JP3242942U - 太陽光発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】固定設置式（角度固定型）の太陽光発電システムでありながら、日照量の多い昼間の時間帯はもちろんのこと、朝夕の日照量の少ない時間帯でも発電量を確保できて、時間帯での電力供給にムラが出難く、売電価格が低下傾向にある中でも収益を上げることが可能な太陽光発電システムを提供する。【解決手段】受光面に照射された太陽光によって発電する多数の太陽光パネルＰを、受光面を南向きに設定した南面太陽光パネルＰ１と、受光面を東向きに設定した東面太陽光パネルＰ２と、受光面を西向きに設定した西面太陽光パネルＰ３とに３等分または略３等分して配置するように構成にした。【選択図】図２

Description

本考案は、太陽光発電システムに関するものである。

従来、太陽光をエネルギー源として利用する装置として、太陽電池モジュールである太陽光パネルを多数備えた太陽光発電システムが知られている。太陽光パネルは、受光面が太陽光と正対したときに最大の発電量が得られることから、受光面を南に向けて設置されることが一般的である。

しかしながら、南方しか向かない固定設置式（角度固定型）の太陽光発電システムでは、日中の時間の経過や季節の移り変わりによって太陽光パネルの受光面に対する太陽光の入射角が刻々と変化するため、受光面に注がれる太陽光の量にムラがあり、発電効率という点では改善の余地がある。

そこで、トラッキングシステムにより常に太陽の位置を算出して追尾する太陽光発電システムも開発されている（特許文献１）。追尾式の太陽光発電システムは、既に実用化されており、受光面が太陽の動きに追従するように太陽光パネルの設置角度を調整可能なものであるため、従来の固定設置式のものと比べて発電効率が優れている。

特許第６５３５４０２号公報

しかしながら、追尾式の太陽光発電システムは、太陽光パネルを角度可変に支持する架台の構造が複雑になり、固定設置式の太陽光発電システムと比較して導入コストが高いというデメリットがある。

太陽光発電システムを導入した場合、発電した電力を売却して利益を得ることができるものの、売電価格が年々下がっている現況下においては発電効率を上げて発電量を増やすことが肝要である。そこで、野立ての太陽光発電システムにおいて、受光面を南向きに固定した太陽光パネル（南面太陽光パネル）を支持する架台を限られた設置領域内に密集させて配置することで、面積あたりの南面太陽光パネルの枚数増加を図ることも考えられる。しかしながら、南北方向に隣り合う架台のうち相対的に南側の架台が相対的に北側の架台に支持された太陽光パネルに対して影を落とす関係になり、却って発電量が減少してしまい、全体としての発電効率が下がってしまう問題がある。南北方向に隣り合う架台同士の隙間を十分に空けることで影の影響を回避することが可能であるものの、南北方向に隣り合う架台数分に応じてデッドスペースが生じることになり、太陽光パネルの枚数の減少、すなわち発電量の減少に直結する。

本考案は、このような点に着目してなされたものであって、主たる目的は、太陽追尾型と比較して導入コストを抑えることができる固定設置式（角度固定型）の太陽光発電システムにおいて、限られた土地面積に多数枚の太陽光パネルを設置し、日照量の多い昼間はもちろんのこと、南からの日照量が少ない朝夕の時間帯でも発電量を確保でき、時間帯での電力供給にムラが出難く、売電による収益を上げることにつながるシステムを提供することにある。

すなわち、本考案に係る太陽光発電システムは、受光面に照射された太陽光によって発電する多数の太陽光パネルを、受光面を東向きに設定した東面太陽光パネルと、受光面を西向きに設定した西面太陽光パネルと、受光面を南向きに設定した南面太陽光パネルとに３等分または略３等分して配置していることを特徴としている。

このような本考案に係る太陽光発電システムであれば、東面太陽光パネルと西面太陽光パネルと南面太陽光パネルを３等分または略３等分に配置するという斬新なレイアウトを採用しているため、太陽追尾型の太陽光発電システムと比較して導入コストを抑えることができることに加えて、南面太陽光パネルによって昼間の太陽光を効率的に受光するとともに、日が昇ってからしばらくの時間帯の太陽光を東面太陽光パネルによって効率的に受光し、さらに日が沈むまでのしばらくの時間帯の太陽光を西面太陽光パネルによって効率的に受光することができ、１日を通じて、また年間を通じて太陽光を高効率で受光し、発電量の増大化を実現することができる。

