JP6429691B2

JP6429691B2 - 太陽光発電システムおよびパワーコンディショナ

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Inventors: 清俊田中; 大介田嶌; 長田　和哉; 和哉長田
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Publication date: 2018-11-28
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Description

本発明は、太陽光発電システムおよびパワーコンディショナに関する。

太陽光発電システムは、例えば２００９年１月より新たな補助金制度、さらに同年１１月からは余剰電力買取制度が導入されたことで、急速に設置が進められている。また、２０１２年７月からは固定価格買取制度が始められたことで、メガソーラーのような大型システムの導入も多くなっている。

太陽光発電システムが大量に普及することで、国内の太陽光発電システムの発電電力と、発電の中断ができないようなその他の発電システムの発電電力との合計が、国内における電力需要を上回る状況が発生し得る。このような状況が発生した場合は、電力系統の周波数が上昇することで、電力系統の全ての発電システムが停止してしまう系統崩壊と呼ばれる現象が起こる可能性がある。

このような系統崩壊を防止するため、平成２２年６月８日に経済産業省で開催された「次世代送配電システム制度検討会第１ワーキンググループ」において対処手段が検討された。その際の参考資料であった下記の非特許文献１には、具体的な対処手段として、パワーコンディショナにカレンダー機能を設けることが記載されている。パワーコンディショナは、太陽光発電システムの構成要素の一つであって、太陽電池からの直流電力を交流電力に変換する装置である。パワーコンディショナのカレンダー機能によると、太陽光発電システムの発電電力が多くかつ電力需要の少ない５月の連休日を「特異日」として、特異日にはパワーコンディショナの出力の上限がパワーコンディショナの定格出力の例えば５０％に設定される。また、その他の対処手段として、電力会社が設置した指令所から、通信網を介して太陽光発電システムへ、必要に応じて出力抑制指令を送信することが記載されている。

出力抑制合同検討会（電気事業連合会／社団法人日本電機工業会／一般社団法人太陽光発電協会）著、「「出力抑制合同検討会」検討結果最終報告出力抑制機能の具体的な方策（技術論の検討）（次世代送配電システム制度検討会第１ワーキンググループ（ＷＧ１）（第１回）配布資料資料６）」、経済産業省２００９年

上記したように、カレンダー機能または出力抑制指令のような出力抑制情報によって太陽光発電システムの出力を制限することで系統崩壊を効果的に回避し得る。一方、太陽光発電システムが大量に普及する前で、かつ、出力抑制情報の仕様が決まっていない過渡期では、パワーコンディショナに出力抑制の基本機能のみを設け、上記仕様が決まった後、出力抑制情報を有する制御機器をパワーコンディショナに後付けし、将来、太陽光発電システムが大量に普及したときに、制御機器を介して出力抑制を実施することが想定される。

すなわち、パワーコンディショナは、制御機器が取り付けられる前には、出力抑制を実施しないが、制御機器が取り付けられた後には、出力抑制情報に従い、確実に出力抑制を実施することが要求され、たとえ制御機器が故障し、出力抑制情報が得られない場合であっても、パワーコンディショナの出力が抑制され、系統崩壊が回避される必要がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、パワーコンディショナの出力を抑制するための出力抑制情報を有する制御機器が設置された後は、たとえ制御機器が故障した場合でも、パワーコンディショナの出力を抑制し、系統崩壊を回避することが可能な太陽光発電システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る太陽光発電システムは、太陽光を受けて発電をする太陽電池モジュールと、前記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出力を抑制するための出力抑制情報を有する制御機器と、を備え、前記パワーコンディショナは、当該パワーコンディショナの出力抑制が実施済みであるか否かを判定し、前記出力抑制が実施済みではない場合は、前記制御機器と通信可能か否かを判定し、前記制御機器と通信可能でかつ前記制御機器から前記出力抑制情報を取得可能であるときは、前記出力抑制情報を前記制御機器から取得した後に、前記出力抑制が実施済みであることを記憶すると共に、当該出力抑制情報に基づき当該パワーコンディショナの出力を抑制し、前記出力抑制が実施済みである場合は、前記制御機器と通信可能か否かを判定し、前記制御機器と通信可能であるときは、前記出力抑制情報を前記制御機器から取得した後に、当該出力抑制情報に基づき当該パワーコンディショナの出力を抑制し、前記制御機器と通信可能でないときは、当該パワーコンディショナの出力を停止することを特徴とする。

本発明によれば、パワーコンディショナの出力を抑制するための出力抑制情報を有する制御機器が設置された後は、たとえ制御機器が故障した場合でも、パワーコンディショナの出力を抑制し、系統崩壊を回避することができる、という効果を奏する。

実施の形態１に係る太陽光発電システムの構成図実施の形態１におけるパワーコンディショナの構成を示すブロック図実施の形態１における制御部のハードウェア構成を示す図実施の形態１における表示ユニットの構成を示すブロック図実施の形態１におけるパワーコンディショナの動作を示すフローチャート実施の形態１におけるパワーコンディショナの制御部の機能構成を示すブロック図実施の形態１における出力抑制情報の一例を示した図実施の形態２に係る太陽光発電システムの構成図実施の形態２における計測ユニットの構成を示すブロック図実施の形態３に係る太陽光発電システムの構成図実施の形態４におけるパワーコンディショナの構成を示すブロック図実施の形態４におけるパワーコンディショナの動作を示すフローチャート

