JP2016019386A - 太陽光発電設備の管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数個所に設置された個々の太陽光発電設備における単位時間当たりの発電量と、設備容量とを演算して、当該太陽光発電設備自体の状況と、他の太陽光発電設備に対する状況とを管理者側で管理する管理システムを提供する。【解決手段】太陽光発電設備１０における単位時間当たりの発電量と、設備容量とを入手するデータ取得部と、データ取得部が得た各データによって、管理指数＝[その太陽光発電設備における単位時間当たりの発電量]?[その太陽光発電設備における設備容量]を数値として算出する第１処理手段と、第１処理手段によって得られた管理指数を使用して、この管理指数の表、あるいはこの管理指数から得られるグラフを、モニターに表示する第１表示手段と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光発電設備の管理システムに関し、特に、設置条件や環境が様々な箇所に設置されている複数個所の太陽光発電設備の管理システムに関するものである。

太陽光発電設備は、空いた土地や建物の上等に、太陽光パネルの複数、場合によっては多数を設置して、これらの太陽光パネル群を電気的に纏めた一つの「設備」とされるものである。また、一つの太陽光発電設備については、これを構成している個々の太陽光パネルや、これらの間の電気的接続が正常であるか否かのメンテナンスが欠かせないし、太陽光パネルの「発電状況」や「劣化状態」も、常に把握していなければならない。

そして、このような太陽光発電設備は、一つだけでなく、多数箇所に設置されることが近年増加してきている状況にあり、それらの管理は相当負担の掛る作業になってきている。特に、一つの太陽光発電設備において使用されている太陽光パネルの数が増大したり、個々の太陽光発電設備における設備容量と発電効率がそれぞれ異なったものであると、当然のことながら、全体の管理作業量は、莫大なものとなる。

このような太陽熱発電設備に対する管理を行う従来技術としては、例えば、特許文献１の「太陽光発電診断装置」や、特許文献２の「太陽光発電装置の発電量管理システム」が知られている。

特開２０１２−５５０９０号公報、要約、代表図 特開２０１３−１７２５９７号公報、要約、代表図

特許文献１の「太陽光発電診断装置」は、「より確実な故障診断が可能な太陽光発電診断装置を提供する」ことを目的としてなされたもので、図５に示すように、「発電情報、日射情報及び温度情報を取得し（Ｓ１００）、これらの情報を記憶しておき（Ｓ１１０）、日射情報に基づく実際の日射量及び温度情報に基づくパネルの温度を用いて予測発電量を算出する（Ｓ１２０〜Ｓ１４０）。また、発電情報に基づく実績発電量を算出し（Ｓ１５０）、実績発電量と予測発電量との誤差が一定以上の場合、太陽光発電システムが故障したことを表示する（Ｓ１６０：ＹＥＳ，Ｓ１７０）。また、ＳＶ法にて求められる損失係数によって、ＰＣＳ２０の定格容量に基づいて、太陽電池の種類に応じて予め設定される劣化補正係数を用いて、発電損失要因を定量化した設計係数を調整する（Ｓ１３０）」ものである。

しかしながら、この特許文献１の診断装置では、
・日射情報に基づく実際の日射量及び温度情報に基づくパネルの温度を用いて予測発電量を算出すること
・実績発電量と予測発電量との誤差が一定以上の場合、太陽光発電システムが故障したことを表示すること
・太陽電池の種類に応じて予め設定される劣化補正係数を用いて、発電損失要因を定量化した設計係数を調整すること
を、個々の太陽光発電設備については行えるが、多数の太陽光発電設備を一括集中して行うには、各太陽光発電設備間の比較ができないため、無理がある。

何よりも、この特許文献１の診断装置では、個々の設備におけるメンテナンスの対応は可能ではあるが、次に設置される太陽光発電設備のための、最適設置条件を確立するためのデータが得られないものとなっている。

一方、特許文献２の「太陽光発電装置の発電量管理システム」は、「管理者側サーバーが小容量で複数箇所に設置された太陽光発電装置の発電量が正常であるか否かをチェックすることができる太陽光発電装置の発電量管理システムを提供する」ことを目的としてなされたもので、図６に示すように、「複数箇所に設置された太陽光発電装置１の発電量が正常であるか否かを管理者側サーバー３がチェックする太陽光発電装置の発電量管理システムであって、太陽光発電装置１の長期的な期間の総発電量の測定値データと基準値データとを比較する第１比較部４と、太陽光発電装置１の短期的な期間の総発電量の測定値データと基準値データとを比較する第２比較部５と、第１比較部４と第２比較部５との比較結果から太陽光発電装置１の発電量が正常であるか否かを判定する判定部３０Ａとを備えた」構成とされている。

