JP6423317B2 - 太陽光発電システム、パワーコンディショナおよび遠隔表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、太陽光発電システム、パワーコンディショナおよび遠隔表示装置に関する。

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

一般に、遠隔地から太陽光発電システムの操作を行うオペレータには、パワーコンディショナの動作状態、例えば、電力変換中や停止中などの状態を示すステータスが伝えられている。オペレータは、ディスプレイなどに表示されたステータスに基づいて、遠隔地からパワーコンディショナの操作を行っている。

しかしながら、パワーコンディショナの動作状態を示すステータスでは、停止しているパワーコンディショナが、自動運転モードにおいて停止している（例えば、日射がなくて発電が行われていないの）か、異常により停止しているのか、遠隔地にいるオペレータには判別できな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、遠隔地からの運転状態の判別をより行いやすくすることができる太陽光発電システム、パワーコンディショナ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、前記パワーコンディショナの故障または前記商用系統の異常が発生している第１状態、および、前記パワーコンディショナにおける前記直流電力から前記交流電力への変換が許可されていない第２状態を検出し、前記第１状態および前記第２状態の組み合わせに対応した信号 を出力する検出部と、前記検出部から出力された前記信号に基づいて表示を行う遠隔表示部と、が設けられていることを特徴とする。

本発明のパワーコンディショナは、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、前記パワーコンディショナの故障または前記商用系統の異常が発生している第１状態、および、前記パワーコンディショナにおける前記直流電力から前記交流電力への変換が許可されていない第２状態を検出し、前記第１状態および前記第２状態の組み合わせに対応した信号を出力する検出部が設けられていることを特徴とする。

本発明の遠隔表示装置は、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の状態を少なくとも表示する遠隔表示装置であって、前記パワーコンディショナの故障または前記商用系統の異常が発生している第１状態、および、前記パワーコンディショナにおける前記直流電力から前記交流電力への変換が許可されていない第２状態を検出し、前記第１状態および前記第２状態の組み合わせに対応した信号を出力する検出部から出力された前記信号に基づいて表示を行うことを特徴とする。

本発明の太陽光発電システム、パワーコンディショナおよび遠隔表示装置によれば、パワーコンディショナの故障または商用系統の異常が発生している第１状態と、パワーコンディショナにおける変換が許可されていない第２状態の組み合わせに対応した信号を出力することにより、遠隔表示部において、当該信号に対応した表示が行われる。

上記発明の太陽光発電システムにおいて前記検出部は、前記第１状態を検出する第１検出部、および、前記第２状態を検出する第２検出部を少なくとも有し、前記第１検出部から出力される第１信号、および、前記第２検出部から出力される第２信号の組み合わせにより、前記第１状態および前記第２状態の組み合わせに対応した信号の出力が行われることが好ましい。

このように、第１状態を検出して第１信号を出力する第１検出部、および、第２状態を検出して第２信号を出力する第２検出部を有することにより、第１信号および第２信号の組み合わせで、第１状態および第２状態の組み合わせに対応した信号を生成することができる。

上記発明の太陽光発電システムにおいて、前記第１状態および前記第２状態の組み合わせに対応した信号の出力には、少なくとも、前記第１状態および前記第２状態の両者が検出される第１組み合わせ、前記第１状態は検出されず前記第２状態のみが検出される第２組み合わせ、および、前記第１状態および前記第２状態の両者が検出されない第３組み合わせが含まれることが好ましい。

このように第１組み合わせ、第２組み合わせ、第３組み合わせに対応した信号を用いることにより、遠隔表示部において当該信号に対応した表示を行った際に、状態の把握を行いやすくなる。

上記発明の太陽光発電システムにおいて前記遠隔表示部は、前記第１組み合わせの信号を受信した後、前記第２組み合わせの信号を受信した場合、異常状態を知らせる通知を行い、前記第２組み合わせの信号を受信した後、前記第３組み合わせの信号を受信した場合、前記異常状態を知らせる通知を停止することが好ましい。

このように第１組み合わせの信号受信から、第２組み合わせの信号を受信した場合に異常状態を知らせる通知を行い、さらに第３組み合わせの信号を受信した場合に異常状態を知らせる通知を停止することにより、パワーコンディショナの状態把握を更に行いやすくなる。

本発明の太陽光発電システム、パワーコンディショナおよび遠隔表示装置によれば、パワーコンディショナの故障または商用系統の異常が発生している第１状態と、パワーコンディショナにおける変換が許可されていない第２状態の組み合わせに対応した信号を出力することにより、遠隔地からの運転状態の判別をより行いやすくな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。 図２の表示部における表示内容を説明する模式図である。

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から図３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、制御部１５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１５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。

制御部１５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１５には、さらに、第１検出部（検出部）１６および第２検出部（検出部）１７が少なくとも設けられている。

制御部１５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。

第１検出部１６は、パワーコンディショナ１２の故障または商用系統５の異常が発生している第１状態を検出し、検出結果を第１信号として出力するものである。第２検出部１７は、パワーコンディショナ１２における直流電力から交流電力への変換が許可されていない第２状態を検出し、検出結果を第２信号として出力するものである。

ここで、第１信号および第２信号が出力されている第１組み合わせは、パワーコンディショナ１２の運転状態が異常停止モードであることを示すものである。第１信号は出力されず、第２信号は出力される第２組み合わせは、パワーコンディショナ１２の異常停止モードが解除された後、かつ、自動運転モードになる前の状態であることを示すものである。第１信号および第２信号が出力されていない第３組み合わせは、パワーコンディショナ１２の運転状態が自動運転モードに切り替えられた後を示すものであり、電力の変換が行われていない状態も含むものである。

