WO2013105628A1 - 太陽光発電システム、発電システム性能予測装置、発電システム性能予測方法、及び発電システム - Google Patents

太陽光発電システム、発電システム性能予測装置、発電システム性能予測方法、及び発電システム Download PDF

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WO2013105628A1
WO2013105628A1 PCT/JP2013/050367 JP2013050367W WO2013105628A1 WO 2013105628 A1 WO2013105628 A1 WO 2013105628A1 JP 2013050367 W JP2013050367 W JP 2013050367W WO 2013105628 A1 WO2013105628 A1 WO 2013105628A1
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WO
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power generation
generation system
power
solar cell
unit
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PCT/JP2013/050367
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拓司 谷上
博之 赤田
晶子 山川
駒峯　達也
中田　浩史
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シャープ株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/02016—Circuit arrangements of general character for the devices
    • H01L31/02019—Circuit arrangements of general character for the devices for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02021—Circuit arrangements of general character for the devices for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a power generation system including a power generation unit that generates electric power from renewable energy (hereinafter sometimes referred to as “renewable energy power generation system”) and a technology related thereto.
  • a power generation unit that generates electric power from renewable energy (hereinafter sometimes referred to as “renewable energy power generation system”) and a technology related thereto.
  • renewable energy hereinafter sometimes referred to as “renewable energy power generation system”
  • One aspect of the present invention relates to a photovoltaic power generation system including a plurality of solar cell strings to which at least a plurality of solar cell modules are connected.
  • Another aspect of the present invention relates to a technique for predicting the performance of a renewable energy power generation system.
  • Patent Document 1 a solar power generation system that can detect a failure for each solar cell string has been proposed (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
  • the number of solar cell strings is very large in an industrial solar power generation system
  • the number of failure detection units is also very large. Since the electronic components constituting the failure detection unit have a shorter lifetime than the solar cell module, it is necessary to maintain the electronic components constituting the failure detection unit in order to maintain the solar cell string in which a plurality of solar cell modules are connected. Become. Therefore, when the failure detection unit is provided, the installer of the industrial photovoltaic power generation system needs maintenance costs for the failure detection unit in addition to the installation cost of the failure detection unit. In other words, considering the cost of recovering the investment in the solar power generation system by selling the generated power of the solar power generation system to the power company, failure detection for each solar cell string in the industrial solar power generation system A configuration in which the portion is provided is not preferable.
  • power generation units that generate power from renewable energy are guaranteed long-term power generation output. For example, in the case of a solar cell module that generates direct-current power from solar energy, a power generation output of about 10 years is guaranteed. And, in order to realize the operation of the system using the power generation unit within the warranty period of this power generation unit, repair of peripheral equipment of the power generation system such as a transformer device and a power conversion device supplied to the power system is continuously performed. There is a need to do. For example, in the case of a solar power generation system, it is necessary to continuously repair peripheral devices such as a power conversion device that converts power generated by a solar cell module.
  • the generation output guarantee of the power generation unit may be required to be 10 years or more.
  • Many peripheral devices of the power generation system have electronic components incorporated therein, and most of these electronic components are preferably repaired after 8 years.
  • the conventional photovoltaic power generation system (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2) only detects a failure, and thus obtains information on the degree of deterioration of the parts. Even if there is no problem even if it can be used for longer than the recommended replacement time for the parts, the parts are uniformly replaced at the recommended replacement time for the parts, resulting in unnecessary maintenance costs. was there.
  • An object of one aspect of the present invention is to provide a solar power generation system that can quickly identify a solar cell string in which a failure has occurred while suppressing costs in view of the above situation.
  • another aspect of the present invention is a power generation capable of providing reference information when an owner of a renewable energy power generation system determines whether or not to replace a part of the renewable energy power generation system. It is an object of the present invention to provide a system performance prediction apparatus and a power generation system performance prediction method. Moreover, it aims at providing the power generation system provided with the said power generation system performance prediction apparatus.
  • a photovoltaic power generation system includes a plurality of solar cell strings to which a plurality of solar cell modules are connected, and is necessary for detecting an abnormality in the plurality of solar cell strings.
  • a plurality of measurement value acquisition units for acquiring a measured value, the number of inputs is a plurality, and at least one power conversion device that converts the total power output from the plurality of solar cell strings,
  • the number of the solar cell strings corresponding to the measurement values acquired by the measurement value acquisition unit is greater than the value obtained by dividing the number of the solar cell strings corresponding to the total power to be converted by the power converter by the number of inputs. Small or equal configuration.
  • the total number of the solar cell strings is a multiple of the number of the measurement value acquisition units.
  • the total number of the solar cell strings may not be a multiple of the number of the measurement value acquisition units.
  • the number of the solar cell strings corresponding to the measurement value acquired by the measurement value acquisition unit may be different for each measurement value acquisition unit, and is the same value in a part of the measurement value acquisition unit. Alternatively, the same value may be used in all of the measurement value acquisition units.
  • the solar cell includes a measurement value acquisition unit that acquires a measurement value necessary for detecting an abnormality in a plurality of solar cell strings, compared to a case where a failure is detected for each solar cell string. It is possible to reduce the number of measurement value acquisition units that acquire measurement values necessary to detect string abnormality. Therefore, cost can be suppressed.
  • the number of solar cell strings corresponding to the measurement values acquired by the measurement value acquisition unit is equal to the number of solar cell strings corresponding to the total power to be converted by the power conversion device. Is smaller than or equal to the value divided by the number of inputs, so that anomalies can be detected in small units of a plurality of solar cell strings. Therefore, the solar cell string in which the failure has occurred can be identified quickly.
