JP6557080B2 - 診断装置、太陽光発電システム、および、劣化・故障診断方法 - Google Patents
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Description
1 太陽電池モジュール
2 パワーコンディショナ(診断装置)
2A,2B 診断機能部(診断装置)
21 センサ群
211 電圧センサ
212 電流センサ
213 日射センサ
214 温度センサ
22 スイープ部(スイープ手段)
23,23’ パラメータ推定部(パラメータ推定手段)
231 メモリ
232,232’ 特性モデル算出部
233,233’ 非線形最適化部
234 パラメータ演算部
24 診断部(診断手段)
3 電力系統
Claims (15)
- 太陽電池モジュールの劣化または故障を診断する診断装置であって、
前記太陽電池モジュールに関する各種計測値に基づき、非線形最適化の手法により、予め定義された評価関数の評価値を最小にする、前記太陽電池モジュールの特性を示す特性パラメータの推定値を求めるパラメータ推定手段と、
当該パラメータ推定手段が求めた前記特性パラメータの推定値に基づき、前記太陽電池モジュールの診断を行う診断手段と、
を備えており、
前記特性パラメータは、短絡電流、開放電圧温度係数、および、短絡電流温度係数を含んでおり、
前記パラメータ推定手段は、前記評価値を最小にする、前記短絡電流、前記開放電圧温度係数、および、前記短絡電流温度係数の各推定値の組み合わせを求める、
ことを特徴とする診断装置。 - 前記特性パラメータは、開放電圧および曲線因子をさらに含んでおり、
前記パラメータ推定手段は、前記評価値を最小にする、前記開放電圧、前記曲線因子、前記短絡電流、前記開放電圧温度係数、および、前記短絡電流温度係数の各推定値の組み合わせを求める、
請求項1に記載の診断装置。 - 前記各種計測値は、前記太陽電池モジュールの出力電流、前記太陽電池モジュールの出力電圧、および、前記太陽電池モジュールのモジュール温度である、
請求項2に記載の診断装置。 - 前記出力電圧を所定のステップで変化させるスイープ手段を、さらに備え、
前記各種計測値は、前記スイープ手段が変化させた複数の前記出力電圧に対し、各前記出力電流および前記モジュール温度が得られ、
前記パラメータ推定手段は、複数組の前記出力電流と前記出力電圧と前記モジュール温度とに基づき、前記特性パラメータの推定値を求める、
請求項3に記載の診断装置。 - 前記出力電流をI、前記出力電圧をV、前記モジュール温度をT、前記開放電圧をV OC 、前記短絡電流をI SC 、前記曲線因子をFF、前記開放電圧温度係数をα 1 、および、前記短絡電流温度係数をα 2 で示し、
前記パラメータ推定手段は、前記出力電流I、前記出力電圧V、および、前記モジュール温度Tの各組毎に、(1)式で示される前記太陽電池モジュールの特性を示すモデル式に基づき、複数の算出電流Icalを算出し、算出した前記複数の前記算出電流Icalと複数の前記出力電流Iとに基づき、(2)式で示される前記評価関数の評価値Jを最小にする開放電圧温度係数α1、短絡電流温度係数α2、および、短絡電流ISCの組み合わせを探索し、そして、探索した開放電圧温度係数α1、短絡電流温度係数α2、および、短絡電流ISCを用いて、(3)式で示される前記開放電圧VOCと、算出した前記開放電圧VOCを用いて、(4)式で示される曲線因子FFと、を算出することで、前記特性パラメータの推定値を求める、
請求項4に記載の診断装置。
- 前記出力電流を計測する電流センサ、前記出力電圧を計測する電圧センサ、および、前記モジュール温度を計測する温度センサを、さらに備える、
請求項3ないし請求項5のいずれか一項に記載の診断装置。 - 前記各種計測値には、さらに前記太陽電池モジュールに入射される太陽光の日射強度を含んでおり、前記スイープ手段による前記出力電圧の変化毎に、前記日射強度も得られる、
請求項4に記載の診断装置。 - 前記出力電流をI、前記出力電圧をV、前記モジュール温度をT、前記日射強度をS、前記開放電圧をV OC 、前記短絡電流をI SC 、前記曲線因子をFF、前記開放電圧温度係数をα 1 、および、前記短絡電流温度係数をα 2 で示し、
前記パラメータ推定手段は、前記出力電流I、前記出力電圧V、前記モジュール温度T、および、前記日射強度Sの各組毎に、(5)式で示される前記太陽電池モジュールの特性を示すモデル式に基づき、複数の算出電圧Vcalを算出し、そして、算出した前記複数の算出電圧Vcalと複数の前記出力電圧Vとに基づき、(6)式で示される前記評価関数の評価値Jを最小にする前記開放電圧VOC、前記短絡電流ISC、前記曲線因子FF、前記開放電圧温度係数α1、および、前記短絡電流温度係数α2の組み合わせを探索することで、前記特性パラメータの推定値を求める、
請求項7に記載の診断装置。
- 前記パラメータ推定手段は、前記日射強度と前記モジュール温度の一方あるいは双方が異なる、少なくとも2つ以上の計測値を用いて、前記特性パラメータの推定値を求める、
請求項8に記載の診断装置。 - さらに、前記出力電流を計測する電流センサ、前記出力電圧を計測する電圧センサ、前記モジュール温度を計測する温度センサ、および、前記日射強度を計測する日射センサを、備える、
請求項7ないし請求項9のいずれか一項に記載の診断装置。 - 前記診断手段は、前記パラメータ推定手段が求めた特定パラメータの推定値のうち少なくとも1つの推定値において、予め設定された閾値を超えた場合に、劣化または故障であると診断する、
請求項2ないし請求項10のいずれか一項に記載の診断装置。 - 前記パラメータ推定手段が求めた前記特性パラメータの推定値を記憶する記憶手段を、さらに備え、
前記診断手段は、前記記憶手段に記憶される前記特性パラメータの推定値と、前記パラメータ推定手段が求めた最新の前記特性パラメータの推定値と、を比較し、当該比較結果に応じて、劣化または故障を診断する、
請求項2ないし請求項10のいずれか一項に記載の診断装置。 - 前記診断手段は、前記特性パラメータの推定値として求めた前記曲線因子の推定値に基づき、劣化を診断する、
請求項11または請求項12のいずれかに記載の診断装置。 - 請求項1ないし請求項13のいずれか一項に記載の診断装置と、
前記太陽電池モジュールと、
前記太陽電池モジュールから出力される直流電力を、交流電力に変換する電力変換装置と、
を備える太陽光発電システム。 - 太陽電池モジュールに関する各種計測値に基づき、最適化の手法により、予め定義された評価関数の評価値を最小にする、前記太陽電池モジュールの特性を示す特性パラメータの推定値を求める第1の工程と、
当該第1の工程により求められた前記特性パラメータの推定値に基づき、前記太陽電池モジュールの劣化または故障を診断する第2の工程と、
を有しており、
前記特性パラメータは、短絡電流、開放電圧温度係数、および、短絡電流温度係数を含んでおり、
前記第1の工程において、前記評価値を最小にする、前記短絡電流、前記開放電圧温度係数、および、前記短絡電流温度係数の各推定値の組み合わせを求める、
ことを特徴とする劣化・故障診断方法。
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