JP2015231326A - ソーラー発電診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ソーラー発電設備は、運転時間の経過と共にその発電出力が低下する。その主な原因は、ソーラーパネル部材を含む装置自身の劣化によるほか、ソーラーパネルの表面が汚染されることにより事実上照射照度が衰弱することにもよる。特に後者の場合には速やかな洗浄をすれば、発電量が回復する。ここではソーラー発電設備の発電量低下の原因を速やかに把握するための手段が必要とされている。【解決手段】ソーラー発電設備の発電量とソーラーパネル表面の反射光の強度の関係を一定の基準値と比較する方法で、パネル表面の汚染の発生若しくはソーラー発電設備の劣化の発生状態を、天候に左右されずに、判別する。【選択図】 図１

Description

ソーラー発電設備（以下ソーラー設備という）が各地に設置されるようになってきた。本発明はソーラー設備を効果的に維持管理するための手段を提供するものである。

再生可能エネルギー普及の社会的な要請を受けて、多くのソーラー設備が設置されるようになってきた。このソーラー設備が発電する電力は固定価格で電力会社や電力小売り事業者（以下、電力会社等という）に販売することができる制度の恩恵を受けて普及が進みつつある。

このソーラー設備は、機構部が無いことから、手をかけずに発電電力の販売が継続して行えるものと期待されて、その手軽さゆえに、事業用のみならず一般家庭も含めて導入が進められている。しかしながら、ソーラー設備の運転現場では発電出力の低下が原因で導入時に実施した設備投資が見込み通りに回収できない状況がしばしば発生している。ソーラー設備といえども適切に維持管理を行い、発電量の低下を引き起こす原因の把握と発電量回復の対策を継続して実施することが重要なテーマとなっている。

特許公開２００７−１１００３８

ソーラー設備の発電電力量が、曇り天候などによる太陽光の減衰によって出力の低下が起きることはしばしばみられる現象である。一方、ソーラー設備の出力低下は、天候の影響のみならず、ソーラー設備を構成する部材自身の劣化や、長時間の風雨等に晒される結果ソーラーパネル表面部が汚染されソーラーパネルの受光量が減少することによるものなどもある。ソーラー設備を構成する部材自身の劣化による場合は発電装置部材の修理により発電量が回復する。

ソーラーパネル表面部の汚染による場合にはソーラーパネル表面を洗浄することで発電量の回復を図ることができる。したがって、ソーラー設備の運用者にとって発電装置の運転の障害となる状況をタイムリーに把握することは逸失する利益を防止するうえで大変重要なことである。

ここでは、天候の変化に伴いパネル部の照射が変化する環境のもとで、規定の照射条件で起こりうる発電電力の低下の有無と、もし低下が有る場合にはその原因について、ソーラーパネルの劣化故障によるもの、またはソーラーパネル表面の汚染によるものに仕分けを可能とする手段が課題となっている。

ソーラー設備の発電量はソーラーパネルの照射光の量にほぼ比例して増減する。一方ソーラーパネルに照射される光は、パネルの表面に汚染が見られる場合には一部が乱反射してそのエネルギーが失われる。通常はソーラー設備の運転時間の経過と共に汚染の程度が進み、乱反射する光の量が増加してソーラーパネル本体の発電部が受け取ることのできる照射照度が減少する。ここでは、ソーラーパネルの照射量とソーラーパネルで反射される光の量およびソーラーパネルで発電される発電量を用いて、ソーラー設備部材の劣化ならびにソーラーパネル表面の汚染の有無を検出する。

ソーラー発電の発電量の減少が発生する場合、その原因が天候の変化により照射量が増減するものか、ソーラー設備自身の劣化によるものか、または、パネルの表面の汚染によるものかを自動的に判別することができる。本発明により、ソーラー設備の運用者は、速やかな回復のための処置をとることができるため、逸失する利益を防止しながらソーラー設備運転が可能になる。

ここでは、ソーラーパネルの照射量を収集するセンサーとパネルの反射光を収集するセンサー、およびソーラー設備の発電出力を収集するセンサーを設ける。これらの収集した値を用いて、あらかじめ設けた判定基準値と比較する手段を設けて以下の実施例に記載する方法で発電出力低下の原因を自動判別する。

図１を用いて、本実施例を説明する。図１は、ソーラーパネル１、ソーラー光センサー３、
反射光センサー５、接続箱６、パワーコンディショナー７、分電盤８およびソーラー発電設備診断装置９より構成される。ソーラー発電設備診断装置９は、センサー装置の制御と入力機能部１０、判定機能部１１および表示機能部１２より構成される。

