JP5704968B2

JP5704968B2 - 太陽光発電システムおよびその点検方法

Info

Publication number: JP5704968B2
Application number: JP2011044748A
Authority: JP
Inventors: 高弘工藤; 田中　功; 功田中
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2011-03-02
Filing date: 2011-03-02
Publication date: 2015-04-22
Anticipated expiration: 2031-03-02
Also published as: JP2012182923A

Description

本発明は、複数の太陽電池ユニットを設置した太陽電池ユニット群を備えた太陽光発電システムおよびその点検方法に関する。

近年、建物の屋根に太陽電池ユニットを設置した太陽光発電が行われている。そして、このような太陽光発電を行うものにおいて、太陽電池ユニットの発電量を監視するようにしたものも知られている（例えば、特許文献１参照）。
この従来装置は、複数の電力供給機器を管理する管理コントローラと、各電力供給機器の状態を表示するモニタ装置とを備えており、管理コントローラは、太陽電池ユニットの発電量を監視し、その監視結果を表示するようになっている。

特開２００７−３３６６５６号公報

しかしながら、上述のような従来技術にあっては、太陽電池ユニットを複数設置した場合、以下のような問題が生じていた。
すなわち、管理コントローラは、太陽電池ユニット群の全体の総発電量は監視できるが、複数の太陽電池ユニットの個々の発電状態は監視できない。
したがって、太陽電池ユニット群のいずれかの太陽電池ユニットに異常が発生した場合に、その異常が発生した太陽電池ユニットを特定するには、従来、屋根に登り、太陽電池ユニットの出力部分の電流値を１つ１つ測定しており、非常に手間のかかる作業が必要であった。
また、複数の太陽電池ユニットを、それぞれ管理コントローラに接続してその発電量を個々に検出するようにした場合、その接続に必要な構成によりコストアップを招き、かつ、接続作業にも手間がかかる。

本発明は、上述の問題を解決することを目的とするものであり、太陽電池ユニット群において異常が発生した太陽電池ユニットの特定を安価に簡単に行なうことができる太陽光発電システムおよびその点検方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、
複数の太陽電池の集合体で構成された太陽電池ユニットと、
この太陽電池ユニットが複数設置されて構成された太陽電池ユニット群と、
各太陽電池ユニットに設置され、その太陽電池ユニットが前記太陽電池ユニット群のいず
れの位置に配置されているかを特定できる設置位置情報が記憶されたメモリと、設置され
た前記太陽電池ユニットの発電量を検出する電流検出部と、ＩＣタグリーダとの通信時に
前記メモリに記憶された設置位置情報および検出発電量を前記ＩＣタグリーダに送信する
通信部とを備えたＩＣタグと、
前記太陽電池ユニット群で発電された直流電力を、住宅で使用可能な交流電力に変換するパワーコンディショナと、
前記パワーコンディショナにおける住宅への電力供給状態を監視して前記太陽電池ユニット群の総発電量に基づいて異常判定を行う監視装置と、
を備えていることを特徴とする太陽光発電システムとした。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の太陽光発電システムにおいて、
前記メモリには、前記ＩＣタグが設置された前記太陽電池ユニットの製造番号および設置日の少なくとも一方が記憶されていることを特徴とする太陽光発電システムとした。
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の太陽光発電システムにおいて、
前記監視装置には、前記総発電量の設定期間における平均値を演算する演算部と、前記平均値と前記総発電量とを比較する比較部とを備えていることを特徴とする太陽光発電システムとした。
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の太陽光発電システムにおいて、
前記監視装置は、前記比較部における比較結果に基づいて、前記総発電量が前記平均値よりも低い場合に異常発生と判定する異常判定部を備えていることを特徴とする太陽光発電システムとした。

また、請求項５に係る発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の太陽光発電システムによる点検方法であって、
前記監視装置が監視する前記総発電量に基づいて前記太陽電池ユニット群の異常判定を行なう異常判定ステップを実行し、この異常判定ステップにおいて異常と判定されたときに、前記ＩＣタグリーダにより、前記ＩＣタグと通信を行なって、前記複数の太陽電池ユニットについて個別に、前記検出発電量と前記設置位置の情報とを読み取る点検ステップを実施することを特徴とする点検方法とした。
請求項６に係る発明は、請求項３または請求項４に記載の太陽光発電システムによる請求項５に記載の点検方法であって、
前記異常判定ステップでは、前記比較部により、前記演算部で得られた平均値と前記総発電量とを比較した結果に基づいて異常判定を行なうことを特徴とする点検方法とした。
請求項７に係る発明は、請求項４に記載の太陽光発電システムによる請求項６に記載の点検方法であって、
前記異常判定ステップでは、前記比較部における比較結果に基づいて、前記総発電量が前記平均値よりも低い場合に異常発生と判定することを特徴とする点検方法とした。

