JP6920191B2 - 太陽電池診断装置、太陽電池診断方法及び太陽光発電システム - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池診断装置、太陽電池診断方法及び太陽光発電システムに関する。

特許文献１には、太陽電池の劣化や故障のような異常を判定するため、晴天時とみなせる状態での太陽電池の電気的出力値を蓄積し、太陽電池の電気的出力値を、ほぼ同じ条件で比較することで、太陽光発電所の発電性能を評価する方法が記載されている。特許文献２には、太陽光発電システムに具備される計測器から計測される発電量に対して、判断の基準となる期間であるサンプル期間の特定の評価時間帯における発電相当量から上位の発電相当量を抽出し、この上位の発電相当量を基準値として、故障を判断する方法が述べられている。

特開２０１６−５４６３２号公報 特開２０１２−１１４１０８号公報

ＦＩＴ（Feed-in Tariffs：固定価格全量買取制度）による施策により、大規模な太陽光発電所が導入されたため、系統安定化に向けて太陽光発電所は出力制御される方向にある。また、１日の発電量を確保するため、過積載の太陽光発電所の導入も多い。このため、発生させる電力をある一定以下に制約させて稼働させる時間帯が１日の半分以上に達する太陽光発電所も珍しくはない。この電力をある一定以下に制約させて稼働させる時間帯、すなわち出力抑制制御下においては、太陽電池モジュールは最大の電力が得られる動作点（最大電力点）から外れた動作点で動作される。このため、出力抑制中は基準となる電力と比較しても劣化を判定することはできない。また、発電サイトに設置される日射計などの計測器は、広大なサイトに１つというのが一般的で、変動などを考慮すると基準として扱うことはできない。

さらに、ＶＰＰ（Virtual Power Plant）の導入が進むと、出力抑制がかかっている太陽光発電が、あとどの程度、発電可能か把握するニーズも大きくなっていくと考えられる。

本発明の一実施の形態である、複数の太陽電池セルが直列接続される太陽電池モジュールを有する太陽電池を診断する太陽電池診断装置は、プロセッサと、メモリと、太陽電池セルの複数の動作点における短絡電流と動作電流との比率、電流−電圧特性の傾き及び電力−電圧特性の傾きの組み合わせを記憶する参照テーブル及び、メモリに読み込まれ、プロセッサにより実行される太陽電池診断プログラムを格納する補助記憶とを有し、太陽電池診断プログラムは、動作点検出部と故障検出部とを有し、動作点検出部は、設定した太陽電池セルの短絡電流と動作電流との比率及び、設定した比率と太陽電池セルの実測された動作電流及び動作電圧とに基づき算出される電流−電圧特性の傾き及び電力−電圧特性の傾きの組み合わせと、参照テーブルに記憶された複数の動作点における組み合わせのいずれかとの一致に基づき、太陽電池セルの動作点を求め、故障検出部は、太陽電池セルの最大電力点における電力−電圧特性の傾きが０になるか否かに基づき、太陽電池モジュールが故障した太陽電池セルを含むか否かを判定する。

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

出力抑制制御下でも太陽電池の故障を診断することが可能となり、精度の高い診断が可能になる。

太陽光発電システムの概略構成図である。 直流電力の観測値の時間推移の例である。 時間帯２０１における太陽電池ストリング群１の電流−電圧特性である。 時間帯２０２における太陽電池ストリング群１の電流−電圧特性である。 太陽電池セルの電流−電圧特性を示す図である。 太陽電池セルの電力−電圧特性を示す図である。 太陽電池セルの等価回路を示す図である。 比率Ｊを求める第１のフローチャートである。 比率Ｊを求める第２のフローチャートである。 太陽電池セルの動作電圧の温度特性を示す図である。 太陽電池モジュールの故障診断フローである。 太陽電池モジュールの診断結果を表示するＧＵＩの例である。 太陽電池モジュールの診断結果を表示するＧＵＩの例である。 アプリケーションサーバ（太陽電池診断装置）のハードウェア構成例である。

