JP2023055882A - Storage battery-added photovoltaic power generation system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽電池モジュールと、太陽電池モジュールまたは系統電源からの電力を蓄電する蓄電池とを有し、太陽電池モジュールの出力低下現象を抑制する蓄電池付き太陽光発電システムに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a storage-battery-equipped photovoltaic power generation system that includes a solar cell module and a storage battery that stores electric power from the solar cell module or a system power supply, and that suppresses a phenomenon in which the output of the solar cell module decreases.
従来から、蓄電池を有効活用する、蓄電池付き太陽光発電システムが知られている。このシステムにおいて、太陽電池モジュールが劣化してその発電量が大幅に低下するPID(Potential Induced Degradation:性能劣化現象)を抑制する必要がある。 2. Description of the Related Art Conventionally, a solar power generation system with a storage battery that makes effective use of a storage battery has been known. In this system, it is necessary to suppress PID (Potential Induced Degradation: performance deterioration phenomenon) in which the solar cell module deteriorates and the amount of power generated by the solar cell module deteriorates.
この太陽電池モジュールのPIDは、保護用ガラス基板と光電変換セルとの間の電位差によってガラス基板からイオンが封止材中に拡散して光電変換セルに移動することによって、性能劣化が発生する。 In the PID of this solar cell module, the potential difference between the protective glass substrate and the photoelectric conversion cells causes ions to diffuse from the glass substrate into the sealing material and move to the photoelectric conversion cells, resulting in performance degradation.
上記性能劣化現象を抑制する装置として、太陽電池モジュールが発電していないときに、パワーコンディショナから太陽電池モジュールに高電圧がかかることが性能劣化の原因との知見に基づき、太陽電池モジュールと蓄電池との電気的接続を遮断することにより、インバータからの電圧が太陽電池モジュールに印加されるのを防止することが知られている(例えば、特許文献1)。 As a device for suppressing the above-mentioned performance deterioration phenomenon, based on the knowledge that the performance deterioration is caused by the application of high voltage from the power conditioner to the solar battery module when the solar battery module is not generating power, the solar battery module and the storage battery It is known to prevent the voltage from the inverter from being applied to the solar cell module by interrupting the electrical connection with the solar cell module (for example, Patent Document 1).
図6に示す従来の太陽光発電システム51は、太陽電池モジュール52と、太陽電池モジュール52または系統電源65からの電力を蓄電する蓄電池53と、太陽電池モジュール52および蓄電池53と電気的に接続されて、太陽電池モジュール52および蓄電池53からの直流電力を交流電力に変換するインバータ61を含むパワーコンディショナ55を備えている。インバータ61からの高電圧が、夜間であるなどのために発電していない太陽電池モジュール52に印加されることを防止するように、太陽電池モジュール52と蓄電池53の間の電気的接続をスイッチ70により遮断する。これにより、太陽電池モジュール52が発電していないときインバータ61からの高電圧が太陽電池モジュール52に印加されることを防止してその性能劣化を抑制する。
A conventional photovoltaic
しかし、太陽電池モジュール52が発電しているとき(主に昼間)から発電していないとき(主に夜間)にスイッチ70が切り替わるとき、スイッチオン(閉)からスイッチオフ(開)となる瞬間、電流が遮断されるために、スイッチ60の両端に過大電圧が発生する。
However, when the
この場合、スイッチ開閉時の過大電圧により、スイッチ70の接点が消耗してスイッチ70の寿命が短くなるおそれがある。
In this case, the contact of the
本発明は、太陽電池モジュールとパワーコンディショナの間に設けた通電調整回路のスイッチを利用して太陽電池モジュールの性能劣化現象を抑制することができ、またスイッチの接点の消耗を防止することができる、蓄電池付き太陽光発電システムを提供すること
を目的としている。
The present invention can suppress deterioration of the performance of the solar cell module by using the switch of the energization adjustment circuit provided between the solar cell module and the power conditioner, and can prevent wear of the contact of the switch. It is an object of the present invention to provide a photovoltaic power generation system with a storage battery that can
上記目的を達成するために、本発明に係る蓄電池付き太陽光発電システムは、太陽電池モジュールと、前記太陽電池モジュールまたは系統電源からの電力を蓄電する蓄電池と、前記太陽電池モジュールおよび前記蓄電池と電気的に接続されて、前記太陽電池モジュールで発電された直流電力を変換するパワーコンディショナと、前記太陽電池モジュールと前記パワーコンディショナとの間で、前記太陽電池モジュールが発電しているときに正電流が流れ、発電していないときに負電流が流れる主電路に設けられた通電調整回路とを備え、
前記通電調整回路は、少なくとも前記主電路の一方に並列回路が設けられ、前記並列回路の一方の電路にスイッチが設けられ、他方の電路にダイオードが設けられており、前記ダイオードは、その順方向が前記負電流の流れる方向に配置されている。
In order to achieve the above object, a solar power generation system with a storage battery according to the present invention comprises a solar cell module, a storage battery for storing electric power from the solar cell module or a system power supply, and an electric a power conditioner that is physically connected to convert DC power generated by the solar cell module; an energization adjustment circuit provided in a main electric circuit through which a current flows and a negative current flows when not generating power,
The energization adjusting circuit has a parallel circuit provided in at least one of the main electric paths, a switch provided in one electric path of the parallel circuit, and a diode provided in the other electric path, and the diode is connected in the forward direction. are arranged in the direction in which the negative current flows.
