WO2007040086A1

WO2007040086A1 - 追尾型太陽光発電システム、当該システムの制御方法及び当該システムを制御するためのプログラムプロダクト

Info

Publication number: WO2007040086A1
Application number: PCT/JP2006/319008
Authority: WO
Inventors: Masao Tanaka; Osamu Anzawa; Kosuke Ueda; Takanori Nakano
Original assignee: Sharp Kabushiki Kaisha
Priority date: 2005-10-05
Filing date: 2006-09-26
Publication date: 2007-04-12
Also published as: JP2007103713A; US20090050192A1

Abstract

　複数の追尾型太陽光発電装置を有する追尾型太陽光発電システムの最大消費エネルギーを低減し、供給エネルギー容量を低減するシステムを制御する方法が提供される。集中制御部（９）は、各追尾型太陽光発電装置（１）の駆動部を所定時間間隔で駆動し、かつ、その駆動部を異なった時刻に起動することにより、各追尾型太陽光発電装置の駆動部の起動時に消費される大きなエネルギーを時間的に分散させることができ、供給エネルギー容量を低減することができる。

Description

明細書

追尾型太陽光発電システム、当該システムの制御方法及び当該システムを制御するためのプログラムプロダクト

技術分野

[0001] 本発明は、太陽電池モジュール部を常に太陽の方向に向け、太陽光を太陽電池に照射して発電する追尾型太陽光発電システム及び当該システムを制御する方法に関する。更に詳しくは、本発明は、複数の追尾型太陽光発電装置を有する追尾型太陽光発電システム、当該システムを制御する方法及び当該システムを制御するプログラムプロダクトに関する。背景技術

[0002] 近年、エネルギー資源枯渴の問題や大気中の CO増加のような地球環境問題など

2

力もクリーンなエネルギーの開発が望まれている。特に、太陽電池を用いた太陽光発電が新し、エネルギー源として開発、実用化されて!/、る。

[0003] 太陽光発電システムは、更なる普及のため低コストィ匕が望まれている。その一つとして、太陽光を追尾する駆動部を備え、太陽電池モジュールを太陽方位'高度に向けることにより、発電量を向上し単位発電量当たりの発電コストを低下する追尾型太陽光発電システムが開発されている。また、太陽を追尾し入射した太陽光を集光して発電することにより、太陽光発電システムにおいて最も高価な構成物である太陽電池セルの使用量を減らし、システム全体のコストを低減する集光タイプの追尾型太陽光発電システムの開発も行われて、る。

[0004] これらのシステムにおける太陽追尾制御方法として幾つかの方法が知られており、以下に説明する。

[0005] 追尾型太陽光発電システムの太陽追尾制御方法に関して、特開 2000— 196126 号公報 (特許文献 1)には、太陽位置センサを用いて太陽の方向を検知し、太陽を追尾する方法が開示されている。また、特開 2002— 202817号公報 (特許文献 2)には、システム設置場所の緯度'経度と日付 ·時刻をもとに太陽の方位と高度を計算し、その方向に太陽電池モジュールの受光面を向ける方法が開示されて、る。 [0006] また、集光タイプの追尾型太陽光発電システムの場合も同様の方法が知られて!/、る。たとえば、特開 2004— 153202号公報 (特許文献 3)には、光センサ出力から太陽の方向を検知し、太陽電池モジュールの受光面を太陽方位 ·高度に向ける方法が開示されている。集光タイプの場合は、レンズにより太陽光を集光して太陽電池に照射する構造のため、追尾ずれ角度の許容角度が小さぐ太陽追尾に高い精度が要求される点が異なるのみであり、基本的な太陽追尾動作は追尾型太陽光発電システムの場合と同様である。

[0007] 従来、追尾型太陽光発電システムの発明としては、上記の各公開公報に開示されて、るように、単一の追尾型太陽光発電装置を制御する方法等の発明がなされて!/ヽる。

特許文献 1：特開 2000— 196126号公報

特許文献 2：特開 2002— 202817号公報

特許文献 3 :特開 2004— 153202号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0008] 追尾型太陽光発電システムは、広大な場所に複数の追尾型太陽光発電装置を設置し、大電力を発電する設備としての展開が考えられている。し力しながら、複数の追尾型太陽光発電装置を設置する場合のシステム構成、当該システムを制御する方法はほとんど知られてヽな、。

[0009] 追尾型太陽光発電装置力 ^台のみ設置されている場合は、その動作に必要な最大エネルギー以上のエネルギー容量を有するエネルギー供給設備があれば足りる。他方、追尾型太陽光発電装置が複数台設置されており各装置がそれぞれ単独で動作する場合には、各装置がそれぞれ独自のタイミングで動作する。このため、場合によつては、各装置が、同時に起動することも起こりうる。システムが大規模な程、各装置が同時に起動する確率も高くなり、追尾型太陽光発電装置台数分の大きな容量のェネルギー供給設備が必要とされるといった問題がある。

[0010] 本発明は上記の点に鑑みなされたものである。その目的は、複数の追尾型太陽光発電装置を有する追尾型太陽光発電システムに必要とされる供給エネルギー容量を低減した追尾型太陽光発電システム、そのシステムを制御する方法及びそのシステムを制御するプログラムプロダクトを提供することである。

課題を解決するための手段

[0011] 上記の目的を達成するために、この発明のある局面に従うと、太陽電池モジュール部と太陽電池モジュール部の方向を変える駆動部とを有する複数台の追尾型太陽光発電装置と、複数台の追尾型太陽光発電装置の駆動部を制御する集中制御部とを備える追尾型太陽光発電システムが提供される。追尾型太陽光発電システムは、追尾型太陽光発電装置力なる複数のユニットにより構成されている。追尾型太陽光発電装置の駆動部は、それぞれ所定時間間隔で駆動され、かつ、追尾型太陽光発電装置の駆動部は各ユニット間でそれぞれ異なった時刻に起動されることにより太陽追尾が行われる。

