JP6432136B2

JP6432136B2 - 評価装置

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Publication number: JP6432136B2
Application number: JP2014051771A
Authority: JP
Inventors: 淳一河野
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2014-03-14
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2018-12-05
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Also published as: JP2015177626A

Description

本発明は、太陽電池の状態を評価する評価装置に関する。

近年、地球環境問題が注目される中、クリーンなエネルギーである太陽光エネルギーを利用した太陽光発電システムの普及が進んでいる。この太陽光発電システムを構成する少なくとも一部の太陽電池モジュールが故障した場合には、発電量が低下する。即ち、太陽電池モジュールの故障の発生が発電量の低下として現れるので、発電量が低下した場合には、太陽電池モジュールの故障を確認して交換するといったメンテナンス作業を行うことになる。

しかし、太陽光発電システムの発電量は、日照の状態によって常時変化するので、発電量の低下から単純に太陽電池モジュールの故障を判定することは出来ない。

例えば、電柱や近隣の建物の影が太陽電池モジュールにかかると、影のかかった太陽電池モジュールだけでなく、影のかかった太陽電池モジュールと直列に接続された他の太陽電池モジュールとが構成するストリング全体の発電量（出力）が低下する。このため、僅かな影であっても大きな発電量の低下を招くことがあり、故障と誤認されることがある。

特に太陽電池モジュールは、建物の屋根に設置されていることが多く、影がかかっているのかどうかを目視確認することが容易でない場合が多いため、影の影響を推定し難く、故障の影響と区別できるように、適切に影の影響を判定する技術が望まれていた。

特開２０１２−１１４１０８号公報特開２０１３−２３９６８６号公報

本発明は、上記の従来技術に鑑みて発明されたものであり、その目的は、太陽電池における影の影響の評価を精度良く実施す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、本発明の評価装置は、
複数のサブユニットが互いに接続されてなる太陽電池ユニットから、所定の測定タイミングで、出力電圧値を変化させた時の出力電圧値に対する出力電流値を取得する取得部と、
複数の前記測定タイミングで検出した前記出力電圧値に対する出力電流値から、前記サブユニットの出力低下によって生じる特徴量を求める演算部と、
前記特徴量が前記測定タイミングによって変化した場合に、前記出力低下を影の影響と評価する評価部と、
を備える。

前記評価装置は、前記演算部が、前記複数の測定タイミングで検出した前記出力電圧値に対する前記出力電流値、又は前記複数の測定タイミングで検出した前記出力電圧値に対する出力電力値を二階微分することで前記特徴量を求めても良い。

前記評価装置は、季節、月日、時刻、天候、太陽の高度、太陽の方向のうち少なくとも一つを周期条件とし、
前記評価部が、前記周期条件で特定される周期で前記変化が生じている場合に、前記出力低下を影の影響と評価しても良い。
前記測定タイミングは、前記太陽電池ユニットと接続するパワーコンディショナーの起動時から所定時間経過した時点と、前記パワーコンディショナーの停止時より所定時間前の時点であっても良い。
前記測定タイミングは、前記太陽電池ユニットと接続するパワーコンディショナーの起動時と比べて前記太陽電池ユニットの出力が所定割合増加した時点と、前記太陽電池ユニットの出力がピーク時と比べて所定割合低下した時点であっても良い。
また、上記課題を解決するため、本発明のパワーコンディショナは、
上記評価装置における前記取得部と前記演算部と前記評価部のうちの少なくとも一つと、ＤＣ／ＤＣコンバータと、インバータと、を有する。
なお、上記した課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することが可能である。

本発明によれば、太陽電池における影の影響の評価を精度良く実施することができる。

図１は、太陽電池の説明図である。図２は、複数の測定タイミングでＩ−Ｖカーブを測定した結果を示す図である。図３は、図２に示した各Ｉ−Ｖカーブから特徴量を求めた演算の結果を示す図である。図４は、実施例１における太陽電池評価システムの概略構成を示す図である。図５は、実施例１における太陽電池評価システムが実行する評価方法の説明図である。図６は、出力の低下が生じた場合に、過去のデータに基づいて影の影響か否かを評価する評価方法を示す図である。図７は、実施例２における太陽電池評価システムが実行する評価方法の説明図である。図８は、実施例３における太陽電池評価システムが実行する評価方法の説明図である。図９は、実施例４における太陽電池評価システムが実行する評価方法の説明図である。図１０は、本発明の実施例５における陽電池評価システムの第１の態様の概略構成を示す図である。図１１は、本発明の実施例５における陽電池評価システムの第２の態様の概略構成を示す図である。図１２は、本発明の実施例５における陽電池評価システムの第３の態様の概略構成を示す図である。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を例示的に詳しく説明する。
＜実施例１＞
図１は、太陽電池の説明図である。太陽電池２において、セル２１は直列に複数接続され、このセル２１の列と並行にバイパスダイオード２２が接続されてクラスタ２３が形成
される。また、クラスタ２３が、直列に複数接続されてモジュール２４を形成し、モジュール２４が、直列に複数接続されてストリング２５を形成し、ストリング２５が、並列に複数接続されてアレイ２６を形成し、アレイ２６が太陽電池２を形成している。

本実施例１では、この複数接続する単位をサブユニット、複数のサブユニットで構成されるものを電池ユニットとも称する。即ち、セル２１をサブユニットとしてクラスタ２３の電池ユニットが形成され、クラスタ２３をサブユニットとしてモジュール２４の電池ユニットが形成され、モジュール２４をサブユニットとしてストリング２５の電池ユニットが形成され、ストリング２５をサブユニットとしてアレイ２６の電池ユニットが形成される。

