JP3236010U

JP3236010U - 太陽光発電装置

Info

Publication number: JP3236010U
Application number: JP2021004443U
Authority: JP
Inventors: 哲也寺田
Original assignee: 関西電機工業株式会社
Priority date: 2021-11-19
Filing date: 2021-11-19
Publication date: 2022-01-21
Anticipated expiration: 2026-10-24

Abstract

【課題】太い銅線ケーブルをあまり使用することなく、また、配線時などにおける作業効率を向上させるようにした太陽光発電装置を提供する。
【解決手段】太陽光発電装置１は、直並列に接続された太陽光モジュールで構成された太陽電池２と、太陽電池２から出力された直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナー４と、複数のパワーコンディショナー４から出力された交流電力を集電するとともに、当該集電された交流電力を高圧電力に変換する交流集電箱６と、複数の交流集電箱６から出力された高圧の交流電力を集電した状態で受電するキュービクル９とを備える。交流集電箱６からキュービクル９に電力を出力する場合、細い第三ケーブル７を用いて隣接する交流集電箱６に電力を出力し、最終的な交流集電箱６から細い第四ケーブル８を用いてキュービクル９に電力を出力する。
【選択図】図３

Description

本考案は、太陽光発電装置に関するものであり、より詳しくは、太い銅線ケーブルを大量に使うことなく各ユニット間を配線できるようにした太陽光発電装置に関するものである。

近年、再生可能エネルギーとして、メガソーラーなどの太陽光発電が注目されている（特許文献１など）。このような太陽光発電システムのうち、小型のパワーコンディショナーを分散させた小型分散型の太陽光発電システムの一例について、図５を用いて説明する。

図５の太陽光発電システムにおいて、符号１０１は太陽電池であり、複数の太陽光モジュールを直列に接続して太陽電池ストリングを構成し、この太陽電池ストリングを複数列設けるようにしたものである。また、符号１０２は、複数列の太陽電池ストリングに対応して設けられるパワーコンディショナーであり、各太陽電池ストリングで発電された直流電力を集めて交流に変換できるようにしたものである。また、符号１０３は、複数台のパワーコンディショナー１０２に対して設けられる交流集電箱であって、パワーコンディショナー１０２から出力された交流電力を集電できるようにしたものである。また、符号１０４は、キュービクルであり、低圧状態で入力された交流電力を高圧に変換し、これを出力して売電できるようにしたものである。

このような小型分散型の太陽光発電システムで発電を行う場合、太陽電池１０１で発電された直流６００～１０００Ｖ、２～４ｋＷの電力を３．５～５．５ｍｍ²径のケーブル１０５を用いてパワーコンディショナー１０２へ並列に接続し、パワーコンディショナーの定格容量まで接続する。そして、パワーコンディショナー１０２で直流より交流２００～４８０Ｖ、２０～５０ｋＷの電力に変換され、１４～３８ｍｍ²のケーブル１０６を用いて交流集電箱１０３に出力する。そして、その交流集電箱１０３で集電された電力を、比較的離れた位置のキュービクル１０４に向けてそれぞれ送電する。なお、この交流集電箱１０３から出力される電力は、長距離送電時における電圧降下などの損失を防止すべく、２５０～３２５ｍｍ²の複数本のケーブル１０７を用いるようにしている。

特開平１０－２０１０８６号公報など

ところで、このような構成を用いた小型分散システムにおける太陽光発電システムでは、次のような問題がある。

すなわち、上述のような小型分散型の太陽光発電システムでは、交流集電箱１０３で集電された電力を直接キュービクル１０４に出力するようにしているが、その間の電圧が相対的に低く、また、キュービクル１０４までの距離が長いため、太いケーブル１０７を使用して途中における電圧降下を防ぐ必要がある。しかしながら、このように太いケーブル１０７を長距離使用すると、コストが高くなったり、配線時における作業性が悪くなったりするといった問題があった。また、低電圧で大電流を送電することで、電力損失も非常に大きな値になってしまうという問題もあった。

そこで、本考案は上記課題を解決するために、太い銅線ケーブルをあまり使用することなく、また、配線時などにおける作業効率を向上させるとともに、結果的にケーブルによる電力損失の低減を図れるようにした太陽光発電装置を提供することを目的とする。

