作点での隣接する一対のアレイ集合体11の出力電力を演算し、その出力電力及び現在の出力電力を比較して比較結果を電圧決定手段23に出力する。
At the output end of each
電圧決定手段23は、比較手段22の比較結果から最大電力を動作点電圧と決定し、電圧制御手段24に出力する。電圧制御手段24は、電圧決定手段24で決定された動作点電圧となるように、隣接する一対のアレイ集合体11のそれぞれのパワーコンディショナー12に電圧指令を出力する。これにより、隣接する一対のアレイ集合体11のパワーコンディショナー12は、電圧決定手段24で決定された動作点電圧となるように各々のアレイ集合体11の出力電圧を制御する。
The voltage determination means 23 determines the maximum power as the operating point voltage from the comparison result of the comparison means 22 and outputs it to the voltage control means 24. The
次に、本発明の第1の実施の形態に係わる太陽光発電設備の動作を説明する。図2は、本発明の第1の実施の形態に係わる太陽光発電設備のアレイ集合体の出力電圧と出力電力との特性曲線の一例を示すグラフである。 Next, the operation of the photovoltaic power generation facility according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a graph showing an example of a characteristic curve between the output voltage and the output power of the array assembly of the photovoltaic power generation facility according to the first embodiment of the present invention.
ここで、太陽光発電設備の各々のアレイ集合体11は、同じ仕様のものを用いており、特に、隣接するアレイ集合体11は日射強度及び温度も誤差範囲と考えられることから、ほぼ同じ特性を有すると考えられる。すなわち、隣接するアレイ集合体11の出力電圧・出力電力の特性曲線Pが同じであることを前提としている。なお、厳密には隣接するアレイ集合体11の出力電圧・出力電力の特性曲線Pが同じでないことがあるので、同一の日射強度及び温度の条件下で、隣接するアレイ集合体11の出力電圧Vと出力電流Iとの関係を示したV−I特性をトラッキングして予め求めておき、このV−I特性に基づき隣接するアレイ集合体11の出力電圧・出力電力の特性曲線Pを補正するようにしてもよい。
Here, each
いま、一対のアレイ集合体が出力電圧Vbの動作点ebで運転しているとする。次の周期での動作点を求めるべく、一対のアレイ集合体11の一方のパワーコンディショナー12は電圧上昇方向に追従させ、他方のパワーコンディショナー12は電圧低下方向に追従させる。すなわち、一方のパワーコンディショナー12は出力電圧Vbの動作点ebから出力電圧Vbを−ΔVだけ移動した電圧Vaの動作点eaとし、他方のパワーコンディショナー12は出力電圧Vbの動作点ebから出力電圧Vbを+ΔVだけ移動した電圧Vcの動作点ecとする。
Now, it is assumed that the pair of array aggregates is operating at the operating point eb of the output voltage Vb. In order to obtain an operating point in the next cycle, one
図1の制御装置19は、動作点eaのアレイ集合体11の出力電流及び出力電圧を入力して動作点eaの出力電力Paを演算するとともに、動作点ecのアレイ集合体11の出力電流及び出力電圧を入力して動作点ecの出力電力Pcを演算する。そして、現在の出力電力Pb、動作点eaの出力電力Pa、動作点ecの出力電力Pcを比較し、最大電力を取り出す。この場合、Pc>Pb>Paであることから、動作点ecの出力電力Pcが最大電力であるので、制御装置19は隣接するアレイ集合体11の双方のパワーコンディショナー12に出力電力Pcとなる電圧指令Vcを出力する。これにより、次の周期において、一対のアレイ集合体の最大電力を発生する最適動作点ecに迅速に制御できる。
The
以下同様に、出力電圧Vcの動作点ecで運転している状態で、次の周期での動作点を求める場合には、一方のパワーコンディショナー12は出力電圧Vcの動作点ecから出力電圧Vcを−ΔVだけ移動した電圧Vbの動作点ebとし、他方のパワーコンディショナー12は出力電圧Vcの動作点ecから出力電圧Vcを+ΔVだけ移動した電圧Vdの動作点edとする。
Similarly, when the operating point at the next cycle is obtained while operating at the operating point ec of the output voltage Vc, one
制御装置19は、動作点ebのアレイ集合体11の出力電流及び出力電圧を入力して動作点ebの出力電力Pbを演算するとともに、動作点edのアレイ集合体11の出力電流及び出力電圧を入力して動作点edの出力電力Pdを演算する。そして、現在の出力電力Pcを含めてこれらを比較し最大電力を取り出す。この場合、Pd>Pc>Pbであることから、動作点edの出力電力Pdが最大電力であるので、制御装置19は隣接するアレイ集合体11の双方のパワーコンディショナー12に出力電力Pdとなる電圧指令Vdを出力する。これにより、次の周期において、一対のアレイ集合体の最大電力を発生する最適動作点edに迅速に制御できる。
The
また、出力電圧Vdの動作点edで運転している状態で、次の周期での動作点を求める場合には、一方のパワーコンディショナー12は出力電圧Vdの動作点edから出力電圧Vcを−ΔVだけ移動した電圧Vcの動作点ecとし、他方のパワーコンディショナー12は出力電圧Vdの動作点edから出力電圧Vdを+ΔVだけ移動した電圧Veの動作点eeとする。
In addition, when operating at the operating point ed of the output voltage Vd and obtaining an operating point in the next cycle, one