以下に、本発明に係る太陽光発電システムおよびパワーコンディショナの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態に係る太陽光発電システムの構成図である。図１に示すように、本実施の形態に係る太陽光発電システムは、太陽電池モジュール１と、太陽電池モジュール１に接続されると共に分電盤３を介して負荷８および商用電源１０に接続されたパワーコンディショナ２と、パワーコンディショナ２に接続されると共にルーター５を介してインターネット１３に接続された表示ユニット４とを備える。

太陽電池モジュール１は、例えば住宅の屋上に設置されている。太陽電池モジュール１は、太陽光を受けて発電をする。具体的には、太陽電池モジュール１は、太陽光を受けて直流電力を発生させる。なお、太陽電池モジュール１は、１枚で構成されてもよく、あるいは複数枚を組み合わせて構成されていてもよい。本実施の形態では、いずれの場合も含めて太陽電池モジュール１と称する。

パワーコンディショナ２は、太陽電池モジュール１が発電した直流電力を交流電力へ変換し、この交流電力を出力する。パワーコンディショナ２は、例えば住宅内に設置される。パワーコンディショナ２には交流電力の出力用に出力線１１が接続され、出力線１１は、住宅内の分電盤３を介して商用電源１０に接続されている。また、出力線１１は、分電盤３内の連系ブレーカー３ａおよび分岐ブレーカー３ｂを介して住宅内の電気機器である負荷８に接続される。また、出力線１１は、分電盤３内の連系ブレーカー３ａおよび主幹ブレーカー３ｃを介して商用電源１０に接続される。パワーコンディショナ２から出力された交流電力は、分電盤３内の連系ブレーカー３ａおよび分岐ブレーカー３ｂを経由して負荷８に供給され、負荷８で消費される。また、パワーコンディショナ２から出力された交流電力が負荷８で消費されずに余った場合は、余った分は住宅外の商用電源１０に供給される。これを逆潮流という。なお、パワーコンディショナ２は、分電盤３を介さずに商用電源１０に接続される構成も可能である。また、太陽光発電システムの設置形態には、パワーコンディショナ２の発電電力を負荷８に供給することなく、発電電力を全て商用電源１０に供給する形態がある。これを全量買取方式という。本実施の形態は、全量買取方式が採用された太陽光発電システムにも適用可能である。

図２は、パワーコンディショナ２の構成を示すブロック図である。パワーコンディショナ２は、直流電力を交流電力に変換する電力変換部２０と、電力変換部２０を制御するための制御信号を出力する制御部２１と、外部と通信をする通信部２２と、故障または障害が発生したことを報知可能な報知部である出力部２３とを備えている。電力変換部２０は、ＤＣ／ＤＣ変換機能を有するコンバータ２０ａ、コンバータ２０ａの後段に配置され、ＤＣ／ＡＣ変換機能を有するインバータ２０ｂ、およびインバータ２０ｂの後段に配置され、ノイズを抑制するフィルタ処理を施すフィルタ回路２０ｃを備えている。制御部２１は、コンバータ２０ａを制御するために制御信号をコンバータ２０ａに出力すると共に、インバータ２０ｂを制御するために制御信号をインバータ２０ｂに出力する。制御部２１は、コンバータ２０ａおよびインバータ２０ｂの通常の制御の他、後述する電力抑制制御も含めてパワーコンディショナ２の全体の制御を司る。図３は、制御部２１のハードウェア構成を示す図である。制御部２１は、プロセッサ３０およびメモリ３１を備える。プロセッサ３０は、メモリ３１に記憶された制御プログラムに従って動作する。通信部２２は、送受信装置である。出力部２３は、例えば、表示装置、鳴動装置、またはこれらの双方で実現される。

表示ユニット４は、有線である信号線１２を介してパワーコンディショナ２と接続されており、信号線１２を介してパワーコンディショナ２との間で通信可能である。また、表示ユニット４は、無線通信を介してルーター５と接続され、ルーター５を介して、通信網であるインターネット１３に接続される。表示ユニット４は、ルーター５およびインターネット１３を介して各種情報を取得する。特に、表示ユニット４は、ルーター５およびインターネット１３を介して、例えば電力会社により設置された指令所から出力抑制情報１５を取得する。ここで、出力抑制情報１５は、パワーコンディショナ２の出力を抑制するための情報である。すなわち、表示ユニット４は、パワーコンディショナ２の出力を抑制するための出力抑制情報１５を有する。表示ユニット４は、出力抑制情報１５をパワーコンディショナ２に出力することでパワーコンディショナ２に出力抑制を実施させる制御機器である。

図４は、表示ユニット４の構成を示すブロック図である。図４に示すように、表示ユニット４は、表示部４ａ、記憶部４ｂ、制御部４ｃおよび通信部４ｄを備えている。表示部４ａは、表示ユニット４が保有する情報を表示することができる。ここで、表示ユニット４が保有する情報には、出力抑制情報１５およびパワーコンディショナ２から取得された制御情報が含まれる。記憶部４ｂは、表示ユニット４が保有する情報を記憶する記憶装置である。特に、出力抑制情報１５は記憶部４ｂに記憶される。制御部４ｃは、表示ユニット４の全体の制御を司る。制御部４ｃのハードウェア構成は、パワーコンディショナ２の制御部２１と同様に、図３で示すプロセッサ３０およびメモリ３１で与えられる。通信部４ｄは、パワーコンディショナ２またはルーター５と通信をする。通信部４ｄは、送受信装置である。制御部４ｃは、通信部４ｄを介して指令所から出力抑制情報１５を取り込み、取り込まれた出力抑制情報１５を通信部４ｄを介してパワーコンディショナ２に送信することでパワーコンディショナ２の出力抑制を実施する。