本願請求項１および請求項６に係る発明では、太陽電池ユニット群に異常が発生した場合、ＩＣタグリーダにより各太陽電池ユニットに設置されたＩＣタグと通信を行い、メモリに記憶されたＩＣタグが設置された太陽電池ユニットの設置位置情報と、電流検出部により検出される検出発電量とを読み取る。
したがって、各太陽電池ユニットにおける発電量を特定して、異常の有無を判断することができる。
このように、本発明では、各太陽電池ユニットの発電量を検出する装置と監視装置とを接続することなく、ＩＣタグを設置しただけの簡単な構成により各太陽電池ユニットの発電量の検出が可能となる。よって、太陽電池ユニット群において異常が発生した太陽電池ユニットの特定を安価に簡単に行なうことが可能となる。
また、監視装置により、太陽電池ユニット群の総発電量を知ることができ、太陽電池ユニット群における異常の有無の判定が容易となる。したがって、監視装置により太陽電池ユニット群に異常があると判定された際に、ＩＣタグを用いた上述の点検を行なうようにすれば、効率的な点検が可能となる。

さらに、請求項２に係る発明では、点検時に、ＩＣタグから、太陽電池ユニットの製造番号および設置日の少なくともいずれかを知ることができ、より点検性が向上する。

また、請求項３および請求項６に係る発明では、比較部により総発電量の平均値と現在値とを比較することができるため、この比較に基づいて、異常の判定を行なうことが可能であり、異常判定が容易となり、かつ精度の高い判定が可能となる。
なお、この異常判定にあたり、請求項４および請求項７に係る発明では、異常判定部が、比較部における比較結果に基づいて、総発電量が平均値よりも低い場合に異常発生と判定する。

図１は、本発明の実施の形態１の太陽光発電システムを示すブロック図である。図２は、実施の形態１の太陽光発電システムが適用された住宅ＨＵおよび太陽電池ユニット１０の取付状態を示す斜視図である。図３は、実施の形態１の太陽光発電システムにおける太陽電池ユニット１０の設置状態を示す断面図である。図４は、実施の形態１の太陽光発電システムに用いたＩＣタグ５０の外観を示す斜視図である。図５は、ＩＣタグ５０の信号処理回路５３を示す回路図である。図６は、実施の形態１の太陽光発電システムにおける異常判定処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
まず、図１〜図６に基づいて、実施の形態１の太陽光発電システムについて説明する。
この実施例１の太陽光発電システムは、図１に示すように、太陽電池ユニット群１００と、パワーコンディショナ２０と、分電装置３０と、監視コントローラ４０と、ＩＣタグ５０と、ＩＣタグリーダ６０と、電流計７０とを備えている。

太陽電池ユニット群１００は、図２に示すように、住宅ＨＵの屋根ＲＦの上に設置された複数の太陽電池ユニット１０で構成されている。すなわち、本実施の形態１では、合計１２個の太陽電池ユニット１０を、図示のように屋根ＲＦの上に４列（図において矢印Ｘ方向を列とする）３行（図において矢印Ｙ方向を行とする）設置することで構成されている。

太陽電池ユニット１０は、太陽電池を複数枚直並列接続して必要な電圧と電流を得られるようにした太陽電池パネルをさらに複数直並列接続して必要となる電力が得られるように設置したものであり、それぞれ、図３に示すように、屋根ＲＦに支持部材１１，１２により傾斜して支持されている。

図１に戻り、パワーコンディショナ２０は、太陽電池ユニット１０で発電された直流電力を、住宅ＨＵで使用可能な交流電力に変換する。なお、太陽電池ユニット１０は、あらかじめ設定された電力が得られるように、パワーコンディショナ２０に対して並列に、あるいは直列と並列とを組み合わせて接続されている。