  • the number of solar cell strings corresponding to the measurement values acquired by the measurement value acquisition unit is equal to the number of solar cell strings corresponding to the total power to be converted by the power conversion device. Is less than the value divided by the number of inputs of the power conversion device, when providing a measurement value acquisition unit for acquiring a measurement value necessary for detecting an abnormality of the solar cell string for each input of the power conversion device, that is, power in the power conversion device
  • a measurement value acquisition unit is provided for acquiring a measurement value necessary for detecting an abnormality in units of solar cell strings of a value obtained by dividing the number of solar cell strings corresponding to the total power to be converted by the number of inputs of the power conversion device. Compared to the case, an abnormality can be detected in a small unit. Therefore, the solar cell string in which the failure has occurred can be identified quickly.
  • a plurality of connection boxes that collectively output power supplied from the plurality of solar cell strings; and at least one power conversion device that inputs power supplied from the plurality of connection boxes. It is desirable to provide a value acquisition unit in the power converter.
  • a plurality of connection boxes that collectively output power supplied from the plurality of solar cell strings; and at least one power conversion device that inputs power supplied from the plurality of connection boxes. You may make it provide a value acquisition part separately in the input side of the said power converter device.
  • a plurality of junction boxes that collectively output the power supplied from the plurality of solar cell strings; and at least a current collection box that collectively outputs the power supplied from the plurality of connection boxes. It is desirable to provide one and to provide the measurement value acquisition unit in the connection box or the current collection box.
  • junction box and the current collection box are separate, and the measurement value acquisition unit is provided in the current collection box.
  • connection box and the current collection box are separate from each other, and the measurement value acquisition unit can be integrated compared to the case where the measurement value acquisition unit is provided in the connection box. Therefore, maintenance of the measurement value acquisition unit is facilitated, and costs can be suppressed.
  • the number of inputs of the junction box is the same as the number of the solar cell strings corresponding to the measurement value acquired by the measurement value acquisition unit.
  • Such a configuration eliminates the need to use a branch cable for connection between the solar cell string and the junction box, and thus reduces restrictions on the connection between the solar cell string and the junction box.
  • a current sensor can be given as an example of the measurement value acquisition unit.
  • the maximum output is 400 kW or more, the number of solar cell strings is very large, so that the effect of the present invention becomes remarkable.
  • a photovoltaic power generation system that requires a substation equipment that boosts the output voltage of the power converter more than 50% of the range in which the maximum total output power of the one or more power converters can be connected to the power system using the substation equipment.
  • the number of solar cell strings is very large, and the amount of generated power that can be boosted by the substation equipment is increased. Therefore, the initial investment cost per system capacity (per W) is suppressed, and the present invention is achieved. The effect becomes even more pronounced.
  • a power generation system performance prediction apparatus obtains a performance change in a predetermined period of a power conversion unit provided in a power generation system including a power generation unit that generates power from renewable energy.
  • a first data acquisition unit that acquires data necessary for the data conversion, a second data acquisition unit that acquires data related to a component component replacement history during the predetermined period of the power conversion unit, and the predetermined of the power conversion unit
  • a performance prediction unit that predicts the performance of the power conversion unit after the predetermined period from the relationship between the performance change in the period and the replacement history of the component parts.
  • the prediction result of the performance prediction unit takes into account the usage record of the power converter, whether the owner of the renewable energy power generation system should replace the parts of the renewable energy power generation system. It is useful as reference information when deciding whether or not.
  • the performance prediction unit predicts the performance of the power conversion unit with a plurality of component replacement patterns.
  • Such a configuration makes it easy for the owner of the power generation system to compare and examine a plurality of component replacement patterns, which improves convenience for the owner of the power generation system.
  • the data acquired by the first data acquisition unit may be data sent from the power generation system via a network.
  • an input unit for inputting data may be provided, and the data acquired by the second data acquisition unit may be data input by the input unit.
  • a power generation system performance prediction method includes a performance change in a predetermined period of a power conversion unit provided in a power generation system including a power generation unit that generates power from renewable energy.
  • a first data acquisition step of acquiring data necessary for obtaining the power a second data acquisition step of acquiring data relating to a component component replacement history in the predetermined period of the power conversion unit, and the power conversion unit
  • a power generation system includes a power generation unit that generates power from renewable energy, a power conversion unit that converts power generated by the power generation unit, and a power generation system.
  • the power generation system performance prediction apparatus acquires data necessary for obtaining a power conversion unit that converts power generated by the power generation unit and the power generation unit and a performance change of the power conversion unit in a predetermined period.
  • a first data acquisition unit a second data acquisition unit that acquires data relating to a component component replacement history during the predetermined period of the power conversion unit; a performance change of the power conversion unit during the predetermined period; From the relationship with the exchange history, it is configured to include a performance prediction unit that predicts the performance of the power conversion unit after the predetermined period.
  • the photovoltaic power generation system it is possible to quickly identify a solar cell string in which a failure has occurred while suppressing costs.
  • FIG. 1 It is a figure which shows schematic structure of the solar energy power generation system which concerns on 1st Embodiment of this invention. It is a figure which shows schematic arrangement
  • FIG. 1 It is a figure which shows schematic structure of the solar energy power generation system which concerns on 3rd Embodiment of this invention. It is a figure which shows the other structural example of a connection box. It is a figure which shows the other structural example of a power converter device. It is a figure which shows the other structural example of a connection box. It is a figure which shows the other structural example of a current collection box. It is a figure which shows the other structural example of a power converter device. It is a figure which shows an example of the data transmission path
  • FIG. 1A is a diagram showing a schematic configuration of a photovoltaic power generation system according to the first embodiment of the present invention.