この構成によれば、太陽電池モジュールが発電しているときは、太陽電池モジュールからパワーコンディショナへ正電流が流れる。発電していないときにスイッチは並列回路の一方の電路を遮断するものの、並列回路の他方の電路はダイオードを通じて負電流が流れて、太陽電池モジュールと蓄電池との間は常に通電状態にあり、太陽電池モジュールにはダイオードの順電圧降下により電圧を低下させた所定電圧が印加される。この低下させた電圧は、太陽電池モジュールの劣化を抑制させ得るものに設定される。すなわち、ダイオードでの順電圧降下を利用して太陽電池モジュールPVのPID(性能劣化現象)を一定程度抑制することができる。この場合、安価な深夜電力を蓄電した蓄電池の電力を通電に使用することができる。 According to this configuration, a positive current flows from the solar cell module to the power conditioner when the solar cell module is generating power. Although the switch cuts off one electric path of the parallel circuit when no power is being generated, a negative current flows through the diode in the other electric path of the parallel circuit, and the solar cell module and the storage battery are always in an electrified state. A predetermined voltage that is lowered by a forward voltage drop of a diode is applied to the battery module. This reduced voltage is set to suppress deterioration of the solar cell module. That is, the PID (performance deterioration phenomenon) of the solar cell module PV can be suppressed to a certain extent by utilizing the forward voltage drop in the diode. In this case, it is possible to use the electric power of a storage battery that stores cheap late-night electric power for energization.
本発明では、前記太陽電池モジュールが発電しているか否かを検出する検出手段をさらに備え、前記太陽電池モジュールが発電しているとき前記スイッチをオンにして前記並列回路の一方の電路を正電流が流れ、発電していないとき前記スイッチをオフにし、前記ダイオードで順電圧降下された状態で前記並列回路の他方の電路を負電流が流れることが好ましい。この場合、容易にダイオードでの順電圧降下を利用して太陽電池モジュールのPID(性能劣化現象)を一定程度抑制することができる。 In the present invention, further comprising detecting means for detecting whether or not the solar cell module is generating power, the switch is turned on when the solar cell module is generating power to generate a positive current through one of the parallel circuits. , the switch is turned off when no power is being generated, and a negative current flows through the other electric path of the parallel circuit with the forward voltage dropped by the diode. In this case, the PID (performance deterioration phenomenon) of the solar cell module can be suppressed to a certain extent by easily utilizing the forward voltage drop in the diode.
また、本発明では、前記スイッチがオンからオフに切り替わるときに当該スイッチに過大電圧が発生し、これが前記ダイオードに逆方向に印加されて、当該過大電圧を逆降伏電圧に抑制することも好ましい。 Also, in the present invention, it is preferable that an overvoltage is generated in the switch when the switch is switched from on to off, and this is applied to the diode in the reverse direction to suppress the overvoltage to the reverse breakdown voltage.
この構成によれば、スイッチの両端に過大電圧が発生しても、過大電圧が並列回路のダイオードに逆バイアスとして印加される。過大電圧に対してダイオードは降伏し、逆電流が流れる。このダイオードが降伏するのにあわせて過大電圧はダイオードの逆降伏電圧に抑えられるので、スイッチの接点の消耗を防止してスイッチの寿命を長くすることができる。 According to this configuration, even if an excessive voltage occurs across the switch, the excessive voltage is applied as a reverse bias to the diode in the parallel circuit. For excessive voltage, the diode breaks down and reverse current flows. As the diode breaks down, the excessive voltage is suppressed to the reverse breakdown voltage of the diode, so that wear of the switch contacts can be prevented and the life of the switch can be lengthened.