図１は、太陽光発電システムの構成を示す図である。太陽光発電システムは、複数の太陽電池モジュール１ａを直列接続した太陽電池ストリング１ｂ、複数の太陽電池ストリング１ｂを束ねる接続箱２、複数の接続箱２を束ねるパワーコンディショナ３、ＨＵＢ５、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）６、伝送装置７によって構成される。伝送装置７からのデータはネットワーク８ａを介して、データセンター４へ送信される。データセンター４では、送信されたデータは、物理スイッチ４５、中継機器４４を通じて、データサーバ４１に格納される。アプリケーションサーバ４２は、データサーバ４１から格納されたデータを取り出して、診断などを実行する。アプリケーションサーバ４２で実行した診断結果などの表示は、Ｗｅｂサーバ４３で行い、ファイアウォール４６、ネットワーク８ｂを介して、ＰＣ端末９ａや携帯端末９ｂで診断結果を確認することができる。

接続箱２には、太陽電池ストリング１ｂに電流が流れ込むのを防止するための逆流防止ダイオード２１や万一、大きな電流が流れた場合に、電流経路を遮断するヒューズ２２や遮断器２３が取り付けられている。接続箱２で束ねられた複数の太陽電池ストリングの合計が１つのパワーコンディショナ３に接続される。ここでは、１つのパワーコンディショナ３に接続される複数の太陽電池ストリングのひと固まりを太陽電池ストリング群１と表現することとする。

パワーコンディショナ３は、太陽電池ストリング群１の直流電流Ｉ_opを計測する電流計測装置３１と直流電圧Ｖ_opを計測する電圧計測装置３２を備えている。太陽電池ストリング群１の出力は、サンプリング処理部３３でサンプリングされた直流電流Ｉ_op、及び直流電圧Ｖ_opに基づき、制御波形生成部３４で生成される制御波形に基づき制御部３５にて制御される。制御部３５は、ＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）制御、もしくは出力抑制制御を行う。ＭＰＰＴ制御は、太陽電池ストリング群１から最大電力を取り出せるよう制御するものであり、出力抑制制御は、太陽電池ストリング群１から取りだされる電力を所定の一定電力に維持する制御である。制御部３５で昇降圧された直流電圧、直流電流は、直流・交流変換部３６によって交流に変換され系統に連系される。また、サンプリング処理部３３でサンプリングされた直流電流（ＰＣＳ電流）Ｉ_opの値、及び直流電圧（ＰＣＳ電圧）Ｖ_opの値は、信号変換伝送装置３７においてデータセンター４に伝送するため必要な信号変換がなされる。

図２は、ある快晴の日における、パワーコンディショナ３から出力される直流電力の観測値の時間推移の例を示したものである。この例では、時間帯２０１においてはＭＰＰＴ制御が行われる一方、時間帯２０２においては出力抑制制御が行われ、パワーコンディショナ３から出力される電力は一定に保たれている。太線で示す直流電力推移（観測値）２１０に対し、時間帯２０２においてＭＰＰＴ制御が行われたとしたら出力されたであろう直流電力推移（予測値）２１１を点線で示す。時間帯２０２において、直流電力推移（観測値）２１０と直流電力推移（予測値）２１１との差分２１２が潜在電力である。

図３Ａに時間帯２０１での太陽電池ストリング群１の電流−電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）を示す。低日射でのＩ−Ｖ特性Ｉ５１と高日射でのＩ−Ｖ特性Ｉ５２とを示している。時間帯２０１においてはＭＰＰＴ制御が行われており、動作点Ｉ５１ｏ、動作点Ｉ５２ｏが、ＭＰＰＴ制御下におけるパワーコンディショナ３の動作点である。ＭＰＰＴ制御下では、低日射における動作電流Ｉ５１ａと短絡電流Ｉ５１ｂの比率と、高日射における動作電流Ｉ５２ａと短絡電流Ｉ５２ｂの比率が等しくなるという特徴がある。

これに対して、図３Ｂに時間帯２０２での太陽電池ストリング群１のＩ−Ｖ特性を示す。低日射でのＩ−Ｖ特性Ｉ５３と高日射でのＩ−Ｖ特性Ｉ５４とを示している。時間帯２０２においては出力抑制制御が行われており、動作点Ｉ５３ｏ、動作点Ｉ５４ｏが、出力抑制制御下におけるパワーコンディショナ３の動作点である。出力抑制制御下では、低日射における動作電流Ｉ５３ａと短絡電流Ｉ５３ｂの比率と、高日射における動作電流Ｉ５４ａと短絡電流Ｉ５４ｂの比率は大きく異なる。すなわち、この動作電流と短絡電流の比率は、ＭＰＰＴ制御時では概ね一定であるのに対して、出力抑制制御時は大きく変化している。この点に着目し、太陽電池セルの動作点を推定する変数として、動作電流と短絡電流の比率Ｊを導入する。