加えて、本考案に係る太陽光発電システムであれば、東面太陽光パネル及び西面太陽光パネルを共通の架台である東西両面用架台で支持するように構成しているため、東面太陽光パネル及び西面太陽光パネルの架台を個別に用意する構成と比較して、施工容易性の向上を図ることができるとともに、複数の東西両面用架台を東西方向に並べて配置する際に、東西両面用架台同士の間に影の影響を考慮したスペースを確保する必要がないため、設置区画の単位面積当たりの太陽光パネルの数を増加させて、面積効率の増大化及び発電量の増大化を図ることができる。なお、本考案に係る太陽光発電システムにおいて、南面太陽光パネルを支持する南面用架台を南北方向に複数並べて配置する場合、南北方向に隣り合う南面用架台同士の間に影の影響を考慮したスペースを確保する必要があるものの、東面太陽光パネルと西面太陽光パネルと南面太陽光パネルを３等分または略３等分に配置するレイアウトであるため、南面太陽光パネルのみを配置するレイアウト（南一面設置）と比較して南面用架台の台数も減少し、南北方向に隣り合う架台数分に応じたデッドスペースも減少することになる。

東面太陽光パネル、西面太陽光パネル及び南面太陽光パネルを３等分または略３等分に配置する本考案において、さらなる発電量の増大化を図るには、複数の東西両面用架台を東西方向に並べて配置し、隣り合う一方の東西両面用架台に支持された東面太陽光パネルまたは西面太陽光パネルで反射した光が、他方の東西両面用架台に支持された西面太陽光パネルまたは東面太陽光パネルに照射されるように構成することが効果的である。

本考案によれば、東面太陽光パネルと西面太陽光パネルと南面太陽光パネルを３等分または略３等分に配置し、東西南の３方向に向く太陽光パネルの面積を揃えるというこれまでに着想されることのなかった新規有用なレイアウトを採用しているため、太陽追尾型と比較して導入コストを抑えることができる固定設置式（角度固定型）の太陽光発電システムでありながら、限られた設置面積に多数枚の太陽光パネルを設置し、日照量の多い日中の時間帯及び南からの日照量の少ない朝夕の時間帯に十分な発電量を確保でき、売電価格が低下傾向にある中でも収益を上げることにつながる太陽光発電システムを提供することができる。

本考案の一実施形態に係る太陽光発電システムの模型モデルを示す図。 同実施形態に係る太陽光発電システムの平面模式図。 同実施形態に係る太陽光発電システムのストリングを図２に対応して示す図。 同実施形態におけるパワコン別の出力計算表を示す図。 同実施形態における南面用架台の正面模式図。 同実施形態における南面用架台の平面模式図。 同実施形態における東西両面用架台の正面模式図。 同実施形態における東西両面用架台の平面模式図。 同実施形態における発電状況レポートを示す図。 同実施形態におけるストリング状況レポートを示す図。 本考案に含まれる太陽光パネルの配置例を示す平面模式図。 本考案に含まれる太陽光パネルの配置例を示す平面模式図。

以下、本考案の一実施形態を、図面を参照して説明する。

本実施形態に係る太陽光発電システムＸは、太陽光パネルＰ（太陽電池モジュール）の角度を一定に保持した角度固定型の太陽光発電システムである。具体的には、図１及び図２に示すように、一定面積の設置区画Ｋ（施工領域）に設置する多数枚の太陽光パネルＰを、受光面を南方に設定した南面太陽光パネルＰ１と、受光面を東方に設定した東面太陽光パネルＰ２と、受光面を西方に設定した西面太陽光パネルＰ３とに面積比で３等分し、各太陽光パネルＰによって発電された直流電力を２台のパワーコンディショナー（第１パワーコンディショナーＰＣ１、第２パワーコンディショナーＰＣ２）によって交流電力に変換し、商用電力系統と連携することによって所定の供給先（例えば建物内の機器）に電力を供給すると共に、発電電力を電力会社に売電することを可能とするシステムである。図２では、東面太陽光パネルＰ２と西面太陽光パネルＰ３を区別できるように西面太陽光パネルＰ３にのみパターンを付している。

