JP6433040B1 - パネル下方分散配置した太陽光発電システム - Google Patents
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Abstract
Description
この太陽光発電システムの設置構造は、複数の太陽電池パネルを接続した太陽電池アレイと、当該太陽電池アレイを固定した架台とを備えた太陽電池アレイ構造体が、複数配列されており、隣り合う太陽電池アレイ構造体同士の間に形成された間隔は、作業者が作業を行うための作業スペースの幅未満、または、上記作業者が通行するための通行スペースの幅未満に設定され、上記隣り合う太陽電池アレイ構造体の少なくとも一方は、上記架台の設置面に対する上記太陽電池アレイの傾斜角度を変化させることにより、上記間隔を、上記作業スペースの幅以上または上記通行スペースの幅以上に広げる可動部を備えている。
つまり、特許文献1の太陽光発電システムは、交差スペースSを設けた分だけ、太陽電池パネルを設置することが出来ず、その分、太陽光発電システムの発電量が減少する。
更に、特許文献1の太陽光発電システムは、ゴルフ場跡地や山間部の土地など、パワーコンディショナやトランスを収納する建造物を搬入する道路が狭い場合には、その建造物が大きいため、太陽光発電システムを設置する場所に、そもそも建造物を運搬することが困難となる。
そして、パワーコンディショナ3や変圧器4等の配電盤100は、太陽電池パネル2の下方に配置できるほど小型化されていることから、太陽光発電システム1を、ゴルフ場跡地や山間部の土地などに設置する際に配電盤100を搬入する道路が狭い場合であっても、容易に運搬することが可能となる(「運搬の容易化」)。
尚、本発明においては、少なくともパワーコンディショナ3と変圧器4を太陽電池パネル2の下方に配置することを「パネル下方配置」であるとも言う。
尚、本発明における「太陽電池パネル2の設置面P」とは、太陽電池パネル2が設置されている面であれば、地面や、工場・ビルなどの建物の上面(屋上の面)、住宅の屋根の上面など、何れの面であっても良い。
又、本発明においては、少なくともパワーコンディショナ3と変圧器4を、太陽電池パネル2の下方で、且つ、太陽電池パネル2とその設置面Pとの間に配置することは、上述した「パネル下方配置」の中でも、特に「設置面・パネル下方配置」であるとも言える。
尚、本発明においては、複数の配電盤100を、太陽電池パネル2の下方で、且つ、分散して配置することは、上述した「パネル下方配置」の中でも、特に「パネル下方分散配置」であるとも言える。
これと同時に、パワーコンディショナ3と変圧器4を別々に運搬できるため、搬入する道路が狭い場合であっても、異なる太陽電池パネル2の下方へ設置し易くなる(「設置の容易化」)。
尚、本発明においては、少なくとも変圧器4と送電部5を太陽電池パネル2の下方に配置することも「パネル下方配置」であるとも言う。
その他、少なくとも変圧器4と送電部5を、太陽電池パネル2の下方で、且つ、太陽電池パネル2の設置面Pと、当該太陽電池パネル2との間に配置したり、少なくとも変圧器4と送電部5を備えた配電盤100’を複数有し、複数の配電盤100’を、太陽電池パネル2の下方で、且つ、分散して配置しても良い。
尚、変圧器4の高さを、1500mm以下としても良い。
<第1実施形態の太陽光発電システム1の全体構成>
図1〜3には、本発明の第1実施形態に係る太陽光発電システム1が示されている。
この太陽光発電システム1は、太陽電池パネル2と、パワーコンディショナ3と、変圧器4と、送電部5を有している。
尚、この電力量計は、配電網Nへ売電する時だけでなく、配電網Nから買電する時にも設けられる。
更に、太陽電池パネル2等が複数の場合、太陽光発電システム1は、複数の太陽電池パネル2のうち所定数ごとと導通する複数の接続箱(遮断機等付き)を有していても構わず、各配電盤100は、これら複数の接続箱と導通することとなるが、この接続箱の機能が配電盤100に内蔵されていても良く、この場合、各配電盤100は、複数の太陽電池パネル2のうち所定数ごとと直接導通することとなる。
又、太陽電池パネル2、配電盤100、送電盤M等は、設置する土地の広さ・形状に応じて配列するが、例えば、1つの配電盤100の発電力を、例えば、1500kW(各パワーコンディショナ3当たり250kW)とし、この配電盤100を複数台(例えば、30台以上で15000kW(15MW)以上、60台で30000kW(30MW))設けた太陽光発電システム1としても良い。
このような第1実施形態の太陽光発電システム1のうち、まずはパワーコンディショナ3と変圧器4等を備えた配電盤100について、詳解する。
図2〜6には、本発明の第1実施形態に係る配電盤100が示されている。
この第1実施形態の配電盤100は、上述したように、少なくともパワーコンディショナ3と変圧器4を備えており、その他、盤筐体10と、送電部5を備えているとも言える。
尚、第1実施形態の配電盤100は、複数の交流ケーブル(交流電流を流すケーブル)を集電する部分は有していないが、複数の直流ケーブル(直流電流を流すケーブル)を集電する部分(謂わば、直流集電部)は有していても良い。
又、配電盤100は、盤筐体10内の空気を循環させるエアコンと、無停電電源装置(UPS)、上述したパワーコンディショナ3やエアコン、UPS等に電流を供給する補機も有していても良い。
