TW201530952A - 太陽光發電系統 - Google Patents

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Abstract

本發明係提供一種太陽光發電系統，其係於火災時可切斷複數個太陽光發電面板之串聯連接，從而可防止因灑水導致作業者觸電。本發明之太陽光發電系統110係將太陽光能量轉換成電力者，且具備：複數個太陽光發電面板111，其等係串聯連接；及開關115，其係可對複數個太陽光發電面板111所形成之串聯連接進行切斷或連接；且開關115係於接收到特定之控制信號時動作。藉此，於火災時，可切斷複數個太陽光發電面板111之串聯連接，從而可防止因灑水導致作業者觸電。

Description

太陽光發電系統
本發明係關於一種將太陽光能量轉換成電力之太陽光發電系統。
先前，已知一種利用太陽光發電之太陽光發電面板。太陽光發電面板係於面板內串聯連接有複數個電池，各電池係由PN接合之半導體元件構成。且，進而連接複數片太陽光發電面板，而構成發電系統。
針對此種太陽光發電面板，已開發提高安全性之技術。例如，專利文獻1記載之太陽光發電面板具備連結於太陽光發電電池與輸出能量之連接器之間之開關，且可藉由開關於太陽光發電面板之設置中切斷連接，並於設置後連接。藉此，可防止因由施加有電壓之插頭之連接、切斷所產生之電弧放電使連接器、連接盒、其他電子零件受到損壞。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2011-503846號公報
上述之專利文獻1記載之技術係欲提高太陽光發電面板之設置時之安全者。另一方面，於太陽光發電面板之設置後，亦可能產生安全 上之問題。例如，可設想於太陽光發電面板之周圍或其本身發生火災之情況。於此種情形時，必須儘早開始滅火，但正常運作之太陽光發電面板不會停止產生電壓。
因此，滅火行動中之作業者對太陽光發電面板灑水之情形時，由太陽光發電面板產生之電於水中流通而可能使作業者觸電。又，只要存在此種觸電之危險，即便有請求，作業者亦無法灑水，只能等待太陽光發電面板全部燒毀。
本發明係鑑於此種狀況而完成者，目的在於提供一種太陽光發電系統，其係於火災時可切斷複數個太陽光發電面板之串聯連接，從而可防止因灑水導致作業者觸電。
(1)為了達成上述目的，本發明之太陽光發電系統之特徵在於：其係將太陽光能量轉換成電力者，且具備：複數個太陽光發電面板，其等係串聯連接；及開關，其係可對上述複數個太陽光發電面板所形成之串聯連接進行切斷或連接；且上述開關係於接收到特定之控制信號時動作。藉此，於火災時，可切斷複數個太陽光發電面板之串聯連接，從而可防止因灑水導致作業者觸電。另，所謂切斷複數個太陽光發電面板所形成之串聯連接，係指無關於切斷之位置，將發電功能之串聯連接切斷成複數個區間。
(2)又，本發明之太陽光發電系統之特徵在於：上述開關係於接收到以操作為契機而產生之來自外部之輸入信號作為上述特定之控制信號時，根據上述輸入信號對上述複數個太陽光發電面板所形成之串聯連接進行切斷或連接。藉此，於發生火災之情形時，亦可根據作業者之意圖而自外部切斷太陽光發電面板之串聯連接。
(3)又，本發明之太陽光發電系統之特徵在於：上述開關係以使上述串聯連接所累積之電壓於各區間為200V以下之方式設置於切斷 上述複數個太陽光發電面板所形成之串聯連接之位置。以至少不大於家庭用電源之電壓之方式切斷太陽光發電面板所形成之串聯連接，藉此防止於火災之灑水時流向人體之電流，從而可防止觸電。
(4)又，本發明之太陽光發電系統之特徵在於：上述開關設置於連接上述太陽光發電面板彼此之端子之連接線上，且藉由利用與上述連接線並聯連接之控制線傳達之控制信號而進行上述連接線之切斷及連接。藉此，可利用來自外部之控制而一次切斷複數個部位之連接，可易於操作。