すなわち、本考案は上記課題を解決するために、直並列に接続された太陽光モジュールから出力された直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナーと、複数のパワーコンディショナーから出力された交流電力を集電するとともに、当該集電された交流電力を高圧電力に変換する筐体が一体となった集電箱と、複数の集電箱から出力された高圧の交流電力を集電した状態で受電するキュービクルとを備えるようにしたものである。
一例として、直並列に接続された太陽光モジュールから出力された直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナーと、複数のパワーコンディショナーから出力された交流電力を集電するとともに、当該集電された交流電力を高圧電力に変換する筐体が一体となった交流集電箱と、複数の交流集電箱から出力された高圧の交流電力を集電した状態で受電するキュービクルと、を備えるようにした太陽光発電装置において、前記交流集電箱を、太陽光モジュールを配置した太陽光パネルの傾斜に沿って設けられた屋根部と、当該屋根部の下方の左右に設けられた筐体部と、当該左右の筐体部の間に設けられた前後方向に開通する開通領域とを設けて構成し、前記左右の筐体部の片側に、前記パワーコンディショナーから出力された電力を集電する集電部を設けるとともに、前記開通領域に変圧器を設け、前記左右の筐体部の他方側に、当該変圧器で変圧された電力を高圧引込・送出部を設け、前記片側の集電部で集電された電力を、前記開通領域の上方に設けられた接続部を介して前記開通領域に設けられた変圧器に出力し、当該変圧器で変換された電力を前記開通領域の上方に設けられた接続部を介して他方側の筐体部に設けられた高圧引込・送出部に出力させるようにする。

このように構成すれば、太陽光モジュールの近くに設けられたパワーコンディショナーで高圧に変換された電力を遠方のキュービクルまで出力する際、細いケーブルを使用しても高圧の状態でキュービクルまで出力することができる。これにより、太い銅線ケーブルを長距離使用することによる、コストの高騰やケーブルの取り回し時における作業性の低下を防ぐことができるとともに、電力損失の低減を図ることができるようになる。

また、このような考案において、前記交流集電箱からキュービクルに電力を出力する場合、隣接する交流集電箱まで順次連結して電力を出力し、最終的な交流集電箱からキュービクルに電力を出力する。

このように構成すれば、各交流集電箱から直接キュービクルに電力を出力する場合と比べて、ケーブルの使用距離を短くすることができるようになる。

さらに、前記交流集電箱を、太陽光モジュールの下方に設けるようにする。

このように構成すれば、太陽光モジュールで直射日光を防ぐことができるため、交流集電箱の劣化を防止することができるようになる。

加えて、このような交流集電箱として、左右に交流集電部と高圧引込・送出部を有する筐体を一体的に設け、中央部分の前後方向に開通した領域に変圧器を設け、当該変圧器で前記交流集電部によって集電された電力を高圧に変換して高圧引込・送出部に出力させるようにする。

このように構成すれば、傾斜する太陽光モジュールで風を加速させた状態で、前後方向に開通した領域に風を通すことができ、効率的に変圧器を冷却させることができるようになる。

本考案によれば、直並列に接続された太陽光モジュールから出力された直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナーと、複数のパワーコンディショナーから出力された交流電力を集電するとともに、当該集電された交流電力を高圧電力に変換する交流集電箱と、複数の交流集電箱から出力された高圧の交流電力を集電した状態で受電するキュービクルとを備えるようにしたので、太陽光モジュールの近くに設けられたパワーコンディショナーで高圧に変換された電力を遠方のキュービクルまで出力する際に、細いケーブルを使用しても高圧の状態でキュービクルまで出力することができる。これにより、太い銅線ケーブルを大量に使用することによる、コストの高騰やケーブルの取り回し時における作業性の低下を防ぐとともに、電力損失の低減により発電効率の向上が図ることができ、発電電力を有効に使用することができるようになる。

本考案の一実施の形態を示す太陽光発電システムの概要図同形態における集電箱を示す図同形態における太陽光発電システムと電力やケーブルの状態を示す図従来例との電圧やケーブル長、ケーブル径の対比を示す図従来例における小型分散型の太陽光発電システムを示す図