尚、このモータからの出力電流が交流であれば、パワーコンディショナ3は、交流を直流に変換するコンバータ装置と、この直流を交流に変換するインバータ装置の両方を備えていれば良く、出力電流が直流であれば、パワーコンディショナ3はインバータ装置だけを備えていれば良いが、以下は、太陽電池パネル2のように、直流電流がパワーコンディショナ3へ流れ込む場合を述べる。
図1〜4に示したように、太陽電池パネル2は、パネル状(平板状)であって、光が照射されることによって、正極(+極)と負極(−極)の間に直流電力を発生し、発生する電力の平均は、約100〜300W(例えば、250W)である。
これらのうち、ある太陽電池パネル2の+極に別の太陽電池パネル2の−極を接続し、別の太陽電池パネル2の+極にまた別の太陽電池パネル2の−極を接続し、以下、これを繰り返して、複数枚(例えば、5〜20枚)の太陽電池パネル2を直列に接続して、1本の太陽電池ストリング2’となる。
又、太陽電池ストリング2’の電力出力端から出力される電力は、各太陽電池パネル2の電力の和であって、約500〜6000W(例えば、出力電力が250Wの太陽電池パネル2を14枚接続した場合、3500W=3.5kW)となる。
そのため、直列に接続された太陽電池パネル2ごとに、バイパスダイオード(図示省略)を設けることで、不具合の発生した太陽電池パネル2を、電流が、バイパス(迂回)するように構成される。
このような太陽電池パネル2を設置する際の架台14について、以下に述べる。
図1〜4に示したように、架台14は、上述した太陽電池パネル2を支持する構造物であって、太陽電池パネル2は、架台14を介して設置面Pに設置される。
尚、この設置面Pは、太陽電池パネル2を設置できるのであれば、何れの面であっても良いが、例えば、ゴルフ場跡地や山間部の土地、空き地などの地面や、ビルや社屋、工場などの建物の上面(屋上の面)、住宅の屋根の上面など、何れの面であっても良い。
架台14は、太陽光発電システム1の発電量を上げるため、太陽電池パネル2を所定方向(例えば、南へ行くほど低くなるよう)に傾けて支持しても良い。
又、架台14は、設置した後の太陽電池パネル2の傾き角度を可変としても良く、その他、太陽電池パネル2を折畳み可能としたり、移動可能とする架台14であっても構わない。
このような架台14で支持される太陽電池パネル2の下方に配置されるパワーコンディショナ3等について、以下に述べる。
図1〜6にて示したように、パワーコンディショナ3は、太陽電池パネル2など盤筐体10外からの直流電流(又は、上述したように、盤筐体10外からの交流電流)を低圧交流電流Lに変換するものでも良い。
パワーコンディショナ3は、後述する盤筐体10に対して、当該盤筐体10とは別のパワコン筐体11に内蔵された状態で設けられている(取り付けられている)と共に、太陽電池パネル2からの直流電流等を低圧交流電流L(例えば、100〜200V等)に変換するインバータ装置と、このインバータ装置が変換する交流の電圧や周波数を制御する制御部と、気中遮断機(ACB)等を備えている。
これらのインバータ装置や制御部、遮断機等は、後述するパワコン筐体11内に配設されており、このパワコン筐体11には、その内部の空気を逃がす回転ファン状の送風手段が設けられていても良い。
パワーコンディショナ3は、上述したように「パネル下方配置」であるとも言えるが、この際、例えば、ある1枚の太陽電池パネル2の下方に、ある1つのパワーコンディショナ3が配置されていたり、ある複数枚の太陽電池パネル2の下方に亘って、ある1つのパワーコンディショナ3が配置されている等、何れの構成でも良い。
尚、本発明における「太陽電池パネル2の下方」とは、太陽電池パネル2の裏面(太陽電池パネル2における設置面Pに近い側の面)よりも、設置面Pに近い側を意味すると共に、この設置面Pが工場・ビルなどの建物の上面(屋上の面)、住宅の屋根の上面であれば、空間内において太陽電池パネル2の裏面に沿った平面を境界面として、この境界面により分けられる空間のうち設置面Pが存在する側にあり、工場・ビルなどの建物の上面(屋上の面)、住宅の屋根の上面などが設置面Pである場合には、当該工場・ビルなどの建物の内部や、当該住宅の内部に存在するものも含む。
更に、1つの第1実施形態の太陽光発電システム1が複数のパワーコンディショナ3を有していれば、上述した「パネル下方分散配置」であるとも言えるが、この際、例えば、ある複数枚の太陽電池パネル2のうち1枚ごとの下方に、複数のパワーコンディショナ3が1つずつ所定間隔ごとに分散して配置されていたり、ある複数枚の太陽電池パネル2の下方に亘って、ある複数のパワーコンディショナ3が分散して配置されている等、何れの構成でも良い。
図1〜6には、本発明に係る変圧器4が示されている。
変圧器4は、上述したパワーコンディショナ3からの低圧交流電流Lをより高圧な高圧交流電流Hに変圧(昇圧)するものであり、この変圧器4は、後述する盤筐体10外に設けられる。
変圧器4の上面には、パワーコンディショナ3からのケーブル(低圧ケーブル6L)や、送電部5へのケーブル(高圧ケーブル6H)との接続部分(接続端子)が設けられている。
変圧器4も、上述のパワーコンディショナ3と同様に、「設置面・パネル下方配置」や「パネル下方分散配置」などの「パネル下方配置」であって良いが、何れの配置においてもポイントとなる点が、変圧器4の容量を確保しつつ、変圧器4の高さを抑えることである。
