JP2023152514A - Soundness diagnosis system and method for photovoltaic power generation device - Google Patents

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Abstract

To provide a soundness diagnosis system capable of easily and accurately diagnosing soundness of strings of a photovoltaic power generation device.SOLUTION: In a soundness diagnosis system for a photovoltaic power generation device in which (m) ((m) is a natural number equal to or greater than 2) strings are connected in parallel, a total current value I is acquired by totaling a current value in of an n-th (1≤n≤m) string in the strings and current values from working strings in installed strings. Next, a current contribution index kn=N(in/I) (N is a constant which is set in such a manner that a value of kn in normal power generation of the device is normalized to 1 and corresponds to the number of working strings) and in a case where kn satisfies kn≥R (wherein R is a value selected from a range of 0.50 to 0.90), it is determined that the n-th string is sound.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、太陽光発電装置中の太陽電池ストリングの健全性を容易かつ正確に診断することができる太陽光発電装置の健全性診断システム及び方法に関する。 The present invention relates to a system and method for diagnosing the health of a solar power generation device that can easily and accurately diagnose the health of a solar cell string in the solar power generation device.

太陽エネルギーを有効利用するために太陽電池パネルを多数並べた太陽光発電装置が既にかなり普及している。この太陽光発電装置は、家庭の屋根に設置する小規模なものから、地域電力をまかなうことができる1メガワット以上の発電量を持つ大規模なものまで様々なものが存在する。 2. Description of the Related Art Photovoltaic power generation devices in which a large number of solar panels are arranged in order to effectively utilize solar energy have already become quite popular. There are various types of solar power generation devices, from small-scale devices installed on the roofs of homes to large-scale devices that can generate more than 1 megawatt, enough to cover local electricity.

大規模な太陽光発電装置では、複数の太陽電池モジュールが直列に接続されて太陽電池ストリングを構成し、さらに複数の太陽電池ストリングが並列に接続されて太陽光発電装置のパワーコンディショナーに送られる。パワーコンディショナーでは電力変換等を行い最終的な発電の出力となる。 In a large-scale solar power generation device, multiple solar cell modules are connected in series to form a solar cell string, and multiple solar cell strings are further connected in parallel and sent to the power conditioner of the solar power generation device. The power conditioner performs power conversion, etc., and becomes the final power output.

太陽光発電装置においては、部品の欠陥、長年の使用による経年変化以外に、各部位の雷などによる故障、植物の成長による影の形成、飛来物の付着など、様々な要因を理由として、太陽電池の電流値(発電量)の低下が発生することが多い。従って、太陽光発電装置の健全性が維持されているか否かを確認するために、個々の太陽電池モジュール又はストリングの性能・動作の健全性診断が定期的に行なわれている。 In solar power generation equipment, in addition to component defects and aging due to long-term use, solar power generation equipment may fail due to various factors such as damage caused by lightning in various parts, formation of shadows due to plant growth, and adhesion of flying objects. A decrease in the battery's current value (power generation amount) often occurs. Therefore, in order to confirm whether the solar power generation device is maintained in good health, health diagnosis of the performance and operation of each solar cell module or string is periodically performed.

上記の定期的な健全性診断として、従来は太陽電池ストリングのIVカーブ測定をその接続箱の部位で接続して行ない、IVカーブの形状異常、解放電圧の異常、短絡電流の異常の有無により健全性を診断していた。 As part of the above periodic health diagnosis, conventionally, the IV curve of the solar cell string was measured by connecting it at the junction box, and the presence or absence of abnormality in the shape of the IV curve, abnormality in open voltage, and abnormality in short circuit current was determined. I was diagnosing gender.

しかしながら、従来のIVカーブ測定による診断方法は、膨大な数の太陽電池ストリングに対して網羅的に行なう必要があり、また太陽電池ストリングが設置されている現場でしか行なうことができなかった。さらに、従来の診断方法は、IVカーブ測定に適した気象条件、時間帯に限定され、測定のたびに当該ストリング又は接続箱を発電系から切り離す必要があった。このように、従来の診断方法は、検査の労力、所要時間の点で改善の余地が大きかった。 However, the conventional diagnostic method using IV curve measurement has to be performed comprehensively on a huge number of solar cell strings, and can only be performed at the site where the solar cell strings are installed. Furthermore, conventional diagnostic methods are limited to weather conditions and time zones suitable for IV curve measurement, and it is necessary to disconnect the string or junction box from the power generation system each time measurement is performed. As described above, conventional diagnostic methods have a large room for improvement in terms of labor and time required for testing.

特開2015-68690号公報JP2015-68690A 特開2017-60307号公報JP 2017-60307 Publication 特開2020-28192号公報JP2020-28192A

本発明は、かかる従来技術の現状に鑑み創案されたものであり、その目的は、太陽光発電装置を構成する各太陽電池ストリングの健全性を容易かつ正確に診断することができる健全性診断システム及び方法を提供することにある。 The present invention was devised in view of the current state of the prior art, and its purpose is to provide a health diagnostic system that can easily and accurately diagnose the health of each solar cell string that constitutes a solar power generation device. and to provide a method.

