JP2014063817A - 太陽光発電システムの発電量推定装置、発電量推定方法、発電量推定プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】太陽光発電システムの発電量を精度良く推定することができる発電量推定装置を提供する。
【解決手段】複数の太陽電池セルを備える太陽光発電システムの発電量を推定する発電量推定装置は、前記太陽電池セル毎に前記太陽電池セルへの影のかかり方を算出する第１算出部と、前記第１算出部の算出結果に基づいて前記太陽電池セル毎の電流電圧特性を算出する第２算出部と、前記太陽光発電システムでの前記複数の太陽電池セルの接続態様に基づいて、前記太陽電池セル毎の電流電圧特性を合成して、前記太陽光発電システムの出力電流電圧特性を算出する第３算出部と、前記第３算出部の算出結果に基づいて前記太陽光発電システムの発電量を推定する推定部とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、影による出力損失を考慮して太陽光発電システムの発電量を推定する発電量推定装置、発電量推定方法、発電量推定プログラムに関する。

太陽光発電システムに設けられている太陽電池パネルや太陽電池モジュールに影を生じさせ得る障害物の位置及び形状に基づいて、太陽電池パネルや太陽電池モジュールにどのように影がかかるかを判定することが従来から提案されている（例えば特許文献１及び特許文献２参照）

さらに、特許文献１では、太陽電池パネルにかかる影に基づいて太陽電池パネルでの発電量を試算することも提案されている。

特開２００１−２６５８３３号公報（段落００３７） 特開２００４−０９４６０号公報（段落０１３５乃至０１４０）

しかしながら、特許文献１には、太陽電池パネルにかかる影に基づいて太陽電池パネルでの発電量をどのように算出するかについての具体的な記載はない。例えば、太陽電池パネル受光面に影が全くかかっていない場合の発電量に太陽電池パネル受光面の全面積に対する太陽電池パネル受光面の影がかかっていない部分面積の面積比を乗じて発電量を算出する方法が考えられるが、この方法では太陽電池パネルの構造が全く考慮されていないため、算出した発電量と実際の発電量との乖離が大きい。

本発明は、上記の状況に鑑み、太陽光発電システムの発電量を精度良く推定することができる発電量推定装置、発電量推定方法、発電量推定プログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の一局面に係る発電量推定装置は、複数の太陽電池セルを備える太陽光発電システムの発電量を推定する発電量推定装置であって、前記太陽電池セル毎に前記太陽電池セルへの影のかかり方を算出する第１算出部と、前記第１算出部の算出結果に基づいて前記太陽電池セル毎の電流電圧特性を算出する第２算出部と、前記太陽光発電システムでの前記複数の太陽電池セルの接続態様に基づいて、前記太陽電池セル毎の電流電圧特性を合成して、前記太陽光発電システムの出力電流電圧特性を算出する第３算出部と、前記第３算出部の算出結果に基づいて前記太陽光発電システムの発電量を推定する推定部とを備える構成（第１構成）とする。

また、上記第１構成の発電量推定装置において、前記太陽光発電システムが、複数のバイパスダイオードをさらに備え、前記バイパスダイオードが前記太陽電池セル又は前記太陽電池セルを直列接続した太陽電池セルストリングをバイパスするシステムであり、前記第３算出部が、前記太陽光発電システムでの前記複数の太陽電池セル及び前記複数のバイパスダイオードの接続態様に基づいて、前記太陽電池セル毎の電流電圧特性及び前記バイパスダイオードの電流電圧特性を合成して、前記太陽光発電システムの出力電流電圧特性を算出する構成（第２構成）にしてもよい。

上記目的を達成するために本発明の他の局面に係る発電量推定装置は、太陽電池セルを直列接続した太陽電池セルストリングを複数備える太陽光発電システムの発電量を推定する発電量推定装置であって、前記太陽電池セルストリング毎に前記太陽電池セルストリング内の最も多く影がかかっていると判断した前記太陽電池セルへの影のかかり方を算出する第１算出部と、前記第１算出部の算出結果に基づいて前記太陽電池セルストリング毎の電流電圧特性を算出する第２算出部と、前記太陽光発電システムでの前記複数の太陽電池セルストリングの接続態様に基づいて、前記太陽電池セルストリング毎の電流電圧特性を合成して、前記太陽光発電システムの出力電流電圧特性を算出する第３算出部と、前記第３算出部の算出結果に基づいて前記太陽光発電システムの発電量を推定する推定部とを備える構成（第３構成）とする。

また、上記第３構成の発電量推定装置において、前記太陽光発電システムが、複数のバイパスダイオードをさらに備え、前記バイパスダイオードが前記太陽電池セルストリングをバイパスするシステムであり、前記第３算出部が、前記太陽光発電システムでの前記複数の太陽電池セルストリング及び前記複数のバイパスダイオードの接続態様に基づいて、前記太陽電池セルストリング毎の電流電圧特性及び前記バイパスダイオードの電流電圧特性を合成して、前記太陽光発電システムの出力電流電圧特性を算出する構成（第４構成）にしてもよい。