このような変圧器4の具体的な高さは、特に制限はないが、例えば、1500mm以下であっても良く、好ましくは1400mm以下、更に好ましくは1200mm以下、より好ましくは1150mm以下(1100mmなど)であっても良い。
この変圧器4の容量も、特に制限はないが、例えば、330kW等であっても良い。又、変圧器4は、放熱フィンを有していても良い。
図1〜6で示したように、送電部5は、上述した変圧器4からの高圧交流電流Hを、盤筐体10外等に送電するものである。
送電部5は、後述する盤筐体10内に設けられ、真空遮断機(VCB)5aや、避雷器(SAR)などを備えている。
送電部5も、上述のパワーコンディショナ3と同様に、「設置面・パネル下方配置」や「パネル下方分散配置」などの「パネル下方配置」であって良い。
尚、送電部5は、特別高圧な電力(例えば、22000V等)を送電する場合には、特高部とも言え、トランスミッターとも言える。
図5に示されたように、逆流防止ダイオード12は、複数枚の太陽電池パネル2が直列に繋がった太陽電池ストリング2’それぞれの間で電位差が生じた場合、他よりも電位が低い太陽電池ストリング2’に、電流が逆流するのを防止するためのものである。
逆流防止ダイオード12は、アノード(陽極)が、太陽電池ストリング2’の+極に接続され、カソード(陰極)が、後述する開閉器13側に接続されている。
各逆流防止ダイオード12は、後述する盤筐体10内であれば、何れに設けられていても良いが、例えば、盤筐体10(本体部分10a)内における後述の盤前扉10dとは反対側の面(後面、又は、送電部5の更に奥)の内側に設けられていても良く、更に、盤筐体10の後面(後面材)にも後述の盤後扉10eが設けられている場合には、各逆流防止ダイオード12は盤後扉10eの内側(裏側)に設けられることとなる。
図2、3に示された如く、開閉器13は、各太陽電池パネル2等からの電路を開閉(ON/OFF)する電機器であって、このような開閉器13を幾つかずつ纏めたケーブルが、後述する盤筐体10の下面を通って、上述したパワーコンディショナ3に(図2〜6ではパワーコンディショナ3が2つあるため、それぞれのパワーコンディショナ3に)接続されている。
開閉器13は、複数枚の太陽電池パネル2が直列に繋がった太陽電池ストリング2’それぞれに対して、1つずつ設けられていても良い。
この開閉接続部は、太陽電池パネル2等からのコード(導線)を接続する側を電源側(1次側)とし、逆流防止ダイオード12へのコードを接続する側を負荷側(2次側)とする。
ここまで述べた逆流防止ダイオード12や開閉器13も、配電盤100が備えるのであれば、当該配電盤100は、従来の接続箱の機能も内蔵することとなる。
図1〜6に示されたように、第1実施形態の盤筐体10は、上述した送電部5や逆流防止ダイオード12、開閉器13などを内蔵したり、その外側に、上述したパワーコンディショナ3や変圧器4を設けるものである。
盤筐体10は、ほぼ直方体状の部分(本体部分)10aと、この本体部分の左右一方側上部(図2〜6では右側上部)から延設し且つ上述の変圧器4の上方を覆う部分(変圧上部分)10bと、この変圧上部分10bの本体部分10aとは反対側の端部から下方に延設する部分(変圧側部分)10cを有している。
更に、盤筐体10における「左右」とは、盤筐体10における「後」から「前」へ向いた時の左手側を「左」とし、「後」から「前」へ向いた時の右手側を「右」とする。
盤筐体10の変圧上部分10bは、パワーコンディショナ3からのケーブル(低圧ケーブル6L)や、送電部5へのケーブル(高圧ケーブル6H)との接続端子を覆っており、これら低圧ケーブル6Lや高圧ケーブル6Hが通ることとなる。
このような盤筐体10に対して、変圧器4が取り付けられているのは、例えば、図2〜6であれば、盤筐体10の本体部分10aの右側となり、変圧側部分10cが覆うのは、変圧器4の右側である。
尚、盤筐体10における各部分10a〜10cの上面(屋根)は、後傾していても(前から後に行くに従って、高さが低くなっても)良く、又、盤筐体10の後面(後面材)にも、開閉可能な盤後扉10eが設けられていても構わない。
図2〜6に示されたように、パワコン筐体11は、ここまで述べた盤筐体10とは別お筐体であり、上述のパワーコンディショナ3を内蔵するものである。
パワコン筐体11(つまり、パワーコンディショナ3)は、1つの盤筐体10(1つの配電盤100)に対して、1つだけ設けられていても、複数設けられていても良いが、以下は、1つの盤筐体10に、2つのパワコン筐体11が設けられている場合について、主に述べる。
パワコン筐体11も、開閉可能な扉(パワコン扉)11aを有しているが、盤筐体10の盤前扉10dとは開閉向きが異なり、パワコン扉11aは、それぞれが盤筐体10における左右外方へ開閉する。
パワコン筐体11には、その内部の空気を外へ逃がす回転ファン状などの送風手段が設けられていても良い。
このような構成の第1実施形態の配電盤100を、1つの第1実施形態の太陽光発電システム1内で複数有し、各配電盤100において、太陽電池パネル2に出来るだけ近い位置で、直流から交流の変換・昇圧・送電を終え、各配電盤100間を、6600V等に昇圧した交流電流を流すケーブルで結ぶことによって、第1実施形態の太陽光発電システム1内の送電ロスを可及的に低減できる。
図7には、本発明の第2実施形態に係る配電盤100が示されている。
