JP6407621B2 - 太陽光発電システムおよび集電箱 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、太陽光発電システムと、太陽光発電システムにおいて用いられる集電箱に関する。

近年の再生可能エネルギーへの注目により、太陽光発電システムを一戸建てやマンション等の一般住宅やオフィスビルなどに導入して太陽光発電を行うことが着目されている。

太陽光発電システムにおいて、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池セルを複数個直列に接続して太陽電池モジュールが構成される。複数の太陽電池モジュールはケーブルによって直列又は並列に接続されている。各太陽電池モジュールが発電した電力は、太陽電池モジュールの後段に設けられたＰＣＳ（Power Conditioning System）で適切な電力に変換される。

ＰＣＳ内には開閉器が備えられており、いずれかの太陽電池モジュールに故障等の問題が生じたときは、開閉器によって問題のある太陽電池モジュールからＰＣＳへの電力の入力を遮断し、交換や修理作業を行っていた。

特開平8-316509号公報

ＰＣＳ内の開閉器の制御によって、太陽電池モジュールをＰＣＳから切り離すことはできるが、太陽光の照射がある場合は太陽電池モジュール自体は発電を継続するため、太陽電池モジュールから開閉器までは電流が流れることになる。複数の太陽電池モジュールが接続されている太陽光発電システムの場合は、最大数百Ｖの電圧がかかることもある。

ここで、例えば地震が発生して、太陽電池モジュールが破損したり電気配線が断裂した場合や、火災によって電気配線（皮膜）が焼けてしまった場合には直流電圧が印加された部分が外部に露出した状態になる。

この状況において、消防士が消火活動を実施した場合、消火ホースから放出された水が露出された部分に接触する可能性がある。すると、水によって電気が伝導されるため、消防士が感電したり、漏電などの二次災害が発生する可能性があり、非常に危険である。

本実施形態は、上述のような問題を鑑みてなされたものであり、地震等の災害発生時に、太陽電池モジュールの発電を速やかに停止させることができる、安全性の高い太陽光発電システムと、その太陽光発電システムを制御する集電箱を提供することを目的とする。

本実施形態の太陽光発電システムは、複数の太陽電池モジュールと、各太陽電池モジュールに接続され、当該太陽電池モジュールの出力制御を行う複数のマイクロインバータと、前記複数のマイクロインバータを並列に接続し、分電盤を介して外部回路に連系する集電箱と、前記太陽電池モジュールの運転に影響を及ぼす可能性のある環境変化情報に基づいて、前記マイクロインバータに対して出力制御指令を出力する制御装置と、を備える。

また、本実施形態の集電箱は、複数の太陽電池モジュールのそれぞれに接続された複数のマイクロインバータを並列に接続する接続部と、前記接続部を分電盤を介して外部回路に連系する連系部と、前記太陽電池モジュールの運転に影響を及ぼす可能性のある環境変化情報に基づいて、前記マイクロインバータに対して出力制御指令を出力する制御装置と、を備える。

第１の実施形態に係る太陽光発電システムの構成を示す図である。 太陽電池モジュールの表面及び裏面の構成を示す図である。 第１の実施形態に係る集電箱の制御装置の構成を示すブロック図である。 第１の実施形態に係る太陽光発電システム及び集電箱の作用を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係る太陽光発電システムの構成を示す図である。 第２の実施形態に係る集電箱の制御装置の構成を示すブロック図である。 第２の実施形態に係る太陽光発電システム及び集電箱の作用を示すフローチャートである。 第３の実施形態に係る集電箱の制御装置の構成を示すブロック図である。 第３の実施形態に係る太陽光発電システム及び集電箱の作用を示すフローチャートである。

以下、実施形態に係る太陽光発電システムと集電箱について、図面を参照して説明する。

１．第１の実施形態
（１）構成
実施形態の太陽光発電システム及び集電箱は、災害等の環境変化に速やかに対応して制御を行うために、環境変化情報を利用する。環境変化情報とは、環境の変化についての情報、あるいは環境の変化を予測する情報である。環境変化情報の種類は特定のものに限られないが、その環境の変化によって太陽電池モジュールに損傷や不具合が生じる可能性があるものであることが望ましい。

本実施形態では、そのような環境変化情報の一例として、地震予報を利用する例を説明する。地震予報は、例えば日本国の気象庁が配信する、地震動予報や地震動警報といったものを用いても良い。地震予報には、例えば、地震発生時刻、震源地、予想震度等の情報を含めても良い。本実施形態では、この地震予報を用いて、地震による太陽電池モジュールの破損等に起因する二次災害を防止するための制御を行う。

図１は、第１の実施形態に係る太陽光発電システム１００の構成を示すブロック図である。太陽光発電システム１００は、複数の太陽電池モジュールが発電した直流電力を交流電力に変換し、分電盤を介して宅内の主回路に供給し、あるいは外部の電力系統に逆潮流する。分電盤には、契約用電流制限器と主幹漏電遮断器の他、連系遮断器が設けられている。

本実施形態では、複数の太陽電池モジュールを直列に接続してそれらの出力をＰＣＳで変換するのではなく、個々の太陽電池モジュールにマイクロインバータ（ＭＩＣ）１２を取り付けている。そして、複数のマイクロインバータ１２を集電箱１４において並列に接続し、分電盤１６を介して宅内の主回路（不図示）又は電力系統１８等の外部回路に連系している。すなわち、図１では図示を省略しているが、個々のマイクロインバータ１２には太陽電池モジュールが接続されている。

個々の太陽電池モジュールとマイクロインバータ１２の構成は図２に示している。太陽電池モジュール２０は太陽電池セル２２を複数個直列に接続して１枚のパネルを形成したものである。太陽電池セル２２は受光面に入射する太陽光のエネルギーを電気エネルギーに変換するものである。太陽電池モジュール２０は、不図示の架台上に固定されて住宅の屋根等に設置される。このとき、太陽電池セル２２の受光面が上向きになるように設置される。ここで、太陽電池モジュール２０の受光面が配置された面を表面とし、表面に対向する面を裏面とする。

