JP2020005375A - 太陽光発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザに知らせたい事象がある場合は、表示装置が消灯状態であっても表示を点灯させ、さらに前記事象が表示中の場合は、無操作時間による表示消灯時間に到達した場合でも表示を継続させることで顧客への通知を早期に、かつ確実に実施することができる太陽光発電システムを提供することにある。【解決手段】表示装置は電力情報およびパワーコンディショナ情報を表示させるための表示指示手段を備えており、表示装置は、最後の操作から無操作となる時間を計測し、設定した時間到達時に表示装置の表示を消灯させ、再度表示装置を点灯させる条件としては、スイッチ操作のほか、パワーコンディショナに異常が発生した場合は表示装置が消灯状態であっても表示を点灯させ、かつ点灯継続させる。【選択図】図１

Description

本発明は太陽光のエネルギーを用いて発電をおこなう太陽光発電システムに係り、特に電力量を表示する表示装置を備えた太陽光発電システムに関するものである。

太陽光発電システムは、太陽電池パネル（太陽電池モジュール）で発電した電力をパワーコンディショナ装置（ＰＣＳ）で商用交流に変換し、家庭内で消費したり、商用系統に戻して売電（逆潮流）したりするシステムである。具体的には、太陽電池モジュールと、太陽電池モジュールからの直流出力を交流出力に変換する機能を備えたパワーコンディショナ装置と、パワーコンディショナ装置と電力会社からの系統を接続し、かつ家庭内の電化製品である家庭内負荷とパワーコンディショナ装置及び電力会社からの系統を接続する分電盤を備えた発電システムである。

このような太陽光発電システムでは、太陽電池モジュールにおける発電電力量、電力会社への売買電力量、家庭内における消費電力量等の電力情報を居住者に知らせるための表示装置が設けられている。例えば、特許文献１では、検出用のセンサ及び検出装置が必要に応じて増設を可能とされ、かつ、表示装置は検出装置の増設に応じて家庭内における系統毎の消費電力を表示確認できるようにした太陽光発電システムが提案されている。これによれば、家庭内の系統毎に分けられた電気機器について、監視したい系統設備が増えても容易に増設が可能となり、また、どこの場所でどれくらいの電気を消費しているかということをわかりやすく表示することができる。

特許文献２では、電力情報を表示する表示部の他に、前記表示部が非表示状態のとき、いわゆる画面が消灯時でもユーザに通知する通知部を併せ持つことが記載されている。

特開２０１４−１１８６３号公報 特開２０１６-１０２４２号公報

このような太陽光発電システムを備えた家屋の居住者においては、太陽光発電システムの発電電力量や売買電力量、消費電力量といった電力情報を現在値に加え、過去の電力情報も知りたいという要望が多くある。そのため、表示装置には現在の電力情報と過去の「日単位」、「週単位」、「月単位」等の期間単位で電力情報の表示をするものが主流である。これにより、居住者は過去の発電電力量や売買電力量を容易に把握することができ、太陽光発電システムの効率的な運用を行なうことができるようになる。しかし、このようなデータを蓄積する機能を備えた表示装置であるがゆえに、使用するユーザは毎日表示装置を確認することはせず、不定期に売買電力情報を確認する程度となっているのが現実である。そのため、表示装置は常時、電力量の情報収集を行っている一方で、節電目的のため表示装置側の画面は消灯していることが多い。また、このときの表示装置側の画面消灯は、スイッチ類が最終操作された後の無操作時間経過により消灯させている製品が多く、画面の表示復帰条件は再度スイッチ類が押されることで表示するものが主流である。

そのため、特許文献２では、電力情報を表示する表示部の他に、前記表示部が非表示状態のとき、いわゆる画面が消灯時でもユーザに通知する通知部を併せ持つことでユーザへ情報を提示できるようにしている。しかし、上記のような構成の場合、画面サイズが大きくなることに加え、別エリアに設けた通知部分は常時表示状態となってしまうことになる。