  • the photovoltaic power generation system according to the first embodiment of the present invention is a 500 kW class photovoltaic power generation system, comprising 160 solar cell strings 1_ # 1 to 1_ # 160 and 20 junction boxes 2_ # 1 to 2_ # 20, four current collection boxes 3_ # 1 to 3_ # 4, two power converters 4_ # 1 to 4_ # 2, a transformer facility 5, sunshine meter groups 6A and 6B, and a thermometer Groups 7A and 7B and two communication devices 8_ # 1 to 8_ # 2 are provided.
  • solar cell strings 1_ # 1 to 1_ # 160 may be referred to as solar cell string 1 when individual division is unnecessary.
  • the connection box 2, the current collection box 3, the power conversion device 4, and the communication device 8 may be referred to.
  • positioning of the solar energy power generation system which concerns on 1st Embodiment of this invention is as FIG. 1B.
  • Each of the solar cell strings 1_ # 1 to 1_ # 160 has a configuration in which 13 polycrystalline solar cell modules M1 having a maximum output of 240 W are connected in series.
  • Connection boxes 2_ # 1 to 2_ # 20 are connection boxes each having 8 inputs.
  • the connection box 2_ # i collectively outputs the power supplied from the eight solar cell strings 1 _ # (8i-7) to 1_ # 8i (i is a natural number of 20 or less).
  • connection box 2 includes backflow prevention diodes D1 to D8 that prevent a current from flowing back to the solar cell string 1, a lightning arrester 21 that suppresses a surge voltage during a lightning strike, and an overcurrent.
  • a breaker 22 that opens the electric circuit when it flows is provided.
  • the current collection boxes 3_ # 1 to 3_ # 4 are current collection boxes having 5 inputs.
  • the current collecting box 3_ # j collectively outputs the power supplied from the five connection boxes 2 _ # (5j-4) to 2_ # 5j (j is a natural number of 4 or less).
  • the current collection box 3 detects an abnormality in input units, that is, in units of eight solar cell strings, and outputs the detection result.
  • the current collection box 3 includes current sensors S1 to S5, a lightning arrester 31 that suppresses a surge voltage during a lightning strike, a breaker 32 that opens a circuit when an overcurrent flows, and current sensors S1 to S5.
  • the A / D converter 33 that converts the output signal (analog signal) into a digital signal and outputs the digital signal, and a power supply unit 34 are provided.
  • the current sensor S1 of the current collection box 3_ # j has eight measurement values that are necessary for detecting an abnormality in units of eight solar cell strings 1 _ # (40j-39) to 1 _ # (40j-32).
  • the total output current values of the solar cell strings 1 _ # (40j-39) to 1 _ # (40j-32) are acquired, and the acquisition result is output.
  • the current sensor S2 of the current collection box 3_ # j is a measurement value necessary to detect an abnormality in units of eight solar cell strings 1 _ # (40j-31) to 1 _ # (40j-24).
  • the total output current values of the solar cell strings 1 _ # (40j-31) to 1 _ # (40j-24) are acquired, and the acquisition result is output.
  • the power supply unit 34 converts a commercial AC voltage (for example, AC100V voltage, AC200V voltage, etc.) supplied from the outside into a predetermined DC voltage (for example, DC12V) that serves as a drive voltage for the current sensors S1 to S5 and the A / D converter 33. Voltage, DC24V voltage, etc.) and supplied to the current sensors S1 to S5 and the A / D converter 33.
  • a commercial AC voltage for example, AC100V voltage, AC200V voltage, etc.
  • a predetermined DC voltage for example, DC12V
  • Voltage, DC24V voltage, etc. and supplied to the current sensors S1 to S5 and the A / D converter 33.
  • a / D converter 33 and the power supply part 34 may be provided in all the current collection boxes 3, one A / D converter 33 may be shared by several current collection boxes 3, and the same A plurality of current collecting boxes 3 may share one power supply unit 34.
  • Power converters 4_ # 1 to 4_ # 2 are power converters each having a maximum output of 240 kW and two inputs.
  • the power conversion device 4_ # k converts DC power, which is the total power of the power supplied from the current collection box 3 _ # (2k-1) and the power supplied from the current collection box 3_ # 2k, into AC power. Output (k is a natural number of 2 or less).
  • the power conversion device 4 includes a DC / AC inverter 41 that converts DC power received from two current collection boxes 3 into AC power, and outputs a sunshine meter group 6 ⁇ / b> A and a thermometer group.
  • the A / D converter 42 that converts the output signal (analog signal) of 7A or the output signals (analog signals) of the sunshine meter group 6B and the thermometer group 7B into digital signals, and A / D converters 33 and 42
  • the relay device 43 that relays and transmits the output signal to the communication device 8 and the power supply unit 44 are provided.
  • the power supply unit 44 converts a commercial AC voltage (for example, an AC 100 V voltage, an AC 200 V voltage, etc.) supplied from the outside into a predetermined DC voltage (for example, a DC 12 V voltage, a driving voltage for the A / D converter 42 and the relay 43). DC 24V voltage, etc.) and supplied to the A / D converter 42 and the repeater 43.