[0012] この構成により、同時に起動動作する追尾型太陽光発電装置の駆動部数を低減し

、必要とされる供給エネルギー容量を低減することができる。

[0013] 好ましくは、集中制御部は、年月日および時刻を計時する計時部と、年月日および時刻と追尾型太陽光発電装置の設置位置の緯度'経度より太陽方位'高度を計算する計算部と、太陽方位'高度の計算値に基づいて太陽追尾制御を行う制御部とを含む。

[0014] 好ましくは、駆動部は、回転角度を検出する回転角度検出部をさらに含む。集中制御部は、回転角度検出部より検出された回転角度情報に基づき太陽電池モジユール部の向、て、る方向を取得し、太陽方位'高度の計算値に基づ、て駆動部を駆動して太陽追尾する。

[0015] 好ましくは、追尾型太陽光発電装置は、駆動部の駆動量を規定する駆動信号を集中制御部から受信する受信部と、駆動部の駆動状態を制御する駆動制御部とを有する分散制御部をさらに備える。

[0016] 好ましくは、所定時間は、各駆動部の各起動時刻における単位時間当たりの太陽移動角度の計算値に略反比例させて、各起動時刻毎に設定される。

[0017] 好ましくは、所定時間経過時に現在時刻より所定時間の 2分の 1進んだ時刻の太陽高度 ·方位の方向に太陽電池モジュール部を向けるように太陽追尾する。 [0018] 好ましくは、駆動部は、日没後に太陽電池モジュール部を翌日の太陽追尾を開始する位置に向けるように起動 *駆動される。駆動部の起動は、それぞれ異なった時刻に行われる。同時に駆動される駆動部の数は、太陽追尾動作時に同時に駆動される駆動部の数以下である。

[0019] この発明の他の局面に従うと、太陽電池モジュール部と太陽電池モジュール部の方向を変える駆動部とを有する複数台の追尾型太陽光発電装置と、複数台の追尾型太陽光発電装置の各駆動部を制御する集中制御部とを備える追尾型太陽光発電システムの制御方法が提供される。追尾型太陽光発電システムは、複数台の追尾型太陽光発電装置力なる複数のユニットにより構成されている。追尾型太陽光発電装置の駆動部は、それぞれ所定時間間隔で起動'駆動され、かつ、各ユニット間の追尾型太陽光発電装置の駆動部はそれぞれ異なった時刻に起動されることにより太陽追尾が行われる。

[0020] この制御方法により、同時に起動動作する追尾型太陽光発電装置の駆動部数を低減し、必要とされる供給エネルギー容量を低減することができる。

[0021] この発明のさらに他の局面に従うと、太陽電池モジュール部と太陽電池モジュール部の方向を変える駆動部とを有する複数の追尾型太陽光発電装置を備える追尾型太陽光発電システムを制御するプログラムプロダクトが提供される。追尾型太陽光発電装置のそれぞれには所定時間間隔で駆動部を起動，駆動する駆動信号を送信させる。複数の追尾型太陽光発電装置力なり追尾型太陽光発電システムを構成する複数のユニットに対してそれぞれ異なった時刻に駆動信号を送信させる。

[0022] この制御プログラムを実行することにより、同時に起動動作する追尾型太陽光発電装置の駆動部数を低減し、必要とされる供給エネルギー容量を低減することができる

発明の効果

[0023] 本発明においては、追尾型太陽光発電システムが太陽追尾動作を行なう時に、それぞれの追尾型太陽光発電装置が所定時間間隔で駆動し、かつ、 1台以上の追尾型太陽光発電装置により構成されるユニット間では異なった時刻に起動する。これにより、同時に起動する追尾型太陽光発電装置の台数を減らし、このシステム全体に必要とされる供給エネルギー容量を低減することができる。

図面の簡単な説明

[0024] [図 1]本発明の実施形態に係る追尾集光型太陽光発電システムの概略図である。

[図 2]本発明の実施形態に係る追尾集光型太陽光発電装置の概略図である。

[図 3]単位時間あたりの太陽移動角度と時刻の関係を示す図である。

[図 4]本発明の実施例 1に係る駆動部の動作タイミングチャートである。

[図 5]本発明の実施例 1に係る制御方法のフローチャートである。

[図 6]本発明の実施例 1に係る制御プログラムのフローチャートである。

[図 7]本発明の実施例 2に係る制御方法のフローチャートである。

[図 8]コンピュータシステムのハードウェア構成を表わすブロック図である。

符号の説明

[0025] 1 追尾集光型太陽光発電装置、 2 太陽電池モジュール部、 3 駆動部、 5 分散制御部、 6 方位軸、 7 傾倒軸、 8 電源、 9 集中制御部、 10 集中管理室、 41a〜 41e ユニット、 51 電源ケーブル、 52 出力電気ケーブル、 53 制御用ケーブル、 55 受信部、 61 回転角度検出部、 91 計時部、 92 計算部、 93 制御部、 800 コンピュータシステム、 862 CD- ROM。

発明を実施するための最良の形態

[0026] 以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

[0027] 本実施の形態においては、追尾型太陽光発電システムの一例として、追尾集光型太陽光発電システムについて記述する力これに限られるものではない。太陽光発電システムが集光型でない場合においても、同様の効果を得ることができる。太陽光発電システムが集光型でない場合は、追尾角度ずれの許容角度が大きい点が異なるだけで、他の部分は、集光型の場合と同様に考えることができる。

[0028] 図 1は、本実施の形態に係る追尾集光型太陽光発電システムの概略図である。本追尾集光型太陽光発電システムは、複数の追尾集光型太陽光発電装置 1と、これらの装置をまとめて制御する集中制御部 9とを備える。集中制御部 9は、集中管理室 1 0に設置される。

[0029] 各追尾集光型太陽光発電装置 1の電力は、集中管理室 10に設けられた電源 8から電源ケーブル 51を通じてそれぞれに供給される。また、各追尾集光型太陽光発電装置 1で発電された電力は、出力電気ケーブル 52を通じて集中管理室 10に集約される。