本実施形態では、合計４１４枚の等価な太陽光パネルＰを、１３８枚の南面太陽光パネルＰ１、１３８枚の東面太陽光パネルＰ２、１３８枚の西面太陽光パネルＰ３に３等分し、１３８枚の南面太陽光パネルＰ１のうち半分である６９枚の南面太陽光パネルＰ１を第１パワーコンディショナーＰＣ１に接続し、残り半分である６９枚の南面太陽光パネルＰ１を第２パワーコンディショナーＰＣ２に接続している。同様に、１３８枚の東面太陽光パネルＰ２と１３８枚の西面太陽光パネルＰ３もそれぞれ２等分した枚数を第１パワーコンディショナーＰＣ１、第２パワーコンディショナーＰＣ２に接続している。本実施形態では、電流と電圧を制御する最大電力点追従制御（ＭＰＰＴ；Maximum Power Point Tracking）機能を有するパワーコンディショナーを適用している。これにより、太陽光パネルＰの設置方位ごとに発電量を最適に制御して発電電力の最大化を図ることができる。なお、図２では、第１パワーコンディショナーＰＣ１、第２パワーコンディショナーＰＣ２をそれぞれパワコン１、パワコン２と表記し、第１パワーコンディショナーＰＣ１に接続する太陽光パネルＰの領域と第２パワーコンディショナーＰＣ２に接続する太陽光パネルＰの領域との境界を相対的に太い二点鎖線Ｌ１で示している。

本実施形態では、合計４１４枚の太陽光パネルＰを、図３及び図４に示すように、第１パワーコンディショナーＰＣ１、第２パワーコンディショナーＰＣ２にそれぞれ２３枚直列したものを９並列（３チャンネルでチャンネル毎に３回路）で接続することで、各パワーコンディショナー（第１パワーコンディショナーＰＣ１、第２パワーコンディショナーＰＣ２）に２０７枚の太陽光パネルＰを接続した構成を採用している。図３に、太陽光パネルＰを直列でつないだブロックであるストリングＳを相対的に太い実線で示している。図４において各パワーコンディショナー（第１パワーコンディショナーＰＣ１、第２パワーコンディショナーＰＣ２）に接続した９本のストリングＳを識別するために丸数字で１から９までの数字を順番に割り当てている。具体的には、丸数字の１から３までのストリングＳが南面太陽光パネルＰ１に接続されたものであり、丸数字の４から６までのストリングＳが東面太陽光パネルＰ２に接続されたものであり、丸数字の７から９までのストリングＳが西面太陽光パネルＰ３に接続されたものである。

本実施形態では、１枚当たり３００Ｗの太陽光パネルＰを適用している。したがって、各パワーコンディショナー（第１パワーコンディショナーＰＣ１、第２パワーコンディショナーＰＣ２）に接続された太陽光パネルＰの出力値は、２０７枚（２３直×９並列の枚数）×３００Ｗ＝６２．１０ｋＷであり、太陽光発電システムＸ全体の太陽光パネルＰの総出力は２台のパワーコンディショナー（第１パワーコンディショナーＰＣ１、第２パワーコンディショナーＰＣ２）に接続された太陽光パネルＰの出力合計値、すなわち１２４．２０ｋＷである。

そして、本実施形態の太陽光発電システムＸは、第１パワーコンディショナーＰＣ１を２５ｋＷに出力制限し、第２パワーコンディショナーＰＣ２を２４．９ｋＷに出力制限している。このように、本実施形態の太陽光発電システムＸは、パワーコンディショナー（第１パワーコンディショナーＰＣ１、第２パワーコンディショナーＰＣ２）の定格容量以上の太陽光パネルＰを設置して、ピークカットさせて１日のトータル発電量を底上げする過積載設計を採用している。本実施形態に係る太陽光発電システムＸの過積載率（過積載割合）は２４８．９％である。つまり、本実施形態では、太陽光パネルＰで発電した直流電気をパワーコンディショナーで一度に交流電気に変換できる量が５０ｋＷ以下である低圧の太陽光発電システムを採用するとともに、電気出力を増大させるために一定面積の設置区画に多数の太陽光パネルＰを設置し、定格出力容量のパワーコンディショナーに対して高い電気出力を行う過積載の太陽光発電システムを採用している。これにより、太陽光パネルＰを多く設置して、５０ｋＷを超えた分の発電量をカットするピークカットをさせてでも、発電量を底上げすることによって売電収入をアップさせることができる。

本実施形態の太陽光発電システムＸは、図１及び図２に示すように、南面太陽光パネルＰ１を支持する南面用架台１と、東面太陽光パネルＰ２及び西面太陽光パネルＰ３を支持する東西両面用架台２とを備えている。