また、上記第１〜第４構成のいずれかの発電量推定装置において、前記第１算出部が影の濃淡を含む影のかかり方を算出する構成（第５構成）にしてもよい。

また、上記第１〜第５構成のいずれかの発電量推定装置において、前記推定部が前記太陽光発電システム内での電力伝送において生じる出力損失を推定し、推定した前記出力損失と前記第３算出部の算出結果とに基づいて前記太陽光発電システムの発電量を推定する構成（第６構成）にしてもよい。

上記目的を達成するために本発明の一局面に係る発電量推定方法は、複数の太陽電池セルを備える太陽光発電システムの発電量を推定する発電量推定方法であって、前記太陽電池セル毎に前記太陽電池セルへの影のかかり方を算出する第１算出ステップと、前記第１算出ステップの算出結果に基づいて前記太陽電池セル毎の電流電圧特性を算出する第２算出ステップと、前記太陽光発電システムでの前記複数の太陽電池セルの接続態様に基づいて、前記太陽電池セル毎の電流電圧特性を合成して、前記太陽光発電システムの出力電流電圧特性を算出する第３算出ステップと、前記第３算出ステップの算出結果に基づいて前記太陽光発電システムの発電量を推定する推定ステップとを備える構成とする。

上記目的を達成するために本発明の他の局面に係る発電量推定方法は、太陽電池セルを直列接続した太陽電池セルストリングを複数備える太陽光発電システムの発電量を推定する発電量推定方法であって、前記太陽電池セルストリング毎に前記太陽電池セルストリング内の最も多く影がかかっていると判断した前記太陽電池セルへの影のかかり方を算出する第１算出ステップと、前記第１算出ステップの算出結果に基づいて前記太陽電池セルストリング毎の電流電圧特性を算出する第２算出ステップと、前記太陽光発電システムでの前記複数の太陽電池セルストリングの接続態様に基づいて、前記太陽電池セルストリング毎の電流電圧特性を合成して、前記太陽光発電システムの出力電流電圧特性を算出する第３算出ステップと、前記第３算出ステップの算出結果に基づいて前記太陽光発電システムの発電量を推定する推定ステップとを備える構成とする。

上記目的を達成するために本発明の一局面に係る発電量推定プログラムは、複数の太陽電池セルを備える太陽光発電システムの発電量を推定する発電量推定プログラムであって、コンピュータを、前記太陽電池セル毎に前記太陽電池セルへの影のかかり方を算出する第１算出部、前記第１算出部の算出結果に基づいて前記太陽電池セル毎の電流電圧特性を算出する第２算出部、前記太陽光発電システムでの前記複数の太陽電池セルの接続態様に基づいて、前記太陽電池セル毎の電流電圧特性を合成して、前記太陽光発電システムの出力電流電圧特性を算出する第３算出部、及び前記第３算出部の算出結果に基づいて前記太陽光発電システムの発電量を推定する推定部、として機能させる構成とする。

上記目的を達成するために本発明の他の局面に係る発電量推定プログラムは、太陽電池セルを直列接続した太陽電池セルストリングを複数備える太陽光発電システムの発電量を推定する発電量推定プログラムであって、コンピュータを、前記太陽電池セルストリング毎に前記太陽電池セルストリング内の最も多く影がかかっていると判断した前記太陽電池セルへの影のかかり方を算出する第１算出部、前記第１算出部の算出結果に基づいて前記太陽電池セルストリング毎の電流電圧特性を算出する第２算出部、前記太陽光発電システムでの前記複数の太陽電池セルストリングの接続態様に基づいて、前記太陽電池セルストリング毎の電流電圧特性を合成して、前記太陽光発電システムの出力電流電圧特性を算出する第３算出部、及び前記第３算出部の算出結果に基づいて前記太陽光発電システムの発電量を推定する推定部、として機能させる構成とする。

本発明によると、太陽光発電システムでの複数の太陽電池セルの接続態様に基づいて、太陽電池セル毎の電流電圧特性を合成して、又は、太陽光発電システムでの複数の太陽電池セルストリングの接続態様に基づいて、太陽電池セルストリング毎の電流電圧特性を合成して、太陽光発電システムの出力電流電圧特性が算出される。算出された太陽光発電システムの出力電流電圧特性は、太陽光発電システムでの複数の太陽電池セル又は太陽電池セルストリングの接続態様に基づくものであるため、太陽光発電システムの実際の出力電流電圧特性との乖離が小さい。そして、本発明によると、上記の算出された太陽光発電システムの出力電流電圧特性に基づいて太陽光発電システムの発電量が推定されるので、太陽光発電システムの発電量を精度良く推定することができる。