[0030] 集中制御部 9と各追尾集光型太陽光発電装置 1との間は、制御用ケーブル 53により接続される。このケーブルを通じて通信することによって各追尾集光型太陽光発電装置 1の制御が行われる。通信方式は、一般に使用されている RS (Recommended S tandard) 232C, RS485, USB (Universal Serial Bus)、光通信等のシリアル通信やパラレル通信等のどのような通信方式を採用しても良い。また、電源ケーブル 51に制御信号を重畳させて電源ケーブル 51を制御ケーブルとして併用することも可能である。

[0031] また、実際にケーブルを配線する際には、電源ケーブル 51と、出力電気ケーブル 5 2と、制御用ケーブル 53とは、互いに影響の無い状態で同一配線路内に収められることが、施工上望ましい。

[0032] 図 2に、追尾集光型太陽光発電装置 1の概略図を示す。太陽電池モジュール部 2 は、太陽を追尾するように駆動部 3により駆動される。駆動部 3は、方位軸 6と傾倒軸 7とにより構成されている。方位軸 6と傾倒軸 7とは、それぞれモータ等の電動機により駆動される。分散制御部 5は、モータの駆動状態を制御するモータドライバと、集中制御部 9からの駆動信号を受信する IZF (インターフェイス)部とを少なくとも備える。

[0033] 集中制御部 9は、各追尾集光型太陽光発電装置 1の分散制御部 5に接続される。

各駆動部 3の回転量は、集中制御部 9から送信される駆動信号によって設定される。この構成により、各追尾型太陽光発電装置は、それぞれエネルギーを供給する手段に直接接続されることができるため、当該手段の構成が簡易化される。

[0034] 本システムは、図 1に示されるように、複数のユニット 41a、 41b、 41c、 41d、 41eにより構成される。各ユニットは、 2台の追尾集光型太陽光発電装置 1により構成されて V、る。各ユニットは 1台以上の追尾集光型太陽光発電装置 1により構成されてヽれば良い。この場合において、それぞれの追尾集光型太陽光発電装置 1が所定時間間隔で起動'駆動するように、かつ、各駆動部 3が同一ユニット内で略同時に起動し、ュニット毎には異なる時刻で起動するように、集中制御部 9は各追尾集光型太陽光発電装置 1を制御する。より具体的には、集中制御部 9は、所定時間間隔で、各追尾集光型太陽光発電装置 1に対して駆動信号を送信する。また、集中制御部 9は、同一ユニット内の各駆動部 3に対して、略同時に駆動信号を送信する。このとき、集中制御部 9は、各ユニット毎に異なる時刻に、当該駆動信号を送信する。

[0035] 各ユニットの駆動部 3は、ユニット毎に異なるタイミングで起動することとなるため、同時に起動する追尾集光型太陽光発電装置 1の駆動部 3は、多くとも 1ユニット分に限られる。このような構成、制御方法とすることにより、追尾集光型太陽光発電装置 1の駆動部 3に要する電源容量を低減することができる。

[0036] 電源容量をさらに低減するためには、各ユニットを構成する追尾集光型太陽光発電装置 1の数を同数にすること、および、ユニットの数をできるだけ多くしユニットを構成する追尾集光型太陽光発電装置 1の数を少なくすることがさらに望ましい。また、各ユニットが複数の追尾集光型太陽光発電装置 1により構成されている場合には、同一ユニット内の追尾集光型太陽光発電装置 1それぞれの駆動部 3の起動タイミングをずらす制御とすることが更に望ましい。この場合、電源容量を最も低減することができる。

[0037] 本実施形態にぉ、ては、ユニット毎に駆動信号の送信を異なった時刻に行、、駆動部 3の起動時刻を異なった時刻とする制御を行う。この場合の時間差は少しであつても、その効果を得ることができる。駆動部 3に用いられているモータは、一般的に、起動時に突入電流と呼ばれる大きな電流が流れる特性を有して、る。この突入電流のピーク値により必要とされる電源容量が、決定される。すなわち、当該突入電流が流れる起動タイミングを各ユニット間でずらすことにより、電源容量低減の効果を得ることができる。突入電流が流れる時間は、一般的に数ミリ秒程度と短時間であるので、例えば、 0. 1秒程度ずらすことによって、その効果を得ることができる。

[0038] 消費電力をさらに低減する方法として、各追尾集光型太陽光発電装置 1の駆動部 3の所定時間ごとの起動後の駆動時間を事前に把握しておき、その駆動している各時刻帯を当該所定時間内においてできるだけ分散させるように、各追尾集光型太陽光発電装置 1の駆動部 3を駆動させる方法が考えられる。この方法により同時に駆動している追尾集光型太陽光発電装置 1を減らすことができ、必要とされる電源容量を低減することができる。

[0039] 集中制御部 9は、年月日と時刻を計時する計時部 91と、その年月日、時刻と本システム設置場所の緯度、経度を基に太陽の方位、高度を計算する計算部 92と、太陽の方位および高度に基づいて太陽追尾制御を行う制御部 93とを備えている。その計算された方位、高度の方向に太陽電池モジュール部 2が向くように、集中制御部 9は、駆動信号を分散制御部 5に送信して、各駆動部 3を制御する。この集中制御部 9は、電子計算機により構成される。

[0040] この構成により、現在時刻より太陽方位 ·高度を計算し、その方向に各追尾型太陽光発電装置の太陽電池モジュール部を向ける駆動部の制御を集中制御部 9に集約できる。その結果、システムの簡易化が図られる。

[0041] 本システムの設置場所の緯度、経度は集中制御部 9に予め入力しておいても良ぐ GPS (Global Positioning System)受信装置を設置して自動的に取得するようにしても良い。また、 GPS受信装置を設置した場合、 GPS受信装置により年月日、時刻を取得することにより集中制御部 9の時刻合わせを行うことが可能となる。

[0042] 太陽電池モジュール部 2が向いている方向を検出する方法としては、駆動部 3にセンサ、ポテンショメータ、ロータリーエンコーダ等の回転角度検出部 61を設け、その回転角度検出部から得られる回転角度情報により把握する第 1の方法と、駆動部 3の原点の位置力現在の位置までに送信した駆動信号による変位量を積算することより把握する第 2の方法とがある。当該第 1の方法によれば、駆動部の実際の回転角度を検出することができ、太陽電池モジュール部が向いている方向をより正確に特定することができるといった利点がある。