以下、本考案の一実施の形態について図面を参照して説明する。

この実施の形態における太陽光発電装置１は、図１に示すように、複数の太陽光モジュール２１で構成された太陽電池２と、この太陽電池２から出力された直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナー４と、複数のパワーコンディショナー４から出力された交流電力を集電するとともに、その集電された交流電力を高圧電力に変換する交流集電箱６と、複数の交流集電箱６から出力された高圧の交流電力を集電した状態で受電するキュービクル９とを備えるようにしたものである。そして、特徴的に、可能な限り太陽光モジュール２１の近くに交流集電箱６を配置するとともに、そこで高圧電力に変換し、その高圧変換された電力を従来よりも細いケーブルを用いてキュービクル９まで出力できるようにしたものである。以下、本実施の形態における太陽光発電装置１について詳細に説明する。

まず、太陽電池２は、太陽光エネルギーを利用して発電する複数枚の太陽光モジュール２１で構成されるものであって、傾斜させた状態で直並列に並べられる。そして、ケーブルを介して隣接する太陽光モジュール２１に接続し、最終的にパワーコンディショナー４に直流電力として出力できるようにしている。

この太陽電池２から出力される電力は、第一ケーブル３を用いて出力される。この第一ケーブル３は、図３に示すように、６００～１０００Ｖの直流、２～４ｋＷの電力を出力できるように、３．５～５．５ｍｍ²程度の細いケーブルが使用され、５～３０ｍ先のパワーコンディショナー４まで配線される。

パワーコンディショナー４は、この直並列に並べられた太陽光モジュール２１から出力された電力を集電する機能と、この集電された電力を交流に変換する機能とを有する。ここでは、複数枚の太陽光モジュール２１に対して１つのパワーコンディショナー４を設けるようにしており、各太陽光モジュール２１からの電力を集電できるようにしている。そして、このパワーコンディショナー４に設けられた交流変換部（図示せず）で直流電力を交流電力に変換し、交流集電箱６に向けて出力できるようにしている。

このパワーコンディショナー４から出力される電力は、第二ケーブル５を用いて出力される。この第二ケーブル５は、図３に示すように、２００～４８０Ｖの交流、２０～５０ｋＷの電力を出力できるように、１４～３８ｍｍ²程度のケーブルが使用され、２０～５０ｍ先の交流集電箱６まで配線される。

一方、交流集電箱６は、このパワーコンディショナー４に近い場所に設けられ、複数のパワーコンディショナー４から出力された交流電力を集電する機能と、そこで集電された交流電力を高圧電力に変換する機能を有する。具体的には、１つのパワーコンディショナー４の出力電力が２５ｋＷである場合、８つのパワーコンディショナー４に対して１つの交流集電箱６を設けて２００ｋＷの出力を得られるようにしている。そして、このように集電された電力を、変圧器６４によって６６００Ｖの高圧に変換する。

この交流集電箱６は、図２に示すような開閉可能な左側筐体部６１にパワーコンディショナー４から出力されてきた電力を集電する交流集電部６２を設けるようにしている。一方、中央部分には前後方向に開通した開通領域６３が設けられており、そこに変圧器６４を設置できるようにしている。この変圧器６４で電圧を変換する場合、交流集電部６２で集電された電力を、開通領域６３の上方に設けられた接続部６５を通して変圧器６４にケーブルを接続し、そこから入力された電力を高圧変換して再び接続部６５を介して右側筐体部６６の高圧引込・送出部６７に出力する。これらの左側筐体部６１や接続部６５、右側筐体部６６の上方に設けられる屋根部６８は、太陽光パネルの傾斜に沿って奥行方向へ向かって下方に傾斜するように設けられており、これによって太陽光パネルの下に設置して直射日光を防ぎ、筐体の劣化を防止できるようにしている。

この交流集電箱６の高圧引込・送出部６７から出力された６６００Ｖ、２００ｋＷの高圧電力は、図１や図３に示すように、隣接する交流集電箱６に順次出力され、最終的な交流集電箱６からキュービクル９に出力される。