図２は、建物の屋根に設置され、西側に障害物(不図示)がある環境の太陽電池２について、１日に複数の測定タイミングでＩ−Ｖカーブを測定した結果を示す図である。図２（ａ）は、朝８時に測定したＩ−Ｖカーブ３１、図２（ｂ）は、昼の１２時に測定したＩ−Ｖカーブ４１、図２（ｃ）は、夕方の１６時に測定したＩ−Ｖカーブ６１を示している。

図２（ａ），図２（ｂ）に示すＩ−Ｖカーブ３１，４１は、最大動作点３２，４２より電圧値が高くなると、大きな傾きで電流値が一様に低下している。これに対し、図２（ｃ）に示すＩ−Ｖカーブ６１では、最大動作点６２より電圧値が高くなると、大きな傾きで電流値が一様に低下した後、一旦傾きが小さくなり、その後また大きな傾きで電流値が低下している。即ち、図２（ｃ）のＩ−Ｖカーブ６１には、この大きな傾きから小さな傾きに変化する変曲点６３を有する段が現れている。従って、図２（ａ），図２（ｂ）の測定タイミングでは、段の数が０、図２（ｃ）の測定タイミングでは段の数が１と変化している。

このようなＩ−Ｖカーブ６１の段は、太陽電池２を構成する一部のモジュール２４の電力が出力されず最大動作電圧が低下した場合に生じる。なお、図２の例では、最大動作電圧が低下した場合を示したが、最大動作電流が低下した場合にも同様にＩ−Ｖカーブに段が生じる。

また、太陽電池２の最大動作電圧又は最大動作電流が低下する原因としては、一部のモジュール２４やストリング２５等のサブユニットが、不具合や影の影響によって出力できなくなったことが考えられる。但し、サブユニットに不具合が生じた場合には、測定タイミングに関わらず最大動作電圧又は最大動作電流が低下し、Ｉ−Ｖカーブに段が現れるので、図２に示されるように特定の時間帯にのみＩ−Ｖカーブに段が現れる場合には、影の影響と判定できる。これにより太陽電池２が建物の屋根に設置され、西側の障害物の影が太陽電池２に影がかかっているか否かを地上から確認できない状況であっても、屋根に上る等して、影の状況を視認することなく、Ｉ−Ｖカーブから影の影響を判定できる。

なお、上記の例では、１日のデータのなかで、夕方にＩ−Ｖカーブの段が増えたことから影の影響を判定したが、更に他の日時のデータを参照して周期的にＩ−Ｖカーブの段数が変化したか否かによって影の影響を判定しても良い。

例えば前日の朝８時、昼の１２時、夕方の１６時にＩ−Ｖカーブを測定し、朝８時と昼の１２時の段数が０、夕方の１６時の段数が１のように、同じ段数の変化が周期的に繰り返された場合に影の影響と判定しても良い。

このように太陽電池２の一部に影がかかると、Ｉ−Ｖカーブに段が現れるといった特徴的変化が生じるので、この段が現れること、例えばこの段数を特徴量として求めることに
より、影の影響の評価が可能になる。図３は、図２に示した各Ｉ−Ｖカーブから特徴量を求めた演算の結果を示す図である。図３の例では、各測定タイミングにおいて、電圧値Ｖを最小値から開放電圧（最大値）まで変化させた時の電圧値Ｖに対する電流値Ｉを式１のように二階微分した。

Ｐｄ＝ｄ^２Ｉ／ｄＶ^２・・・式１
図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように段差のないＩ−Ｖカーブについて、二階微分を行うと、図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、結果Ｐｄは、略フラットとなる。

一方、図２（ｃ）に示すように、段差のあるＩ−Ｖカーブについて、二階微分を行うと、図３（ｃ）に示すように、結果Ｐｄは、図２（ｃ）の変曲点６３に相当する位置に先鋭なピーク５８が生じる。そこで、ピーク５８の高さ以下であって、ピーク５８以外の二階微分の結果Ｐｄよりも高い閾値Ｔａを設定する。これにより、二階微分の結果Ｐｄを閾値Ｔａと比較し、二階微分の結果Ｐｄが閾値Ｔａ以上であれば段が生じている（段数１）と判定できる。また、二階微分の結果Ｐｄが閾値Ｔａよりも低ければ段が生じていない（段数０）と判定できる。

また、図３は、電圧値に対する電流値を二階微分した例を示したが、これに限らず各不具合のモードにおいて、電圧値Ｖを最小値から開放電圧（最大値）まで変化させた時の電圧値Ｖに対する電力値Ｐを式２のように二階微分しても良い。

Ｐｄ＝ｄ^２Ｐ／ｄＶ^２・・・式２
図２，図３では、アレイ２６について評価する例を示したが、これに限らず、ストリング２５やモジュール２４についても同様に評価できる。

図４は、本実施例１における太陽電池評価システム１の概略構成を示す図である。太陽電池評価システム１においては、太陽電池２が測定データ取得部５に接続されており、太陽電池２の出力が測定データ取得部５に入力されるようになっている。また、測定データ取得部５は、電圧設定部５１と、測定部５２と、タイマー５３を有する。電圧設定部５１は、太陽電池２の出力電圧値を変化（スイープ）させるように設定する。測定部５２は、この出力電圧値を変化させたときの当該出力電圧値に対する出力電流値を測定する。タイマー５３は、前記測定部５２による測定を所定の測定タイミングで行わせる。例えば所定の時間間隔や所定の時刻に測定を行わせる。