[0043] 当該第 1の方法による場合は、分散制御部 5には駆動部 3からの回転角度情報を受信し集中制御部 9に送信する送信部が必要であり、集中制御部 9には当該情報を受信する受信部が必要となる。

[0044] 集中制御部 9は、これらの方法により把握される現在位置と上記計算により求められる値とを比較して、その差分に基づ!、て駆動信号を送信する。 [0045] 上述のように本実施形態においては、各追尾集光型太陽電池装置 1の駆動部 3の駆動を所定時間間隔で行うことにより太陽を追尾する。駆動部 3を所定時間間隔で動作させることにより常時モータに電力を供給する必要がなくなり、駆動電力の省電力化が図られる。

[0046] 集中制御部 9が駆動部 3を所定時間間隔で駆動する場合、その所定時間は、追尾集光型太陽光発電装置 1が許容する追尾角度ずれと、駆動部 3の動作 1回あたりの動作時間とによって決定される。すなわち、駆動部 3が停止している間に太陽電池モジュール部 2の出力が大きく低下しない時間以内に設定する必要があり、かつ、駆動部 3が動作中に駆動信号をさらに送信することがないように設定する必要がある。この追尾角度ずれの許容範囲は、太陽電池モジュール部 2の光学系の設計により決定され、駆動部 3の動作時間は、駆動部 3の回転速度の設計により決定される。

[0047] 所定時間は、太陽移動角度が最大である時刻に基づいて設定した一定値としたが、各時刻における単位時間当たりの太陽移動角度の計算値に略反比例させて各時刻毎にその所定時間を変動させることにより設定することもできる。後者の方法により所定時間を設定した場合は、太陽移動角度が小さい時間帯は所定時間を長くとり、太陽移動角度が大きい時間帯は所定時間を短くとることができ、全体的な駆動回数を減らし駆動電力量を低減できる効果がある。

[0048] 各時刻における太陽移動角度は、追尾集光型太陽光発電システムの設置位置と年月日、時刻により計算することができる。図 3には、日本の奈良県（北緯 34. 48度、東経 135. 73度）における一秒間当たりの太陽移動角度が最も大きくなる日（6月 22 日）の時刻と一秒間当たりの太陽移動角度の計算値との関係を示した。図 3に示すように、正午付近の時間帯において、単位時間当たりの太陽移動角度が大きくなる。

[0049] 本実施形態にぉ、ては、当該所定時間経過時に現在時刻より当該所定時間の 2 分の 1進んだ時刻の太陽高度.方位の方向に太陽電池モジュール部 2を向けるように駆動部 3を制御することが望ましい。例えば、所定時間を tとした場合、駆動部 3は、

0

ある時刻 tにその時刻の太陽高度、方位位置より時間 t Z2だけ進んだ太陽高度、

1 0

方位の計算値の位置に太陽電池モジュール部 2を動かし、時刻 t +t〖こも同様の動

1 0

作を行う。 [0050] このような制御により、時刻 t +t Z2においては、太陽電池モジュール部 2は略太

1 0

陽の方向を向くこととなり、所定時間 tの停止時の追尾ずれ角度範囲は、士

0 t 0 Z2の時間の太陽移動角度内に留めることができる。この制御により、追尾ずれ角度をより低減することができ、発電量を向上することが可能となる。

[0051] 本実施形態においては、集中制御部 9は、日没後に上記太陽追尾動作を行わない。集中制御部 9は、翌日の日昇時の追尾動作開始位置に待機するように、各追尾集光型太陽光発電装置 1の駆動部 3を駆動する。ここで、集中制御部 9による日没または日昇の判断は、たとえば以下のとおりである。すなわち、算出した太陽高度の計算値が 0度より大きい場合は、集中制御部 9は日昇と判断し、 0度以下の場合は日没と判断する。各駆動部 3の駆動方法は、太陽追尾動作時と同様に各駆動部 3の起動タイミングをずらす方法が望ましぐ消費電流または電圧の最大値が電源 8の容量を超えなければ良い。

[0052] 本実施形態においては、各追尾集光型太陽光発電装置 1に分散制御部 5を設けたが、分散制御部 5の機能の一部または全部を集中制御部 9に集約した構成としても、上記と同様の効果を得ることができる。

[0053] 本実施形態においては、駆動部の動力源を電動機とした。動力源が、油圧駆動とした場合も、起動時に必要とされるトルクが大きく起動時の消費エネルギーが大きいため、モータの場合と同様に本実施形態の制御方法の効果を得ることができる。

[0054] また、さらに大規模な追尾集光型太陽光発電システムを構築するためには、上述した追尾集光型太陽光発電システムを複数個設け、複数の集中制御部 9を更に 1つの制御部により制御する構成とすることも可能である。

[0055] 以上のようなシステム構成、制御方法により、システムの簡略化、必要な供給電源容量の低減が可能となり、システムの低コストィ匕が図られる。

[0056] (実施例 1)

本発明の実施例 1を以下に説明する。基本的な構成は図 1と同様であり、追尾集光型太陽光発電システムは追尾集光型太陽光発電装置 1が 100台で構成され、 2台を

1ユニットとし、全体で 50ユニットとなる構成とした。各ユニットの追尾集光型太陽光発電装置 1は集中制御部 9により集中制御される。 [0057] 各追尾集光型太陽光発電装置 1には、 AC (Alternate Current)インダクションモータにより駆動される方位軸 6と、傾倒軸 7と、それらの駆動の制御を行う分散制御部 5 と、駆動部の駆動量を規定する駆動信号を当該集中制御部力も受信する受信部 55 とが設けられる。方位軸 6および傾倒軸 7には、それぞれロータリーエンコーダおよびポテンショメータが設けられている。その軸の回転角度情報は、分散制御部 5を通じて集中制御部 9に送信される。分散制御部 5は、モータドライバと信号送受信用 IZF とを備えており、集中制御部 9への回転角度情報を送信するとともに、集中制御部 9 カゝら送信される駆動信号を受信部 55を通じて受信しその信号に従って ACインダクシヨンモータの駆動を制御する機能を有する。

