JPH09308111A - 太陽光発電システムの運転方法 - Google Patents

太陽光発電システムの運転方法

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JPH09308111A
JPH09308111A JP8124142A JP12414296A JPH09308111A JP H09308111 A JPH09308111 A JP H09308111A JP 8124142 A JP8124142 A JP 8124142A JP 12414296 A JP12414296 A JP 12414296A JP H09308111 A JPH09308111 A JP H09308111A
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JP
Japan
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power
power supply
load
solar cell
circuit
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JP8124142A
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English (en)
Inventor
Takeyuki Akatsuka
健之 赤塚
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

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  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】日射状態に応じ、太陽光発電システムの起動か
ら停止に至る円滑な運転と、発生電力の利用度の向上を
図る。 【解決手段】太陽電池1の複数モジュール中の1モジュ
ールSCn に関しその出力端子を継電器22を閉路して
得た短絡電流IS と負荷電力演算回路21により演算さ
れた商用電源3による給電時の負荷電流ISSとを演算増
幅器OP1 で比較し、この比較結果に従い給電経路切替
制御回路23にて太陽電池系による給電可能負荷の組合
せを決定し、決定組合せに属する負荷を給電路切替回路
4により前記商用電源系から太陽電池系へと接続変更
し、以後、前記短絡モジュールを正規の接続に復帰させ
てシステム自動起動を行う。また、太陽電池出力電力が
その所定設定値より小となれば、前記の太陽電池系へ接
続されている負荷を商用電源系へと接続変更すると共に
システムの自動停止を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、日照量によって
その給電可能電力が制約される太陽電池給電系と商用電
源等の外部電源による給電系との併用による負荷給電系
を構成する太陽光発電システムの運転方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の発電システムの運転方法
としては、その起動・停止に関して、公開公報(特開平
6−86467号)「太陽光発電システムの起動・停止
方法」に示す如く、太陽電池の発生電圧が所定の値以上
にあるか否かの電圧条件のみで前記発電システムの起動
・停止を行うもの、或いは、起動条件検出操作期間のみ
他のモジュールと接続分離されて検出専用に単独化され
た太陽電池モジュールにおける短絡電流が所定の値以上
にあることの電流条件で前記発電システムを起動し、シ
ステム起動後は、前記検出用太陽電池モジュールの単独
化を解除して正規の接続に復帰させると共に、太陽電池
出力の電圧・電流積として演算される出力直流電力がそ
の所定設定値より小となれば前記発電システムを停止さ
せるものが知られている。
【0003】また、前記発電システムの起動後における
太陽電池給電系と商用電源等の外部電源による給電系と
の連携運転に関しては、システム制御手段に手動或いは
自動の同期並列機能と負荷分担機能とを与え、負荷の容
量別区分とこの区分に対応した前記両給電系間の給電経
路切替え手段に対する負荷別細分化を行うこと無く、日
照量に応じて,即ち太陽電池系の負荷給電可能電力に応
じて、前記の外部電源給電系と太陽電池給電系両者間の
連続的な負荷分担の変更を行い、負荷に対する安定した
交流電力の供給を可能とする方法が知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
如き従来の太陽光発電システムの運転方法において、先
ずその起動・停止の各方法に関し、例えば、前記の電圧
条件による方法においては、前記太陽電池の端子電圧が
その無負荷時と負荷時とでは大きく変化するために前記
発電システムの起動操作時に起動と停止の両動作を繰り