本実施形態では、南面用架台１として、図２に示すように、太陽光パネルＰを６段１３列合計７８枚支持する第１南面用架台１（Ａ）と、太陽光パネルＰを６段１０列合計６０枚支持する第２南面用架台１（Ｂ）とを適用している。第１南面用架台１（Ａ）及び第２南面用架台１（Ｂ）は何れも太陽光パネルＰを水平基準面Ｆ（水平な面として特定または推定可能な水平基準面Ｆ、後述する図５参照）に対して１０度の傾斜姿勢で支持するものである。したがって、各南面用架台１（第１南面用架台１（Ａ）、第２南面用架台１（Ｂ））にそれぞれ支持された６段の南面太陽光パネルＰ１のうち南から１段目の太陽光パネルＰが最下段の南面太陽光パネルＰ１であり、北から１段目の太陽光パネルＰが最上段の南面太陽光パネルＰ１である。

第１南面用架台１（Ａ）及び第２南面用架台１（Ｂ）の基本的な構成は同様であり、以下では、第１南面用架台１（Ａ）及び第２南面用架台１（Ｂ）を特に区別せず、南面用架台１として説明を行う。

本実施形態の南面用架台１は、図５に示すように、相対的に北側に配置される北側支持柱１１と、相対的に南側に配置される南側支持柱１２とを備えている。

北側支持柱１１は、設置面Ｇの地中に埋設する棒状の埋設部１１１と、埋設部１１１の上端からそれぞれ北方（斜め後方）、上方（真上）、南方（斜め前方）に延伸する北方アーム部１１２、上方アーム部１１３、南方アーム部１１４とを有するものである。図５に示すように、北方アーム部１１２、上方アーム部１１３及び南方アーム部１１４は、この順に先端高さ位置が漸次低くなるように設定されている。

南側支持柱１２は、設置面Ｇの地中に埋設する棒状の埋設部１２１と、埋設部１２１の上端からそれぞれ北方（斜め後方）、上方（真上）、南方（斜め前方）に延伸する北方アーム部１２２、上方アーム部１２３、南方アーム部１２４とを有するものである。北方アーム部１２２、上方アーム部１２３及び南方アーム部１２４は、この順に先端高さ位置が漸次低くなるように設定され、特に、本実施形態では、南側支持柱１２の北方アーム部１２２の先端高さ位置を、北側支持柱１１の南方アーム部１１４の先端高さ位置よりも低くなるように設定している。

南面用架台１は、このような北側支持柱１１及び南側支持柱１２を南北方向に並べた支持柱の組を太陽光パネルＰの列数に応じて東西方向に所定ピッチで配置している。そして、南北方向に並ぶ南側支持柱１２及び北側支持柱１１の各アーム部（北方アーム部１１２、上方アーム部１１３、南方アーム部１１４、北方アーム部１２２、上方アーム部１２３）の先端部を共通の縦フレーム１３に固定している。したがって、図６に示すように、東西方向に所定ピッチで配置した南側支持柱１２及び北側支持柱１１の組数と同数の縦フレーム１３が東西方向に複数列配置される。また、東西方向に隣接する支持柱の組同士を筋交い（図示省略）で相互に連結している。そして、本実施形態の南面用架台１は、複数列の縦フレーム１３を横断する姿勢で横フレーム１４を配置している。横フレーム１４は太陽光パネルＰの段数に応じて南北方向に所定ピッチで配置される。なお、図６では、南面用架台１のうち縦フレーム１３及び横フレーム１４のみを示し、太陽光パネルＰ１を１点鎖線で示している。本実施形態では、７段（南北方向に７本）の横フレーム１４を配置し、各横フレーム１４の上向き面に太陽光パネルＰ１を固定するための固定金具ｎ（図５参照）を東西方向に所定ピッチで設けている。

本実施形態の太陽光発電システムＸは、このような南面用架台１を用いることによって多数の太陽光パネルＰ１を、受光面を南に向けた姿勢であって且つ南側から北側へと高さが増大する傾斜姿勢で配置している。

本実施形態に係る太陽光発電システムＸは、図２に示すように、太陽光パネルＰを６段１３列合計７８枚支持する第１南面用架台１（Ａ）と、太陽光パネルＰを６段１０列合計６０枚支持する第２南面用架台１（Ｂ）とを南北方向に所定距離離間して設置している。なお、第１南面用架台１（Ａ）と第２南面用架台１（Ｂ）との南北方向における離間距離は、相対的に南側に設置する第１南面用架台１（Ａ）の影が、相対的に北側に設置する第２南面用架台１（Ｂ）で支持する太陽光パネルＰ１の受光面に掛かることがない距離であることが望ましい。また、南面用架台１を第１南面用架台１（Ａ）と第２南面用架台１（Ｂ）の２台とすることで、例えば高さ寸法の高い（段数の多い）架台１台のみで南面太陽光パネルＰ１を保持する構成と比較して、架台１台あたりの高さ寸法の増大化を抑え、施工する際には脚立等を用いた比較的簡易かつ安価な方法で施工を実施することができ、工事費用を低減し、工期を短縮することが可能となっている。また、水平基準面Ｆに対する南面太陽光パネルＰ１の傾斜角度が１０度以下であることも、南面用架台１台あたりの高さ寸法の増大化を抑制することに貢献している。