[0058] 集中制御部 9は、各ユニットの分散制御部 5から駆動部 3の回転角度情報を受信し、その情報に基づいて分散制御部 5に駆動信号を送信し、各追尾集光型太陽光発電装置 1の追尾制御を行う。

[0059] 具体的には、集中制御部 9は、年月日、時刻を計測する計時部と、本システムの設置場所 (例えば奈良県 (北緯 34. 48度、東経 135. 73度)）の緯度、経度と当該年月日、時刻に基づいて太陽方位 ·高度を計算する計算部と、各追尾集光型太陽光発電装置 1の駆動部 3の回転角度情報力それぞれの太陽電池モジュール部 2の向いている方向の現在位置を計算する位置計算部とを有している。集中制御部 9は、太陽方位 ·高度の計算値と現在位置とを比較し、太陽電池モジュール部 2の許容角度ずれ範囲内に当該計算値が入るように、駆動部 3を駆動する駆動信号を各追尾集光型太陽光発電装置 1ごとに発信する。これにより太陽を追尾する制御が行なわれる。

[0060] 本システムの設置場所の緯度、経度の情報取得と年月日、時刻合わせは、集中管理室 10に設置した GPS受信装置力も取得される情報に基づいて行なわれることとした。

[0061] 本実施の形態に係る制御方法によると、集中制御部 9から各ユニットの分散制御部 5に送信される駆動信号は、 0. 1秒おきに各分散制御部 5に対して順番に送信される。各追尾集光型太陽光発電装置 1の駆動部 3は所定時間 6秒ごとに駆動し、太陽を追尾する。

[0062] 本実施例で使用した ACインダクションモータの起動時の突入電流は、モータ起動時から 2ミリ秒程度の間流れるだけである。したがって、集中制御部 9が、 0. 1秒おきに各分散制御部 5に対して駆動信号を送信して駆動部 3を起動することにより、各駆動部 3に突入電流が同時に流れることはない。この駆動信号の送信間隔は、使用したモータの起動時の突入電流が流れる時間より大きければよぐ本実施例で規定した 0. 1禾少に限るものではない。

[0063] 本実施例に係るシステムの設置位置における太陽軌道を計算すると、 2005年一年間の太陽移動角度の最大値は 6月 22日である。図 3に示した 2005年 6月 22日の一秒あたりの太陽移動角度より、太陽移動角度の最大値は約 0. 02° Z秒である。

[0064] 本太陽電池モジュール部 2は、 180組の集光レンズと太陽電池との組を有する。各組間には、いくらかの誤差がある。そのため、各追尾集光型太陽光発電装置 1の追尾ずれ許容角度を実際に測定し、駆動部 3の動作間隔である所定時間を設定することが本来望ましい。本実施例においては、より安全をみて停止時の太陽移動角度が光学設計上の追尾ずれ許容角度の 5分の 1程度になるように設定した。

[0065] 具体的には、本追尾集光型太陽光発電装置 1の光学設計上の追尾ずれ許容角度は士約 0. 3° である。この範囲を超えると、発電量が 95%以下に低下する。そのため、各追尾集光型太陽光発電装置 1の駆動部 3は所定時間 6秒ごとに駆動することとした。

[0066] 所定時間については、集中制御部 9が単位時間当たりの太陽移動角度の最大値を計算し、その値力自動的に当該所定時間を計算して、設定するようにしても良い

[0067] 上記の制御方法により、各ユニット間の各追尾集光型太陽光発電装置 1の駆動部 3が同時に起動することが無くなり、モータの起動時に流れる突入電流を時間的に分散して流すことができる。これにより、必要とされる電源容量を小さく抑えることができる。

[0068] 図 4は、本実施例の太陽追尾動作時の駆動部の動作タイミングチャートを示す。図 4の横軸は時刻を表わす。実線で示した時刻の間は、各ユニットが駆動していることを示している。駆動部 3の追尾駆動時の一回の駆動時間は、一回の駆動で回転する角度と駆動部の回転速度により決定される力本実施例の場合その最大値は 1秒より小さい。このため、同時に動作するユニットの最大値は 10ユニットであり、そのうちの 1 ユニットは起動動作を含むこととなる。

[0069] 1ユニットは 2台の追尾集光型太陽光発電装置 1により構成されているので、同時に動作する追尾集光型太陽光発電装置 1の数は 20台であり、そのうちの 2台は起動動作を含むこととなる。ここで、各追尾集光型太陽光発電装置 1の最大消費電力を 300 W (電圧 100V、最大電流 3. OA)、定常駆動時 96W (電圧 100V、電流 0. 96A)としている。本制御方法を採用しない場合は、追尾集光型太陽光発電装置 1の駆動に 30kW程度（電圧 100V、電流 300A、電力 300WX 100台）の最大電力が必要である。し力しながら、本制御方法を採用することにより、動作時の最大電力を 2. 328kW (電圧 100V、電流 23. 28A) (96WX 18台 + 300WX 2台）程度に抑えることができるため、必要とされる電源容量を低減することができる。

[0070] また、本実施例に係るシステムは、日没後日昇前に以下の動作を行う。

すなわち、太陽追尾動作時の集中制御部 9における太陽高度の計算値が 0度以下になったときに、集中制御部 9は、日没であると判断し、太陽追尾動作を停止する。その後、集中制御部 9は、太陽高度の計算値が 0度より大きくなる日昇時刻を計算する。さらに、集中制御部 9は、翌日の日照時刻に対応する太陽高度，方位 (追尾動作開始位置)を計算し、その位置に待機するように各追尾集光型太陽光発電装置 1の駆動部 3を駆動する。

[0071] 本実施例に係るシステムの制御方法に関し、まず、各駆動部 3の駆動方法は、以下のとおりである。集中制御部 9は、各ユニット毎に駆動部 3を同時に起動 '駆動し、 1つのユニット内の駆動部 3の駆動が停止した後、別のユニット内の駆動部 3を駆動する。したがって、それぞれのユニット内の駆動部 3は、異なった時刻に駆動する。時刻が計算された日昇時刻になった時に、集中制御部 9は、上述した太陽追尾動作を開始し、その後はこれらの動作を繰り返す。