本発明者は、かかる目的を達成するために鋭意検討した結果、並列に接続されて同一の電圧条件の下にある複数の太陽電池ストリングの各々が生成する電流値は、日射強度、周囲温度などの変動要因の影響を受けて一日のうちでも時間的に変動しうるが、たとえそうであっても、設置されている太陽電池ストリングのうちの稼働している太陽電池ストリングからの電流値を合計した総電流値に対する個々の太陽電池ストリングの電流値の比率は基本的に常に一定であることを見出した。そして、従来のIVカーブ測定の代わりに、各太陽電池ストリングの電流値について装置の正常発電時の標準値が1に正規化されるように設定した特定の電流寄与指数を算出し、この電流寄与指数が、たとえ太陽電池ストリング間の諸条件の不一致により1から多少はずれていたとしても許容範囲内であるか、つまり特定の下限値以上であるかどうかで各太陽電池ストリングの健全性を判定することにより、簡単でかつ精度良く太陽光発電装置の健全性診断を行なえることを見出し、本発明の完成に至った。 As a result of intensive studies to achieve such an objective, the present inventor has determined that the current value generated by each of a plurality of solar cell strings connected in parallel and under the same voltage condition is determined by solar radiation intensity, ambient temperature, etc. Although the current value may fluctuate over time even during the day due to the influence of the fluctuation factors of It has been found that the ratio of the current value of each individual solar cell string to the summed total current value is basically always constant. Then, instead of conventional IV curve measurement, a specific current contribution index is calculated for the current value of each solar cell string so that the standard value during normal power generation of the device is normalized to 1, and this current contribution Even if the index deviates from 1 due to mismatch in conditions between solar cell strings, the health of each solar cell string is determined by whether it is within an acceptable range, that is, whether it is at least a certain lower limit value. The inventors have discovered that the health of a solar power generation device can be easily and accurately diagnosed by doing so, and have completed the present invention.

即ち、本発明は、上記の知見に基づいてなされたものであり、以下の(1)~(6)を構成とするものである。
(1)m個(mは、2以上の自然数である)の太陽電池ストリングを並列に接続して集電される太陽光発電装置の健全性診断システムであって、
太陽電池ストリングのうちn番目(nは、1≦n≦mから選択される自然数である)の太陽電池ストリングの電流値iと、m個の太陽電池ストリングのうちの稼働している太陽電池ストリングからの電流値を合計した総電流値Iを取得できるように構成されたデータ取得部と、
データ取得部で取得した電流値iと総電流値Iに基づいて、電流寄与指数k=N(i/I)(但しNは、装置の正常発電時のkの値が1に正規化されるように設定される定数であり、稼働している太陽電池ストリングの数に相当する)を算出し、kがk≧R(但しRは0.50~0.90の範囲から選択される値である)の式を満たす場合にn番目の太陽電池ストリングが健全であると判定するように構成されたデータ判定部とを含むことを特徴とする太陽光発電装置の健全性診断システム。
(2)Rが0.60~0.85の範囲から選択される値であることを特徴とする(1)に記載の太陽光発電装置の健全性診断システム。
(3)データ判定部で判定された各太陽電池ストリングの判定結果が、インターネット通信によって遠隔地の結果表示手段に送信されるように構成されることを特徴とする(1)又は(2)に記載の太陽光発電装置の健全性診断システム。
(4)m個(mは、2以上の自然数である)の太陽電池ストリングを並列に接続して集電される太陽光発電装置の健全性診断方法であって、
データ取得部によって、n番目(nは、1≦n≦mから選択される自然数である)の太陽電池ストリングの電流値iと、m個の太陽電池ストリングのうちの稼働している太陽電池ストリングからの電流値を合計した総電流値Iを取得するデータ取得工程と、
データ判定部によって、取得した電流値iと総電流値Iに基づいて、電流寄与指数k=N(i/I)(但しNは、装置の正常発電時のkの値が1に正規化されるように設定される定数であり、稼働している太陽電池ストリングの数に相当する)を算出し、kがk≧R(但しRは0.50~0.90の範囲から選択される値である)の式を満たす場合にn番目の太陽電池ストリングが健全であると判定する健全性判定工程と
を含むことを特徴とする太陽光発電装置の健全性診断方法。
(5)Rが0.60~0.85の範囲から選択される値であることを特徴とする(4)に記載の太陽光発電装置の健全性診断方法。
(6)健全性判定工程で判定された各太陽電池ストリングの判定結果をインターネット通信によって遠隔地の結果表示手段に送信することを特徴とする(4)又は(5)に記載の太陽光発電装置の健全性診断方法。
That is, the present invention has been made based on the above findings, and consists of the following (1) to (6).
(1) A health diagnosis system for a solar power generation device that collects current by connecting m solar cell strings in parallel (m is a natural number of 2 or more),
The current value i of the n-th solar cell string (n is a natural number selected from 1≦n≦m) among the solar cell strings, and the operating solar cell among the m solar cell strings. a data acquisition unit configured to acquire a total current value I that is the sum of current values from the string;
Based on the current value i n acquired by the data acquisition unit and the total current value I, the current contribution index k n =N (i n /I) (however, N is the value of k n when the device normally generates power is 1). It is a constant set to be normalized and corresponds to the number of solar cell strings in operation), and k n is k n ≧ R (where R is in the range of 0.50 to 0.90). and a data determination unit configured to determine that the n-th solar cell string is healthy when the formula (a value selected from ) is satisfied. Diagnostic system.
(2) The health diagnosis system for a solar power generation device according to (1), wherein R is a value selected from a range of 0.60 to 0.85.
(3) According to (1) or (2), the determination result of each solar cell string determined by the data determination unit is configured to be transmitted to a result display means in a remote location via Internet communication. Health diagnosis system for the solar power generation device described.
(4) A method for diagnosing the health of a solar power generation device that collects current by connecting m solar cell strings in parallel (m is a natural number of 2 or more),
The data acquisition unit obtains the current value i n of the n-th solar cell string (n is a natural number selected from 1≦n≦m) and the operating solar cell among the m solar cell strings. a data acquisition step of acquiring a total current value I that is the sum of current values from the string;
Based on the acquired current value i n and total current value I, the data judgment unit calculates the current contribution index k n =N (i n /I) (where N is the value of k n when the device normally generates electricity). It is a constant set to be normalized to A method for diagnosing the health of a solar power generation device, the method comprising the step of determining that the n-th solar cell string is healthy if the formula (a value selected from a range) is satisfied.
(5) The method for diagnosing the health of a solar power generation device according to (4), wherein R is a value selected from a range of 0.60 to 0.85.
(6) The solar power generation device according to (4) or (5), characterized in that the determination result of each solar cell string determined in the health determination step is transmitted to a result display means in a remote location via Internet communication. health diagnosis method.