マイクロインバータ１２は、各太陽電池モジュール２０の裏面に設置され、ケーブルを介して太陽電池モジュール２０に接続している。ここで用いるマイクロインバータ１２は、電力変換機能と最大電力点追従（ＭＰＰＴ:Maximum power point Tracker）機能を組み合わせたものとなっている。このマイクロインバータ１２を個々の太陽電池モジュール２０に取り付けることによって、発電した電力のＤＣ／ＤＣ変換及びＤＣ／ＡＣ変換と電力の出力制御とを、各太陽電池モジュール２０で個別に行うことができる。各マイクロインバータ１２には出力を取り出すケーブルが接続され、これらのケーブルは集電箱１４により並列に接続される。

図１に示すように、集電箱１４は、各マイクロインバータ１２からのケーブルを並列に接続する接続部２４と、この接続部２４を分電盤を介して電力系統１８及び宅内の主回路等の外部回路に連系する連系部２６と、地震発生を感知するための振動センサ２８を備えている。連系部２６は、連系及び解列を切り換える電磁接触器または開閉器２６ａから構成される。

集電箱１４は、さらに、地震発生時に太陽電池モジュール２０の出力を停止し、太陽光発電システム１００を電力系統１８及び主回路から速やかに切り離すために、制御装置３０を備えている。制御装置３０は、専用の電子回路若しくは所定のプログラムで動作するマイクロコントローラ（ＭＣＵ: Micro Control Unit）とネットワークアダプタから構成する。制御装置３０は、マイクロインバータ１２と通信を行ってマイクロインバータ１２からの出力制御を行い、さらに電磁接触器または開閉器２６ａの連系及び解列の切り換えを制御する。

集電箱１４の制御装置３０は、さらに有線によりゲートウェイ４０に接続している。ゲートウェイ４０は太陽光発電システム１００の監視装置であり、無線による通信機能を備えている。ゲートウェイ４０は太陽光発電の稼働状況を示すデータを収集する。稼働状況を示すデータは、例えば各太陽電池モジュール２０の発電量のデータ、宅内主回路への電力供給量、電力系統１８への売電量等である。ゲートウェイ４０は、また、ネットワークを介して外部から太陽光発電システム１００の運用に必要な情報を収集する。太陽光発電システム１００の運用に必要な情報は、発電量に大きな影響を与える天候の予報である。

ゲートウェイ４０は収集したデータを太陽光発電システム１００が設置された住宅の居住者（以降、「ユーザ」という）の所持する端末機器４２、例えばＰＣ、タブレット端末、スマートフォン、携帯電話等にデータを送信する。ユーザは端末機器４２でこれらの情報を閲覧して太陽光発電システム１００の稼働状況を把握し、必要に応じて売電量の設定等を行うことができる。また、ゲートウェイ４０は太陽光発電システム１００の管理事業者が有する端末機器４４とも通信が可能である。管理事業者はゲートウェイ４０から送信されるデータを参照して、必要に応じて保守や修理等の作業を行うことができる。

上述したように、ゲートウェイ４０は外部から太陽光発電システム１００の運用に必要な情報を収集しているが、特に、本実施形態では、環境変化情報として地震予報を受信する。ゲートウェイ４０で受信した地震予報は、集電箱１４の制御装置３０に送信される。集電箱１４の制御装置３０は、この地震予報を用いて、地震による二次災害を防止するための制御を行う。

図３のブロック図に示すように、集電箱１４の制御装置３０は、計時部３１、通信部３２、出力制御部３３、開閉制御部３４及び記憶部３５を備えている。

計時部３１は時刻を計測するものであり、例えば、タイマーやリアルタイムクロックで構成することができる。

通信部３２は、ゲートウェイ４０、マイクロインバータ１２、電磁接触器または開閉器２６ａ、振動センサ２８とのデータの授受を行う。ゲートウェイ４０からは、上述した地震予報を受信する。振動センサ２８からは、地震等による振動の強度を示す振動信号を受信する。マイクロインバータ１２に対しては、出力制御信号を送信する。電磁接触器または開閉器２６ａに対しては、解列指令及び連系指令を送信する。

出力制御部３３は、マイクロインバータ１２に対する出力制御指令及び復帰指令を生成して、通信部３２により各マイクロインバータ１２に送信する。

出力制御指令を生成するタイミングは、ゲートウェイ４０から地震予報を受信したときである。出力制御指令は、マイクロインバータ１２からの電力の出力を完全に停止する指令であっても良く、あるいは、電力の出力を低下させる指令であっても良い。すなわち、実際に地震が発生する前に、地震予報を利用して出力停止又は出力低下の措置を取ることで、感電や火災等の二次災害が発生する可能性を予防的に低減させる。

マイクロインバータ１２において電力の出力を低下させる場合は、電流値を低下させることになる。電流値をどの程度低下させるかについては、太陽光発電システム１００の置かれた環境や、安全面と発電量減少とのバランスを考えて適宜決定することができる。少なくとも、万が一太陽電池モジュール２０に破損が生じて、直流電圧が印加された部分が外部に露出した場合でも、感電や火災等の大きな二次災害が生じる可能性の少ない電流値とすると良い。

地震予報を受信した際に、電力の出力低下指令を出力した場合は、実際に地震が起きたときには、出力を完全に停止することが望ましい。この場合には、振動センサ２８が検出した振動が閾値ｖ以上となったときを第二のタイミングとして、出力制御部３３は出力停止の出力制御指令を生成すると良い。

