JP2018046727A

JP2018046727A - 発電施設ネットワーク

Info

Publication number: JP2018046727A
Application number: JP2016182439A
Authority: JP
Inventors: 浩文小枝; Hirofumi Koeda; 渡辺　佳樹; Yoshiki Watanabe; 佳樹渡辺; 真杉浦; Makoto Sugiura
Original assignee: Mirai Industry Co Ltd
Current assignee: Mirai Industry Co Ltd
Priority date: 2016-09-17
Filing date: 2016-09-17
Publication date: 2018-03-22

Abstract

【課題】所定距離の地域内の離れた土地に複数が建設されている太陽光発電施設のそれぞれに天候情報を通信する天候情報感知装置の設置コストを削減できる発電施設ネットワークを提供する。【解決手段】所定距離の地域Ｓ内の離れた土地に建設された複数の太陽光発電施設Ａ〜Ｄと、所定距離の地域Ｓ内において各太陽光発電施設とは別に設置された天候情報感知装置２１と、天候情報感知装置２１と各太陽光発電施設との間で情報を通信する通信手段３１と、各太陽光発電施設に備えられ、天候情報感知装置２１から得られた情報に基づいて太陽光発電パネル１１の角度及び方向を制御する制御手段と、を備え、天候情報感知装置２１は、複数の太陽光発電施設Ａ〜Ｄの地理的な中心部に設置した。【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光発電パネルを備えた複数の太陽光発電施設に晴天、曇天、雨天等の天候情報を通信する発電施設ネットワークに関するものである。

太陽光発電パネルは、受光面に対する日射量、太陽光の入射方向等によって発電効率は大きな影響を受ける。そして、太陽光発電パネルは、強風や積雪等による外力が過大となるのを避ける必要があり、雨天時には雨水がパネル上に溜まらないようにする必要がある。このようなことから、太陽光発電施設は日射量計や感雨装置等を備えた天候情報感知装置等から得られた天候情報に応じて太陽光発電パネルの受光面の角度が調整されるようになっている。この種の天候に応じた太陽光発電パネルの角度調整については、特許文献１などに記載の技術が知られている。

特許文献１に記載の太陽光追尾装置は、太陽光発電パネルの受光面を入射方向に応じて駆動する駆動手段を備えたものにおいて、受光面に作用する外力を生じる気象情報を入力する気象情報入力手段が設けられているとともに、駆動手段は、入力された気象情報に基づいて受光面に作用する外力が減少する方向に受光面が駆動されるよう構成されている。これにより、風雪などの気象状況によって受光面あるいはそれを支持する機構に作用する外力が過大となるのを回避することができる。

特開平１１−３０７８０１号公報

しかし、従来は、天候監視装置は発電施設毎に設置されて天候を監視していた。このため、ある程度の近距離の地域内に複数の発電施設が設置されている場合には、発電施設毎に同じ天候が重複して監視されることになった。その結果、監視装置が無駄に設置されていることになり、設置コストが嵩み不経済であった。

そこで、本発明は、所定距離の地域内の離れた土地に複数の太陽光発電施設が建設されている場合において、天候情報感知装置の設置コストを削減できる発電施設ネットワークの提供を課題とするものである。

請求項１の発電施設ネットワークは、所定距離の地域内の離れた土地に建設された、太陽光発電パネルを備えた複数の太陽光発電施設と、前記所定距離の地域内において前記各太陽光発電施設とは別に設置された天候情報感知装置と、前記天候情報感知装置と前記各太陽光発電施設との間で情報を通信する通信手段と、前記各太陽光発電施設に備えられ、前記天候情報感知装置から得られた情報に基づいて前記太陽光発電パネルの角度及び方向のいずれか一方または両方を制御する制御手段と、を備えている。

請求項２の発電施設ネットワークは、特に、天候情報感知装置が、複数の太陽光発電施設の地理的な中心部に設置されている。
請求項３の発電施設ネットワークは、特に、天候情報感知装置が、各太陽光発電施設の発電量の分布の量的中心部に設置されている。
請求項４の発電施設ネットワークは、特に、天候情報感知装置が、各太陽光発電施設のうち、最も大きな発電量の太陽光発電施設に併設されている。

請求項１の発明は、天候情報感知装置と複数の太陽光発電施設との間でそれぞれに情報を通信する通信手段が備えられているので、複数の太陽光発電施設のそれぞれに天候情報感知装置を設ける必要はなく、天候情報感知装置の設置コストを削減することができる。
また、制御手段により、天候情報感知装置から得られた情報に基づいて太陽光発電パネルの角度及び方向を制御することができる。

