JP6356638B2 - 太陽光発電システムおよび遠隔操作装置 - Google Patents

Description

本発明は、太陽光発電システムおよび遠隔操作装置に関する。

太陽光発電システムにおいては、発電した直流電力をパワーコンディショナ等において交流電力に変換して商用系統に連系させる連系モードや、発電した電力を自立運転手段に供給する自立運転モードや、パワーコンディショナ等における変換を停止する運転停止モードなど、複数のモードを切り替えて運転する技術が知られている。

これらのモード切り替えは、一般的には、太陽光発電システムの発電サイトに設置されたパワーコンディショナ等に設けられた切り替えスイッチによって行われる。その一方で、遠隔通信手段を介して制御信号の送受信が可能な遠隔地の切り替え手段によってもモード切り替えを可能とする技術も提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

上述の特許文献１では、発電サイトと、遠隔地の二か所に切り替えスイッチが設けられるため、例えば、太陽光発電システムを停止させた状態で作業員が発電サイトで作業している状況において、遠隔地から運転開始操作がされる等、適切でない操作が行われることを防止する技術が開示されている。

特開２０１３−２４３８６２号公報

上述のように太陽光発電システムが停止する状況としては、例えば、作業員が発電サイトで作業を行うために停止させる場合（言い換えると、内部要因で停止させる場合）の他に、商用系統の異常により太陽光発電システムが停止する場合（言い換えると、外部要因で停止される場合）が考えられる。

内部要因で太陽光発電システムの運転が停止された場合には、運転再開に要する作業が比較的簡単であるため、特許文献１に開示されたような遠隔地の切り替え手段であっても運転再開の操作を行うことができた。しかしながら、外部要因で太陽光発電システムの運転が停止された場合には、運転再開に要する作業が異なるため、特許文献１に開示されたような技術では、運転再開を行うことが難しいという問題があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、外部要因で運転が停止された場合であっても、遠隔地から運転再開の操作を行いやすくなる太陽光発電システムおよび遠隔操作装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の太陽光発電システムは、日射を受けて直流電力を発電する太陽光発電部と、前記太陽光発電部で発電された直流電力を交流電力に変換し商用系統に供給するパワーコンディショナと、前記商用系統における異常を検出する検出部と、前記パワーコンディショナにおける運転状態を取得するとともに、前記運転状態を制御する制御部と、前記制御部に対して前記パワーコンディショナの運転状態の変更を指示する制御信号を出力する遠隔操作部と、が設けられ、前記パワーコンディショナは、前記商用系統に異常が発生した場合には、前記直流電力を前記交流電力に変換する運転を停止する異常停止モードとなり、前記異常停止モードを解除して運転モードに運転状態が切り替えられた後に、前記直流電力を前記交流電力に変換する運転を再開するものであり、前記遠隔操作部は、前記検出部から前記商用系統の異常発生を示す信号が入力された後、前記制御部から入力される前記状態情報が前記異常停止モードから前記運転モードに切り替わった場合 には、前記パワーコンディショナにおける前記直流電力を前記交流電力に変換を再開する運転再開の前記制御信号の出力を可能とすることを特徴とする。

本発明の遠隔操作装置は、日射を受けて直流電力を発電する太陽光発電部で発電された直流電力を交流電力に変換し商用系統に供給するパワーコンディショナであって、前記商用系統に異常が発生した場合には、前記直流電力を前記交流電力に変換する運転を停止する異常停止モードとなり、前記異常停止モードを解除して運転モードに運転状態が切り替えられた後に、前記直流電力を前記交流電力に変換する運転を再開するパワーコンディショナにおける運転状態を取得するとともに、前記運転状態を制御する制御部に対して前記パワーコンディショナの運転状態の変更を指示する制御信号を出力する遠隔操作装置であって、前記制御部との間で少なくとも前記運転状態を示す信号および前記制御信号の送受信を行うとともに、前記商用系統における異常発生の有無を検出する検出部から検出信号を受信する通信部と、前記検出部から前記商用系統の異常発生を示す信号が入力された後、前記制御部から入力される前記状態情報が前記異常停止モードから前記運転モードに切り替わった場合には、前記パワーコンディショナにおける前記直流電力を前記交流電力に変換を再開する運転再開の前記制御信号の出力を可能とする演算処理を行う演算部と、が少なくとも設けられていることを特徴とする。