このように、節電を優先するか、ユーザの視認性を優先するかの選択が大きな課題となってくる。

本発明は、太陽光のエネルギーを用いて発電をおこなう太陽電池モジュールと、太陽電池モジュールで発電された電気を直流から交流に変換するパワーコンディショナと、パワーコンディショナで交流に変換された電気を分電する分電盤と、分電盤から送られてくる電力情報を表示する表示装置とを備え、表示装置は電力情報およびパワーコンディショナ情報を表示させるための表示指示手段を備えており、表示装置は、最後の操作から無操作となる時間を計測し、設定した時間到達で表示装置の表示を消灯させ、再度表示装置を点灯させる条件としては、スイッチ操作のほか、パワーコンディショナに異常が発生した場合は表示装置が消灯状態であっても表示を点灯させ、かつ点灯継続させる、ことを特徴とするものである。

本発明によれば、普段は表示装置の消費電力を抑えつつ、また毎日表示装置を確認しなくてもパワーコンディショナの不具合発生時には、できるだけ早くユーザへの告知、かつユーザが認識できるような表示装置であり、節電と使い勝手を両立させるようになる。

本発明が適用される太陽光発電システムのシステム構成を示すブロック図である。 表示装置の内部構成を示す構成図である。 一般的な表示装置における節電するための動作フローを示す図である。 本発明の代表的な実施形態となる動作フローであり、表示装置が消灯した後にパワーコンディショナが異常状態となり、その後正常復帰するような動作フローを示す図である。 一例として、表示装置およびパワーコンディショナにおいて、無線通信を使用して電力情報を表示している状態を示す図である。 一例として、パワーコンディショナは電力情報を表示し、表示装置は表示を消灯させた図である。 一例として、パワーコンディショナは異常状態（Ｆ００３）を表示し、表示装置はパワーコンディショナの異常情報と電力情報を表示させた図である。 表示装置およびパワーコンディショナにおいて、有線通信を使用して電力情報の一例を表示させた図である。 表示装置において管理しているパワーコンディショナ情報の一例を表示させた図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。

まず、本発明の具体的な実施形態を説明する前に太陽光発電システムの構成について図１を用いて簡単に説明する。

図１は、太陽光発電システム１００のシステム構成を示すブロック図である。太陽光発電システム１００は、太陽電池モジュール１、接続装置２、パワーコンディショナ装置であるパワーコンディショナ３、分電盤４、表示装置５、電力計測装置６によって構成されている。本実施形態では、太陽光発電システム１００は、一般家庭用の住宅に設けられ、当該家庭内の電気機器７で消費する電力を供給し、余剰電力は電力メータ８を介して電力系統９に供給する場合で詳述する。

太陽電池モジュール１は、住宅の屋根などに設けられ、太陽光のエネルギーを用いて発電を行うものである。図示の例では、４つの太陽電池モジュールが直列に接続された系統が３系統設けられている。これら太陽電池モジュール１の直列接続からなる系統は、接続装置２で集約接続される。なお、本事例では、太陽電池モジュール１を接続装置２で集約し、１系統にまとめたものをパワーコンディショナ３に接続しているが、パワーコンディショナ３に前述した接続装置機能を内蔵した構成でもかまわないものとする。

パワーコンディショナ３は、太陽電池モジュール１で発電された電気を直流から交流に変換する機能を備えている。パワーコンディショナ１は、太陽光発電システム１００が設置された住宅の室外、或いは室内に設置されており、インバータ装置を用いて太陽電池モジュール１で発電された電気を直流から交流に変換する。また、パワーコンディショナ１は、太陽光発電システム１００の動作状態や発電した発電電力値や発電電力量、パワーコンディショナで検出したエラーコードが表示されるエラーコード表示部であり、表示指示手段であるパワーコンディショナ表示部３Ａを有しており、太陽光パネルからの供給電圧の過不足、系統側の電圧や表示装置等との通信異常等のエラー発生の有無はパワーコンディショナ３によって診断され、正常時は発電電力値、または発電電力量を表示し、異常時は異常状態に応じて決めているエラーコードを表示している。