[0072] 以下に本実施例の制御方法について、図 5を用いて説明する。本制御は、集中制御部 9により行われる。図 5は、本実施例に係る制御方法のフローチャートを示す。

[0073] 集中制御部 9は、日没後に全ての追尾集光型太陽光発電装置 1の太陽追尾動作を停止し (ステップ ST501)、翌日の日昇時刻を算出し、内部メモリ（図示しない）に記憶し (ステップ ST502)、当該翌日の日昇時刻の太陽方位'高度（追尾動作開始位置）を算出し、当該内部メモリに記憶する (ステップ ST503)。

[0074] 続いて、集中制御部 9は、 50ユニット中の 1つのユニットの駆動部 3を起動.駆動し太陽電池モジュール部 2を追尾動作開始位置に向ける (ステップ ST504)。集中制御部 9は、当該ユニットの駆動停止を確認した後 (ステップ ST505)、別のユニットの駆動部 3を起動駆動し、太陽電池モジュール部 2を追尾動作開始位置に向ける (ステツプ ST504)。以降、集中制御部 9は、ステップ ST504とステップ ST505とを繰り返し、全ユニットの駆動が完了したことを確認する (ステップ ST506)。

[0075] その後、現在時刻がステップ ST502で算出した日昇時刻になると (ステップ ST507 )、集中制御部 9は、所定時間（6秒)経過を確認する (ステップ ST508)。集中制御部 9は、全ての追尾集光型太陽光発電装置 1の太陽電池モジュール 2の向、て、る方位 ·高度を取得し (ステップ ST509)、年月日、時刻情報等を取得し (ステップ ST5 10)、その時刻の太陽方位 ·高度を算出する (ステップ ST511)。集中制御部 9は、ステツプ ST511で算出した太陽方位'高度とステップ ST509との差分に基づいて駆動部 3の駆動量を計算する (ステップ ST512)。

[0076] 集中制御部 9は、その計算結果に基づいて、 1ユニットの駆動部 3を駆動し、ステツプ ST511で算出した太陽方位 '高度に各太陽電池モジュール部 2を向ける (ステツプ ST513)。集中制御部 9は、この動作を 0. 1秒 (起動間隔時間）間隔で (ステップ S T514)、全ユニットの追尾集光型太陽光発電装置 1の駆動部 3について繰り返し (ステツプ ST515)、全ユニットの追尾集光型太陽光発電装置 1の駆動部 3の駆動が完了したことを確認する (ステップ ST515)。

[0077] その後、集中制御部 9は、日が沈んだか否かを確認し (ステップ ST516)、日が沈んでいない場合には (ステップ S516にて NO)、前回の所定期間経過時から所定時間（6秒)経過後に (ステップ ST508)、ステップ ST509に戻る。日が沈んで、る場合には (ステップ ST516にて YES)、集中制御部 9は、全ての追尾集光型太陽光発電装置 1の太陽追尾動作を停止する (ステップ ST501)。

[0078] 集中制御部 9は、上記一連のステップを繰り返すことにより、全ユニットの追尾集光型太陽光発電装置 1の駆動制御を行うことができる。この制御方法により、同時に起動動作する追尾型太陽光発電装置の駆動部数を低減し、必要とされる供給エネルギー容量を低減することができる。

[0079] 以下に本実施例の制御プログラム動作について、図 6を用いて説明する。本制御プログラムは集中制御部 9によって実行されるものである。

[0080] 図 6には、本実施例に係る制御プログラムのフローチャートを示す。なお、各ュ-ットはユニット UT(1)〜UT(50)と表わし、各ユニットに対する駆動信号は駆動信号 D

S (1)〜DS (50)と表わし、駆動部 3の回転角度を表わす情報を回転角度情報 RS (1

；)〜 RS (50)と表わす。

[0081] 集中制御部 9は、日没後に待機状態となり（ステップ ST601)、高度が 0度より大きくなる翌日の日昇時刻を算出し、内部メモリに記憶する (ステップ ST602)。さらに、集中制御部 9は、当該翌日の日昇時刻の太陽方位，高度を算出し、当該メモリに太陽方位'高度を記憶し (ステップ ST603)、ユニット UT(1)〜UT(50)の駆動部 3の回転角度情報 RS (1)〜RS (50)を取得する (ステップ ST604)。集中制御部 9は、ュニット UT(1)〜UT(50)の太陽電池モジュール部 2の向いている方向を、駆動部 3の回転角度情報 RS (1)〜RS (50)を基に計算する。集中制御部 9は、ステップ ST603 で得られた翌日の日昇時刻の太陽方位 '高度との差分より、駆動信号 DS (1)〜DS ( 50)を生成する（ステップ ST605)。

[0082] その後、集中制御部 9は、ユニット UT(1)に対して駆動信号 DS (1)を送信する。集中制御部 9は、ステップ ST603で算出した太陽方位 ·高度に各太陽電池モジュール部 2を向け、ユニット UT(1)の駆動部 3が停止したことを回転角度情報 RS (1)により確認した後、ユニット UT(2)に駆動信号を送信する。集中制御部 9は、これらの動作を全ユニットに対して繰り返すことにより、ユニット UT ( 1 )〜UT ( 50)を追尾開始位置に設定する（ステップ ST606)。この制御により、追尾開始位置復帰ステップ ST504 において同時に駆動する駆動部は、 1ユニット分の追尾集光型太陽光発電装置 1に含まれる駆動部 3となる。

[0083] その後、現在時刻がステップ ST602で算出した日昇時刻になると (ステップ ST607 )、集中制御部 9は、日昇時刻から所定時間（6秒)経過を確認し (ステップ ST608)、回転角度情報 RS (n) (nは 1〜50の整数)を取得する (ステップ ST609)。集中制御部 9は、回転角度情報 RS (n)に基づいてユニット UT(n)の太陽電池モジュール 2の向!、て、る方位 ·高度を算出する (ステップ ST610)。