振動の閾値ｖは、太陽電池モジュール２０に破損が生じる可能性や、火事等の二次災害が発生する可能性のある震度を考慮し、その震度を示す振動値を設定する。例えば、震度５以上を示す振動値としても良い。

もちろん、地震予報が無くても地震が発生することはあるので、出力制御部３３は、地震予報の受信の有無に関わらず、閾値ｖ以上の振動が検出されたら、出力制御指令を生成しても良い。

このように、地震予報を利用して出力制御を行うことで、地震による災害発生の予防にはなる。しかしながら、地震予報の精度は完全なものではないため、実際には地震が発生しないこともある。その場合に、出力停止又は出力低下させたままでは、発電量が大きく低下してしまう。そこで、地震予報が経過してから所定時間地震が発生しなかった場合は太陽光発電システム１００を元の状態に復帰させることが望ましい。

そこで、出力制御部３３は、地震予報を受信すると、計時部３１を参照する。そして、地震予報の受信から閾値ｖ以上の振動が検出されないまま、所定の待機時間ｔが経過すると、そのタイミングで復帰指令を生成する。

出力制御指令が出力停止指令であった場合には、復帰指令は、停止前の出力値でもって出力を再開することを命令するものである。出力制御指令が出力低下指令であった場合は、復帰指令は出力を低下前の値まで増加させることを命令するものである。

待機時間ｔは、例えば１０分間等の、予め定めておいた固定時間としても良い。あるいは、地震予報に発生予想時刻が含まれている場合は、その発生予想時刻を利用しても良い。例えば、計時部３１が示す現在時刻とその発生予想時刻の差分を算出し、その差分を待機時間ｔとしても良い。あるいは、発生予想時刻に誤差があることも予想されるため、差分に所定時間を足してマージンを持たせても良い。

開閉制御部３４は、電磁接触器または開閉器２６ａに対する解列指令を生成して、通信部３２により電磁接触器または開閉器２６ａに送信させる。

出力制御部３３が、地震予報を利用して出力制御指令を生成することで、地震による災害発生の予防とはなるが、実際に地震が発生した場合は、太陽光発電システム１００を宅内の主回路や電力系統１８と完全に切り離すことが望ましい。これによって、太陽光発電システム１００内で生じた損害による影響が主回路や電力系統１８に波及することや、反対に主回路や電力系統１８で生じた損害による影響が太陽光発電システム１００に波及する可能性を低減することができる。

そこで、開閉制御部３４は、振動センサ２８が検出した振動が閾値ｖ以上となったときをタイミングとして、解列指令を生成する。

もちろん、地震予報が無くても地震が発生することはあるので、開閉制御部３４は、地震予報の受信の有無に関わらず、閾値ｖ以上の振動が検出されたら、解列指令を生成しても良い。

記憶部３５は、ＲＯＭ，ＲＡＭ及びＨＤＤ等から構成され、出力制御部３３及び開閉制御部３４の動作に必要な各種データを記憶している。本実施形態では、上述した振動の閾値ｖを記憶している。また、待機時間ｔを固定時間としている場合は、その待機時間ｔも記憶している。出力制御部３３及び開閉制御部３４は、記憶部３５に記憶されたデータを参照して動作を行う。

（２）作用
上述した太陽光発電システム１００及び集電箱１４の作用を、図４のフローチャートを用いて説明する。

集電箱１４の制御装置３０の通信部３２がゲートウェイ４０から地震予報を受信するまでは、太陽光発電システム１００は通常動作を行う（ステップＳ０１：Ｎｏ）。すなわち、マイクロインバータ１２は、最大電力点追従制御により、太陽電池モジュール２０が効率良く発電を行うように制御し、かつ太陽電池モジュール２０から出力された直流電圧を交流電圧に変換し、集電箱１４、分電盤１６を介して宅内の主回路に供給又は電力系統１８に逆潮流している。

通信部３２がゲートウェイ４０から地震予報を受信すると（ステップＳ０１：Ｙｅｓ）、出力制御部３３は出力制御指令を生成し、通信部３２から各マイクロインバータ１２に送信する（ステップＳ０２）。出力制御指令は、マイクロインバータ１２からの出力停止又は出力低下を命令するものである。出力制御指令を受信したマイクロインバータ１２は、指令の内容に従って電力の出力を制御する。

出力制御部３３は、計時部３１の計測時刻を参照して、待機時間ｔ以内に振動センサ２８が閾値ｖ以上の振動を検出しない場合は（ステップＳ０３；Ｎｏ）、復帰指令を生成する（ステップＳ０４）。復帰指令は通信部３２によって各マイクロインバータ１２に送信される。復帰指令は、出力制御指令がマイクロインバータ１２からの出力停止であれば、停止前の出力値での出力再開を命令するものであり、出力低下であれば停止前の出力値まで出力を増加させる

出力制御指令が出力停止指令であった場合には、復帰指令は、停止前の出力値でもって出力を再開することを命令するものである。出力制御指令が出力低下指令であった場合は、復帰指令は出力を低下前の値まで増加させることを命令するものである。復帰指令を受信したマイクロインバータ１２は、指令の内容に従って電力の出力を制御する。

復帰指令後は、再びステップＳ０１に戻り、次の地震予報を受信するまでは、通常運転を続ける。

地震予報の受信後、待機時間ｔ内に振動センサ２８が閾値ｖ以上の振動を検出した場合は（ステップＳ０３；Ｙｅｓ）、出力制御部３３は復帰指令を生成しない。代わりに、開閉制御部３４が電磁接触器または開閉器２６ａに対する解列指令を生成する（ステップＳ０５）。解列指令は、通信部３２によって電磁接触器または開閉器２６ａに送信され、電磁接触器または開閉器２６ａは指令に従って解列を行う。これによって、太陽光発電システム１００は、宅内の主回路及び電力系統１８から完全に切り離される。なお、ステップＳ０２における出力制御指令が、出力低下指令である場合には、出力制御部３３は改めて出力を完全に停止する指令を生成して各マイクロインバータ１２に送っても良い。