分電盤４では、家庭内の電気機器７は漏電遮断機を介して電力系統に接続しており、パワーコンディショナ１も開閉器を介して電力系統に接続している。

電力計測装置６は、分電盤４に電力計測するための電流センサを設置し、同時に接続した系統の電圧を検出することで、家庭内で使用している電力や発電時の売電電力を演算している。なお、詳細について図示していないが、マイクロコンピュータ等からなる演算処理部が設けられており、検出された電圧や電流から売電、或いは買電される売買電力量、家屋内の電気機器で消費される消費電力量等が演算により求められている。

また、パワーコンディショナの発電電力については、直接パワーコンディショナと通信することで発電量情報を取得できる。図１では無線通信により発電電力情報を取得する場合である。一方、パワーコンディショナから直接発電電力情報を取得できない場合は、電流センサにより発電電力を演算することも可能である。

表示装置（太陽光発電システム用の表示装置）５は、パワーコンディショナ３との通信で取得した発電電力情報と電力計測装置６で検出した電圧および電流によって演算された売買電力量、消費電力量、発電電力量等の運転状況を表示する。なお、これら以外に自給率、ＣＯ２削減量、石油削減量、パワーコンディショナ３の付加的な情報を必要に応じて表示することも可能である。ここで、表示装置５は、電力計測装置６やパワーコンディショナ３と無線で通信可能なように接続構成しており、上述した電力情報を含む各種情報を無線通信で受信している。

図２は、表示装置の内部構成に関する一例を示す説明図である。５１は液晶等の表示部であり、５２は操作スイッチを示す操作部であり、本事例では４個を設けている。５３は日時を管理する時計部であり、５５は設定や電力量等を記憶する記憶部であり、５６は無線通信等の通信部１であり、５７は有線通信等の通信部２であり、５４はこれらを制御する制御部である。

前述したように、表示装置５は液晶画面を有する小型のカラーモニタ装置であり、例えば太陽光発電システム１００が設置された家屋のリビングなどに置かれている。そして、表示装置５には、図５に示すように太陽光発電システムにおける現在及び過去の発電電力量、家庭内で消費する現在及び過去の消費電力量や買電電力量、電力会社に売電する現在及び過去の売電電力量等の電力情報が表示される。これらの情報は時系列に棒グラフや折れ線グラフで表示されるようにしても良いものである。また、発電電力量、消費電力量、売買電力量等の「日単位」、「週単位」、「月単位」の各電力情報及びその推移、売買される電気代の概算値等の情報も操作スイッチの操作によって表示可能としている。そして、前述した各種情報は後述する補助記憶装置に追加、更新されながら記憶されていく。したがって、補助記憶装置は読み出し、書き込みが可能な記憶素子であるフラッシュメモリや電源でバックアップされたバックアップＲＡＭ等が使用されている。もちろん、これ以外の記憶素子を用いても差し支えないものである。

このように、表示装置５では太陽光の発電状況や家庭内の消費電力状況がわかるため、
使用するユーザにはエコに関する意識が高い傾向がある。そのため、表示装置で表示している内容も知りたいときに確認できれば良いことから、表示の液晶画面は図３に示すようなフローチャートで操作スイッチが使用されない時間が一定時間経過すると、図６に示すような表示を消灯させる機能を所有している表示装置が一般的であり、表示を再度点灯させる場合は操作スイッチをもう一度押すことで点灯させている。

しかし、前述したような仕様で表示を消灯した場合は、消灯により電力消費量は低下するが、一方でパワーコンディショナが電力系統等の異常を検出した場合に異常状態をユーザに知らせる場合でも表示が消灯してしまっていては気づくことができない。そのため、本発明では、図４のフローチャートに示すように、消灯後でも電力系統やパワーコンディショナに異常等が発生した場合は、図７に示すように表示装置の表示を点灯させ、以降も異常状態が回復するまでは消灯しないような処理とすることで、早期に、かつ積極的にユーザへ認知してもらうような仕様としている。なお、この場合の例としては、パワーコンディショナからの情報として「F003」を無線通信により表示装置側で受信することでパワーコンディショナ情報「F003」を表示させている。これにより、パワーコンディショナは発電を停止しているため、発電電力は「0.0kW」を表示している。