現段階では、国内の太陽光発電システムの発電電力と、発電の中断ができないようなその他の発電システムの発電電力との合計が、国内における電力需要を上回る状況が発生していないため、電力会社が設置した指令所からの出力抑制情報１５の仕様が決まっておらず、検討段階である。従って、この仕様が決まるまでは、出力抑制情報１５を取り込む表示ユニット４の設置はなされない。このため、パワーコンディショナ２には、表示ユニット４から出力抑制情報１５を取得し、出力抑制情報１５に従って出力抑制を実施する基本機能のみを実装しておき、指令所からの出力抑制情報１５の仕様が決まった後に、表示ユニット４を取り付け、または、出力抑制情報１５を取り込むことのできない従来の表示ユニットに代えて表示ユニット４を取り付けることにより、パワーコンディショナ２による出力抑制動作を実現する。

このような構成の太陽光発電システムでは、出力抑制情報１５を取り込む表示ユニット４の設置が必要となるまでは、系統崩壊が発生する恐れがないため、パワーコンディショナ２が表示ユニット４との間で通信ができない場合でも、出力抑制を実施する必要はない。しかし、出力抑制情報１５を取り込む表示ユニット４を設置した後は、出力抑制情報１５に従いパワーコンディショナ２の出力を抑制し、系統崩壊を回避する必要がある。

図５は、パワーコンディショナ２の動作を示すフローチャートである。ここでは、表示ユニット４がインターネット１３を介して出力抑制情報１５を取得するものとする。なお、表示ユニット４はフローチャートでは制御機器と表現する。また、パワーコンディショナ２は、本フローチャートに示す動作を一定周期で実施する。この周期は、例えば１秒周期とする。また、図６は、パワーコンディショナ２の制御部２１の機能構成を示すブロック図である。制御部２１は、判定部２ａ、判定部２ｂ、出力抑制実施部２ｃおよび出力停止部２ｄを備える。

パワーコンディショナ２は、出力抑制が実施済みか否かを判定する（ステップＳ１）。すなわち、パワーコンディショナ２は、過去一度でもパワーコンディショナ２の出力抑制が実施されたことがないかを調べる。この処理は、制御部２１における第１の判定部である判定部２ａが実施する。この際、出力抑制が実施済みの場合は、メモリ３１に出力抑制実施済み情報が記憶されているので、判定部２ａは、メモリ３１を参照することにより、出力抑制が実施済みか否かを判定することができる。

ステップＳ１での判定の結果、出力抑制が実施済みではない場合、すなわち、過去一度も出力抑制が実施されたことがない場合（ステップＳ１、Ｎｏ）、パワーコンディショナ２は、制御機器と通信可能か否かの判定をする（ステップＳ２）。ステップＳ２での判定の結果、制御機器と通信不可である場合は（ステップＳ２、Ｎｏ）、パワーコンディショナ２は、パワーコンディショナ２に制御機器が接続されていないと判定し、パワーコンディショナ２の出力抑制を実施せずに、処理を終える。ステップＳ２での判定の結果、制御機器と通信可能であれば（ステップＳ２、Ｙｅｓ）、パワーコンディショナ２は、出力抑制情報１５を制御機器から取得可能か否かを判定する（ステップＳ３）。ステップＳ３での判定の結果、出力抑制情報１５が制御機器から取得可能でない場合は、パワーコンディショナ２は、出力抑制を実施する必要性がないと判断し、処理を終える（ステップＳ３、Ｎｏ）。なお、制御機器との通信が可能でありながら、出力抑制情報１５を制御機器から取得可能でない場合とは、指令所から制御機器に出力抑制情報１５が発令されていない場合である。ステップＳ３での判定の結果、出力抑制情報１５が制御機器から取得可能である場合（ステップＳ３，Ｙｅｓ）は、パワーコンディショナ２は、出力抑制情報１５を制御機器から取得し（ステップＳ４）、出力抑制実施済みとし、メモリ３１に出力抑制実施済み情報を記憶させる（ステップＳ５）。パワーコンディショナ２は、ステップＳ５で出力抑制実施済みとした後、出力抑制情報１５に基づき出力を抑制する（ステップＳ１１）。なお、ステップＳ２、Ｓ３およびＳ４の処理は、制御部２１における第２の判定部である判定部２ｂが実施する。また、ステップＳ５，Ｓ１１の処理は、制御部２１における出力抑制実施部２ｃが実施する。

図７は、出力抑制情報１５の一例を示した図である。出力抑制情報１５は、例えば、出力抑制を実施する「年月日」、「時刻」および「抑制量」をリストにしたものである。ここで、「抑制量」は、例えば、パワーコンディショナ２の定格出力に対する割合で与えられる。例えば、「年月日」が２０１５／０５／１０、「時刻」が１０：００〜１０：５９のときは、「抑制量」が７０％とされているので、パワーコンディショナ２の定格出力の７０％を最大値として、パワーコンディショナ２はこれ以上の発電電力を出力しないように制御される。

