JP2012089787A - Photovoltaic power generation system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽光を用いて発電を行う太陽光発電システムに関し、特に複数の太陽電池モジュールの接続を整然と行う接続箱やパワーコンディショナへ接続する機器や、容易にケーブルを繋げる技術に関する。 The present invention relates to a solar power generation system that generates power using sunlight, and more particularly to a connection box for orderly connecting a plurality of solar cell modules, a device connected to a power conditioner, and a technique for easily connecting cables.
太陽光発電システムは、太陽電池モジュールに太陽光が照射されることにより直流電力を発生し、パワーコンディショナ(以下、「PCS」という。)によって交流電力に変換され、電力系統に電力を供給する。 The solar power generation system generates direct-current power when the solar cell module is irradiated with sunlight, is converted into alternating-current power by a power conditioner (hereinafter referred to as “PCS”), and supplies power to the power system. .
一般的な太陽光発電システムでは、太陽電池モジュール(ストリング)により太陽光のエネルギーを直流電力に変換した後、各ストリング電圧を他のストリングの電圧値を一致させるように昇圧装置により昇圧する。また、まとめられた直流電力をPCSにより交流電力に変換する。 In a general photovoltaic power generation system, solar energy is converted into DC power by a solar cell module (string), and then each string voltage is boosted by a booster so that the voltage values of other strings are matched. Further, the combined DC power is converted into AC power by PCS.
ところで、多くの太陽光発電システムに使用する太陽電池モジュールは、各太陽電池モジュールを複数枚直列接続して繋げるストリング1という単位で配置されているが、各モジュールは、屋根面に太陽光を受光できるよう配置する必要がある。
By the way, although the solar cell module used for many photovoltaic power generation systems is arrange | positioned in the unit of the
たとえば、南向きの屋根に4直列2並列、東と西向きの屋根に3直列1並列設置されるなど、各ストリングを構成する太陽電池モジュールの直列数が異なることが少なくない。
For example, the number of solar cell modules constituting each string is often different, such as 4
この場合、南向き屋根から得られる電圧と東向きと西向きから得られる電圧が異なる。ここで、南向きの屋根を並列としているのは、PCSの定格電圧範囲(たとえば、120V〜370V)外とならないようにするためである。 In this case, the voltage obtained from the south facing roof is different from the voltage obtained from the east facing and the west facing. Here, the reason why the south-facing roofs are arranged in parallel is to prevent the roof from being out of the rated voltage range (for example, 120 V to 370 V) of the PCS.
接続箱には、各ストリングからの電圧が端子台に集約されるように接続されるが、集約される電圧は、東と西向きの屋根から得られる低い電圧となってしまい、南向き屋根から得られる電圧を有効に活用できない。(例えば特許文献1) The connection box is connected so that the voltage from each string is concentrated on the terminal block, but the aggregated voltage is a low voltage obtained from the east and west facing roofs, and is obtained from the south facing roof. Cannot be used effectively. (For example, Patent Document 1)
このことから、効率よく電力を供給するために、低い電圧の系統を、高い電圧値にあわせるよう、昇圧装置を設けることで対応している。 For this reason, in order to supply power efficiently, a booster is provided so that a low voltage system can be adjusted to a high voltage value.
しかしながら、昇圧装置を別途設けると、外観上好ましくない。 However, providing a booster separately is not preferable in appearance.
また、別設置の工数が増加するため、工事代の増加によりシステムコストが増加したり、工事ミスの確率が増加し安全性が低下する問題があった。 In addition, since the number of man-hours for separate installation increases, there are problems that the system cost increases due to an increase in construction costs, and the probability of construction mistakes increases and the safety decreases.
特に、太陽電池から昇圧装置への入力部のおよび昇圧装置から接続箱への出力部に圧着棒や圧着端子などを取り付けたDCケーブルを接続する部分の工事ミスは、発煙・発火などを引き起こす可能性があり、安全性に問題があった。 In particular, construction mistakes in connecting DC cables with crimping rods or crimping terminals attached to the input part from the solar cell to the booster and the output part from the booster to the junction box can cause smoke and fire. There was a problem with safety.