この第2実施形態において第1実施形態と異なるのは、まずパワーコンディショナ3も盤筐体20内に設けられている点である。
つまり、第2実施形態の配電盤100は、パワコン筐体11を有さない。
従って、パワーコンディショナ3は、変圧器4及び送電部5とで、平面視で略L字型(図7参照)や略T字型等を成す位置に配置されていることとなる。
よって、まずは、第2実施形態の盤筐体20について述べる。
図7に示されたように、第2実施形態の盤筐体20は、パワーコンディショナ3も盤筐体20内に設け、且つ、変圧器4及び送電部5の所定方向とは平面視で略直交する方向上にパワーコンディショナ3が配置されていれば、その構成や形状に制限はないが、例えば、盤筐体20は、略直方体状に形成されている。
この盤筐体20の切欠き部20aは、変圧器4が、当該盤筐体20の外から取り付け可能な形状・大きさとなっていれば良いが、例えば、略矩形状(実際には略直方体状に)構成されていても良い。
又、盤筐体20には開閉可能な扉が設けられていても良く、盤筐体20の外側(外面)で、変圧器4が取り付けられた角以外には、エアコンの室外機などが取り付けられていても良い。
図7にて示したように、パワーコンディショナ3は、平面視において、盤筐体20内で且つ変圧器4に近接する位置に配置されている。
このように配置することで、パワーコンディショナ3から変圧器4へ低圧交流電流Lを流す低圧ケーブル6Lが可及的に短くなる。
図7で示し、上述したように、変圧器4は、平面視において、盤筐体20外で、その切欠き部20aに取り付けられている(配置されている)。
変圧器4は、上述した低圧ケーブル6Lや高圧ケーブル6Hとの接続端子が何れにあっても良いが、例えば、変圧器4の上面に設けられていても構わず、その場合、変圧器4の高さを盤筐体20の高さより低くして、変圧器4より高位置の盤筐体20には切欠き部20aを設けない、且つ、変圧器4の上方に盤筐体20の内と外を連通する開口部を設ける等の構成にして、当該開口部に各ケーブル6L、6Hを通しても良い。
図7で示したように、送電部5も、平面視において上述したパワーコンディショナ3が設けられた位置以外で、盤筐体20内で且つ変圧器4に近接する位置に設けられている(配置されている)。
この場合、変圧器4及び送電部5がこの順で並ぶ所定方向とは平面視で略直交する方向上に、パワーコンディショナ3が配置されることとなり、この状態は平面視では、パワーコンディショナ3と変圧器4と送電部5で略L字型を成す位置に、それぞれが配置されていると言える。
図7にて示したように、上述した集電部やエアコン、UPS、補機などは、盤筐体20内において、パワーコンディショナ3及び送電部5よりも更に変圧器4から遠ざかる側に配置されている。
このような第2実施形態の配電盤100は、第1実施形態と同様に、「設置面・パネル下方配置」や「パネル下方分散配置」などの「パネル下方配置」されていても良い。
その他の第2実施形態の配電盤100、この配電盤100を用いた第1実施形態の太陽光発電システム1、第2実施形態の配電盤100中の変圧器4などの構成、作用効果及び使用態様は、第1実施形態の配電盤100と同様である。
図8〜10には、本発明の第2実施形態に係る太陽光発電システム1が示されている。
この太陽光発電システム1も、太陽電池パネル2と、パワーコンディショナ3と、変圧器4と、送電部5を有している。
尚、この電力量計は、配電網Nへ売電する時だけでなく、配電網Nから買電する時にも設けられる。
更に、太陽電池パネル2等が複数の場合、太陽光発電システム1は、複数の太陽電池パネル2のうち所定数ごとと導通する複数の接続箱(遮断機等付き)を有していても構わず、各配電盤100’は、これら複数の接続箱と導通することとなるが、この接続箱の機能が配電盤100’に内蔵されていても良く、この場合、各配電盤100’は、複数の太陽電池パネル2のうち所定数ごとと直接導通することとなる。
又、太陽電池パネル2、配電盤100’、送電盤M等は、設置する土地の広さ・形状に応じて配列するが、例えば、1つの配電盤100’の発電力を、例えば、1500kW(各パワーコンディショナ3当たり250kW)とし、この配電盤100を複数台(例えば、30台以上で15000kW(15MW)以上、60台で30000kW(30MW))設けた太陽光発電システム1としても良い。
このような第2実施形態の太陽光発電システム1のうち、まずは変圧器4と送電部5等を備えた配電盤100’について、詳解する。
図8〜13には、本発明の第3実施形態に係る配電盤100’が示されている。
この第3実施形態の配電盤100’は、上述したように、少なくとも変圧器4と送電部5を備えており、その他、盤筐体10’を備えているとも言える。
尚、第3実施形態の配電盤100’は、複数の交流ケーブル(交流電流を流すケーブル)を集電する部分(謂わば、交流集電部)を有していても良い。
又、配電盤100’は、盤筐体10’内の空気を循環させるエアコンと、無停電電源装置(UPS)、上述したエアコン、UPS等に電流を供給する補機も有していても良い。
尚、このモータからの出力電流が交流であれば、パワーコンディショナ3は、交流を直流に変換するコンバータ装置と、この直流を交流に変換するインバータ装置の両方を備えていれば良く、出力電流が直流であれば、パワーコンディショナ3はインバータ装置だけを備えていれば良いが、以下は、太陽電池パネル2のように、直流電流がパワーコンディショナ3へ流れ込む場合を述べる。
