TW201931760A - 太陽光發電系統 - Google Patents

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Abstract

一種太陽光發電系統，集合複數套在白天執行追蹤太陽的動作之太陽光發電裝置而構成之太陽光發電系統，其特徵係具備：對應於前述太陽光發電裝置的各套而設置之驅動控制部；對應於前述太陽光發電裝置的各套而設置之電力調節器；匯集來自複數個前述電力調節器的電力之變電機器；取得有關設置複數套太陽光發電裝置的場所的氣象資訊之氣象感測器；與可以遠程控制前述驅動控制部，此外，可以與所有的驅動控制部、所有的電力調節器、前述變電機器、及前述感測器通訊，且根據利用通訊所收集到的資訊具有異常發生的檢出、及判定異常的種類之功能之監視控制部。

Description

太陽光發電系統
本發明係有關太陽光發電系統。
本案係根據2017年10月26日申請之日本申請案第2017-207464號主張優先權，並援用記載於前述日本申請案之所有記載內容。
在集光型太陽光發電(CPV:Concentrator
Photovoltaic)，基本的構成係使菲涅爾透鏡(Fresnel lens)等所聚集的太陽光入射至發電效率高的小型發電元件。將該基本構成矩陣狀地排列多數個被構成之集光型太陽光發電模組，進而排列多數個形成集光型太陽光發電面板(陣列)(例如，參照專利文獻1)。集光型太陽光發電面板，為了追蹤太陽，係由可以在仰角及方位角2軸上驅動的支撐裝置支撐。
利用集光型太陽光發電面板及支撐此的支撐裝置之構成作成1套太陽光發電裝置，於是可以藉由在高日射區域的廣大面積排列多數個此類的太陽光發電裝置之太陽光發電系統，得到例如數十MW的發電量。

[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1] 日本特開2014-226025號公報
關於本發明一表現之太陽光發電系統，集合複數套在白天執行追蹤太陽的動作之太陽光發電裝置而構成之太陽光發電系統，其特徵係具備：對應於前述太陽光發電裝置的各套而設置之驅動控制部；對應於前述太陽光發電裝置的各套而設置之電力調節器；匯集來自複數個前述電力調節器的電力之變電機器；取得有關設置前述太陽光發電裝置的場所的氣象資訊之氣象感測器；與可以遠程控制前述驅動控制部，此外，可以與所有的前述驅動控制部、所有的前述電力調節器、前述變電機器、及前述氣象感測器通訊，且具有根據利用通訊所收集到的資訊檢測出異常的功能之監視控制部。
[本發明所欲解決之課題]
在上述之類的太陽光發電系統，例如，多數太陽光發電裝置的每一套，太陽光發電面板的發電輸出，係透過電力調節器，而變成交流電力，並對全套、對共通的變電機器提供。另一方面，用以追蹤太陽的姿勢控制，係各個太陽光發電裝置一一執行。但是，將日射感測器等氣象感測器、裝備在每一個太陽光發電裝置，成本上並不是有利的辦法，因而在設置太陽光發電系統的場所的一處設置氣象感測器。
然後，例如在夜間則全套都得到統括的指示，成為太陽光發電面板形成水平之共同姿勢。因此，也有在各個太陽光發電裝置設置姿勢控制用的次控制裝置，且全套之對次控制裝置指示之共通的主控制裝置被設在特定場所的某處之場合。
然而，在此類的構成，發電、追蹤控制、與氣象資訊的收集，是分別獨立被執行，例如，從系統全體來看的各個資訊並未有效利用於追蹤控制。
有鑑於這樣的課題，本揭示之目的係提供更有效率進行系統全體的監視與追蹤控制之太陽光發電系統。