東西両面用架台２は、東面太陽光パネルＰ２及び西面太陽光パネルＰ３の両方を支持するものであり、本実施形態では、図１、図２、図７及び図８に示すように、東面太陽光パネルＰ２を８段９列合計７２枚支持可能な東面支持領域２１と、西面太陽光パネルＰ３を８段９列合計７２枚支持可能な西面支持領域２２とを備え、東面支持領域２１と西面支持領域２２の境界部分２３が頂上となる形状を有するフレーム構造体（Ｍ字型架台）である。したがって、このような東西両面用架台２に太陽光パネルＰを支持させると、東面太陽光パネルＰ２の設置領域と西面太陽光パネルＰ３の設置領域を切妻屋根のような形態で組み合わせることができる。

本実施形態では、東面支持領域２１、西面支持領域２２において東面太陽光パネルＰ２、西面太陽光パネルＰ３をそれぞれ水平基準面Ｆ（図７参照）に対して東向きに２０度、西向きに２０度の傾斜姿勢で支持するように設定している。したがって、東面支持領域２１に支持された８段の東面太陽光パネルＰ２のうち東から１段目の太陽光パネルＰが最下段の東面太陽光パネルＰ２であり、西から１段目（西面支持領域２２との境界部分に最も近い段）の太陽光パネルＰが最上段の東面太陽光パネルＰ２であり、西面支持領域２２に支持された８段の西面太陽光パネルＰ３のうち西から１段目の太陽光パネルＰが最下段の西面太陽光パネルＰ３であり、東から１段目（東面支持領域２１との境界部分に最も近い段）の太陽光パネルＰが最上段の西面太陽光パネルＰ３である。

本実施形態の東西両面用架台２は、図７に示すように、東面支持領域２１と西面支持領域２２の境界部分２３に配置されるメイン支持柱２４と、東面支持領域２１のうち東側の端部近傍に配置される東サブ支持柱２５と、西面支持領域２２のうち西側の端部近傍に配置される西サブ支持柱２６とを備えている。メイン支持柱２４は、設置面Ｇの地中に埋設する棒状の埋設部２４１と、埋設部２４１の上端からそれぞれ東方（斜め側方）、上方（真上）、西方（斜め側方）に延伸する東方アーム部２４２、上方アーム部２４３、西方アーム部２４４とを有する。東サブ支持柱２５は、設置面Ｇの地中に埋設する棒状の埋設部２５１と、埋設部２５１の上端から上方（真上）に延伸する東サブアーム部２５２とを有する。西サブ支持柱２６は、設置面Ｇの地中に埋設する棒状の埋設部２６１と、埋設部２６１の上端から上方（真上）に延伸する西サブアーム部２６２とを有する。そして、東西方向に、東サブ支持柱２５、メイン支持柱２４及び西サブ支持柱２６をこの順に並べた支持柱の組を太陽光パネルＰの列数に応じて南北方向に所定ピッチで配置している。また、南北方向に隣接する支持柱の組同士を筋交い（図示省略）で相互に連結している。

東面支持領域２１には、同列上に並ぶメイン支持柱２４の上方アーム部２４３、東方アーム部２４２、及び東サブ支持柱２５の東サブアーム部２５２の各先端部を共通の縦フレーム２７に固定している。したがって、東面支持領域２１には、図８に示すように、南北方向に所定ピッチで配置したメイン支持柱２４、東サブ支持柱２５及び西サブ支持柱２６からなる支持柱の組数と同数の縦フレーム２７が南北方向に複数列配置される。そして、本実施形態の東西両面用架台２は、東面支持領域２１に複数列の縦フレーム２７を横断する姿勢で横フレーム２８を配置している。横フレーム２８は太陽光パネルＰの段数に応じて東西方向に所定ピッチで配置される。なお、図８では、東西両面用架台２のうち縦フレーム２７及び横フレーム２８（後述する縦フレーム２９及び横フレーム２０）のみを示し、太陽光パネルＰを１点鎖線で示している。本実施形態では、５段（東西方向に５本）の横フレーム２８を東面支持領域２１に配置し、各横フレーム２８の上向き面に太陽光パネルＰを固定するための固定金具ｎ（図７参照）を南北方向に所定ピッチで設けている。