（３）効果
以上のように、本実施形態の太陽光発電システム１００は、複数の太陽電池モジュール２０と、各太陽電池モジュール２０に接続され、太陽電池モジュール２０の出力制御を行う複数のマイクロインバータ１２と、複数のマイクロインバータ１２を並列に接続し、分電盤１６を介して電力系統１８に連系する集電箱１４と、を備えている。

また、集電箱１４は、複数のマイクロインバータ１２を並列に接続する接続部２４と、接続部２４を分電盤１６を介して電力系統１８に連系する連系部２６と、地震の発生予測を報知する地震予報に基づいて、マイクロインバータ１２に対して出力制御指令を出力する制御装置３０とを有する。

本実施形態では、個々の太陽電池モジュール２０の出力を制御可能なマイクロインバータ１２を設け、地震予報を利用することによって、地震発生の可能性のある場合に各マイクロインバータ１２からの出力を速やかに制御することができ、太陽電池モジュール２０の損傷による感電事故等の二次災害の発生を防ぐことができる。これによって、安全性及び信頼性の高い太陽光発電システム１００と、その太陽光発電システム１００を制御する集電箱１４を提供することができる。

具体的に、集電箱１４の制御装置３０は、ゲートウェイ４０から地震予報を受信する受信部と、地震予報に基づいて各マイクロインバータ１２に対する出力制御指令を生成する出力制御部３３と、を有する。

集電箱１４は、電力系統１８に対する連系及び解列を切り換える電磁接触器または開閉器２６ａと、制御装置３０に接続された振動センサ２８と、を有している。制御装置３０は、受信部が地震予報を受信してから所定時間内に、振動センサ２８から所定値以上の振動を検出した場合に、電磁接触器または開閉器２６ａに対する解列指令を生成する開閉制御部３４を有すると良い。

地震予報を利用して太陽電池モジュール２０の出力を予防的に制御した上で、実際に地震が起きたときには電磁接触器または開閉器２６ａを解列して太陽光発電システム１００と電力系統１８を完全に切り離すことで、太陽光発電システム１００に生じた損傷による影響が主回路や電力系統１８に波及するのを防ぐことができる。

受信部が地震予報を受信してから所定時間内に、振動センサ２８から所定値以上の振動が検出されなかった場合に、出力制御部３３は各マイクロインバータ１２に対する復帰指令を生成すると良い。

地震予報を利用して太陽電池モジュール２０の出力を予防的に制御した場合に、精度は完全なものではないため、実際には地震が発生しないこともある。その場合に、出力停止又は出力低下させたままでは、発電量が大きく低下してしまう。そこで、地震予報が経過してから所定時間地震が発生しなかった場合は太陽光発電システム１００を元の状態に復帰させることで、発電量の大きな低下を防ぐことができる。

２．第２の実施形態
（１）構成
第２の実施形態に係る太陽光発電システム１００と集電箱１４について、図５〜図７を用いて説明する。なお、以降の実施形態では、前述の実施形態とは異なる点のみを説明し、前述の実施形態と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。

第１の実施形態では、出力制御部３３は地震予報を受信してから待機時間ｔ内に、閾値ｖ以上の振動を検出しなかった場合に、復帰指令をマイクロインバータ１２に送信していた。すなわち、太陽光発電システム１００は自動的に復帰するようになっていた。本実施形態では、上述の自動的な復帰に加えて、ユーザから入力指示による、手動での復帰動作を行うことを可能にしている。

そのために、図５に示すように、太陽光発電システム１００は操作端末５０を備えている。操作端末５０は、図６に示すように、集電箱１４の制御装置３０と通信を有線又は無線により行う通信部５２と、集電箱１４の動作に関する情報を画像又は音声による報知する報知部５４と、ユーザからの操作入力を受け付ける入力部５６を備えている。

報知部５４は、例えば画像を表示するディスプレイ又は音声を報知するスピーカから構成することができる。ディスプレイは、宅内の壁面等の、ユーザの目につきやすい場所に設置すると良い。入力部５６は、タッチパネル若しくはリモコン等から構成すると良い。

（２）作用
集電箱１４の制御装置３０は、操作端末５０とのデータの授受を行い、ユーザからの入力を受け付けて復帰指令を生成する。具体的には、図７のフローチャートを用いて説明する。ステップＳ１１，Ｓ１２における動作は、図４のステップＳ０１，Ｓ０２における動作と同じであるため、説明は省略する。

出力制御部３３が出力制御指令を生成し、各マイクロインバータ１２において出力制御が行われた後、出力制御指令を生成する。その後、第１の実施形態と同様に、所定の待機時間ｔ１が経過するまで待機する。待機時間ｔ１は、第１の実施形態と同様に、予め定めた固定時間としても良く、又は地震予報に含まれる地震発生予想時刻から算出しても良い。

待機時間ｔ１内に閾値ｖ以上の振動が検出された場合（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、第１の実施形態と同様に、出力制御部３３は復帰指令を生成せず、代わりに開閉制御部３４が電磁接触器または開閉器２６ａの解列指令を生成する（ステップＳ１４）。

一方、閾値ｖ以上の振動が検出されないまま待機時間ｔ１が経過すると（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、出力制御指令の内容を示す情報が、通信部３２より操作端末５０に送信される（ステップＳ１５）。情報を受信した操作端末５０は、表示部に出力制御指令の内容と太陽光発電システム１００の復帰の可否を問うメッセージを表示させる。例えば、「太陽光発電システムは出力停止しています。出力再開させますか？」というメッセージを表示すると良い。さらに、このメッセージの下に「はい」と「いいえ」というボタンを表示し、ユーザはタッチパネル若しくはリモコンを使用して、いずれかを選択すると良い。