本発明の太陽光発電システムおよび遠隔操作装置によれば、商用系統の異常発生のように外部要因でパワーコンディショナが異常停止した場合であっても、パワーコンディショナの状態が異常停止モードから運転モードに切り替わっているときには、遠隔操作部からパワーコンディショナの運転を再開する制御信号の出力が可能となる。

上記発明の太陽光発電システムにおいて、前記遠隔操作部は、前記検出部から前記商用系統の異常発生を示す信号が入力された後、前記制御部から入力される前記状態情報が前記異常停止モードである場合には、前記運転状態を前記異常停止モードから前記運転モードに切り替える前記制御信号の出力を可能とすることが好ましい。

このように、遠隔操作部からパワーコンディショナの運転状態を異常停止モードから運転モードに切り替える制御信号を出力できるようにすることにより、外部要因でパワーコンディショナが停止された場合であっても、遠隔地から運転再開の操作を行うことが可能となる。

上記発明の太陽光発電システムにおいて、前記パワーコンディショナは自身の運転状態が前記異常停止モードである場合には、前記運転状態を前記異常停止モードから前記運転モードに切り替えることが好ましい。

このように、パワーコンディショナ自身が運転状態を異常停止モードから運転モードに切り替えることにより、外部要因でパワーコンディショナが停止された場合であっても、遠隔地から運転再開の操作を行うことが可能となる。

上記発明において、前記検出部は、前記パワーコンディショナから前記商用系統までの間における電力を検出する連系検出部と、前記太陽光発電部から前記パワーコンディショナまでの間における電力を検出する構内検出部と、を有することが好ましい。

このように連系検出部および構内検出部を有することにより、商用系統における異常検出を行いやすくなる。つまり、連系検出部による電力の検出結果、および、構内検出部による電力の検出結果を用いることにより、異常がパワーコンディショナよりも外側の商用系統で発生しているのか、パワーコンディショナよりも内側の太陽光発電システム構内で発生しているのか、判別することが可能となる。

本発明の太陽光発電システムおよび遠隔操作装置によれば、外部要因でパワーコンディショナが異常停止した場合であっても、遠隔操作部からパワーコンディショナの運転を再開する制御信号の出力が可能となり、遠隔地から運転再開の操作を行うことができるという効果を奏する。

本発明の太陽光発電システムの一実施形態を説明する摸式図である。 図１の太陽光発電システムの構成を説明するブロック図である。

この発明の一実施形態に係る太陽光発電システム１について、図１および図２を参照しながら説明する。本実施形態では太陽光発電システム１を、図１に示すように、発電を行い商用系統５に発電電力を供給する太陽光発電所２の監視・制御を遠隔地に設置された遠隔拠点３から行う例に適用して説明する。

太陽光発電システム１は、発電電力を商用系統５に供給する太陽光発電所２と、太陽光発電所２を遠隔地から監視・制御する遠隔拠点３と、から主に構成されている。太陽光発電所２には、図１および図２に示すように、太陽光発電部１１と、パワーコンディショナ１２（以下「ＰＣＳ１２」とも表記する。）と、受電装置１３と、連系検出部（検出部）１４と、構内検出部（検出部）１５と、制御部１６と、が主に設けられている。

太陽光発電部１１は、太陽の日射を受けて直流電力を発電するものである。太陽光発電部１１としては公知の太陽電池パネルを用いることができ、その構造や形式や設置方法などを限定するものではない。

パワーコンディショナ１２は、太陽光発電部１１により発電された直流電力を、商用系統５に供給可能な交流電力に変換するものである。変換された交流電力は商用系統５に供給される。パワーコンディショナ１２における電力の変換回路や変換方法としては、公知の回路や方法を用いることができ、特に限定するものではない。

パワーコンディショナ１２には、太陽光発電部１１から入力される直流電流に応じて電力変換を行う自動運転モード（特許請求の範囲における運転モードに相当する。）と、商用系統５に異常が発生した場合に電力の変換を停止する異常停止モードと、が設けられている。自動運転モード、異常停止モードの切り替えは、予めインストールされたプログラム等に従って後述する制御部１６により行われる。