制御装置19は、動作点ecのアレイ集合体11の出力電流及び出力電圧を入力して動作点ecの出力電力Pcを演算するとともに、動作点eeのアレイ集合体11の出力電流及び出力電圧を入力して動作点eeの出力電力Peを演算する。そして、現在の出力電力Pdを含めてこれらを比較し最大電力を取り出す。この場合、Pd>Pc>Peであることから、動作点edの出力電力Pdが最大電力であるので、制御装置19は隣接するアレイ集合体11の双方のパワーコンディショナー12に出力電力Pdとなる電圧指令Vdを出力する。これにより、次の周期においても、一対のアレイ集合体の最大電力を発生する最適動作点edに迅速に制御できる。
The
このように、従来の最適動作点の探査では、各々のパワーコンディショナー12が個別に現在の動作点ebから電圧上昇方向及び電圧低下方向の双方向に動作点の探査を行っていたが、本発明の第1の実施の形態では、一方のパワーコンディショナー12は電圧上昇方向、他方のパワーコンディショナー12は電圧下降方向の探査を行うので、アレイ集合体の最大電力を発生する最適動作点を迅速に探索でき、日射強度が変化しても迅速に追従できる。
As described above, in the conventional search for the optimum operating point, each
次に、本発明の第2の実施の形態を説明する。図3は本発明の第2の実施の形態に係わる太陽光発電設備の一例の構成図である。この第2の実施の形態は、図1に示した第1の実施の形態に対し、隣接する複数のアレイ集合体11を協調制御するにあたり、2個のアレイ集合体11を一対として協調制御することに代えて、2個のアレイ集合体11を一対として協調制御するようにしたものである。図1と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a configuration diagram of an example of a photovoltaic power generation facility according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, when the plurality of adjacent array aggregates 11 are cooperatively controlled, the two array aggregates 11 are coordinated and controlled as a pair with respect to the first embodiment shown in FIG. Instead, the two array aggregates 11 are coordinated and controlled as a pair. The same elements as those in FIG.
図3に示すように、隣接する3個のアレイ集合体11を組として制御装置19が設けられ、制御装置19により、1組の3個のアレイ集合体11は協調制御される。すなわち、制御装置19は、3個のアレイ集合体11のパワーコンディショナー12に電圧指令を出力して、3個のアレイ集合体11を協調制御する。
As shown in FIG. 3, a
パワーコンディショナー12は、協調制御される3個のアレイ集合体のうち、隣接する他の2個のアレイ集合体と異なる領域で自己のアレイ集合体の電圧を変化させ、自己のアレイ集合体の出力電力が最大電力点になる動作点を探査するとともに、制御装置19からの電圧指令に基づき、自己のアレイ集合体11の電圧を最適動作点に変化させる。
The
各々のアレイ集合体11の出力端には、各々のアレイ集合体11の出力電流を検出する電流検出器20及び出力電圧を検出する電圧検出器21が設けられている。そして、コンディショナー12により、最大電力点を探査したときの動作点でのアレイ集合体11の出力電流及び出力電圧が制御装置19の比較手段22に入力される。比較手段22は、隣接する一対のアレイ集合体11の出力電流及び出力電圧に基づいて、最大電力点を探査したときの動作点での隣接する3個のアレイ集合体11の出力電力を演算し、その出力電力及び現在の出力電力を比較して比較結果を電圧決定手段23に出力する。
At the output end of each
電圧決定手段23は、比較手段22の比較結果から最大電力を動作点電圧と決定し、電圧制御手段24に出力する。電圧制御手段24は、電圧決定手段23で決定された動作点電圧となるように、隣接する3個のアレイ集合体11のそれぞれのパワーコンディショナー12に電圧指令を出力する。これにより、隣接する3個のアレイ集合体11のパワーコンディショナー12は、電圧決定手段23で決定された動作点電圧となるように各々のアレイ集合体11の出力電圧を制御する。
The voltage determination means 23 determines the maximum power as the operating point voltage from the comparison result of the comparison means 22 and outputs it to the voltage control means 24. The
次に、本発明の第2の実施の形態に係わる太陽光発電設備の動作を説明する。図4は、本発明の第2の実施の形態に係わる太陽光発電設備のアレイ集合体の出力電圧と出力電力との特性曲線の一例を示すグラフである。第2の実施の形態においても、隣接する3個のアレイ集合体11のV−P特性曲線Pが同じであることを前提としている。 Next, the operation of the photovoltaic power generation facility according to the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a graph showing an example of a characteristic curve between the output voltage and the output power of the array assembly of the photovoltaic power generation facility according to the second embodiment of the present invention. Also in the second embodiment, it is assumed that the VP characteristic curves P of the three adjacent array aggregates 11 are the same.