この特許文献２の「発電量管理システム」では、複数箇所に設置された太陽光発電装置の発電量が正常であるか否かをチェックすることはできるようになった。しかしながら、太陽光発電装置の「長期的な期間の総発電量」の測定値データと基準値データとを比較する第１比較部と、太陽光発電装置の「短期的な期間の総発電量」の測定値データと基準値データとを比較する第２比較部と、を備えて、これらの第１比較部と第２比較部との比較結果から太陽光発電装置１の発電量が正常であるか否かを判定することは、あまり意味のあることではないと考えられる。

何故なら、複数箇所に設置された太陽光発電装置個々の発電量の比較が、「長期的な期間」のそれと、「短期的な期間」の「総発電量」の単純な比較であれば、正常であるか否かの判定はできるかもしれないが、太陽光発電設備の設置場所の気象条件、緯度条件、山川の存在等の自然条件、太陽パネルの設置角度条件、等を加味した判定がされないことになるからである。

要するに、この種の太陽光発電設備（あるいは太陽光発電所）の管理を行うにあたって、次のような機能が十分である必要がある。
（１）個々の太陽光発電設備の発電効率を一括して容易に管理できること
（２）個々の太陽光発電設備が正常に作動しているか否かの判定が効果的に行えること
（３）何処の太陽光発電設備がメンテナンスを必要としているかの発見が容易であること
（４）次に設置されるべき太陽光発電設備の最適な条件を見出すこと
（５）以上の（１）〜（４）が一か所で集中的に行えること
（６）システム全体としてみたとき、非常にコンパクトで通信と演算が行えること
（７）次に設置された太陽光発電設備のための管理も、付加的にかつ簡単に行えること
（８）どのメーカーの太陽光パネルについても、均等な評価あるいは管理が行えること

そこで、本発明者等は、以上のような（１）〜（８）の機能を発揮するためには、どのような管理システムにしたらよいか、について種々検討を重ねてきた結果、次のような管理指数、
管理指数＝[その太陽光発電設備における単位時間当たりの発電量]÷
[その太陽光発電設備における設備容量]
を導入することによって良い結果が得られることを見出し、本発明を完成したのである。

すなわち、本発明の目的とするところは、（１）〜（８）の機能を同時かつ総括的に発揮することのできる管理システムを提供することにある。

以上の課題を解決するために、本発明の採った手段は、後述する最良形態の説明中で使用する符号を付して説明すると、
「複数個所に設置された個々の太陽光発電設備１０における単位時間当たりの発電量と、その太陽光発電設備１０における設備容量とを演算して、当該太陽光発電設備１０自体の状況と、他の太陽光発電設備１０に対する状況とを管理者側で管理する太陽光発電設備１０の管理システムであって、
その太陽光発電設備１０における単位時間当たりの発電量と、その太陽光発電設備１０における設備容量とを入手するデータ取得部と、
このデータ取得部が得た上記各データによって、
管理指数＝[その太陽光発電設備１０における単位時間当たりの発電量]÷
[その太陽光発電設備１０における設備容量] 式１
を数値として算出する第１処理手段と、
この第１処理手段によって得られた前記管理指数を使用して、この管理指数の表、あるいはこの管理指数から得られるグラフによって、モニターに表示する第１表示手段と、
を備えたことを特徴とする太陽光発電設備１０の管理システム」
である。

ここで、その太陽光発電設備１０における単位時間当たりの発電量とは、多数の太陽光パネル１１を電気的に接続して形成される発電設備における、各太陽光パネル１１によって実際に単位時間当たりに発電される発電量の総和であり、一般的な太陽光パネル１１であれば、必ず算出されている発電量である。また、その太陽光発電設備１０における設備容量とは、各太陽光パネル１１が銘打っている、つまり定格されている単位時間当たり発電量の総和であり、一般的な太陽光パネル１１であれば、必ず算出できるものである。なお、この設備容量は、最適条件下での最大発電量であることが多い。

本発明に係る管理システムでは、これらの単位時間当たりの実際の発電量と、設備容量とを演算処理して「管理指数」を得るのであるが、これらの単位時間当たりの実際の発電量と、設備容量とは、上述したように、実際に設置されている太陽光発電設備１０では、通常簡単に得られるものである。つまり、一般的な太陽光発電設備１０では、例えば実施形態の管理システムを示す図２中のパワーコンディショナー１２が、当該太陽光発電設備１０における各太陽光パネル１１の時々刻々の発電量をモニターしていて、このデータによって時々刻々かつ実際の総発電量が算出されているから、このパワーコンディショナー１２からのデータを「実際の発電量」として利用すればよい。「設備容量」は、上述したように、各太陽光パネル１１が定格しているものである。

これらの「実際の総発電量」と「設備容量」は、データ取得部、つまり、実施形態を示す図２の管理システムでは各太陽光発電設備１０毎に用意されている遠隔監視装置２０によって取得され、インターネット通信網を通して「第１処理手段」を含むウェブサーバーに送信される。ウェブサーバーでは、これらのデータをデータベースに一旦保存する。