測定データ取得部５において取得されたデータは、演算部６に入力される。演算部６は、入力されたデータを演算して、影の影響等に伴う出力低下によって生じる特徴量を求める。例えば、演算部６は、複数の前記測定タイミングで検出した前記出力電圧値に対する前記出力電流値又は複数の前記測定タイミングで検出した前記出力電圧値に対する出力電力値を二階微分し、この二階微分の結果Ｐｄ（図３）を求める。また、演算部６は、前記出力電圧値に対する前記出力電流値又は前記出力電圧値に対する出力電力値を微分し、この微分した値の前後の差を求めても良い。

なお、演算部６は、前記二階微分を行う場合、二階微分の結果Ｐｄのうち、開放電圧付近の値は、出力低下の有無にかかわらず生じるノイズのため、開放電圧から所定の範囲の値を除外しても良い。そして、演算部６は、閾閾値記憶部７から閾値Ｔａを読出し、前記二階微分の結果Ｐｄや、前記微分した値の前後の差が閾値Ｔａを超えたか否かを判定し、閾値Ｔａを超えた回数、即ちＩ−Ｖカーブに生じた段の数を演算結果（影の影響に伴う特徴量）とする。なお、本実施例１では、Ｉ−Ｖカーブの段数を特徴量としたが、特徴量は、影の影響を評価可能な値であればこれに限らず、例えば、前記二階微分の結果Ｐｄや、前記出力電力値を微分した値の前後の差、測定データ取得部５で取得した開放電圧値や、
短絡電流値、電力値、これらの平均や偏差、最大値、最小値等の統計値であっても良い。

演算部６における演算結果は、データ記憶部４に記憶され、また、評価部８に入力される。評価部８は、演算部６から入力された段差等の特徴値と、データ記憶部４から読み出した特徴量とが測定タイミングによって異なれば、前記出力低下を影の影響と評価する。

出力部９は、評価部８による評価結果を出力する。出力部９は、例えば表示、印刷、音声出力、記憶媒体への書き込み、他の装置への送信等によって評価結果を出力する。即ち、出力部９は、太陽電池２に影の影響が生じている場合には、その旨を操作者や管理者へ通知する。なお、本実施例１において、計測データ取得部５、演算部６、閾値記憶部７、評価部８、出力部９が、本発明の評価装置を構成している。

図５は、本実施例１における太陽電池評価システム１が実行する評価方法の説明図である。

まず、タイマー５３が、所定の測定タイミングに達したか否かを判定し(ステップＳ１
０)、所定の測定タイミングに達していなければ(ステップＳ１０，Ｎｏ)、所定の測定タ
イミングに達するまで待機する。

そして、所定の測定タイミングに達した場合には(ステップＳ１０，Ｙｅｓ)、測定データ取得部５が、太陽電池２からＩ−Ｖカーブを取得する(ステップＳ２０)。例えば、電圧設定部５１が、アレイ２６の出力電圧を最小値から開放電圧値まで所定時間内に複数回変化（スイープ）させて、測定部５２が、このときの出力電圧値に対する出力電流値を測定してメモリ（不図示）に記憶する。ここで、複数回の変化は、例えば出力電圧を最小値から開放電圧値まで上昇させた後、開放電圧値から最小値に戻す、或るいは出力電圧を開放電圧値から最小値まで低下させた後、最小値から開放電圧値へ戻すように双方向にスイープさせることでも良い。また、双方向に限らず、出力電圧を最小値から開放電圧値まで上昇させた後、再度、出力電圧を最小値から開放電圧値まで上昇させることでも良い。

演算部６は、ステップＳ２０で複数回測定したＩ−Ｖカーブを比較し、これらが一致するか否かによって、雲や鳥などの一時的な外乱要因の影響があるか否かを判定する(ステ
ップＳ３０)。ここで、一時的な外乱要因か否かの判定は、太陽の運行に応じて移動する
影と、雲や鳥などの影とを区別するように、例えば数秒から数分といった比較的短い時間内に複数回測定したＩ−Ｖカーブが一致するか否かによって判定する。ここで、Ｉ−Ｖカーブが一致しない場合、即ち外乱要因の影響を受けていると判定する場合には(ステップ
Ｓ３０、Ｎｏ)、ステップＳ２０に戻ってＩ−Ｖカーブを取得し直す。

また、ステップＳ３０で、Ｉ−Ｖカーブが一致した場合、即ち外乱要因の影響を受けていないと判定する場合には(ステップＳ３０、Ｙｅｓ)、ステップＳ４０に移行し、Ｉ−Ｖカーブから特徴量を求める。例えば演算部６が、ステップＳ２０で測定した出力電流値Ｉに対して出力電圧値Ｖで二階微分し、二階微分の結果Ｐｄを求め、閾値記憶部７から閾値Ｔａを取得して、二階微分の結果Ｐｄと比較し、二階微分の結果Ｐｄが閾値Ｔａを超えているか否かを判定し、段数を求める。即ち、二階微分の結果Ｐｄが閾値Ｔａを超えていなければ段数を０とし、二階微分の結果Ｐｄが閾値Ｔａを超えていれば超えた回数を段数とし、この段数を測定タイミングと共にデータ記憶部４に記憶させる(ステップＳ５０)。

次に評価部８は、ステップＳ５０でデータ記憶部４に記憶させたデータが、複数あるか否かを判定し(ステップＳ６０)、例えば測定を開始した日のデータが複数記憶されていなければ(ステップＳ６０，Ｎｏ)、ステップＳ１０に戻る。