本発明の太陽光発電装置の健全性診断システム及び方法によれば、簡単で精度の高い診断方法を維持しながら、従来のIVカーブ測定による診断方法の問題を全て解消することができる。また、発電を停止させることなく太陽電池ストリングの健全性診断の結果を遠隔地で得ることができるので、従来の定期検査の困難性を排除することができる。 According to the system and method for diagnosing the health of a solar power generation device of the present invention, all the problems of the conventional diagnosis method using IV curve measurement can be solved while maintaining a simple and highly accurate diagnosis method. Furthermore, since the results of health diagnosis of the solar cell string can be obtained remotely without stopping power generation, it is possible to eliminate the difficulty of conventional regular inspections.

図1は、本発明の健全性診断システム及び方法の対象となる太陽光発電装置の一例を示す。FIG. 1 shows an example of a solar power generation device that is a target of the health diagnosis system and method of the present invention. 図2は、本発明の健全性診断システムの一例の概略図を示す。FIG. 2 shows a schematic diagram of an example of the health diagnosis system of the present invention. 図3は、本発明の健全性診断システムにおいて行なわれた診断結果の一例のグラフを示す。FIG. 3 shows a graph of an example of the diagnosis results performed in the health diagnosis system of the present invention.

以下、本発明の太陽光発電装置の健全性診断システム及び方法について図面を参照して説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, the solar power generation device health diagnosis system and method of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.

本発明の健全性診断の対象となる太陽光発電装置の一例を図1に示す。太陽光発電装置は、例えば図1に示すように、複数の太陽電池モジュール101を直列に接続した太陽電池ストリング102を複数持つものであり、複数の太陽電池ストリング102は、並列に接続されて接続箱103を経てパワーコンディショナー104に集約される。このようなパワーコンディショナー104が複数存在し、これらの複数のパワーコンディショナー104が連結されて一つの発電サイトを構成する。そして、発電サイトからの発電電力は、変電設備105を経て売電又は自己使用される。 FIG. 1 shows an example of a solar power generation device that is subject to the health diagnosis of the present invention. For example, as shown in FIG. 1, a solar power generation device has a plurality of solar cell strings 102 in which a plurality of solar cell modules 101 are connected in series, and the plurality of solar cell strings 102 are connected in parallel. The energy is collected in a power conditioner 104 via a box 103. A plurality of such power conditioners 104 exist, and these plurality of power conditioners 104 are connected to constitute one power generation site. The generated power from the power generation site passes through the substation equipment 105 and is sold or used for its own use.

本発明のシステム及び方法は、家庭用住宅の屋根に設置される小規模な装置から1メガワット以上の発電量の大規模な装置まで使用可能であるが、極めて多数の太陽電池モジュールが設置され、それらの点検作業に多大な労力を要する1メガワット以上の発電量のメガソーラーシステムにおいて使用される場合に特に有効である。特に、メガソーラーシステムにおいては、多数の太陽電池モジュールを含む太陽電池ストリングの各々の健全性を簡単にかつ正確に診断することは従来困難であったが、本発明によれば、同一の電圧条件下では、各太陽電池ストリングの電流値と、設置されている太陽電池ストリングのうちの稼働している太陽電池ストリングからの電流値を合計した総電流値との比率が基本的に常に一定であるという考えから、各太陽電池ストリングの個々の電流寄与指数を算出し、その電流寄与指数の標準値からの逸脱が特定の範囲にあるかどうかに基づいて、健全性を効率的にかつ正確に診断することができる。 The system and method of the present invention can be used for everything from small-scale devices installed on the roofs of domestic residences to large-scale devices that generate power of 1 MW or more. It is particularly effective when used in a mega solar system with a power generation capacity of 1 megawatt or more, which requires a great deal of effort to inspect. In particular, in mega solar systems, it has traditionally been difficult to easily and accurately diagnose the health of each solar cell string containing a large number of solar cell modules. Below, the ratio between the current value of each solar cell string and the total current value, which is the sum of the current values from the installed solar cell strings that are in operation, is basically always constant. Based on this idea, the individual current contribution index of each solar cell string is calculated, and the health can be efficiently and accurately diagnosed based on whether the current contribution index deviates from the standard value within a certain range. can do.

本発明の対象とする太陽光発電装置では、一つのストリングあたりのモジュールの数は複数である限り、特に限定されず、また、装置中のストリングの数も複数である限り、特に限定されない。本発明の対象とする太陽光発電装置では、一つのストリングあたりのモジュールの数が3~100個、装置中のストリングの数が3~100000個であることが好ましい。本発明では、対象とする太陽光発電装置中で使用される個々の太陽電池ストリングの中に異なる構造の種類のものが存在していたとしても、これらが並列に接続されて同一の電圧条件の下にある限り、特に問題ないが、電流値の測定データから効率的かつ正確に健全性を診断するためには、装置中の太陽電池ストリングが全て同じ構造の種類のものでありかつ同じ設置条件(例えば日射条件)で設置されたものの中で健全性診断を行なうことが好ましい。 In the solar power generation device targeted by the present invention, the number of modules per string is not particularly limited as long as it is plural, and the number of strings in the device is also not particularly limited as long as it is plural. In the solar power generation device targeted by the present invention, it is preferable that the number of modules per string is 3 to 100, and the number of strings in the device is 3 to 100,000. In the present invention, even if the individual solar cell strings used in the target solar power generation device have different structural types, they are connected in parallel and under the same voltage condition. There is no particular problem as long as the solar cell strings in the device are of the same structure type and under the same installation conditions in order to efficiently and accurately diagnose the health from the current value measurement data. It is preferable to perform a health diagnosis on a device installed under certain conditions (for example, under solar radiation conditions).