図４Ａに太陽電池セルのＩ−Ｖ特性を、図４Ｂに太陽電池セルの電力−電圧特性（Ｐ−Ｖ特性）を示す。太陽電池セルはある動作点４００において動作しているものとし、そのときのＩ−Ｖ特性の傾き（∂Ｉ／∂Ｖ）４０１、Ｐ−Ｖ特性の傾き（∂Ｐ／∂Ｖ）４０２をあわせて示している。また、図４Ａに示す通り、動作点４００における太陽電池セルの動作電流をＩ_opa、動作電圧をＶ_opaとする。また、太陽電池セルの動作電圧が０となるときの動作電流を短絡電流Ｉ_scaといい、逆に太陽電池セルの動作電流が０となるときの動作電圧を開放電圧Ｖ_ocaという。また、太陽電池セルの短絡電流Ｉ_scaと動作電流Ｉ_opaとの比をＪとする。

図５に太陽電池セル１１の等価回路を示す。太陽電池モジュール１ａは、太陽電池セル１１を複数枚直列に並べ、バイパスダイオード１２に区切られたものとして表すことができる。太陽電池モジュール１ａがさらに直列接続されたものが太陽電池ストリング１ｂである。太陽電池セル１１は、並列接続された電流源１３、ｐｎ接合ダイオード１４、シャント抵抗１５に対して、直列に直列抵抗１６が接続された等価回路として表すことができる。日射量に比例した電流が電流源１３から供給される。また、太陽電池モジュール１ａ内の太陽電池セル１１のいずれかが故障すると、電流経路はバイパスダイオード１２を迂回する。

図１に示すように、太陽電池ストリング群１の直流電流、及び直流電圧はパワーコンディショナ単位で計測される。このため、パワーコンディショナ３で計測された太陽電池ストリング群の直流電流Ｉ_op、直流電圧Ｖ_opとすると、このときの太陽電池セル１つあたりの動作電流はＩ_opa（＝Ｉ_op／Ｎ_str：なお、Ｎ_strはパワーコンディショナ３に束ねられている太陽電池ストリング１ｂの数（「ストリング数」という））、動作電圧がＶ_opa（＝Ｖ_op／Ｎ_cell：なお、Ｎ_cellは太陽電池ストリング１ｂにおいて直列接続されている太陽電池セル１１の個数（「セル数」という））となる。

ここで太陽電池セルの逆方向飽和電流Ｉ_sの大きさは（数１）にて表される。

ここで、Ａは飽和定数、−Ｅ_goはシリコン（太陽電池セルの材料）のバンドギャップ［ｅＶ］、ｑは素荷量、ｎ_fは接合係数（ダイオード性能指数）、ｋはボルツマン係数、Ｔ_aは太陽電池セルの動作温度［Ｋ］である。（数１）を変形することにより（数２）が得られる。

また、電流源１３に流れる電流量Ｉ_１、ｐｎ接合ダイオード１４に流れる電流量Ｉ_２とすると、Ｉ_opa＝Ｉ_１−Ｉ_２の関係が成立し、具体的には（数３）に示される。

なお、（数３）では、Ｉ_scaをＪの定義（Ｊ＝Ｉ_opa／Ｉ_sca）を用いてＩ_opaの関数に変換している。（数３）を変形することで（数４）が得られる。

（数２）、（数４）のそれぞれ左辺同士、右辺同士の差をとることにより、Ｉ_sが消去された関係式である（数５）が得られ、これを変形して太陽電池セルの動作温度Ｔ_aの算出式（数６）を得る。

このように、測定した太陽電池セルの動作電圧Ｖ_opa、動作電流Ｉ_opaから太陽電池セルの動作温度を算出することが可能になる。

一方、（数７）は（数３）のＩ_sに（数１）を代入したものである。

（数７）より、∂Ｉ／∂Ｖは（数８）により求められる。

また、Ｐ＝Ｉ_opa・Ｖ_opaであるから、∂Ｐ／∂Ｖは（数９）により求められる。

このように、太陽電池セルのＩ−Ｖ特性の傾き∂Ｉ／∂Ｖ及び太陽電池セルのＰ−Ｖ特性の傾き∂Ｐ／∂Ｖは、それぞれ（数８）、（数９）に示されるように太陽電池セルの動作温度Ｔ_aが決まれば一意に決まる。また、動作温度Ｔ_aは（数６）に示されるように、太陽電池セルの短絡電流Ｉ_scaと動作電流Ｉ_opaとの比率Ｊの関数として表せる。本実施例においては、パワーコンディショナの出力から算出される動作電流Ｉ_opa、動作電圧Ｖ_opaから、動作点における∂Ｉ／∂Ｖ、∂Ｐ／∂Ｖに合致する比率Ｊ、すなわち太陽電池セルがＩ−Ｖ特性のどの動作点で動いているかを求めることができる。比率Ｊが求まれば、（数６）により動作温度Ｔ_aを算出することができる。