ステップＳ１での判定の結果、過去に出力抑制が実施済みであると判定した場合（ステップＳ１、Ｙｅｓ）、パワーコンディショナ２は、制御機器と通信可能か否かの判定をする（ステップＳ７）。ステップＳ７での判定の結果、制御機器と通信不可である場合は（ステップＳ７、Ｎｏ）、パワーコンディショナ２は、制御機器の故障または信号線１２の障害により通信ができない状態と判断し、出力を停止する（ステップＳ９）。続いて、パワーコンディショナ２は、制御機器の故障または信号線１２の障害により通信ができない状態にあることを太陽光発電システムの管理者に報知するため警報を発する。すなわち、パワーコンディショナ２は、制御機器との通信が異常であることを警報する（ステップＳ１０）。この警報は、パワーコンディショナ２の出力部２３が実施する。例えば、出力部２３がランプの場合には、ランプの点滅により通信異常であることを報知する。また、出力部２３がブザーの場合には、ブザー音により通信異常であることを報知する。なお、ランプは表示部の一例であり、ブザーは鳴動装置の一例である。

ステップＳ７での判定の結果、制御機器と通信可能である場合は（ステップＳ７、Ｙｅｓ）、パワーコンディショナ２は、出力抑制情報１５を制御機器から取得し（ステップＳ８）、出力抑制情報１５に基づき出力を抑制し（ステップＳ１１）、処理を終える。なお、ステップＳ７およびＳ８の処理は、制御部２１における判定部２ｂが実施し、ステップＳ９は、制御部２１における出力停止部２ｄが実施する。

なお、図５において、ステップＳ１０の処理を省略することも可能である。また、図５では、ステップＳ５の処理の後にステップＳ１１の処理を実施しているが、ステップＳ４の処理の後にステップＳ１１、ステップＳ５の順に処理を実施することも可能である。

本実施の形態によれば、パワーコンディショナ２の出力を抑制するための出力抑制情報１５を有する制御機器である表示ユニット４が設置される前は、パワーコンディショナ２は出力抑制を実施しないが、表示ユニット４が設置された後には、パワーコンディショナ２は、表示ユニット４との通信が可能な場合には、出力抑制情報１５に従って出力抑制を実施し、表示ユニット４との通信に支障が生じ、出力抑制情報１５が取得できなかった場合は、出力を停止する。従って、系統崩壊を回避することが可能になる。

なお、機器間の通信は上記した具体例に限定されない。すなわち、表示ユニット４とパワーコンディショナ２との間の通信および表示ユニット４とルーター５との間の通信は、無線および有線のいずれでもよい。この場合の通信は、ＲＳ４８５のような標準インターフェース、有線ＬＡＮ、または電力線搬送の有線によるものであってもよいし、無線ＬＡＮまたはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）の無線によるものであってもよい。また、表示ユニット４とパワーコンディショナ２との間の通信は、デジタル通信が一般的であるが、これに限定されるものではなく、例えば０−５Ｖまたは４−２０ｍＡのアナログ信号によっても可能である。

また、本実施の形態では、出力抑制情報１５はインターネット１３を介して表示ユニット４に取り込まれるが、これに限定されず、専用線によって表示ユニット４に取り込まれるようにしてもよい。また、出力抑制情報１５は予め表示ユニット４に記憶させておき、例えばメモリーカードの記憶手段を用いて更新するようにしてもよい。

本実施の形態では、パワーコンディショナ２の台数は１台としたが、パワーコンディショナ２の台数は２台以上でもよい。パワーコンディショナ２の台数が２台以上の場合については実施の形態２，３で具体的に説明する。

また、本実施の形態では、パワーコンディショナ２、表示ユニット４およびルーター５が互いに異なる筐体内に設けられるが、これらは同一の筐体内に設けられていてもよい。

実施の形態２．
図８は、本実施の形態に係る太陽光発電システムの構成図である。図８に示すように、本実施の形態に係る太陽光発電システムは、２台の太陽電池モジュール１と、２台の太陽電池モジュール１にそれぞれ接続されると共に分電盤３を介して負荷８および商用電源１０に接続された２台のパワーコンディショナ２と、２台のパワーコンディショナ２に接続され、表示ユニット４およびルーター５を介してインターネット１３に接続されると共に、分電盤３と商用電源１０との接続点における電流および電圧を計測する計測ユニット７とを備える。

パワーコンディショナ２の出力線１１は、分電盤３を介して商用電源１０に接続されている。詳細には、出力線１１は、分電盤３内の連系ブレーカー３ａおよび主幹ブレーカー３ｃを介して商用電源１０に接続される。分電盤３には、分電盤３と商用電源１０との接続点における電流を計測する電流センサー６が設置されている。電流センサー６は計測ユニット７に接続され、電流センサー６の出力は計測ユニット７に入力される。また、計測ユニット７は、分電盤３に接続され、分電盤３と商用電源１０との接続点における電圧、すなわち、商用電源１０の電圧を計測する。なお、実施の形態１で説明したように、パワーコンディショナ２は分電盤３を介さずに商用電源１０に接続されていてもよく、この場合は、計測ユニット７は、パワーコンディショナ２と商用電源１０との接続点における電流および電圧を計測することとなる。

計測ユニット７は、電流計測値および電圧計測値から電力を算出する。これにより、計測ユニット７は、逆潮流が発生しているのか否かを判定することができる。このように、計測ユニット７は、太陽光発電システムの発電電力が負荷８で消費されず、発電電力が余った場合は、太陽光発電システムから商用電源１０に流れる電力を計測し、逆に太陽光発電システムの発電電力が負荷８の消費電力より少ない場合は、商用電源１０から負荷８に流れる電力を計測することとなる。

計測ユニット７は、有線である信号線１２を介して２台のパワーコンディショナ２の各々と接続されており、信号線１２を介して２台のパワーコンディショナ２の各々との間で通信可能である。計測ユニット７は、信号線１２を介してパワーコンディショナ２の各々から制御情報を取得する。また、計測ユニット７は、無線通信を介して表示ユニット４と接続されている。

