JP6277437B2 - 太陽光発電システム - Google Patents

Description

本発明は、太陽光発電システムに関するものである。

太陽光発電システムにおいて、太陽電池アレイを構成する太陽電池ストリングやサブアレイの電気的パラメータ（電流、電圧、電力など）を測定し、これらを相互に比較して、例えば、２０％程度の出力低下を目安として、異常を検知し、警報を出す技術が開示されている（特許文献１）。

しかし、特許文献１の技術では、例えば、太陽電池ストリング（もしくはサブアレイ）ごとに、電気的パラメータ検出手段（例えば、電流センサ）を設け、各電気的パラメータ検出手段で検出された測定データの全てを用いて比較処理を行うため、十分に日射がない場合の測定データを比較しても、出力差が僅差になり、互いを比較しも正確な判定を行なうことができない。また、測定データ処理用パソコンに蓄積される測定データの容量が膨大なものとなり、測定データ処理用パソコンにおけるデータ処理に伴う負荷や、処理後のデータ蓄積に伴う負荷が大きくなり、これらの負荷に耐えうる特殊なシステム構成とするために、コストが嵩む問題があった。

特許２８７４１５６号公報

本発明の目的は前記問題を解決し、太陽電池アレイを構成する太陽電池ストリングやサブアレイの電気的パラメータ（電流、電圧、電力など）を測定し、これらを相互に比較して、太陽電池ストリングやサブアレイの異常を検知する手段を備えた太陽光発電システムにおいて、正確に異常を判定でき、測定データ処理用パソコンにおけるデータ処理に伴う負荷や、処理後のデータ蓄積に伴う負荷の低減を図ることができる技術を提供することである。

上記課題を解決するためになされた本発明は、複数の太陽電池ユニットから構成され、各太陽電池ユニットの電気的な出力値を計測する計測手段と、該計測手段から送信された計測結果に基づいて、前記太陽電池ユニットの異常を判定する異常判定手段を備えた太陽光発電システムであって、該異常判定手段は、各太陽電池ユニットを、電気的な出力値の大小を基準として順位付けする順位決定部と、各太陽電池ユニットのうち、電気的な出力値が最大のものと、最小のものを比較して、その差分もしくは比の何れかを算出する出力幅判定部と、該出力幅判定部の判定結果が、出力幅の基準値以上の場合に、前記順位決定部で下位に順位付けされた太陽電池ユニットに対する異常警告判定を行う異常判定部を有することを特徴とするものである。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の太陽光発電システムにおいて、前記異常判定部は、異常警告判定を複数回受けた太陽電池ユニットに対し、異常判定を行うことを特徴とするものである。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の太陽光発電システムにおいて、前記異常判定部は、該計測手段から送信された計測結果が所定値に満たない場合には、判定を中止することを特徴とするものである。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の太陽光発電システムにおいて、前記計測手段は、その計測結果を、電気的な出力値の基準値と比較し、該基準値に満たない計測結果は、異常判定手段に向けて送信しない処理を行う計測結果一次処理部を備えることを特徴とするものである。

請求項５記載の発明は、請求項１記載の太陽光発電システムにおいて、前記計測手段では、複数のパラメータで電気的な出力値を計測し、前記順位決定部と前記出力幅判定部は、各々、異なるパラメータで順位決定および出力幅判定を行うことを特徴とするものである。

本発明では、複数の太陽電池ユニットから構成され、各太陽電池ユニットの電気的な出力値を計測する計測手段と、該計測手段から送信された計測結果に基づいて、前記太陽電池ユニットの異常を判定する異常判定手段を備えた太陽光発電システムにおいて、該異常判定手段が、各太陽電池ユニットを、電気的な出力値の大小を基準として順位付けする順位決定部と、各太陽電池ユニットのうち、電気的な出力値が最大のものと、最小のものを比較して、その差分もしくは比の何れかを算出する出力幅判定部と、該出力幅判定部の判定結果が、出力幅の基準値以上の場合に、前記順位決定部で下位に順位付けされた太陽電池ユニットに対する異常警告判定を行う異常判定部を有する構成としているため、正確な異常判定を可能とすると共に、「電気的パラメータ検出手段」で検出された測定データの全てを用いて比較処理を行う特許文献１の技術に比べて、異常判定に伴うデータ処理量や、異常判定データの蓄積容量を大幅に低減させることができる。

