JP5413933B1 - 太陽光発電設備故障判定方法および装置 - Google Patents

太陽光発電設備故障判定方法および装置 Download PDF

Info

Publication number
JP5413933B1
JP5413933B1 JP2013093124A JP2013093124A JP5413933B1 JP 5413933 B1 JP5413933 B1 JP 5413933B1 JP 2013093124 A JP2013093124 A JP 2013093124A JP 2013093124 A JP2013093124 A JP 2013093124A JP 5413933 B1 JP5413933 B1 JP 5413933B1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power generation
solar
panel
amount
failure determination
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2013093124A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2014216507A (ja
Inventor
健悟 安田
肇 市原
Original Assignee
協立機電工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 協立機電工業株式会社 filed Critical 協立機電工業株式会社
Priority to JP2013093124A priority Critical patent/JP5413933B1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5413933B1 publication Critical patent/JP5413933B1/ja
Publication of JP2014216507A publication Critical patent/JP2014216507A/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

【課題】特別な太陽光発電パネルを使用することなく簡便な方法で太陽光発電設備の短期的な変動を評価してメンテナンスの必要性の有無を早期に判断する。
【解決手段】設置条件と発電特性を共通にする太陽光発電パネルごとに実測全天日射量と日時と設置条件からパネル傾斜面日射量を算出し、発電特性と実測気温から各太陽光発電パネルが発電する部分発電量を算出し、すべての太陽光発電パネルについて積算して全体発電量を算出する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、太陽光発電設備の太陽光発電パネルの発電量を精度よく予測し、劣化・故障した太陽光発電パネルの劣化・故障判定を行い、これを報知する方法に関する。
近年の地球温暖化の原因として大気中の二酸化炭素濃度の急増が一因とされ、全地球規模で二酸化炭素排出量を低下する取り組みがされている。太陽光発電は、性能のよい太陽光発電パネルの開発に伴って、二酸化炭素排出量を増加させない再生可能エネルギーとして注目され、太陽光発電パネルを多数接続した自家使用目的および/または売電目的の太陽光発電設備が普及しつつある。
図10に一般的な太陽光発電の例を示す。太陽光発電パネルの直流発電電力を接続箱で接続し、パワーコンディショナなどの出力制御装置で系統連系に適するように所定の交流電力に変換し、商用電源と連系運転を行い、売電や自家消費する。
このような太陽光発電設備は、なるべく初期投資としての設備コストを抑制するとともに、所与の条件下で、できるだけ多くの発電を行う必要がある。太陽光発電パネルの発電量は、基本的には日射量の大小によるものであるが、劣化・故障が生じた場合は、発電量への影響を最小限とするため、できるだけ早期に劣化・故障を発見して、必要なメンテナンスを施すことが強く望まれている。
しかし、従来は、太陽光発電パネルの劣化や故障については、パネルの目視点検に頼るか、または、実際の発電量を監視し長期間にわたるデータの変化の傾向を基に判断しており、早期のメンテナンスが困難であった。
このような要請に対し、太陽光パネル(モジュール)に制御用のCPUを搭載して、個々のモジュールの最大発電電力(Pmax)をあらかじめ把握し、実際の発電電力(Pact)を求め、その比をAnとして、同一ストリングのモジュールのAnをすべて計算し(Bn=An/Anmax)、これらを比較して1より小さいものは個別の原因があると評価するシステムがあった。(特許文献1)
しかしながら、各モジュールに制御用のCPU(9)を搭載すると共に、データ要求線(6)やデータ通信線(7)を設けて各ストリングスごとに制御用のCPU(10)を設ける必要があるため、そのための特別のモジュールが必要になるばかりか、設備コストが増大するものであった。
このため、太陽光発電が普及するにつれ、規模を問わずコストダウンの要請から、より簡便な方法で特別なモジュールを使用することなく太陽光発電設備の短期的な変動を評価して故障を検知するシステムが求められていた。
特開2012-138555
本発明は、このような従来事情に鑑みてなされたもので、その目的は、太陽光発電設備において特別な太陽光発電パネルを使用することなく太陽光発電設備の短期的な変動を評価してメンテナンスの必要性の有無を早期に判定できる低コストな故障検知方法、装置およびシステムを提供することである。
本発明の他の目的は、その方法を用いて早期に故障を診断する故障検知装置およびシステムを提供することである。