この隣接する交流集電箱６まで送電される第三ケーブル７としては、３８～６０ｍｍ²のケーブルが使用され、隣接する交流集電箱６までの距離として３０ｍ～７０ｍの長さで使用される。

一方、最終的な交流集電箱６からキュービクル９に電力を出力する場合、６６００Ｖ、１０００ｋＷの高圧電力で出力され、このときに使用される第四ケーブル８としては、３８～１００ｍｍ²のケーブルが使用される。また、キュービクル９までの長さとして、５０～２００ｍの長さで使用される。このとき、最終的な交流集電箱６からキュービクル９までの距離が長い場合であっても、高圧状態から電圧降下を生ずるため、キュービクル９への到達時における電圧を高圧な状態に保つことができる。さらに、この実施の形態では、各交流集電箱６から順次隣接する交流集電箱６に電力を出力するようにしているため、従来のように直接キュービクル９までケーブルを接続する場合と比べて、全体のケーブル長を短くすることができるようになる。

そして、このような第四ケーブル８を介して６６００Ｖの交流、１０００ｋＷの電力をキュービクル９に受電させ、売電できるようにする。

次に、このように構成された太陽光発電装置１における作用について説明する。

まず、太陽電池２では、直並列に接続された太陽光モジュール２１で発電された直流電力をパワーコンディショナー４に向けて出力する。

この際、パワーコンディショナー４までは、直流６００～１０００Ｖ、２～４ｋＷの電力が、３．５～５．５ｍｍ²の第一ケーブル３を介して出力される。

次に、パワーコンディショナー４では、この出力されてきた直流電力を交流変換部で交流に変換し、交流２００～４８０Ｖ、２０～５０ｋＷの電力に変換する。そして、その電力を交流変換箱６に向けて出力する。

この際、パワーコンディショナー４から出力される電力は、１４～３８ｍｍ²の第二ケーブル５が用いられ、８台のパワーコンディショナー４から一台の交流集電箱６にそれぞれ出力される。

交流集電箱６では、パワーコンディショナー４から出力されてきた電力を高圧変換して６６００Ｖに昇圧する。

そして、その電力を第三ケーブル７を介して隣接する交流変換箱６まで第三ケーブル７（３８～６０ｍｍ²）を介して順次出力し、それぞれの交流変換箱６での電力を合算して、最終的な交流変換箱から第四ケーブル８（３８～１００ｍｍ²）を介してキュービクル９に出力する。

このとき、交流集電箱６からキュービクル９までの間に使用されるケーブルについて、従来例と比較すると、図４の太文字で示されるように、従来例では、交流集電箱１０３からキュービクル１０４までの間は、低圧状態（２００～４８０Ｖ）で長距離（５０～５００ｍ）使用されるようになっていたため、２５０～３２５ｍｍ²の複数本の銅線ケーブルを使用しなければならなかった。これに対して、今回の太陽光発電装置１では、高圧状態（６６００Ｖ）で隣接する交流集電箱６までの距離（３０～７０ｍ）やキュービクル９までの距離（５０～２００ｍ）を出力するようにしているため、従来より細いケーブルを使用して電圧降下を生じたとしても、最終的にキュービクル９に入力される電圧を高くすることができる。

このように上記実施の形態によれば、直並列に接続された太陽光モジュール２１から出力された直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナー４と、複数のパワーコンディショナー４から出力された交流電力を集電するとともに、当該集電された交流電力を高圧電力に変換する交流集電箱６と、複数の交流集電箱６から出力された高圧の交流電力を集電した状態で受電するキュービクル９とを備えるようにしたので、太陽光モジュール２１の近くに設けられたパワーコンディショナー４で高圧に変換された電力を遠方のキュービクル９まで出力する際、細いケーブルを使用しても高圧の状態でキュービクル９まで出力することができる。これにより、太い銅線ケーブルを大量に使用することによる、コストの高騰やケーブルの取り回し時における作業性の低下を防ぐことができるようになる。

また、交流集電箱６からキュービクル９に電力を出力する場合、隣接する交流集電箱６まで順次連結して電力を出力し、最終的な交流集電箱６からキュービクル９に電力を出力するようにしたので、それぞれの交流集電箱６から直接キュービクル９に電力を出力する場合に比べて、全体的なケーブルの使用距離を短くすることができるようになる。