返すチャタリングを発生させる恐れがあり、また、前記
太陽電池モジュールの短絡電流がその所定設定値以上に
あることの電流条件で前記発電システムを起動させる方
法においては、前記短絡電流の設定値の選定如何によっ
ては或る程度の日照量があるにもかかわらず前記発電シ
ステムの起動が不能となる場合も発生し、太陽電池発生
可能電力の最大利用化を図るこの発電システム本来の目
的に反する恐れがある。
【0005】また、前記発電システムの起動後における
太陽電池給電系と商用電源等の外部電源による給電系と
の連携運転に関して、システム制御手段に手動或いは自
動の同期並列機能と負荷分担機能を与える事は、特に小
形分散電源としての家庭用等の小容量の太陽電池システ
ムを対象としては使用電力用途の重要性に比して前記シ
ステム制御手段の価格の装置全体に占める割合が相対的
に極めて高いものとなり、小容量太陽光発電システムの
普及を阻害するものとなる。
【0006】上記に鑑みこの発明は、太陽電池系による
負荷給電の機会を最大限に拡大すると共に日照状態に従
う太陽電池系の給電可能電力に応じて商用電源等の外部
電源給電系との円滑な連携を図り、負荷給電の信頼性保
持とシステム構成の低廉化とを可能とする太陽光発電シ
ステムの運転方法の提供を目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の太陽光発電システムの運転方法におい
て、 1)請求項1の発明は、太陽電池と、この電池からの直
流入力を交流に変換し出力する電力変換手段と、この電
力変換手段を介した太陽電池から負荷への給電系と商用
電源等の外部電源から負荷への給電系両者間の給電経路
切替手段等とを以てその主回路を構成し、前記外部電源
と連携して負荷に所要の交流電力を給電する太陽光発電
システムの運転方法であって、この発電システムの起動
に関し、前記太陽電池を構成する複数のモジュール中の
1モジュールの出力端子を短絡して得た端子間短絡電流
と前記外部電源による給電時の負荷電流との比較を行
い、この比較結果に従い前記太陽電池系による給電可能
負荷の組合せを決定すると共に、決定された組合せに属
する負荷を前記給電経路切替手段によって前記の外部電
源給電系から太陽電池給電系へと接続変更し、以後その
出力端子短絡を解除して前記短絡モジュールを正規の接
続に復帰させると共に前記電力変換手段の運転等所定の
操作によるシステム自動起動を行い、また、前記発電シ
ステムの停止に関し、太陽電池出力の電圧・電流積とし
て演算された出力直流電力がその所定の設定値より小と
なれば、前記の太陽電池給電系へ接続されている負荷を
外部電源給電系へと接続変更すると共に前記電力変換手
段の停止等所定の操作によるシステム自動停止を行い、
以後、前記の如き起動・停止の諸操作を自動的に繰り返
すものとする。
【0008】2)請求項2の発明は、請求項1記載の太
陽光発電システムの運転方法において、このシステムの
起動完了後、日照量の変動に伴う出力直流電力の変動に
対応して前記太陽電池の給電可能負荷の組合せを随時演
算決定し、この演算結果に従い前記の給電経路切替手段
を介して前記の太陽電池給電系と外部電源給電系間の負
荷相互移行を随時行うものとする。
【0009】上記の如くこの発明は、日照量に比例する
太陽電池端子間短絡電流の検出値に従い給電可能と判定
された負荷量に対応して組み合わされた諸負荷を対象と
して前記発電システムの起動を行うものであり、太陽電
池発生電力に対応させた起動可能な負荷レベルを事前に
設定した固定値により制約すること無く、日照状態に応
じた広範囲な起動負荷レベルの選択を行うものであり、
また、その負荷特性において前記太陽電池の出力電圧に
比しその変化率の小なる出力直流電力を対象としてその
低下に応じた円滑なシステム停止を行うものである。
【0010】更に、前記発電システムの起動完了後は、
日照量の変動に伴う前記太陽電池の出力直流電力の変動
に対応しその給電可能な負荷の組み合せを随時演算決定
し、この結果に従い前記給電経路切替手段を介して前記
の太陽電池給電系と商用等の外部電源給電系間の負荷相
互移行を行いながら両給電系による負荷への連携給電を
行うものである。
【0011】
【発明の実施の形態】以下この発明の実施例を図1の回
路図と図2の太陽電池の短絡電流対許容負荷電力特性図
とに従って説明する。先ず、図1に示す太陽光発電シス
テムの主回路構成要素に関し、1は直流電源としての太
陽電池でありモジュールSC1 ,SC2 ,…,SCn
り構成されるものである。なお、モジュールSCn は短
絡電流検出用のものであり、システム起動準備時には他
のモジュールと別個にその出力端子が短絡され、システ
ム起動操作の完了と共にその端子短絡が解除されて正規
の接続に復帰し他のモジュールと共に太陽電池1を構成
するものとなる。
【0012】また、2は電力変換装置であり電力変換手
段としてのインバータ20と、このインバータの出力回