好ましくは、前記通電調整回路は、さらに前記並列回路におけるダイオードと直列にヒューズが設けられていてもよい。この場合、ダイオードが故障して高電圧がかかってもヒューズで遮断されるので、より安全に太陽電池モジュールのPID(性能劣化現象)を抑制することができる。 Preferably, the energization adjustment circuit may further include a fuse in series with the diode in the parallel circuit. In this case, even if the diode fails and a high voltage is applied, the fuse cuts off the high voltage, so PID (performance deterioration phenomenon) of the solar cell module can be suppressed more safely.
本発明では、太陽電池モジュールとパワーコンディショナの間に、スイッチおよびダイオードの並列回路を有する通電調整回路を設けて、太陽電池モジュールが発電していないときに、ダイオードでの順電圧降下を利用して太陽電池モジュールのPID(性能劣化現
象)を一定程度抑制することができる。また、スイッチの接点の消耗を防止してスイッチの寿命を長くすることができる。
In the present invention, an energization adjustment circuit having a parallel circuit of a switch and a diode is provided between the solar cell module and the power conditioner, and the forward voltage drop across the diode is utilized when the solar cell module is not generating power. Therefore, the PID (performance deterioration phenomenon) of the solar cell module can be suppressed to a certain extent. In addition, the life of the switch can be lengthened by preventing wear of the contact of the switch.
以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。図1は本発明の一実施形態に係る蓄電池付き太陽光発電システム1を示すブロック図である。この太陽光発電システム1は、太陽電池モジュール(PV)2、蓄電池3、通電調整回路4およびパワーコンディショナ5を備えており、蓄電池3を有効活用し、太陽電池モジュール2の性能劣化の抑制を図るものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a photovoltaic
図2は図1の蓄電池付き太陽光発電システム1の概略を示す回路図である。図2の蓄電池付き太陽光発電システム1は、太陽電池モジュール(PV)2と、太陽電池モジュール2または系統電源15からの電力を蓄電する蓄電池3と、太陽電池モジュール2および蓄電池3と電気的に接続されて、太陽電池モジュール2で発電された直流電力を、交流電力に変換(インバータ11)して系統電源15に電力供給し、また直流電力に変換(図示しないDC/DCコンバータ)して蓄電池3に供給するパワーコンディショナ5とを備えている。この太陽電池モジュール2とパワーコンディショナ5の間の主電路La、Lbでは、太陽電池モジュール1が発電しているとき(主に昼間)に正電流が流れ、発電していないとき(主に夜間)に負電流が流れる。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an outline of the photovoltaic
前記主電路La、Lbには通電調整回路4が設けられており、この通電調整回路4は、例えば主電路La、Lbのそれぞれに並列回路6a、6bが設けられ、並列回路のそれぞれ一方の電路にスイッチ7a、7bが設けられ、他方の電路にダイオード8a、8bが設けられている。
The main electric lines La and Lb are provided with an
前記ダイオード8a、8bは、太陽電池モジュール2が発電していないときに前記主電路La、Lbで負電流が流れる方向を、順方向として配置されている。つまり、主電路Laのダイオード8aはそのカソード(K)が太陽電池モジュール2側に、アノード(A)がパワーコンディショナ5側に接続され、主電路Lbのダイオード8bはそのアノード(A)が太陽電池モジュール2側に接続され、カソード(K)がパワーコンディショナ5側に接続されている。また、ダイオード8a、8bと直列にそれぞれヒューズ9a、9bが設けられている。