  • the A / D converter 42, the repeater 43, and the power supply unit 44 may be provided in each of the two power converters 4, but one A / D converter 42 is provided by the two power converters 4.
  • two power converters 4 may share one repeater 43, or two power converters 4 may share one power supply unit 44.
  • the A / D converter 42 converts the output signals (analog signals) of the sunshine meter group 6A and the thermometer group 7A or the output signals (analog signals) of the sunshine meter group 6B and the thermometer group 7B into digital signals and outputs them.
  • the relay 43 that relays the output signals of the A / D converters 33 and 42 and transmits them to the communication device 8 and the power supply unit 44 may be provided in a junction box or a current collection box.
  • the substation 5 is a substation with 2 inputs.
  • the substation facility 5 boosts the total power of the AC power supplied from the power converter 4_ # 1 and the AC power supplied from the power converter 4_ # 2 to a high voltage (for example, 6600V) or a special high voltage (7000V or more). Output to a power system (not shown).
  • the sunshine meter group 6A has ten sunshine meters, and each sunshine meter of the sunshine meter group 6A is assigned and installed in each of the connection boxes 2_ # 1 to 2_ # 10.
  • the thermometer group 7A has ten thermometers, and one thermometer of the temperature group 7A is assigned and installed in each of the connection boxes 2_ # 1 to 2_ # 10.
  • the sunshine meter group 6B has ten sunshine meters, and each sunshine meter of the sunshine meter group 6B is assigned and installed in each of the connection boxes 2_ # 11 to 2_ # 20.
  • the thermometer group 7B has ten thermometers, and one thermometer of the temperature group 7B is assigned and installed in each of the connection boxes 2_ # 11 to 2_ # 20.
  • thermometer groups 7A and 7B only needs to be able to measure the representative temperature of each of the solar cell strings 1, and the number of thermometers is preferably at least a plurality of thermometer groups 7A and 7B.
  • the thermometers are installed at positions where they can be compared with each other, appropriate calibration timing of the thermometers can be managed and maintenance can be performed with high accuracy.
  • positioning of the solar cell string 1 you may be comprised by one side of the thermometer group 7A or 7B.
  • thermometer group 7A or 7B measures the temperature of an arbitrary solar cell module M1, for example, a thermocouple element or the like is attached to the back surface of the solar cell module that does not prevent power generation, and the back surface temperature of the solar cell module is measured. It doesn't matter.
  • the communication device 8_ # 1 transmits the digital signal transmitted from the repeater 43 of the power conversion device 4_ # 1 to an external server (not shown) via a network according to a predetermined communication protocol.
  • the communication device 8_ # 2 transmits the digital signal transmitted from the repeater 43 of the power conversion device 4_ # 2 to an external server (not shown) via the network according to a predetermined communication protocol.
  • the communication device 8_ # 1 and the communication device 8_ # 2 may be integrated into a single communication device.
  • the external server functions as an abnormality detection device, detects abnormalities in units of eight solar cell strings based on the digital signal transmitted from the solar power generation system, and outputs the detection results.
  • a photovoltaic power generation system including the same number (160) of solar cell strings as the solar power generation system according to the first embodiment of the present invention, 160 current sensors are required to detect a current abnormality for each solar cell string. Become.
  • the photovoltaic power generation system according to the first embodiment of the present invention is configured to include 20 current sensors that acquire the total output current value of the 8 solar cell strings, the installation cost of the current sensor And maintenance costs can be greatly reduced.
  • the photovoltaic power generation of the same specification as the photovoltaic power generation system according to the first embodiment of the present invention 160 solar cell strings, 20 junction boxes, 4 current collection boxes, and 2 power converters.
  • the photovoltaic power generation system according to the first embodiment of the present invention.
  • four current sensors are required, but each current sensor obtains a total output current value of 40 solar cell strings. become. Therefore, when an abnormality is detected, it is necessary to investigate a maximum of 40 solar cell strings in order to identify a solar cell string in which a failure has occurred.
  • each current sensor acquires the total output current value of the eight solar cell strings.
  • a maximum of eight solar cell strings to investigate to identify the solar cell string in which the failure has occurred is sufficient. Therefore, the solar cell string in which the failure has occurred can be identified quickly.
  • the photovoltaic power generation system according to the first embodiment of the present invention when it can be recognized that there is an abnormality when a decrease in power generation amount of 10% is recognized, in the photovoltaic power generation system according to the first embodiment of the present invention, one input unit of the current collection box In contrast to the solar power generation system according to the first embodiment of the present invention (160 solar cell strings and 20 junction boxes), it is noticed that an abnormality has occurred unless the solar cell string generates power at all. In the photovoltaic power generation system of four current collection boxes and two power conversion devices), if the sensitivity of the current sensor is the same as that of the photovoltaic power generation system according to the first embodiment of the present invention, the power conversion device Unless an abnormality occurs in which the four solar cell strings are not generating power at all in the input unit, it will not be noticed. Therefore, the solar power generation system according to the first embodiment of the present invention can quickly identify a solar cell string that has failed and no longer generates power.
  • solar power generation having the same specifications as the solar power generation system according to the first embodiment of the present invention (160 solar cell strings and 20 connection boxes, 4 current collection boxes, and 2 power conversion devices)
  • the current sensor is 1/40 of the total output current value of 40 solar cell strings. Sensitivity to recognize the decrease in the current value of the plant is required and the initial investment increases, and the daily inspection and calibration frequency of the current sensor itself, the pyranometer group, and the thermometer group increase, and the measurement for maintenance of the photovoltaic power generation system The burden of equipment maintenance management increases.