(5)又，本發明之太陽光發電系統之特徵在於：上述連接線係形成作為可連接於上述太陽光發電面板之端子之連接器。藉此，可構成如下一種系統：以連接器將連接線連接於先前所使用之太陽光發電面板內，從而容易地切斷太陽光發電面板所形成之串聯連接。
根據本發明，於火災時，可切斷複數個太陽光發電面板之串聯連接，從而可防止因灑水導致作業者觸電。
100‧‧‧太陽光發電陣列
110‧‧‧太陽光發電串
111‧‧‧太陽光發電面板
112‧‧‧連接線
113‧‧‧旁路二極體
114‧‧‧接線盒
115‧‧‧開關
115a~115d‧‧‧開關
116‧‧‧控制線
116a‧‧‧操作部
117‧‧‧太陽光電池
117a‧‧‧連接線
118‧‧‧端子
120‧‧‧功率調節器
120a‧‧‧功率調節器本體
130‧‧‧交流集電箱
140‧‧‧柵
211‧‧‧太陽光發電面板
215d‧‧‧開關
216‧‧‧控制線
216a‧‧‧操作部
217‧‧‧太陽光電池
217a‧‧‧連接線
217b‧‧‧發電部
300‧‧‧太陽光發電陣列
320‧‧‧直流連接箱
325‧‧‧直流集電箱
330‧‧‧功率調節器
圖1係顯示第1實施形態之太陽光發電陣列之方塊圖。
圖2係顯示第1實施形態之太陽光發電系統及功率調節器本體之方塊圖。
圖3(a)~(c)係分別顯示針對太陽光發電面板之連接的開關之設置方法之一例之圖。
圖4係顯示針對太陽光發電面板之連接的開關之設置方法之另一例之圖。
圖5係顯示第2實施形態之太陽光發電系統之方塊圖。
圖6係顯示第3實施形態之太陽光發電陣列之方塊圖。
圖7係顯示第3實施形態之太陽光發電系統及直流連接箱之方塊 圖。
接著，對本發明之實施形態，參照圖式進行說明。為了使說明容易理解，於各圖式中對相同之構成要素標註相同之參照序號，並省略重複之說明。
[第1實施形態]
圖1係顯示太陽光發電陣列100之方塊圖。太陽光發電陣列100具備太陽光發電串110(太陽光發電系統)、功率調節器120、交流集電箱130及柵140。
太陽光發電串110係串聯連接太陽光發電面板111而構成，且將太陽光能量轉換成電力。太陽光發電面板111亦稱為太陽光發電模組，連接有複數個太陽光電池，實施防水處理等，且安裝金屬框架而形成作為面板。於太陽光發電串110，設置有用以切斷太陽光發電面板111之串聯連接之開關。
功率調節器120係將自太陽光發電串110流動之直流電流轉換成交流而可使用於家庭等環境之反相器之一種。功率調節器120具有將不穩定之電壓或電流之輸入調整為穩定之輸出之功能。另，較佳的是，設計為於功率調節器120內設置操作部，從而可控制上述開關之開/關。
交流集電箱130係將經由功率調節器120之太陽光發電串110之輸出以交流集電，而向柵140輸出。柵140係將來自交流集電箱130之輸出電壓，以售電等為目的升壓至與系統一致之電壓。於柵140，例如收容有進行電壓等之測定、顯示之量表類、進行電路之開關等之開關器類、進行過電流產生時之機器之保護、過電壓抑制等之保護裝置、及進行電壓之變壓之變壓器。
圖2係顯示於配線設置有切斷串聯連接之開關之太陽光發電串 110(太陽光發電系統)及功率調節器本體120a之方塊圖。太陽光發電串110具備複數個太陽光發電面板111、連接線112及開關115。另，連接線係指構成發電功能之串聯連接之線。
太陽光發電串110係藉由連接線112串聯連接複數個太陽光發電面板111，且於太陽光發電面板111將自太陽光能量轉換之直流電壓以串聯連接設為高電壓而輸出於功率調節器本體120a。於連接線112設置有開關115，藉由開關115，可切斷複數個太陽光發電面板111所形成之串聯連接。
操作部116a係受理操作，且將用以控制開關115之控制信號送出。將操作部116a受理之ON(接通)、OFF(斷開)之操作藉由控制線116傳達於開關115，而完成開關115之開/關。藉此，於火災時，可切斷複數個太陽光發電面板111之串聯連接，從而可防止因灑水導致作業者觸電。