路用遮断器CB2 と、商用電源3の入力回路用遮断器C
1と、変流器CT1 ,CT2 と、コンデンサCと、直
流変流器DCCTと、を以てその主回路を構成する。ま
た、5は負荷であり負荷群L1,2, ,n より構成さ
れている。4は給電経路切替手段としての給電路切替回
路であり、給電系の相数に応じた単極或いは3極双投形
の電磁接触器SW1,SW2,… ,SWn より構成され,前
記負荷群L1,2, ,n の商用電源給電系と太陽電池
給電系への配分を所定の指令信号に従い行うものであ
る。
【0013】次に、前記太陽光発電システムを制御する
電力変換装置2の制御回路構成要素に関し、乗算器MP
はコンデンサCの端子電圧をなす太陽電池1の出力電圧
Oと直流変流器DCCTによって検出された出力電流
O との乗算を行い太陽電池1の出力直流電力PS の演
算を行うものである。負荷電力演算回路21は,インバ
ータ20と商用電源3それぞれの給電電圧が同一の所定
値に維持されているものとして変流器CT1 とCT2
各検出電流から商用電源側と太陽電池側それぞれの給電
電力を演算し,商用電源3による単独運転時の負荷電力
を対応電流信号ISSとし,商用電源系と太陽電池系併用
時の太陽電池系負荷電力を信号PSSとしてそれぞれ出力
するものである。
【0014】更に、演算増幅器OP1 とOP2 とは前記
諸元間の減算演算(ISS−IS )と(PSS−PS )とを
それぞれ行うものである。給電路切替制御回路23は前
記の両演算増幅器OP1 及びOP2 からの偏差信号を受
けて負荷5における分割された負荷群L1,2, ,n
を商用電源給電系と太陽電池給電系とに配分する指令信
号を給電路切替回路4に与えるものである。また、端子
短絡用の継電器22は,前記の如き電池モジュールSC
n の出力端子の短絡とその解除とに関する接続変更を行
うと共に前記モジュール短絡電流検出信号IS の取り出
し経路を開閉するものである。
【0015】図1に示す如きシステム構成において、シ
ステム起動時には、前記負荷群L1,2, ,n の全て
を商用電源3から給電し、その総合負荷電力を変流器C
1を介し負荷電力演算回路21で演算しその電力相当
電流ISSを得る。一方、前記継電器22を閉路し太陽電
池系給電可能電力に相当する短絡電流IS を得る。従っ
て、演算増幅器OP1 の出力をなす前記両検出電流の差
(ISS−IS )は商用電源系と太陽電池系併用時に商用
電源給電系に残すべき負荷電力を示すものとなり、この
内容を給電路切替制御回路23にて予め用意されている
プログラムと比較し、その結果に従って電磁接触器SW
1,SW2,… ,SWn を駆動し所要の負荷配分を行い、こ
の負荷配分の操作完了後にインバータ20の動作による
太陽電池給電系を起動し、前記太陽光発電システムの起
動を完了する。
【0016】因みに、前記短絡電流IS に対応する太陽
電池給電可能電力は図2の太陽電池短絡電流対許容負荷
電力特性図に示す如く指定される。なお、図2に示す両
特性線CH1 ,CH2 に関し、システム起動時はその安
定性を考慮して短絡電流余裕ISOを有する特性線CH1
が選択される。また、前記システムの起動完了後は、商
用電源系と太陽電池系総合の負荷電力を変流器CT1
CT2 の両者を介して負荷電力演算回路21で演算しそ
の電力信号PSSを得る。また、乗算器MPによって太陽
電池出力直流電力PS を演算する。従って、演算増幅器
OP2 の出力をなす前記両検出電力の差(PSS−PS
は商用電源系と太陽電池系併用時に商用電源給電系に残
すべき負荷内容を示すものとなり、前記システム起動の
場合と同様に、給電路切替制御回路23の指令に従い電
磁接触器SW1,SW2,… ,SWn を駆動して所要の負荷
配分を行う。
【0017】更に、前記発電システムの停止は、前記の
如き負荷配分の一環として行われ、太陽電池1の出力直
流電力PS が低下し所定最小単位の負荷給電が不能の状
態に至れば、太陽電池給電系を無負荷となし、更に、太
陽電池給電系を自動停止となすと共に前記継電器22を
閉路し前記の如き電池モジュールSCn における短絡電
流検出動作の再開を行う。
【0018】
【発明の効果】この発明によれば、太陽電池と、この電
池からの直流入力を交直変換する電力変換手段と、この
電力変換手段を介した太陽電池からの負荷給電系と商用
電源等の外部電源からの負荷給電系の両者間の給電経路
切替手段とを以てその主回路を構成し、前記の外部電源
と連携して負荷に所要の交流電力を給電する太陽光発電
システムの運転方法において、請求項1の如く、この発
電システムの起動に関し、前記太陽電池を構成する複数
のモジュール中の1モジュールの出力端子の短絡を行っ
て得た端子間短絡電流と前記外部電源による給電時の負
荷電流との比較を行い、この比較結果に従って前記太陽
電池系による給電可能負荷の組合せを決定すると共に決
定された組合せに属する負荷を前記給電経路切替手段に