[本揭示之效果]
根據本揭示之太陽光發電系統，可以更有效率進行系統全體的監視與追蹤控制。
[實施型態之要旨]
作為本發明的實施型態之要旨，至少包含以下數點。
(1)這是一種太陽光發電系統，集合複數套在白天執行追蹤太陽的動作之太陽光發電裝置而構成之太陽光發電系統，其特徵係具備：對應於前述太陽光發電裝置的各套而設置之驅動控制部；對應於前述太陽光發電裝置的各套而設置之電力調節器；匯集來自複數個前述電力調節器的電力之變電機器；取得有關設置前述太陽光發電裝置的場所的氣象資訊之氣象感測器；與可以遠程控制前述驅動控制部，此外，可以與所有的前述驅動控制部、所有的前述電力調節器、前述變電機器、及前述氣象感測器通訊，且具有根據利用通訊所收集到的資訊檢測出異常的功能之監視控制部。
於此類的太陽光發電系統，針對各個太陽光發電裝置之追蹤動作的資訊或發電電力的資訊，所有太陽光發電裝置的部分都盡可能被匯集到監視控制部。這樣的監視控制部，係可以根據收集到的資訊而檢測出異常。此外，監視控制部，係可以將所有驅動控制部置於管轄下，發揮作為有關追蹤的主控制裝置之作用。從而，可以更有效率進行系統全體的監視與追蹤控制。
(2)此外，在(1)之太陽光發電系統，例如，前述監視控制部，係針對前述太陽光發電裝置，根據將追蹤的姿勢分別就方位角及仰角在前後於特定範圍內擺動之場合之發電電力反應，判定對太陽的追蹤有無偏差；在判定追蹤有偏差之場合，對對應的前述驅動控制部，進行追蹤偏差消除之校正動作。
該場合，可以利用監視控制複數套太陽光發電裝置全體之監視控制部，使對對應的驅動控制部進行校正動作。
(3)此外，在(1)或(2)之太陽光發電系統，前述監視控制部，於所有的前述太陽光發電裝置，在發電電力相對於預測值有相同程度偏差之場合，可以判定為在前述氣象感測器中、日射感測器存在異常。
該場合，由於在所有太陽光發電裝置同時發生異常是不可能的，所以可以判定日射感測器檢測出比實際的日射較高的數值或較低的數值。
(4)此外，在(1)～(3)任一項之太陽光發電系統，前述監視控制部，係從設置前述太陽光發電裝置之場所透過網際網路線路而存在。
該場合，監視控制部，不會被限制在設置太陽光發電裝置之場所，而可以置放在任意之場所。
[實施型態之詳細內容]
以下，參照圖式說明關於本發明一實施型態之太陽光發電系統。
《太陽光發電裝置》
圖1及圖2分別係從受光面側及背面側來看1套的集光型太陽光發電裝置之立體圖。在圖1，太陽光發電裝置100，係具備於上部側連續、於下部側分開成左右的形狀的太陽光發電面板1、與其支撐裝置2。太陽光發電面板(array)1，係在背面側的架台11(圖2)上排列集光型太陽光發電模組1M而構成。於圖1之例，係作成構成左右翼的(96(=12×8)×2)個、與中央跨接部分的8個之、合計200個之集光型太陽光發電模組1M的集合體，而構成太陽光發電面板1。
支撐裝置2，係具備支柱21、基礎22、2軸驅動部23、與成為驅動軸的水平軸24(圖2)。支柱21，係下端被固定在基礎22、且在上端具備2軸驅動部23。在支柱21的下端附近，設置供導電接續或導電電路收納用之匣體13(圖2)。
在圖2，基礎22，僅可看見上面的程度地堅固地被埋設在地中。在將基礎22埋設在地中之狀態下，支柱21係成為鉛直、且水平軸24為水平。2軸驅動部23，係可以使水平軸24在方位角(以支柱21為中心軸之角度)及仰角(以水平軸24為中心軸之角度)等2方向轉動。水平軸24，被固定成正交於固定且補強架台11之補強材12。從而，如果水平軸24在方位角或仰角之方向轉動，則太陽光發電面板1也會在該方向轉動。