  • the photovoltaic power generation system In the photovoltaic power generation system according to the first embodiment of the present invention, five current sensors are provided in one current collection box 3 and 20 current sensors are provided on the input side of the current collection box 3.
  • One current box may be provided in one connection box 2 and 20 current sensors may be provided on the output side of the connection box 2.
  • the configuration in which 20 current sensors are provided on the input side of the current collection box 3 can collect current sensors compared to the configuration in which 20 current sensors are provided on the output side of the connection box 2, and In order to facilitate maintenance work and the like, a configuration in which 20 current sensors are provided on the input side of the current collection box 3 is desirable.
  • the specification of the solar cell module or the number of each component used in the present embodiment is merely an example, and the present invention is not limited to the specification of the solar cell module or the number of each component used in the present embodiment. .
  • 3840 thin-film solar cell modules with a maximum output of 130 W are provided, 80 solar cell strings in which thin-film solar cell modules with a maximum output of 130 W are connected in 8 series and 3 in parallel are provided, and the number of inputs is 8 20 units, four current collector boxes with five inputs, and two power converters with a maximum output of 500 kW and two inputs can be mentioned.
  • the system can be installed on a rectangular site having a short side of about 150 m and a long side of about 200 m.
  • FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a photovoltaic power generation system according to the second embodiment of the present invention.
  • parts of the same type as those in FIG. 5 are identical to those in FIG. 5.
  • the photovoltaic power generation system according to the second embodiment of the present invention has a configuration that does not include a current collection box, and includes 40 solar cell strings 11_. # 1 to 11_ # 40, two junction boxes 12_ # 1 to 12_ # 2, one power conversion device 14, a substation facility 15, a sunshine meter group 16, a thermometer group 17, and one unit Communication equipment 18.
  • Each of the solar cell strings 11_ # 1 to 1_ # 40 has a configuration in which a plurality of solar cell modules are connected in series. Two adjacent solar cell strings are connected in parallel by a branch cable and then connected to the connection box 2.
  • connection boxes 12_ # 1 to 12_ # 2 are connection boxes each having 10 inputs.
  • the junction box 12_ # 1 collectively outputs the power supplied from the 20 solar cell strings 11_ # 1 to 11_ # 20.
  • the junction box 12_ # 2 collectively outputs the power supplied from the 20 solar cell strings 11_ # 21 to 11_ # 40.
  • connection box 12 suppresses a reverse current prevention diodes D11 to D20 for preventing a current from flowing backward to the solar cell string 11 side, current sensors S11 to S20, and suppresses a surge voltage during a lightning strike.
  • the current sensor S11 of the junction box 12_ # 1 has two solar cell strings 11_ # 1 to 11_ # that are measurement values necessary to detect an abnormality in units of the two solar cell strings 11_ # 1 to 11_ # 2. The total output current value of 2 is acquired, and the acquisition result is output. Further, the current sensor S12 of the junction box 12_ # 2 has two solar cell strings 11_ # 3 which are measurement values necessary for detecting an abnormality in units of the two solar cell strings 11_ # 3 to 11_ # 4). The total output current value of ⁇ 11_ # 4 is acquired, and the acquisition result is output. The same applies to the current sensors S13 to S20 of the connection box 12_ # 1.
  • connection box 12_ # 2 is also the same as the connection box 12_ # 1 except that the solar cell string number corresponding to each current sensor is changed.
  • the power supply unit 26 converts a commercial AC voltage (for example, AC100V voltage, AC200V voltage, etc.) supplied from the outside into a predetermined DC voltage (for example, DC12V) that serves as a drive voltage for the current sensors S11 to S20 and the A / D converter 25. Voltage, DC 24V voltage, etc.) and supplied to the current sensors S11 to S20 and the A / D converter 25.
  • the A / D converter 25 and the power supply unit 26 may be provided in each of the two connection boxes 12, but one A / D converter 25 may be shared by the two connection boxes 12.
  • One power supply unit 26 may be shared by two connection boxes 12.
  • the power conversion device 14 is a power conversion device having two inputs.
  • the power conversion device 14 converts DC power, which is the total power of the power supplied from the connection box 12_ # 1 and the power supplied from the connection box 12_ # 2, into AC power and outputs the AC power.
  • FIG. 7 A configuration example of the power conversion device 14 is shown in FIG.
  • the power conversion device 14 converts the DC power received from the two connection boxes 12 into AC power and outputs the AC power, and the sunshine meter group 16 and the thermometer group 17.
  • An A / D converter 46 that converts the output signal (analog signal) into a digital signal and outputs it, and a relay 47 that relays the output signals of the A / D converters 25 and 46 to transmit to the communication device 18;
  • a power supply unit 48 a power supply unit 48.
  • the power supply unit 48 converts a commercial AC voltage (for example, an AC 100 V voltage, an AC 200 V voltage, etc.) supplied from the outside into a predetermined DC voltage (for example, a DC 12 V voltage, a driving voltage for the A / D converter 46 and the relay 47). DC 24V voltage, etc.) and supplied to the A / D converter 46 and the repeater 47.
  • a commercial AC voltage for example, an AC 100 V voltage, an AC 200 V voltage, etc.
  • a predetermined DC voltage for example, a DC 12 V voltage, a driving voltage for the A / D converter 46 and the relay 47.
  • DC 24V voltage, etc. DC 24V voltage, etc.
  • the substation 15 is a substation with one input.