一方、データ記憶部４にデータが複数記憶されている場合、評価部８は、記憶されているデータの段数を比較して(ステップＳ７０)、段数に変化があるか否かを判定する(ステ
ップＳ８０)。

ここで、段数に変化があった場合、評価部８は、この変化が生じたときの出力低下が影の影響と評価する(ステップＳ９０)。この評価結果が、出力部９に入力され、出力部９は、影の影響が生じている旨の出力を行う(ステップＳ１００)。

一方、ステップＳ８０で、段数に変化が無いと判定した場合には(ステップＳ８０，Ｎ
ｏ)、評価を終了するか否か、例えば、日没か否かを判定し(ステップＳ１１０)、日没で
なければステップＳ１０に戻る(ステップＳ１１０，Ｎｏ)。

また、ステップＳ１１０で日没と判定した場合(ステップＳ１１０，Ｙｅｓ)、評価部８は影の影響はないと評価し、これを出力部９に入力して出力部９が、影の影響がない旨の出力を行う(ステップＳ１２０)。

このように図５の評価方法によれば、定期的に特徴量を求め、特徴量に変化があった場合に影の影響が生じていると判定することができる。

また、図６は、出力の低下が生じた場合に、過去のデータに基づいて影の影響か否かを評価する評価方法を示す図である。

図６の処理を開始すると、先ず、測定データ取得部５が、太陽電池２からＩ−Ｖカーブを取得する(ステップＳ２１０)。例えば、電圧設定部５１が、アレイ２６の出力電圧を最小値から開放電圧値まで所定時間内に複数回変化（スイープ）させて、測定部５２が、このときの出力電圧値に対する出力電流値を測定してメモリ（不図示）に記憶する。

演算部６は、ステップＳ２１０で複数回測定したＩ−Ｖカーブを比較し、これらが一致するか否かによって、雲や鳥などの一時的な外乱要因の影響があるか否かを判定する(ス
テップＳ２２０)。Ｉ−Ｖカーブが一致しない場合、即ち外乱要因の影響を受けていると
判定する場合には(ステップＳ２２０、Ｎｏ)、ステップＳ２１０に戻ってＩ−Ｖカーブを取得し直す。

また、ステップＳ２２０で、Ｉ−Ｖカーブが一致した場合、即ち外乱要因の影響を受けていないと判定する場合には(ステップＳ２２０、Ｙｅｓ)、ステップＳ２３０に移行し、Ｉ−Ｖカーブから特徴量を求める。例えば演算部６が、ステップＳ２１０で測定した出力電流値Ｉに対して出力電圧値Ｖで二階微分し、二階微分の結果Ｐｄを求め、閾値記憶部７から閾値Ｔａを取得して、二階微分の結果Ｐｄと比較し、二階微分の結果Ｐｄが閾値Ｔａを超えているか否かを判定し、段数を求める。

そして、評価部８は、ステップＳ２３０で求めた特徴量の状態、例えば、二階微分の結果Ｐｄが閾値Ｔａを超えたか否かによって、モジュール２４等の出力の低下が生じているか否かを判定する(ステップＳ２４０)。ここで出力の低下が生じていなければ(ステップ
Ｓ２４０，Ｎｏ)、処理を終了する。

また、評価部８は、出力の低下が生じている場合には周期条件に基づいて過去のデータをデータ記憶部４から抽出する(ステップＳ２５０)。ここで、周期条件は、季節、月日、時刻、天候、太陽の高度、太陽の方向等であり、予め設定されていても良いし、操作者が適宜入力しても良い。なお、データ記憶部４に記憶させるデータ（特徴量）は、ここで用いる周期条件と対応づけて記憶されているものとする。例えば、太陽の高度や方向、季節
を周期条件とする場合、図５のステップＳ５０でデータをデータ記憶部４へ記憶させる際に、この時の太陽の高度や方向、季節を演算により求めるか、ネットワークを介して他の装置から取得するなどして、データ（特徴量）と周期条件とを対応付けて記憶させておく。例えば周期条件が時刻の場合、評価部８は、同じ時刻の過去データと、時刻の異なる過去データを抽出する。同様に、太陽の高度や季節等の周期条件の場合、同じ太陽の高度や季節等の周期条件と対応付けられた過去データと、異なる周期条件と対応付けられた過去データを抽出する。

そして、評価部８は、これらのデータを比較して周期性の有無を判定する(ステップＳ
２６０)。例えば、評価対象のデータの段数が、同じ周期条件の過去データと一致し、異
なる周期条件の過去データと異なる場合に周期性があると判定する。反対に、評価対象のデータの段数が、同じ周期条件の過去データと異なる場合や、異なる周期条件の過去データと一致する場合に周期性がないと判定する。例えば、１５時に段が生じている場合に、１５時の過去データに段が生じており、１５時以外過去データに段が生じていない場合に周期性があると判定する。そして、このように周期性があれば、前記出力の低下が影の影響であると評価し、周期性がなければ影の影響ではないと評価する。

そして、この評価結果を評価部８が出力部９へ伝えて、出力部９が評価結果を出力する。

このように、本実施例１によれば、屋根に上って、太陽電池の状態を視認するといった手間をかけることなく、Ｉ−Ｖカーブから影の影響を適切に評価できる。

＜実施例２＞
次に、本発明の実施例２について説明する。前述の実施例１においては、所定の測定タイミング毎に測定と評価を繰り返し行った。これに対し本実施例２においては、パワーコンディショナーの起動時刻から所定時間後と停止時刻の所定時間前に測定を行い評価する。なお、この他の構成は、前述の実施例１と同じであるので、同一の要素には同符号を付すなどして再度の説明を省略する。例えば、本実施例２の太陽電池評価システム１の概略構成は、前述の図４の構成と同じであるため、再度の説明を省略する。