上記目的を達成するために、本発明の太陽光発電システムでは、太陽電池モジュールを複数枚接続したストリングを複数有し、これらストリングごとに発電した直流電圧を束ねる接続箱を備えた太陽光発電システムにおいて、前記接続箱には、前記ストリングの一部または全部を昇圧する昇圧装置を収納可能に構成している。 In order to achieve the above object, in the photovoltaic power generation system of the present invention, a photovoltaic power generation system having a plurality of strings in which a plurality of solar cell modules are connected and a connection box for bundling a DC voltage generated for each string. In the present invention, the junction box is configured to accommodate a booster that boosts part or all of the string.
本発明では、昇圧装置を接続箱またはPCS内に設けたため、発電量を落とすことなく外観性向上を図ることができる。 In the present invention, since the booster device is provided in the junction box or the PCS, the appearance can be improved without reducing the amount of power generation.
また、昇圧装置を保有する部材を使用することにより、昇圧装置が別に設置する必要がなくなり、設置工数が増加せず、システムコストを低下させたり、工事ミスの確率低下による安全性の向上を図ることが出来る。 In addition, by using a member that has a booster device, it is not necessary to install a booster device separately, so that installation man-hours are not increased, system costs are reduced, and safety is improved by reducing the probability of construction errors. I can do it.
以下、本発明の実施例を説明する。 Examples of the present invention will be described below.
本発明による太陽光発電システムにおける実施例1につき、図1および図2を参照して説明する。 A first embodiment of the photovoltaic power generation system according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
図1は、太陽光発電システムを住宅用に用いた場合の図である。 FIG. 1 is a diagram when a photovoltaic power generation system is used for a house.
1は、電力系統で、各家庭等に商用交流電源を供給する。
2は家を示しており、3は南側屋根、4は西側屋根、5は東側屋根5を示している。
2 indicates a house, 3 indicates a south roof, 4 indicates a west roof, and 5 indicates an
6は、太陽電池モジュールで、各屋根面に設置可能な範囲で複数配置されている。 6 is a solar cell module, and a plurality of solar cell modules are arranged in a range that can be installed on each roof surface.
太陽電池モジュール6間はそれぞれケーブル10、11、12で直列に接続されており、ストリング7、8、9を構成している。
The
複数の太陽電池モジュール6の系統を1つにまとめるべく、各ストリング7〜9の一端からDCケーブル20〜22により接続箱13内に接続され、PCS14さらには、分電盤15に接続されている。
In order to combine the systems of the plurality of
系統1から分電盤15には、漏電などで異常な電流が流れると、遮断する機能を持たせる連系遮断器16が設けられ、連系遮断器16と分電盤15との間には太陽電池モジュールからの電力のいわゆる売電電力量及び買電電力量等を検出する電力メータ17が設けている。
A
分電盤15からは、ケーブル18を介して、家庭内の負荷19(エアコンなどの家電製品)に接続されている。
The
各屋根面には図示しない架台等を介して配置されており、南側屋根3には4直列2並列のストリング7を、また、西側屋根4及び東側屋根5には、それぞれ3直列1並列のストリング8および9を配置している。
Arranged on each roof surface via a frame (not shown), the south roof 3 has 4
ストリング7〜9の一端にはそれぞれDCケーブル20〜22を有し、個々のDCケーブル20〜22の接続部となる陽極端子部及び陰極端子部(図示せず)は、それぞれ接続箱13に設けられた後述するブレーカに接続されている。ブレーカからはケーブルを介して端子台23の一方の陽極端子24および陰極端子25に接続する構成となっている。
One end of each of the
接続箱13の端子台23の他方の陽極端子26および陰極端子27からは、ケーブル28、29を介して直流を交流に変換するPCS14に接続され、さらには分電盤15に接続されている。
The other anode terminal 26 and
接続箱13、PCS14及び分電盤15は、家3の壁面等に取り付けられている。
The
次に図2を用いて、接続箱内の構成を詳細に説明する。 Next, the configuration in the junction box will be described in detail with reference to FIG.