上記目的を達成するために、本発明は、電気的に接続された複数の太陽光発電パネルと前記太陽光発電パネルで発電された電力を所望の電力に変換するパワーコンディショナとを備えた太陽光発電設備の故障の有無を判定する太陽光発電設備故障判定方法であって、前記太陽光発電パネルの近傍の一時点における実測全天日射量と実測気温とその一時点の前記パワーコンディショナの入力側の実測発電量とその一時点の日時とを獲得するステップと、各太陽光発電パネルの設置条件と発電特性を獲得するステップと、前記設置条件と前記発電特性を共通にする太陽光発電パネルごとに前記実測全天日射量と前記日時と前記設置条件から前記一時点の太陽光発電パネルの傾斜面日射量を算出するステップと、前記設置条件と前記発電特性を共通にする太陽光発電パネルごとに前記傾斜面日射量と前記発電特性と前記実測気温から各太陽光発電パネルが発電する前記一時点の部分発電量を算出するステップと、前記部分発電量をすべての太陽光発電パネルについて積算して前記一時点の全体発電量を算出するステップと、前記一時点の全体発電量と前記一時点の実測発電量とを比較するステップと、前記比較結果から前記太陽光発電設備の故障の有無を判定するステップと、を備え、前記太陽光発電パネルの設置条件は、少なくとも前記太陽光発電パネルの傾斜角と方位角とを含むことを特徴とする。
ここで、前記傾斜面日射量の算出は、直達、大気からの拡散、および地面からの反射の各要素に分けて求めこれを合算して算出してもよい。
ここで、前記方法は、各太陽光発電パネルの設置条件と発電特性を獲得する前記ステップにおいて、さらに、パワーコンディショナの入出力特性を獲得するとともに、前記全体発電量に対し前記パワーコンディショナの入出力特性からパワーコンディショナの出力側の全体発電量を計算するステップを有し、前記比較するステップにおいて、さらに、前記パワーコンディショナの入力側の全体発電量と出力側の全体発電量を比較してもよい。
また、本発明は、電気的に接続された複数の太陽光発電パネルと前記太陽光発電パネルで発電された電力を所望の電力に変換するパワーコンディショナとを備えた太陽光発電設備の故障の有無を判定する太陽光発電設備故障判定装置であって、前記太陽光発電パネルの近傍の一時点における実測全天日射量と実測気温とその一時点の前記パワーコンディショナの入力側の実測発電量とその一時点の日時とを格納するサイトデータ格納部と、各太陽光発電パネルの設置条件と発電特性を格納するパネルデータ格納部と、前記設置条件と前記発電特性を共通にする太陽光発電パネルごとに前記実測全天日射量と前記日時と前記設置条件から前記一時点の前記太陽光発電パネルの傾斜面日射量を算出する傾斜面日射量算出部と、前記設置条件と前記発電特性を共通にする太陽光発電パネルごとに前記傾斜面日射量と前記発電特性と前記実測気温から各太陽光発電パネルが発電する前記一時点の部分発電量を算出する部分発電量算出部と、前記部分発電量をすべての太陽光発電パネルについて積算して前記一時点の全体発電量を算出する全体発電量算出部と、前記一時点の全体発電量と前記一時点の実測発電量とを比較する比較部と、前記比較部の比較結果から前記太陽光発電設備の故障の有無を判定する判定部と、前記判定結果を表示する表示部と、を備え、前記太陽光発電パネルの設置条件は、少なくとも前記太陽光発電パネルの傾斜角と方位角とを含むことを特徴とする。
ここで、前記傾斜面日射量算出部は、直達、大気からの拡散、および地面からの反射の各要素に分けて求めこれを合算して傾斜面日射量を算出してもよい。
前記パネルデータ格納部は、さらにパワーコンディショナの入出力特性を格納し、前記全体発電量算出部は、さらに前記全体発電量に対し前記パワーコンディショナの入出力特性からパワーコンディショナの出力側の全体発電量を計算するとともに、前記比較部は、さらに前記全体発電量と前記パワーコンディショナ出力側の全体発電量を比較してもよい。
ここで、前記装置は、前記判定結果をインターネットを介して所定のサーバに送信する送信部をさらに備えてもよい。
また、本発明は、前記太陽光発電設備故障判定装置と、前記太陽光発電設備故障判定装置からアップロードされた判定結果を格納し管理するサーバと、前記サーバにインターネットを介して閲覧のリクエストを行い前記判定結果を閲覧するクライアント端末を備える太陽光発電設備故障判定システムを提供することを特徴とする。
本発明は、以上のように構成したので、太陽光発電設備において太陽光発電パネルに特別な制御線などを付加することなく太陽光発電設備の短期的な変動を評価してメンテナンスの必要性の有無を早期に判定できる。
また、その判定結果をオンデマンドで閲覧することができる。
以下、本発明の実施の形態について説明する。
(故障判定装置)
図2は、本発明の一実施形態として太陽光発電設備の故障判定装置30の構成を示す機能ブロック図である。図2に示されるように、この故障判定装置30は、サイトデータ格納部71、パネルデータ格納部72、傾斜面日射量算出部73、部分発電量算出部74、全体発電量算出部75、判定部76、表示部77、および通信部78を備えている。
(太陽光発電設備故障判定システム)
図2の故障判定装置30の機能は、図1に示すように、太陽光発電設備故障判定システム1のインターネットに接続されたパソコン70のプログラムモジュールとして実現できる。また、インターネットに接続されたコンピュータサーバ(以下、単に「サーバ」という。)のプログラムモジュールとしても実現できる。なお、太陽光発電設備故障判定システム1については、後に詳述する。
(サイトデータ格納部)
図2において、サイトデータ格納部71には、表1に示すように、現地サイトの太陽光発電設備20の実際の出力電圧、出力電流などの諸データが格納される。また、現地サイトの太陽光発電パネル21周辺に設けられた気温計12の気温データおよび全天日射量11を測定する日射計の出力データが格納される。
Figure 0005413933
(パネルデータ格納部)
パネルデータ格納部72は、表2に示すように、各太陽光発電パネル21のI-V特性などの出力特性や設置傾斜角および方位角などの設置状況の情報が格納される。特性の異なる太陽光発電パネル21があればそれぞれに対して対応する出力特性とそのパネル枚数を格納してもよい。また、周囲気温により太陽光発電パネル21の出力特性は変化するので、パネル温度補正計数などのデータも格納される。