このメッセージを見たユーザが、入力部５６を介して「はい」を選択した場合（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）、操作端末５０は太陽光発電システム１００の復帰指示として集電箱１４の制御装置３０に送信する。制御装置３０の通信部３２がこの復帰指示を受信すると、出力制御部３３は復帰指令を生成し、通信部３２を介して各マイクロインバータ１２に送信する（ステップＳ１７）。

ユーザが「いいえ」を選択した場合や、あるいはメッセージに気付かない等の事情で入力を行わなかった場合（ステップＳ１６：Ｎｏ）でも、出力制御を続けたままでは発電量が減少してしまう。そこで、待機時間ｔ１経過後からさらに待機時間ｔ２が経過した後（ステップＳ１８：Ｙｅｓ）に、第１の実施形態と同様に、出力制御部３３は自動的に復帰指示を生成するようにしても良い（ステップＳ１７）。待機時間ｔ２は、任意の時間であるが、予め定めた固定時間として記憶部３５に記憶させると良い。

なお、待機時間ｔ１経過後の待機時間ｔ２の間でも、閾値ｖ以上の振動を検出した場合は、出力制御部３３は復帰指令を生成せず、開閉制御部３４はただちに解列指令を生成して電磁接触器または開閉器２６ａを解列するようにしても良い。

（３）効果
以上のように、第２の実施形態では、太陽光発電システム１００に操作端末５０を設けた。操作端末５０は、出力制御部３３が生成した各マイクロインバータ１２への出力制御指令の内容を報知する報知部５４と、ユーザからの復帰指示の入力を受け付ける入力部５６とを備えた構成となっている。出力制御部３３は、この入力部５６で受け付けられた復帰指示に従って、各マイクロインバータ１２に対する復帰指令を生成する。

地震予報を受信してから、所定時間は待機した方が安全であるが、一方、発電量が刻々と低下していくことは否めない。一方、ユーザはテレビ等のニュースを見ることにより、地震予報が誤報であった等の情報を入手可能である。そこで、ユーザからの入力を受け付けて復帰指令を生成することにより、太陽光発電システム１００をいち早く復帰させて、発電量の低下を防ぐことにより、ユーザにとって利便性が高い太陽光発電システム１００を提供することができる。

例えば、第１の実施形態での待機時間ｔを１０分間とした場合、第２の実施形態では、待機時間ｔ１、待機時間ｔ２をそれぞれ５分ずつとすることで、より早く太陽光発電システム１００を復帰できる可能性が高くなる。

待機時間ｔ１，ｔ２の設定は任意の長さであり、例えば発電量の維持を優先させるのであれば、待機時間ｔ１を短くする、あるいは待機時間ｔ１を設けなくても良い。待機時間ｔ１を設けない場合は、出力制御指令を各マイクロインバータ１２に送信すると同時に、出力制御指令の内容を示す情報を操作端末５０に送信し、ユーザからの復帰指示の入力を受け付けてもよい。

３．第３の実施形態
（１）構成
第３の実施形態の実施形態に係る太陽光発電システム１００と集電箱１４について、図８及び図９を用いて説明する。第３の実施形態は、実際に地震が起こり、電磁接触器または開閉器２６ａを解列して太陽光発電システム１００を主回路及び電力系統１８から完全に切り離した後の、復帰動作に関するものである。

太陽光発電システム１００を再び主回路及び電力系統１８に連系させて発電を開始するには、マイクロインバータ１２や太陽電池モジュール２０に地震や二次災害による不具合が生じていないか、安全確認を行うことが重要となる。そして、不具合が生じている場合には、その内容を管理事業者が把握して点検や修理を行うことが必要となる。

そのために、図８に示すように、集電箱１４の制御装置３０は動作確認部３６を備えている。動作確認部３６は、地震後に各マイクロインバータ１２の通信確認及び動作確認、並びに太陽電池モジュール２０の動作確認を行い、太陽光発電システム１００が復帰可能な状態か確認を行う。そして、動作確認におけるそれぞれの確認結果を、ゲートウェイ４０を介して管理事業者の端末機器４４に送信する。

本実施形態では、複数のマイクロインバータ１２のそれぞれにＩＤを付しておき、制御装置３０の記憶部３５にＩＤを記憶しておくと良い。また、制御装置３０は、各マイクロインバータ１２から太陽電池モジュール２０の通常運転時の発電量を取得して、通常運転時発電量ａとして記憶部３５に記憶しておくと良い。通常運転時発電量ａは、例えば１時間や半日といった、まとまった単位時間あたりの合計発電量を取得すると良い。

通常運転時発電量ａを記憶しておき、地震後の発電量と比較することで、地震後の太陽電池モジュール２０が正常に動作しているかを判断することができる。すなわち、地震後の発電量と通常運転時発電量ａとの差分が所定量ｄ以上になっている場合は、太陽電池モジュール２０に何らかの異常が発生していると判断することができる。この所定量ｄは、予め決定して記憶部３５に記憶しておくと良い。

（２）作用
動作確認部３６を含む制御装置３０の復帰動作については、図９のフローチャートを用いて説明する。なお、以下の復帰動作は、振動センサ２８から閾値ｖ以上の振動が一定時間以上検出されなくなってから、すなわち地震が収まってから行うようにしても良い。

動作確認部３６は、まず、ｎ＝１とする初期化を行い（ステップＳ２１），ｎ番目のマイクロインバータ１２に対して通信確認を行う（ステップＳ２２）。具体的には、テスト信号を送信して正常な通信が確立できるかを確認する。つぎに、動作確認部３６はｎ＞Ｎであるかを判定する（ステップＳ２３）。Ｎはマイクロインバータ１２の総数である。ｎ≦Ｎである場合は（ステップＳ２３：Ｎｏ）、ｎ+１のインクリメント処理を行い（ステップＳ２４）、ステップＳ２２に戻って次のマイクロインバータ１２の通信確認を行う。