パワーコンディショナ１２が自動運転モードで運転されている場合には、例えば、夜間や雨天などのように日射がない、または、少ない状況で太陽光発電部１１において発電された直流電力の入力がない、または、ないと見なすことができるときには、電力の変換が行われない（言い換えると停止する。）。晴天などのように日射がある状況で太陽光発電部１１において発電された直流電力の入力があるときには、入力された直流電力に応じた電力変換が行われる。

パワーコンディショナ１２の運転状態が異常停止モードである場合には、電力の変換は行われないとともに、異常停止モードを解除しない限り上述の自動運転モードへのモード切り替えが許可されないようになっている。つまり、異常停止モードから自動運転モードへの切り替えは、異常停止モード→異常停止モードの解除→自動運転モードの順で行われる。

受電装置１３は、パワーコンディショナ１２と商用系統５との間に配置される電気工作物であり、商用系統５で発生した異常が太陽光発電所２に影響を及ぼすことや、太陽光発電所２で発生した異常が商用系統５に影響を及ぼすことを抑制するものである。

連系検出部１４は、受電装置１３に配置されてパワーコンディショナ１２から商用系統５までの間における電力を検出するものであり、検出した電力に関する情報を後述する遠隔操作装置２１へ出力するものである。構内検出部１５は、パワーコンディショナ１２に配置されて太陽光発電部１１からパワーコンディショナ１２までの間における電力を検出するものであり、検出した電力に関する情報を後述する遠隔操作装置２１へ出力するものである。

なお、連系検出部１４および構内検出部１５としては、公知の電力検出手段を用いることができ、特に検出方法を限定するものではないし、配置される位置を限定するものでもない。

制御部１６は、パワーコンディショナ１２の運転状態を取得するとともに、パワーコンディショナ１２の運転状態を制御するものである。制御部１６は、ＣＰＵ（中央演算処理ユニット）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インタフェース等を有するコンピュータシステムである。ＲＯＭ等に記憶されている制御プログラムは、ＣＰＵを少なくともパワーコンディショナ１２の運転状態を制御する処理を行うものとして機能させるものであり、入出力インタフェース等を少なくともパワーコンディショナ１２の運転状態を取得したり、パワーコンディショナ１２の運転状態を制御する制御信号を出力したりするものとして機能させるものである。

遠隔拠点３は、太陽光発電所２から離れた遠隔地に設けられた太陽光発電所２の監視・制御を行う遠隔操作装置（遠隔操作部）２１が設置された拠点である。遠隔拠点３では、複数の太陽光発電所２の監視・制御が可能とされている。本実施形態では、説明を容易にするために、一つの太陽光発電所２を監視・制御する例に適用して説明する。

遠隔操作装置２１は、少なくともに、制御部１６に対してパワーコンディショナ１２の運転状態の変更を指示する制御信号を出力するものである。遠隔操作装置２１は、図２に示すように、ＣＰＵ（中央演算処理ユニット）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インタフェース等を有するコンピュータシステムである。遠隔操作装置２１には、オペレータにパワーコンディショナ１２の運転状態などを通知する液晶ディスプレイなどの表示部２５や、オペレータからの指示が入力されるキーボードなどの入力部２６などが、更に設けられている。

ＲＯＭ等に記憶されている制御プログラムは、ＣＰＵを少なくともパワーコンディショナ１２の運転状態の変更を指示する処理を行う演算部２２として機能させるものであり、入出力インタフェース等を少なくとも制御部１６からパワーコンディショナ１２の運転状態を取得したり、パワーコンディショナ１２の運転状態の変更を指示する制御信号を制御部１６へ出力したりする通信部２３として機能させるものである。制御部１６および遠隔操作装置２１におけるパワーコンディショナ１２の運転状態制御の詳細については後述する。

次に、上記の構成からなる太陽光発電システム１における制御、特に、商用系統５の異常により停止したパワーコンディショナ１２の復帰制御について説明する。
商用系統５において送電網等の不具合などが発生し、太陽光発電所２で発電した電力を商用系統５に供給できない状況（以下、「系統異常」とも表記する。）が発生すると、パワーコンディショナ１２の運転状態は自動運転モードから異常停止モードに切り替えられ、電力の変換が停止される。なお、パワーコンディショナ１２における自動運転モードから異常停止モードへの切り替え方法については、公知の方法を用いることができ、特に限定するものではない。