また、表示装置では、このほかに詳細な内容を記憶することで、図９に示すような詳細情報を表示し、確認することができる。この場合の例であれば、2018年2月28日7時に発電を開始しており、同日の13時50分に「F003」が発生したことがわかるものである。

前述した例ではパワーコンディショナと表示装置を無線通信で通信している事例であるが、図８に示すように有線通信で情報を取得することも可能であり、同様の効果を得るものである。

上記の通り、太陽光のエネルギーを用いて発電をおこなう太陽電池モジュールと、太陽電池モジュールで発電された電気を直流から交流に変換するパワーコンディショナ装置と、パワーコンディショナ装置で交流に変換された電気を分電する分電盤と、分電盤から送られてくる電力情報を表示する表示装置とを備えた太陽光発電システムであり、前記表示装置は電力情報およびパワーコンディショナ情報を表示させるための表示指示手段を備えており、表示装置は、最後の操作から無操作となる時間を計測し、設定した時間到達時に表示装置の表示を消灯させ、再度表示装置を点灯させる条件としては、スイッチ操作のほか、パワーコンディショナに異常が発生した場合は表示装置が消灯状態であっても表示を点灯させ、かつ点灯継続させることを特徴とする太陽光発電システム。

また、前記表示装置の表示仕様は、表示エリア全部が点灯または消灯となる構成としても良い。

前記表示装置が点灯、消灯状態に関わらず、パワーコンディショナの発電情報や電力計測装置の売買電情報の通信を行う構成としても良い。

前記表示装置を再点灯させる条件であるパワーコンディショナの異常状態は、電力系統に起因する異常状態も含む構成としても良い。

前記表示装置を消灯するための設定時間は、１分、１０分、１時間等の固定値に加え、ユーザで直接入力設定できる構成としても良い。

以上より、本発明によれば表示装置が消灯した場合でも、以降で電力系統やパワーコンディショナの異常等が発生した場合は、強制的に表示装置を表示させ、情報を通知させるような構成とした。これにより、エコに重点を置きつつ、異常が発生した場合は、表示継続させることで、日中は気がつかなくても異常発生した日の夜には表示が目立つことで異常情報を認識することが可能であり、ユーザが迅速に対応できるようにしている。

１００…太陽光発電システム、１…太陽電池モジュール、２…接続装置、３…パワーコンディショナ、４…分電盤、５…表示装置、６…電力計測装置

Claims (5)

1. 太陽光のエネルギーを用いて発電をおこなう太陽電池モジュールと、太陽電池モジュールで発電された電気を直流から交流に変換するパワーコンディショナ装置と、パワーコンディショナ装置で交流に変換された電気を分電する分電盤と、分電盤から送られてくる電力情報を表示する表示装置とを備えた太陽光発電システムであり、前記表示装置は電力情報およびパワーコンディショナ情報を表示させるための表示指示手段を備えており、表示装置は、最後の操作から無操作となる時間を計測し、設定した時間到達時に表示装置の表示を消灯させ、再度表示装置を点灯させる条件としては、スイッチ操作のほか、パワーコンディショナに異常が発生した場合は表示装置が消灯状態であっても表示を点灯させ、かつ点灯継続させることを特徴とする太陽光発電システム。
2. 請求項１に記載の太陽光発電システムにおいて、
   前記表示装置の表示仕様は、表示エリア全部が点灯または消灯となることを特徴とする太陽光システム。
3. 請求項１に記載の太陽光発電システムにおいて、
   前記表示装置が点灯、消灯状態に関わらず、パワーコンディショナの発電情報や電力計測装置の売買電情報の通信を行うことを特徴とする太陽光システム。
4. 請求項１に記載の太陽光発電システムにおいて、
   前記表示装置を再点灯させる条件であるパワーコンディショナの異常状態は、電力系統に起因する異常状態も含むことを特徴とする太陽光発電システム。
5. 請求項１に記載の太陽光発電システムにおいて、
   前記表示装置を消灯するための設定時間は、１分、１０分、１時間等の固定値に加え、ユーザで直接入力設定できることを特徴とする太陽光発電システム。

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