又，圖1、圖2係顯示以1根支柱21支撐太陽光發電面板1之支撐裝置2，但支撐裝置2的構成並不以此為限。簡言之，只要是可以將太陽光發電面板1於2軸(方位角、仰角)可動地支撐之支撐裝置即可。
圖3係顯示太陽光發電面板1的受光面正對太陽之狀態之一例之立體圖。太陽光發電面板1，係利用2軸驅動部23來改變姿勢總是正對太陽。
日落後的太陽光發電裝置100，例如，成為使太陽光發電面板1的受光面朝下之水平姿勢，並待機直到次日的日出。
《太陽光發電系統》
圖4係顯示一例之、太陽光發電裝置100例如縱橫分別8套一一排列、形成包含合計64套的太陽光發電裝置群200之太陽光發電系統之狀態之略圖。監視控制部6，可以與所有太陽光發電裝置100通訊地接續，且可以個別地、或者統括性地控制各太陽光發電面板1的姿勢。
圖5係各個太陽光發電裝置100、與系統全體的共有部之接續圖之一例。圖中，太陽光發電裝置100，除了前述之、被支撐在支撐裝置2的太陽光發電面板1之外，包含例如被內藏在匣體13且控制2軸驅動部23之驅動控制部3、與電力調節器4。驅動控制部3係可以例如根據追蹤感測器(未圖示)的輸出訊號來控制2軸驅動部23，使太陽光發電面板1進行太陽的追蹤動作。亦即，太陽的追蹤動作，可以是太陽光發電裝置100一一獨立進行。電力調節器4，係將太陽光發電面板1的輸出變換成交流電力，且往變電機器5送入。變電機器5，係與送電網(未圖示)接續。
驅動控制部3，係透過通訊部8而可以與監視控制部6雙向地通訊。此外，來自電力調節器4、變電機器5、及氣象感測器的各個資訊，係透過通訊部8而被送到監視控制部6。監視控制部6，係發揮對驅動控制部3的主控制裝置之作用。亦即，可以對驅動控制部3、給予針對追蹤動作的指示。此外，監視控制部6，係可以從驅動控制部3接收有關追蹤動作的資訊或錯誤資訊。再者，監視控制部6，係可以從電力調節器4接收有關發電電力的資訊及錯誤資訊，也可從變電機器5、接收有關作為系統全體的發電電力之資訊及錯誤資訊。又，圖5之通訊部8，也可以作為監視控制部6之一功能，與監視控制部6作成一體化。
氣象感測器7，係取得有關太陽光發電裝置100被設置場所附近的氣象之資訊，並將取得的資訊送至監視控制部6。有關氣象之資訊，例如，係日射感測器7s、風向感測器7d、風速感測器7v、溫度感測器7t等各資訊。
又，圖5，為了圖示的方便，僅圖示1套太陽光發電裝置100，而所有的太陽光發電裝置100是同樣地與變電機器5及監視控制部6接續。從而，變電機器5係匯集來自所有太陽光發電裝置100的電力調節器4之輸出(交流電力)。監視控制部6，係可以從所有太陽光發電裝置100的電力調節器4取得有關發電電力的資訊及錯誤資訊，也可從變電機器5取得有關系統全體的發電電力之資訊及錯誤資訊。此外，監視控制部6，係可以將所有太陽光發電裝置100的驅動控制部3置於自己的管轄下，從所有驅動控制部3取得有關追蹤動作的資訊或錯誤資訊。
監視控制部6，係包含電腦，且藉由電腦實行軟體(電腦程式)，實現必要的監視控制功能。軟體，係被收納在監視控制部6的記憶裝置(未圖示)。監視控制部6，可以是在太陽光發電裝置100被設置的場所，抑或作為遠程伺服器存在。
圖6係作為圖5的變形例之接續圖。與圖5不同之點，係在太陽光發電裝置100被設置之場所或其附近僅存在通訊部8，且透過網際網路線路而接續監視控制部6，其他則相同。如此，監視控制部6，不會被限制在設置太陽光發電裝置100之場所，而可以置放在任意之場所。