ｎ＞Ｎである場合には（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）、動作確認部３６は各マイクロインバータ１２との通信確認結果を作成して、ゲートウェイ４０を介して管理事業者の端末機器４４に送信する（ステップＳ２５）。通信確認結果は、各マイクロインバータ１２のＩＤと通信可能又は不能を示したリストとしても良い。なお、制御装置３０がゲートウェイ４０との通信が行えない場合には、太陽光発電システム１００の監視ができない状態であるため、太陽光発電システム１００全体の復帰動作は中止すると良い。

通信確認の結果として通信可能なマイクロインバータ１２が全く無い場合は（ステップＳ２６：Ｎｏ）、集電箱１４の制御装置３０が安全な制御をすることができないため、復帰動作を終了して、事業管理者の点検を待つ。

通信可能なマイクロインバータ１２が存在する場合は（ステップＳ２６：Ｙｅｓ）、それらの通信可能なマイクロインバータ１２に対して動作確認を行う。具体的には、ｎ＝１とする初期化を行い（ステップＳ２７）、ｎ番目のマイクロインバータ１２に対して、動作確認テストを行うように指令信号を生成し、通信部３２より送信する（ステップＳ２８）。マイクロインバータ１２は、この指令信号にしたがって動作確認テストを行う。動作確認テストは、例えば、マイクロインバータ１２内の電圧，電流，内部温度，周波数等の各項目の検出値が安全基準の範囲内であるかを判定することにより行う。安全基準は、マイクロインバータ１２の記憶部３５に記憶しておくと良い。動作確認テストの結果は、各マイクロインバータ１２から集電箱１４の制御装置３０に送信される。

つぎに、動作確認部３６はｎ＞Ｎ’であるかを判定する（ステップＳ２９）。Ｎ’は通信可能なマイクロインバータ１２の総数である。ｎ≦Ｎ’である場合は（ステップＳ２９：Ｎｏ）、ｎ+１のインクリメント処理を行い（ステップＳ３０）、ステップＳ２８に戻って次のマイクロインバータ１２の動作確認を行う。

ｎ＞Ｎである場合には（ステップＳ２９：Ｙｅｓ）、動作確認部３６は各マイクロインバータ１２の動作確認テストの結果を取りまとめて、ゲートウェイ４０を介して管理事業者の端末機器４４に送信する（ステップＳ３１）。全マイクロインバータ１２の動作確認テストの結果は、各マイクロインバータ１２のＩＤ及び項目毎のテスト結果を含んだリストとしても良い。

動作確認の結果で、安全基準を満たすマイクロインバータ１２、すなわち動作可能なマイクロインバータ１２が全く無い場合は（ステップＳ３２：Ｎｏ）、太陽光発電システム１００の動作を再開することができないため、復帰動作を終了して、事業管理者の点検を待つ。

一方、動作可能なマイクロインバータ１２が存在する場合は（ステップＳ３２：Ｙｅｓ）、それらのマイクロインバータ１２に対して出力制御部３３が復帰指令を送信する（ステップＳ３３）。復帰指令は、各マイクロインバータ１２に出力開始を命令するものである。復帰指令を受信したマイクロインバータ１２は復帰指令に従って太陽電池モジュール２０を制御し、発電を開始する。なお、電磁接触器または開閉器２６ａは解列したままにしておく。

動作確認部３６は、発電を開始した太陽電池モジュール２０に対して動作確認を行う。具体的には、ｎ＝１とする初期化を行い（ステップＳ３４）、ｎ番目の太陽電池モジュール２０に接続するマイクロインバータ１２から、太陽電池モジュール２０の単位時間あたりの発電量ｂを取得する。そして、動作確認部３６は、記憶部３５を参照し、取得した発電量ｂと記憶部３５に記憶されている通常運転時発電量ａを比較し、差分を算出する（ステップＳ３５）。この差分が、記憶部３５に記憶されている所定量ｄ以下である場合には（ステップＳ３６：Ｎｏ）、太陽電池モジュール２０は正常に動作していると判断して、次のステップＳ３８に進む。

一方、ａ−ｂの差分が、記憶部３５に記憶されている所定量ｄを超えた場合には（ステップＳ３６：Ｙｅｓ）、太陽電池モジュール２０に何らかの異常が有る可能性があるので、出力制御部３３はマイクロインバータ１２に対して出力停止指令を送信する（ステップＳ３７）。出力停止指令を受信したマイクロインバータ１２は、指令に従って太陽電池モジュール２０の発電を停止する。

つぎに、動作確認部３６はｎ＞Ｎ’’であるかを判定する（ステップＳ３８）。Ｎ’’は通信可能かつ動作確認テストをクリアしたマイクロインバータ１２に接続する太陽電池モジュール２０の総数である。ｎ≦Ｎ’’である場合は（ステップＳ３８：Ｎｏ）、ｎ+１のインクリメント処理を行い（ステップＳ３９）、ステップＳ３５に戻って次の太陽電池モジュール２０の動作確認を行う。

ｎ＞Ｎ’’である場合には（ステップＳ３８：Ｙｅｓ）、動作確認部３６は各太陽電池モジュール２０の発電量の比較結果を取りまとめて、ゲートウェイ４０を介して管理事業者の端末機器４４に送信する（ステップＳ４０）。全太陽電池モジュール２０の比較結果は、各太陽電池モジュール２０が接続するマイクロインバータ１２のＩＤと、それぞれの差分を含むものとしても良い。

ステップＳ３６において、太陽電池モジュール２０の通常運転時発電量ａと地震後の発電量ｂの差分が所定量ｄ以下のものが全く無い場合、すなわち正常に動作している太陽電池モジュール２０が全く無い場合は（ステップＳ４１：Ｎｏ）、太陽光発電システム１００の動作を再開することができないため、復帰動作を終了して事業管理者の点検を待つ。