Figure 0005413933
(傾斜面日射量算出部)
傾斜面日射量算出部73は、サイトデータ格納部71と太陽光発電パネルデータ格納部72のデータを基に、太陽光発電設備20の太陽光発電パネル21のパネル傾斜面に対する日射量(以下、単に「傾斜面日射量」という。)を算出する。傾斜面日射量の算出方法は、従来の一般的な手法を基礎としているが、ここでは、設置条件を共通にするパネルごとに評価する点が特徴である。以下、詳述する。
(太陽高度と太陽方位角)
傾斜面日射量hを算出する前提として、太陽高度αと太陽方位角ψの計算を行う。
サイトデータ格納部71から、発電量を実測した時の計測日時(日本標準時)JSTを読出し、パネルデータ格納部72から、太陽光発電パネル21の設置個所の緯度φと経度λ、設置条件を共通にする太陽光発電パネルごとに太陽光パネルの傾斜角βiと方位角γiとパネル枚数niを読み出す(iは、共通するパネル群の数)。
計測日時JSTから、その日の元旦からの通し日数dを求め、通し日数係数θ0を求める。ここで、当該年の1年の日数をmとする。m=365であるが、うるう年は366となる。
(式1) θ0 = 2π(d-1)/m
通し日数係数θ0から、太陽赤緯δを近似式から求める。
(式2) 太陽赤緯δ = 0.006918-0.399912cos(θ0)+0.070257sin(θ0)
-0.006758 cos(2θ0)+0.000907sin(2θ0)
-0.002697 cos(3θ0)+0.001480sin(3θ0)
通し日数係数θ0から、地心太陽距離r/r*を近似式から求める。
(式3)r/r* = {1.000110+0.034221cos(θ0)+0.001280sin(θ0)
+0.000719cos(2θ0)+0.000077sin(2θ0)}-0.5
通し日数係数θ0から、均時差Eqを近似式から求める。
(式4)Eq = 0.000075+0.001868cos(θ0)-0.032077sin(θ0)
-0.014615cos(2θ0)-0.040849sin(2θ0)
計測日時JSTと、経度(標準子午線からの経度差)λおよび均時差Eqから、太陽の時角ωを求める。
(式5)ω = (JST-12)π/12+λ+Eq
緯度φ、太陽赤緯δおよび時角ωから、太陽高度αと太陽方位角ψを求める。
(式6)α = arcsin{sin(φ)sin(δ)+cos(φ)cos(ω)}
(式7)ψ = arctan[cos(φ)cos(δ)sin(ω)/{sin(φ)sin(α)-sin(δ)}]
以上で、実測した日時での太陽高度αと太陽方位角ψが求められる。
(傾斜面日射量)
次に、傾斜面日射量hを求める。傾斜面日射量hは、太陽光の太陽電池パネルに対する日射量を、直達(hb)、大気の拡散(hd)、地面からの反射(hr)の3つの要素に分けて要素ごとに求め、これを合算する。
なお、以下の式では、i番目の群についての計算をするのであるが、以下の変数については、式8から式18までにおいては、添え字のiを表示の便宜上省略する。対象となる変数は、h、hb、hd、hr、β、γ、θである。
(式8) h=hb+hd+hr
まず、パネル傾斜面直達日射量hbを求める。この前提として、太陽赤緯δ、緯度φ、およびすでに読みだした各太陽光パネルの水平からの傾斜角βiと傾斜面中の回転角である方位角γiから、i番目の太陽光パネルに対する直達日射の入射角θを求める。
(式9)θ= arcsin[{sin(δ)sin(φ)cos(β)-sin(δ)cos(φ) sin(β)cos(γ)}
+{ cos(δ)cos(φ) cos(β)cos(ω)}
+{ cos(δ) sin(φ)sin(β)cos(γ)cos(ω)}
+{ cos(δ)sin(β)sin(γ)sin(ω)}]
一方、太陽定数Sc、地心太陽距離r/r*、太陽高度αから、大気外全天日射量H0を求める。ここで、Sc=1.367kw/m2とする。
(式10) H0 = (Sc)(r/r*)2sin(α)
サイトデータ格納部71に格納されている日射計11の出力から水平面全天日射量H[kwh/m2]を求める。水平面全天日射量Hから傾斜面日射量hを算出するに当たっては、よく使われるErbsの手法を用いて、水平面全天日射量Hを水平面散乱日射量Hdと水平面直達日射量Hbに分けて求める。
(式11) H = Hb+Hd
Erbsの手法により、以下のように水平面全天日射量Hと水平面散乱日射量Hdの割合Hd/Hを、計算で求めた大気外全天日射量H0と日射量から実測した水平面全天日射量Hの割合H/H0の値により場合分けして求める。
(式12) H/H0<0.22のとき、
Hd/H = 1.0-0.09 (H/H0)
(式13) 0.22≦H/H0≦0.80のとき、
Hd/H = 0.9511-0.1604 (H/H0)+4.3880 (H/H0)2
-0.16638( H/H0)3+12.366 (H/H0)4
(式14) H/H0>0.80のとき、
Hd/H = 0.165
以上から、Hd/Hについて計算ができる。水平面全天日射量Hは実測によりわかっているので、水平面散乱日射量Hdが求められる。
他方、水平面直達日射量Hbは、(式11)により水平面全天日射量Hから水平面散乱日射量Hdを差し引くことにより求められる。
(式15) Hb = H-Hd
これらを基に、パネル傾斜面日射量hを求める。パネル傾斜面日射量hは、直達パネル傾斜面日射量hb、反射パネル傾斜面反射量hr、拡散パネル傾斜面日射量hdの総和として求められるから(式8)、それぞれを計算で求め、合算すればよい。
パネル直達傾斜面日射量hbは、水平面直達日射量Hb、太陽光パネル入射角θおよび太陽高度αから、次のように求められる。
(式16) hb = (Hb)cos(θ)/α
パネル反射傾斜面日射量hrは、大地の反射率(アルベト)をρとすると、ρ=0.2を用いて、水平面全天日射量Hと太陽電池パネルの傾斜角βから、次のように求められる。