太陽光発電システムの一構成例を示す図である。 図１に示す太陽光発電システムが備える太陽電池モジュールの構成を示す図である。 本発明に係る発電量推定装置の一構成例を示す図である。 第１実施形態に係る発電量の推定処理を示すフローチャートである。 太陽電池セルの四隅への影のかかり方を示す模式図である。 太陽電池セルの四隅への影のかかり方を示す模式図である。 太陽電池セルの四隅への影のかかり方を示す模式図である。 太陽電池セルの四隅への影のかかり方を示す模式図である。 太陽電池セルの四隅への影のかかり方を示す模式図である。 太陽電池セルの四隅への影のかかり方を示す模式図である。 太陽電池セルの電流電圧特性を示す図である。 太陽電池セルの電流電圧特性の直列合成を示す図である。 太陽電池モジュールの電流電圧特性を示す図である。 太陽電池モジュールの電流電圧特性を示す図である。 太陽電池モジュールストリングの電流電圧特性の並列合成を示す図である。 図１に示す太陽光発電システムの出力電流電圧特性を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る発電量の推定手順を示すフローチャートである。 太陽電池セルストリング内の最も多く影がかかっている太陽電池セルを判断する処理の一例を示すフローチャートである。

本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。

＜太陽光発電システムの構成＞
図１は太陽光発電システムの一構成例を示す図である。図１に示す太陽光発電システムは、太陽電池モジュール１が直列接続されている太陽電池モジュールストリング２と、接続箱３と、集電箱４と、電力変換装置５とを備えている。

接続箱３は、複数の太陽電池モジュールストリング２から供給される電力を一つにまとめて出力する。集電箱４は、複数台の接続箱３から供給される電力を一つにまとめて出力する。接続箱３及び集電箱４は、太陽電池モジュールストリング２の並列接続を簡単に行うために設置されるものであり、省略することも可能である。

電力変換装置５は、各集電箱４から供給される電力の合計電力であるＤＣ電力をＡＣ電力又は電圧値が異なるＤＣ電力に変換して出力する。電力変換装置５から出力される電力が図１に示す太陽光発電システムの出力電力となる。また、電力変換装置５は、最大出力動作点追尾（ＭＰＰＴ：Maximum Power Point Tracking）機能を有しており、各集電箱４から供給される電力の合計電力であるＤＣ電力が最大となるようにＭＰＰＴ制御を行い、各太陽電池モジュール１の動作電圧及び動作電流を決定する。

図２は太陽電池モジュール１の構成を示す図である。太陽電池モジュール１は、１４個の太陽電池セル１１がインターコネクタ１２を介して直列接続されている太陽電池セルストリング１３を３個備えており、３個の太陽電池セルストリング１３が直列接続されているとともに、それぞれの太陽電池セルストリング１３にバイパスダイオード１４が接続されている構成である。バイパスダイオード１４は、対応する太陽電池セルストリング１３が影などの影響によって低発電状態であるときに、対応する太陽電池セルストリング１３をバイパスしてモジュール全体の出力低下を抑える。

＜本発明に係る発電量推定装置の構成＞
図３は、本発明に係る発電量推定装置の一構成例を示す図である。図３に示す構成例の発電量推定装置は、演算処理部１０１と、記憶部１０２と、入力部１０３と、出力部１０４と、通信インターフェース部１０５と、記憶媒体インターフェース部１０６と、データバス１０７とを備えるコンピュータである。

演算処理部１０１は、記憶部１０２に記憶されている発電量推定プログラムに従って、太陽光発電システムの発電量を推定する演算を実行する。

記憶部１０２は、発電量推定プログラム、発電量の推定対象である太陽光発電システムが備える太陽電池セルの位置データ及び形状データ、発電量の推定対象である太陽光発電システムが備える太陽電池セルに影を生じさせ得る障害物の位置データ及び形状データ等を記憶する。

入力部１０３は、操作者による操作内容に沿った処理を演算処理部１０１に実行させるために、操作者による操作内容に基づく入力データを演算処理部１０１に送る。

出力部１０４は、演算処理部１０１の演算実行結果などを出力（例えば表示や印刷など）する。

通信インターフェース部１０５は、ネットワークを介した通信により外部から各種のデータやプログラムを取得することができる。また、記憶媒体インターフェース部１０６は、記憶媒体に記憶されている各種のデータやプログラムを読み出すことができる。通信インターフェース部１０５によって取得された各種のデータやプログラム及び記憶媒体インターフェース部１０６によって読み出された各種のデータやプログラムは記憶部１０２に記憶しておくことができる。したがって、発電量推定プログラムはインターネット等のネットワークを経由してコンピュータにインストールされてもよく、ＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に記憶された状態からコンピュータにインストールされてもよい。