図8にて示したように、パワーコンディショナ3は、太陽電池パネル2などからの直流電流(又は、上述したように、モータからの交流電流)を低圧交流電流Lに変換するものでも良い。
パワーコンディショナ3は、後述する第3実施形態の盤筐体10’とは別のパワコン筐体11に内蔵され、且つ、後述する変圧器4と送電部5が下方に配置された太陽電池パネル2とは異なる太陽電池パネル2の下方に配置されていると共に、太陽電池パネル2からの直流電流等を低圧交流電流L(例えば、100〜200V等)に変換するインバータ装置と、このインバータ装置が変換する交流の電圧や周波数を制御する制御部と、気中遮断機(ACB)等を備えている。
これらのインバータ装置や制御部、遮断機等は、後述するパワコン筐体11内に配設されており、このパワコン筐体11には、その内部の空気を逃がす回転ファン状の送風手段が設けられていても良い。
パワーコンディショナ3は、上述したように「パネル下方配置」であるとも言えるが、この際、例えば、変圧器4と送電部5が下方に配置された太陽電池パネル2とは異なり且つある1枚の太陽電池パネル2の下方に、ある1つのパワーコンディショナ3が配置されていたり、変圧器4と送電部5が下方に配置された太陽電池パネル2とは異なり且つある複数枚の太陽電池パネル2の下方に亘って、ある1つのパワーコンディショナ3が配置されている等、何れの構成でも良い。
更に、1つの第2実施形態の太陽光発電システム1が複数のパワーコンディショナ3を有していれば、上述した「パネル下方分散配置」であるとも言えるが、この際、例えば、ある複数枚の太陽電池パネル2のうち1枚ごとの下方に、複数のパワーコンディショナ3が1つずつ所定間隔ごとに分散して配置されていたり、ある複数枚の太陽電池パネル2の下方に亘って、ある複数のパワーコンディショナ3が分散して配置されている等、何れの構成でも良い。
図8〜13には、本発明に係る変圧器4が示されている。
変圧器4は、上述したパワーコンディショナ3からの低圧交流電流Lをより高圧な高圧交流電流Hに変圧(昇圧)するものであり、この変圧器4は、後述する第3実施形態の盤筐体10’外に設けられる。
変圧器4の上面には、パワーコンディショナ3からのケーブル(低圧ケーブル6L)や、送電部5へのケーブル(高圧ケーブル6H)との接続部分(接続端子)が設けられている。
変圧器4は、上述したように、パワーコンディショナ3が下方に配置された太陽電池パネル2とは異なる太陽電池パネル2の下方に配置されていると言え、この変圧器4も、「設置面・パネル下方配置」や「パネル下方分散配置」などの「パネル下方配置」であって良いが、何れの配置においてもポイントとなる点が、第2実施形態の太陽光発電システム1においても、変圧器4の容量を確保しつつ、変圧器4の高さを抑えることである。
このような変圧器4の具体的な高さは、特に制限はないが、例えば、1500mm以下であっても良く、好ましくは1400mm以下、更に好ましくは1200mm以下、より好ましくは1150mm以下(1100mmなど)であっても良い。
この変圧器4の容量も、特に制限はないが、例えば、300kWや330kW、500kW等であっても良い。又、変圧器4は、放熱フィンを有していても良い。
図8〜13で示したように、送電部5は、上述した変圧器4からの高圧交流電流Hを、盤筐体10’外等に送電するものである。
送電部5は、後述する盤筐体10’内に設けられ、真空遮断機(VCB)5aや、避雷器(SAR)などを備えている。
送電部5も、変圧器4と同様に、上述したように、パワーコンディショナ3が下方に配置された太陽電池パネル2とは異なる太陽電池パネル2の下方に配置されていると言え、この送電部5も、「設置面・パネル下方配置」や「パネル下方分散配置」などの「パネル下方配置」であって良い。
尚、送電部5は、特別高圧な電力(例えば、22000V等)を送電する場合には、特高部とも言え、トランスミッターとも言える。
図12に示されたように、逆流防止ダイオード12は、複数枚の太陽電池パネル2が直列に繋がった太陽電池ストリング2’それぞれの間で電位差が生じた場合、他よりも電位が低い太陽電池ストリング2’に、電流が逆流するのを防止するためのものである。
逆流防止ダイオード12は、アノード(陽極)が、太陽電池ストリング2’の+極に接続され、カソード(陰極)が、後述する開閉器13側に接続されている。
各逆流防止ダイオード12は、後述する第3実施形態の盤筐体10’内であれば、何れに設けられていても良いが、例えば、盤筐体10’(本体部分10a’)内における後述の盤前扉10d’とは反対側の面(後面、又は、送電部5の更に奥)の内側に設けられていても良く、更に、盤筐体10’の後面(後面材)にも後述の盤後扉10e’が設けられている場合には、各逆流防止ダイオード12は盤後扉10e’の内側(裏側)に設けられることとなる。
図9、10に示された如く、開閉器13は、各太陽電池パネル2等からの電路を開閉(ON/OFF)する電機器である。
開閉器13は、複数枚の太陽電池パネル2が直列に繋がった太陽電池ストリング2’それぞれに対して、1つずつ設けられていても良い。
この開閉接続部は、太陽電池パネル2等からのコード(導線)を接続する側を電源側(1次側)とし、逆流防止ダイオード12へのコードを接続する側を負荷側(2次側)とする。