本実施例２では、パワーコンディショナー（不図示）の前日の起動時刻及び停止時刻を基準に測定タイミングを判定するため、測定データ取得部５がパワーコンディショナーの起動時刻及び停止時刻を日々取得してメモリ等に記憶し、評価処理時に測定データ取得部５が当該メモリから起動時刻や停止時刻を読み出して利用する。

例えば、測定データ取得部５は、パワーコンディショナーを介して太陽電池２の出力電圧値や出力電力値等のデータを取得する場合に、パワーコンディショナーから、このデータの出力が開始された時刻をパワーコンディショナーの起動時刻、このデータの出力が停止した時刻をパワーコンディショナーの停止時刻として取得する。また、測定データ取得部５は、パワーコンディショナーの動作ログから起動時刻及び停止時刻を読み出す構成でも良い。更に、測定データ取得部５は、パワーコンディショナーから起動を示す信号や停止を示す信号を受信して、この受信時刻を起動時刻や停止時刻とする構成でも良い。

また、測定データ取得部５は、パワーコンディショナーが動作を開始する電圧（動作開始電圧）やパワーコンディショナーが動作を停止する電圧（動作停止電圧）を予め記憶しておき、太陽電池２の出力電圧が測定日の最初に動作開始電圧を超えた時刻をパワーコンディショナーの起動時刻、その後、太陽電池２の出力電圧が動作停止電圧を下回った時刻をパワーコンディショナーの停止時刻として取得しても良い。

図７は、本実施例２の評価方法の説明図である。先ず、タイマー５３が、前日のパワーコンディショナー(不図示)の起動時刻又は停止時刻を基準に、所定時間（測定タイミング）に達したか否かを判定し（ステップＳ３１０）、所定時間に達していなければ（ステップＳ３１０，Ｎｏ）、所定時間に達するまで待機する。例えば、本実施例２では、前日の起動時刻から３０分経過した時点と、前日の停止時刻より３０分前の時点の２回、測定を行うこととしている。即ち、タイマー５３は、測定回数を記憶し、１回目の測定であれば、前日の起動時刻から３０分後に達したか否かを判定し、２回目の測定であれば、前日の停止時刻から３０分前に達したか否かを判定する。

なお、これに限らず、起動時刻や停止時刻からの時間や測定回数は任意に設定して良い。例えば、前日の起動時刻から４０分後と１時間後、及び前日の停止時刻から４５分前と１時間３０分前に所定時間に達したと判定しても良い。また、基準とする起動時間や停止時間は、前日のものに限らず、数日前のものや、１年前の同じ月日のもの、過去の所定期間の起動時間や停止時間を平均したもの、直近の晴れた日のもの等、他の日の起動時間や停止時間であっても良い。更に、起動時間は、過去のものに限らず、当日の起動時間を用いても良い。

そして、所定時間に達した場合(ステップＳ３１０，Ｙｅｓ)、測定データ取得部５が、晴れているか否かを判定する（ステップＳ３２０）。なお、晴れているか否かの判定は、例えば、測定部５２で太陽電池２の最大電力点を１０分毎に求めて所定回数更新された、例えば１０分毎に連続して３回更新された場合に晴れと判定する。また、測定部５２で太陽電池２の最大電力点を求め、所定の閾値を超えた場合に晴れと判定しても良い。更に、日射計を用いて、日射量を測定し、所定の閾値を超えた場合に晴れと判定しても良い。

ここで晴れていないと判定した場合には（ステップＳ３１５，Ｎｏ）、影の影響を評価したとしてもデータの信頼性が低い可能性があるため、評価を行わずに、ステップＳ４１０へ移行し、出力部９は、評価が行えない旨を出力する。

一方、晴れていた場合（ステップＳ３１５，Ｙｅｓ）、測定データ取得部５は、太陽電池２からＩ−Ｖカーブを取得する(ステップＳ３２０)。例えば、電圧設定部５１が、アレイ２６の出力電圧を最小値から開放電圧値まで所定時間内に複数回変化（スイープ）させて、測定部５２が、このときの出力電圧値に対する出力電流値を測定してメモリ（不図示）に記憶する。

演算部６は、ステップＳ３２０で複数回測定したＩ−Ｖカーブを比較し、これらが一致するか否かによって、雲や鳥などの一時的な外乱要因の影響があるか否かを判定する(ス
テップＳ３３０)。ここで、Ｉ−Ｖカーブが一致しない場合、即ち外乱要因の影響を受け
ていると判定する場合には(ステップＳ３３０、Ｎｏ)、ステップＳ３２０に戻ってＩ−Ｖカーブを取得し直す。

また、ステップＳ３３０で、Ｉ−Ｖカーブが一致した場合、即ち外乱要因の影響を受けていないと判定する場合には(ステップＳ３３０、Ｙｅｓ)、ステップＳ３４０に移行し、Ｉ−Ｖカーブから特徴量を求める。例えば演算部６が、ステップＳ３２０で測定した出力電流値Ｉに対して出力電圧値Ｖで二階微分し、二階微分の結果Ｐｄを求め、閾値記憶部７から閾値Ｔａを取得して、二階微分の結果Ｐｄと比較し、二階微分の結果Ｐｄが閾値Ｔａを超えているか否かを判定し、段数を求める（ステップＳ３４０）。そして、演算部６は、求めた段数（特徴量）をデータ記憶部４に記憶させる(ステップＳ３５０)。