開關115較佳為以使串聯連接所累積之電壓於各區間為200V以下之方式設置於切斷複數個太陽光發電面板所形成之串聯連接之位置。以至少不大於家庭用電源之電壓之方式切斷太陽光發電面板所形成之串聯連接，藉此防止於火災之灑水時流向人體之電流，從而可防止觸電。
另，開關115更佳為以使串聯連接所累積之電壓於各區間為100V以下之方式設置。於圖2所示之例中，由於可在每個太陽光發電面板111設置開關115而切斷連接，故經切斷之串聯連接之各區間所累積之電壓為數十V以下。
開關115設置於連接太陽光發電面板111之端子之連接線112上，且藉由與連接線112並聯連接之控制線116傳達之信號而進行連接線112之切斷及連接。藉此，可利用來自外部之控制而一次切斷複數個部位之連接，可易於操作。例如，開關115可設計為來自外部之信號 為高位準時接通。另，於上述之例中，雖於每個太陽光發電面板111設置有切斷連接之開關115，但亦可設置於複數個太陽光發電面板111之每個串。
圖3(a)~(c)係分別顯示針對太陽光發電面板111之連接的開關之設置方法之一例之圖。於圖3(a)~(c)所示之任一例中，關於太陽光發電面板111內之太陽光電池117之連接構造均為相同，太陽光發電面板111係藉由2條連接線117a而串聯連接有複數個太陽光電池117。太陽光電池117係當太陽光照射到於矽晶圓形成有PN接合之半導體元件時產生電流。
圖3(a)~(c)所示之例表示自受光面側觀察太陽光電池117之狀態，於自太陽光電池117之受光面向背面連接之2條連接線117a，連接有以於受光面上廣泛連接前端之一頭之方式設置之多條細線之另一頭，而集中電流。另一方面，太陽光電池117之背面由於沒有受光之必要，故於整面設置有相同之電極。另，連接線117a為2條則效率較佳，但亦可為1條。
旁路二極體113係以於串聯連接之特定數量之每個太陽光電池117，連接端子118彼此之方式設置。旁路二極體113係作為用以於一部分之太陽光電池117產生不良時，亦可迴避其不良部分而流通電流之旁路而發揮功能。藉此，可防止不良之危害波及到太陽光發電面板111整體。
接線盒114係與太陽光發電面板111設置為一體，具有用以於太陽光發電面板111之端子118連接連接線112纜線之連接器之功能。接線盒114較佳為配置於太陽光發電面板111之背面。
太陽光電池117若照射到光，則始終處於發電狀態。於此種狀態下，於因火災等露出太陽光發電串110之一部分、或太陽光發電面板111之一部分之電極(活動部)之情形時，因用於滅火之灑水，經由水 而使灑水作業者觸電。藉由設置開關115a~c，可阻止如上所述之事態，降低太陽光發電串110之輸出電壓、或太陽光發電面板111之可能濺到水之區間之輸出電壓。
太陽光發電串110係通常串聯連接複數片太陽光發電面板111而形成，從而產生數百伏特之電壓。於此種太陽光發電面板111內部、或太陽光發電面板111彼此之連接部，設置可利用外部信號實現開/關之開關。
其結果，藉由對太陽光發電面板111單體、或小規模之太陽光發電串110(輸出電壓為100V以下)切斷串聯連接，可降低太陽光發電串110之輸出電壓。
太陽光發電面板111單體中之輸出電壓係因情形而異，但通常為數十伏特以下，若為該狀態，則不會因灑水而觸電，可與一般房屋之火災相同處理。
於圖3(a)所示之例中，開關115a設置於太陽光發電面板111之端子部分，且藉由與連接線112並聯連接之控制線116而控制開關115a之開/關。又，控制開關115a之控制線116係與太陽光發電面板111之電力提取用之纜線設置為一體，且控制線116與連接線112係以相同之纜線連接於太陽光發電面板111。當開關115a斷開時，對每個太陽光發電面板111切斷其等之串聯連接。
於圖3(b)所示之例中，開關115b設置於太陽光發電面板111之端子部分，且藉由與連接線112並聯連接之控制線116而控制開關115b之開/關。就該等方面而言係與圖3(a)所示之例相同。但，連接線112與控制線116係分別以不同之纜線連接於太陽光發電面板111。