西面支持領域２２には、同列上に並ぶメイン支持柱２４の上方アーム部１１３、西方アーム部２４４、及び西サブ支持柱２６の西サブアーム部７１２の各先端部を共通の縦フレーム２９に固定している。したがって、西面支持領域２２には、南北方向に所定ピッチで配置したメイン支持柱２４、東サブ支持柱２５及び西サブ支持柱２６からなる支持柱の組数と同数の縦フレーム２９が南北方向に複数列配置される。そして、本実施形態の東西両面用架台２は、西面支持領域２２に複数列の縦フレーム２９を横断する姿勢で横フレーム２０を配置している。横フレーム２０は太陽光パネルＰの段数に応じて東西方向に所定ピッチで配置される。本実施形態では、５段（東西方向に５本）の横フレーム２０を西面支持領域２２に配置し、各横フレーム２０の上向き面に太陽光パネルＰを固定するための固定金具ｎ（図７参照）を南北方向に所定ピッチで設けている。

本実施形態に係る太陽光発電システムＸでは、図１及び図２等に示すように、東西両面用架台２を東西方向に並べて少なくとも２台配置することで、各東西両面用架台２の東面支持領域２１及び西面支持領域２２に支持された東面太陽光パネルＰ２と西面太陽光パネルＰ３を全体としてＭ字型に配置することができる。特に、南面用架台１を複数並べて配置する場合には、隣接する南面用架台１及び太陽光パネルＰの影を避けるためのスペースを南面用架台１同士の間に確保する必要があるが、東西両面用架台２を東西方向に並べて配置する場合、隣接する東西両面用架台２及び太陽光パネルＰの影を避けるためのスペースを東西両面用架台２同士の間に確保する必要がなく、設置区画の単位面積当たりの太陽光パネルＰの設置枚数（設置容量）を増大させることができる。なお、東面太陽光パネルＰ２及び西面太陽光パネルＰ３の各枚数を南面太陽光パネルＰ１の枚数と同数にするために、本実施形態では、東西両面用架台２の東面支持領域２１、西面支持領域２２にそれぞれ太陽光パネルＰを設置していない空きスペースを設定している（図２及び図３参照）。

また、本実施形態に係る太陽光発電システムＸでは、隣り合う東西両面用架台２のうち一方の東西両面用架台２の東面支持領域２１に支持された東面太陽光パネルＰ２と、他方の東西両面用架台２の西面支持領域２２に支持された西面太陽光パネルＰ３が相互に向かい合って一方の太陽光パネルＰからの反射光が他方の太陽光パネルＰに入射する位置関係に設定している。これによって、単体の東西両面用架台２を設置した太陽光発電システムであれば期待できない効果、すなわち、隣接する東西両面用架台２に支持された太陽光パネルＰに入光した光の反射を利用することができ、発電効率の向上を図ることができるという効果を奏する。

次に、本実施形態の太陽光発電システムＸによる具体的な発電状況について図９及び図１０を参照して説明する。

図９は、２０１９年６月１７日の発電状況レポートである。当日は晴天であり、同図には、５時から２０時までの１時間ごとの実発電量を棒グラフで表している。同図から把握できるように、７時から１５時までの毎時００分の実発電量（ｋＷｈ）は、低圧発電設備での最大発電量である４９．９０ｋＷｈを記録した。

また、図１０には、図９のレポート日と同日である２０１９年６月１７日に関して、第１パワーコンディショナーＰＣ１に接続している各ストリングＳの電流値の変化を時系列で表し、発電が記録された時間帯において南面太陽光パネルＰ１、東面太陽光パネルＰ２、西面太陽光パネルＰ３のうち最も発電量の多い太陽光パネルＰの電流値（ストリングＳの電流値）を相対的に太い数字で示している。なお、同図には、毎時００分と毎時３０分の電流値を足して２で割った数値を記載している。本実施形態の太陽光発電システムＸでは、図１０に示す第１パワーコンディショナーＰＣ１に接続しているストリングＳの電流値と、図示していない第２パワーコンディショナーＰＣ２に接続しているストリングＳの電流値の合計値に基づいてシステム全体の発電量となる。第２パワーコンディショナーＰＣ２に接続しているストリングＳの電流値は、第１パワーコンディショナーＰＣ１に接続しているストリングＳの電流値と同等または略同等である。なお、図１０に記載の「接続箱Ｎｏ１－１」は、第１パワーコンディショナーＰＣ１に接続しているストリングＳ単位毎に発電した電力を集める装置である。