[0084] さらに、集中制御部 9は、年月日、時刻情報等を取得し (ステップ ST611)、その時刻の太陽方位'高度を算出し (ステップ ST612)、ステップ ST610で算出した太陽方位 ·高度とステップ ST612で算出した方位 '高度との差分に基づいて駆動部 3を駆動する駆動信号 DS (n)を生成する (ステップ ST613)。集中制御部 9は、 UT(n)に対して駆動信号 DS (n)を送信し (ステップ ST614)、 0. 1秒 (起動間隔時間）間隔で (ステツプ ST615)、整数 nの値が 1から 50になるまで、ステップ ST611〜ステップ ST61 5を繰り返す (ステップ ST616)。集中制御部 9は、ュニット171(1)〜171(50)の駆動部 3が駆動を停止したことを確認した後（ステップ ST617)、ステップ ST612で算出した太陽高度をもとに日が沈んだ力否かを確認する (ステップ ST618)。日が沈んでいない場合には、前回の所定時間経過時から所定時間（6秒)経過後に (ステップ ST6 08)、帘1』御 ίまステップ ST609に戻る。

[0085] 日が沈むと、集中制御部 9は、ュニット1；丁（1)〜171(50)の太陽追尾動作を停止する (ステップ ST601)。集中制御部 9は、上記一連のステップを繰り返すことにより、全ユニットの追尾集光型太陽光発電装置 1の駆動制御を行うことができる。集中制御部 9は、このプログラムを実行することにより、同時に起動動作する追尾型太陽光発電装置の駆動部数を低減し、必要とされる供給エネルギー容量を低減することができる。

[0086] (実施例 2)

本発明の実施例 2について以下に説明する。本実施例の構成は実施例 1と同様であり、制御方法の一部が異なるだけである。そこで、本実施例についてフローチヤ一トを用いて説明する。図 7は本実施例の制御方法のフローチャートである。実施例 1 のフローチャート（図 5)と同様であるが、以下の点で異なる。

[0087] システム起動時に、集中制御部 9は、集中管理室 10に設置された GPS受信装置により取得された緯度、経度、に基づいて、 1年間における単位時間（1秒)あたりの最大太陽移動角度 Θ mを計算し、その角度と最小所定時間との積が太陽電池モジユール部 2の追尾ずれ許容角度設計値の 5分の 1となるように、最小所定時間 Tmを設定する (ステップ ST701)。

[0088] 集中制御部 9は、日昇時刻又は各起動時刻における太陽移動角度の計算値 Θ aと当該最小所定時間 Tm，当該最大太陽移動角度 Θ mに基づき、各追尾集光型太陽光発電装置 1の駆動部 3の起動時間間隔である所定時間 Taを、計算式 Ta=Tm X ( Θ m/ Θ a)により計算し、内部メモリに所定時間 Taを設定する (ステップ ST709、ステツプ ST713)。ステップ ST709は、日昇時刻における計算値 Θ aが上記計算式に用いられる場合に実行される処理である。ステップ ST713は、各追尾集光型太陽光発電装置 1の駆動部 3の駆動時刻の場合である。本実施例の場合、最小所定時間 T m=6秒、最大太陽移動角度 Θ m=0. 02° Z秒であり、この値に基づいて所定時間を設定した。

[0089] また、集中制御部 9は、現在時刻より所定時間 Taの 2分の 1進んだ時刻の太陽方位'高度を計算する (ステップ ST714)。集中制御部 9は、この値に基づいて駆動部 3 の駆動量を計算し (ステップ ST715)、当該太陽方位'高度の方向に太陽電池モジュール部 2が向くように駆動部 3を駆動する (ステップ ST716)。

[0090] 例えば、ある追尾集光型太陽光発電装置 1において、集中制御部 9は、午前 10時 30分 30秒に駆動部 3を起動'駆動する。その時の所定時間が 10秒である場合は、集中制御部 9は、その駆動により太陽電池モジュール部 2を午前 10時 30分 35秒時の太陽方位 ·高度の計算値の方向に向ける制御を行う。この制御により、午前 10時 3 0分 35秒には、計算値の太陽方位 '高度と太陽電池モジュール部 2が向、て、る方位，高度の設定値は略一致する。所定時間 10秒間の停止時における追尾角度ずれは、略 ± 5秒の時間に対応する太陽移動角度に抑えることができる。本制御方法において、駆動部 3の駆動時間を考慮していないが、より精度よく制御する場合には、予め、駆動部 3の駆動時間を把握しておき、これを考慮して制御することも可能である。この制御方法により、追尾ずれ角度をより低減することができ、発電量を向上することが可能となる。

[0091] ここで、図 8を参照して、本実施の形態に係る集中制御部 9の具体的構成の一態様について説明する。図 8は、集中制御部 9として機能するコンピュータシステム 800のハードウェア構成を表わすブロック図である。 [0092] コンピュータシステム 800は、主たる構成要素として、プログラムを実行する CPU81 0と、コンピュータシステム 800の使用者による指示の入力を受けるマウス 820およびキーボード 830と、 CPU810によるプログラムの実行により生成されたデータ、又はマウス 820若しくはキーボード 830を介して入力されたデータを揮発的に格納する R AM840と、データを不揮発的に格納するハードディスク 850と、 CD-ROM (Comp act Disk-Read Only Memory)駆動装置 860と、モニタ 880と、通信 IF (Interface) 8 90とを含む。各ハードウェアは、相互にデータバスによって接続されている。 CD— R OM駆動装置 860には、 CD— ROM862が装着される。

[0093] コンピュータシステム 800における処理は、各ハードウェアおよび CPU810により実行されるソフトウェアによって実現される。このようなソフトウェアは、ハードディスク 85 0に予め記憶されている場合がある。また、ソフトウェアは、 CD— ROM862その他の記憶媒体に格納されて、プログラムプロダクトとして流通している場合もある。あるいは、ソフトウェアは、いわゆるインターネットに接続されている情報提供事業者によつてダウンロード可能なプログラムプロダクトとして提供される場合もある。このようなソフトウエアは、 CD— ROM駆動装置 860その他の読取装置によりその記憶媒体力読み取られて、あるいは、通信 IF890を介してダウンロードされた後、ハードディスク 85 0にー且格納される。そのソフトウェアは、 CPU810によってハードディスク 850から読み出され、 RAM840に実行可能なプログラムの形式で格納される。 CPU810は、そのプログラムを実行する。より具体的には、 CPU810は、当該プログラムを構成する一連の命令を実行する。当該一連の命令は、たとえば、図 5〜図 7のフローチヤ一トに含まれる各ステップに対応する。