(式17) hr = Hρ{1-cos(β)}/2
パネル拡散傾斜面日射量hdは、水平面全天日射量Hと太陽電池パネルの傾斜角βから、次のように求められる。
(式18) hd = H{1+cos(β)}/2
したがって、これらの総和として、パネル傾斜面日射量hが求められる(式8)。以上の計算を、傾斜面日射量算出部73で行う。
なお、メガソーラーのようにパネルの設置条件が同一である場合(同じ傾斜角・方位角である場合)などは、パネルと同一の設置条件で設置した日射計を用いることにより、上述の傾斜面日射量の算出を省略し、日射計の値をもって傾斜面日射量としてもよい。
また、パネルの設置条件のバリエーション(群の数)が限られる場合も同様に、日射計をバリエーションごとに設け、それぞれの傾斜面日射量とすることができる。
(部分発電量算出部)
次に、部分発電量算出部74は、各パネルについての発電量(部分発電量)を算出する。算出されたパネル傾斜面日射量hとパネル定格発電量P0から、全天日射発電量Pを求める。
(式19) P = P0h
このときに、パネル定格発電量P0について、現地の気温計12により実測されたデータを用いて、パネルのI-V特性を温度補正してもよい。このようにすると、さらに計算精度が向上する。このようにして、各パネルについての発電量である部分発電量が算出できる。このような計算を、部分発電量算出部74で行う。
(全体発電量算出部)
次に、全体発電量算出部75は、算出された各パネルについての部分発電量Pを各パネルの接続状況を勘案して積算し、パワーコンディショナ22の入力側での発電量として評価できるようにする。これにより、I-V特性など出力特性が異なるものについてはその条件が分けられるだけでなく、異なる向きに取り付けられるなどパネルの設置条件が異なる場合(たとえば、パネルの傾斜角や方位角が異なるような場合)においてもパネルごとにその条件を勘案して、発電量の算出をすることができる。このため、発電量の算出をするに当たり、算出精度が向上する。
また、全体発電量算出部75では、パワーコンディショナ22の発電量を積算するのみではなく、その結果に、パワーコンディショナ22の効率などの入出力特性を勘案して、パワーコンディショナ出力側で得られるはずの発電量を算出してもよい。そうすると、後述するように、太陽光発電パネル21のみではなくパワーコンディショナ22の故障の有無を判定することもできる。この場合、パワーコンディショナ22の特性は、太陽光発電パネルデータ格納部72に格納しておけばよい。
(判定部)
次に判定部76は、全体発電量算出部75とサイトデータで得られたパワーコンディショナ22入力側の実測発電量とを比較して、故障の有無を判定する。たとえば、閾値を設定して両者の差が20%以上異なっていれば、故障と判断してもよい。太陽光発電パネル21の設置状況などにより、判断基準は、より詳細に分類することもできる。
また、判定部76は、さらに、パワーコンディショナ22入力側の実測発電量とパワーコンディショナ22出力側の実測発電量を比較してもよい。この場合も
たとえば、閾値を設定して両者の差が20%以上異なっていれば、故障と判断してもよい。このようにすることにより、パワーコンディショナ22の故障の有無を判定することもできるのは、前述のとおりである。
(表示部)
次に表示部77は、判定部76の判定結果をたとえば、LCDなどのディスプレイに表示する。この場合、判定結果だけではなく、現在の実測発電電力とともに表示してもよい。また、ピーク発電量や、積算発電量さらに実測して得られた日射量や気温などを併せて表示したり、積算発電量に対応する二酸化炭素削減量や石油削減効果などを表示してもよい。この表示例を図7に示す。
(通信部)
次に通信部78は、インターネットなどの公衆通信網を介して離れた場所とデータのやり取りを所定のプロトコルにしたがってすることができる。他の公衆通信網、イントラネットなどと接続してもよい。判定部78で判定した判定結果をサーバ60に送れば、後述のようにクライアント端末40から判定結果を知ることができる。
また、サイトデータ格納部71やパネルデータ格納部72のデータはこのような通信網を介して、獲得することができる。このために、太陽光発電設備20は、必要なデータをインターネット経由で送出すればよい。なお、パネルデータ格納部72は、ローカルな入力によりあらかじめ必要なパネルデータを獲得してもよい。
図3に、故障判定装置30の処理フローの詳細について示す。
(サイトデータ等の取り込み)
図3に示すように、故障判定装置70であるノートPC(パーソナルコンピュータ)にサーバ60からサイトデータを獲得できるよう、インターネットに接続されている状態にする。
(S100)監視データ記録送出装置30が送出したサイトデータがサーバ60の記録を更新したかどうか、通信部78はサーバのデータ更新フラグを常に監視している。
(S102)データが更新されている場合は、そのサイトデータを読み出してサイトデータ格納部71に保存する。データが更新されていない場合は、処理はS100に戻る。
(S104)設置条件や発電特性などのパネルデータを読み出してパネルデータ格納部72に格納する。
(S106)読み出したサイトデータとパネルデータから、パネル傾斜面日射量を傾斜面日射量算出部73が算出する。
(S108)算出した傾斜面日射量に基づき、読み出したサイトデータとパネルデータから、当該パネルの発電量(部分発電量)を部分発電量算出部74が算出する。
(S110)算出した部分発電量に基づき、読み出したサイトデータとパネルデータから、パネル全体を評価した全体発電量を、全体発電量算出部75が算出する。
(S112)算出した全体発電量と実側した全体発電量を、判定部76で比較する。比較の手法は、ここでは、実測した全体発電量と算出した全体発電量を比較し、閾値として20%以上の差が生じているかどうかを比較する。生じていれば、S114の処理に進み、生じていなければ、S120の処理に進む。