分電装置３０は、パワーコンディショナ２０から供給される電力と住宅ＨＵの外部から供給される商用電力８０とを住宅ＨＵ内へ供給したり、太陽電池ユニット１０で発電した電力を商用電力８０側に供給したりするものである。

監視コントローラ（監視装置）４０は、住宅ＨＵへの電力供給状態を監視するもので、太陽電池ユニット１０における総発電量や住宅内への総電力供給量や商用電力８０の使用量および商用電力８０への電力供給量などを検出してモニタ４１に表示する周知のものである。

ＩＣタグ５０および電流計７０は、太陽電池ユニット１０のそれぞれに１組ずつ取り付けられている。
このＩＣタグ５０は、ＩＣタグリーダ６０から発射される電波により微量な電力を生み出して、この電力により情報処理を行なって内部に記憶されたデータなどの電波を送信するものである。なお、ＩＣタグ５０に電池を搭載したものを用いてもよい。また、電流計７０は、図１ではＩＣタグ５０とは別体として表記しているが、ＩＣタグ５０の回路内に組み込んでもよく、このようにしたものは、設置作業性に優れる。

このＩＣタグ５０は、本実施の形態１では、図３の断面図に示すように、太陽電池ユニット１０の裏面に設置されており、ＩＣタグ５０は、図４に示すように、基板５１と、アンテナ５２と、信号処理回路５３とを備えている。
そして、信号処理回路５３は、図５に示すように、制御部５３ａ、メモリ５３ｂ、タグ通信部５３ｃ、電流演算部（電流検出部）５３ｄを備えている。
メモリ５３ｂには、あらかじめ、ＩＣタグ５０が設置されている太陽電池ユニット１０に関する情報が記憶されている。この情報としては、太陽電池ユニット１０の製造番号、設置位置、設置日が含まれている。また、設置位置は、図２に示すように４列３行の配置のいずれの位置に配置されているかを示すもので、例えば、（Ｘ，Ｙ）の座標として図２の視点に対して最も手前に配置されたものを（１，１）、その右隣のものを（２，１）というようにして記憶する。
電流演算部５３ｄは、電流計７０からの信号に基づいて、ＩＣタグ５０が設置された太陽電池ユニット１０において発電されている電流値を演算する。

そして、制御部５３ａは、ＩＣタグリーダ６０からの信号を受信した場合には、電流演算部５３ｄで演算された電流値を入力し、かつ、その電流値ならびにメモリ５３ｂに記憶された太陽電池ユニット１０に関する情報をタグ通信部５３ｃから出力する制御を実行する。

さらに、図６のフローチャートに基づいて、監視コントローラ４０において実行する異常判定処理について説明する。この異常判定処理は、本実施の形態１では、日中に、あらかじめ設定されたタイミングで、例えば、１時間ごと、あるいは数時間ごと、あるいは数日ごとに実行する。

ステップＳ１では、太陽電池ユニット群１００における総発電量を求め、ステップＳ２に進む。
ステップＳ２では、総発電量を記録するとともに、所定期間の平均値を算出し記録し、ステップＳ３に進む。この平均値は、後述する異常判定用のもので、あらかじめ設定された期間であって、例えば、１〜複数週間、１〜複数月、１〜複数年のいずれでもよいが、本実施の形態１では、１ヶ月単位で平均値を算出し、これを随時記録するものとする。

ステップＳ３では、現時点の総発電量（検出発電量）と前年の同月の平均値とを比較する比較処理を実行し、ステップＳ４に進む。なお、ステップＳ３における検出発電量としての現時点の総発電量は、この異常判定処理の実行タイミングに応じ、現時点の瞬間の発電量であってもよいし、あるいは数時間に亘る平均値や、数日や１週間や１ヶ月に亘る平均値であってもよい。

ステップＳ４では、ステップＳ３の比較処理の結果に基づいて、現時点の総発電量が前年の発電量と比較して、設定量を超えて下回っている場合、異常と判定してステップＳ５に進み、設定量未満の場合には、１回の処理を終える。
ステップＳ５では、異常を報せる異常発生報知処理を実行する。この異常発生報知処理は、本実施の形態１では、モニタ４１により異常が発生したことを表示するが、他にも、音などを用いて報知してもよい。