於圖3(a)、(b)所示之例中，連接線112藉由設置於接線盒114內，可形成作為可連接於太陽光發電面板111之端子之連接器。藉此，可構成如下一種系統：於先前所使用之太陽光發電面板111內藉由接線 盒114將連接線112連接於端子，從而容易地切斷太陽光發電面板111所形成之串聯連接。
於圖3(c)所示之例中，4個開關115c之各者係於太陽光發電面板111內針對複數個太陽光電池117之每個串聯連接所設置，當開關115c斷開時，對複數個太陽光電池117之每個串聯連接切斷連接。因此，於該情形時，相較於圖3(a)、(b)所示之例，切斷之串聯連接之區間更短，電壓更低。於該情形時，亦藉由與連接線112並聯連接之控制線116而控制開關115c之開/關。又，連接線112與控制線116係以不同之纜線連接於太陽光發電面板111，但亦可以相同之纜線連接。
於圖3(a)~(c)所示之例中，開關115a~115c係與太陽光發電面板111設置為一體，於將太陽光發電面板111串聯連接時，控制線116較佳為具備可以菊鏈連接之配線設備。藉此，可根據規模設置太陽光發電面板111。
圖4係顯示針對太陽光發電面板111之連接的開關之設置方法之另一例之圖。於圖4所示之例中，開關115d設置於太陽光發電面板111及接線盒114之外。藉由與連接線112並聯連接之控制線116而控制開關115d之開/關，當開關115d斷開時，對每個太陽光發電面板111切斷串聯連接。
於圖4所示之例中，於太陽光發電面板111間之連接線112之中途設置有開關115d。因此，可於現在所使用之太陽光發電陣列100容易地安裝包含開關115之配線。
[第2實施形態]
於上述實施形態中，於每個太陽光發電面板111、或複數個太陽光電池117之每個串聯連接設置有開關，但亦可於太陽光電池117內設置開關作為元件構造。圖5係顯示於太陽光電池內設置有開關之太陽光發電面板211之方塊圖。
如圖5所示，太陽光發電面板211係以藉由連接線217a串聯連接太陽光電池217而形成。太陽光電池217係於矽晶圓形成有PN接合之半導體元件，於半導體元件內部與發電部217b一併設置有開關215d。
太陽光電池217係當OFF(斷開)之控制信號自操作部216a經由控制線216傳達至開關215d時，開關215d對每個太陽光電池217切斷太陽光電池217之串聯連接。藉此，可以太陽光發電面板111內之開關切斷太陽光電池之串聯連接，而降低所切斷之區間之電壓。
[第3實施形態]
於上述實施形態之太陽光發電陣列中，將藉由太陽光發電串產生之直流電流首先轉換成交流之後，集電而輸出至柵，但亦可為將藉由太陽光發電串產生之直流電流首先集電，並於其後段將直流電流轉換成交流且輸出至柵之太陽光發電陣列。
圖6係顯示太陽光發電陣列300之方塊圖。太陽光發電陣列300具備太陽光發電串110(太陽光發電系統)、直流連接箱320、直流集電箱325、功率調節器330及柵140。
直流連接箱320係將太陽光發電串110中所產生之直流電流輸出於直流集電箱325。直流集電箱325係將經由直流連接箱320之太陽光發電串110之輸出以直流集電，而輸出於功率調節器330。功率調節器330係將所輸入之直流電流轉換成交流而可使用於家庭等環境，且輸出於柵140。柵140係將輸出電壓升壓至與目的一致之電壓。
圖7係顯示於配線設置有切斷串聯連接之開關之太陽光發電串110(太陽光發電系統)及直流連接箱320之方塊圖。太陽光發電串110具備複數個太陽光發電面板111、連接線112及開關115。
太陽光發電串110係於太陽光發電面板111將自太陽光能量轉換之直流電壓以串聯連接設為高電壓而輸出於直流連接箱320。於連接線112設置有開關115，根據來自操作部116a之操作，藉由開關115，可 切斷複數個太陽光發電面板111所形成之串聯連接。
另，於以上之實施形態中，將太陽光發電串作為本發明之太陽光發電系統進行說明，但亦可將太陽光發電陣列或太陽光發電面板視為本發明之太陽光發電系統。