より前記の外部電源給電系から太陽電池給電系へと接続
変更し、以後、その出力端子短絡を解除して前記短絡モ
ジュールを正規の接続に復帰させると共に前記電力変換
手段の運転等所定の操作によるシステム自動起動を行
い、また、前記発電システムの停止に関し、太陽電池出
力の電圧・電流積として演算された出力直流電力がその
所定設定値より小となれば、前記太陽電池給電系接続負
荷を外部電源給電系へと接続変更すると共に前記電力変
換手段の停止等の所定操作によってシステム自動停止を
行うことにより、起動可能な負荷レベルを事前に設定さ
れた固定値により制約することなく,日照状態に対応し
た広範囲な起動負荷レベルを選択しながら、且つ負荷給
電に伴う太陽電池出力電圧の急変によりその起動と停止
動作を繰り返すチャタリングを回避しながら円滑なシス
テム起動を可能となし、更に、前記太陽電池の出力電圧
に比しその変化率の小なる出力直流電力の低下に応じた
円滑なシステム停止を可能とすることが出来る。
【0019】また、請求項2の如く、請求項1の発電シ
ステムを対象として、このシステムの起動完了後、日照
量の変動に伴う前記太陽電池の出力直流電力の変動に対
応してその給電可能負荷の組合せを随時演算決定し、こ
の結果に従い前記の給電経路切替え手段を介して負荷の
前記の太陽電池給電系と外部電源給電系間の相互移行を
行って前記両給電系による負荷への連携給電を行うこと
により、前記太陽電池の発生電力の利用度を向上させる
と共に負荷給電の信頼性の保持を可能とすることが出来
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を示す回路図
【図2】太陽電池の短絡電流対許容負荷電力特性図
【符号の説明】
1 太陽電池 2 電力変換装置 3 商用電源 4 給電路切替回路 5 負荷 20 インバータ 21 負荷電力演算回路 22 短絡継電器 23 給電路切替制御回路 C コンデンサ CBn 遮断器(n=1,2) CTn 変流器(n=1,2) DCCT 直流変流器 Ln 負荷(n=1,2,…,n) MP 乗算器 OPn 演算増幅器(n=1,2) SCn 太陽電池モジュール(n=1,2,…,n) SWn 電磁接触器(n=1,2,…,n)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】太陽電池と、この太陽電池からの直流入力
    を交流に変換し出力する電力変換手段と、この電力変換
    手段を介した太陽電池から負荷への給電系と商用電源等
    の外部電源から負荷への給電系両者間の給電経路切替手
    段等とを以てその主回路を構成し、前記外部電源と連携
    して負荷に所要の交流電力を給電する太陽光発電システ
    ムの運転方法であって、この発電システムの起動に関
    し、前記太陽電池を構成する複数のモジュール中の1モ
    ジュールの出力端子を短絡して得た端子間短絡電流と前
    記外部電源による給電時の負荷電流との比較を行い、こ
    の比較結果に従い前記太陽電池系による給電可能負荷の
    組合せを決定すると共に、決定された組合せに属する負
    荷を前記給電経路切替手段によって前記の外部電源給電
    系から太陽電池給電系へと接続変更し、以後、その出力
    端子短絡を解除して前記短絡モジュールを正規の接続に
    復帰させると共に前記電力変換手段の運転等所定の操作
    によるシステム自動起動を行い、また、前記発電システ
    ムの停止に関し、太陽電池出力の電圧・電流積として演
    算された出力直流電力がその所定設定値より小となれ
    ば、前記の太陽電池給電系へ接続されている負荷を外部
    電源給電系へと接続変更すると共に前記電力変換手段の
    停止等所定の操作によるシステム自動停止を行い、以
    後、前記の如き起動・停止の諸操作を自動的に繰り返す
    ことを特徴とする太陽光発電システムの運転方法。
  2. 【請求項2】請求項1記載の太陽光発電システムの運転
    方法において、このシステムの起動完了後、日照量の変
    動に伴う出力直流電力の変動に対応して前記太陽電池の
    給電可能負荷の組合せを随時演算決定し、この演算結果
    に従い前記の給電経路切替手段を介して前記の太陽電池
    給電系と外部電源給電系間の負荷相互移行を随時行うこ
    とを特徴とする太陽光発電システムの運転方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004524792A (ja) * 2001-03-15 2004-08-12 ユーティーシー フューエル セルズ,エルエルシー 公益事業設備送電網内の分散資源を提供するサイトにおける複数の燃料電池電力設備の制御
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