（実施の形態１の作用）
次に、実施の形態１の太陽光発電システムの作用を説明する。
（設置時）
太陽電池ユニット１０は、図外の工場において組み立てられるが、その際に、１つの太陽電池ユニット１０に、１組のＩＣタグ５０と電流計７０とを設置する。なお、電流計７０は、設置された太陽電池ユニット１０における発電電流を検出するように設置され、かつ、ＩＣタグ５０の電流演算部５３ｄに接続される。
また、ＩＣタグ５０のメモリ５３ｂには、工場にて、設置された太陽電池ユニット１０の製造番号などの基本情報が書き込まれる。

そして、太陽電池ユニット１０を住宅ＨＵに設置する際には、建築現場あるいはあらかじめ工場において屋根ＲＦに設置されるが、この設置される際に、屋根ＲＦにおける設置位置、設置日をＩＣタグリーダ６０から送信してメモリ５３ｂに書き加える。なお、設置位置は、太陽電池ユニット群１００において、いずれの太陽電池ユニット１０に設置されているかを特定できる情報として記憶されるもので、本実施の形態１では、図２においてＸ方向の列とＹ方向の行との両方について複数設置されるため、（Ｘ，Ｙ）座標で特定するようにしている。

（故障発生時）
実施の形態１の太陽光発電システムを住宅ＨＵに設置し、使用している際に、複数の太陽電池ユニット１０のいずれかに故障が生じた場合について説明する。

監視コントローラ４０では、常に、太陽電池ユニット群１００の総発電量を監視し、かつ、設定されたタイミングで、異常判定処理が実行される。
そして、上記のように、太陽電池ユニット群１００のいずれかの太陽電池ユニット１０に異常が生じ、その発電量が低下した場合、太陽電池ユニット群１００における総発電量も低下する。そこで、その発電量が、前年の同月の平均発電量よりも設定量を超えて下回った場合、図６のフローチャートに示す異常判定処理に基づいて監視コントローラ４０が異常発生と判定して異常発生報知処理を実行する。

このように、監視コントローラ４０により異常発生報知がなされた場合、使用者あるいは修理業者などの管理者は、複数の太陽電池ユニット１０のいずれかに異常が生じたことは知ることができるが、総発電量の検出では、いずれの太陽電池ユニット１０に異常が生じているのかを特定することはできない。

そこで、管理者は、屋根ＲＦに登り、あるいは屋根裏から、ＩＣタグリーダ６０によりＩＣタグ５０と通信を行なう。この際、ＩＣタグ５０は、ＩＣタグリーダ６０からの送信を受信すると、メモリ５３ｂに記憶されている太陽電池ユニット１０に関する情報（設置位置、製造番号、設置日）と、その時点での電流計７０の電流検出値とを出力する。したがって、管理者は、ＩＣタグリーダ６０での読み取りにより、個々の太陽電池ユニット１０のその時点での発電量を知ることができる。よって、異常が生じている太陽電池ユニット１０が、その発電量が他の発電量よりも低下していることで特定することができる。

このように、異常が生じた太陽電池ユニット１０を特定した後は、その太陽電池ユニット１０の修理あるいは交換作業を実施する。

（実施の形態１の効果）
以上説明した実施の形態１の太陽光発電システムにあっては、以下に列挙する効果を奏する。
ａ）各太陽電池ユニット１０にＩＣタグ５０および電流計７０を設け、ＩＣタグリーダ６０とＩＣタグ５０との通信により、その時点での各太陽電池ユニット１０における発電電流値および太陽電池ユニット１０の設置位置に関する情報を知ることができるようにした。
したがって、管理者は、各太陽電池ユニット１０の発電量およびこの太陽電池ユニット１０に関する情報を知ることができ、各太陽電池ユニット１０の異常の有無を安価に簡単に知ることができる。
また、各ＩＣタグ５０および電流計７０は、各太陽電池ユニット１０において個別に設置すればよく、監視コントローラ４０との接続が不要であり、接続コストが低く、設置作業も容易である。

ｂ）非異常判定時であっても、ＩＣタグリーダ６０を用いてＩＣタグ５０と通信を行なうことにより定期的な保守点検を簡単に行うことができ、各太陽電池ユニット１０の個々の作動状態を知ることができ、保守・点検性にも優れる