以上の関係を用いて太陽電池診断システムを実現する。図１２に太陽電池診断システムを実現するアプリケーションサーバ４２（太陽電池診断装置）のハードウェア構成例を示す。サーバ４２は、プロセッサ４２１、主記憶４２２、補助記憶４２３、入出力インタフェース４２４、表示インタフェース４２５、ネットワークインタフェース４２６を含み、これらはバス４２７により結合されている。入出力インタフェース４２４は、キーボードやマウス等の入力装置４２９と接続され、表示インタフェース４２５は、ディスプレイ４２８に接続され、ＧＵＩを実現する。ネットワークインタフェース４２６はネットワーク８と接続するためのインタフェースである。補助記憶４２３は通常、ＨＤＤやフラッシュメモリなどの不揮発性メモリで構成され、サーバ４２が実行するプログラムやプログラムが処理対象とするデータ等を記憶する。主記憶４２２はＲＡＭで構成され、プロセッサ４２１の命令により、プログラムやプログラムの実行に必要なデータ等を一時的に記憶する。プロセッサ４２１は、補助記憶４２３から主記憶４２２にロードしたプログラムを実行する。

補助記憶４２３には、データサーバ４１から取得した実測データ４２３１、診断に必要な太陽電池セルの仕様４２３２、その他のデータ及び太陽電池診断プログラム４２３３、その他のプログラムが記憶されている。太陽電池診断プログラム４２３３はその主要部として動作点検出部４２３３ａ、故障検出部４２３３ｂ、潜在電力算出部４２３３ｃを含んでいる。動作点検出部４２３３ａは比率Ｊを求めることにより太陽電池セルの動作点を検出するものであり、詳細は図６、７を用いて説明する。故障検出部４２３３ｂは動作点検出部４２３３ａで求めた動作点の情報から太陽電池セルの故障を検出するものであり、詳細は図９を用いて説明する。潜在電力算出部４２３３ｃは、動作点検出部４２３３ａ及び故障検出部４２３３ｂにより求めた太陽電池ストリング群１の動作条件に基づき、ＭＰＰＴ制御を実施した場合に想定される発電量を算出し、実測値と比較することにより潜在電力を算出する。

図６に比率Ｊを求める第１のフローチャートを示す。比率Ｊの算出は動作点検出部４２３３ａの主要な処理に相当する。アプリケーションサーバ４２はその補助記憶４２３にあらかじめ比率Ｊに対応する∂Ｉ／∂Ｖの値、∂Ｐ／∂Ｖの値を格納する参照テーブル６０１を格納しておく。ここでは、太陽電池セルのＩ−Ｖ特性が太陽電池セルの動作温度Ｔ_aに応じて変化することを考慮し、動作温度Ｔ_aが所定の範囲ごとに参照テーブル６０１ａ〜ｃを設けている。

図１に示したように、パワーコンディショナ３で計測される直流電流（ＰＣＳ電流）Ｉ_op、及び直流電圧（ＰＣＳ電圧）Ｖ_opはデータサーバ４１に一旦格納され、アプリケーションサーバ４２はデータサーバ４１からこれらのデータを取り出し、補助記憶に格納する（ステップＳ６０）。Ｊを決定するため、初期値（例えば、0.985）を設定する（ステップＳ６１）。ＰＣＳ電流Ｉ_op及びＰＣＳ電圧Ｖ_opより、太陽電池セル１セル当たりの動作電流Ｉ_opa、動作電圧Ｖ_opaを求める（ステップＳ６２）。先に説明した（数６）、（数８）、（数９）に従い、Ｊを所定の設定値とした場合の動作温度Ｔ_a、∂Ｉ／∂Ｖ、∂Ｐ／∂Ｖを算出する（ステップＳ６３〜Ｓ６５）。このようにして求めた（Ｔ_a，∂Ｉ／∂Ｖ，∂Ｐ／∂Ｖ，Ｊ）の組み合わせ（ステップＳ６６）と参照テーブル６０１とを比較し、参照テーブル６０１に一致する組み合わせがあるかどうかを比較する（ステップＳ６７）。なお、この場合の「一致」とは数値が厳密に同一であることを要求するものではなく、参照テーブル６０１の∂Ｉ／∂Ｖ，∂Ｐ／∂Ｖとの値との差がそれぞれ所定以下である場合に一致していると判断すればよい。参照テーブル６０１に一致する組み合わせがある場合には、比率Ｊを決定し（ステップＳ６８）、一致しない場合には、比率Ｊの設定値を変更して、再度動作温度Ｔ_a、∂Ｉ／∂Ｖ、∂Ｐ／∂Ｖの算出を行う（ステップＳ６９）。