なお、この閾値は、サイトにより、最適な値にすることができるように調整してもよい。たとえば、発電量の大小により、発電量の最大値に近い場合は、10%とし、最大値の半分くらいであれば30%にすることもできる。
(S114)S112の処理で比較した結果、差が生じている場合は、判定部76は「故障」と判定する。
(S116)S114の処理で故障と判定された場合は、表示部77は故障である旨の表示を行う。これにより、故障判定装置70を監視しているオペレータは、メンテナンスの必要があると知ることができる。
(S118)次いで、故障との判定結果は、通信部78に送られ、インターネットなどの通信網を経由して、サーバ60に送出される。
(S120)S112の処理で比較した結果、差が生じていない場合は、判定部76は「正常(異常なし)」と判定する。
(S122)S120の処理で正常と判定された場合は、表示部77は正常である旨の表示を行う。これにより、故障判定装置70を監視しているオペレータは、メンテナンスの必要はないと知ることができる。
(S124)次いで、正常との判定結果は、通信部78に送られ、インターネットなどの通信網を経由して、サーバ60に送出される。
以上のように、故障判定装置70において、サイトデータおよびパネルデータに基づき、パネルごとの部分発電量を算出し、さらに全体発電量が算出される。このため、メンテナンスの有無の判定に関して従来より精度の高い判定ができる。
(第1の実施態様)
次に、図1に故障判定装置70を用いた太陽光発電設備故障判定システム1を示す。
太陽光発電設備20は現地の発電サイト10に設置されており、太陽光発電パネル21により発電を行い、パワーコンディショナ22により交流に変換されると共に位相の調整が行われる。パワーコンディショナ22の出力は連系システム13に接続され、発電された電力は商用電源と連系して自家消費および/または売電を行う。実測されるパワーコンディショナ22の入力側および出力側の実測発電量(電圧値、電流値)は、監視データ記録送出装置30に送出される。
(太陽光発電パネル)
太陽光発電パネル21は、太陽電池パネルのことと同義であって、複数あってもよく、たとえば直列接続および/または並列接続されて所定の定格電圧・電流で発電するようにしてもよい。
(日射計、気温計)
発電サイト10には、日射量と気温のセンサが太陽発電パネル21近傍に設置されている。太陽光発電パネル21に対する日射量を測るための日射計11と、太陽光発電パネル21の置かれた周囲温度を評価するための気温計12がパワーコンディショナ22に接続されている。
気温計12は、太陽光発電パネル21の裏側に設置してもよい。また、気温計12に代えて、パネル表面の表面温度を測定するようにしてもよい。
日射系11は、水平面全天日射量を測定する。太陽光発電パネル21の設置条件に応じて複数設置してもよい。
これらのセンサの出力は、パワーコンディショナ22経由で、上記のパワーコンディショナ22の入力側および出力側の実測発電量(電圧値、電流値)とともに、監視データ記録送出装置30に送出される。
なお、この日射計11および気温計12は、パワーコンディショナ22を経由せず、直接監視データ記録装置30に取りこむようにしてもよい。
(監視データ記録送出装置)
監視データ記録送出装置30は、これらのデータを通信網経由でサーバ60に送出する。データの取得は1分ごとに行われ、1分ごとにサーバに送出される。この取得および送出のインターバルは、必要に応じ、もっと短い間隔にすることもでき、また、長い間隔にすることもできる。
(パワーコンディショナ)
パワーコンディショナ22は、太陽光発電パネル21で発電された直流電力を、交流電力に変換する。パワーコンディショナ22は、複数あってもよい。たとえば、太陽光発電パネル21の出力特性および設置条件別に設置してもよい。
(連系システム)
連系システム13は、パワーコンディショナ12の出力を商用電源と接続し、太陽光発電設備20の電圧・周波数・力率などの安定化を図るものである。
(サーバ)
サーバ60は、インターネットに接続されるとともに、以下の機能を有する。
(ウェブサーバ機能)
サーバ60は、発電サイト10からアップロードされるサイトデータおよび故障判定装置70からアップロードされる判定結果を受け取り、故障判定装置70にサイトデータをダウンロードする。また、クライアント端末40からの閲覧要求に応じて判定結果をダウンロードする。
(データベースサーバ機能)
発電サイト10から監視データ送出装置30にアップロードされるサイトデータ情報を保存および更新し、故障判定装置70からアップロードされる判定結果について、該当するサイトデータと対応がつくようにして保存および更新する。併せて、太陽光発電パネル情報などの発電特性データを保存する。
サーバ60は、周知のように、CPU(中央処理装置),内部メモリ、入出力ユニットなどが適宜組み合わされ、HDDなどの外部メモリが適宜組み合わされたコンピュータからなり、必要とされるOS(オペレーションシステム)や必要な機能を実現するソフトウェアがインストールされている。
(サイトデータ処理)
図4に、監視データ記録送出装置30から送出されたサーバ60のサイトデータの処理について示す。
(S600)起動されたサイトデータ処理は、監視データ記録送出装置30からサイトデータファイルを受信したかどうか常に監視しており、受信した場合は、次の処理S602に移る。受信をしていなければ、監視を続ける。
(S602)受信がある場合は、サイトデータを保存する。サイトごとに管理を行う。
(S604)受信により、サイトデータを保存した場合は、更新フラグを立てる。故障判定装置70がこのフラグにより、更新したサイトデータを取り込むことができる。
(判定結果保存処理)
図5に、故障判定装置70からアップロードされたサーバ60の判定結果保存処理を示す。
(S610)起動されたサイトデータ処理は、故障判定装置70から判定結果データファイルを受信したかどうか常に監視しており、受信した場合は、次の処理S612に移る。受信をしていなければ、監視を続ける。