ｃ）監視コントローラ４０により、住宅ＨＵへの電力供給状態を監視しているため、複数の太陽電池ユニット１０における総合的な異常判定を常時行うことができ、異常発生を短時間に知ることができる。
したがって、ＩＣタグ５０と組み合わせることにより、いずれかのみしか設けられていないものと比較して、使い勝手に優れる。すなわち、監視コントローラ４０のみであれば、全体としての異常は知ることができるが、複数の太陽電池ユニット１０のいずれに異常が生じているか特定が難しい。一方、ＩＣタグ５０のみであれば、異常が発生しているか否かを確かめるためには、そのたびに、屋根ＲＦあるいは屋根裏に登ってＩＣタグリーダ６０を用いた検出を行なう必要があり、不便である。

ｄ）異常判定は、総発電量の平均値と、現在の検出発電量とを比較することで行うようにした。このように、検出発電量との比較対象を総発電量の平均値としたため、日々の天候の違いなどによる変化による影響を受けにくく、高い異常判定精度を得ることができる。加えて、検出発電量との比較対象を前年の同月の総発電量の平均値としたため、他の月を含む平均値を用いるのと比較して、季節による影響を受けにくく、異常判定精度が高くなる。
さらに、検出発電量も、平均値を用いることにより、検出発電量も日々の天候による変化の影響を受けにくくなり、より高い異常判定精度を得ることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形および置換を加えることができる。

例えば、実施の形態では、太陽電池ユニット１０は、住宅ＨＵの屋根ＲＦに設置した例を示したが、その設置位置は、住宅以外の建物などであってもよいし、また、設置位置も、屋根以外の壁面や庭などであってもよい。

また、太陽電池ユニット群１００における太陽電池ユニット１０の数や配列も実施の形態で示したものに限定されない。

１０太陽電池ユニット
４０監視コントローラ（監視装置）
５０ＩＣタグ
５３ｂメモリ
５３ｄ電流演算部（電流検出部）
６０ＩＣタグリーダ
１００太陽電池ユニット群

Claims

複数の太陽電池の集合体で構成された太陽電池ユニットと、
この太陽電池ユニットが複数設置されて構成された太陽電池ユニット群と、
各太陽電池ユニットに設置され、その太陽電池ユニットが前記太陽電池ユニット群のいずれの位置に配置されているかを特定できる設置位置情報が記憶されたメモリと、設置された前記太陽電池ユニットの発電量を検出する電流検出部と、ＩＣタグリーダとの通信時に前記メモリに記憶された設置位置情報および検出発電量を前記ＩＣタグリーダに送信する通信部とを備えたＩＣタグと、
前記太陽電池ユニット群で発電された直流電力を、住宅で使用可能な交流電力に変換するパワーコンディショナと、
前記パワーコンディショナにおける住宅への電力供給状態を監視して前記太陽電池ユニット群の総発電量に基づいて異常判定を行う監視装置と、
を備えていることを特徴とする太陽光発電システム。
前記メモリには、前記ＩＣタグが設置された前記太陽電池ユニットの製造番号および設置日の少なくとも一方が記憶されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電システム。
前記監視装置には、前記総発電量の設定期間における平均値を演算する演算部と、前記平均値と前記総発電量とを比較する比較部とを備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の太陽光発電システム。
前記監視装置は、前記比較部における比較結果に基づいて、前記総発電量が前記平均値よりも低い場合に異常発生と判定する異常判定部を備えていることを特徴とする請求項３に記載の太陽光発電システム。
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の太陽光発電システムによる点検方法であって、
前記監視装置が監視する前記総発電量に基づいて前記太陽電池ユニット群の異常判定を行なう異常判定ステップを実行し、この異常判定ステップにおいて異常と判定されたときに、前記ＩＣタグリーダにより、前記ＩＣタグと通信を行なって、前記複数の太陽電池ユニットについて個別に、前記検出発電量と前記設置位置の情報とを読み取る点検ステップを実施することを特徴とする点検方法。
請求項３または請求項４に記載の太陽光発電システムによる請求項５に記載の点検方法であって、
前記異常判定ステップでは、前記比較部により、前記演算部で得られた平均値と前記総発電量とを比較した結果に基づいて異常判定を行なうことを特徴とする点検方法。
請求項４に記載の太陽光発電システムによる請求項６に記載の点検方法であって、
前記異常判定ステップでは、前記比較部における比較結果に基づいて、前記総発電量が前記平均値よりも低い場合に異常発生と判定することを特徴とする点検方法。