上述のように、太陽光発電装置中の複数の太陽電池ストリングが並列に接続されて同一の電圧条件の下にあるとしても、複数の太陽電池ストリングの各々が生成する電流値は、日射強度、周囲温度などの変動要因の影響を受けて一日のうちでも時間的に変動しうるが、たとえそうであっても、設置されている太陽電池ストリングのうちの稼働している太陽電池ストリングからの電流値を合計した総電流値Iに対する個々の太陽電池ストリングの電流値iの割合(i/I)は、基本的に常に一定である。そして、個々の太陽電池ストリングが正常に発電している(つまり健全である)限り、この割合の標準値からの逸脱は、太陽電池ストリング間の諸条件に多少のバラツキがあったとしても基本的に一定の範囲内にあるという考えから、装置の正常発電時の標準値を1に正規化した電流寄与指数k(=Ni/I)を算出し、各太陽電池ストリングの電流寄与指数kが適正範囲にあるかどうかを判断することによって、個々の太陽電池ストリングの健全性診断を容易にかつ正確に行なえることを見出した。 As mentioned above, even if multiple solar cell strings in a solar power generation device are connected in parallel and under the same voltage condition, the current value generated by each of the multiple solar cell strings depends on the solar radiation intensity, Although it may fluctuate over time during the day due to the influence of fluctuation factors such as ambient temperature, even if this is the case, the amount of energy generated from the solar cell strings that are installed and in operation. The ratio (i n /I) of the current value i n of each solar cell string to the total current value I, which is the sum of the current values, is basically always constant. As long as each solar cell string is generating power normally (in other words, is healthy), deviations from the standard value of this ratio are normal even if there are slight variations in the conditions between the solar cell strings. is within a certain range, the current contribution index k n (=Ni n /I) is calculated by normalizing the standard value during normal power generation of the device to 1, and the current contribution index k of each solar cell string is calculated. It has been found that by determining whether n is within an appropriate range, the health of each solar cell string can be easily and accurately diagnosed.

本発明は、これらの知見に基づいて、複数の太陽電池ストリングを並列に接続して集電される太陽光発電装置の健全性診断を容易にかつ正確に行なえるシステム及び方法を提供するものである。本発明の健全性診断システムでは、太陽光発電装置中の個々の太陽電池ストリングの電流値iと、設置されている太陽電池ストリングのうちの稼働している太陽電池ストリングからの電流値を合計した総電流値Iを取得できるように構成されたデータ取得部と、データ取得部で取得した個々の電流値と総電流値Iに基づいて、個々の太陽電池ストリングの電流寄与指数k=N(i/I)(但しNは、装置の正常発電時のkの値が1に正規化されるように設定される定数であり、稼働している太陽電池ストリングの数に相当する)を算出し、この電流寄与指数kが適正範囲を満たすかどうかを確認し、満たした太陽電池ストリングを健全であると判定するデータ判定部とを有する。 Based on these findings, the present invention provides a system and method that can easily and accurately diagnose the health of a solar power generation device that collects electricity by connecting multiple solar cell strings in parallel. be. In the health diagnosis system of the present invention, the current value in of each solar cell string in the solar power generation device and the current value from the solar cell strings that are in operation among the installed solar cell strings are summed. Based on the data acquisition unit configured to acquire the total current value I obtained by the data acquisition unit, and the individual current values and total current value I acquired by the data acquisition unit, the current contribution index of each solar cell string k n =N (i n /I) (N is a constant set so that the value of k n during normal power generation of the device is normalized to 1, and corresponds to the number of solar cell strings in operation) and a data determination unit that calculates the current contribution index kn, checks whether this current contribution index kn satisfies an appropriate range, and determines that a solar cell string that satisfies the range is healthy.

データ取得部は、各太陽電池ストリングの電流値を一時的に又は間欠的に又は連続的に測定できるものであれば十分であり、その測定データを少なくとも一時的に保存できることが好ましい。一般的には、データ取得部は、接続箱などで各太陽電池ストリングの電流値を測定するため、それらの測定部位又はその付近に設けられることが好ましい。データ取得部は、各太陽電池ストリングの電流値の測定データだけでなく、気温センサーによる周囲温度、日射計による日射強度などの気象データ、パワーコンディショナーからの発電データ、変電設備からの売電データも取得できるようにしてもよい。また、データ判定部は、データ取得部で取得したデータに基づいて本発明の電流寄与指数が適正範囲にあるかどうかを判定できれば十分であり、計算又は演算機能を持つ市販のコンピュータを利用してもよい。データ取得部とデータ判定部は、一般に別々に設けられるが、測定部位又はその付近で一体化して設けてもよい。さらに、データ判定部で判定された各太陽電池ストリングの診断結果は、インターネット通信によって遠隔地のディスプレイやスマートフォンやパソコンなどの結果表示装置に送信することができることが好ましい。これにより、装置が設置された現場にいなくても管理者が遠隔地で異常診断の結果を容易に知ることができる。 It is sufficient that the data acquisition section can measure the current value of each solar cell string temporarily, intermittently, or continuously, and it is preferable that the data acquisition section can at least temporarily store the measured data. Generally, since the data acquisition unit measures the current value of each solar cell string using a connection box or the like, it is preferably provided at or near the measurement site. The data acquisition unit not only collects measured data on the current value of each solar cell string, but also receives weather data such as ambient temperature from an air temperature sensor, solar radiation intensity from a pyranometer, power generation data from power conditioners, and electricity sales data from substation equipment. It may be possible to obtain it. Further, it is sufficient that the data determination section can determine whether the current contribution index of the present invention is within an appropriate range based on the data acquired by the data acquisition section, and it is sufficient that the data determination section can determine whether or not the current contribution index of the present invention is within an appropriate range. Good too. The data acquisition section and the data determination section are generally provided separately, but may be integrated at or near the measurement site. Furthermore, it is preferable that the diagnostic results of each solar cell string determined by the data determining section can be transmitted to a remote display, a smartphone, a personal computer, or other result display device via Internet communication. This allows the administrator to easily know the results of abnormality diagnosis from a remote location, even if the administrator is not at the site where the device is installed.