[0094] 図 8に示されるコンピュータシステム 800を構成する各構成要素は、一般的なものである。したがって、本発明の本質的な部分は、 RAM840、ハードディスク 850、 CD ROM862その他の記憶媒体に格納されたソフトウェア、あるいはネットワークを介してダウンロード可能なソフトウェアであるともいえる。なお、コンピュータシステム 800 の各ハードウアの動作は周知であるので、詳細な説明は繰り返さない。

[0095] なお、記録媒体としては、 CD— ROM、 FD (Flexible Disk)、ハードディスクに限られず、磁気テープ、カセットテープ、光ディスク（MO (Magnetic Optical Disc) /M D (Mini Disc) /DVD (Digital Versatile Disc) )、 IC (Integrated Circuit)カード（メモリカードを含む）、光カード、マスク ROM、 EPROM (Electronically Programmable Read— Omy Memory;、 EEPROM (Electronically Erasable Programmable Read— Only Memory)、フラッシュ ROMなどの半導体メモリ等の固定的にプログラムを担持する媒体でもよい。

[0096] ここでいうプログラムとは、 CPUにより直接実行可能なプログラムだけでなぐソースプログラム形式のプログラム、圧縮処理されたプログラム、暗号ィ匕されたプログラム等を含む。

[0097] なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく請求の範囲によつて示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

Claims

請求の範囲

[1] 追尾型太陽光発電システムであって、

太陽電池モジュール部（2)と前記太陽電池モジュール部の方向を変える駆動部（3 )とを有する複数台の追尾型太陽光発電装置（1)と、

前記複数台の追尾型太陽光発電装置の前記駆動部を制御する集中制御部 (9)とを備え、

前記追尾型太陽光発電システムは、前記追尾型太陽光発電装置からなる複数のュ-ッ卜（41a, 41b, 41c, 41d, 41e)により構成されており、

各前記駆動部は、それぞれ所定時間間隔で駆動され、かつ、各前記駆動部は前記各ユニット間でそれぞれ異なった時刻に起動されることにより太陽追尾が行われる

、追尾型太陽光発電システム。

[2] 前記集中制御部は、

年月日および時刻を計時する計時部（91)と、

前記年月日および時刻と前記追尾型太陽光発電装置の設置位置の緯度'経度より太陽方位 ·高度を計算する計算部 (92)と、

前記太陽方位 ·高度の計算値に基づ!、て太陽追尾制御を行う制御部（93)とを含む、請求の範囲第 1項に記載の追尾型太陽光発電システム。

[3] 前記追尾型太陽光発電装置は、前記駆動部に接続されて回転角度を検出する回転角度検出部（61)をさらに含み、

前記集中制御部は、前記回転角度検出部より検出された回転角度情報に基づき前記太陽電池モジュール部の向、て、る方向を取得し、前記太陽方位'高度の計算値に基づいて前記駆動部を駆動して太陽追尾する、請求の範囲第 2項に記載の追尾型太陽光発電システム。

[4] 前記追尾型太陽光発電装置は、

前記駆動部の駆動量を規定する駆動信号を前記集中制御部から受信する受信部 (55)と、

前記駆動部の駆動状態を制御する駆動制御部とを有する分散制御部（5)とをさらに備える、請求の範囲第 1項に記載の追尾型太陽光発電システム。

[5] 前記所定時間は、前記各駆動部の各起動時刻における単位時間当たりの太陽移動角度の計算値に略反比例させて、前記各起動時刻毎に設定される、請求の範囲第 1項に記載の追尾型太陽光発電システム。

[6] 前記所定時間経過時に現在時刻より前記所定時間の 2分の 1進んだ時刻の太陽高度 ·方位の方向に前記太陽電池モジュール部を向けるように太陽追尾する、請求の範囲第 1項に記載の追尾型太陽光発電システム。

[7] 前記駆動部は、日没後に前記太陽電池モジュール部を翌日の太陽追尾を開始する位置に向けるように起動駆動され、前記駆動部の起動はそれぞれ異なった時刻に行われ、

同時に駆動される前記駆動部の数は、太陽追尾動作時に同時に駆動される駆動部の数以下である、請求の範囲第 1項に記載の追尾型太陽光発電システム。

[8] 太陽電池モジュール部と前記太陽電池モジュール部の方向を変える駆動部とを有する複数台の追尾型太陽光発電装置と、前記複数台の追尾型太陽光発電装置の各前記駆動部を制御する集中制御部とを備える追尾型太陽光発電システムの制御方法であって、

前記追尾型太陽光発電システムは、複数台の前記追尾型太陽光発電装置からなる複数のユニットにより構成されており、

前記追尾型太陽光発電装置の前記駆動部はそれぞれ所定時間間隔で起動，駆動され、かつ、前記各ユニット間の前記追尾型太陽光発電装置の前記駆動部はそれぞれ異なった時刻に起動されることにより（ST513, ST514)太陽追尾が行われる、追尾型太陽光発電システムの制御方法。

[9] 太陽電池モジュール部と前記太陽電池モジュール部の方向を変える駆動部とを有する複数の追尾型太陽光発電装置を備える追尾型太陽光発電システムを制御するプログラムプロダクトであって、

前記追尾型太陽光発電装置のそれぞれには所定時間間隔で前記駆動部を起動，駆動する駆動信号を送信させ (ST613)、

複数の前記追尾型太陽光発電装置からなり前記追尾型太陽光発電システムを構成する複数のユニットに対してそれぞれ異なった時刻に前記駆動信号を送信させる（ ST615, ST614)、プログラムプロダクト,