いま、出力電圧Vbの動作点ebで運転しているとする。次の周期での動作点を求めるべく、1個目のパワーコンディショナー12は出力電圧Vbの動作点ebから出力電圧Vbを−ΔVだけ移動した電圧Vaの動作点eaとし、2個目のパワーコンディショナー12は出力電圧Vbの動作点ebから出力電圧Vbを+ΔVだけ移動した電圧Vcの動作点ecとし、3個目のパワーコンディショナー12は出力電圧Vbの動作点ebから出力電圧Vbを+2ΔVだけ移動した電圧Vdの動作点edとする。
It is assumed that the operation is performed at the operating point eb of the output voltage Vb. In order to obtain the operating point in the next cycle, the
制御装置19は、動作点eaのアレイ集合体11の出力電流及び出力電圧を入力して動作点eaの出力電力Paを演算し、動作点ecのアレイ集合体11の出力電流及び出力電圧を入力して動作点ecの出力電力Pcを演算し、動作点edのアレイ集合体11の出力電流及び出力電圧を入力して動作点edの出力電力Pdを演算する。
The
そして、現在の出力電力Pb、動作点eaの出力電力Pa、動作点ecの出力電力Pc、動作点edの出力電力Pdを比較し最大電力を取り出す。この場合、Pd>Pb>Pc>Paであることから、動作点edの出力電力Pdが最大電力であるので、制御装置19は隣接する3個のアレイ集合体11のパワーコンディショナー12に出力電力Pdとなる電圧指令Vdを出力する。これにより、次の周期において、アレイ集合体の最大電力を発生する最適動作点edに迅速に制御できる。
The current output power Pb, the output power Pa at the operating point ea, the output power Pc at the operating point ec, and the output power Pd at the operating point ed are compared, and the maximum power is extracted. In this case, since Pd> Pb> Pc> Pa, since the output power Pd at the operating point ed is the maximum power, the
以下同様に、出力電圧Vdの動作点edで運転している状態で、次の周期での動作点を求める場合には、1個目のパワーコンディショナー12は出力電圧Vdの動作点edから出力電圧Vdを−ΔVだけ移動した電圧Vcの動作点ecとし、2個目のパワーコンディショナー12は出力電圧Vdの動作点edから出力電圧Vdを+ΔVだけ移動した電圧Veの動作点eeとし、3個目のパワーコンディショナー12は出力電圧Vdの動作点edから出力電圧Vdを+2ΔVだけ移動した電圧Vdの動作点efとする。
Similarly, when the operating point at the next cycle is obtained while operating at the operating point ed of the output voltage Vd, the
制御装置19は、動作点ecのアレイ集合体11の出力電流及び出力電圧を入力して動作点ecの出力電力Pcを演算し、動作点eeのアレイ集合体11の出力電流及び出力電圧を入力して動作点eeの出力電力Pcを演算し、動作点efのアレイ集合体11の出力電流及び出力電圧を入力して動作点efの出力電力Pfを演算する。
The
そして、現在の出力電力Pd、動作点ecの出力電力Pc、動作点eeの出力電力Pe、動作点efの出力電力Pfを比較し最大電力を取り出す。この場合、Pf>Pe>Pd>Pcであることから、動作点efの出力電力Pfが最大電力であるので、制御装置19は隣接する3個のアレイ集合体11のパワーコンディショナー12に出力電力Pfとなる電圧指令Vfを出力する。これにより、次の周期において、アレイ集合体の最大電力を発生する最適動作点efに迅速に制御できる。
Then, the current output power Pd, the output power Pc at the operating point ec, the output power Pe at the operating point ee, and the output power Pf at the operating point ef are compared to extract the maximum power. In this case, since Pf> Pe> Pd> Pc, since the output power Pf at the operating point ef is the maximum power, the
また、隣接の3個のアレイ集合体11を協調制御するようにしているので、最大電力点を探査する範囲が広がり、出力電力に複数の極大値が存在する場合であっても最大の極大値での運転が可能となる。すなわち、動作点eb、efは極大値であるが、動作点ebで留まることなく、最大の極大値である動作点efでの運転が可能となる。 In addition, since the three adjacent array aggregates 11 are cooperatively controlled, the range for searching for the maximum power point is widened, and even when there are a plurality of maximum values in the output power, the maximum maximum value is obtained. It becomes possible to drive at. That is, although the operating points eb and ef are maximum values, the operation at the operating point ef having the maximum maximum value is possible without stopping at the operating point eb.