本発明の健全性診断方法では、図2に示すように、複数(即ち、m個(mは2以上の自然数である))の太陽電池ストリングを並列に接続して集電される太陽光発電装置において、m個の太陽電池ストリングのうちn番目(nは、1≦n≦mから選択される自然数である)の太陽電池ストリングの電流値iと、設置されているm個の太陽電池ストリングのうちの稼働している太陽電池ストリングからの電流値を合計した総電流値Iを、例えば接続箱などで計測した測定装置からデータ取得部が取得し、次いで、データ取得部で取得したn番目の太陽電池ストリングの電流値iと稼働している太陽電池ストリングからの総電流値Iに基づいて、電流寄与指数k(k=N(i/I)、但しNは、装置の正常発電時のkの値(標準値)が1に正規化されるように設定される定数であり、稼働している太陽電池ストリングの数に相当する)をデータ判定部が算出し、データ判定部が、kがk≧R(但しRは0.50~0.90、好ましくは0.55~0.85、より好ましくは0.60~0.85、さらに好ましくは0.60~0.80の範囲から選択される値である)の式を満たすかどうかを確認し、kがこの式を満たす場合にn番目の太陽電池ストリングが健全であると判定する。この判定は、太陽光発電装置の全ての個々の太陽電池ストリング(nがとりうる全ての自然数の番目の太陽電池ストリング)に対して行なうことができる。 In the health diagnosis method of the present invention, as shown in FIG. In the device, the current value i n of the nth solar cell string (n is a natural number selected from 1≦n≦m) among the m solar cell strings and the m solar cells installed. The data acquisition section acquires the total current value I, which is the sum of the current values from the solar cell strings that are in operation in the string, from a measuring device that measures it, for example, with a junction box, and then the n acquired by the data acquisition section. Based on the current value i n of the th solar cell string and the total current value I from the operating solar cell strings, the current contribution index k n (k n =N(i n /I), where N is the device The data judgment unit calculates the value of kn (standard value) during normal power generation (this is a constant set so that it is normalized to 1, and corresponds to the number of solar cell strings in operation), The data determination unit determines that k n is k n ≧R (where R is 0.50 to 0.90, preferably 0.55 to 0.85, more preferably 0.60 to 0.85, even more preferably 0. 60 to 0.80), and if k n satisfies this equation, it is determined that the n-th solar cell string is healthy. This determination can be made for all individual solar cell strings (all the natural number-th solar cell strings that n can take) of the solar power generation device.

ここで、電流寄与指数kの算出方法を以下に示す。
まず総電流値Iは、個々の太陽電池ストリングの電流値iの合計であるので、以下のように記載することができる。
I=i+i+…i+…+i
また、各太陽電池ストリングの発電電力は、以下のように記載することができる。
V=P=α(T,V,S)S
但し、Vは、太陽電池ストリングの電圧(全ての太陽電池ストリングに共通)であり、Pは、n番目の太陽電池ストリングの発電電力であり、α(T,V,S)はn番目の太陽電池ストリングの発電効率であり、Sは日射強度、Tは周囲温度であり、発電効率は、日射強度S、周囲温度Tなどの影響を受ける。
Here, a method for calculating the current contribution index k n will be shown below.
First, since the total current value I is the sum of the current values i n of the individual solar cell strings, it can be written as follows.
I=i 1 +i 2 +…i n +…+i m
Further, the power generated by each solar cell string can be described as follows.
i n V=P nn (T, V, S) S
However, V is the voltage of the solar cell string (common to all solar cell strings), P n is the generated power of the nth solar cell string, and α n (T, V, S) is the voltage of the nth solar cell string. is the power generation efficiency of the solar cell string, S is the solar radiation intensity, T is the ambient temperature, and the power generation efficiency is influenced by the solar radiation intensity S, the ambient temperature T, etc.