データバス１０７は、発電量推定装置の各部間のデータのやりとりを可能にするためのものである。

＜第１実施形態＞
図４は、図３に示す構成例の発電量推定装置が実行する第１実施形態に係る発電量の推定処理を示すフローチャートである。以下、図１に示す太陽光発電システムを発電量の推定対象とする場合について説明する。

まず初めに、演算処理部１０１は、３次元ＣＡＤを用いて、日時データと、太陽電池セル１１の位置データ及び形状データと、太陽電池セル１１に影を生じさせ得る障害物の位置データ及び形状データとから、太陽電池セル１１毎に太陽電池セル１１への影のかかり方を算出する（ステップＳ１０）。

太陽電池セル１１への影のかかり方を細かく算出すると、計算量が多くなってしまうため、本実施形態では、各太陽電池セル１１の四隅への影のかかり方のみを求めることによって各太陽電池セル１１への影のかかり方を算出するようにしている。具体的には、図５Ａに示すように太陽電池セル１１の四隅全てに影がかかっている場合には、太陽電池セル受光面の全面積に対する太陽電池セル受光面の影がかかっていない部分面積の面積比（以下、影面積比という）が１と判断し、図５Ｂに示すように太陽電池セル１１の三隅に影がかかっており残りの一隅には影がかかっていない場合には、影面積比が７／８と判断し、図５Ｃや図５Ｄに示すように太陽電池セル１１の二隅に影がかかっており残りの二隅には影がかかっていない場合には、影面積比が１／２と判断し、図５Ｅに示すように太陽電池セル１１の一隅に影がかかっており残りの三隅には影がかかっていない場合には、影面積比が１／８と判断し、図５Ｆに示すように太陽電池セル１１の四隅全てに影がかかっていない場合には、影面積比が０と判断する。なお、本実施形態で実施した太陽電池セル１１への影のかかり方の算出方法はあくまで一例であるため、他の算出方法を用いても構わない。

次に、演算処理部１０１は、記憶部１０２に予め記憶されている影が全くかかっていない場合の太陽電池セル１１の電流電圧特性データを参照して、太陽電池セル１１毎の電流電圧特性を算出する（ステップＳ２０）。図６に示すように、影がかっている太陽電池セル１１の電流電圧特性Ｔ２は、影が全くかかっていない場合の太陽電池セル１１の電流電圧特性Ｔ１に対して、影面積比に応じて電流が低下する。

次に、演算処理部１０１は、記憶部１０２に予め記憶されている図１に示す太陽光発電システムでの各太陽電池セル１１及び各バイパスダイオード１４の接続態様に関するデータを参照して、図１に示す太陽光発電システムの出力電流電圧特性を算出する（ステップＳ３０）。

ステップＳ３０では、ステップＳ２０において算出された太陽電池セル１１毎の電流電圧特性を利用して、太陽電池セルストリング１３毎の電流電圧特性がまず初めに算出される。太陽電池セルストリング１３は１４個の太陽電池セル１１の直列接続体であるため、太陽電池セルストリング１３の電流電圧特性は１４個の太陽電池セル１１の電流電圧特性の直列合成となる。１４個の太陽電池セル１１の電流電圧特性の直列合成では、太陽電池セルストリング１３の電流値は１４個の太陽電池セル１１中で影面積比が最も大きい太陽電池セルの電流値に制限され、太陽電池セルストリング１３の電圧値は１４個の太陽電池セルの電圧値を加算した値になる（図７参照。ただし図７では簡略化のため４個の太陽電池セルを直列接続した場合を示している。）。

続いて、太陽電池モジュール１毎の電流電圧特性が算出される。太陽電池モジュール１は３個の太陽電池セルストリング１３の直列接続体を備えているため、太陽電池モジュール１の電流電圧特性は基本的に３個の太陽電池セルストリング１３の電流電圧特性の直列合成となって図８Ａに示すようなカーブとなるが、一部の太陽電池セルストリング１３に影がかかっている場合には、その影がかかった太陽電池ストリング１３に対応するバイパスダイオード１４の電流電圧特性も影響するため、太陽電池モジュール１の電流電圧特性は図８Ｂに示すような段カーブ形状となる。

そして、ステップＳ３０に続くステップＳ４０において、図１に示す太陽光発電システムの出力電流電圧特性が算出される。太陽電池モジュール１は直並列接続されているため、太陽電池モジュール１の直列接続体である太陽電池モジュールストリング２毎の電流電圧特性は太陽電池モジュール１の電流電圧特性の直列合成によって求められ、図１に示す太陽光発電システムの出力電流電圧特性は各太陽電池モジュールストリング２の電流電圧特性の並列合成によって求められる。複数の太陽電池モジュールストリング２の電流電圧特性の並列合成では、図１に示す太陽光発電システムの出力電流値は複数の太陽電池モジュールストリング２の電流値を加算した値になる（図９参照。ただし図９では簡略化のため４個の太陽電池モジュールストリングを並列接続した場合を示している。）。