特許文献１の技術では、ある同一のタイミングで、全ての太陽電池ストリング（もしくはサブアレイ）の電気的パラメータ（例えば、電流）を計測し、この計測データに基づいて異常検出を行うものであるため、例えば、計測タイミングにおいて、一時的な要因（木の影や積雪の影響等）で電気的パラメータが低下していた場合等にも、異常検出されてしまう可能性があるという問題があったが、請求項２記載の発明のように、異常判定部が、異常警告判定を複数回受けた太陽電池ユニットに対し、異常判定を行うものとすることにより、前記のような誤検出を回避し、検出精度の向上を図ることができる。

請求項３記載の発明のように、該記異常判定部は、該計測手段から送信された計測結果が所定値に満たない場合には、判定を中止するものとすることにより、異常判定に伴うデータ処理量を、更に低減させることができる。

特許文献１の技術では、例えば、太陽電池ストリング（もしくはサブアレイ）ごとに、電気的パラメータ検出手段（例えば、電流センサ）を設け、各電気的パラメータ検出手段で検出された測定データの全てを用いて比較処理を行うため、電気的パラメータ検出手段から測定データ処理用パソコンに送信される測定データ量が膨大なものとなり、測定データの通信に伴う負荷が大きくなるという問題があったが、請求項４記載の発明のように、前記計測手段は、その計測結果を、電気的な出力値の基準値と比較し、該基準値に満たない計測結果は、異常判定手段に向けて送信しない処理を行う計測結果一次処理部を備えるものとすることにより、測定データの通信に伴う負荷の低減を図ることができる。

請求項５記載の発明にように、前記計測手段は、複数のパラメータで電気的な出力値を計測し、前記順位決定部と前記出力幅判定部は、各々、異なるパラメータで順位決定および出力幅判定を行うものとすることにより、異常判定の信頼性向上を図ることができる。

本発明の太陽光発電システムの全体構成概略図である。 接続箱の内部の構成概略図である。 異常判定手段の構成概略図である。 本実施形態におけるシステムのフロー図である。 他の実施形態を説明する図である。

以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１に示ように、本発明の太陽光発電システムは、複数の太陽電池ユニット１と、各太陽電池ユニット１で発生した直流電流を集める集電箱２と、各太陽電池ユニット１と集電箱２を接続する接続箱３と、各太陽電池ユニット１で発生して集電箱２に集められた直流電流を交流電流に変換するパワーコンディショナー４と、高圧の発電電圧を１００Ｖや２００Ｖに変圧するキュービクル５で構成されている。

太陽電池ユニット１としては、太陽電池モジュールや、複数の太陽電池モジュールを直列接続した太陽電池ストリングや、複数の太陽電池ストリングを並列接続した太陽電池アレイを用いることができる。本実施形態では、太陽電池ユニット１として、太陽電池ストリング（以下、ストリングという）を用い、並列させた複数の太陽電池ストリングを、１つの接続箱３に接続している。

各接続箱３の内部には、図２に示すように、各ストリングの電気的な出力値（電流もしくは電圧）を計測する検出部１２と、計測手段６が設置され、所定時間（例えば、１時間）ごとに、各ストリングの電気的な平均出力値（電流もしくは電圧）のサンプリングを行っている。

計測手段６には、計測結果一次処理部１３を備え、計測結果一次処理部１３では、検出部１２で検出された結果（以下、計測結果）を、電気的な出力値（電流もしくは電圧）の基準値（例えば、電流値＝１Ａ）と比較し、基準値を超えた計測結果を、集電箱２内の異常判定手段７に向けて送信し、計測結果が基準値に満たない場合には、異常判定手段７に向けて送信しない処理を行っている。

図３に示すように、異常判定手段７には、出力幅判定部８と、順位決定部９と、異常判定部１０と、通信部１１を備えている。

通信部１１は、計測手段６と接続され、計測手段６から送信された計測結果を受信する機能の他、異常判定部１０でなされた判定結果を外部の監視装置に送信する機能も有している。

順位決定部９が計測手段６から送信された各ストリングの電気的な出力値（電流もしくは電圧）、もしくは、計測手段６から送信された各ストリングの電気的な出力値（電流もしくは電圧）から算出された電力値を比較して、各ストリングの順位付けを行う。
本実施形態では、計測手段６から送信された各ストリングの電流値を比較して、電流値の順に各ストリングの順位付けを行っているが、他の実施形態として、電圧値を比較して、電圧値の順に各ストリングの順位付けを行ったり、電力値を比較して、電力値の順に各ストリングの順位付けを行うこともできる。