《監視控制動作》
其次，參照圖7的流程圖說明利用監視控制部6之監視控制動作之一例。該流程圖的處理係定期被實行。圖中，監視控制部6，係根據氣象感測器7的檢測出輸出，並從日射量預測發電電力(步驟S1)。其次，監視控制部6，判定任一太陽光發電裝置100的發電電力是否低降到預測值的90%以下(步驟S2)。通常，實際的發電電力為比預測值的90%高的數值。在此，如果高於90%，則沒有問題，因此處理結束。
另一方面，在步驟S2在任意發電電力為預測值的90%以下之場合，監視控制部6係進行錯誤標記之判定(步驟S3)。錯誤標記(error flag)，係從驅動控制部3、電力調節器4、及變電機器5送來之、顯示故障等之錯誤資訊。如果可以確認錯誤標記，則進行通知其錯誤標記所意味的故障等之A判定(步驟S10)。具體而言，例如，追蹤動作的不良、電力調節器4的不良、變電機器5內的不良。
在沒有錯誤標記之場合，監視控制部6，判定是否於所有的太陽光發電裝置100存在同樣的傾向(90%以下)(步驟S4)。在此，如果存在同樣的傾向，則成為B判定(步驟S11)。B判定，具體而言，為日射感測器7s的不良。亦即，由於在所有太陽光發電裝置100同時發生異常是不可能的，所以可以判定日射感測器7s檢測出比實際的日射高的數值。
在步驟S4，在未見到同樣的傾向之場合，監視控制部6係針對發電電力成為預測值的90%以下的問題太陽光發電裝置100，確認電力調節器4及驅動控制部3的資訊(步驟S5)。然後，監視控制部6，首先，從電力調節器4的資訊考慮電流･電壓的資訊並判定是否存在數值上的矛盾(步驟S6)。矛盾，例如，電壓雖充足，電流卻少之情形。此類之場合，成為C判定(步驟S12)。C判定，例如，係預設為從太陽光發電面板到電力調節器4為止的配線不良之判定。原因確定上則需要現場調查。
在步驟S6如為「No」，作為餘下的原因而推定追蹤並未正確進行，亦即，存在追蹤偏差。於是，監視控制部6，對於問題太陽光發電裝置100，係對驅動控制部3進行分別針對方位角及仰角依序擺動+0.3度、-0.3度之指示(步驟S7)。在此，例如，如果見到當擺動+0.3度時發電電力升高、擺動-0.3度時發電電力低降之反應，則為追蹤偏差到負(minus)側。相反地，如果見到當擺動-0.3度時發電電力升高、擺動+0.3度時發電電力低降之反應，則為追蹤偏差到正(plus)側。從而，在發電電力升高之場合(步驟S8)，成為D判定(步驟S13)。D判定，係指存在追蹤偏差之情形。該場合，監視控制部6，係對問題太陽光發電裝置100的驅動控制部3指示校正動作(步驟S14)。
此外，在步驟S8在未見到發電電力升高之場合，成為E判定(步驟S9)。E判定，係例如太陽光發電面板1自身的異常。
又，有關日射感測器7s的異常，也認為是日射感測器7s的感度降低。該場合，也可能使圖7的步驟S1的預測值降低、發電電力超過預測值。如果也假設此類之場合，則也可以根據步驟S2之例如升高到預測值的110%以上之情形、與在全裝置存在同樣的傾向(步驟S4)之情形，檢測出日射感測器7s的異常。
《結論整理》
如以上，於該太陽光發電系統300，監視控制部6可以遠程控制驅動控制部3。此外，監視控制部6，係可以與所有驅動控制部3、所有電力調節器4、變電機器5、及氣象感測器7通訊，具有根據利用通訊而收集到的資訊，判定異常發生的檢測出、及異常的種類之功能。