請求項２の発明は、天候情報感知装置が、複数の太陽光発電施設の地理的な中心部に設置されているので、特に、天候情報感知装置の情報は各太陽光発電施設に均等に通信される。
請求項３の発明は、天候情報感知装置が、各太陽光発電施設の発電量の分布の量的中心部に設置されているので、特に、天候情報感知装置の情報は発電量が大きい太陽光発電施設に優先して通信される。
請求項４の発明は、天候情報感知装置が、最も大きな発電量の太陽光発電施設に併設されているので、特に、天候情報感知装置の情報は発電量が最も大きい太陽光発電施設に優先して通信される。

本発明の実施形態の発電施設ネットワークを示す概略図である。図１の発電施設ネットワークのブロック図である。本発明の別の実施形態の発電施設ネットワークを示す概略図である。本発明の更に別の実施形態の発電施設ネットワークを示す概略図である。

以下、本発明の実施形態を各図に基づいて説明する。
本実施形態の発電施設ネットワークは、所定距離の地域内の離れた土地に建設された複数の太陽光発電施設と、所定距離の地域内において各太陽光発電施設とは別に設置された天候情報感知装置と、この天候情報感知装置と各太陽光発電施設との間で情報を通信する通信手段と、各太陽光発電施設に備えられ、天候情報感知装置から得られた情報に基づいて太陽光発電パネルの角度及び方向を制御する制御手段とを備えている。以下、各構成について詳細に説明する。

太陽光発電施設は、太陽光発電パネルを備え、太陽エネルギを利用し、これを電気エネルギに変換する周知の発電施設であり、図示しないが、太陽光発電パネルであるモジュールが複数個直列に接続されてストリングが構成され、更にこのストリングが複数個並列に接続されてなるアレイで構成されている。アレイで発電された電力はパワーコンディショナに送られる。パワーコンディショナは、アレイで発電された電力を直流から交流に変換し、出力を安定化する。続いて、パワーコンディショナで変換された交流の電力は商用の系統に出力されて売電され、あるいは自社内の機械設備や照明器具等の負荷装置等に供給される。

図１において、４箇所の太陽光発電施設Ａ〜Ｄは、所定距離の地域Ｓ内でそれぞれが離れた土地に建設されている。ここで、所定距離の地域は、その地域Ｓ内であれば通常はほぼ同様の天候状況となるおよその地域であり、地理的にその範囲は広狭差があるが、一般的には半径数十ｍから数ｋｍ程度の地域であり、好ましくは半径数百ｍの地域である。

天候情報感知装置２１は、天候情報を感知するものであり、その天候情報には、晴天、曇天、雨天や、雪、強風、暴風、雷などの天候、更には日射量、入射方向、風向き、風速、降雨量、積雪量など様々な天候に関する情報が挙げられる。本実施形態では、図２に示すように、天候情報の感知器としては、日射量計２２、感雨装置２３、風力計２４が備えられている。

天候情報感知装置２１は、図１に示すように、４つの太陽光発電施設Ａ〜Ｄの地理的な中心部である、太陽光発電施設からほぼ等距離となる位置に１つ設置されている。すなわち、太陽光発電施設Ａ〜Ｄから天候情報感知装置２１までのそれぞれの距離をＬ１〜Ｌ４とすると、Ｌ１〜Ｌ４は全てほぼ同一の距離となっている。ここで、各太陽光発電施設の発電量は全て同等であってもよいし、図１に示すように、異なっていてもよい。

天候情報感知装置２１及び各太陽光発電施設にはこれらの間で天候情報感知装置２１によって得られた天候情報を通信する通信手段３１が設けられている。通信手段３１は、天候情報感知装置２１及び太陽光発電施設のそれぞれに、天候情報データが送受信される送受信部が設けられており、天候情報感知装置２１の図示しない送受信部と各太陽光発電施設の送受信部４３との間は、無線３２によって情報が通信されるように構成されている。

各太陽光発電施設には、天候情報感知装置２１から送信されてきた情報に基づいて太陽光発電パネル１１の角度及び方向を制御する制御手段４１が設けられている。図２に示す制御部４２は、制御手段４１を構成するものであり、天候情報感知装置２１との間で信号を送受信する送受信部４３と、天候情報感知装置２１から送信された天候情報に基づいて随時太陽光発電パネル１１の最適な角度及び方向を演算し設定する演算部４４と、送受信したデータを記憶する記憶部４５と、演算部４４で設定された制御値に基づいて制御指令を太陽光発電パネル１１に発してこの駆動機器１２に指令する駆動指令部４６とを備えている。

各太陽光発電パネル１１の駆動機器１２は、太陽光発電パネル１１を駆動してその角度及び方向を制御するためのモータなどの機器を備えている。制御手段４１は、これら制御部４２と太陽光発電パネル１１の駆動機器１２とによって構成されている。