表示ユニット４は、実施の形態１と同様に、無線通信を介してルーター５と接続され、ルーター５を介して、通信網であるインターネット１３に接続される。表示ユニット４は、ルーター５およびインターネット１３を介して各種情報を取得する。特に、表示ユニット４は、ルーター５およびインターネット１３を介して、例えば電力会社により設置された指令所から出力抑制情報１５を取得する。表示ユニット４は、指令所から出力抑制情報１５を取り込んだ後、出力抑制情報１５を計測ユニット７に送信する。これにより、計測ユニット７は、出力抑制情報１５を取得することができる。表示ユニット４は、出力抑制情報１５を計測ユニット７に転送するだけで、出力抑制情報１５を記憶しない。

計測ユニット７は、出力抑制情報１５を取得した後、出力抑制情報１５を２台のパワーコンディショナ２の各々に出力することで２台のパワーコンディショナ２の各々に出力抑制を実施させる制御機器である。なお、表示ユニット４は、パワーコンディショナ２の制御情報と計測ユニット７による計測値情報を表示することができる。ここで、計測ユニット７による計測値情報には、電流計測値情報、電圧計測値情報および電力計測値情報が含まれる。

このように、本実施の形態では、制御機器である計測ユニット７は、表示ユニット４を介して指令所から出力抑制情報１５を取得することを前提としており、表示ユニット４を設置しない場合は、インターネット１３を介して指令所から出力抑制情報１５を取得することはできない。

図９は、計測ユニット７の構成を示すブロック図である。図９に示すように、計測ユニット７は、電流計測部７ａ、電圧計測部７ｂ、記憶部７ｃ、制御部７ｄおよび通信部７ｅを備えている。電流計測部７ａは、電流センサー６の出力をもとに、分電盤３と商用電源１０との接続点における電流を計測する。電圧計測部７ｂは、分電盤３と商用電源１０との接続点における電圧を計測する。記憶部７ｃは、計測ユニット７が保有する情報を記憶する記憶装置である。特に、指令所からの出力抑制情報１５およびパワーコンディショナ２からの制御情報が記憶部７ｃに記憶される。制御部７ｄは、計測ユニット７の全体の制御を司る。特に、制御部７ｄは、電流計測値および電圧計測値から電力計測値を算出する。制御部７ｄのハードウェア構成は、パワーコンディショナ２の制御部２１と同様に、図３で示すプロセッサ３０およびメモリ３１で与えられる。通信部７ｅは、２台のパワーコンディショナ２の各々または表示ユニット４と通信をする。通信部７ｅは、送受信装置である。制御部７ｄは、通信部７ｅを介して指令所から出力抑制情報１５を取り込み、取り込まれた出力抑制情報１５を通信部７ｅを介して２台のパワーコンディショナ２の各々に送信することで２台のパワーコンディショナ２の各々の出力抑制を実施する。

実施の形態１で説明した通り、現段階では、電力会社が設置した指令所からの出力抑制情報１５の仕様が決まっておらず、この仕様が決まるまでは、出力抑制情報１５を取り込む表示ユニット４および計測ユニット７の設置はなされない。このため、パワーコンディショナ２には、計測ユニット７から出力抑制情報１５を取得し、出力抑制情報１５に従って出力抑制を実施する基本機能のみを実装しておき、指令所からの出力抑制情報１５の仕様が決まった後に、表示ユニット４および計測ユニット７を取り付け、または、出力抑制情報１５を取り込むことのできない従来の表示ユニットおよび計測ユニットに代えて表示ユニット４および計測ユニット７を取り付けることにより、パワーコンディショナ２による出力抑制動作を実現する。

また、実施の形態１と同様に、出力抑制情報１５を取り込む表示ユニット４および計測ユニット７の設置が必要となるまでは、系統崩壊が発生する恐れがないため、パワーコンディショナ２が計測ユニット７との間で通信ができない場合でも、出力抑制を実施する必要はない。しかし、出力抑制情報１５を取り込む表示ユニット４および計測ユニット７を設置した後は、出力抑制情報１５に従いパワーコンディショナ２の出力を抑制し、系統崩壊を回避する必要がある。

２台のパワーコンディショナ２の各々の動作は、実施の形態１と同様に図５のフローチャートで示される。ただし、本実施の形態では、表示ユニット４がルーター５およびインターネット１３を介して出力抑制情報１５を取得し、表示ユニット４が取得された出力抑制情報１５を計測ユニット７に送信し、計測ユニット７は表示ユニット４から送信された出力抑制情報１５を受信してこれを記憶する。なお、本実施の形態では、図５のフローチャートにおける制御機器は計測ユニット７である。

本実施の形態によれば、パワーコンディショナ２の出力を抑制するための出力抑制情報１５を有する制御機器である計測ユニット７が設置される前は、パワーコンディショナ２は出力抑制を実施しないが、計測ユニット７が設置された後には、パワーコンディショナ２は、計測ユニット７との通信が可能な場合には、出力抑制情報１５に従って出力抑制を実施し、計測ユニット７との通信に支障が生じ、出力抑制情報１５が取得できなかった場合は、出力を停止する。従って、系統崩壊を回避することが可能になる。

なお、本実施の形態では、計測ユニット７および表示ユニット４の双方を設ける構成としたが、計測ユニット７のみを設け、計測ユニット７がルーター５およびインターネット１３を介して指令所から出力抑制情報１５を取得するようにしてもよい。