以上の説明では、隣接の複数個のアレイ集合体11は、2個の場合、3個の場合について説明したが、4個以上としてもよい。なお、上述したように、本発明の実施の形態では、隣接する複数のアレイ集合体11の出力電圧・出力電力の特性曲線Pは同じであることを前提としているので、複数のアレイ集合体11は、2〜5個程度が望ましい。それ以上となると、雲や樹木による日陰の影響で日射強度が同一とならない場合があるからである。 In the above description, the case where there are two adjacent array aggregates 11 is three, but it may be four or more. As described above, according to the embodiment of the present invention, it is assumed that the characteristic curves P of the output voltage / output power of the plurality of adjacent array aggregates 11 are the same. Is preferably about 2 to 5. This is because if it exceeds that, the solar radiation intensity may not be the same due to the influence of shade by clouds and trees.
また、各々のアレイ集合体の最大動作点は、最大の日射強度から最小の日射強度の範囲内となるので、図5に示した出力電圧V1〜V3の範囲に余裕値dVを見込んだ(V3−dV<V<V1+dV)の範囲内で、かつ、隣接する他のアレイ集合体と異なる領域で、自己のアレイ集合体の電圧を変化させることになる。これにより、アレイ集合体11の最大電力を発生する最適動作点をより効率よく探査できる。
Further, since the maximum operating point of each array aggregate is within the range of the maximum solar radiation intensity to the minimum solar radiation intensity, the margin value dV is expected in the range of the output voltages V1 to V3 shown in FIG. The voltage of its own array assembly is changed within a range of −dV <V <V1 + dV) and in a region different from other adjacent array assemblies. As a result, the optimum operating point that generates the maximum power of the
このように、本発明の実施の形態によれば、動作点の探査範囲を拡げることができ、また、探査を迅速に行えるので、アレイ集合体の最大電力を発生する最適動作点を効率よく探査でき、太陽光発電のエネルギーを有効活用できる。 As described above, according to the embodiment of the present invention, the search range of the operating point can be expanded and the search can be performed quickly, so that the optimal operating point that generates the maximum power of the array aggregate can be efficiently searched. Can be used effectively.
11…アレイ集合体、12…パワーコンディショナー、13…アレイ、14…遮断器、15…母線、16…変圧器、17…主遮断器、18…電力系統、19…制御装置、20…電流検出器、21…電圧検出器、22…比較手段、23…電圧決定手段、24…電圧制御手段
DESCRIPTION OF
Claims (2)
隣接する他のアレイ集合体と異なる領域で自己のアレイ集合体の電圧を変化させ自己のアレイ集合体の出力電力が最大電力点になる動作点を探査するパワーコンディショナーと、
隣接する複数のアレイ集合体の前記パワーコンディショナーで探査された動作点での出力電力を演算し現在の出力電力を含めてそれぞれを比較する比較手段と、
前記比較手段で比較された出力電力が最大電力である電圧を取り出しその電圧を動作点電圧と決定する電圧決定手段と、
前記電圧決定手段で決定された動作点電圧を隣接する各々のアレイ集合体の前記パワーコンディショナーに電圧指令として出力する電圧制御手段とを備えたことを特徴とする太陽光発電設備。 A plurality of array assemblies formed by connecting arrays of solar cell modules in parallel, and a maximum power tracking control of the array assemblies provided in each array assembly, and the array assemblies are connected to a power system. In a photovoltaic power generation facility equipped with a power conditioner
A power conditioner that searches for an operating point at which the output power of its own array assembly is changed to a maximum power point by changing the voltage of its own array assembly in a different area from the other adjacent array assembly;
Comparing means for calculating the output power at the operating point searched by the power conditioner of a plurality of adjacent array aggregates and comparing each including the current output power;
Voltage determining means for taking out a voltage at which the output power compared by the comparing means is the maximum power, and determining the voltage as an operating point voltage;
A photovoltaic power generation facility comprising: voltage control means for outputting the operating point voltage determined by the voltage determination means as a voltage command to the power conditioner of each adjacent array assembly.
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JP2009092790A JP2010245320A (en) | 2009-04-07 | 2009-04-07 | Solar power generation facility |
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WO2017221851A1 (en) * | 2016-06-20 | 2017-12-28 | 株式会社福元技研 | Direct-current power switching control device and power generation system |
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2009
- 2009-04-07 JP JP2009092790A patent/JP2010245320A/en active Pending
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