JP5450285B2 - 予測発電量算出装置及び予測発電量算出方法 - Google Patents
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Description
太陽電池の定格1(必須)
標準状態における(日射強度1kW/m2、太陽電池温度25℃)最大出力動作点電流(Ipm0)
標準状態における最大出力動作点電圧(Vpm0)
太陽電池の定格2(任意)
標準状態における短絡電流(Isc0)
標準状態における開放電圧(Voc0)
この2者は、連続IVカーブを計算するときには必要。
太陽電池電圧の温度依存性(β(%/℃))
これは、太陽電池の温度変化による電圧変化を考慮する場合に必要。
太陽電池電流の温度依存性(α(%/℃))
これは、太陽電池の温度変化による電流変化を考慮する場合に必要。
太陽電池の置かれた状況1(必須)
日射強度
太陽電池の置かれた状況2(任意)
太陽電池の温度
これは、太陽電池の温度変化による電圧変化または電流変化を考慮する場合に必要。
0<電圧≦V1 の範囲においては 電流=I1
V1<電圧≦V2 の範囲においては 電流=I2
V2<電圧≦V3 の範囲においては 電流=I3
V3<電圧≦V4 の範囲においては 電流=I4
・・・・・
ただし、0<V1<V2<V3<V4 ・・・・
また I1>I2>I3>I4・・・・である。
Vpm=Vpm0×(1+Δ×β)
Ipm=Ipm0×x×(1+Δ×α)
この結果を使用して、太陽電池ストリング構成要素矩形IVカーブ計算機能3eは、太陽電池ストリング構成要素の矩形IVカーブを以下の様に決定する。
電流≦Ipm の範囲においては電圧=Vpm
Ipm<電流 の範囲においては電圧=0(またはバイパスダイオードによる電圧降下)
以降、図3の太陽電池アレイAR1において、太陽電池ストリング構成要素である太陽電池スクラスタ太陽電池クラスタCL11〜14、及び太陽電池クラスタCL21〜24の予測発電量を予測発電量算出装置1が算出する具体的な手順を、図4〜図6を用いて説明する。
Vmax=Vmax(1)+Vmax(2)+Vmax(3)+・・・Vmax(n)
次に、当該ストリングの電圧維持率を、Varry/Vmaxとして計算する。最後に、各太陽電池ストリング構成要素の出力電圧V(i)を以下のとおり予測する。
V(i)=Vmax(i)×電圧維持率
アレイ電圧算出部3は、日射強度受信部2によって受信された日射強度に基づいて、太陽電池クラスタCL11〜14、及び太陽電池クラスタCL21〜24の出力可能な電流及び電圧(太陽電池ストリング構成要素のIVカーブ)を算出してもよい。また、アレイ電圧算出部3は、算出された太陽電池クラスタCL11〜14、及び太陽電池クラスタCL21〜24のIVカーブに基づいて、太陽電池ストリングST1及び太陽電池ストリングST2の出力可能な電流及び電圧(太陽電池ストリングのIVカーブ)を算出してもよい。また、アレイ電圧算出部3は、算出された太陽電池ストリングST1及び太陽電池ストリングST2のIVカーブに基づいて、太陽電池アレイAR1の出力可能な電流及び電圧(太陽電池アレイのIVカーブ)を算出してもよい。さらに、アレイ電圧算出部3は、算出された太陽電池アレイAR1のIVカーブに基づいて、アレイ電圧を算出してもよい。
i=iph―i0{Exp(a×(v+i×Rs))−1}−(v+i×Rs)/Rsh
太陽電子の標準状態におけるこれらパラメータを求めるためには、以下の4式を利用することができる。
電流0において、電圧Voc0。
電流Isc0において電圧0。
電流Ipm0において電圧Vpm0。
電流Ipm0、電圧Vpm0において電力が最大(停留値)。
しかし、上記のとおり、パラメータが5個あるため、ずべてを決定することはできない。そこで、Rsh=∞またはRs=0とおき、残りの4パラメータを決定することで、問題を解決することができる。