ここで、太陽光２のエネルギーは、ソーラー光センサー３でその照度が測定され電気信号に変換してセンサー装置の制御と入力機能部１０に通知する。一方、太陽光２がソーラーパネル１に照射されると、一部は反射光４となってソーラーパネルの外部に放出される。反射光センサー５はこの照射量を捉えるために設ける。

ここで、反射光センサー５ではソーラーパネル１からの反射４を電気信号に変換してセンサー装置の制御と入力機能部１０に通知する。残りのエネルギーはソーラーパネルで電力に変換された後に接続箱６に集められ、さらにパワーコンディショナー７で商用電源様式のエネルギーに変換され分電盤８を経由して電力会社等の電力網に流れていく。

パワーコンディショナー７で生成されるソーラー設備の発電電力量は、センサー装置の制御と入力機能部１０で収集して判定機能部１１に通知する。ここでは、ソーラー光センサー３および反射光センサー５の入力値とソーラー設備の発電電力を基準値と比較する方法で、ソーラー設備の出力低下の有無と、出力低下がある場合には下記に記載する方法でその要因を判定する。

結果は、表示機能部１２により運転管理者などに通知する。なお、通知先や通知の方法は、運転者向けにランプや文字表示機能を有する装置、若しくはコンピュータなどが考えられるが、ここではいずれでもよい。ここで、ソーラー設備の出力低下の有無と、出力低下がある場合の要因を判定する方法について説明する。まず、ソーラー設備の出力低下の有無は、ソーラー設備の発電出力とソーラー光センサー３の測定値の比率が、発電効率基準値から逸脱しているかどうかで判別する。

この発電効率基準値は、ソーラー設備導入時に実測して値を記憶する方法でもよく、または、ソーラー設備メーカーのカタログ値を使用する方法でもよい。
ここで、発電効率基準値からの逸脱があれば、次に、反射光センサー５の値とソーラー光センサー３の値を反射光基準値と比較する。ここで、反射光が小さい場合には、ソーラー設備の発電低下の要因をソーラー設備の劣化と判定する。一方、反射光が大きい場合には、ソーラーパネルの汚染と判定する。

ここでは記載される反射光基準線が重要な判断要素となるのであるが、これは、例えば、ソーラー設備の劣化がないとわかっている状態でソーラー設備のパネル表面の汚染状態とソーラー設備の発電電力量を関係つける値をあらかじめ測定して取得しておき、これを反射光標準値として用いる方法でもよい。
また、ソーラー設備の発電量をパワーコンディショナー７から収集する説明を記載したが、これは、接続箱６のほかソーラーパネル１の出力値を利用する方法でもよい。

ソーラー設備の運転時間の経過と共に発生するとされる発電量の低下の原因を通知する機能は、ソーラー設備の運用者にとって、ソーラー設備を効率よく維持管理していくために有益である。

発明の構成図

１ ソーラーパネル
２ 太陽光の照射
３ ソーラー光センサー
４ ソーラーパネルからの反射
５ 反射光センサー
６ 接続箱
７ パワーコンディショナー
８ 分電盤
９ ソーラー発電設備の診断装置
１０ センサー装置の制御と入力機能部
１１ 判定機能部
１２ 表示機能部

Claims (3)

1. ソーラーパネルを構成要素に持つソーラー発電装置、ソーラーパネルに照射する光の照度を測定するセンサーおよびソーラー発電装置診断機能よりなる構成で、ソーラー発電装置の発電する電力とソーラーパネルに照射する光の照度を測定するセンサーを用いて、ソーラーパネル表面の汚染の進み状態を検出することを特徴とするソーラーパネルの汚染検出方法
2. ソーラーパネルを構成要素に持つソーラー発電装置、ソーラーパネルに照射する光の照度を測定するセンサー、ソーラーパネルから反射する光の照度を測定するセンサーおよびソーラー発電装置診断機能よりなる構成で、ソーラー発電装置の発電する電力とソーラーパネルに照射する光の照度を測定するセンサーとソーラーパネルから反射する光の照度を測定するセンサーを用いて、ソーラー発電装置の劣化故障の進み状態とパネル表面の汚染状態を検出することを特徴とするソーラーパネル装置劣化故障検出方法
3. 請求項１から２に記載の方法による設備診断装置。