さらに、交流集電箱６を、太陽光モジュール２１の下方に設けるようにしたので、太陽光モジュール２１で直射日光を防ぐことができるため、交流集電箱６の劣化を防止することができるようになる。

加えて、このような交流集電箱６として、左右に交流集電部６２と高圧引込・送出部６７を有する左側筐体部６１・右側筐体部６６をそれぞれ設けた筐体を一体とし、中央部分の前後方向に開通領域６３に変圧器６４を設け、この変圧器６４で前記交流集電部６２によって集電された電力を高圧に変換して高圧引込・送出部６７に出力させるようにしたので、傾斜する太陽光モジュール２１で風を加速させた状態で、開通領域６３に風を通すことができ、効率的に変圧器６４を冷却させることができるようになる。

なお、本考案は、上記実施の形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。

例えば、上記実施の形態では、８台のパワーコンディショナー４に対して１台の交流集電箱６を設けるようにしているが、これらの台数についてはシステムの大きさなどに応じて適宜変更することができる。

また、上記実施の形態では、各交流集電箱６から隣接する交流集電箱６まで電力を出力する場合、第三ケーブル７を用いて電力を出力するようにしたが、この第三ケーブル７については、同一の太さであってもよく、あるいは、順次径が太くなるようなケーブルを用いるようにしてもよい。

１・・・太陽光発電システム
２・・・太陽電池
２１・・・太陽光モジュール
３・・・第一ケーブル
４・・・パワーコンディショナー
５・・・第二ケーブル
６・・・交流集電箱
６１・・・左側筐体部
６２・・・交流集電部
６３・・・開通領域
６４・・・変圧器
６５・・・接続部
６６・・・右側筐体部
６７・・・高圧引込・送出部
６８・・・ルーフ
７・・・第三ケーブル
８・・・第四ケーブル
９・・・キュービクル

Claims

直並列に接続された太陽光モジュールから出力された直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナーと、
複数のパワーコンディショナーから出力された交流電力を集電するとともに、当該集電された交流電力を高圧電力に変換する筐体が一体となった集電箱と、
複数の集電箱から出力された高圧の交流電力を集電した状態で受電するキュービクルと、
を備えるようにした太陽光発電装置。
直並列に接続された太陽光モジュールから出力された直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナーと、
複数のパワーコンディショナーから出力された交流電力を集電するとともに、当該集電された交流電力を高圧電力に変換する筐体が一体となった交流集電箱と、
複数の交流集電箱から出力された高圧の交流電力を集電した状態で受電するキュービクルと、
を備えるようにした太陽光発電装置において、
前記交流集電箱を、太陽光モジュールを配置した太陽光パネルの傾斜に沿って設けられた屋根部と、当該屋根部の下方の左右に設けられた筐体部と、当該左右の筐体部の間に設けられた前後方向に開通する開通領域とを設けて構成し、
前記左右の筐体部の片側に、前記パワーコンディショナーから出力された電力を集電する集電部を設けるとともに、
前記開通領域に変圧器を設け、
前記左右の筐体部の他方側に、当該変圧器で変圧された電力を高圧引込・送出部を設け、
前記片側の集電部で集電された電力を、前記開通領域の上方に設けられた接続部を介して前記開通領域に設けられた変圧器に出力し、当該変圧器で変換された電力を前記開通領域の上方に設けられた接続部を介して他方側の筐体部に設けられた高圧引込・送出部に出力させるようにしたことを特徴とする太陽光発電装置。
前記交流集電箱からキュービクルに電力を出力する場合、隣接する交流集電箱まで順次連結して電力を出力し、最終的な交流集電箱からキュービクルに電力を出力するように連結させ請求項１または２に記載の太陽光発電装置。
前記集電箱が、太陽光モジュールの下方に設けられるものである請求項１または２に記載の太陽光発電装置。
前記集電箱が、左右に交流集電部と高圧引込・送出部を有して一体となった筐体で構成され、前後方向に開通した中央部分に、前記交流集電部で集電された電力を高圧に変換して高圧引込・送出部に出力する変圧器を設けるようにしたものである請求項１または２に記載の太陽光発電装置。