  • the substation facility 15 boosts the AC power supplied from the power converter 14 to a high voltage (for example, 6600 V) or a special high voltage (7000 V or more) and outputs the boosted power to a power system (not shown).
  • a high voltage for example, 6600 V
  • a special high voltage 7000 V or more
  • the sunshine meter group 16 has ten sunshine meters, and each sunshine meter of the sunshine meter group 16 is assigned to each branch cable and installed.
  • the thermometer group 17 has ten thermometers, and each thermometer of the temperature group 17 is assigned to each branch cable and installed.
  • thermometer group 17 measures the temperature of arbitrary solar cell modules, for example, even if it attaches a thermocouple element etc. to the back surface of the solar cell module which does not prevent electric power generation, and measures a solar cell module back surface temperature. I do not care.
  • the communication device 18 transmits the digital signal transmitted from the repeater 47 of the power conversion device 14 to an external server (not shown) via a network according to a predetermined communication protocol.
  • the external server functions as an abnormality detection device, detects an abnormality in units of two solar battery strings 11 based on the digital signal transmitted from the solar power generation system, and outputs the detection result.
  • the photovoltaic power generation system according to the second embodiment of the present invention is configured to include 20 current sensors that acquire the total output current value of two solar battery strings, the installation cost of the current sensor And maintenance costs can be greatly reduced.
  • the same number (40 inputs) of solar cell strings as the solar power generation system according to the second embodiment of the present invention is provided, and the same specifications as the solar power generation system according to the second embodiment of the present invention (the number of inputs is 2) and
  • the number of inputs is 2
  • the number of inputs is 2
  • each current sensor acquires the total output current value of two solar cell strings, so that when an abnormality is detected, the abnormality is detected.
  • a maximum of two solar cell strings to investigate to identify the solar cell string in which a failure has occurred is sufficient. Therefore, the solar cell string in which the failure has occurred can be identified quickly.
  • FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of a photovoltaic power generation system according to the third embodiment of the present invention.
  • parts of the same type as those in FIG. 8 are identical to those in FIG. 8.
  • the photovoltaic power generation system according to the third embodiment of the present invention does not include a current collection box, and has 160 solar cell strings 121_. # 1 to 121_ # 160, 20 junction boxes 122_ # 1 to 122_ # 20, one power converter 124, substation equipment 125, sunshine meter group 126, thermometer group 127, and one unit
  • the communication device 128 is provided.
  • Each of the solar cell strings 121_ # 1 to 121_ # 160 has a configuration in which a plurality of solar cell modules are connected in series.
  • connection boxes 122_ # 1 to 122_ # 20 are connection boxes each having 8 inputs.
  • the connection box 122_ # 1 collectively outputs the power supplied from the eight solar cell strings 121_ # 1 to 121_ # 8.
  • the junction box 122_ # 2 collectively outputs the power supplied from the eight solar cell strings 121_ # 9 to 121_ # 16.
  • connection box 122 includes backflow prevention diodes D21 to D28 that prevent current from flowing back to the solar cell string 121 side, a lightning arrester 201 that suppresses a surge voltage during a lightning strike, and an overcurrent.
  • a breaker 202 that opens the electric circuit when it flows is provided.
  • breakers (disconnectors) B1 to B8 may be provided on the anode side of the backflow prevention diodes D21 to D28 for enhancing safety during maintenance of the solar cell string. .
  • the power conversion device 124 is a power conversion device with 20 inputs.
  • the power conversion device 124 converts DC power, which is total power supplied from the connection boxes 122_ # 1 to 122_ # 20, into AC power and outputs the AC power.
  • FIG. 10 An example of the configuration of the power converter 124 is shown in FIG.
  • the power conversion device 124 converts the DC power received from the 20 connection boxes 122 into AC power and outputs the AC power, current sensors S21 to S40, and current sensors.
  • An A / D converter 204 that converts the output signals (analog signals) of S21 to S40 and the output signals (analog signals) of the sunshine meter group 126 and the thermometer group 127 into digital signals, and a power supply unit 205 are provided. ing.
  • the current sensor S21 that measures the amount of current from the junction box 122_ # 1 has eight solar values that are measurement values necessary to detect an abnormality in units of eight solar cell strings 121_ # 1 to 121_ # 8.
  • the total output current values of the battery strings 121_ # 1 to 121_ # 8 are acquired, and the acquisition results are output.
  • the current sensor S22 that measures the amount of current from the junction box 122_ # 2 has eight solar values that are measurement values necessary for detecting an abnormality in units of the eight solar cell strings 121_ # 9 to 121_ # 16.
  • the total output current values of the battery strings 121_ # 9 to 121_ # 16 are acquired, and the acquisition results are output.
  • the power supply unit 205 converts a commercial AC voltage (for example, AC100V voltage, AC200V voltage, etc.) supplied from the outside into a predetermined DC voltage (for example, DC12V) that serves as a drive voltage for the current sensors S21 to S40 and the A / D converter 204. Voltage, DC 24V voltage, etc.) and supplied to the current sensors S21 to S40 and the A / D converter 204.
  • the current sensors S21 to S40, the A / D converter 204, etc. may be configured separately from the power converter 124.
  • the substation facility 125 is a substation facility with one input.
  • the substation facility 125 boosts the AC power supplied from the power converter 124 to a high voltage (for example, 6600 V) or a special high voltage (7000 V or more) and outputs the boosted power to a power system (not shown).