次に評価部８は、所定回数の測定が全て完了したか否か、本実施例２では２回目の測定が完了したか否かを判定し（ステップＳ３６０）、測定が完了していない場合には（ステ
ップＳ３６０，Ｎｏ）、ステップＳ３１０に戻る。

一方、所定回数の測定が全て完了した場合、評価部８は、記憶されているデータの段数を比較して(ステップＳ３７０)、段数に変化があるか否かを判定する(ステップＳ３８０)。

ここで、段数に変化があった場合(ステップＳ３８０，Ｙｅｓ)、評価部８は、この変化が生じたときの出力低下が影の影響と評価する(ステップＳ３９０)。この評価結果が、出力部９に入力され、出力部９は、影の影響が生じている旨の出力を行う(ステップＳ４１
０)。

一方、ステップＳ３８０で、段数に変化が無いと判定した場合(ステップＳ３８０，Ｎ
ｏ)、評価部８は影の影響はないと評価する（ステップＳ４００）。この評価結果が、出
力部９に入力され、出力部９は、影の影響がない旨の出力を行う(ステップＳ４１０)。

このように本実施例２の評価方法によれば、パワーコンディショナーの起動時刻及び停止時刻を基準とした特定のタイミングで測定を行うので、Ｉ−Ｖカーブを取得する回数が少なく抑えられ、発電量のロスを少なくすることができる。

また、本実施例２では、晴れているか否かを判定し、晴れている場合に影の影響を評価するので、信頼性の高い評価結果が得られる。即ち、曇っていて影の影響が正確に現れない状況では評価を行わず、信頼性の低い状態での評価を排除しているので、信頼性の高い評価結果のみを得ることができる。

更に、本実施例２では、パワーコンディショナーの起動時刻から所定時間と停止時刻の所定時間前にはＩ−Ｖカーブの測定を行わないので、太陽電池２の出力が不安定な状態での精度の低いデータを排除できる。パワーコンディショナーの起動時刻や停止時刻となる朝夕の時間帯は、影が非常に長くなるため、太陽電池２の出力が不安定になりやすく、この時間帯に影の影響を評価しても有意な結果を得ることが難しい。また、この時間帯は太陽電池２の出力が低く、例え影が太陽電池２にかかっていたとしても１日の総出力に与える影響が少ないため、この時間帯を評価対象から外しても良い。

そこで、本実施例２では、パワーコンディショナーの起動時刻から所定時間経過した時点と停止時刻の所定時間前の時点でＩ−Ｖカーブを測定して、影の影響の評価を行うので、影の長い朝夕の時間帯に近く、且つ朝夕の出力が不安定な時間帯を外したタイミングで影の影響の評価を行うことができ、的確な評価結果を得ることができる。

＜実施例３＞
次に、本発明の実施例３について説明する。前述の実施例２においては、パワーコンディショナーの起動時刻から所定時間後と停止時刻の所定時間前に測定を行い評価を行った。これに対し本実施例３においては、パワーコンディショナーの起動時から所定時間毎に測定を行い評価する。なお、この他の構成は、前述の実施例２と同じであるので、同一の要素には同符号を付すなどして再度の説明を省略する。

図８は、本実施例３の評価方法の説明図である。先ず、タイマー５３が、パワーコンディショナー(不図示)の起動時から所定時間毎のタイミング（測定タイミング）に達したか否かを判定し（ステップＳ３１０Ａ）、測定タイミングに達していなければ（ステップＳ３１０Ａ，Ｎｏ）、測定タイミングに達するまで待機する。なお、パワーコンディショナーの起動時の判定は、例えば、測定データ取得部５が、パワーコンディショナーを介して太陽電池２の出力電圧値や出力電力値等のデータを取得する場合に、パワーコンディショ
ナーから、このデータの出力が開始された時点をパワーコンディショナーの起動時とする。

また、測定データ取得部５は、パワーコンディショナーから起動を示す信号を受信し、この信号を受信した時点を起動時とする構成でも良い。

また、測定データ取得部５は、パワーコンディショナーが動作を開始する電圧（動作開始電圧）を予め記憶しておき、太陽電池２の出力電圧が測定日の最初に動作開始電圧を超えた時点をパワーコンディショナーの起動時としても良い。

そして、この測定タイミングに達した場合(ステップＳ３１０，Ｙｅｓ)、前述の実施形態２と同様に、晴れているか否かの判定（ステップＳ３１５）や、Ｉ−Ｖカーブの取得 (ステップＳ３２０)、外乱要因の影響の判定 (ステップＳ３３０)、段数（特徴量）の算出（ステップＳ３４０）、そして、段数（特徴量）の記憶(ステップＳ３５０)を行う。

次に評価部８は、パワーコンディショナーが停止したか否かを判定し（ステップＳ３６０Ａ）、停止していない場合には（ステップＳ３６０Ａ，Ｎｏ）、ステップＳ３１０Ａに戻り、パワーコンディショナーが停止するまで、前述の測定や特徴量を求める処理（ステップＳ３１０Ａ〜Ｓ３５０）を繰り返す。

一方、パワーコンディショナーが停止した場合、前述と同様に、影の影響の評価（ステップＳ３７０〜Ｓ４００）とこの評価結果の出力（ステップＳ４１０）を行う。

なお、ステップＳ３６０Ａにおいて、演算部６は、パワーコンディショナーが停止するまで繰り返すことに限らず、前述の実施形態２と同様にパワーコンディショナーの停止時刻を記憶しておき、ステップＳ３６０Ａで、パワーコンディショナーの前日の停止時刻より所定時間前に達したか否かを判定し、所定時間前に達していなければステップＳ３１０Ａに戻り、所定時間前に達していればステップＳ３７０へ移行するようにしても良い。