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。

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１５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（遠隔表示部）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１５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１５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１５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図２および図３を参照しながら説明する。

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、第１検出部１６および第２検出部１７により検出される。第１検出部１６は、商用系統５の異常が発生している第１状態を検出たとして第１信号を出力する。第２検出部１７は、パワーコンディショナ１２における直流電力から交流電力への変換が許可されていない第２状態を検出したとして第２信号を出力する。出力された第１信号および第２信号、言い換えると第１組み合わせの信号は遠隔操作装置２１に入力される。

第１組み合わせの信号が入力されると、遠隔操作装置２１は、図３に示すように、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。図３では、故障内容として停電信号と表記されている例に適用して説明している。さらに、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、図２に示すように、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１５に入力される。

制御部１５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は、第１検出部１６および第２検出部１７により検出される。つまり、第１検出部１６からの第１信号を出力は停止され、第２検出部１７からの第２信号を出力は継続される。

第１信号は出力されず、第２信号は出力される第２組み合わせの信号は遠隔操作装置２１に入力される。遠隔操作装置２１は、第２組み合わせの信号に基づいて、図３に示すように、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。さらに、表示部２５は、異常停止モードが解除された後に自動運転モードに切り替えられていないという異常状態を知らせる通知を行う。図３では、故障内容の欄に自動運転異常の表示が行われる例に適用して説明している。

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、図２に示すように、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１５に入力される。

制御部１５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。

パワーコンディショナ１２における自動運転モードへの切り替わりは、第１検出部１６および第２検出部１７により検出される。つまり、第１検出部１６からの第１信号の出力、および、第２検出部１７からの第２信号の出力は停止される。

第１信号および第２信号が出力されない第３組み合わせの信号は遠隔操作装置２１に入力される。遠隔操作装置２１は、図３に示すように、第３組み合わせの信号に基づいて、表示部２５にパワーコンディショナ１２における運転状態、つまり自動運転モードに切り替えられたことを示す表示を行う。さらに、自動運転モードに切り替えられていないという異常状態を知らせる通知を停止する。図３では、故障内容の欄に運転との表示が行われる例に適用して説明している。

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、パワーコンディショナ１２の故障または商用系統５の異常が発生している第１状態と、パワーコンディショナ１２における変換が許可されていない第２状態の組み合わせに対応した信号を出力することにより、表示部２５において、当該信号に対応した表示が行われる。そのため、遠隔地からパワーコンディショナ１２の運転状態判別をより行いやすくなる。

第１状態を検出して第１信号を出力する第１検出部１６、および、第２状態を検出して第２信号を出力する第２検出部１７を有することにより、第１信号および第２信号の組み合わせで、第１状態および第２状態の組み合わせに対応した信号を生成することができる。

第１組み合わせ、第２組み合わせ、第３組み合わせに対応した信号を用いることにより、表示部２５において当該信号に対応した表示を行った際に、状態の把握を行いやすくなる。

第１組み合わせの信号受信から、第２組み合わせの信号を受信した場合に異常状態を知らせる通知を行い、さらに第３組み合わせの信号を受信した場合に異常状態を知らせる通知を停止することにより、パワーコンディショナ１２の状態把握を更に行いやすくなる。

なお、上述の実施形態のように、パワーコンディショナ１２と制御部１５とが別々に設けられていてもよいし、パワーコンディショナ１２と制御部１５とが一体に設けられていてもよく、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の故障または商用系統５の異常が発生している第１状態の検出結果を表す第１信号、および、パワーコンディショナ１２における直流電力から交流電力への変換が許可されていない第２状態の検出結果を表す第２信号の組み合わせにより、遠隔地からパワーコンディショナ１２の運転状態判別を行う例に適用して説明したが、これら信号の組み合わせに限定されるものではなく、パワーコンディショナ１２の運転状態の判別内容を直接表す信号を用いてもよく、特にその態様を限定するものではない。

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、１６…第１検出部（検出部）、１７…第２検出部（検出部）、２５…表示部（遠隔表示部）

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、
   前記パワーコンディショナの故障または前記商用系統の異常が発生している第１状態、および、前記パワーコンディショナにおける前記直流電力から前記交流電力への変換が許可されていない第２状態を検出し、前記第１状態および前記第２状態の組み合わせに対応した信号を出力する検出部と、
   前記検出部から出力された前記信号に基づいて表示を行う遠隔表示部と、
   が設けられていることを特徴とする太陽光発電システム。
2. 前記検出部は、前記第１状態を検出する第１検出部、および、前記第２状態を検出する第２検出部を少なくとも有し、
   前記第１検出部から出力される第１信号、および、前記第２検出部から出力される第２信号の組み合わせにより、前記第１状態および前記第２状態の組み合わせに対応した信号の出力が行われ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. 前記第１状態および前記第２状態の組み合わせに対応した信号の出力には、少なくとも、前記第１状態および前記第２状態の両者が検出される第１組み合わせ、前記第１状態は検出されず前記第２状態のみが検出される第２組み合わせ、および、前記第１状態および前記第２状態の両者が検出されない第３組み合わせが含まれ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. 前記遠隔表示部は、前記第１組み合わせの信号を受信した後、前記第２組み合わせの信号を受信した場合、異常状態を知らせる通知を行い、
   前記第２組み合わせの信号を受信した後、前記第３組み合わせの信号を受信した場合、前記異常状態を知らせる通知を停止することを特徴とする請求項３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、
   前記パワーコンディショナの故障または前記商用系統の異常が発生している第１状態、および、前記パワーコンディショナにおける前記直流電力から前記交流電力への変換が許可されていない第２状態を検出し、前記第１状態および前記第２状態の組み合わせに対応した信号を出力する検出部が設けられていることを特徴とするパワーコンディショナ。

Images