(S612)受信がある場合は、判定結果データを保存する。すでに受信しているサイトデータに対応させて保存・管理を行う。
(S614)受信により、判定結果を保存した場合は、更新フラグを立てる。
なお、判定結果の更新があったときは、あらかじめ定められたメールアドレスにEメールを送付するようにしてもよい。
(クライアント閲覧処理)
図6に、クライアント端末40からの閲覧リクエストを契機としたユーザの閲覧処理について示す。
(S630)クライアント端末40、すなわち、インターネットに接続され、ウェブブラウズができるPC,スマートフォン、携帯電話などからサーバ60の専用ページ(ログイン画面)にアクセスするリクエストがあるかどうか、常時監視している。リクエストがあれば、ログイン画面を表示し、クライアント端末40からユーザの入力が可能になる。リクエストがない場合は、監視を続ける。
(S632)ログイン画面が表示されたクライアント端末40からログインがあるかどうかを常時監視し、ある場合は次の処理S634に移り、ない場合は処理を終了する。なお、ログインは、認証をして許可することが好ましい。
(S634)クライアント端末40に、最新の判定結果をダウンロードする。
また、ログインしたクライアント端末40の種類を判別し、判別した種類(PC用、スマートフォン用、携帯電話用)に対応する判定結果ファイルを送信する。なお、判定結果と併せて、当日の発電量や、当月の発電量など、当該サイトに関する各種情報を一緒に閲覧できるようにしてもよい。
(クライアント端末)
クライアント端末40は、サーバ60にリクエストして、サーバ60の提供するウェブサイトから、判定結果の閲覧を行う。クライアント端末40には、ウェブブラウザがインストールされている必要がある。また、クライアント端末40は、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、携帯電話のいずれでも差し支えない。クライアント端末で閲覧した際の表示例を図7に示す。
このようにして、このシステムでは、太陽光発電設備において太陽光発電パネルに特別な制御線などを付加する必要はなく簡易な方法で汎用性が高くかつ精度よくメンテナンスの必要性の有無を早期に判定できる。
また、その判定結果をオンデマンドで閲覧することができる。
(第2の実施態様)
図8に、第2の実施態様である太陽光発電設備故障判定システム2を示す。この太陽光発電設備故障判定システム2は、サーバ60が省略されて故障判定装置270がサーバ60の代わりに機能するものである。この点が、第1の実施態様である太陽光発電設備故障判定システム1の相違点である。このため、第1の実施態様と共通の点は記載を省略し、相違点のみを記載する。
太陽光発電設備故障判定システム2の故障判定装置270の通信機能のうち、太陽光発電設備故障判定システム1で行っていたサーバ60と故障判定装置70との間のやり取りの処理は、太陽光発電設備故障判定システム2では故障判定装置270内での処理となる。
また、故障判定装置270は、太陽光発電設備故障判定システム1のサーバ60が行っていたサイトデータのデータロギング機能をも受け持っている。すなわち、図4で示すサイトデータ処理および図5で示す判定結果保存処理についても、パソコンである故障判定装置270が受け持つ。
太陽光発電設備故障判定システム2は、このようなシステムとすることで、クライアント端末からの閲覧機能は有さないが、オフィスなどに設置したパソコンで太陽光発電設備20の保守管理をするというニーズに対応できる。
(第3の実施態様)
図9に、第3の実施態様である太陽光発電設備故障判定システム3を示す。このシステム3は、故障判定装置270が発電サイト10内にあり、インターネットなどを介さず直接太陽光発電設備20からデータを受け取る。この点が、第1の実施態様である太陽光発電設備故障判定システム1の相違点である。このため、第1の実施態様と共通の点は記載を省略し、相違点のみを記載する。
太陽光発電設備故障判定システム3の故障判定装置370の通信機能は、システム1では、パワーコンディショナ22からサイトデータを所定の時間間隔で取り込む。システム1のサーバ60が行っていたデータロギング機能は、故障判定装置370で受け持つ。すなわち、図4で示すサイトデータ処理および図5で示す判定結果保存処理についても、パソコンである故障判定装置370が受け持つ。このため、データロギング機能は、故障判定装置370とは別にデータロギング装置を用意してもよい。
太陽光発電設備故障判定システム3は、このようなシステムとすることで、クライアント端末からの閲覧の機能は有さないが、現場のみで保守管理するというニーズに対応できる。
以上、本発明の実施の形態について、実施例をあげて説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではない。
本発明の故障判定システムの第1の例の全体構成を示す。 本発明の故障判定装置の機能ブロックの構成を示す。 本発明の故障判定装置の処理フローチャートを示す。 本発明の故障判定システムのサーバのサイトデータ処理のフローチャートを示す。 本発明の故障判定システムのサーバの判定結果保存の処理フローチャートを示す。 本発明の故障判定システムのサーバの閲覧処理フローチャートを示す。 本発明の判定結果の表示例を示す。 本発明の故障判定システムの第2の例の全体構成を示す。 本発明の故障判定システムの第3の例の全体構成を示す。 太陽光発電設備の一般的な基本構成を示す。
1:太陽光発電設備故障判定システム(実施態様1)
2:太陽光発電設備故障判定システム(実施態様2)
3:太陽光発電設備故障判定システム(実施態様3)
10:発電サイト
11:日射計
12:気温計
13:連系システム
20:太陽光発電設備
21:太陽光発電パネル
22:パワーコンディショナ
30:監視データ記録送出装置
40:クライアント端末
50:インターネット(公衆通信網)
60:サーバ
70:故障判定装置(第1の実施態様)
170:故障判定装置(第2の実施態様)
270:故障判定装置(第3の実施態様)