また、本実施の形態では、計測ユニット７は、太陽光発電システムから商用電源１０に流れる電力を計測することができる。太陽光発電システムから商用電源１０に電力を供給しなければ、国内の電力が需要を上回ることはなく、系統崩壊は回避できるため、太陽光発電システムにおける出力抑制は、逆潮流を抑制するものであればよく、必要以上に太陽光発電システムが負荷８に供給する電力を抑制する必要はない。このため、パワーコンディショナ２が出力抑制情報１５に従って出力抑制を実施したときに、計測ユニット７の電流および電圧の計測により逆潮流が発生しないと判定された場合には、計測ユニット７は、パワーコンディショナ２に出力抑制を低減しまたは停止する指令を送信することができる。つまり、計測ユニット７は、逆潮流が発生しない発電電力を上限としてパワーコンディショナ２に出力抑制の指令を送信し制御することができる。

なお、本実施の形態のようにパワーコンディショナ２が複数台設置された場合は、出力抑制は、複数台のパワーコンディショナ２の出力の合計に対して実施されればよく、計測ユニット７と通信ができないパワーコンディショナ２は出力を停止するため、出力が停止したパワーコンディショナ２の発電電力をゼロとみなして、通信可能なパワーコンディショナ２の出力の合計を出力抑制情報１５に示される抑制量を満足する範囲で抑制することができる。

なお、機器間の通信は上記した具体例に限定されない。すなわち、計測ユニット７とパワーコンディショナ２との間の通信、計測ユニット７と表示ユニット４との間の通信および表示ユニット４とルーター５との間の通信は、無線および有線のいずれでもよい。この場合の通信は、ＲＳ４８５のような標準インターフェース、有線ＬＡＮ、または電力線搬送の有線によるものであってもよいし、無線ＬＡＮまたはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）の無線によるものであってもよい。また、計測ユニット７とパワーコンディショナ２との間の通信および計測ユニット７と表示ユニット４との間の通信は、デジタル通信が一般的であるが、これに限定されるものではなく、例えば０−５Ｖまたは４−２０ｍＡのアナログ信号によっても可能である。

また、本実施の形態では、出力抑制情報１５はインターネット１３を介して計測ユニット７に取り込まれるが、これに限定されず、専用線によって計測ユニット７に取り込まれるようにしてもよい。また、出力抑制情報１５は予め計測ユニット７に記憶させておき、例えばメモリーカードの記憶手段を用いて更新するようにしてもよい。

また、本実施の形態では、パワーコンディショナ２、表示ユニット４、計測ユニット７およびルーター５が互いに異なる筐体内に設けられるが、これらは同一の筐体内に配置されていてもよい。

また、本実施の形態では、パワーコンディショナ２の設置台数を２台としたが、１台または３台以上でもよい。

本実施の形態のその他の構成、動作および効果は、実施の形態１で説明した通りである。

実施の形態３．
図１０は、本実施の形態に係る太陽光発電システムの構成図である。本実施の形態は、実施の形態２と比較して、表示ユニット４も出力抑制情報１５を記憶する点と、表示ユニット４は無線通信を介して２台のパワーコンディショナ２の各々と接続される点が異なる。

表示ユニット４は、実施の形態１，２と同様に、ルーター５およびインターネット１３を介して、指令所から出力抑制情報１５を取得し、出力抑制情報１５を記憶する。また、表示ユニット４は、取得された出力抑制情報１５を計測ユニット７に送信する。計測ユニット７は、表示ユニット４から出力抑制情報１５を取得し、取得された出力抑制情報１５を記憶する。このように、本実施の形態では、表示ユニット４および計測ユニット７の双方が出力抑制情報１５を記憶する一方で、２台のパワーコンディショナ２の各々は表示ユニット４および計測ユニット７の双方と通信可能に接続されている。すなわち、２台のパワーコンディショナ２の各々は表示ユニット４または計測ユニット７から出力抑制情報１５を取得することができる。

２台のパワーコンディショナ２の各々の動作は、実施の形態１，２と同様に図５のフローチャートで示される。ただし、本実施の形態では、図５のフローチャートにおける制御機器は表示ユニット４および計測ユニット７である。これに関連して、ステップＳ２では、パワーコンディショナ２は、まず、計測ユニット７と通信可能か否かを判定し、計測ユニット７と通信可能でない場合には、次に、表示ユニット４と通信可能か否かを判定し、表示ユニット４とも通信可能でない場合には、パワーコンディショナ２の出力抑制を実施せずに、処理を終える。他方、ステップＳ２において、計測ユニット７と通信可能な場合は、パワーコンディショナ２は、以降の処理を計測ユニット７に対して実施する。また、ステップＳ２において、計測ユニット７と通信可能でない場合でも、表示ユニット４と通信可能な場合には、パワーコンディショナ２は、以降の処理を表示ユニット４に対して実施する。以上は、ステップＳ７についても同様である。つまり、パワーコンディショナ２は、より信頼性の高い有線通信で接続される計測ユニット７から優先的に出力抑制情報１５を取得するが、計測ユニット７との通信に障害が発生した場合は、表示ユニット４との通信に切り替えることにより、表示ユニット４から出力抑制情報１５を取得するようにする。これにより、より信頼性の高い制御が可能となる。なお、パワーコンディショナ２は、表示ユニット４から優先的に出力抑制情報１５を取得し、表示ユニット４との通信に障害が発生した場合は、計測ユニット７から出力抑制情報１５を取得するようにしてもよい。