The
太陽電池モジュール2が発電しているか否かを、例えばその出力電圧で検出する検出手段12をさらに備えている。太陽電池モジュール2の発電状態に応じてスイッチ7a、7bのオンオフ制御を行うとともに、システム全体を制御する制御回路10も設けられている。蓄電池3の直流電力はインバータ11により交流電力に変換され、系統電源15や負荷13に供給される。
A detecting means 12 is further provided for detecting whether or not the
太陽電池モジュール2が発電しているときスイッチ7a、7bをオンにして正電流が流
れ、発電していないときスイッチ7a、7bをオフにし、ダイオード8a、8bで順電圧降下された状態で負電流が流れる。
When the
図3(A)のように、太陽電池モジュール2が発電しているとき(主に昼間)、主電路Laのスイッチ7aおよび主電路Lbのスイッチ7bがオン(閉)となり、主電路Laでは太陽電池モジュール2からパワーコンディショナ5へ、主電路Lbではパワーコンディショナ5から太陽電池モジュール2へ、正電流PAが流れる。これにより、太陽電池モジュール2で発電された直流電力がパワーコンディショナ5に供給される。
As shown in FIG. 3A, when the
図3(B)のように、太陽電池モジュール2が発電していないとき(主に夜間)、スイッチ7a、7bがオフ(開)となり、主電路Laではパワーコンディショナ5から太陽電池モジュール2へ、主電路Lbでは太陽電池モジュール2からパワーコンディショナ5へ、それぞれダイオード8a、8bを通じて負電流NAが流れる。これにより太陽電池モジュール2にはダイオード8a、8bで順電圧降下された電圧がかかる。
As shown in FIG. 3B, when the
このように、太陽電池モジュール2が発電していないとき、スイッチ7aは並列回路6aの電路の一方を遮断するものの、並列回路6aの電路の他方はダイオード8aにより通電する。また、スイッチ7bは並列回路6bの電路の一方を遮断するものの、並列回路6bの電路の他方はダイオード8bにより通電して、太陽電池モジュール2と蓄電池3との間は常に通電状態にある。そして、太陽電池モジュール2にはダイオード8a、8bの順電圧降下により電圧を低下させた所定電圧が印加される。
Thus, when the
この低下させた電圧は、太陽電池モジュール2の性能劣化を抑制させ得るものに設定される。すなわち、ダイオード8a、8bでの順電圧降下を利用して太陽電池モジュール2のPID(性能劣化現象)を一定程度抑制することができる。この点で、太陽電池モジュールとパワーコンディショナの間の主電路を単に遮断する従来技術と異なる。この場合、安価な深夜電力を蓄電した蓄電池3の電力を負荷13に供給するだけでなく、上記順電圧降下の通電に使用することができる。
This lowered voltage is set to a value that can suppress performance deterioration of the
また、並列回路6a、6bにダイオード8a、8bと直列にヒューズ9a、9bを設けることにより、ダイオード8a、8bが故障して高電圧がかかってもヒューズ9a、9bで遮断されるので、より安全に太陽電池モジュールのPID(性能劣化現象)を抑制することができる。これにより従来技術にない安全性を高める効果を有する。
In addition, by providing
図3(A)、(B)のように、スイッチ7a、7bがオンからオフに切り替わるときに当該スイッチ7a、7bに過大電圧が発生し、これがダイオード8a、8bに逆方向に印加されて、当該過大電圧を逆降伏電圧に抑制する。
As shown in FIGS. 3A and 3B, when the
図4に示すように、太陽電池モジュール2が発電しているとき(主に昼間)から発電していないとき(主に夜間)にスイッチ7a、7bが切り替わるとき、スイッチオン(閉)からスイッチオフ(開)となる瞬間、電流が遮断されるために、スイッチ7a、7bの両端に過大電圧が発生する。その場合、過大電圧が並列回路6a、6bのダイオード8a、8bに逆バイアスとして印加される。過大電圧に対してダイオード8a、8bは降伏し、逆電流が流れる。このダイオード8a、8bが降伏するのにあわせて過大電圧はダイオード8a、8bの逆降伏電圧に抑えられる。
As shown in FIG. 4, when the
このように、スイッチ開閉時の過大電圧により、スイッチ7a、7bの接点が消耗して寿命が短くなるおそれがあるが、並列回路6a、6bにおける逆バイアスのダイオード8a、8bにより過大電圧が抑制されるので、スイッチ7a、7bの接点の消耗を防止して寿命を長くできる効果を有する。これによって従来技術の課題を解決することができる。
過大電圧が消滅すると、図3(A)、(B)の状態に戻る。
As described above, the contacts of the
When the overvoltage disappears, the state shown in FIGS. 3A and 3B is restored.