ステップＳ３０の処理後に、演算処理部１０１は、図１に示す太陽光発電システムの出力電流電圧特性の最大出力動作点Ｐｍａｘにおける出力電流値と出力電圧値とを乗算して得られた値を、図１に示す太陽光発電システムの発電量と推定し（ステップＳ４０）、発電量の推定処理フローを終了する。

上述した発電量の推定処理フローによると、ステップＳ３０において算出された図１に示す太陽光発電システムの出力電流電圧特性は、図１に示す太陽光発電システムでの複数の太陽電池セル１１の接続態様に基づくものであるため、図１に示す太陽光発電システムの実際の出力電流電圧特性との乖離が小さい。そして、上述した発電量の推定処理フローによると、ステップＳ３０において算出された図１に示す太陽光発電システムの出力電流電圧特性に基づいて図１に示す太陽光発電システムの発電量が推定されるので、図１に示す太陽光発電システムの発電量を精度良く推定することができる。

なお、発電量の推定対象は図１に示す太陽光発電システムに限定されることはなく、太陽電池セルの位置データ及び形状データと、太陽電池セルに影を生じさせ得る障害物の位置データ及び形状データと、太陽光発電システムでの複数の太陽電池セルの接続態様に関するデータとが記憶部２に記憶されている太陽光発電システムであれば、発電量の推定対象にすることができる。

＜第２実施形態＞
図１１は、図３に示す構成例の発電量推定装置が実行する第２実施形態に係る発電量の推定処理を示すフローチャートである。以下、図１に示す太陽光発電システムを発電量の推定対象とする場合について説明する。

上述した第１実施形態に係る発電量の推定処理は、全ての太陽電池セル１１の電流電圧特性を算出するため、特に膨大な数の太陽電池セルを備える産業用太陽光発電システムを発電量の推定対象とする場合には計算量が膨大になるという問題がある。そこで、本実施形態に係る発電量の推定処理は、第１実施形態に係る発電量の推定処理よりも計算量を削減することができるようにしている。

まず初めに、演算処理部１０１は、３次元ＣＡＤを用いて、日時データと、太陽電池セル１１の位置データ及び形状データと、太陽電池セル１１に影を生じさせ得る障害物の位置データ及び形状データとから、太陽電池セルストリング１３毎に太陽電池セルストリング１３内の最も多く影がかかっていると判断した太陽電池セル１１への影のかかり方を算出する（ステップＳ１１０）。

ここで、１つの太陽電池セルストリング１３について、太陽電池セルストリング１３内の最も多く影がかかっている太陽電池セル１１を判断する処理の一例を図１２のフローチャートに示す。なお、太陽電池セル１１に付ける順番は太陽電池セル１１を識別するためだけのものであり、その順番に特に意味はない。例えば、正極側から順に若い番号を振ってもよく、負極側から順に若い番号を振ってもよく、セル配置とは無関係に番号を振ってもよい。

図１２のフローチャートにおいて、演算処理部１０１は、まず初めにパラメータであるｋを１に設定し、パラメータである「暫定最大値」を０に設定して記憶部２に記憶させる（ステップＳ１１１）。

ステップＳ１１１に続くステップＳ１１２において、演算処理部１０１は、ｋ番目の太陽電池セル１１の影面積比を算出する。 太陽電池セル１１への影のかかり方を細かく算出すると、計算量が多くなってしまうため、本実施形態では、上述した第１実施形態と同様に、各太陽電池セル１１の四隅への影のかかり方のみを求めることによって各太陽電池セル１１への影のかかり方を算出するようにしている。

ステップＳ１１２に続くステップＳ１１３において、演算処理部１０１は、ｋ番目の太陽電池セル１１の影面積比が閾値以上であるか否かを判定する。なお、本実施形態では閾値を１に設定するが、ステップＳ１１２での算出方法等を考慮して、他の値（例えば９７／１００等）に設定してもよい。

ｋ番目の太陽電池セル１１の影面積比が閾値以上であれば（ステップＳ１１３のＹＥＳ）、演算処理部１０１は、ｋ番目の太陽電池セル１１を最も多く影がかかっている太陽電池セル１１と判断し（ステップＳ１１４）、その後フローを終了する。

一方、ｋ番目の太陽電池セル１１の影面積比が閾値以上でなければ（ステップＳ１１３のＮＯ）、演算処理部１０１は、ｋ番目の太陽電池セル１１の影面積比が「暫定最大値」以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１５）。ｋ番目の太陽電池セル１１の影面積比が「暫定最大値」以上であれば（ステップＳ１１５のＹＥＳ）、演算処理部１０１は、「暫定最大値」をｋ番目の太陽電池セル１１の影面積比に書き換えて更新して記憶部２に記憶させ、ｋ番目の太陽電池セル１１を暫定最大影面積比の太陽電池セル１１として記憶部２に記憶させ（ステップＳ１１６）、その後ステップＳ１１７に移行する。これに対して、ｋ番目の太陽電池セル１１の影面積比が「暫定最大値」以上でなければ（ステップＳ１１５のＮＯ）、演算処理部１０１は、直接ステップＳ１１７に移行する。