また、本実施の形態においても、実施の形態２と同様に、パワーコンディショナ２が出力抑制情報１５に従って出力抑制を実施したときに、計測ユニット７の電流および電圧の計測により逆潮流が発生しないと判定された場合には、計測ユニット７は、パワーコンディショナ２に出力抑制を低減しまたは停止する指令を送信することができる。

なお、機器間の通信は上記した具体例に限定されない。すなわち、計測ユニット７とパワーコンディショナ２との間の通信、表示ユニット４とパワーコンディショナ２との間の通信、計測ユニット７と表示ユニット４との間の通信および表示ユニット４とルーター５との間の通信は、無線および有線のいずれでもよい。この場合の通信は、ＲＳ４８５のような標準インターフェース、有線ＬＡＮ、または電力線搬送の有線によるものであってもよいし、無線ＬＡＮまたはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）の無線によるものであってもよい。また、計測ユニット７とパワーコンディショナ２との間の通信、表示ユニット４とパワーコンディショナ２との間の通信、および計測ユニット７と表示ユニット４との間の通信は、デジタル通信が一般的であるが、これに限定されるものではなく、例えば０−５Ｖまたは４−２０ｍＡのアナログ信号によっても可能である。

また、本実施の形態では、出力抑制情報１５はインターネット１３を介して表示ユニット４および計測ユニット７に取り込まれるが、これに限定されず、専用線によって表示ユニット４および計測ユニット７に取り込まれるようにしてもよい。また、出力抑制情報１５は予め表示ユニット４および計測ユニット７に記憶させておき、例えばメモリーカードの記憶手段を用いて更新するようにしてもよい。

本実施の形態のその他の構成、動作および効果は、実施の形態１，２で説明した通りである。

実施の形態４．
図１１は、本実施の形態におけるパワーコンディショナ２の構成を示すブロック図である。図１１に示すパワーコンディショナ２は、図２に示す構成に加えて、出力抑制許可設定部５０を備えている。ここで、出力抑制許可設定部５０は、パワーコンディショナ２の出力抑制を許可するか否かの設定を可能にするものである。すなわち、出力抑制許可設定部５０は、出力抑制を許可するか否かの設定がされる。出力抑制許可設定部５０は、例えばパワーコンディショナ２の内部に設けたスイッチであり、当該スイッチを操作することにより、出力抑制を許可し、あるいは、出力抑制を不許可とすることができる。なお、本実施の形態に係る太陽光発電システムの構成は、図１と同様とする。

図１２は、本実施の形態におけるパワーコンディショナの動作を示すフローチャートである。図１２では、制御機器は表示ユニット４である。

まず、パワーコンディショナ２は、出力抑制が許可されているか否かを判定する（ステップＳ１）。これは、出力抑制許可設定部５０の設定を確認することで判定される。

ステップＳ１での判定の結果、出力抑制が許可されていない場合（ステップＳ１、Ｎｏ）、パワーコンディショナ２は、パワーコンディショナ２の出力抑制を実施せずに、処理を終える。ステップＳ１での判定の結果、出力抑制が許可されている場合（ステップＳ１、Ｙｅｓ）、パワーコンディショナ２は、制御機器と通信可能か否かの判定する（ステップＳ７）。ステップＳ７での判定の結果、制御機器と通信不可である場合は（ステップＳ７、Ｎｏ）、パワーコンディショナ２は、制御機器の故障または信号線１２の障害により通信ができない状態と判断し、出力を停止する（ステップＳ９）。続いて、パワーコンディショナ２は、出力部２３により制御機器との通信が異常であることを警報する（ステップＳ１０）。

ステップＳ７での判定の結果、制御機器と通信が可能である場合は（ステップＳ７、Ｙｅｓ）、パワーコンディショナ２は、出力抑制情報１５を制御機器から取得し（ステップＳ８）、出力抑制情報１５に基づき出力を抑制し（ステップＳ１１）、処理を終える。

本実施の形態では、パワーコンディショナ２の出力を抑制するための出力抑制情報１５を有する制御機器である表示ユニット４が設置される前は、出力抑制許可設定部５０により出力抑制を不許可に設定しておき、表示ユニット４が設置された後には、出力抑制許可設定部５０により出力抑制を許可に設定する。これにより、パワーコンディショナ２は、表示ユニット４との通信が可能な場合には、出力抑制情報１５に従って出力抑制を実施し、表示ユニット４との通信に支障が生じ、出力抑制情報１５が取得できなかった場合は、出力を停止する。従って、系統崩壊を回避することが可能になる。

なお、本実施の形態では、出力抑制許可設定部５０は、例えばスイッチにより実現されるとしたが、出力抑制を許可しまたは出力抑制を不許可とする設定情報を不揮発性メモリに記憶させた電子的手段により実現することもできる。

本実施の形態のその他の構成、動作および効果は、実施の形態１で説明した通りである。また、本実施の形態を実施の形態２または３と組み合わせることもできる。

実施の形態１から４では、太陽光発電システムは住宅に設置されているが、これに限定されず、住宅以外の建造物、例えば、店舗、工場、事務所、および倉庫のいずれに設置されるものであってもよい。また、建造物に限らず、例えば空地等の地上に設置されるものであってもよい。いずれの建造物または地上に設置された場合でも、実施の形態１から４と同様の効果を奏する。