パワーコンディショナ１２の運転状態が異常停止モードに切り替わりは、制御部１６により取得される。制御部１６は、取得したパワーコンディショナ１２の運転状態を通知する信号を出力し、この信号は遠隔操作装置２１に入力される。

さらに、遠隔操作装置２１には、連系検出部１４から出力される検出結果の信号、および、構内検出部１５から出力される検出結果の信号が入力される。遠隔操作装置２１は、連系検出部１４および構内検出部１５の検出結果の信号に基づき、パワーコンディショナ１２の運転状態が異常停止モードに切り替わった原因が、太陽光発電所２内にあるのか、商用系統５にあるのかの判定処理を行う。

つまり、連系検出部１４において電力の供給が停止している状態が検出され、構内検出部１５において電力の供給が継続している状態が検出された場合には、パワーコンディショナ１２の運転状態が異常停止モードに切り替わった原因が商用系統５にあると判定される。その一方で、連系検出部１４および構内検出部１５において電力の供給が停止している状態が検出された場合には、パワーコンディショナ１２の運転状態が異常停止モードに切り替わった原因が太陽光発電所２内にあると判定される。

パワーコンディショナ１２の運転状態が異常停止モードに切り替わった原因が商用系統５にあると判定された場合には、遠隔操作装置２１は、表示部２５にパワーコンディショナ１２の運転状態が異常停止モードであることを示す表示を行うとともに、遠隔操作装置２１によりパワーコンディショナ１２の運転を再開させる下記の処理を可能とする。

表示部２５の表示内容を確認したオペレータは、商用系統５の運用管理を行う電力会社に系統異常が解消しているか、太陽光発電所２から商用系統５に電力を供給する系統連系を再開してもよいか確認を行う。系統連系の再開をしてもよい場合には、次に説明する制御が行われる。

まず、入力部２６を介してオペレータから入力された指示に基づいて、遠隔操作装置２１は、パワーコンディショナ１２における異常停止モードを解除する制御信号を出力する処理を行う。遠隔操作装置２１から出力された制御信号は、制御部１６に入力される。

制御部１６は、入力された制御信号に基づいて、パワーコンディショナ１２における異常停止モードを解除する制御信号を生成し、パワーコンディショナ１２へ出力する。この制御信号が入力されたパワーコンディショナ１２では、異常停止モードが解除される。

パワーコンディショナ１２における異常停止モード解除が行われると、制御部１６は異常停止モード解除となった状態を取得し、遠隔操作装置２１へ異常停止モード解除を示す信号を出力する。この信号を取得した遠隔操作装置２１は、表示部２５にパワーコンディショナ１２における運転状態、つまり異常停止モードが解除されたことを示す表示を行う。

その後、遠隔操作装置２１は表示部２５にパワーコンディショナ１２の運転状態を自動運転モードに切り替える指示を受け付ける内容の表示を行う。この表示を確認したオペレータにより入力された指示に基づき、遠隔操作装置２１は、パワーコンディショナ１２の運転状態を自動運転モードに切り替える制御信号を出力する処理を行う。遠隔操作装置２１から出力された制御信号は、制御部１６に入力される。

制御部１６は、入力された制御信号に基づいて、パワーコンディショナ１２の運転状態を自動運転モードに切り替える制御信号を生成し、パワーコンディショナ１２へ出力する。この制御信号が入力されたパワーコンディショナ１２では、運転状態が自動運転モードに切り替わる。

その後、太陽光発電部１１において直流電力の発電が行われると、発電された直流電力がパワーコンディショナ１２に入力される。運転状態が自動運転モードとなっているパワーコンディショナ１２では、入力された直流電力は交流電力に変換され、変換された交流電力は商用系統５に供給される。

上記の構成の太陽光発電システム１によれば、商用系統５の異常発生のように外部要因でパワーコンディショナ１２が異常停止した場合であっても、パワーコンディショナ１２の状態が異常停止モードから運転モードに切り替わっているときには、遠隔操作装置２１からパワーコンディショナの運転を再開する制御信号の出力が可能となり、遠隔地から運転再開の操作を行うことができる。

遠隔操作装置２１からパワーコンディショナ１２の運転状態を異常停止モードから運転モードに切り替える制御信号を出力できるようにすることにより、系統異常でパワーコンディショナ１２が停止された場合であっても、遠隔地から運転再開の操作を行うことが可能となる。