次に、このように構成された発電施設ネットワーク１における、天候情報に基づく各太陽光発電施設の太陽光発電パネル１１の制御について説明する。
今、図１の発電施設ネットワーク１において、天候情報感知装置２１が感知した天候が晴天から曇天になったとする。すると、その情報のデータは天候情報感知装置２１の送受信部から発信され、無線３２による通信手段３１によって４つの太陽光発電施設Ａ〜Ｄの全てに一斉に送信される。すると、各太陽光発電施設の制御部４２の送受信部４３は全て同一の天候情報を受信する。制御部４２の演算部４４は曇天における太陽光発電パネル１１の受光面への日射量に基づいて晴天時からの変化量を算出し、太陽光発電パネル１１の最適な角度及び方向を演算し設定する。その後、その設定値の信号は駆動指令部４６から各太陽光発電パネル１１の駆動機器１２に送られ、太陽光発電パネル１１は角度及び方向が調整されて、例えば傾斜姿勢から水平姿勢に変化する。これにより、受光面への日射量が増え、発電効率は向上する。

なお、必要に応じて、太陽光発電施設の制御部４２で天候情報を受信した旨のデータが送受信部４３から天候情報感知装置２１の送受信部に返信される。そして、制御部４２の記憶部４５ではこれらの送受信の履歴が記憶される。

また、天候情報感知装置２１が感雨装置２３により降雨を感知すると、同様にその天候情報が通信手段３１によって各太陽光発電施設の制御部４２に送信され、制御手段４１によって、太陽光発電パネル１１は例えば雨水が溜まるのを防ぐべく垂直姿勢に切り替えられ、あるいは発電効率を上げるべく水平姿勢に切り替えられる。強風のときには、太陽光発電パネル１１は風による外力が過大に加わるのを回避すべく水平姿勢に切り替えられる。このように、太陽光発電パネル１１の角度及び方向は、太陽光発電施設の状況に応じて最適な姿勢に調整、制御される。

なお、天候情報感知装置２１で感知された天候情報は全て同一のものが一斉に所定距離の地域Ｓ内に建設された全ての太陽光発電施設Ａ〜Ｄに送信されるが、全ての太陽光発電施設Ａ〜Ｄに天候情報が送信された後に調整される太陽光発電パネル１１の角度及び方向は、全ての太陽光発電施設Ａ〜Ｄについて同一であるとは限られず、それぞれの太陽光発電施設Ａ〜Ｄによって調整される最適な角度及び方向が異なる場合もあり得る。ところで、別途に、天候情報に応じて太陽光発電パネル１１の角度及び方向の調整の要否を判断する手段を設け、天候情報により特定の太陽光発電施設について太陽光発電パネル１１を調整する必要はないと判断したときには、その施設については太陽光発電パネル１１の調整を行なわないようにすることもできる。

次に、本実施形態の発電施設ネットワーク１の作用を説明する。
発電施設ネットワーク１は、天候情報感知装置２１と４つの太陽光発電施設Ａ〜Ｄのそれぞれとの間で情報を通信する通信手段３１を備えているので、４つの太陽光発電施設Ａ〜Ｄそれぞれについて天候情報感知装置２１を設ける必要はない。したがって、天候情報感知装置２１は１個で足りるため、設置コストを削減することができる。

また、天候情報感知装置２１は、４つの太陽光発電施設Ａ〜Ｄの地理的な中心部に設置されているので、天候情報感知装置２１の情報は各太陽光発電施設に均等に通信される。

次に、別の実施形態の発電施設ネットワーク１を図３に示す。
図３に示す発電施設ネットワーク１は、前述の発電施設ネットワーク１と比較して、天候情報感知装置２１の設置位置のみが異なる。図３の天候情報感知装置２１は、各太陽光発電施設の発電量の分布の量的中心部に１つ設置されている。ここで、発電量の分布の量的中心部とは、発電量を重量とみなしたときの重量分布の重心的な位置である。

具体的には、図３において、４つの太陽光発電施設Ａ〜Ｄのうち、太陽光発電施設Ａの発電量Ｗ１は大きく、他の太陽光発電施設Ｂ、Ｃ、Ｄの発電量Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４はいずれも発電量Ｗ１より小さい。このような太陽光発電施設の発電量の分布の量的中心部は、（太陽光発電施設Ａから天候情報感知装置２１までの距離Ｌ１）×（発電量Ｗ１）≒（太陽光発電施設Ｂ〜Ｄから天候情報感知装置２１までの各距離Ｌ２〜Ｌ４）×（各発電量Ｗ２〜Ｗ４）となるような位置であり、天候情報感知装置２１は、この位置に設置されている。したがって、距離についてみれば、Ｌ１＜Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４の関係にある。