図2は、接続箱の前面蓋を取り外した、接続箱の内部を示した図である。 FIG. 2 is a view showing the inside of the connection box with the front cover of the connection box removed.
接続箱13内には、太陽電池モジュール6のストリング7〜9からのDCケーブル20〜22を接続するためのブレーカ30、31、32、33、34および35が横一列に6つ並べられている。
In the
各ブレーカ30〜35の一方には、それぞれ陽極端子30a〜35aおよび陰極端子30b〜35bが設けられている。また、これら各端子にはそれぞれケーブル30c〜35cおよび30d〜35dが接続され、ケーブル30c〜35cおよび30d〜35dの他端は、端子台23の陽極端子24および陰極端子25に陽極・負極それぞれ対応して接続されている。
One of the
なお、図中、ブレーカ30および31のみケーブルを示しているが、ブレーカ32〜35についても、他のブレーカと同様に端子台23の各端子にケーブルを介して接続される構成となっている。
In the drawing, only the
また、各ブレーカ30〜35には、オンとオフ切り替えるスイッチ30e〜35eが設けられている。
In addition, each of the
スイッチ30e〜35eは、上方に上げるとオンし、下方に下げるオフする構成となっている。
The
本実施例では、6つのブレーカ30〜35のうち、ブレーカ30および31については、ストリングが接続されておらず、ブレーカ30および31のスイッチをオフとしている。
In the present embodiment, among the six
ブレーカ32および33については、4直列のストリング7を接続しているため昇圧不要となることからDCケーブル20、20をブレーカ34、35の陽極端子33a,34aおよび陰極端子33b、34bにそれぞれ(昇圧装置を介さず)直接接続している。スイッチ32eおよびスイッチ33eをオンとしている。
With respect to the
ブレーカ34および35については、昇圧装置36、37の陽極端子36c、37cおよび陰極端子36d、37dに接続されたケーブル36e、36f、37e、37を介して、陽極端子34a、35aおよび陰極端子34b、35bに接続されている。スイッチ34e、35eもオンとしている。
For the
西側屋根のストリング8は、その一端にDCケーブル21a、21bを備えており、昇圧装置36の陽極端子36aおよび陰極端子36bに接続されている。
The
同様に、東側屋根のストリング9は、その一端にDCケーブル22a、22bを備えており、昇圧装置37の陽極端子37aおよび陰極端子37bに接続されている。
Similarly, the
出力としては、南側屋根3のストリング7は、4直列2並列のため、それぞれ200V程度(モジュール1枚あたり50V程度)となる。
As the output, the
西側屋根のストリングは、3直列1並列のため、150V程度(モジュール1枚50V程度)の出力となる。 Since the string on the west roof is 3 series and 1 parallel, the output is about 150V (about 50V per module).
また、東側屋根のストリングも、西側屋根と同様3直列1並列のため、150V程度(モジュール1枚50V程度)の出力となる。 Moreover, since the string of the east side roof is also 3 series and 1 parallel like the west side roof, the output is about 150V (one module is about 50V).