図６の例では、動作温度Ｔ_a毎に参照テーブル６０１を設けているため、参照テーブル６０１の記憶容量が大きくなる傾向がある。図７のフローチャートではあらかじめ記憶しておく参照テーブルは日射1.0ｋＷ／ｍ^２、常温（298Ｋ）における参照テーブルとし、ＰＣＳ電流Ｉ_op、ＰＣＳ電圧Ｖ_opから求める太陽電池セル１セル当たりの動作電流Ｉ_opa、動作電圧Ｖ_opaを一旦常温での動作電流、動作電圧に変換し、その値により求めた∂Ｉ／∂Ｖ、∂Ｐ／∂Ｖを常温における参照テーブルと比較するものである。

図７に示す比率Ｊを求める第２のフローチャートについて説明する。図６のフローチャートと同様にデータサーバ４１からＰＣＳ電流Ｉ_op、及びＰＣＳ電圧Ｖ_opのデータを取り出し（ステップＳ７０）、Ｊの初期値（例えば、0.985）を設定し（ステップＳ７１）、ＰＣＳ電流Ｉ_op及びＰＣＳ電圧Ｖ_opより、太陽電池セル１セル当たりの動作電流Ｉ_opa、動作電圧Ｖ_opaを求め（ステップＳ７２）、（数６）に従い、Ｊを所定の設定値とした場合の動作温度Ｔ_aを算出する（ステップＳ７３）。

ここで、一般的に太陽電池モジュールの仕様は、日射1.0ｋＷ／ｍ^２、常温（298Ｋ）における値で定義されていることから、計測値をこの条件下における値に変換する。まず、想定日射量ｐ_aを算出する（ステップＳ７４）。図５に示す電流源１３に流れる電流Ｉ_１は日射量に比例し、Ｉ_１＝Ｉ_sca＝ｐ_a・Ｉ_sc0の関係を有する。なお、Ｉ_sc0は日射1.0ｋＷ／ｍ^２の場合の短絡電流である。ここで、比率Ｊの定義より、Ｉ_sca=Ｉ_opa／Ｊであるから、Ｉ_opa／Ｊ＝ｐ_a・Ｉ_sc0が成り立つ。したがって、ｐ_a＝（Ｉ_opa／Ｊ）／Ｉ_sc0の関係式により想定日射量ｐ_aを算出することができる。

次に計測値（日射量ｐ_aでの動作電流Ｉ_opa、動作電圧Ｖ_opa）を日射1.0ｋＷ／ｍ^２での動作電流Ｉ_op0、動作電圧Ｖ_op0に変換する（ステップＳ７５）。比率Ｊは太陽電池セルの短絡電流と動作電流との比であるので、Ｉ_op0=Ｉ_sc0・Ｊが成立する。また、Ｖ_op0は（数４）と同様に（数１０）で表せる。

（数４）、（数１０）のそれぞれ左辺同士、右辺同士の差をとることにより、Ｉ_sが消去された関係式である（数１１）が得られる。（数１１）に基づき、Ｖ_op0を求めることができる。

さらに、動作電流Ｉ_op0、動作電圧Ｖ_op0を常温（298Ｋ）での動作電流Ｉ’_op0、動作電圧Ｖ’_op0に変換する（ステップＳ７６）。太陽電池モジュールの仕様として、一般に動作電流、動作電圧の温度依存性が定義されているので、算出した太陽電池セルの動作温度Ｔ_aと動作電流、動作電圧の温度依存性に基づき、動作電流Ｉ’_op0、動作電圧Ｖ’_op0に変換することができる。あるいは、動作電圧Ｖ’_op0については、太陽電池セルの動作電圧の温度特性に基づき求めることも可能である。図８に太陽電池セルの動作電圧の温度特性を示す。縦軸は太陽電池セル１セルあたりの直流電圧（Ｖ）、横軸は太陽電池セルの温度（Ｔ）である。動作電圧の温度特性８００はリニアな特性を示すことが知られている。シリコン太陽電池セルの場合、∂Ｖ／∂Ｔは約−２ｍＶ／Ｋである。図８に示される関係より、（数１２）の関係が導かれる。