この実施形態の場合は、発電量が大きい太陽光発電施設Ａを重視してこれを優先し、それにより太陽光発電施設Ａ〜Ｄ全体としての発電量を上げるべく、太陽光発電施設Ａの天候情報感知装置２１までの距離を他の太陽光発電施設Ｂ〜Ｄより短かくしたものである。すなわち、太陽光発電施設は天候情報感知装置２１から離れた位置にあるので、天候情報感知装置２１の設置場所における天候と各太陽光発電施設における天候とは微妙なずれを生じることがあり、そのずれは、太陽光発電施設と天候情報感知装置２１との距離が大きい程大きくなるところ、発電量が大きい太陽光発電施設Ａを重視して、その太陽光発電施設Ａと天候情報感知装置２１との距離を短かくすれば、発電量の占める割合の大きい太陽光発電施設Ａについての天候のずれは小さくなり、太陽光発電施設Ａが設置された場所での天候にほぼ対応して太陽光発電パネル１１を調整することが可能となるから、太陽光発電施設Ａ〜Ｄ全体としてみれば、発電量は大きくなる。

次に、更に別の実施形態の発電施設ネットワーク１を図４に示す。
図４に示す発電施設ネットワーク１は、前記各実施形態の発電施設ネットワーク１と比較して、天候情報感知装置２１の設置位置のみが異なる。図４の天候情報感知装置２１は、太陽光発電施設Ａ〜Ｄのうち、最も大きい発電量の太陽光発電施設に１つ併設されている。すなわち、図４において、４つの太陽光発電施設Ａ〜Ｄのうち、太陽光発電施設Ａの発電量Ｗ１が最も大きいので、天候情報感知装置２１はこの太陽光発電施設Ａに併設されている。

この実施形態の天候情報感知装置２１は、最も発電量が大きい施設を重視し、最優先して太陽光発電施設Ａに確実に天候情報を送るべく、この太陽光発電施設Ａに直接設置したものである。他の太陽光発電施設Ｂ〜Ｄに対しては、天候情報感知装置２１で感知した情報は無線３２による通信手段３１によって天候情報が送信される。

ところで、本発明の天候情報感知装置２１は、所定距離の地域Ｓ内、すなわちほぼ同様の天候状況となるおよその地域内に設置するものであればよいが、好ましくは、上記各実施形態に記載したように、前記地域Ｓ内であって、かつ、各太陽光発電施設を結んだ地域内に設置するのがよい。

加えて、上記各実施形態の天候情報感知装置２１で感知される情報としては、晴天、曇天、雨天などの天候、気象に関するものや、太陽光の日射量、その入射方向、積雪量などの他、気温、湿度など各種の情報が挙げられる。そして、制御手段４１により、例えば、積雪量が多いときは、太陽光発電パネル１１は垂直姿勢に切り替えられたり、気温が高いときは、太陽光発電パネル１１を冷却ファン等で冷却するなどの措置が講じられる。

また、上記各実施形態の発電施設ネットワーク１は、天候情報感知装置２１と各太陽光発電施設との間で天候情報を通信する通信手段３１として無線３２を用いているが、これに限られるものではなく、ケーブルによる有線を利用して通信してもよく、あるいはインターネットを介して情報が送られるようにしてもよい。

更に、上記各実施形態の制御手段は、太陽光発電パネル１１の角度及び方向を制御しているが、角度及び方向のうちいずれか一方のみを制御するものであってもよい。

なお、上記各実施形態の発電施設ネットワーク１では、太陽光発電施設が４つ建設されたものを示しているが、本発明を実施する場合には、この数に限定されないことは言うまでもない。

１発電施設ネットワーク
１１太陽光発電パネル
１２駆動機器
２１天候情報感知装置
３１通信手段
３２無線
４１制御手段
４２制御部
４３送受信部
４４演算部
４６駆動指令部
Ａ〜Ｄ太陽光発電施設
Ｌ１〜Ｌ４太陽光発電施設から天候情報感知装置までの距離
Ｓ所定距離の地域

Claims

所定距離の地域内の離れた土地に建設された、太陽光発電パネルを備えた複数の太陽光発電施設と、
前記所定距離の地域内において前記各太陽光発電施設とは別に設置された天候情報感知装置と、
前記天候情報感知装置と前記各太陽光発電施設との間で情報を通信する通信手段と、
前記各太陽光発電施設に備えられ、前記天候情報感知装置から得られた情報に基づいて前記太陽光発電パネルの角度及び方向のいずれか一方または両方を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする発電施設ネットワーク。
前記天候情報感知装置は、前記複数の太陽光発電施設の地理的な中心部に設置されたことを特徴とする請求項１に記載の発電施設ネットワーク。
前記天候情報感知装置は、前記各太陽光発電施設の発電量の分布の量的中心部に設置されたことを特徴とする請求項１に記載の発電施設ネットワーク。
前記天候情報感知装置は、前記各太陽光発電施設のうち、最も大きな発電量の太陽光発電施設に併設されたことを特徴とする請求項１に記載の発電施設ネットワーク。