実施の形態１から４では、太陽光発電システムについて説明しているが、例えば風力発電の再生可能エネルギーによる発電設備にも同様に適用可能である。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１太陽電池モジュール、２パワーコンディショナ、２ａ，２ｂ判定部、２ｃ出力抑制実施部、２ｄ出力停止部、３分電盤、３ａ連系ブレーカー、３ｂ分岐ブレーカー、３ｃ主幹ブレーカー、４表示ユニット、４ａ表示部、４ｂ記憶部、４ｃ制御部、４ｄ通信部、５ルーター、６電流センサー、７計測ユニット、７ａ電流計測部、７ｂ電圧計測部、７ｃ記憶部、７ｄ制御部、７ｅ通信部、８負荷、１０商用電源、１１出力線、１２信号線、１３インターネット、１５出力抑制情報、２０電力変換部、２０ａコンバータ、２０ｂインバータ、２０ｃフィルタ回路、２１制御部、２２通信部、２３出力部、３０プロセッサ、３１メモリ。

Claims

太陽光を受けて発電をする太陽電池モジュールと、
前記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出力を抑制するための出力抑制情報を有する制御機器と、
を備え、
前記パワーコンディショナは、
当該パワーコンディショナの出力抑制が実施済みであるか否かを判定し、
前記出力抑制が実施済みではない場合は、前記制御機器と通信可能か否かを判定し、前記制御機器と通信可能でかつ前記制御機器から前記出力抑制情報を取得可能であるときは、前記出力抑制情報を前記制御機器から取得した後に、前記出力抑制が実施済みであることを記憶すると共に、当該出力抑制情報に基づき当該パワーコンディショナの出力を抑制し、
前記出力抑制が実施済みである場合は、前記制御機器と通信可能か否かを判定し、前記制御機器と通信可能であるときは、前記出力抑制情報を前記制御機器から取得した後に、当該出力抑制情報に基づき当該パワーコンディショナの出力を抑制し、前記制御機器と通信可能でないときは、当該パワーコンディショナの出力を停止することを特徴とする太陽光発電システム。
太陽光を受けて発電をする太陽電池モジュールと、
前記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出力を抑制するための出力抑制情報を有する制御機器と、
を備え、
前記パワーコンディショナは、当該パワーコンディショナの出力抑制を許可するか否かの設定が可能な出力抑制許可設定部を有し、
前記パワーコンディショナは、
前記出力抑制許可設定部により当該パワーコンディショナの出力抑制が許可されている場合は、前記制御機器と通信可能か否かを判定し、前記制御機器と通信可能であるときは、前記出力抑制情報を前記制御機器から取得した後に、当該出力抑制情報に基づき当該パワーコンディショナの出力を抑制し、前記制御機器と通信可能でないときは、当該パワーコンディショナの出力を停止することを特徴とする太陽光発電システム。
前記制御機器は、前記パワーコンディショナの制御情報を表示可能な表示ユニットであ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。
前記パワーコンディショナは、商用電源に接続され、
前記制御機器は、前記パワーコンディショナと前記商用電源との接続点における電流および電圧を計測する計測ユニットであ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。
前記パワーコンディショナは、商用電源に接続され、
前記制御機器は、前記パワーコンディショナと前記商用電源との接続点における電流および電圧を計測する計測ユニットと、前記パワーコンディショナの制御情報を表示可能な表示ユニットであ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。
前記パワーコンディショナは、前記計測ユニットおよび前記表示ユニットの一方との通信に支障が生じた場合でも、前記計測ユニットおよび前記表示ユニットの他方と通信可能な場合は、当該他方から前記出力抑制情報を取得することを特徴とする請求項５に記載の太陽光発電システム。
前記パワーコンディショナは、前記制御機器との通信が異常であることを報知する報知部を備え、
前記報知部は、前記パワーコンディショナと前記制御機器とが通信可能でなく、前記パワーコンディショナの出力が停止したときは、警報を発することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の太陽光発電システム。
太陽光を受けて発電をする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するパワーコンディショナであって、
当該パワーコンディショナの出力抑制が実施済みであるか否かを判定し、
前記出力抑制が実施済みではない場合は、当該パワーコンディショナの出力を抑制するための出力抑制情報を有する制御機器と通信可能か否かを判定し、前記制御機器と通信可能でかつ前記制御機器から前記出力抑制情報を取得可能であるときは、前記出力抑制情報を前記制御機器から取得した後に、前記出力抑制が実施済みであることを記憶すると共に、当該出力抑制情報に基づき当該パワーコンディショナの出力を抑制し、
前記出力抑制が実施済みである場合は、前記制御機器と通信可能か否かを判定し、前記制御機器と通信可能であるときは、前記出力抑制情報を前記制御機器から取得した後に、当該出力抑制情報に基づき当該パワーコンディショナの出力を抑制し、前記制御機器と通信可能でないときは、当該パワーコンディショナの出力を停止することを特徴とするパワーコンディショナ。
太陽光を受けて発電をする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するパワーコンディショナであって、
当該パワーコンディショナの出力抑制を許可するか否かの設定が可能な出力抑制許可設定部を有し、
前記出力抑制許可設定部により当該パワーコンディショナの出力抑制が許可されている場合は、当該パワーコンディショナの出力を抑制するための出力抑制情報を有する制御機器と通信可能か否かを判定し、前記制御機器と通信可能であるときは、前記出力抑制情報を前記制御機器から取得した後に、当該出力抑制情報に基づき当該パワーコンディショナの出力を抑制し、前記制御機器と通信可能でないときは、当該パワーコンディショナの出力を停止することを特徴とするパワーコンディショナ。