図９及び図１０を参照すると、４９．９０ｋＷｈ未満の実発電量が記録されている時間帯のうち太陽が昇ってから（テスト地に日光が射し始める時間帯であり、厳密な日の出時刻とは異なる）９時までの間は東面太陽光パネルＰ２の発電量が相対的に多く、１５時以降の太陽が沈むまでは（テスト地に日光が届かなくなる時間帯であり、厳密な日没時刻とは異なる）西面太陽光パネルＰ３の発電量が相対的に多いことが把握できる。そして、図１０に記載しているように、第１パワーコンディショナーＰＣ１に接続している全ストリングＳの電流合計値は３６７．１８Ａであり、全ての太陽光パネルＰを南面太陽光パネルＰ１に設定（南一面設置）した場合の電流合計値（同図にける南面太陽光パネルＰ１のストリング電流の小計を３倍した値（３６３．９８Ａ）よりも高いことが判明した。

このように、本実施形態に係る太陽光発電システムＸは、太陽追尾型と比較して導入コストを抑えることができる固定設置式（角度固定型）の太陽光発電システムＸを採用し、且つ東西南の３方向に均等に向けた多数枚の太陽光パネルＰ（南面太陽光パネルＰ１、東面太陽光パネルＰ２、西面太陽光パネルＰ３）を設置したことによって、日照量の多い昼間の時間帯はもちろんのこと、朝夕の日照量の少ない時間帯でも発電量を確保できて、日照時間帯の全時間帯において最大出力または最大出力に近い出力を得て、電力供給にムラが出難く、売電価格が低下傾向にある中でも収益を上げることが可能である。また、本考案者は、曇りの日や雨天の場合にも、多数枚の太陽光パネルＰを南面太陽光パネルＰ１、東面太陽光パネルＰ２、西面太陽光パネルＰ３に３等分して配置した本実施形態に係る太陽光発電システムＸが全ての太陽光パネルＰを南面太陽光パネルＰ１に設定した場合よりも発電量が多いことを検証結果として得ている。

加えて、本実施形態に係る太陽光発電システムＸによれば、東面太陽光パネルＰ２及び西面太陽光パネルＰ３を共通の架台である東西両面用架台２で支持するように構成しているため、東面太陽光パネルＰ２及び西面太陽光パネルＰ３の架台を個別に用意する構成と比較して、施工容易性の向上を図ることができるとともに、複数の東西両面用架台２を東西方向に並べて配置する際に、東西両面用架台２同士の間に影の影響を考慮したスペースを確保する必要がないため、設置区画の単位面積当たりの太陽光パネルＰの数を増加させて、面積効率の増大化及び発電量の増大化を図ることが可能である。

さらに、本実施形態に係る太陽光発電システムＸによれば、南面太陽光パネルＰ１を支持する南面用架台１を南北方向に複数並べて配置しているため、南北方向に隣り合う南面用架台１同士の間に影の影響を考慮したスペースを確保する必要があるものの、東面太陽光パネルＰ２と西面太陽光パネルＰ３と南面太陽光パネルＰ１を３等分に配置するレイアウトを採用していることによって、南面太陽光パネルＰ１のみを配置するレイアウト（南一面設置）と比較して南面用架台１の台数も減少し、南北方向に隣り合う架台数分に応じたデッドスペースも減少することになる。

また、本実施形態に係る太陽光発電システムＸによれば、複数の東西両面用架台２を東西方向に並べて配置し、隣り合う一方の東西両面用架台２に支持された東面太陽光パネルＰ２または西面太陽光パネルＰ３で反射した光が、他方の東西両面用架台２に支持された西面太陽光パネルＰ３または東面太陽光パネルＰ２に照射されるように構成しているため、さらなる発電量の増大化を図ることができる。