ここまで述べた逆流防止ダイオード12や開閉器13も、第3実施形態の配電盤100’が備えるのであれば、当該配電盤100’は、従来の接続箱の機能も内蔵することとなる。
図8〜13に示されたように、第3実施形態の盤筐体10’は、上述した送電部5や逆流防止ダイオード12、開閉器13などを内蔵したり、その外側に、上述した変圧器4を設けるものである。
盤筐体10’は、ほぼ直方体状の部分(本体部分)10a’と、この本体部分の左右一方側上部(図9〜13では右側上部)から延設し且つ上述の変圧器4の上方を覆う部分(変圧上部分)10b’と、この変圧上部分10b’の本体部分10a’とは反対側の端部から下方に延設する部分(変圧側部分)10c’を有している。
更に、盤筐体10’における「左右」とは、盤筐体10’における「後」から「前」へ向いた時の左手側を「左」とし、「後」から「前」へ向いた時の右手側を「右」とする。
盤筐体10’の変圧上部分10b’は、送電部5へのケーブル(高圧ケーブル6H)との接続端子を覆っており、これら高圧ケーブル6Hが通ることとなる。
このような盤筐体10’に対して、変圧器4が取り付けられているのは、例えば、図9〜13であれば、盤筐体10’の本体部分10a’の右側となり、変圧側部分10c’が覆うのは、変圧器4の右側である。
尚、盤筐体10’における各部分10a’〜10c’の上面(屋根)は、後傾していても(前から後に行くに従って、高さが低くなっても)良く、又、盤筐体10’の後面(後面材)にも、開閉可能な盤後扉10e’が設けられていても構わない。
このような構成の第3実施形態の配電盤100’を、1つの第2実施形態の太陽光発電システム1内で複数有し、各配電盤100’において、太陽電池パネル2に出来るだけ近い位置で、直流から交流の変換・昇圧・送電を終え、各配電盤100’間を、6600V等に昇圧した交流電流を流すケーブルで結ぶことによって、第2実施形態の太陽光発電システム1内の送電ロスを可及的に低減できる。
その他の第3実施形態の配電盤100’、この配電盤100’を用いた第2実施形態の太陽光発電システム1、第2実施形態の太陽光発電システム1中の太陽電池パネル2や架台14、第3実施形態の配電盤100’中の変圧器4などの構成、作用効果及び使用態様は、第1実施形態の太陽光発電システム1や、第1実施形態の配電盤100と同様である。
図8、14〜17には、本発明の第4実施形態に係る配電盤100’が示されている。
この第4実施形態の配電盤100’は、上述した第3実施形態のように、少なくとも変圧器4と送電部5を備えており、その他、盤筐体10’を備えているとも言える。
尚、第4実施形態の配電盤100’は、複数の交流ケーブル(交流電流を流すケーブル)を集電する部分(謂わば、交流集電部)を有していても良い。
又、配電盤100’は、盤筐体10’内の空気を循環させるエアコンと、無停電電源装置(UPS)、上述したエアコン、UPS等に電流を供給する補機も有していても良い。
尚、このモータからの出力電流が交流であれば、パワーコンディショナ3は、交流を直流に変換するコンバータ装置と、この直流を交流に変換するインバータ装置の両方を備えていれば良く、出力電流が直流であれば、パワーコンディショナ3はインバータ装置だけを備えていれば良いが、以下は、太陽電池パネル2のように、直流電流がパワーコンディショナ3へ流れ込む場合を述べる。
図8にて示したように、パワーコンディショナ3は、太陽電池パネル2などからの直流電流(又は、上述したように、モータからの交流電流)を低圧交流電流Lに変換するものでも良い。
パワーコンディショナ3は、後述する第4実施形態の盤筐体10’とは別のパワコン筐体11に内蔵され、且つ、後述する変圧器4と送電部5が下方に配置された太陽電池パネル2とは異なる太陽電池パネル2の下方に配置されていると共に、太陽電池パネル2からの直流電流等を低圧交流電流L(例えば、100〜200V等)に変換するインバータ装置と、このインバータ装置が変換する交流の電圧や周波数を制御する制御部と、気中遮断機(ACB)等を備えている。
これらのインバータ装置や制御部、遮断機等は、後述するパワコン筐体11内に配設されており、このパワコン筐体11には、その内部の空気を逃がす回転ファン状の送風手段が設けられていても良い。
パワーコンディショナ3は、上述したように「パネル下方配置」であるとも言えるが、この際、例えば、変圧器4と送電部5が下方に配置された太陽電池パネル2とは異なり且つある1枚の太陽電池パネル2の下方に、ある1つのパワーコンディショナ3が配置されていたり、変圧器4と送電部5が下方に配置された太陽電池パネル2とは異なり且つある複数枚の太陽電池パネル2の下方に亘って、ある1つのパワーコンディショナ3が配置されている等、何れの構成でも良い。
更に、1つの第2実施形態の太陽光発電システム1が複数のパワーコンディショナ3を有していれば、上述した「パネル下方分散配置」であるとも言えるが、この際、例えば、ある複数枚の太陽電池パネル2のうち1枚ごとの下方に、複数のパワーコンディショナ3が1つずつ所定間隔ごとに分散して配置されていたり、ある複数枚の太陽電池パネル2の下方に亘って、ある複数のパワーコンディショナ3が分散して配置されている等、何れの構成でも良い。
図8、14〜17には、本発明に係る変圧器4が示されている。
変圧器4は、上述したパワーコンディショナ3からの低圧交流電流Lをより高圧な高圧交流電流Hに変圧(昇圧)するものであり、この変圧器4は、後述する第4実施形態の盤筐体10’外に設けられる。