このように本実施例３の評価方法によれば、パワーコンディショナーの起動時を基準に所定の時間毎に測定を行うので、信頼性の高い評価結果が得られる。パワーコンディショナーの起動時となる朝方の時間帯は、影が非常に長くなるため、太陽電池２の出力が不安定になりやすく、この時間帯に影の影響を評価しても有意な結果を得ることが難しい。また、この時間帯は太陽電池２の出力が低く、例え影が太陽電池２にかかっていたとしても１日の総出力に与える影響が少ないため、この時間帯を評価対象から外しても良い。

そこで、本実施例３では、パワーコンディショナーの起動時から所定時間経過した時点を含む所定の時間間隔でＩ−Ｖカーブを測定して、影の影響の評価を行うことで、的確な評価結果を得ることができるようにしている。

＜実施例４＞
次に、本発明の実施例４について説明する。実施例３においては、パワーコンディショナーの起動時から所定時間毎に測定を行い評価を行った。これに対し本実施例４においては、太陽電池の出力がパワーコンディショナーの起動時と比べて所定割合増加した時点と、太陽電池の出力がピーク時と比べて所定割合低下した時点で測定を行い評価する。なお、この他の構成は、前述の実施例３と同じであるので、同一の要素には同符号を付すなどして再度の説明を省略する。

図９は、本実施例４の評価方法の説明図である。先ず、測定データ取得部５が、パワーコンディショナー(不図示)の起動時に太陽電池２の出力、例えば電圧を測定して、メモリ
等に記憶し、この起動時の出力と比べて太陽電池２の出力が所定割合増加したか否かを判定し（ステップＳ３１０Ｂ）、出力が所定割合増加していなければ（ステップＳ３１０Ｂ，Ｎｏ）、出力が所定割合増加するまで待機する。なお、パワーコンディショナーの起動時の判定は、前述の実施例３と同じである。

本実施例４では、パワーコンディショナーの起動時と比べて太陽電池の出力が３０％増加した時点と、太陽電池の出力がピーク時と比べて７０％低下した時点の２回、測定を行うこととしている。なお、これに限らず、測定タイミンクを決める出力の値は、太陽電池２の出力が安定すると思われる値や、影の影響を評価する上で有意な値を任意に設定して良い。例えば、パワーコンディショナーの起動時と比べて太陽電池の出力が２５％増加した時点と５５％増加した時点、及び太陽電池の出力がピーク時と比べて６０％低下した時点と、ピーク後定格出力の３０％に達した時点のように２回以上設定しても良い。

そして、太陽電池２の出力が起動時と比べて所定割合増加した場合(ステップＳ３１０
Ｂ，Ｙｅｓ)、前述の実施形態３と同様に、晴れているか否かの判定（ステップＳ３１５
）や、Ｉ−Ｖカーブの取得 (ステップＳ３２０)、外乱要因の影響の判定 (ステップＳ３
３０)、段数（特徴量）の算出（ステップＳ３４０）、そして、段数（特徴量）の記憶(ステップＳ３５０)を行う。

次に評価部８は、所定回数の測定が全て完了したか否か、本実施例２では２回目の測定が完了したか否かを判定し（ステップＳ３６０Ｂ）、測定が完了していない場合には（ステップＳ３６０Ｂ，Ｎｏ）、ステップＳ３１０Ｂに戻り、測定が完了するまで、前述の測定や特徴量を求める処理（ステップＳ３１０Ｂ〜Ｓ３５０）を繰り返す。

一方、測定が完了した場合、前述と同様に、影の影響の評価（ステップＳ３７０〜Ｓ４００）と、この評価結果の出力（ステップＳ４１０）を行う。

このように本実施例４の評価方法によれば、パワーコンディショナーの起動時を基準に太陽電池２の出力が所定割合増加した時点と、太陽電池の出力がピーク時と比べて所定割合低下した時点の２回に特定して測定を行うので、Ｉ−Ｖカーブを取得する回数が少なく抑えられ、発電量のロスを少なくすることができる。

また、本実施例４では、パワーコンディショナーが起動してから太陽電池の出力が所定の割合増加するまでや、太陽電池の出力がピーク時と比べて所定割合低下した以降に、Ｉ−Ｖカーブの測定を行わないので、太陽電池２の出力が不安定な状態での精度の低いデータを排除できる。パワーコンディショナーの起動開始や停止間際となる朝夕の時間帯は、影が非常に長くなるため、太陽電池２の出力が不安定になりやす・BR>ュ、この時間帯に
影の影響を評価しても有意な結果を得ることが難しい。また、この時間帯は太陽電池２の出力が低く、例え影が太陽電池２にかかっていたとしても１日の総出力に与える影響が少ないため、この時間帯を評価対象から外しても良い。

そこで、本実施例４では、太陽電池の出力がパワーコンディショナーの起動時と比べて所定割合増加した時点と、太陽電池の出力がピーク時と比べて所定割合低下した時点でＩ−Ｖカーブを測定して、影の影響の評価を行うので、影の長い朝夕の時間帯に近く、且つ朝夕の出力が不安定な時間帯を外したタイミングで影の影響の評価を行うことができ、的確な評価結果を得ることができる。

＜変形例＞
前述の実施例４では、パワーコンディショナーの起動時と比べて太陽電池の出力が所定割合増加した時点で測定を行い評価する例を示したが、パワーコンディショナーの起動時
を基準にすることに限らず、太陽電池の出力が安定した時点でＩ−Ｖカーブの測定を行うように、測定を行う出力の値を定めても良い。