太陽電池モジュール２０の通常運転時発電量ａと地震後の発電量ｂの差分が所定量ｄ未満のものが存在する場合、すなわち、正常に動作している太陽電池モジュール２０がある場合は（ステップＳ４１：Ｙｅｓ）、それらの太陽電池モジュール２０の動作を続行した状態で、開閉制御部３４が電磁接触器または開閉器２６ａに対する連系指令を生成する（ステップＳ４２）。電磁接触器または開閉器２６ａはこの連系指令に従って電力系統１８に連系することで、太陽光発電システム１００全体が復帰する。

なお、ステップＳ３６の発電量の比較は、夜間、日の出の時間帯又は日の入りの時間帯に地震が発生した場合、発電量の大きな減少が見込まれるため、正確な比較ができないことが予想される。そのため、このような時間帯に地震が発生した場合は、事業管理者が点検を行うまでは、電磁接触器または開閉器２６ａをＯＮせずに管理者による点検を待つようにしても良い。

また、上記の通信確認、安全確認及び発電量比較において一つでも異常の可能性のあるマイクロインバータ１２があった場合には、システム全体を復帰させずに、管理事業者の点検及び修理を待ってから復帰しても良い。

（３）効果
以上のように、第３の実施形態では、集電箱１４の制御装置３０に動作確認部３６を設けた。振動センサ２８が所定値以上の振動を検出して電磁接触器または開閉器２６ａを電力系統１８から解列した後、すなわち地震後に、動作確認部３６は、マイクロインバータ１２との通信によりマイクロインバータ１２及び太陽電池モジュール２０の動作確認を行う。

地震によって太陽光発電システム１００の動作を停止した場合には、太陽光発電システム１００の復帰の前に、マイクロインバータ１２や太陽電池モジュール２０に何らかの障害が発生していないか、十分な安全確認を行う必要がある。一方、地震によって電力系統１８に何らかの障害が生じた場合には、太陽光発電システム１００を復帰して発電を行うことが有用になる可能性もある。そこで、各マイクロインバータ１２との通信が可能な動作確認部３６がマイクロインバータ１２及び太陽電池モジュール２０の動作確認を行うことによって、正常動作するマイクロインバータ１２及び太陽電池モジュール２０を用いて太陽光発電システム１００の復帰することができる。また、管理事業者に対しても、点検や修理に際して有用なデータを提供することができる。

制御装置３０の記憶部３５には、地震が発生する前の太陽電池モジュール２０の発電量を各マイクロインバータ１２から取得して正常運転時発電量ａとして記憶しておくと良い。動作確認部３６で正常動作を確認したマイクロインバータ１２に対して、出力制御部３３は復帰指令を生成すると良い。動作確認部３６は、復帰指令により発電を開始した太陽電池モジュール２０の発電量ｂと、正常運転時発電量ａとを比較して太陽電池モジュール２０の動作確認を行うようにすると良い。

地震前に予め通常運転時発電量ａを取得しておき、地震後の発電量ｂと比較することで、太陽電池モジュール２０が正常に動作しているか判断する材料とすることができ、復帰動作の安全性を高めることができる。

発電量の比較によって動作確認部３６で正常動作を確認できなかった太陽電池モジュール２０については、出力確認部はその太陽電池モジュール２０に接続するマイクロインバータ１２に対して出力停止を命令する出力制御指令を生成すると良い。そして、開閉制御部３４は、正常動作が確認された太陽電池モジュール２０のみが動作する状態で、電磁接触器または開閉器２６ａに対して連系指令を生成すると良い。

正常動作が確認できたマイクロインバータ１２及び太陽電池モジュール２０のみを稼働した状態で電力系統１８又は主回路に連系することができ、地震後においても安全に太陽光発電システム１００を運用することができる。

４．その他の実施形態
本発明のいくつかの複数の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

上述の実施形態では、環境変化情報の例として地震予報を用いたが、これに限られない。例えば、宅内の火災報知器と有線又は無線により接続して、火災信号を受信するようにしても良い。また、あるいはゲートウェイ４０を介して台風や洪水等の気象情報を受信するようにしても良い。

上述の実施形態では、集電箱１４内に、制御装置３０と振動センサ２８を設置する構成としていたが、これに限られない。設置環境等の条件に応じて、制御装置３０又は振動センサ２８を集電箱１４の外部に設けても良い。あるいは、制御装置３０及び振動センサ２８の両方を、集電箱１４の外部に設けても良い。この場合、集電箱１４の外部に設けた部分については、集電箱１４の内部に設けた部分と有線又は無線により通信可能にすると良い。

上述の実施形態では、地震予報と振動センサ２８の組み合わせで、より確実に二次災害を予防できるようにしたが、これらの組み合わせに限られない。たとえば、地震の二次災害による火災が予想されることから、集電箱１４内に煙センサを備え、煙を感知した場合に電磁接触器または開閉器２６ａを解列するようにしても良い。

また、環境変化情報として洪水情報を利用する場合には、集電箱１４に水位センサを設けるようにしても良い。その場合、集電箱１４を、例えば宅内の床面に近い壁面に設置し、底面に穴を設け、宅内の浸水を水位センサが感知できるようにしても良い。

上述の実施形態において、マイクロインバータ１２は太陽電池モジュール２０の裏面に取り付ける例を説明したが、これに限られない。例えば、マイクロインバータ１２は太陽電池モジュール２０を固定する架台に取り付けても良い。あるいは、ケーブルでの接続可能な範囲であれば、マイクロインバータ１２は太陽電池モジュール２０と離れた場所に設置しても良い。例えば、耐火シャッターを備えたガレージの中に設置しても良い。これによって、火事等によってマイクロインバータ１２が損傷し、太陽電池モジュール２０を制御しなくなる可能性を低減することができる。