変圧器4の上面には、パワーコンディショナ3からのケーブル(低圧ケーブル6L)や、送電部5へのケーブル(高圧ケーブル6H)との接続部分(接続端子)が設けられている。
変圧器4は、上述したように、パワーコンディショナ3が下方に配置された太陽電池パネル2とは異なる太陽電池パネル2の下方に配置されていると言え、この変圧器4も、「設置面・パネル下方配置」や「パネル下方分散配置」などの「パネル下方配置」であって良いが、何れの配置においてもポイントとなる点が、第2実施形態の太陽光発電システム1においても、変圧器4の容量を確保しつつ、変圧器4の高さを抑えることである。
このような変圧器4の具体的な高さは、特に制限はないが、例えば、1500mm以下であっても良く、好ましくは1400mm以下、更に好ましくは1200mm以下、より好ましくは1150mm以下(1100mmなど)であっても良い。
この変圧器4の容量も、特に制限はないが、例えば、300kWや330kW、500kW等であっても良い。又、変圧器4は、放熱フィンを有していても良い。
図8、14〜17で示したように、送電部5は、上述した変圧器4からの高圧交流電流Hを、盤筐体10’外等に送電するものである。
送電部5は、後述する盤筐体10’内に設けられ、真空遮断機(VCB)5aや、避雷器(SAR)などを備えている。
又、送電部5からの配電ケーブルG(高圧交流電流Hの電路(高圧ケーブル6H))は、第4実施形態の盤筐体10’の下面後側の略矩形状の孔5bを通って、送電盤Mに接続したり、配電網Nに導通することとしても良い。
送電部5も、変圧器4と同様に、上述したように、パワーコンディショナ3が下方に配置された太陽電池パネル2とは異なる太陽電池パネル2の下方に配置されていると言え、この送電部5も、「設置面・パネル下方配置」や「パネル下方分散配置」などの「パネル下方配置」であって良い。
尚、送電部5は、特別高圧な電力(例えば、22000V等)を送電する場合には、特高部とも言え、トランスミッターとも言える。
図14〜17に示すように、ブレーカ15は、パワーコンディショナ3からの低圧交流電流Lを遮断可能な電機器であり、配線用遮断器(MCCB(MCB):Molded Case Circuit Breaker )とも言う。
ブレーカ15は、ケーシング(外郭)が合成樹脂の箱体で被われ、前面に手動で電源をON/OFFするハンドルが設けられていたり、引き外し機構や、消弧装置が組み込まれていても良い。
ブレーカ15のケーシングには、その端部(上端や下端等)に低圧交流電流Lの電路(低圧ケーブル6L)を接続する遮断接続部(遮断接続端子)が設けられたり、遮断接続部は、パワーコンディショナ3により近い側からの低圧交流電流Lの電路を接続する側を電源側(1次側)とし、変圧器5により近い側からの低圧交流電流Lの電路を接続する側を負荷側(2次側)としても良い。
つまり、ブレーカ15は「交流ブレーカ」である。
又、ブレーカ15とパワーコンディショナ3との間の低圧交流電流Lの電路(低圧ケーブル6L)は、第4実施形態の盤筐体10’の下面前側の横(左右方向)に長い略矩形状の孔15aを通って、盤筐体10’外のパワーコンディショナ3に接続されることとしても良い。
この電路体15bは、長手方向を有し且つ集めた電流を流せるのであれば、特に限定はないが、素材が銅、アルミニウム、銀、金、ニクロムなど導体の棒状板体であっても良い。
図14〜17に示すように、制御部16は、盤筐体10’内の空気を循環させるエアコンと、無停電電源装置(UPS)、上述したエアコン、UPS等に電流を供給する補機などの制御を行うものであっても良く、制御テーブルであるとも言える。
制御部16も、後述する第4実施形態の盤筐体10’内であれば、何れに設けられていても良いが、例えば、盤筐体10’(本体部分10a’)内において、上述した送電部5より変圧器4から遠い側に設けられていても良い。
ここまで述べたブレーカ15や制御部16も、第4実施形態の配電盤100’が備えるのであれば、当該配電盤100’は、従来の交流集電箱の機能も内蔵することとなる。
図14〜17に示されたように、第4実施形態の盤筐体10’は、上述した送電部5などを内蔵したり、その外側に、上述した変圧器4を設けるものである。
盤筐体10’は、ほぼ直方体状の部分(本体部分)10a’と、この本体部分の左右一方側上部(図14〜17では右側上部)から延設し且つ上述の変圧器4の上方を覆う部分(変圧上部分)10b’を有しているものの、第3実施形態の盤筐体10’と違って、変圧側部分10c’を有していない。
又、盤筐体10’における「前後」とは、盤前扉10d’がある側を「前」とし、盤前扉10d’がある側とは反対の側を「後」とする。
更に、盤筐体10’における「左右」とは、盤筐体10’における「後」から「前」へ向いた時の左手側を「左」とし、「後」から「前」へ向いた時の右手側を「右」とする。
盤筐体10’の変圧上部分10b’は、送電部5へのケーブル(高圧ケーブル6H)との接続端子を覆っており、これら高圧ケーブル6Hが通ることとなる。
このような盤筐体10’に対して、変圧器4が取り付けられているのは、例えば、図14〜17であれば、盤筐体10’の本体部分10a’の右側となる。
尚、盤筐体10’における各部分10a’、10b’の上面(屋根)は、側面視において、前後方向中途部が最も高くなり、この最も高くなった部分からは後傾していても(前から後に行くに従って、高さが低くなっても)良く、又、盤筐体10’の後面(後面材)にも、開閉可能な盤後扉が設けられていても構わない。