次に、各太陽電池ストリングの電流値の寄与率は、以下のように記載することができる。
/I=α/(α+α+…α+…+α
従って、各太陽電池ストリングの電流寄与指数kは、以下のように記載することができる。
=N(i/I)
Next, the contribution rate of the current value of each solar cell string can be written as follows.
i n /I=α n /(α 12 +…α n +…+α m )
Therefore, the current contribution index k n of each solar cell string can be written as follows.
k n =N(i n /I)

但し、Nは、kの標準値(正常発電時)が1に正規化されるように設定される定数である。具体的には、Nは、設置されているm個の太陽電池ストリングのうち、稼働している太陽電池ストリングの数であり、これは、総電流値Iに寄与する太陽電池ストリングの数に相当する。従って、設置されているm個の太陽電池ストリングの全てが総電流値Iに寄与する場合、Nはmとなる。また、発電できていない太陽電池ストリングがあるなどの理由で、設置されているm個の太陽電池ストリングのうちの一部(複数)のみが総電流値Iに寄与する場合、Nは、その一部(複数)の太陽電池ストリングの数となる。 However, N is a constant set so that the standard value of kn (during normal power generation) is normalized to 1. Specifically, N is the number of solar cell strings in operation among the m installed solar cell strings, which corresponds to the number of solar cell strings contributing to the total current value I. do. Therefore, when all m installed solar cell strings contribute to the total current value I, N becomes m. In addition, if only some (plurality) of the m installed solar cell strings contribute to the total current value I due to reasons such as some solar cell strings not being able to generate electricity, N is (plural) of solar cell strings.

許容される個々の太陽電池ストリングの電流値のバラツキ割合が±rの範囲内であるとすると、個々の太陽電池ストリングが健全であれば、その電流寄与指数kは、例えば以下の範囲にあることになる。
(1-r)/(1+r)≦k≦(1+r)/(1-r)
上記の式では、kは上下限の範囲を規定しているが、現実的には、上限を超えることには特に問題はない。従って、実際には、kが上記の下限以上であるかどうかのみで太陽電池ストリングの健全性を判断すれば十分である。
そうすると、(1-r)/(1+r)≦k
日射強度S及び/又は周囲温度Tなどを考慮して、許容されるバラツキ割合rを0.05~0.30の範囲とすると、r=0.05の場合、(1-r)/(1+r)≒0.90、r=0.30の場合、(1-r)/(1+r)≒0.54である。
ここで、式の簡略化のために、(1-r)/(1+r)=Rとし、kの下限値をRとすると、上記式はk≧Rと表わすことができ、Rは0.54~0.90、概ねRは0.50~0.90になる。
Assuming that the permissible variation rate of current values of individual solar cell strings is within the range of ±r, if each solar cell string is healthy, its current contribution index k n is, for example, in the following range. It turns out.
(1-r)/(1+r)≦k n ≦(1+r)/(1-r)
In the above formula, k n defines the range of upper and lower limits, but in reality, there is no particular problem in exceeding the upper limit. Therefore, in reality, it is sufficient to judge the health of the solar cell string only based on whether k n is equal to or greater than the above lower limit.
Then, (1-r)/(1+r)≦k n
Considering the solar radiation intensity S and/or the ambient temperature T, etc., and setting the allowable variation ratio r in the range of 0.05 to 0.30, if r = 0.05, (1-r)/(1+r )≈0.90, and when r=0.30, (1−r)/(1+r)≈0.54.
Here, to simplify the equation, let (1-r)/(1+r)=R and let the lower limit of k n be R, then the above equation can be expressed as k n ≧ R, and R is 0. .54 to 0.90, and R is approximately 0.50 to 0.90.

データ判定部は、このkがk≧R(但しRは0.50~0.90、好ましくは0.55~0.85、より好ましくは0.60~0.85、さらに好ましくは0.60~0.80の範囲から選択される値である)の式を満たす場合にn番目の太陽電池ストリングは健全であると判定し、満たさない場合は、n番目の太陽電池ストリングは健全でないと判定する。 The data determination unit determines that this k n is k n ≧R (where R is 0.50 to 0.90, preferably 0.55 to 0.85, more preferably 0.60 to 0.85, and even more preferably 0 The n-th solar cell string is determined to be healthy if the formula (a value selected from the range of .60 to 0.80) is satisfied, and if it is not satisfied, the n-th solar cell string is not healthy. It is determined that

上記のような個々の太陽電池ストリングの健全性診断は、装置中に存在する全ての太陽電池ストリングに対して順に又は同時に行なうことができる。また、この健全性診断は、データ取得部から得られた一時的な取得データだけでなく、継時的に間欠した取得データや継時的に連続した取得データに基づいて行なうことができる。また、上記の健全性判定工程で判定された各太陽電池ストリングの診断結果は、インターネット通信によってスマートフォン、パソコンなどの結果表示手段に送信される。 The health diagnosis of individual solar cell strings as described above can be performed sequentially or simultaneously on all solar cell strings present in the apparatus. Further, this health diagnosis can be performed based not only on temporarily acquired data obtained from the data acquisition unit but also on intermittent acquired data or continuous acquired data over time. Further, the diagnosis results of each solar cell string determined in the above-mentioned health determination step are transmitted to result display means such as a smartphone or a personal computer via Internet communication.

太陽電池の電流値(発電量)の低下の原因は、無視してもよい一時的なものと、修理または交換を必要とする永続的なものとが存在する。一時的な原因としては、日照時間や雲の存在、雨天などの天候、建物の影等があり、永続的な原因としては、太陽電池モジュールなどの部位の故障、測定装置や通信手段の故障、鳥の糞、近隣の植物の成長、飛来物、装置等の半田不良/ねじ接続不良、太陽電池モジュールの不具合、塩霧、湿気腐蝕による接触不良等がある。これらに対しては、本発明の太陽光発電装置の健全性診断方法を一日にわたって経時的に連続して実施することによって、又は本発明の太陽光発電装置の健全性診断方法を一日の中でも一定の時刻で長期間にわたって経時的に連続して実施することによって、このような無視してもよい一時的な原因と、修理または交換を必要とする永続的な原因とを区別することができる。 There are two causes for a decrease in the current value (power generation amount) of a solar cell: temporary causes that can be ignored, and permanent causes that require repair or replacement. Temporary causes include sunlight hours, the presence of clouds, rain and other weather conditions, and shadows from buildings. Permanent causes include failures in parts such as solar cell modules, failures in measurement equipment and communication methods, Possible causes include bird droppings, nearby plant growth, flying objects, poor soldering/screw connections in devices, malfunctions in solar cell modules, salt fog, and poor contact due to moisture corrosion. These problems can be solved by continuously implementing the method for diagnosing the health of a solar power generation device of the present invention over time, or by performing the method for diagnosing the health of a solar power generation device of the present invention for a day By performing these tests continuously over time and at fixed times, it is possible to distinguish between temporary causes that can be ignored and permanent causes that require repair or replacement. can.