（数１２）の関係を用いて、より正確なＶ’_op0の値を求めることができる。

このように、計測値から日射1.0ｋＷ／ｍ^２、常温298Ｋに変換した動作電流Ｉ’_op0、動作電圧Ｖ’_op0の値を得ることができる。先に説明した（数８）、（数９）に従い、Ｊを所定の設定値とした場合の∂Ｉ／∂Ｖ、∂Ｐ／∂Ｖを算出する（ステップＳ７７〜Ｓ７８）。このようにして求めた（∂Ｉ／∂Ｖ，∂Ｐ／∂Ｖ，Ｊ）の組み合わせ（ステップＳ７９）と参照テーブル７０１とを比較し、参照テーブル７０１に一致する組み合わせがあるかどうかを比較する（ステップＳ８０）。なお、この場合の「一致」も数値が厳密に同一であることを要求するものではなく、参照テーブル７０１の∂Ｉ／∂Ｖ，∂Ｐ／∂Ｖとの値との差がそれぞれ所定以下である場合に一致していると判断すればよい。参照テーブル７０１に一致する組み合わせがある場合には、比率Ｊを決定し（ステップＳ８１）、一致しない場合には、比率Ｊの設定値を変更して、再度∂Ｉ／∂Ｖ、∂Ｐ／∂Ｖの算出を行う（ステップＳ８２）。

図９は太陽電池モジュールの故障診断フローであり、故障検出部４２３３ｂで実行される処理を示す。図６または図７のフローにて求まる動作温度Ｔ_a及びＪ、日射量ｐ_aを用いて、最大電力点（ＭＰＰＴ制御時の動作点）における動作電圧と動作電流を算出し、電力の電圧に対する変化∂Ｐ／∂Ｖ=０になるか否かを確認する。図３Ａにて示したように、日射に関わらず、最大電力点でのＪ_mppは一定であり、太陽電池モジュールの仕様書に定められている。例えば、その値がＪ_mpp＝0.93であったとする（ステップＳ９０）。図６または図７で求めたパラメータ（動作温度Ｔ_a、Ｊ、日射量ｐ_a）を用いて、逆方向飽和電流Ｉ_sを算出し（ステップＳ９１）、最大電力点での動作電流Ｉ_mppとＶ_mppとを算出する（ステップＳ９２）。先に説明した（数８）、（数９）に従い、最大電力点における∂Ｉ／∂Ｖ、∂Ｐ／∂Ｖを算出する（ステップＳ９３〜Ｓ９４）。

ここで、図６または図７で求めた結果が正しければ、最大電力点において∂Ｐ／∂Ｖ=０が成立しているはずであり、これを確認する（ステップＳ９５）。∂Ｐ／∂Ｖ=０にならなければ、セル数Ｎ_cellに誤りがあった、すなわち太陽電池モジュールに故障した太陽電池セルが含まれていたとして、セル数Ｎ_cellを再設定して（ステップＳ９６）、図６または図７のポイント**に戻って、Ｊの計算からやり直す。∂Ｐ／∂Ｖ=０となったところで、本実施例の診断フローは収束し、このときのセル数Ｎ_cellから太陽電池における故障数を確定することができる（ステップＳ９７）。

図１０は、Ｗｅｂサーバにより本実施例による診断結果を表示するＧＵＩ（Graphical User Interface）である。Ｗｅｂサーバの表示画面またはＰＣ端末９ａや携帯端末９ｂの表示画面に診断結果を表示する。診断結果はＰＣＳ単位に表示され、例えば、ＰＣＳ・ＩＤ１００、最新の診断日時１０１、理想電流１０２、計測電流１０３、故障損失１０４、想定日射量１０５、想定温度１０６といった項目が表示される。想定日射量１０５、想定温度１０６は本実施例の診断フローの中で算出されるので、例えばこれらから理想電流１０２として最大電力点で動作させた場合の電流量を算出し、実際にパワーコンディショナ３の電流計測装置により計測される計測電流１０３と比較できるようにしてもよい。また、図９のフローで太陽電池セルの故障数を判定できるため、例えば、１つのパワーコンディショナ３に接続される太陽電池セル数に対する故障太陽電池セル数の比率を故障損失１０４として表示してもよい。故障損失が生じている場合には、行１０７のように背景色を変えるといったような視認しやすい形態で表示することが望ましい。他には、サイトに設置された日射計で計測した日射量１０８を表示してもよい。