出力幅判定部８では、計測手段６から送信された各ストリングの各ストリングの電気的な出力値（電流もしくは電圧）、もしくは、計測手段６から送信された各ストリングの電気的な出力値（電流もしくは電圧）から算出された電力値が最大のものと、最小のものを比較して、その差分もしくは比の何れか算出する処理が行われる。
本実施形態では、計測手段６から送信された各ストリングの電流値が最大のものと、最小のものを比較して、その差分もしくは比の何れか算出する処理を行っている。

異常判定部１０では、出力幅判定部８の判定結果が、出力幅の基準値 （例えば、電流値が最大のものと、最小のものの差Δｉ＝１０Ａ以上）以上の場合に、前記順位決定部で下位（例えば、最下位から５％圏内）に順位付けされたストリングに対する異常警告判定を行い、所定期間内に、異常警告判定を複数回受けたストリングに対し、異常判定を行う。

このように、出力幅判定部８の判定結果が、出力幅の基準値 （例えば、電流値が最大のものと、最小のものの差Δｉ＝１０Ａ以上）以上の場合に、前記順位決定部で下位（例えば、最下位から５％圏内）に順位付けされたストリングに対する異常警告判定を行う構成とすることにより、正確に異常を判定判定をできると共に、異常判定に伴うデータ処理量や、異常判定データの蓄積容量を大幅に低減させることができる。また、異常警告判定を複数回受けた太陽電池ユニットに対し、異常判定を行うものとすることにより、誤検出を回避し、検出精度の向上を図ることができる。

更に、本実施形態では、計測手段６から送信された各ストリングの電気的な出力値（電流もしくは電圧）が所定値（例えば、電流値＝５Ａ）に満たない場合には、前記異常判定部１０における判定を中止する処理を行って、異常判定に伴うデータ処理量の、更なる低減を実現している。

異常判定手段７における出力幅判定部８と順位決定部９の処理順序は特に限定されないが、本実施形態では、図４に示すように、順位決定部９での順位決定の後、出力幅判定部８での処理を行っている。

なお、本実施形態では、順位決定部９および出力幅判定部８が、共に、電流値を基準とした処理を行っているが、他の実施形態として、順位決定部９では電流値を基準とした処理（順位付け）を行い、出力幅判定部８では、前記の電力値を基準とした処理を行うこともできる。
この場合、具体的には、図５に示すように、出力幅判定部８では、時刻Ｔ１における電流値が最大のストリングＡと最小のストリングＣを選択し、時刻Ｔ１〜Ｔ２間における電力値（＝電流×電圧×時間）を算出し、この電力値の差分の算出を行って、この差分に基づいて、異常判定部１０での判定処理が行われる。このように、前記順位決定部と前記出力幅判定部で、各々、異なるパラメータで順位決定および出力幅判定を行うことにより、異常判定の信頼性向上を図ることができる。

１ 太陽電池ユニット
２ 集電箱
３ 接続箱
４ パワーコンディショナー
５ キュービクル
６ 計測手段
７ 異常判定手段
８ 出力幅判定部
９ 順位決定部
１０ 異常判定部
１１ 通信部
１２ 検出部
１３ 計測結果一次処理部

Claims (5)

1. 複数の太陽電池ユニットから構成され、各太陽電池ユニットの電気的な出力値を計測する計測手段と、
   該計測手段から送信された計測結果に基づいて、
   前記太陽電池ユニットの異常を判定する異常判定手段
   を備えた太陽光発電システムであって、
   該異常判定手段は、
   各太陽電池ユニットを、電気的な出力値の大小を基準として順位付けする順位決定部と、
   各太陽電池ユニットのうち、電気的な出力値が最大のものと、最小のものを比較して、その差分もしくは比の何れかを算出する出力幅判定部と、
   該出力幅判定部の判定結果が、出力幅の基準値以上の場合に、前記順位決定部で下位に順位付けされた太陽電池ユニットに対する異常警告判定を行う異常判定部
   を有することを特徴とする太陽光発電システム。
2. 前記異常判定部は、
   異常警告判定を複数回受けた太陽電池ユニットに対し、異常判定を行う
   ことを特徴とする請求項１記載の太陽光発電システム。
3. 前記異常判定部は、該計測手段から送信された計測結果が所定値に満たない場合には、判定を中止する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の太陽光発電システム。
4. 前記計測手段は、
   その計測結果を、電気的な出力値の基準値と比較し、該基準値に満たない計測結果は、 異常判定手段に向けて送信しない処理を行う計測結果一次処理部を備える
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の太陽光発電システム。
5. 前記計測手段では、
   複数のパラメータで電気的な出力値を計測し、
   前記順位決定部と前記出力幅判定部は、
   各々、異なるパラメータで順位決定および出力幅判定を行う
   ことを特徴とする請求項１記載の太陽光発電システム。