ステップＳ１１７において、演算処理部１０１は、ｋが所定の自然数ｎになっているかを判定する。なお、本実施形態では図２に示す太陽電池モジュール１の構造に合わせて閾値を１４に設定する。

ｋが所定の自然数ｎになっていれば（ステップＳ１１７のＹＥＳ）、全ての太陽電池セル１１を調べたことになるので、演算処理部１０１は、暫定最大影面積比の太陽電池セル１１を最も多く影がかかっている太陽電池セル１１と判断し（ステップＳ１１８）、その後フローを終了する。

一方、ｋが所定の自然数ｎになっていなければ（ステップＳ１１７のＮＯ）、次の太陽電池セル１１を調べるために、演算処理部１０１は、現在のｋの値に１を加えた値を新たなｋの値とし（ステップＳ１１９）、ステップＳ１１２に戻る。

図１２のフローチャートの処理によって、例えば１番目の太陽電池セル１１の影面積比が１であれば、残り１３個（２番目〜１４番目）の太陽電池セル１１の影面積比が省略され、例えば１，２番目の太陽電池セル１１の影面積比が１未満であって３番目の太陽電池セル１１の影面積比が１であれば、残り１１個（４番目〜１４番目）の太陽電池セル１１の影面積比が省略されるので、計算量を削減することができる。

図１１に戻って説明を続ける。ステップＳ１１０の処理後、演算処理部１０１は、記憶部１０２に予め記憶されている影が全くかかっていない場合の太陽電池セル１１の電流電圧特性データを参照して、太陽電池セルストリング１１毎の電流電圧特性を算出する（ステップＳ１２０）。具体的には、演算処理部１０１は、太陽電池セルストリング１１内の最も多く影がかかっている判断した太陽電池セル１１の電流電圧特性を算出し、太陽電池セルストリング１１の電流値を太陽電池セルストリング１１内の最も多く影がかかっている判断した太陽電池セル１１の電流値（影面積比に応じて低下した電流値）に制限し、太陽電池セルストリング１１の電圧値を太陽電池セルストリング１１内の最も多く影がかかっている判断した太陽電池セル１１の電圧値の１４倍にすることで、太陽電池セルストリング１１の電流電圧特性を算出する。

次に、演算処理部１０１は、記憶部１０２に予め記憶されている図１に示す太陽光発電システムでの各太陽電池セルストリング１３及び各バイパスダイオード１４の接続態様に関するデータを参照して、図１に示す太陽光発電システムの出力電流電圧特性を算出する（ステップＳ１３０）。

ステップＳ１３０では、ステップＳ１２０において算出された太陽電池セルストリング１３毎の電流電圧特性を利用して、太陽電池モジュール１毎の電流電圧特性が算出される。

そして、ステップＳ１３０に続くステップＳ１４０において、図１に示す太陽光発電システムの出力電流電圧特性が算出される。太陽電池モジュール１は直並列接続されているため、太陽電池モジュール１の直列接続体である太陽電池モジュールストリング２毎の電流電圧特性は太陽電池モジュール１の電流電圧特性の直列合成によって求められ、図１に示す太陽光発電システムの出力電流電圧特性は各太陽電池モジュールストリング２の電流電圧特性の並列合成によって求められる。

ステップＳ１３０の処理後に、演算処理部１０１は、図１に示す太陽光発電システムの出力電流電圧特性の最大出力動作点Ｐｍａｘにおける出力電流値と出力電圧値とを乗算して得られた値を、図１に示す太陽光発電システムの発電量と推定し（ステップＳ１４０）、発電量の推定処理フローを終了する。

上述した発電量の推定処理フローによると、ステップＳ１３０において算出された図１に示す太陽光発電システムの出力電流電圧特性は、図１に示す太陽光発電システムでの複数の太陽電池セル１１の接続態様に基づくものであるため、図１に示す太陽光発電システムの実際の出力電流電圧特性との乖離が小さい。そして、上述した発電量の推定処理フローによると、ステップＳ１３０において算出された図１に示す太陽光発電システムの出力電流電圧特性に基づいて図１に示す太陽光発電システムの発電量が推定されるので、図１に示す太陽光発電システムの発電量を精度良く推定することができる。