Claims (8)

  1. 電気的に接続された複数の太陽光発電パネルと前記太陽光発電パネルで発電された電力を所望の電力に変換するパワーコンディショナとを備えた太陽光発電設備の故障の有無を判定する太陽光発電設備故障判定方法であって、
    前記太陽光発電パネルの近傍の一時点における実測全天日射量と実測気温とその一時点の前記パワーコンディショナの入力側の実測発電量とその一時点の日時とを獲得するステップと、
    各太陽光発電パネルの設置条件と発電特性を獲得するステップと、
    前記設置条件と前記発電特性を共通にする太陽光発電パネルごとに前記実測全天日射量と前記日時と前記設置条件から前記一時点の太陽光発電パネルの傾斜面日射量を算出するステップと、
    前記設置条件と前記発電特性を共通にする太陽光発電パネルごとに前記傾斜面日射量と前記発電特性と前記実測気温から各太陽光発電パネルが発電する前記一時点の部分発電量を算出するステップと、
    前記部分発電量をすべての太陽光発電パネルについて積算して前記一時点の全体発電量を算出するステップと、
    前記一時点の全体発電量と前記一時点の実測発電量とを比較するステップと、
    前記比較結果から前記太陽光発電設備の故障の有無を判定するステップと、
    を備え、
    前記太陽光発電パネルの設置条件は、少なくとも前記太陽光発電パネルの傾斜角と方位角とを含む太陽光発電設備故障判定方法。
  2. 前記傾斜面日射量の算出は、直達、大気からの拡散、および地面からの反射の各要素に分けて求めこれを合算して算出する請求項1記載の太陽光発電設備故障判定方法。
  3. 各太陽光発電パネルの設置条件と発電特性を獲得する前記ステップにおいて、さらに、パワーコンディショナの入出力特性を獲得するとともに、
    前記全体発電量に対し前記パワーコンディショナの入出力特性からパワーコンディショナの出力側の全体発電量を計算するステップを有し、
    前記比較するステップにおいて、さらに、前記パワーコンディショナの入力側の全体発電量と出力側の全体発電量を比較する請求項1または2記載の太陽光発電設備故障判定方法。
  4. 電気的に接続された複数の太陽光発電パネルと前記太陽光発電パネルで発電された電力を所望の電力に変換するパワーコンディショナとを備えた太陽光発電設備の故障の有無を判定する太陽光発電設備故障判定装置であって、
    前記太陽光発電パネルの近傍の一時点における実測全天日射量と実測気温とその一時点の前記パワーコンディショナの入力側の実測発電量とその一時点の日時とを格納するサイトデータ格納部と、
    各太陽光発電パネルの設置条件と発電特性を格納するパネルデータ格納部と、
    前記設置条件と前記発電特性を共通にする太陽光発電パネルごとに前記実測全天日射量と前記日時と前記設置条件から前記一時点の前記太陽光発電パネルの傾斜面日射量を算出する傾斜面日射量算出部と、
    前記設置条件と前記発電特性を共通にする太陽光発電パネルごとに前記傾斜面日射量と前記発電特性と前記実測気温から各太陽光発電パネルが発電する前記一時点の部分発電量を算出する部分発電量算出部と、
    前記部分発電量をすべての太陽光発電パネルについて積算して前記一時点の全体発電量を算出する全体発電量算出部と、
    前記一時点の全体発電量と前記一時点の実測発電量とを比較する比較部と、
    前記比較部の比較結果から前記太陽光発電設備の故障の有無を判定する判定部と、
    前記判定結果を表示する表示部とを備え、
    前記太陽光発電パネルの設置条件は、少なくとも前記太陽光発電パネルの傾斜角と方位角とを含む太陽光発電設備故障判定装置。
  5. 前記傾斜面日射量算出部は、直達、大気からの拡散、および地面からの反射の各要素に分けて求めこれを合算して算出する請求項4記載の太陽光発電設備故障判定装置。
  6. 前記パネルデータ格納部は、さらにパワーコンディショナの入出力特性を格納し、前記全体発電量算出部は、さらに前記全体発電量に対し前記パワーコンディショナの入出力特性からパワーコンディショナの出力側の全体発電量を計算するとともに、前記比較部は、さらに前記全体発電量と前記パワーコンディショナ出力側の全体発電量を比較する請求項4または5記載の太陽光発電設備故障判定装置。
  7. 前記判定結果を、インターネットを介して所定のサーバにアップロードする通信部をさらに備えた請求項4〜6のいずれか一項記載の太陽光発電設備故障判定装置。
  8. 請求項4〜7記載の太陽光発電設備故障判定装置と、前記太陽光発電設備故障判定装置からアップロードされた判定結果を格納し管理するサーバと、前記サーバにインターネットを介して閲覧のリクエストを行い前記判定結果を閲覧するクライアント端末を備える太陽光発電設備故障判定システム。
JP2013093124A 2013-04-25 2013-04-25 太陽光発電設備故障判定方法および装置 Active JP5413933B1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013093124A JP5413933B1 (ja) 2013-04-25 2013-04-25 太陽光発電設備故障判定方法および装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013093124A JP5413933B1 (ja) 2013-04-25 2013-04-25 太陽光発電設備故障判定方法および装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP5413933B1 true JP5413933B1 (ja) 2014-02-12
JP2014216507A JP2014216507A (ja) 2014-11-17