  • a high voltage for example, 6600 V
  • a special high voltage 7000 V or more
  • the sunshine meter group 126 has 20 sunshine meters, and each sunshine meter of the sunshine meter group 126 is assigned and installed in each of the connection boxes 122_ # 1 to 122_ # 20.
  • the thermometer group 127 has 20 thermometers, and each thermometer of the temperature group 127 is assigned and installed in each of the connection boxes 122_ # 1 to 122_ # 20.
  • thermometer group 127 measures the temperature of an arbitrary solar cell module.
  • a thermocouple element or the like is attached to the back surface of a solar cell module that does not interfere with power generation, and the back surface temperature of the solar cell module is measured. I do not care.
  • the communication device 128 transmits the digital signal transmitted from the A / D converter 204 of the power conversion device 124 to an external server (not shown) via a network according to a predetermined communication protocol.
  • the external server functions as an abnormality detection device, detects an abnormality in units of eight solar cell strings 121 based on a digital signal transmitted from the photovoltaic power generation system, and outputs a detection result.
  • a solar power generation system including the same number (160) of solar battery strings as the solar power generation system according to the third embodiment of the present invention
  • 160 current sensors are required to detect a current abnormality for each solar battery string.
  • the photovoltaic power generation system according to the third embodiment of the present invention is configured to include 20 current sensors that acquire the total output current value of the eight solar cell strings, the installation cost of the current sensor And maintenance costs can be greatly reduced.
  • the solar power generation system can detect an abnormality in a small unit of a plurality of solar cell strings, and can correspond to a solar cell string whose power generation amount is extremely reduced in a short time. It is possible to reach the location (measurement value acquisition unit), and it is possible for the photovoltaic power generation system power company to receive an accurate and quick maintenance service. Therefore, it is possible to avoid a loss of power sales revenue due to oversight of a decrease in power generation.
  • the measurement value acquisition unit measures the amount of power generation in the connection box unit
  • the fault location is identified and the corresponding connection box or current collection box is driven without having to measure and inspect all connection boxes or current collection boxes. This makes it possible to reduce maintenance time. In other words, it is possible to improve the power generation operation rate of the solar power generation system.
  • the measurement value acquisition unit measures the amount of power generated in the connection box unit
  • repairing and repairing the corresponding part with the lowest output measurement value among the values of the mutual measurement value acquisition unit is the most effective at low cost. Large maintenance service.
  • 1 string output 240W ⁇ 13 3.12KW.
  • the photovoltaic power generation system does not perform the measurement inspection of the total number of connection boxes or current collection boxes by making the measurement value acquisition unit measure the amount of power generation in the connection box unit. In both cases, the failure location of the solar cell string can be specified, so that maintenance based on the linear guarantee of the module power generation output can be handled.
  • the schematic configuration of the photovoltaic power generation system according to the fourth embodiment of the present invention is that a communication line between the connection box and the power conversion device is provided instead of the communication line between the current collection box and the power conversion device. Is the same as the schematic configuration of the photovoltaic power generation system according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1A.
  • the schematic arrangement of the photovoltaic power generation system according to the fourth embodiment of the present invention is the same as the schematic arrangement of the photovoltaic power generation system according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1B.
  • the power conversion device 4 corresponds to a “power conversion unit” recited in the claims.
  • FIG. 11 shows a configuration example of the connection box 2 in this embodiment.
  • the connection box 2 has an A / D converter 27 that converts the output signals (analog signals) of the current sensors S101 to S108 into digital signals and outputs them in the configuration shown in FIG. A part 28 is added.
  • the current sensor S101 of the connection box 2_ # 1 acquires the output current value of the solar cell string 1_ # 1, and outputs the acquisition result.
  • the current sensor S102 of the junction box 2_ # 1 acquires the output current value of the solar cell string 1_ # 2, and outputs the acquisition result. The same applies to the current sensors S103 to S108 of the junction box 2_ # 1.
  • junction boxes 2_ # 2 to 2_ # 20 are basically the same as the junction box 2_ # 1 except that the solar cell string number corresponding to each current sensor is changed.
  • the power supply unit 28 converts a commercial AC voltage (for example, AC100V voltage, AC200V voltage, etc.) supplied from the outside into a predetermined DC voltage (for example, DC12V) that serves as a drive voltage for the current sensors S101 to S108 and the A / D converter 27. Voltage, DC24V voltage, etc.) and supplied to the current sensors S101 to S108 and the A / D converter 27.
  • a / D converter 27 and the power supply unit 28 may be provided in each of the 20 connection boxes 2, but one A / D converter 27 may be shared by a plurality of connection boxes 2. In addition, one power supply unit 28 may be shared by a plurality of connection boxes 2.
  • FIG. 12 An example of the configuration of the current collection box 3 in this embodiment is shown in FIG.
  • the current collection box 3 has the current sensors S1 to S5, the A / D conversion unit 33, and the power supply unit 34 removed from the configuration shown in FIG.
  • FIG. 13 An example of the configuration of the power converter 4 in this embodiment is shown in FIG.
  • the power conversion device 4 acquires the DC power value input to the power conversion device 4 and outputs the acquisition result in the configuration illustrated in FIG. 4, and the power conversion device.
  • a power sensor S10 that acquires the AC power value output from 4 and outputs the acquisition result is added.
  • the A / D converter 42 outputs the output signals (analog signals) of the sunshine meter group 6A and the thermometer group 7A or the output signals (analog signals) of the sunshine meter group 6B and the thermometer group 7B, and the output signal (analog signal) of the power sensor S9. Signal) and the output signal (analog signal) of the power sensor S10 are converted into digital signals and output.