このような構成の第4実施形態の配電盤100’を、1つの第2実施形態の太陽光発電システム1内で複数有し、各配電盤100’において、太陽電池パネル2に出来るだけ近い位置で、昇圧・送電を終え、各配電盤100’間を、6600V等に昇圧した交流電流を流すケーブルで結ぶことによって、第2実施形態の太陽光発電システム1内の送電ロスを可及的に低減できる。
その他の第4実施形態の配電盤100’、この配電盤100’を用いた第2実施形態の太陽光発電システム1、第2実施形態の太陽光発電システム1中の太陽電池パネル2や架台14、第4実施形態の配電盤100’中の変圧器4などの構成、作用効果及び使用態様は、第1実施形態の太陽光発電システム1や、第1実施形態の配電盤100や、第3実施形態の配電盤100’と同様である。
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。太陽光発電システム1、変圧器4、配電盤100、100’等の各構成又は全体の構造、形状、寸法などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することが出来る。
太陽光発電システム1は、架台14を有していなくとも良く、更にこの場合、太陽電池パネル2を、配電盤100、100’の盤筐体10、10’、20によって支持しても構わない。
太陽光発電システム1は、送電盤Mを有さず、送電部5から直接配電ケーブルGを介して、配電網Nに導通していても良く、又、送電盤Mの機能を送電部5が果たしても良い。
1つの太陽光発電システム1内に、第1実施形態の配電盤100と、第3実施形態や第4実施形態の配電盤100’が混在していても良い。
より詳しく述べれば、1つの太陽光発電システム1は、第1実施形態の配電盤100と、第3実施形態や第4実施形態の配電盤100’との両方を有すると共に、これらの配電盤100、100’が下方に配置された太陽電池パネル2とは異なる太陽電池パネル2の下方にパワーコンディショナ3が配置されていても良い。
又、パワーコンディショナ3や変圧器4、送電部5等が太陽電池パネル2の下方に配置されるのであれば、パワーコンディショナ3や変圧器4、送電部5等は、必ずしも配電盤として纏まっていなくとも良く、パワーコンディショナ3が、ある太陽電池パネル2の下方に配置され、変圧器4は、また別の太陽電池パネル2の下方に配置され、送電部5は、更にまた別の太陽電池パネル2の下方に配置されるなどの構成であっても良い。
複数のパワーコンディショナ3が、1つのパワコン筐体11に内蔵されていても良い。
配電盤100、100’は蓄電池を内蔵しても良く、太陽光発電等の発電量に余剰が生じた場合には、蓄電池に充電し、発電量が減った場合(曇り・雨天時や夜間)には、蓄電池からの電力で、各住宅(需要家)の使用量をまかなっても良い。
この基礎は、コンクリート製や、鋼材(H鋼)製など何れの素材でも良く、その形状も、一様な厚みを持つベタ基礎や、盤筐体10、10’の下方に空間を形成するよう凹み等を有したゲタ基礎であっても構わない。
2 太陽電池パネル
3 パワーコンディショナ
4 変圧器
5 送電部
10 盤筐体
10’ 盤筐体
11 パワコン筐体
20 盤筐体
100 配電盤
100’ 配電盤
L 低圧交流電流
H 高圧交流電流
6L 低圧ケーブル
6H 高圧ケーブル
P 太陽電池パネルの設置面
Claims (3)
- 太陽電池パネル(2)と、この太陽電池パネル(2)からの直流電流を低圧交流電流(L)に変換するパワーコンディショナ(3)と、このパワーコンディショナ(3)からの低圧交流電流(L)をより高圧な高圧交流電流(H)に変圧する変圧器(4)と、この変圧器(4)からの高圧交流電流(H)を送電する送電部(5)を有した太陽光発電システムであって、
前記太陽電池パネル(2)を支持する架台(14)を有し、この架台(14)を介して前記太陽電池パネル(2)は、設置面(P)である地面に設置され、
同じ前記設置面(P)である地面には、前記変圧器(4)が盤筐体(10’)の外側に設けられ且つ前記送電部(5)が盤筐体(10’)に内蔵された配電盤(100’)も設置されていて、
前記太陽電池パネル(2)を複数有し、前記パワーコンディショナ(3)を複数有し、前記配電盤(100’)を複数有し、
これら複数の配電盤(100’)が、前記太陽電池パネル(2)の下方で、且つ、前記太陽電池パネル(2)の設置面(P)である地面と、当該太陽電池パネル(2)との間に、分散して配置され、
前記複数のパワーコンディショナ(3)が、前記配電盤(100’)が下方に配置された太陽電池パネル(2)とは異なる太陽電池パネル(2)の下方で、且つ、前記太陽電池パネル(2)の設置面(P)である地面と、当該太陽電池パネル(2)との間に、分散して配置されていることを特徴とする太陽光発電システム。 - 前記設置面(P)である地面は、ゴルフ場跡地、山間部の土地又は空き地であることを特徴とする請求項1に記載の太陽光発電システム。
- 前記変圧器(4)の高さは、1500mm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の太陽光発電システム。
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