ここで、管理者側で、各太陽光発電設備１０における発電状況のチェックを行うために、手元のパソコン、タブレット、あるいはスマートフォン等の通信機器を使用して上記インターネット通信網に接続して照会命令を出せば、上記のウェブサーバーに接続され、当該ウェブサーバーにおいて上記データベースから該当するデータが呼び出される。そして、当該ウェブサーバーにおいては、これらのデータに基づいて、上記式１による演算処理が行われ、これを表やグラフのデータにして管理者側の「第１表示手段」でもあるパソコン等に送信され、表示されるのである。

以上のようにして、管理者側のパソコン上に表示されたグラフの例を、図３及び図４に示すが、図３では、３台の太陽光発電設備１０における当日の時間当たりの管理指数が、また図４では３台（２台は１４日及び１５日以降に設置されたもの）の太陽光発電設備１０の、当月の日毎における管理指数がそれぞれ例示してある。

図３では、３台の太陽光発電設備１０の内、２台については略順調な発電を行っているが、一番下のグラフが示している太陽光発電設備１０については、発電効率が良好でないことが表示されている。何故なら、上記の式１では、当該太陽光発電設備１０の総発電量を当該太陽光発電設備１０の設備容量で除するという演算を行うのであり、各太陽光発電設備１０の大きさ（使用されている太陽光パネル１１の数）や各太陽光パネル１１の効率を完全に平均化して、管理指数を求めるようにしているからである。換言すれば、図３の一番下のグラフが対応している太陽光発電設備１０は、他の２台に比して巨大発電量を誇る設備であったとしても、他の２台に比して発電効率が悪いと考えられ、早急なメンテナンスを必要としているとも考えられるのである。

一方、図４では、当月の１４日及び１５日以降に設置された２台の太陽光発電設備１０は、少しの乱れはあるものの、先に設置してあった太陽光発電設備１０と略同程度の設備容量が得られていることが分かる。これから逆に検討してみると、当該月の最初から設置されていた太陽光発電設備１０は、その設置場所の気象条件、緯度条件、山川の存在等の自然条件、太陽パネルの設置角度条件、等が最も効果的に加味されている設置条件を満たしているものと考えられ、この設置条件を次にこの地区に設置すべき太陽光発電設備１０の設置条件にするとよいことが判断できる。

このような判断ができるのは、本発明に係る管理システムが、複数個所に設置された個々の太陽光発電設備１０における単位時間当たりの発電量と、その太陽光発電設備１０における設備容量とを演算して、当該太陽光発電設備１０自体の状況と、他の太陽光発電設備１０に対する状況とを管理者側で管理するようにしたからである。

以上の結果、本発明に係る管理システムでは、
（１）個々の太陽光発電設備の発電効率を一括して容易に管理できる
（２）個々の太陽光発電設備が正常に作動しているか否かの判定が効果的に行える
（３）何処の太陽光発電設備がメンテナンスを必要としているかの発見が容易である
（４）次に設置されるべき太陽光発電設備の最適な条件を見出すことができる
（５）以上の（１）〜（４）が一か所で集中的に行える
（６）システム全体としてみたとき、非常にコンパクトで通信と演算が行える
（７）次に設置された太陽光発電設備のための管理も、付加的にかつ簡単に行える
（８）どのメーカーの太陽光パネルについても、均等な評価あるいは管理が行える
といった優れた作用あるいは効果を、同時かつ総括的に発揮するのである。

本発明に係る管理システムにおける作動順序あるいは作業手順を概略的に示すフローチャートである。 同管理システムのインターネット通信網を採用した概略構成を示す模式図である。 同管理システムによって得られた結果を「その日の時間」毎に示すグラフである。 同管理システムによって得られた結果を「月」毎に示すグラフである。 特許文献１に示されたフローチャートである。 特許文献２に示された発明の概略構成を示す模式図である。

以上のように構成した本発明に係る管理システムを、実施の形態を示す図１のフロ−チャートと、本発明の概略構成を示す図２の模式図によって説明すると、まず、本発明の管理システムは、図２に示したようになっている。本発明に係る管理システムは、図２の上部にて示したような複数の太陽光発電設備１０についての管理を、管理者が、インターネット通信網を介して何時でも何処でも、同時かつ総括的に行えるようにしたものである。

各太陽光発電設備１０においては、一般的なそれと同様に、多数の太陽光パネル１１を電気的に接続して、これら太陽光パネル１１の発電量をパワーコンディショナー１２にて検出及び管理するようにしてある。各太陽光発電設備１０において使用される太陽光パネル１１やパワーコンディショナー１２については、その製造メーカーや規格がどのようになっているかは全く問題にされない。各太陽光発電設備１０全体としての設備容量が確定しており、この設備容量がパワーコンディショナー１２に記憶されることだけが、本発明の管理システムを適用する上での条件である。つまり、本発明に係る管理システムは、太陽光パネル１１やパワーコンディショナー１２の種類は全く問題にせずに、あらゆる太陽光発電設備１０に適用できるものである。

