JP2014011914A

JP2014011914A - 太陽光発電システム

Info

Publication number: JP2014011914A
Application number: JP2012148629A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Suganuma; 良之菅沼
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-07-02
Filing date: 2012-07-02
Publication date: 2014-01-20

Abstract

【課題】自立運転出力の取出しが可能な状態であることを知らせる太陽光発電システムを得ること。
【解決手段】実施の形態の太陽光発電システムは、太陽電池１と、前記太陽電池から得られる直流電力を交流電力に変換するインバータ４と、外部交流電源５と連係させるための連係用出力端子と、自立運転出力として利用するための自立運転用出力端子と、のいずれから前記インバータが前記交流電力を出力させるかを制御する制御手段１０と、前記自立運転用出力端子が利用可能であることを外部に通知する自立運転出力可能通知手段８と、前記自立運転用出力端子から前記交流電力が出力される場合に、前記制御手段あるいは前記自立運転用出力端子からの情報に基づいて前記自立運転出力可能通知手段に通知させるように制御する通知制御手段７と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、太陽電池によって得た直流電力を逆変換装置（インバータ）によって交流電力に変換し、交流電源系統と系統連系を行う系統連系機能および前記逆変換装置の出力による自立運転機能を有する太陽光発電装置を用いた太陽光発電システムに関する。

太陽光発電システムでは、直流で発電した太陽電池出力を商用系統や発電機等の交流系統と連系運転させるために、逆変換装置により直流電力を連系系統と電圧や周波数を同期させた交流電力に変換し、系統連系運転をおこなっている。

特許文献１に記載があるように、逆変換装置には、系統と切り離した独立負荷向けに交流出力を供給する自立運転機能を有しているものもある。

なお、逆変換装置は、太陽電池出力を有効に取り出すＭＰＰＴ制御や連系系統を保護するための機能、自立運転機能等を装備した形で、パワーコンディショナと呼ばれる場合もある。

自立運転機能は、災害時において商用系統が停電を起こした場合等、連系運転できない状況において、太陽電池が発電可能な場合に、自動または手動にて自立運転機能へ切り替えて、負荷に対して電力を供給できる機能である。

自立運転機能は、逆変換装置を搭載したパワーコンディショナ本体にコンセントとして用意する場合や、端子台を用意している場合もあり、その端子台から別の場所にコンセントとして用意する場合もある。

特開２００９−１０６０３１号公報

自立運転機能は、災害時等の商用系統停電時に活用が期待されるが、普段から使用する機能でないため、実際に停電が起きて使用可能な時に、自立運転機能の存在に気付かず、活用されない恐れがあった。

この発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、商用系統が停電して、なおかつ、太陽光発電システムが自立運転可能なときに自立運転出力の取出しが可能な状態であることを知らせる機能を装備した、太陽光発電システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、太陽電池と、前記太陽電池から得られる直流電力を交流電力に変換するインバータと、外部交流電源と連係させるための連係用出力端子と、自立運転出力として利用するための自立運転用出力端子と、のいずれから前記インバータが前記交流電力を出力させるかを制御する制御手段と、前記自立運転用出力端子が利用可能であることを外部に通知する自立運転出力可能通知手段と、前記自立運転用出力端子から前記交流電力が出力される場合に、前記制御手段あるいは前記自立運転用出力端子からの情報に基づいて前記自立運転出力可能通知手段に通知させるように制御する通知制御手段と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、災害等で商用系統停電時の自立運転機能の活用が期待されるときに、自立運転出力の取出しが可能な状態であることを自発的に知らせることができるという効果を奏する。

図１は、自立運転機能付きの太陽光発電システムの一般的なシステム構成図である。図２は、本発明の実施の形態１にかかる太陽光発電システムのシステム構成図である。図３は、本発明の実施の形態２にかかる太陽光発電システムのシステム構成図である。図４は、本発明の実施の形態３にかかる太陽光発電システムのシステム構成図である。

以下に、本発明にかかる太陽光発電システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
はじめに、図１に自立運転機能付きの太陽光発電システムの一般的なシステム構成図を示す。太陽電池１は接続箱２を介してパワーコンディショナ３内の逆変換装置（インバータ）４に接続されている。太陽電池１により得られた直流電力は逆変換装置４により交流電力にされて商用系統や発電機等の交流電源５と連係した交流電力系統として負荷９に交流電力を供給する系統連係運転を行うことが可能である。しかし、交流電源５が停電している場合など、交流電力系統の状況によっては、連系運転ではなく、交流電力系統から太陽電池１からの電気系統を切り離して太陽電池１からの電気系統のみにより運転する自立運転を実行することが可能である。この場合、太陽電池１から逆変換装置４を介して得られた交流電力はコンセントまたは端子台６から利用することが可能である。