さらに、上述した発電量の推定処理フローによると、全ての太陽電池セルの電流電圧特性を算出しなくてすむので、計算量を削減することができる。

なお、発電量の推定対象は図１に示す太陽光発電システムに限定されることはなく、太陽電池セルの位置データ及び形状データと、太陽電池セルに影を生じさせ得る障害物の位置データ及び形状データと、太陽光発電システムでの複数の太陽電池セルストリングの接続態様に関するデータとが記憶部２に記憶されている太陽光発電システムであれば、発電量の推定対象にすることができる。

＜第３実施形態＞
上述した第１実施形態や第２実施形態では、影がかかっている太陽電池セルの電流低下量が影面積比のみに依存するようにしていたが、本実施形態では、影がかかっている太陽電池セルの電流低下量が影面積比と影の濃淡に依存するようにする。したがって、本実施形態では、同じ影面積比であっても影が濃い場合は太陽電池セルの電流低下量が大きくなり、影がうすい場合は太陽電池セルの電流低下量が小さくなる。

影の濃淡は、例えば太陽光を直達光成分と散乱光成分に分離し、太陽電池モジュール面における傾斜面日射量の散乱光成分の割合として求めることができる。また、天空率に応じて散乱成分を減じることで、より一層精度よく影濃淡を推定することができる。

影がかかっている太陽電池セルの電流低下量の算出以外は、上述した第１実施形態や第２実施形態と同じ処理を行うようにする。

本実施形態では、影の濃淡を考慮しているので、上述した第１実施形態や第２実施形態に比べて、太陽光発電システムの発電量をより一層精度良く推定することができる。

＜第４実施形態＞
上述した第１実施形態や第２実施形態では、太陽光発電システム内での電力伝送において生じる出力損失を考慮していないが、本実施形態では、太陽光発電システム内での電力伝送において生じる出力損失を推定するようにする。

演算処理部１０１は、太陽光発電システム内での電力伝送において生じる出力損失を、例えば電力伝送で用いられているケーブルでの電力損失や電力変換装置５での電力変換損失などを予めデータとして記憶部１０２に記憶したり、随時計算により求めたりすることで、太陽光発電システム内での電力伝送において生じる出力損失を推定する。

そして、演算処理部１０１は、太陽光発電システムの出力電流電圧特性を上述した第１実施形態や第２実施形態と同じ処理を行って算出し、算出した太陽光発電システムの出力電流電圧特性を、推定した太陽光発電システム内での電力伝送において生じる出力損失を用いて補正し、その補正した太陽光発電システムの出力電流電圧特性の最大出力動作点から太陽光発電システムの発電量を推定する。

本実施形態では、太陽光発電システム内での電力伝送において生じる出力損失を考慮しているので、上述した第１実施形態や第２実施形態に比べて、太陽光発電システムの発電量をより一層精度良く推定することができる。なお、上述した第３実施形態と本実施形態とを組み合わせて実施することも可能である。

＜その他＞
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

１ 太陽電池モジュール
２ 太陽電池モジュールストリング
３ 接続箱
４ 集電箱
５ 電力変換装置
１１ 太陽電池セル
１２ インターコネクタ
１３ 太陽電池セルストリング
１４ バイパスダイオード
１０１ 演算処理部
１０２ 記憶部
１０３ 入力部
１０４ 出力部
１０５ 通信インターフェース部
１０６ 記憶媒体インターフェース部
１０７ データバス

Claims (10)