連系検出部１４および構内検出部１５を有することにより、商用系統５における異常検出を行いやすくなる。つまり、連系検出部１４による電力の検出結果、および、構内検出部１５による電力の検出結果を用いることにより、異常がパワーコンディショナ１２よりも外側の商用系統５で発生しているのか、パワーコンディショナ１２よりも内側の太陽光発電所２の構内で発生しているのか、判別することが可能となる。

なお、上述の実施形態のように、パワーコンディショナ１２における異常停止モードの解除が、遠隔操作装置２１から出力される制御信号に基づいて行われてもよいし、パワーコンディショナ１２に搭載された制御回路、または、制御部１６から出力される信号に基づいて行われてもよく、特に限定するものではない。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記の実施の形態においては、パワーコンディショナ１２と制御部１６とが一体に構成されている例に適用して説明したが、パワーコンディショナ１２と制御部１６とが別々に構成された例に適用することもできる

１…太陽光発電システム、５…商用系統、１１…太陽光発電部、１２…パワーコンディショナ、１４…連系検出部（検出部）、１５…構内検出部（検出部）、１６…制御部、２１…遠隔操作装置（遠隔操作部）、２２…演算部、２３…通信部

Claims (5)

1. 日射を受けて直流電力を発電する太陽光発電部と、
   前記太陽光発電部で発電された直流電力を交流電力に変換し商用系統に供給するパワーコンディショナと、
   前記商用系統における異常を検出する検出部と、
   前記パワーコンディショナにおける運転状態を取得するとともに、前記運転状態を制御する制御部と、
   前記制御部に対して前記パワーコンディショナの運転状態の変更を指示する制御信号を出力する遠隔操作部と、
   が設けられ、
   前記パワーコンディショナは、前記商用系統に異常が発生した場合には、前記直流電力を前記交流電力に変換する運転を停止する異常停止モードとなり、前記異常停止モードを解除して運転モードに運転状態が切り替えられた後に、前記直流電力を前記交流電力に変換する運転を再開するものであり、
   前記遠隔操作部は、前記検出部から前記商用系統の異常発生を示す信号が入力された後、前記制御部から入力される前記状態情報が前記異常停止モードから前記運転モードに切り替わった場合には、前記パワーコンディショナにおける前記直流電力を前記交流電力に変換を再開する運転再開の前記制御信号の出力を可能とすることを特徴とする太陽光発電システム。
2. 前記遠隔操作部は、前記検出部から前記商用系統の異常発生を示す信号が入力された後、前記制御部から入力される前記状態情報が前記異常停止モードである場合には、前記運転状態を前記異常停止モードから前記運転モードに切り替える前記制御信号の出力を可能とする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. 前記パワーコンディショナは自身の運転状態が前記異常停止モードである場合には、前記運転状態を前記異常停止モードから前記運転モードに切り替えることを特徴とする請求項１記載の太陽光発電システム。
4. 前記検出部は、前記パワーコンディショナから前記商用系統までの間における電力を検出する連系検出部と、
   前記太陽光発電部から前記パワーコンディショナまでの間における電力を検出する構内検出部と、
   を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の太陽光発電システム。
5. 日射を受けて直流電力を発電する太陽光発電部で発電された直流電力を交流電力に変換し商用系統に供給するパワーコンディショナであって、前記商用系統に異常が発生した場合には、前記直流電力を前記交流電力に変換する運転を停止する異常停止モードとなり、前記異常停止モードを解除して運転モードに運転状態が切り替えられた後に、前記直流電力を前記交流電力に変換する運転を再開するパワーコンディショナにおける運転状態を取得するとともに、前記運転状態を制御する制御部に対して前記パワーコンディショナの運転状態の変更を指示する制御信号を出力する遠隔操作装置であって、
   前記制御部との間で少なくとも前記運転状態を示す信号および前記制御信号の送受信を行うとともに、前記商用系統における異常発生の有無を検出する検出部から検出信号を受信する通信部と、
   前記検出部から前記商用系統の異常発生を示す信号が入力された後、前記制御部から入力される前記状態情報が前記異常停止モードから前記運転モードに切り替わった場合には、前記パワーコンディショナにおける前記直流電力を前記交流電力に変換を再開する運転再開の前記制御信号の出力を可能とする演算処理を行う演算部と、
   が少なくとも設けられていることを特徴とする遠隔操作装置。

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