次に、12個の太陽電池ストリングについて、本発明の健全性診断システムで行なわれた診断結果の一例のグラフを図3に示す。グラフの縦軸は、電流寄与指数k(但しn=1~12)であり、横軸は時刻である。データ取得部の電流値の取得は、継時的に連続して行なわれている。グラフ中には12個の太陽電池ストリングの診断結果が示されている。なお、図3のグラフの場合、稼働している太陽電池ストリングの数は12個であるので、電流寄与指数kの式中のNは12となる。また、図3に示すグラフの結果は、太陽光発電装置から遠隔地にある結果表示手段に表示されることができる。 Next, FIG. 3 shows a graph of an example of the results of diagnosis performed using the health diagnosis system of the present invention for 12 solar cell strings. The vertical axis of the graph is the current contribution index k n (where n=1 to 12), and the horizontal axis is time. Acquisition of current values by the data acquisition unit is performed continuously over time. Diagnosis results for 12 solar cell strings are shown in the graph. In the case of the graph of FIG. 3, the number of operating solar cell strings is 12, so N in the formula for the current contribution index k n is 12. Moreover, the results of the graph shown in FIG. 3 can be displayed on a result display means located at a remote location from the solar power generation device.

このグラフからわかるように、朝の7:05過ぎが日の出の時刻であり、夕方の17:35過ぎが日の入りの時刻であるが、8:00頃から12:35頃までは、電流寄与指数kは全ての太陽電池ストリングについてほぼ1であるため、全ての太陽電池ストリングが健全であることが理解される。12:35頃から15:00頃までは、特定の二つの太陽電池ストリングの電流寄与指数kが0.5未満まで著しく低下しており、何らかの要因により健全な発電状態を維持できていないことが理解される。これらの二つの太陽電池ストリングの電流寄与指数kは12:35以前はほぼ1であり、健全な発電状態であったことから、この要因は、8:00頃から12:35頃までは、全ての太陽電池ストリングにおいて一様であった日射が12:35以降は一様でなくなったためであると考えられる。例えば太陽の位置の移動に伴って特定の二つの太陽電池ストリングが建物などの影の下に入るようになり、特定の二つの太陽電池ストリングへの日射が妨げられたためであると考えられる。なお、12:35頃から15:00頃までは、特定の二つの太陽電池ストリング以外の残りの太陽電池ストリングの電流寄与指数kは1より高くなっているが、これは、電流寄与指数kが低下している特定の二つの太陽電池ストリングの影響を受けたためである。15:00頃から17:35頃までは、ほぼ全ての太陽電池ストリングの電流寄与指数kが刻々と変動している。これは、ほぼ全ての太陽電池ストリングに影の影響が及ぶようになり、しかも太陽の位置の移動に伴って影の影響も刻々と変動しているためと考えられる。以上の分析から、12:35頃から15:00頃までは、特定の二つの太陽電池ストリングの電流寄与指数kが0.5未満になっており、健全な発電状態を維持できていないが、他の時間帯のデータと合わせて総合的に考えると、12:35頃から15:00頃までの特定の二つの太陽電池ストリングの電流寄与指数kの低さは影の影響という無視してもよい一時的な原因によるものであり、修理または交換を必要とする永続的な原因によるものではないと判断される。このように、本発明の太陽光発電装置の健全性診断方法を一日にわたって経時的に連続して実施することによって、現場に行く必要なしに遠隔地からであっても、無視してもよい一時的な原因と、修理または交換を必要とする永続的な原因とを区別しながら健全性の診断を正確に行なうことができる。 As you can see from this graph, the sunrise time is after 7:05 in the morning, and the sunset time is after 17:35 in the evening, but from around 8:00 to around 12:35, the current contribution index k Since n is approximately 1 for all solar cell strings, it is understood that all solar cell strings are healthy. From around 12:35 to around 15:00, the current contribution index k n of two specific solar cell strings significantly decreased to less than 0.5, indicating that a healthy power generation state could not be maintained due to some factor. is understood. The current contribution index k n of these two solar cell strings was approximately 1 before 12:35, indicating a healthy power generation state. This is thought to be because the solar radiation, which was uniform in all the solar cell strings, was no longer uniform after 12:35. For example, this is thought to be because as the position of the sun moves, two specific solar cell strings come under the shadow of a building, etc., and sunlight to the two specific solar cell strings is blocked. Note that from around 12:35 to around 15:00, the current contribution index k n of the remaining solar cell strings other than the two specific solar cell strings is higher than 1; This is because two specific solar cell strings with decreasing n were affected. From around 15:00 to around 17:35, the current contribution index k n of almost all the solar cell strings fluctuates moment by moment. This is thought to be because the influence of shadows has reached almost all of the solar cell strings, and the influence of shadows is also fluctuating from moment to moment as the position of the sun moves. From the above analysis, from around 12:35 to around 15:00, the current contribution index k n of two specific solar cell strings is less than 0.5, and a healthy power generation state cannot be maintained. , when considered comprehensively in conjunction with data from other time periods, the low current contribution index k n of two specific solar cell strings from around 12:35 to around 15:00 can be ignored due to the influence of shadows. It is determined that the damage is due to a temporary cause that may require repair or replacement, and is not due to a permanent cause that requires repair or replacement. In this way, by continuously implementing the solar power generation device health diagnosis method of the present invention over time over a day, even from a remote location without the need to go to the site, it may be ignored. Health can be accurately diagnosed while distinguishing between temporary causes and permanent causes that require repair or replacement.