於此類的太陽光發電系統300，針對各個太陽光發電裝置100之追蹤動作的資訊或發電電力的資訊，所有太陽光發電裝置100的部分都盡可能被匯集到監視控制部6。這樣的監視控制部6，係可以根據收集到的資訊而檢測出異常的發生，還有，判定該異常的種類。此外，監視控制部6，係可以將所有驅動控制部3置於管轄下，發揮作為有關追蹤的主控制裝置之作用。亦即，監視控制部6，係可以對所有驅動控制部3進行監視與控制兩者。根據此類之太陽光發電系統，可以更有效率進行系統全體的監視與追蹤控制。
《補充說明》
又，本次揭示的實施型態所有的要點均為例示而不應該認為是本發明之限制。本發明的範圍意圖包含申請專利範圍所示的，與申請專利範圍均等之意義以及在該範圍內的所有的變更。
1‧‧‧太陽光發電面板
1M‧‧‧集光型太陽光發電模組
2‧‧‧支撐裝置
3‧‧‧驅動控制部
4‧‧‧電力調節器
5‧‧‧變電機器
6‧‧‧監視控制部
7‧‧‧氣象感測器
7d‧‧‧風向感測器
7s‧‧‧日射感測器
7t‧‧‧溫度感測器
7v‧‧‧風速感測器
8‧‧‧通訊部
9‧‧‧網際網路線路
11‧‧‧架台
12‧‧‧補強材
13‧‧‧匣體
21‧‧‧支柱
22‧‧‧基礎
23‧‧‧2軸驅動部
24‧‧‧水平軸
100‧‧‧太陽光發電裝置
200‧‧‧太陽光發電裝置群
300‧‧‧太陽光發電系統
[圖1] 圖1係從受光面側來看1套的集光型太陽光發電裝置之立體圖。
[圖2] 圖2係從背面側來看1套的集光型太陽光發電裝置之立體圖。
[圖3] 圖3係顯示太陽光發電面板的受光面正對太陽之狀態之一例之立體圖。
[圖4] 圖4係顯示一例之、太陽光發電裝置例如縱橫分別8套一一排列、形成包含合計64套的太陽光發電裝置群之太陽光發電系統之狀態之略圖。
[圖5] 圖5係各個太陽光發電裝置、與系統全體的共有部之接續圖。
[圖6] 圖6係圖5的變形例之接續圖。
[圖7] 圖7係顯示利用監視控制部執行的監視控制動作之一例之流程圖。

Claims (4)

  1. 一種太陽光發電系統，集合複數套執行在白天追蹤太陽的動作之太陽光發電裝置而構成之太陽光發電系統，其特徵係具備： 對應於前述太陽光發電裝置的各套而設置之驅動控制部； 對應於前述太陽光發電裝置的各套而設置之電力調節器； 匯集來自複數個前述電力調節器的電力之變電機器； 取得關於設置前述太陽光發電裝置的場所的氣象之資訊之氣象感測器；與 監視控制部，其係可遠程控制前述驅動控制部，還可與所有的前述驅動控制部、所有的前述電力調節器、前述變電機器、及前述氣象感測器通訊，且具有根據利用通訊收集到的資訊檢測出異常的功能。
  2. 如申請專利範圍第1項記載之太陽光發電系統，其中 前述監視控制部，係針對前述太陽光發電裝置，根據將追蹤的姿勢針對方位角及仰角各者在前後於特定範圍內擺動之場合之發電電力反應，判定對太陽的追蹤有無偏差；在判定為有追蹤偏差之場合，對對應的前述驅動控制部，進行消除追蹤偏差之校正動作。
  3. 如申請專利範圍第1或2項記載之太陽光發電系統，其中 前述監視控制部，在於所有的前述太陽光發電裝置，發電電力相對於預測值相同程度地偏差之場合，判定為在前述氣象感測器中之日射感測器存在異常。
  4. 如申請專利範圍第1或2項記載之太陽光發電系統，其中 前述監視控制部，係從設置前述太陽光發電裝置之場所透過網際網路線路而存在。
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