これにより、各ストリング7〜9により発電した電力は、DCケーブル20〜22からブレーカ32〜35を介して端子台23に導かれる。このとき、西側屋根のストリング8と東側屋根のストリング9については、昇圧装置36および昇圧装置37によりストリング7の電圧と同等に昇圧される構成となっている。
Thereby, the electric power generated by each of the
南側屋根のストリング7からの出力(200V程度)を、そのまま西側屋根のストリング8と東側屋根のストリング9からブレーカ34,35を介して端子台23に並列に接続すると、この端子台23の電圧は、東側屋根および西側屋根と同等の150V程度となることから、南側屋根3のストリング7による発電を有効に活用できない。このため、西側屋根4のストリング8および東側屋根5のストリング9からの電圧を南側屋根3のストリング7、7の電圧にあわせるべく昇圧を行っている。
When the output from the
昇圧装置36および昇圧装置37により、ストリング8およびストリング9の電圧を200V付近まで昇圧する。
The voltage of the
また、昇圧装置36および昇圧装置37は、接続箱13内に収納できる大きさとし、たとえば図2のように接続箱13内に収納して配置されている。
Further, the
各ストリング32、33,34,35からの直流電力は、南側屋根3のストリング7、7からは、分電盤15にそのまま導かれ、西側屋根4及び東側屋根5のストリング8,9からは、昇圧装置34、35により昇圧され、端子台23からPCS14を介して分電盤15に導かれている。
DC power from each of the
本実施例の場合、ブレーカが30〜35と6個設けられているが、昇圧が必要となるストリング8、9からの電圧を昇圧すべく、それぞれに昇圧装置36、37を取り付け、ストリング7の電圧と均一化してより最適な発電能力を得るよう構成している。
In the case of this embodiment, six
以上構成により、各太陽電池モジュールで発電した直流電力は、ブレーカをまたは昇圧装置及びブレーカを介し、端子台から、PCSに供給される。 With the above configuration, the DC power generated by each solar cell module is supplied to the PCS from the terminal block via the breaker or the booster and the breaker.
PCSでは、直流を交流に変換し、分電盤から家電製品等の負荷に電力を供給するか、余剰電力の場合は、交流遮断器を介して、系統に送られる。系統に送られる電力は、電力メータにより計測可能となっている。 In PCS, direct current is converted into alternating current, and power is supplied from a distribution board to a load such as a home appliance, or in the case of surplus power, it is sent to the system via an AC breaker. The power sent to the system can be measured by a power meter.
以上より、本実施例では、接続箱内に、昇圧装置を配置した構成としたので、発電量を落とすことなく太陽光発電システムの外観性向上を図ることができる。 As described above, in this embodiment, since the booster device is arranged in the junction box, it is possible to improve the appearance of the photovoltaic power generation system without reducing the power generation amount.
図3は、実施例2にかかる接続箱13を示した図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating the
実施例1と共通する構成については同一符合を付し、異なる構成について詳細について説明する。 The same reference numerals are given to configurations common to the first embodiment, and details of different configurations will be described.
本実施例は、ブレーカ30〜35に設けたストリングのDCケーブル20または昇圧装置36,37を接続する部分をプラグインコネクタとしたものである。
In the present embodiment, a portion where the
具体的には、ブレーカ30〜35の下方に突出するように、陽極部分にプラグインコネクタ30f〜35fおよび陰極部分にプラグインコネクタ30g〜35gを設けている。
Specifically, plug-in
これら陽極部分30f〜35fおよび陰極部分30g〜35gに対応して、昇圧装置36、37の陽極部分および陰極部分にも、それぞれプラグインコネクタ36h、36i、37h、37iを設けている。
Corresponding to the
昇圧装置36には、DCケーブル21を接続するプラグインコネクタ36f及び36g、昇圧装置37には、DCケーブル22を接続するためのプラグインコネクタ37f及び37gを設けている。
The
以上構成により、発電量を落とすことなく太陽光発電システムの外観性向上を図り、また施工ミスが少なくシステムコストを安くすることが可能となる。 With the above configuration, it is possible to improve the appearance of the photovoltaic power generation system without reducing the amount of power generation, and to reduce the system cost with few construction errors.
図4は、実施例3にかかる接続箱を示した図である。 FIG. 4 is a diagram illustrating a junction box according to the third embodiment.
実施例1と共通する構成については同一符合を付し、異なる構成について詳細について説明する。 The same reference numerals are given to configurations common to the first embodiment, and details of different configurations will be described.