図5は、他例の蓄電池付き太陽光発電システム1Aを示す。この他例では、図1が主電路La、Lbの両方にそれぞれ並列回路6a、6bが設けられているのと異なり、主電路Laにのみ並列回路6が設けられている。並列回路6の一方の電路にはスイッチ7、他方の電路にダイオード8およびヒューズ9が設けられている。なお、主電路Lbにのみ並列回路6を設けるようにしてもよい。その他の構成は、図1と同様である。
FIG. 5 shows another example of a photovoltaic power generation system 1A with a storage battery. In this other example, unlike FIG. 1 in which
この場合も同様に、太陽電池モジュール2が発電していないとき、ダイオード8での順電圧降下を利用して太陽電池モジュール2のPID(性能劣化現象)を一定程度抑制することができる。
In this case as well, when the
なお、上記各実施形態では、太陽電池モジュール2が発電しているか否かを検出するために、太陽電池モジュール2の出力電圧を検出する検出手段12を使用しているが、これに代えて、太陽光の照射量を検出したり、十分な発電が行われる時間帯を計測してもよい。
In each of the above embodiments, the detection means 12 for detecting the output voltage of the
前記太陽光の照射量を検出する場合、例えば照度センサを使用して、太陽光が照射されている期間を検出してもよい。また、前記十分な発電が行われる時間帯を計測する場合は、例えばタイマーを使用し、季節に応じて発電が行われる時間帯を計測してもよい。 When detecting the irradiation amount of the sunlight, for example, an illuminance sensor may be used to detect the period during which the sunlight is irradiated. Moreover, when measuring the time zone in which sufficient power generation is performed, for example, a timer may be used to measure the time zone in which power generation is performed according to the season.
本発明は、以上の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。 The present invention is not limited to the above embodiments, and various additions, changes, or deletions are possible without departing from the scope of the present invention. Accordingly, such are also included within the scope of this invention.
1、1A:蓄電池付き太陽光発電システム
2:太陽電池モジュール
3:蓄電池
4:通電調整回路
5:パワーコンディショナ
6、6a、6b:並列回路
7、7a、7b:スイッチ
8、8a、8b:ダイオード
9、9a、9b:ヒューズ
10:制御部
11:インバータ
12:検出手段
13:負荷
15:系統電源
La、Lb:主電路
1, 1A: Photovoltaic power generation system with storage battery 2: Solar cell module 3: Storage battery 4: Power regulation circuit 5:
Claims (4)
前記通電調整回路は、少なくとも前記主電路の一方に並列回路が設けられ、前記並列回路の一方の電路にスイッチが設けられ、他方の電路にダイオードが設けられており、
前記ダイオードは、その順方向が前記負電流の流れる方向に配置されている、蓄電池付き太陽光発電システム。 A solar cell module, a storage battery for storing power from the solar cell module or a grid power supply, and power electrically connected to the solar cell module and the storage battery for converting DC power generated by the solar cell module. Between the conditioner, the solar cell module, and the power conditioner, a main electric circuit is provided in which a positive current flows when the solar cell module is generating power and a negative current flows when the solar module is not generating power. and an energization adjustment circuit,
The energization adjustment circuit includes a parallel circuit provided in at least one of the main electric paths, a switch provided in one electric path of the parallel circuit, and a diode provided in the other electric path,
The solar power generation system with a storage battery, wherein the forward direction of the diode is arranged in the direction in which the negative current flows.
前記太陽電池モジュールが発電しているか否かを検出する検出手段をさらに備え、
前記太陽電池モジュールが発電しているとき前記スイッチをオンにして前記並列回路の一方を正電流が流れ、発電していないとき前記スイッチをオフにし、前記ダイオードで電圧降下された状態で前記並列回路の他方を負電流が流れる、蓄電池付き太陽光発電システム。 2. The system according to claim 1, further comprising detecting means for detecting whether the solar cell module is generating power,
When the solar cell module is generating power, the switch is turned on so that a positive current flows through one of the parallel circuits. A photovoltaic system with a storage battery in which a negative current flows through the other side.
前記スイッチがオンからオフに切り替わるときに当該スイッチに過大電圧が発生し、これが前記ダイオードに逆方向に印加されて、当該過大電圧を逆降伏電圧に抑制する、蓄電池付き太陽光発電システム。 3. The photovoltaic power generation with a storage battery according to claim 2, wherein an overvoltage is generated in the switch when the switch is switched from on to off, and this is applied to the diode in the reverse direction to suppress the overvoltage to a reverse breakdown voltage. system.
前記通電調整回路は、さらに前記並列回路におけるダイオードと直列にヒューズが設けられている、蓄電池付き太陽光発電システム。 In claim 1,
The photovoltaic power generation system with a storage battery, wherein the energization adjustment circuit is further provided with a fuse in series with the diode in the parallel circuit.
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