例えば、太陽電池の出力が特定の値に達した時点や、太陽電池の出力が定格出力の所定割合に達した時点、太陽電池の出力がピーク時と比べて所定割合に達した時点でＩ−Ｖカーブの測定を行う構成であっても良い。

このように本変形例によれば、太陽電池の出力が安定した値となる時点で、Ｉ−Ｖカーブの測定を行い、影の影響の評価を行うので、信頼性の高い評価結果を得ることができる。
なお、本変形例ではパワーコンディショナー起動時の太陽電池の出力を基準にしていないため、ステップＳ３１５の晴れているか否かの判定を省略しても良い。

＜実施例５＞
次に、実施例５について説明する。本実施例５においては、太陽電池評価システムの構成の様々な態様について説明する。

図１０には、本実施例における太陽電池評価システム１Ａの態様について示す。この態様における構成要素の太陽電池２、計測データ取得部５、演算部６、閾値記憶部７、評価部８、出力部９については、各々、図４の太陽電池評価システム１に示した構成と同等であり、計測データ取得部５、演算部６、閾値記憶部７、評価部８、出力部９が、本例の評価装置１０２を構成している。

図１０において、パワーコンディショナ７４は、太陽電池２の出力を昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータ７４ａや、この昇圧後の直流電力を交流電力に変換するインバータ７４ｂを備えている。また、パワーコンディショナ７４は、太陽電池２の出力電圧及び出力電流を検出する電流電圧特性計測部７３を備えている。電流電圧特性計測部７３は、太陽電池２の出力電圧及び出力電流を検出することで、Ｉ−Ｖカーブを取得する機能を有している。

図１０の態様においては、パワーコンディショナ７４の電流電圧特性計測部７３が、太陽電池２の出力電圧を変化させたときの出力電圧値と出力電流値を計測し、評価装置１０２は、この計測結果を計測データ取得部５で取得して前述の評価に用いる。

このように太陽電池評価システム１Ｃは、パワーコンディショナ７４のＩ−Ｖカーブトレース機能を利用して評価を行う構成とした。

図１１には、本実施例における太陽電池評価システム１Ｂの態様について示す。この態様における、太陽電池２、及び評価装置１０３の構成要素の計測データ取得部５、演算部６、閾値記憶部７、評価部８、出力部９については、各々、図１０の太陽電池評価システム１Ａに示した構成と同等である。一方、図１１の態様においては、計測データ取得部５、演算部６、閾値記憶部７、評価部８が、パワーコンディショナ７４内に搭載されている点が異なる。

このように、計測データ取得部５、演算部６、閾値記憶部７、評価部８の機能を有する評価装置１０３をパワーコンディショナ７４に内蔵させた構成としても良い。

図１２には、本実施例における太陽電池評価システム１Ｃの態様について示す。この態様における、太陽電池２、及び評価装置１０４の構成要素の計測データ取得部５、演算部６、閾値記憶部７、評価部８、出力部９については、各々、図１１の太陽電池評価システム１Ｂに示した構成と同等である。一方、図１２の態様においては、出力部９が、計測デ
ータ取得部５、演算部６、閾値記憶部７、評価部８と共にパワーコンディショナ７４内に搭載されている点が異なる。

このように、評価装置１０４をパワーコンディショナ７４に内蔵させたことで、評価装置を別途用意する必要が無く、容易に太陽電池２の評価を行うことができる。

上記実施例は、可能な限り組み合わせて使用することが可能である。例えば、実施例１〜４及び変形例の測定タイミングを組み合わせて用いても良い。具体的には、実施例２に係るパワーコンディショナーの起動時刻から所定時間経過した時点と停止時刻より所定時間前の時点、及び実施例４に係る太陽電池の出力がパワーコンディショナーの起動時と比べて所定割合増加した時点と、太陽電池の出力がピーク時と比べて所定割合低下した時点で、それぞれＩ−Ｖカーブの測定を行い、影の影響を評価しても良い。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ太陽電池評価システム
２太陽電池
４データ記憶部
５測定データ取得部
６演算部
７閾値記憶部
８評価部
９出力部
２１セル
２２バイパスダイオード
２３クラスタ
２４モジュール
２５ストリング
２６アレイ
５１電圧設定部
５２測定部
５３タイマー
７４パワーコンディショナ

Claims

複数のサブユニットが互いに接続されてなる太陽電池ユニットから、複数の測定タイミングで、出力電圧値を変化させた時の出力電圧値に対する出力電流値、又は前記出力電圧値に対する出力電力値を取得する取得部と、
前記出力電流値又は前記出力電力値を二階微分することで特徴量を求める演算部と、
前記特徴量が前記複数の測定タイミングで変化した場合に、影の影響が生じたと評価する評価部と、
を備え、
前記複数の測定タイミングが、前記太陽電池ユニットと接続するパワーコンディショナーの起動時と比べて前記太陽電池ユニットの出力が所定割合増加した時点と、前記太陽電池ユニットの出力がピーク時と比べて所定割合低下した時点である
ことを特徴とする評価装置。
季節、月日、太陽の高度、太陽の方向のうち少なくとも一つを周期条件とし、
前記評価部が、前記周期条件で特定される周期で前記変化が生じている場合に、前記影の影響が生じたと評価する請求項１に記載の評価装置。
請求項１又は２に記載の評価装置と、ＤＣ／ＤＣコンバータと、インバータと、を有するパワーコンディショナ。