上述したように、自立運転機能は普段は使用しないものである。従って、災害時等、商用系統停電時に、太陽光発電システムの自立運転機能の存在を知らないために、使用されないケースがあり、従来は自立運転機能を有効に活用することができなかった。

図２は、本発明の実施の形態１にかかる自立運転機能付きの太陽電池システムのシステム構成図である。太陽電池１はダイオード（整流器）を備えた接続箱２を介してパワーコンディショナ３内の逆変換装置（インバータ）４に接続されている。太陽電池１により得られた直流電力は、接続箱２を介してパワーコンディショナ３に入力され、パワーコンディショナ３内の逆変換装置４により直流電力から交流電力に変換されて商用系統や発電機等の交流電源５と連係した交流電力系統として系統連係運転を行うことが可能である。

さらに、本実施の形態にかかる太陽電池システムにおいては、太陽電池１の電力を利用した自立運転の出力を分岐して、自立運転出力の取出しが可能である。即ち、太陽電池１の直流電力から逆変換装置４を介して得られた交流電力は、パワーコンディショナ３に設置されたコンセントまたは端子台６から利用することが可能である。さらに本実施の形態にかかる太陽電池システムのパワーコンディショナ３は、自立運転出力の取出しが可能な状態であることを知らせる自立運転出力可能通知手段８を備えている。

具体的には、商用系統の交流電源５が停電した時など、連系運転を行えないときには、交流電源５などからの情報等に基づいてパワーコンディショナ３内の制御手段１０（制御回路）が逆変換装置４の連系用出力をオフにして自立運転用出力をオンにする。即ち、自動にて連系運転から自立運転へ切り替わり、これによりコンセントまたは端子台６が利用可能になる。それと同時に、制御手段１０或いはパワーコンディショナ３の自立運転用出力端子などの情報からコンセントまたは端子台６が利用可能になったことを通知された通知制御手段７（制御回路）は、自立運転出力可能通知手段８を用いて、自立運転出力が可能なことを表示、ランプの光やブザーの音などの光または音、或いは振動などにより外部へ通知する。

なお、連系運転を行えないときに逆変換装置４の連系用出力をオフにして自立運転用出力をオンにしたとしても、例えば太陽電池１の電力が十分得られない場合は、自立運転の出力が可能でない場合もあり得る。その場合は、連系運転を行えない場合であっても、さらに太陽電池１から十分な電力、即ち、予め定めた所定の電力が得られる状態であるか否かの判断を通知制御手段７が行った上で、自立運転出力が可能なことを外部へ通知するようにしてもよい。

また、自立運転出力へと手動で切り替えることが可能な場合は、例えば、通知制御手段７を介して自立運転出力が可能になった旨の通知指示を自立運転出力可能通知手段８へ送るようにすることで、自立運転出力可能通知手段８は自立運転出力が可能なことを外部へ通知する。

自立運転出力可能通知手段８が外部への通知のために使用する電力の供給は、太陽電池１の直流電力から逆変換装置４を介して得られた交流電力を図２の構成に従って通知制御手段７を介して自立運転出力可能通知手段８に供給するようにしてもよい。あるいは、図示していない外部電源から自立運転出力可能通知手段８に電力を供給するようにしてもよい。

以上説明したように、この実施の形態の太陽光発電システムにおいては、連系運転が停電などにより行えない場合において太陽電池電力が取り出せる状態のときに、自立運転出力が運転可能であることを自発的に外部に知らせる。これにより、自立運転機能を有効に活用することが可能となる。

実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２にかかる自立運転機能付きの太陽電池システムのシステム構成図である。図３の太陽電池システムにおいては、通知制御手段７に接続箱２を介して太陽電池１の直流電力が直接流れる。通知制御手段７は、この直流電力を自立運転出力可能通知手段８に供給する。他の構成要素については、図２と同一の符号は同一部分を表し、その説明を省略する。

本実施の形態にかかる太陽電池システムにおいては、太陽電池１の直流電力をパワーコンディショナ３に設置された自立運転出力可能通知手段８が使用する電力として直接利用する。なお、直流電源として太陽電池１の直流電力を利用しない場合は、図示しない蓄電池等から自立運転出力可能通知手段８に電力を供給するようにしてもよい。

以上のように、この実施の形態の太陽光発電システムにおいても、自立運転機能を有効に活用することが可能となる上、そのために用いる自立運転出力可能通知手段８への電力として太陽電池１の直流電力を利用するので、節電も可能になる。