表示部7は、太陽電池アレイを構成する太陽電池ストリング構成要素の状態を、実際の太陽電池アレイ内における太陽電池ストリング構成要素の物理的な位置に対応するように出力装置55に表示する。また、表示部7は、予測発電量算出部6によって算出された太陽電池ストリング構成要素の予測発電量に基づく数値または図形を太陽電池ストリング構成要素の状態として出力装置55に表示する。また、表示部7は、日射強度受信部2によって受信された日射強度に基づく数値または図形を当該太陽電池ストリング構成要素の状態として太陽電池ストリング構成要素の予測発電量に基づく数値または図形とあわせて出力装置55に表示してもよい。
次に、予測発電量算出装置1の処理について説明する。図12は、予測発電量算出装置1の処理を示すフローチャートである。
予測発電量の計算は、各太陽電池の設置方位、各太陽電池に落ちる影の影響を考慮して行うことが好ましい。これらを考慮しないと、太陽電池ストリング構成要素への日射強度を正確に計算できないため、予測発電量を正確に評価できない恐れがある。具体的には、設置方位、影を考慮して、太陽電池ストリング構成要素のIVカーブを計算する。
太陽電池ストリング構成要素のIVカーブを計算する方法として、「連続IVカーブ」として計算する方法と「矩形IVカーブ」として計算する方法について説明してきた。しかし、本発明はこれら2法に限定されるものではない。
第1点:電圧=0、電流=Ipm
第2点:電圧=Vpm、電流=Ipm
第3点:電圧=Vpm、電流=0
上記3点の代わりに、以下の3点を直線で連結することによってIVカーブを近似する方法を、「連続IVカーブ」、「矩形IVカーブ」に続く第3の方法として例示することができる。
第1点:電圧=0、電流=Isc
第2点:電圧=Vpm、電流=Ipm
第3点:電圧=Voc、電流=0
a=q/(nd×k×Tb)
q:電気素量
nd:ダイオード因子(シリコン太陽電池では1)
k:ボルツマン定数
Tb:太陽電池の絶対温度
Claims (7)
- 太陽光を受光して発電する太陽電池ストリング構成要素が電気的に直列に接続されて構成される太陽電池ストリングを、電気的に並列に接続して構成される太陽電池アレイについて、前記太陽電池ストリング構成要素の予測発電量を算出する予測発電量算出装置であって、
前記太陽電池ストリング構成要素の日射強度を受信する日射強度受信手段と、
前記日射強度受信手段によって受信された前記日射強度に基づいて、前記太陽電池アレイの最大発電量が得られる時の前記太陽電池アレイの電圧であるアレイ電圧を算出するアレイ電圧算出手段と、
前記アレイ電圧算出手段によって算出された前記アレイ電圧における前記太陽電池ストリングの電流であるストリング電流を算出するストリング電流算出手段と、
前記ストリング電流における前記太陽電池ストリング構成要素の予測される電圧である予測電圧を算出する予測電圧算出手段と、
前記ストリング電流算出手段によって算出された前記ストリング電流と、前記予測電圧算出手段によって算出された前記予測電圧とに基づいて、前記太陽電池ストリング構成要素の予測発電量を算出する予測発電量算出手段と、
を備えることを特徴とする予測発電量算出装置。 - 前記アレイ電圧算出手段は、
前記日射強度受信手段によって受信された前記日射強度に基づいて、前記太陽電池ストリング構成要素が出力可能な電流及び電圧を算出し、
算出された前記太陽電池ストリング構成要素が出力可能な電流及び電圧に基づいて、前記太陽電池ストリングが出力可能な電流及び電圧を算出し、
算出された前記太陽電池ストリングが出力可能な電流及び電圧に基づいて、前記太陽電池アレイが出力可能な電流及び電圧を算出し、
算出された前記太陽電池アレイが出力可能な電流及び電圧に基づいて、前記アレイ電圧を特定し、
前記ストリング電流算出手段は、前記アレイ電圧算出手段によって算出された前記太陽電池ストリングが出力可能な電流及び電圧と、前記アレイ電圧算出手段によって算出された前記アレイ電圧とに基づいて、前記ストリング電流を特定し、
前記予測電圧算出手段は、前記アレイ電圧算出手段によって算出された前記太陽電池ストリング構成要素が出力可能な最大電圧と、前記アレイ電圧とに基づいて、前記予測電圧を算出する、
ことを特徴とする請求項1記載の予測発電量算出装置。 - 前記予測電圧算出手段は、