1. 複数の太陽電池セルを備える太陽光発電システムの発電量を推定する発電量推定装置であって、
   前記太陽電池セル毎に前記太陽電池セルへの影のかかり方を算出する第１算出部と、
   前記第１算出部の算出結果に基づいて前記太陽電池セル毎の電流電圧特性を算出する第２算出部と、
   前記太陽光発電システムでの前記複数の太陽電池セルの接続態様に基づいて、前記太陽電池セル毎の電流電圧特性を合成して、前記太陽光発電システムの出力電流電圧特性を算出する第３算出部と、
   前記第３算出部の算出結果に基づいて前記太陽光発電システムの発電量を推定する推定部とを備えることを特徴とする発電量推定装置。
2. 前記太陽光発電システムが、複数のバイパスダイオードをさらに備え、前記バイパスダイオードが前記太陽電池セル又は前記太陽電池セルを直列接続した太陽電池セルストリングをバイパスするシステムであり、
   前記第３算出部が、前記太陽光発電システムでの前記複数の太陽電池セル及び前記複数のバイパスダイオードの接続態様に基づいて、前記太陽電池セル毎の電流電圧特性及び前記バイパスダイオードの電流電圧特性を合成して、前記太陽光発電システムの出力電流電圧特性を算出する請求項１に記載の発電量推定装置。
3. 太陽電池セルを直列接続した太陽電池セルストリングを複数備える太陽光発電システムの発電量を推定する発電量推定装置であって、
   前記太陽電池セルストリング毎に前記太陽電池セルストリング内の最も多く影がかかっていると判断した前記太陽電池セルへの影のかかり方を算出する第１算出部と、
   前記第１算出部の算出結果に基づいて前記太陽電池セルストリング毎の電流電圧特性を算出する第２算出部と、
   前記太陽光発電システムでの前記複数の太陽電池セルストリングの接続態様に基づいて、前記太陽電池セルストリング毎の電流電圧特性を合成して、前記太陽光発電システムの出力電流電圧特性を算出する第３算出部と、
   前記第３算出部の算出結果に基づいて前記太陽光発電システムの発電量を推定する推定部とを備えることを特徴とする発電量推定装置。
4. 前記太陽光発電システムが、複数のバイパスダイオードをさらに備え、前記バイパスダイオードが前記太陽電池セルストリングをバイパスするシステムであり、
   前記第３算出部が、前記太陽光発電システムでの前記複数の太陽電池セルストリング及び前記複数のバイパスダイオードの接続態様に基づいて、前記太陽電池セルストリング毎の電流電圧特性及び前記バイパスダイオードの電流電圧特性を合成して、前記太陽光発電システムの出力電流電圧特性を算出する請求項３に記載の発電量推定装置。
5. 前記第１算出部が影の濃淡を含む影のかかり方を算出する請求項１〜４のいずれか１項に記載の発電量推定装置。
6. 前記推定部が前記太陽光発電システム内での電力伝送において生じる出力損失を推定し、推定した前記出力損失と前記第３算出部の算出結果とに基づいて前記太陽光発電システムの発電量を推定する請求項１〜５のいずれか１項に記載の発電量推定装置。
7. 複数の太陽電池セルを備える太陽光発電システムの発電量を推定する発電量推定方法であって、
   前記太陽電池セル毎に前記太陽電池セルへの影のかかり方を算出する第１算出ステップと、
   前記第１算出ステップの算出結果に基づいて前記太陽電池セル毎の電流電圧特性を算出する第２算出ステップと、
   前記太陽光発電システムでの前記複数の太陽電池セルの接続態様に基づいて、前記太陽電池セル毎の電流電圧特性を合成して、前記太陽光発電システムの出力電流電圧特性を算出する第３算出ステップと、
   前記第３算出ステップの算出結果に基づいて前記太陽光発電システムの発電量を推定する推定ステップとを備えることを特徴とする発電量推定方法。
8. 太陽電池セルを直列接続した太陽電池セルストリングを複数備える太陽光発電システムの発電量を推定する発電量推定方法であって、
   前記太陽電池セルストリング毎に前記太陽電池セルストリング内の最も多く影がかかっていると判断した前記太陽電池セルへの影のかかり方を算出する第１算出ステップと、
   前記第１算出ステップの算出結果に基づいて前記太陽電池セルストリング毎の電流電圧特性を算出する第２算出ステップと、
   前記太陽光発電システムでの前記複数の太陽電池セルストリングの接続態様に基づいて、前記太陽電池セルストリング毎の電流電圧特性を合成して、前記太陽光発電システムの出力電流電圧特性を算出する第３算出ステップと、
   前記第３算出ステップの算出結果に基づいて前記太陽光発電システムの発電量を推定する推定ステップとを備えることを特徴とする発電量推定方法。
9. 複数の太陽電池セルを備える太陽光発電システムの発電量を推定する発電量推定プログラムであって、
   コンピュータを、
   前記太陽電池セル毎に前記太陽電池セルへの影のかかり方を算出する第１算出部、
   前記第１算出部の算出結果に基づいて前記太陽電池セル毎の電流電圧特性を算出する第２算出部、
   前記太陽光発電システムでの前記複数の太陽電池セルの接続態様に基づいて、前記太陽電池セル毎の電流電圧特性を合成して、前記太陽光発電システムの出力電流電圧特性を算出する第３算出部、及び
   前記第３算出部の算出結果に基づいて前記太陽光発電システムの発電量を推定する推定部、
   として機能させるための発電量推定プログラム。
10. 太陽電池セルを直列接続した太陽電池セルストリングを複数備える太陽光発電システムの発電量を推定する発電量推定プログラムであって、
    コンピュータを、
    前記太陽電池セルストリング毎に前記太陽電池セルストリング内の最も多く影がかかっていると判断した前記太陽電池セルへの影のかかり方を算出する第１算出部、
    前記第１算出部の算出結果に基づいて前記太陽電池セルストリング毎の電流電圧特性を算出する第２算出部、
    前記太陽光発電システムでの前記複数の太陽電池セルストリングの接続態様に基づいて、前記太陽電池セルストリング毎の電流電圧特性を合成して、前記太陽光発電システムの出力電流電圧特性を算出する第３算出部、及び
    前記第３算出部の算出結果に基づいて前記太陽光発電システムの発電量を推定する推定部、
    として機能させるための発電量推定プログラム。

Images