実施の形態３．
図４は、本発明の実施の形態３にかかる自立運転機能付きの太陽電池システムのシステム構成図である。図４の太陽電池システムにおいては、パワーコンディショナ３とは別に自立運転出力取出し口１１を設置する。自立運転出力取出し口１１には、例えば、コンセントまたは端子台６を経て接続されたコンセントまたは端子台６０が設置されており、ここから太陽電池１の直流電力から得られた交流電力を利用することができる。さらに、自立運転出力可能通知手段８を自立運転出力取出し口１１あるいはその付近に装備する。即ち、パワーコンディショナ３の自立運転出力を別の場所に用意した自立運転出力取出し口１１に配線し、その付近に自立運転出力可能通知手段８を設置することで、自立運転出力が可能なことを外部へ表示する。他の構成要素については、図２と同一の符号は同一部分を表し、その説明を省略する。

以上説明したように、この実施の形態の太陽光発電システムにおいては、連系運転が停電などにより行えない場合において太陽電池電力が取り出せる状態のときに、パワーコンディショナ３とは別の場所に用意している自立運転出力取出し口１１で、自立運転可能であることを知らせることが可能となる。即ち、自立運転出力取出し口１１をよりユーザが利用しやすいあるいは見つけやすい場所に配置することで、自立運転出力が利用可能性を高めた上で利用可能か否かをユーザにより分かりやすくすることができるので、自立運転機能をさらに有効に活用することが可能となる。

なお、ユーザの利便性が高まるのであれば、自立運転出力可能通知手段８は必ずしも自立運転出力取出し口１１の付近である必要はない。自立運転出力を利用できるコンセントまたは端子台６０と自立運転出力可能通知手段８がそれぞれパワーコンディショナ３とは別の場所に設置され両者同士は近辺に設置されていなくても構わない。

自立運転出力可能通知手段８が外部通知に使用する電力の供給は、太陽電池１の直流電力から逆変換装置４を介して得られた交流電力を図４の構成に従って通知制御手段７を介して自立運転出力可能通知手段８に供給するようにしてもよい。あるいは、図示しない外部電源から自立運転出力可能通知手段８に電力を供給するようにしてもよい。また、実施の形態２と同様に、太陽電池１の直流電力をパワーコンディショナ３とは別の場所に設置された自立運転出力可能通知手段８が使用する電力として直接利用するようにして、節電を図ることも可能である。また、図示しない蓄電池等から自立運転出力可能通知手段８に電力を供給するようにしてもよい。

さらに、本願発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上記実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出されうる。例えば、上記実施の形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出されうる。更に、異なる実施の形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

以上のように、本発明にかかる太陽光発電システムは、自立運転機能を搭載した逆変換装置やパワーコンディショナによる太陽光発電システムに有用であり、特に、災害時の商用系統停電時などに自立運転機能を有効活用するのに適している。

１太陽電池
２接続箱
３パワーコンディショナ
４逆変換装置（インバータ）
５交流電源
６，６０コンセントまたは端子台
７通知制御手段
８自立運転出力可能通知手段
９負荷
１０制御手段
１１自立運転出力取出し口

Claims

太陽電池と、
前記太陽電池から得られる直流電力を交流電力に変換するインバータと、
外部交流電源と連係させるための連係用出力端子と、自立運転出力として利用するための自立運転用出力端子と、のいずれから前記インバータが前記交流電力を出力させるかを制御する制御手段と、
前記自立運転用出力端子が利用可能であることを外部に通知する自立運転出力可能通知手段と、
前記自立運転用出力端子から前記交流電力が出力される場合に、前記制御手段あるいは前記自立運転用出力端子からの情報に基づいて前記自立運転出力可能通知手段に通知させるように制御する通知制御手段と、
を備える
ことを特徴とする太陽光発電システム。
前記インバータと、制御手段と、通知制御手段と、を有するパワーコンディショナを
さらに備え、
前記パワーコンディショナに、前記自立運転用出力端子或いは前記自立運転用出力端子に接続して外部から電力を利用可能なコンセント、および前記自立運転出力可能通知手段が設置されている
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。
前記インバータと、制御手段と、通知制御手段と、を有するパワーコンディショナを
さらに備え、
前記パワーコンディショナとは別の場所に、前記自立運転用出力端子或いは前記自立運転用出力端子に接続して外部から電力を利用可能なコンセント、および前記自立運転出力可能通知手段が設置されている
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。
前記パワーコンディショナとは別の場所に設置された自立運転出力取出し口に、前記自立運転用出力端子或いは前記自立運転用出力端子に接続して外部から電力を利用可能なコンセント、および前記自立運転出力可能通知手段が設置されている
ことを特徴とする請求項３に記載の太陽光発電システム。
前記自立運転出力可能通知手段は、前記太陽電池から得られる電力を利用して外部に通知する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽光発電システム。
前記通知制御手段は、前記自立運転用出力端子から予め定めた所定の電力が得られる場合に、前記自立運転出力可能通知手段に通知させる
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の太陽光発電システム。
前記自立運転出力可能通知手段は、表示、光、音、或いは振動を用いて外部に通知する
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の太陽光発電システム。