前記アレイ電圧算出手段によって算出された前記太陽電池ストリング構成要素が出力可能な最大電圧を、前記太陽電池ストリング構成要素の電圧であるストリング要素最大電圧とし、
前記ストリング要素最大電圧に基づいて、前記ストリング電流における前記太陽電池ストリングの最大電圧であるストリング最大電圧を算出し、
前記ストリング要素最大電圧に対して、前記アレイ電圧算出手段によって算出された前記アレイ電圧の、算出された前記ストリング最大電圧に対する比率である電圧維持率を乗じることで、前記予測電圧を算出する、
ことを特徴とする請求項2記載の予測発電量算出装置。 - 前記アレイ電圧算出手段は、
前記日射強度受信手段によって受信された前記日射強度に基づいて、前記太陽電池ストリング構成要素の出力可能な電流及び電圧を算出し、
算出された前記太陽電池ストリング構成要素の出力可能な電流及び電圧に基づいて、前記太陽電池ストリングの出力可能な電流及び電圧を算出し、
算出された前記太陽電池ストリングの出力可能な電流及び電圧に基づいて、前記太陽電池アレイの出力可能な電流及び電圧を算出し、
算出された前記太陽電池アレイの出力可能な電流及び電圧に基づいて、前記アレイ電圧を算出し、
前記ストリング電流算出手段は、前記アレイ電圧算出手段によって算出された前記太陽電池ストリングの出力可能な電流及び電圧と、前記アレイ電圧算出手段によって算出された前記アレイ電圧とに基づいて、前記ストリング電流を算出し、
前記予測電圧算出手段は、前記アレイ電圧算出手段によって算出された前記太陽電池ストリング構成要素の出力可能な電流及び電圧と、前記ストリング電流算出手段によって算出された前記ストリング電流とに基づいて、前記予測電圧を算出する、
ことを特徴とする請求項1記載の予測発電量算出装置。 - 前記太陽電池アレイを構成する前記太陽電池ストリング構成要素の状態を、実際の前記太陽電池アレイ内における前記太陽電池ストリング構成要素の物理的な位置に対応するように表示する表示手段をさらに備え、
前記表示手段は、前記予測発電量算出手段によって算出された前記太陽電池ストリング構成要素の前記予測発電量に基づく数値または図形を当該太陽電池ストリング構成要素の状態として表示する、
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項記載の予測発電量算出装置。 - 前記表示手段は、前記日射強度受信手段によって受信された日射強度に基づく数値または図形を当該太陽電池ストリング構成要素の状態として当該太陽電池ストリング構成要素の前記予測発電量に基づく数値または図形とあわせて表示する、
ことを特徴とする請求項5記載の予測発電量算出装置。 - 太陽光を受光して発電する太陽電池ストリング構成要素が電気的に直列に接続されて構成される太陽電池ストリングを、電気的に並列に接続して構成される太陽電池アレイについて、前記太陽電池ストリング構成要素の予測発電量を算出する予測発電量算出装置が、前記太陽電池ストリング構成要素の日射強度を受信する日射強度受信ステップと、
前記予測発電量算出装置が、前記日射強度受信ステップにおいて受信された前記日射強度に基づいて、前記太陽電池アレイの最大発電量が得られる時の前記太陽電池アレイの電圧であるアレイ電圧を算出するアレイ電圧算出ステップと、
前記予測発電量算出装置が、前記アレイ電圧算出ステップにおいて算出された前記アレイ電圧における前記太陽電池ストリングの電流であるストリング電流を算出するストリング電流算出ステップと、
前記予測発電量算出装置が、前記ストリング電流における前記太陽電池ストリング構成要素の予測される電圧である予測電圧を算出する予測電圧算出ステップと、
前記予測発電量算出装置が、前記ストリング電流算出ステップにおいて算出された前記ストリング電流と、前記予測電圧算出ステップにおいて算出された前記予測電圧とに基づいて、前記太陽電池ストリング構成要素の予測発電量を算出する予測発電量算出ステップと、
を含む予測発電量算出方法。
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