Family

ID=50202757

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013093124A Active JP5413933B1 (ja) 2013-04-25 2013-04-25 太陽光発電設備故障判定方法および装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5413933B1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105871331A (zh) * 2015-02-11 2016-08-17 Ls产电株式会社 光伏系统
CN113011477A (zh) * 2021-03-05 2021-06-22 优得新能源科技(宁波)有限公司 一种太阳辐照数据的清洗和补全系统及方法
CN113343475A (zh) * 2021-06-21 2021-09-03 阳光电源股份有限公司 光伏仿真参数的获取方法、装置及计算机存储介质

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016158446A (ja) * 2015-02-26 2016-09-01 株式会社東芝 太陽電池モジュールの監視装置
WO2017056286A1 (ja) 2015-10-01 2017-04-06 株式会社東芝 電源システム
EP4170618A1 (en) * 2020-06-18 2023-04-26 Kaneka Corporation Abnormality determination system and power generation system

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013093430A (ja) * 2011-10-25 2013-05-16 Gaia Power Co Ltd 太陽光発電システム及びその管理方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013093430A (ja) * 2011-10-25 2013-05-16 Gaia Power Co Ltd 太陽光発電システム及びその管理方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105871331A (zh) * 2015-02-11 2016-08-17 Ls产电株式会社 光伏系统
US10243504B2 (en) 2015-02-11 2019-03-26 Lsis Co., Ltd. Photovoltaic system
CN113011477A (zh) * 2021-03-05 2021-06-22 优得新能源科技(宁波)有限公司 一种太阳辐照数据的清洗和补全系统及方法
CN113011477B (zh) * 2021-03-05 2024-04-23 优得新能源科技(宁波)有限公司 一种太阳辐照数据的清洗和补全系统及方法
CN113343475A (zh) * 2021-06-21 2021-09-03 阳光电源股份有限公司 光伏仿真参数的获取方法、装置及计算机存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014216507A (ja) 2014-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5413933B1 (ja) 太陽光発電設備故障判定方法および装置
US10482197B2 (en) Solar irradiance modeling augmented with atmospheric water vapor data
US9322951B2 (en) Weather and satellite model for estimating solar irradiance
US7742897B2 (en) Systems and methods for monitoring and diagnosing the power generated by renewable power systems
Drury et al. Relative performance of tracking versus fixed tilt photovoltaic systems in the USA
US9606168B2 (en) Irradiance mapping leveraging a distributed network of solar photovoltaic systems
US20170257255A1 (en) Methods for orientation and tilt identification of photovoltaic systems and solar irradiance sensors
JP4602074B2 (ja) 太陽光発電装置設置支援システム及びプログラム
US7333916B2 (en) Performance monitor for a photovoltaic supply
US20120191351A1 (en) Estimating solar irradiance components from plane of array irradiance and global horizontal irradiance
US20120158205A1 (en) Scalable backend management system for remotely operating one or more photovoltaic generation facilities
US20120154162A1 (en) Use of manufacturing information during the operation of a concentrated photovoltaic system
US20120159596A1 (en) Browser-based back-end management system for a concentrated photovoltaic (cpv) system
Bashir et al. Solar-TK: A data-driven toolkit for solar PV performance modeling and forecasting
KR102220331B1 (ko) 안전 진단 기능을 구비한 IoT 기반 태양광 발전 구조물 및 이의 안전 진단 방법
US20170242938A1 (en) System for providing remote building efficiency audits
JP6512745B2 (ja) 太陽光発電システム、端末、解析処理方法、及び、プログラム
KR20210093638A (ko) 태양광 발전소 모니터링 서비스 제공 방법 및 태양광 발전소 모니터링 서비스 제공 시스템
WO2014188427A1 (en) System for continuous computation of renewable energy power production
US7991567B1 (en) Centralized operating meter for energy technologies
KR101032679B1 (ko) 사통식 저수지에서 압력센서를 이용한 수위 관측 시스템
JP6823499B2 (ja) 情報処理装置及び情報処理装置の制御方法
JP2005275491A (ja) 太陽光発電の発電量補償システム
Boyd High-speed monitoring of multiple grid-connected photovoltaic array configurations
US10241881B2 (en) Energy services recommendation engine

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20131106

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131106

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5413933

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350