なお、本実施例では、ブレーカ30〜35に設けたストリングのDCケーブル20または昇圧装置36,37を接続する部分をプラグインコネクタとしたもので説明している。
In the present embodiment, the description is made on the assumption that the
具体的には、ブレーカ30〜35の下方に突出するように、陽極部分にプラグインコネクタ30f〜35fおよび陰極部分にプラグインコネクタ30g〜35gを設けている。
Specifically, plug-in
これら陽極部分30f〜35fおよび陰極部分30g〜35gに対応して、昇圧装置36、37の陽極部分および陰極部分にも、それぞれプラグインコネクタ36h、36i、37h、37iを設けている。
Corresponding to the
昇圧装置36には、DCケーブル21を接続するプラグインコネクタ36f及び36g、昇圧装置37には、DCケーブル22を接続するためのプラグインコネクタ37f及び37gを設けている。
The
さらに、昇圧装置36及び昇圧装置37には、接続確認手段としてのLED36jおよび37jを設けており、ストリング7のDCケーブル21の陽極と陰極に必要なプラグイン端子と、昇圧装置36のプラグインコネクタ36f、36g、37f、37gへの接続ならびに昇圧装置36、37のプラグインコネクタ36h、36i、37h、37iへの接続が確実に行われていると通電し、発光する構成となっている。以上構成とすることで、発電量を落とすことなく太陽光発電システムの外観性向上を図り、また施工ミスが少なくシステムコストを安く、かつ、誤接続防止となる。
Further, the
また、誤接続防止としては、その他、各端子に2段階で接続することによりようやく通電する構成や、プラグインコネクタに固定物(図示せず)を取り付けることにより確実に接続することにより、誤接続防止が可能となる。 In addition, to prevent incorrect connection, misconnection can be achieved by connecting the terminals to each terminal in two stages, or by connecting them securely by attaching a fixed object (not shown) to the plug-in connector. Prevention becomes possible.
また、図5に示すように、ブレーカ30〜35のそれぞれに表示装置30k〜35kを設けるようにしてもよい。表示装置30k〜35kには、電圧値、電流値、電力値、温度など計測した値をモニターすることにより不具合解析が出来てシステム状況の管理が可能となる。
Moreover, as shown in FIG. 5, you may make it provide the
その他、図6に示すように、昇圧装置36、37のそれぞれに表示装置36k、37kを設けるようにしてもよい。表示装置36k、37kには、電圧値、電流値、電力値、温度など計測した値をモニターすることにより不具合解析が出来てシステム状況の管理が可能となる。
In addition, as shown in FIG. 6,
また、図7に示すように、ブレーカ30〜35に、通信機器30n〜35nを設け通信機能を持たせてもよい。このようなブレーカとすることにより、通信機能付き電圧値、電流値、電力値、温度など計測した値を通信することにより不具合解析が出来て遠隔地にてシステム状況の管理が可能となる。
Further, as shown in FIG. 7, the
図8は、本発明の第4の実施例にかかる図である。 FIG. 8 is a diagram according to a fourth embodiment of the present invention.
本実施例では、昇圧装置36,37をPCS38内に設けたものである。
In this embodiment, the
本実施例では、PCS38内に、昇圧装置36、37を配置した構成としたので、発電量を落とすことなく太陽光発電システムの外観性向上を図ることができ、更には、昇圧装置に変えて、MPPT(Max Power Tracking Point:最大電力追従)機能設けるものや、昇圧装置にさらにMPPT機能を設ける構成としてもよい。
In this embodiment, since the
上記各実施例では、昇圧装置を2つ取り付けた例で説明したが、これに限られず、屋根の形状、太陽電池モジュール等により昇圧の必要となるストリング数によって異なることは言うまでもない。
In each of the above-described embodiments, an example in which two boosting devices are attached has been described. However, the present invention is not limited to this.
1 電力系統
2 家
3、4、5 屋根
6、 太陽電池モジュール
7、8、9 ストリング
10、11、12 ケーブル
13 接続箱
14 パワーコンディショナシステム(PCS)
15 分電盤
16 連系遮断器
17 電力メータ
18 ケーブル
19 負荷
20、21、22 DCケーブル
23 端子台
28、29 ケーブル
30、31、32、33、34、35 ブレーカ
36、37 昇圧装置
38 パワーコンディショナシステム(PCS)
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15
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