また、出力抑制制御時間帯においては、さらに図１１に示すように潜在電力量を表示してもよい。例えば、ＰＣＳ・ＩＤ１１０、出力制御値１１１、出力抑制値１１２、総容量１１３、ＰＶ出力１１４、潜在電力量（ΔＰ）１１５といった項目が表示される。出力制御値１１１は各パワーコンディショナに指令されている出力値であり、出力抑制値１１２はサイト全体での出力値、すなわち出力制御値１１１の総和に相当する。総容量１１３はサイトが本来保有している発電能力を表示する。ＰＶ出力１１４は各パワーコンディショナから出力されている実際の電力値である。潜在電力算出部４２３３ｃにより最大電力点で動作させればどれだけの電力値が得られるか算出し、実出力値１１４との差をとることにより、それぞれの潜在電力量を算出、表示することが可能になる。

１：太陽電池ストリング群、１ａ：太陽電池モジュール、１ｂ：太陽電池ストリング、２：接続箱、２１：逆流防止ダイオード、２２：ヒューズ、２３：遮断器、３：パワーコンディショナ、３１：電流計測装置、３２：電圧計測装置、３３：サンプリング処理部、３４：制御波形生成部、３５：制御部、３６：直流・交流変換部、３７：信号変換伝送装置、４：データセンター、４１：データサーバ、４２：アプリケーションサーバ、４３：Ｗｅｂサーバ、４４：中継機器、４５：物理スイッチ、４６：ファイアウォール、５：ＨＵＢ、６：ＰＬＣ、７：伝送装置、８：ネットワーク、９ａ：ＰＣ端末、９ｂ：携帯端末。

Claims (13)