本発明によれば、太陽光発電装置中の太陽電池ストリングの健全性を容易かつ正確に診断することができるので、当業界において極めて有用である。 According to the present invention, the health of a solar cell string in a solar power generation device can be easily and accurately diagnosed, and is therefore extremely useful in the industry.

101 太陽電池モジュール
102 太陽電池ストリング
103 接続箱
104 パワーコンディショナー
105 変電設備
101 Solar cell module 102 Solar cell string 103 Connection box 104 Power conditioner 105 Substation equipment

Claims (6)

m個(mは、2以上の自然数である)の太陽電池ストリングを並列に接続して集電される太陽光発電装置の健全性診断システムであって、
太陽電池ストリングのうちn番目(nは、1≦n≦mから選択される自然数である)の太陽電池ストリングの電流値iと、m個の太陽電池ストリングのうちの稼働している太陽電池ストリングからの電流値を合計した総電流値Iを取得できるように構成されたデータ取得部と、
データ取得部で取得した電流値iと総電流値Iに基づいて、電流寄与指数k=N(i/I)(但しNは、装置の正常発電時のkの値が1に正規化されるように設定される定数であり、稼働している太陽電池ストリングの数に相当する)を算出し、kがk≧R(但しRは0.50~0.90の範囲から選択される値である)の式を満たす場合にn番目の太陽電池ストリングが健全であると判定するように構成されたデータ判定部とを含むことを特徴とする太陽光発電装置の健全性診断システム。
A health diagnosis system for a solar power generation device that collects current by connecting m solar cell strings in parallel (m is a natural number of 2 or more),
The current value i of the n-th solar cell string (n is a natural number selected from 1≦n≦m) among the solar cell strings, and the operating solar cell among the m solar cell strings. a data acquisition unit configured to acquire a total current value I that is the sum of current values from the string;
Based on the current value i n acquired by the data acquisition unit and the total current value I, the current contribution index k n =N (i n /I) (however, N is the value of k n when the device normally generates power is 1). It is a constant set to be normalized and corresponds to the number of solar cell strings in operation), and k n is k n ≧ R (where R is in the range of 0.50 to 0.90). and a data determination unit configured to determine that the n-th solar cell string is healthy when the formula (a value selected from ) is satisfied. Diagnostic system.
Rが0.60~0.85の範囲から選択される値であることを特徴とする請求項1に記載の太陽光発電装置の健全性診断システム。 The health diagnostic system for a solar power generation device according to claim 1, wherein R is a value selected from a range of 0.60 to 0.85. データ判定部で判定された各太陽電池ストリングの判定結果が、インターネット通信によって遠隔地の結果表示手段に送信されるように構成されることを特徴とする請求項1又は2に記載の太陽光発電装置の健全性診断システム。 Solar power generation according to claim 1 or 2, characterized in that the determination result of each solar cell string determined by the data determination section is configured to be transmitted to a result display means in a remote location via Internet communication. Equipment health diagnosis system. m個(mは、2以上の自然数である)の太陽電池ストリングを並列に接続して集電される太陽光発電装置の健全性診断方法であって、
データ取得部によって、n番目(nは、1≦n≦mから選択される自然数である)の太陽電池ストリングの電流値iと、m個の太陽電池ストリングのうちの稼働している太陽電池ストリングからの電流値を合計した総電流値Iを取得するデータ取得工程と、
データ判定部によって、取得した電流値iと総電流値Iに基づいて、電流寄与指数k=N(i/I)(但しNは、装置の正常発電時のkの値が1に正規化されるように設定される定数であり、稼働している太陽電池ストリングの数に相当する)を算出し、kがk≧R(但しRは0.50~0.90の範囲から選択される値である)の式を満たす場合にn番目の太陽電池ストリングが健全であると判定する健全性判定工程と
を含むことを特徴とする太陽光発電装置の健全性診断方法。
A method for diagnosing the health of a solar power generation device that collects current by connecting m solar cell strings in parallel (m is a natural number of 2 or more),
The data acquisition unit obtains the current value i n of the n-th solar cell string (n is a natural number selected from 1≦n≦m) and the operating solar cell among the m solar cell strings. a data acquisition step of acquiring a total current value I that is the sum of current values from the string;
Based on the acquired current value i n and total current value I, the data judgment unit calculates the current contribution index k n =N (i n /I) (where N is the value of k n when the device normally generates electricity). It is a constant set to be normalized to A method for diagnosing the health of a solar power generation device, the method comprising the step of determining that the n-th solar cell string is healthy if the formula (a value selected from a range) is satisfied.
Rが0.60~0.85の範囲から選択される値であることを特徴とする請求項4に記載の太陽光発電装置の健全性診断方法。 The method for diagnosing the health of a solar power generation device according to claim 4, wherein R is a value selected from a range of 0.60 to 0.85. 健全性判定工程で判定された各太陽電池ストリングの判定結果をインターネット通信によって遠隔地の結果表示手段に送信することを特徴とする請求項4又は5に記載の太陽光発電装置の健全性診断方法。 The method for diagnosing the health of a solar power generation device according to claim 4 or 5, characterized in that the determination result of each solar cell string determined in the health determination step is transmitted to result display means at a remote location via Internet communication. .
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