第１の実施形態及び第２の実施形態では、地震予報を受信したときに、出力制御部３３が全てのマイクロインバータ１２に対する出力停止又は出力低下の出力制御指令を生成する例を説明したが、これに限られない。マイクロインバータ１２ごとに、異なる種類の出力制御指令を生成しても良い。例えば、一部のマイクロインバータ１２には出力停止の指令を送信し、残りのマイクロインバータ１２には出力低下の指令を送信しても良い。

上述の実施形態では、集電箱１４の制御に必要なデータは制御装置３０の記憶部３５に記憶させておく例を説明したが、これに限られない。制御装置３０が接続するゲートウェイ４０の管理システム内にデータを記憶しておき、必要に応じて通信により取得するようにしても良い。

第２の実施形態では、太陽光発電システム１００専用の操作端末５０を設ける例を説明したが、これに限られない。例えばユーザが所持するスマートフォンや携帯電話等の端末機器４２に専用のアプリケーションをインストールして、太陽光発電システム１００の操作端末５０として扱うことも可能である。これによって、ユーザが外出時も、制御装置３０から情報を受信し、かつ操作入力を行うことができる。

１２ マイクロインバータ
１４ 集電箱
１６ 分電盤
１８ 電力系統
２０ 太陽電池モジュール
２２ 太陽電池セル
２４ 接続部
２６ 連系部
２６ａ 電磁接触器または開閉器
２８ 振動センサ
３０ 制御装置
３１ 計時部
３２ 通信部
３３ 出力制御部
３４ 開閉制御部
３５ 記憶部
３６ 動作確認部
４０ ゲートウェイ
４２ ユーザの端末機器
４４ 管理事業者の端末機器
５０ 操作端末
５２ 通信部
５４ 報知部
５６ 入力部
１００ 太陽光発電システム

Claims (9)

1. 複数の太陽電池モジュールと、
   各太陽電池モジュールに接続され、当該太陽電池モジュールの出力制御を行う複数のマイクロインバータと、
   前記複数のマイクロインバータを並列に接続し、それらを集電する集電箱と、
   前記太陽電池モジュールの運転に影響を及ぼす可能性のある環境変化情報に基づいて、前記マイクロインバータに対して出力制御指令を出力する制御装置と、を備え、
   前記集電箱は、外部回路に対する連系及び解列を切り換える電磁接触器または開閉器と、
   前記制御装置に接続された振動センサと、を有し、
   前記制御装置は、地震予報を受信する受信部と、
   当該地震予報に基づいて各マイクロインバータに対する出力制御指令を生成する出力制御部と、を有し、
   前記受信部が前記地震予報を受信してから所定時間内に前記振動センサから所定値以上の振動を検出した場合に、前記電磁接触器または開閉器に対する解列指令を生成する開閉制御部を有すること、
   を特徴とする太陽光発電システム。
2. 前記制御装置を前記集電箱内に設置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. 前記環境変化情報は、地震の発生予測を報知する地震予報であることを特徴とする請求項１又は２記載の太陽光発電システム。
4. 前記受信部が前記地震予報を受信してから所定時間内に、前記振動センサから所定値以上の振動が検出されなかった場合に、前記出力制御部は各マイクロインバータに対する復帰指令を生成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽光発電システム。
5. 前記制御装置の前記出力制御部が生成した各マイクロインバータへの出力制御指令の内容を報知する報知部と、
   ユーザからの復帰指示の入力を受け付ける入力部と、を更に有し、
   前記出力制御部は、前記入力部で受け付けられた復帰指示に応じて、各マイクロインバータに対する復帰指令を生成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の太陽光発電システム。
6. 前記制御装置は、前記振動センサが所定値以上の振動を検出して前記電磁接触器または開閉器を前記外部回路から解列した後に、前記マイクロインバータとの通信により、前記マイクロインバータ及び前記太陽電池モジュールの動作確認を行う動作確認部を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の太陽光発電システム。
7. 前記制御装置は、前記振動センサが所定値以上の振動を検出する前の前記太陽電池モジュールの発電量を各マイクロインバータから取得して通常運転時発電量として記憶する記憶部を有し、
   前記出力制御部は、前記動作確認部で正常動作を確認したマイクロインバータに対して復帰指令を生成し、
   前記動作確認部は、前記復帰指令により発電を開始した太陽電池モジュールの発電量と、前記通常運転時発電量とを比較して太陽電池モジュールの動作確認を行うことを特徴とする請求項６記載の太陽光発電システム。
8. 前記出力制御部は、前記動作確認部で正常動作を確認できなかった太陽電池モジュールに接続するマイクロインバータに対して出力停止を命令する出力制御指令を生成し、
   前記開閉制御部は、正常動作が確認された太陽電池モジュールのみが動作する状態で、前記電磁接触器または開閉器に対して連系指令を生成することを特徴とする請求項７記載の太陽光発電システム。
9. 複数の太陽電池モジュールのそれぞれに接続された複数のマイクロインバータを並列に接続する接続部と、
   前記接続部を分電盤を介して外部回路に連系する連系部と、
   前記太陽電池モジュールの運転に影響を及ぼす可能性のある環境変化情報に基づいて、前記マイクロインバータに対して出力制御指令を出力する制御装置と、
   前記外部回路に対する連系及び解列を切り換える電磁接触器または開閉器と、
   前記制御装置に接続された振動センサと、を備え、
   前記制御装置は、地震予報を受信する受信部と、
   当該地震予報に基づいて各マイクロインバータに対する出力制御指令を生成する出力制御部と、を有し、
   前記受信部が前記地震予報を受信してから所定時間内に前記振動センサから所定値以上の振動を検出した場合に、前記電磁接触器または開閉器に対する解列指令を生成する開閉制御部を有すること、
   を特徴とする集電箱。