[第4實施形態]
於上述實施形態之太陽光發電系統中，雖基於操作部所受理之使用者之ON(接通)、OFF(斷開)之操作，使開關連接或切斷串聯排列，但亦可基於溫度感測器所產生之ON(接通)、OFF(斷開)之信號，使開關連接或切斷串聯排列。
本實施形態之太陽光發電系統，具備檢測複數個太陽光面板之溫度之溫度感測器。且，開關係根據溫度感測器之輸出信號，而進行複數個太陽光發電面板所形成之串聯連接之切斷或連接。
該情形時之溫度感測器與開關之連接若為圖2所示之構成，則可藉由將操作部116a替代為溫度感測器而實現。又，若為圖5所示之構成，則將操作部216a替代為溫度感測器，若為圖7所示之構成，則將操作部116a替代為溫度感測器即可。
溫度感測器係藉由於每一個太陽光發電串至少設置一個而發揮功能，且設置於任一太陽光面板之附近。例如，溫度感測器較佳為設置於任一太陽光面板之受光面之背面側。溫度感測器亦可與開關等之電路一併集中形成於受光面之背面側。
溫度感測器較佳為以達到100℃以上200℃以下之特定溫度為契機而發送斷開開關之信號。雖亦依存於使用太陽光面板之環境，但由於通常即便溫度上升亦最多為70℃~80℃，故可判斷為太陽光面板達到100℃以上之溫度時存在異常。又，為了於燃燒時反應，較佳為200℃以下之溫度。即使考慮到生產時之不均情形，較佳亦為以上述溫度範圍內之溫度為契機而進行開關之接通、斷開。另，上述之特定溫度 若為150℃以上200℃以下之溫度則更佳。
如以上所述，於本發明之任一實施形態中，均對每個太陽光發電串設置有與用於輸電之連接線不同之控制線，且藉由對該控制線傳達信號而接通、斷開開關。另，於圖3(a)所示之電路之例中，控制線116係與電力提取用之纜線一體捆束而構成，但於該情形時，各線本身亦分開設置。
相對於此，亦可考慮採用如下方式：於太陽光發電面板所發出之電力之輸電所使用之纜線，自功率調節器側將信號重疊發送。然而，於此種方式中，於信號產生器與開關之間配置有集電箱等之機器之情形時，有可能使電路不正常發揮功能而無法控制開關。
於本發明中，對於如發生火災之情形之緊急時刻確實地停止輸電很重視。針對以如上所述之輸電線兼用作控制線之系統，本發明之太陽光發電系統之優點在於：於採用在信號產生器與開關之間配置有機器之構成之情形時，亦可確實地斷開開關。
110‧‧‧太陽光發電串
111‧‧‧太陽光發電面板
112‧‧‧連接線
115‧‧‧開關
116‧‧‧控制線
116a‧‧‧操作部
120a‧‧‧功率調節器本體

Claims (6)

  1. 一種太陽光發電系統，其特徵在於：其係將太陽光能量轉換成電力者，且包含：複數個太陽光發電面板，其等係串聯連接；及開關，其係可對上述複數個太陽光發電面板所形成之串聯連接進行切斷或連接；且上述開關係於接收到特定之控制信號時動作。
  2. 如請求項1之太陽光發電系統，其中上述開關係於接收到以操作為契機而產生之作為上述特定之控制信號之來自外部之輸入信號時，根據上述輸入信號對上述複數個太陽光發電面板所形成之串聯連接進行切斷或連接。
  3. 如請求項1或2之太陽光發電系統，其中上述開關係以使上述串聯連接所累積之電壓於各區間為200V以下之方式，設置於切斷上述複數個太陽光發電面板所形成之串聯連接之位置。
  4. 如請求項1之太陽光發電系統，其中上述開關設置於連接上述太陽光發電面板彼此之端子之連接線上，且藉由利用與上述連接線並聯連接之控制線傳達之控制信號，進行上述連接線之切斷及連接。
  5. 如請求項4之太陽光發電系統，其中上述連接線係形成作為可連接於上述太陽光發電面板之端子之連接器。
  6. 如請求項1之太陽光發電系統，其中包含溫度感測器，該溫度感測器係檢測上述複數個太陽光面板之溫度；且上述開關係根據上述溫度感測器之輸出信號，而進行上述複數個太陽光發電面板所形成之串聯連接之切斷或連接。
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