1. 複数の太陽電池セルが直列接続される太陽電池モジュールを有する太陽電池を診断する太陽電池診断装置であって、
   プロセッサと、
   メモリと、
   前記太陽電池セルの複数の動作点における短絡電流と動作電流との比率、電流−電圧特性の傾き及び電力−電圧特性の傾きの組み合わせを記憶する参照テーブル及び、前記メモリに読み込まれ、前記プロセッサにより実行される太陽電池診断プログラムを格納する補助記憶とを有し、
   前記太陽電池診断プログラムは、動作点検出部と故障検出部とを有し、
   前記動作点検出部は、設定した前記太陽電池セルの短絡電流と動作電流との比率及び、前記設定した比率と前記太陽電池セルの実測された動作電流及び動作電圧とに基づき算出される電流−電圧特性の傾き及び電力−電圧特性の傾きの組み合わせと、前記参照テーブルに記憶された複数の動作点における組み合わせのいずれかとの一致に基づき、前記太陽電池セルの動作点を求め、
   前記故障検出部は、前記太陽電池セルの最大電力点における電力−電圧特性の傾きが０になるか否かに基づき、前記太陽電池モジュールが故障した太陽電池セルを含むか否かを判定する太陽電池診断装置。
2. 請求項１において、
   前記動作点検出部は、前記設定した比率に基づき前記太陽電池セルの動作温度を算出し、前記動作温度と、前記太陽電池セルの実測された動作電流及び動作電圧とに基づき、前記太陽電池セルの電流−電圧特性の傾き及び電力−電圧特性の傾きを算出する太陽電池診断装置。
3. 請求項１において、
   前記参照テーブルは、前記太陽電池セルの動作温度に応じた複数のテーブルを有し、前記複数のテーブルごとにそれぞれ、前記太陽電池セルの複数の動作点における短絡電流と動作電流との比率、電流−電圧特性の傾き及び電力−電圧特性の傾きの組み合わせを記憶する太陽電池診断装置。
4. 請求項１において、
   前記参照テーブルは、所定の日射量及び所定の動作温度での、前記太陽電池セルの複数の動作点における短絡電流と動作電流との比率、電流−電圧特性の傾き及び電力−電圧特性の傾きの組み合わせを記憶する太陽電池診断装置。
5. 請求項４において、
   前記動作点検出部は、前記設定した比率に基づき前記太陽電池セルの動作温度及び想定日射量を算出し、前記算出された前記太陽電池セルの動作温度及び前記想定日射量と前記太陽電池セルの実測された動作電流及び動作電圧とに基づき、前記所定の日射量及び前記所定の動作温度での前記太陽電池セルの電流−電圧特性の傾き及び電力−電圧特性の傾きを算出する太陽電池診断装置。
6. 請求項１において、
   前記故障検出部は、前記動作点検出部により求められた前記太陽電池セルの動作点での短絡電流と動作電流との比率及び前記太陽電池セルの動作温度により、前記太陽電池セルの最大電力点における動作電流及び動作電圧を算出し、前記算出された最大電力点における動作電流及び動作電圧に基づき、前記太陽電池セルの最大電力点における電力−電圧特性の傾きを算出し、
   前記算出された電力−電圧特性の傾きが０でない場合には、前記太陽電池モジュールは故障した太陽電池セルを含むものとして、前記動作点検出部は前記太陽電池セルの動作点を求め直す太陽電池診断装置。
7. 請求項１において、
   前記太陽電池診断プログラムは、潜在電力算出部を有し、
   前記潜在電力算出部は、前記太陽電池に含まれる太陽電池セルがＭＰＰＴ制御を実施した場合に想定される発電量を算出し、実測値と比較することにより潜在電力を算出する太陽電池診断装置。
8. 複数の太陽電池セルが直列接続される太陽電池モジュールが直列接続される太陽電池ストリングと、
   並列接続される複数の前記太陽電池ストリングを有する太陽電池ストリング群と、
   前記太陽電池ストリング群が接続されるパワーコンディショナと、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の太陽電池診断装置とを有し、
   前記パワーコンディショナは、前記太陽電池ストリング群から出力される直流電流を計測する電流計測装置と前記太陽電池ストリング群から出力される直流電圧を計測する電圧計測装置とを備え、
   前記太陽電池診断装置は、前記パワーコンディショナにより計測された直流電流値及び直流電圧値に基づき、前記太陽電池セルの動作電流及び動作電圧を算出する太陽光発電システム。
9. 請求項８において、
   前記パワーコンディショナはＭＰＰＴ制御又は出力抑制制御を行う制御部及び直流・交流変換部を有し、
   前記制御部は、前記太陽電池ストリング群からの出力を昇圧または降圧し、
   前記直流・交流変換部は、前記制御部により昇圧または降圧された前記太陽電池ストリング群からの出力を交流に変換する太陽光発電システム。
10. 複数の太陽電池セルが直列接続される太陽電池モジュールを有する太陽電池を診断する太陽電池診断方法であって、
    前記太陽電池セルの複数の動作点における短絡電流と動作電流との比率、電流−電圧特性の傾き及び電力−電圧特性の傾きの組み合わせを記憶する参照テーブルをあらかじめ記憶し、
    前記太陽電池セルの短絡電流と動作電流との比率を設定し、
    前記設定した比率と前記太陽電池セルの実測された動作電流及び動作電圧とに基づき算出される電流−電圧特性の傾き及び電力−電圧特性の傾きの組み合わせと、前記参照テーブルに記憶された複数の動作点における組み合わせのいずれかとの一致に基づき、前記太陽電池セルの動作点を求め、
    前記太陽電池セルの最大電力点における電力−電圧特性の傾きが０になるか否かに基づき、前記太陽電池モジュールが故障した太陽電池セルを含むか否かを判定する太陽電池診断方法。
11. 請求項１０において、
    前記設定した比率に基づき前記太陽電池セルの動作温度を算出し、前記動作温度と前記太陽電池セルの実測された動作電流及び動作電圧とに基づき、前記太陽電池セルの電流−電圧特性の傾き及び電力−電圧特性の傾きを算出する太陽電池診断方法。
12. 請求項１０において、
    前記太陽電池セルの動作点での短絡電流と動作電流との比率及び前記太陽電池セルの動作温度により、前記太陽電池セルの最大電力点における動作電流及び動作電圧を算出し、前記算出された最大電力点における動作電流及び動作電圧に基づき、前記太陽電池セルの最大電力点における電力−電圧特性の傾きを算出し、
    前記算出された電力−電圧特性の傾きが０でない場合には、前記太陽電池モジュールは故障した太陽電池セルを含むものとして、前記太陽電池セルの動作点を求め直す太陽電池診断方法。
13. 請求項１０において、
    前記太陽電池に含まれる太陽電池セルがＭＰＰＴ制御を実施した場合に想定される発電量を算出し、実測値と比較することにより潜在電力を算出する太陽電池診断方法。

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