本発明の管理システムでは、各太陽光発電設備１０において、パワーコンディショナー１２からのデータを受け取ってインターネット通信網上に送り込む遠隔監視装置２０を設置する。この遠隔監視装置２０は、携帯電話のようなメール通信が行える「ＳＩＭ」を内蔵したもので、パワーコンディショナー１２を電源とし、パワーコンディショナー１２への電気的接続と外部アンテナへの接続が行えるようになっている。なお、本実施形態に係る遠隔監視装置２０は、パワーコンディショナー１２からのデータ取得を「１０分」毎に行うものとしてある。この遠隔監視装置２０が取得したデータは、インターネット通信網上のウェブサーバーに送られ、データベースに保存される。

ここで、管理者側で、各太陽光発電設備１０における発電状況のチェックを行うために、手元のパソコン、タブレット、あるいはスマートフォン等の通信機器を使用して上記インターネット通信網に接続して照会命令を出せば、図１に示したフローチャートに従って、上記のウェブサーバーに接続され、当該ウェブサーバーにおいて上記データベースから該当するデータが呼び出される。そして、当該ウェブサーバーにおいては、これらのデータに基づいて、次の式１、
管理指数＝[その太陽光発電設備における単位時間当たりの発電量]÷
[その太陽光発電設備における設備容量]
による演算処理が行われる。この管理指数は、インターネット通信網上のウェブサーバーにおいて、表やグラフのデータとして一括描画され、図１に示したフローチャートに従って、管理者側の「第１表示手段」でもあるパソコン等に送信され、表示されるのである。

以上のようにして、管理者側のパソコン上に表示されたグラフの例を、図３及び図４に示すが、図３では、３台の太陽光発電設備１０における当日の時間当たりの管理指数が、また図４では３台（２台は１４日及び１５日以降に設置されたもの）の太陽光発電設備１０の、当月の日毎における管理指数がそれぞれ例示してある。つまり、図３では、縦軸に管理指数を取り、横軸にその日の時間（２４時表記）を取っており、図４では、縦軸に管理指数を取り、横軸にその月の日を取っている。

図３では、３台の太陽光発電設備１０の内、２台については略順調な発電を行っているが、一番下のグラフ（図３中では一点鎖線で表示）が示している太陽光発電設備１０については、発電効率が良好でないことが表示されている。換言すれば、図３の一番下のグラフが対応している太陽光発電設備１０は、他の２台に比して巨大発電量を誇る設備であったとしても、他の２台に比して発電効率が悪いと考えられ、早急なメンテナンスを必要としている。

一方、図４では、当月の１４日及び１５日以降に設置された２台の太陽光発電設備１０は、少しの乱れはあるものの、先に設置してあった太陽光発電設備１０と略同程度の設備容量が得られていることが分かる。これから逆に検討してみると、当該月の最初から設置されていた太陽光発電設備１０は、その設置場所の気象条件、緯度条件、山川の存在等の自然条件、太陽パネルの設置角度条件、等が最も効果的に加味されている設置条件を満たしているものと考えられ、この設置条件を次にこの地区に設置すべき太陽光発電設備１０の設置条件にするとよいことが判断できる。

このような判断ができるのは、本発明に係る管理システムが、複数個所に設置された個々の太陽光発電設備１０における単位時間当たりの発電量と、その太陽光発電設備１０における設備容量とを演算して、当該太陽光発電設備１０自体の状況と、他の太陽光発電設備１０に対する状況とを管理者側で管理するようにしたからである。

１０ 太陽光発電設備
１１ 太陽光パネル
１２ パワーコンディショナー
２０ 遠隔監視装置

Claims (1)

1. 複数個所に設置された個々の太陽光発電設備における単位時間当たりの発電量と、その太陽光発電設備における設備容量とを演算して、当該太陽光発電設備自体の状況と、他の太陽光発電設備に対する状況とを管理者側で管理する太陽光発電設備の管理システムであって、
   その太陽光発電設備における単位時間当たりの発電量と、その太陽光発電設備における設備容量とを入手するデータ取得部と、
   このデータ取得部が得た上記各データによって、
   管理指数＝[その太陽光発電設備における単位時間当たりの発電量]÷
   [その太陽光発電設備における設備容量] 式１
   を数値として算出する第１処理手段と、
   この第１処理手段によって得られた前記管理指数を使用して、この管理指数の表、あるいはこの管理指数から得られるグラフによって、モニターに表示する第１表示手段と、
   を備えたことを特徴とする太陽光発電設備の管理システム。

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