特に、本実施形態では太陽光パネルＰの過積載を採用したことで、高圧よりも初期投資額やランニングコストを低く抑えることが可能な低圧でありながら１日の発電量５６８．００ｋＷｈを記録するとともに、太陽光パネルＰを南面太陽光パネルＰ１、東面太陽光パネルＰ２、西面太陽光パネルＰ３に３分の１ずつ分けてして配置したことで、２５０％の過積載であっても、南面太陽光パネルＰ１のみを配置するレイアウト（南一面設置）と比較してピークカット率を下げることができ、高効率化を実現している。このことは、図９に示す実発電量（ｋＷｈ）が低圧発電設備での最大発電量である４９．９０ｋＷｈを記録した時間のうち、９時から１５時までの時間帯において、図１０に示すように、南向、東向、西向の全ストリング電流合計値が、南一面設置の場合の全ストリング電流合計値よりも低いというデータ（具体的にはピークカット率が南一面設置の場合１９％であるのに対して、東西南３等分設置の場合ピークカット率が１５％に下がっている）によって実証された。

なお、本考案は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、多数の太陽光パネルを、南面太陽光パネル、東面太陽光パネル、西面太陽光パネルに３等分した構成を例示したが、略３等分（太陽光パネル数枚程度の差）した構成も本考案に含まれる。

また、上述の実施形態では、パワーコンディショナーの容量よりも太陽光パネルの容量を多くする過積載を採用したが、過積載を採用しない太陽光発電システムであってもよい。過積載を採用する場合、過積載割合は適宜変更することができる。

本考案の太陽光発電システムは、低圧に限定されず、５０ｋＷ以上の高圧連携による大規模発電を可能にするシステムであっても構わない。

また、東面太陽光パネルを支持する架台（東面用架台）と、西面太陽光パネルを支持する架台（西面用架台）をそれぞれ個別に備える太陽光発電システムであってもよい。

図１及び図２等に示す設置区画Ｋ（施工領域）は、土地面積が比較的小さく、且つ東西に山等の太陽光の妨げとなる障害物が無い場所であるため、上述の東西両面用架台（Ｍ字架台）を使用することが有効になる。一方で、土地面積が広く、且つ東側、西側に太陽光の日の出、日入りに影響のある山等の障害物がある地形に設置区画Ｋ（施工領域）を設定した場合は、図１１及び図１２に示すように、設置区画Ｋにおける中心領域を南面太陽光パネルＰ１の設置領域にし、設置区画Ｋにおける西側領域を東面太陽光パネルＰ２の設置領域にし、設置区画Ｋにおける東側領域を西面太陽光パネルＰ３の設置領域にし、それぞれ南面用架台、東面用架台、西面用架台によって太陽光パネルを所定角度傾斜させた姿勢で支持するように構成することが好ましい。このような構成を適用することで、設置区画ごとに存在する太陽光発電システムにとってマイナスとなる要素を軽減することが可能である。そして、図１１及び図１２に示すようなレイアウトを採用する場合においても、多数枚の太陽光パネルを、南面太陽光パネル、東面太陽光パネル、西面太陽光パネルに３等分または略３等分にした構成を採用することで、上述した種々の作用効果を奏する太陽光発電システムを実現できる。

太陽光パネルを支持する架台の具体的な構成も適宜変更することが可能である。１台の架台に支持する太陽光パネルの列数や段数も適宜変更することができる。

太陽光パネルの容量、枚数、直列数、並列数等は設置面積等に応じて適宜変更することができる。また、パワーコンディショナーの数も太陽光パネルのレイアウト等に応じて適宜変更可能である。

本考案における「南」、「東」、「西」には、真南、真東、真西からそれぞれ多少逸れた方位も含まれる。

その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本考案の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

１…南面用架台
２…東西両面用架台
Ｐ１…南面太陽光パネル
Ｐ２…東面太陽光パネル
Ｐ３…西面太陽光パネル
Ｘ…太陽光発電システム

Claims (3)

1. 受光面に照射された太陽光によって発電する多数の太陽光パネルを、前記受光面を東向きに設定した東面太陽光パネルと、前記受光面を西向きに設定した西面太陽光パネルと、前記受光面を南向きに設定した南面太陽光パネルとに３等分または略３等分して配置していることを特徴とする太陽光発電システム。
2. 前記東面太陽光パネル及び前記西面太陽光パネルを共通の架台である東西両面用架台で支持するように構成した請求項１に記載の太陽光発電システム。
3. 複数の前記東西両面用架台を東西方向に並べて配置し、隣り合う一方の前記東西両面用架台に支持された前記東面太陽光パネルまたは前記西面太陽光パネルで反射した光が、他方の前記東西両面用架台に支持された前記西面太陽光パネルまたは前記東面太陽光パネルに照射されるように構成している請求項２に記載の太陽光発電システム。

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