  • the repeater 43 relays the output signals of the A / D converters 23 and 42 and transmits them to the communication device 8.
  • FIG. 8 An example of a data transmission path between the communication devices 8_ # 1 and 8_ # 2 and the external server 102 functioning as a photovoltaic power generation system performance prediction apparatus according to an embodiment of the present invention is shown in FIG.
  • FIG. 10 An example of the configuration of the external server 102 is shown in FIG.
  • the communication devices 8_ # 1 and 8_ # 2 transmit data to the external server 102 via the mobile phone network or the router 100 and the Internet 101.
  • the communication device 8_ # 1 is detected, for example, every minute by an instantaneous current value data detected by a current sensor, an instantaneous sunshine intensity data detected by a sunshine meter, an instantaneous temperature data detected by a thermometer, and a power sensor. Average power value data is stored, and the data is transmitted to the external server 102 every hour, for example.
  • the communication device 8_ # 2 is detected, for example, every minute by an instantaneous current value data detected by a current sensor, an instantaneous sunshine intensity data detected by a sunshine meter, an instantaneous temperature data detected by a thermometer, and a power sensor. Average power value data is stored, and the data is transmitted to the external server 102 every hour, for example.
  • the communication device 8_ # 1 and the communication device 8_ # 2 may be integrated into a single communication device.
  • the external server 102 includes a communication interface unit 103 that performs communication with the A / D converter in the connection box 2 and the power conversion device 4, a control unit 104, a memory 105, and an input unit. 106 and an output unit 107.
  • the input unit 106 is configured by, for example, a keyboard and a pointing device.
  • Examples of the output unit 107 include a monitor, a printer, and a storage medium interface that writes data to a computer-readable storage medium.
  • the control unit 104 controls transmission / reception of data by the communication interface unit 103 and stores data received by the communication interface unit 81 and data related to replacement history of components of the power conversion device 4 input by the input unit 106.
  • the control unit 104 controls transmission / reception of data by the communication interface unit 103 and stores data received by the communication interface unit 81 and data related to replacement history of components of the power conversion device 4 input by the input unit 106.
  • control unit 104 uses the data stored in the memory 105 to relate the performance change of the power conversion device 4 in a predetermined period and the replacement history of the component parts (for example, the conversion efficiency when the parts are not replaced).
  • the performance of the power conversion device 4 after a predetermined period is predicted from the reduction rate, the conversion efficiency improvement rate when a certain part is replaced, and the output unit 107 outputs the prediction result.
  • the predicted result output from the output unit 107 is a result of using the power conversion device 4, so the owner of the solar power generation system determines whether to replace the parts of the solar power generation system. It is useful as reference information.
  • the conversion efficiency of the power conversion device 4 can be obtained by the ratio of the input power of the power conversion device 4 and the output power of the power conversion device 4.
  • unique identification information for example, an ID number
  • the identification information may be associated with the prediction result output by the performance prediction / output unit 107.
  • FIG. 16 an example of performance prediction of the power converter 4 is shown in FIG.
  • a predetermined period is set immediately before the operation year 12 years.
  • filter replacement is to replace a filter for preventing dust and the like from entering the power conversion device 4 by an air cooling fan provided in the power conversion device 4. This means that the optimum replacement cycle varies depending on the installation environment, but replacement is recommended in 2 to 3 years.
  • boards such as digital control boards, DC voltage detection boards, rectifier boards, DC ground fault detection boards, IGBT drive boards, fuses, gaskets, etc. be replaced every 8 to 12 years. .
  • circuit breakers for example, it is recommended to replace circuit breakers, magnetic contactors, earth leakage circuit breakers, control power supplies, electrolytic capacitors, transformers, surge absorbers, inverter units, and converter units in the 12th to 15th years.
  • the board replacement shown in FIG. 16 means that a board on which electronic parts such as a switching element, a capacitor, and an inverter control IC provided in the power conversion device 4 are mounted is replaced. Further, the example shown in FIG. 16 is a case where the substrate replacement work is put together at a constant cycle in consideration of the efficiency of maintenance work and the like, and is performed every 8 years.
  • the unit replacement shown in FIG. 16 means replacement of an inverter unit, a converter unit, an electromagnetic contactor, an earth leakage breaker, and an electrolytic capacitor that are composed of relatively expensive parts.
  • each unit of the power converter is replaced in the 12th year, which is near the middle of the above period.
  • the conversion efficiency of the power conversion device 4 after 12 years of operation with two types of component replacement patterns is predicted. Since the output unit 107 outputs the performance prediction with such a plurality of component replacement patterns, it becomes easier for the owner of the photovoltaic power generation system to compare and examine the plurality of component replacement patterns. Convenience for the user is improved.
  • the latter half pattern after the operation year 12 years was predicted using the first half pattern of the conversion efficiency before the operation year 12 years, but using the first half pattern shortened in accordance with the cycle of the shortest replacement part, Subsequent patterns may be predicted. For example, for parts with relatively short periods such as filter replacement, the period for the next filter replacement can be proposed according to the installation environment by comparing the conversion efficiency prediction pattern after replacement with the actual conversion efficiency pattern. Convenience is improved for the owner of the solar power generation system. Further, in this embodiment, the performance change is evaluated by the conversion efficiency pattern. However, the performance change may be evaluated by the operating rate of the power converter, or the power consumption of the peripheral device for suppressing the temperature rise of the power converter. You may evaluate by change of quantity. For example, power may be evaluated by purchasing power from the power system and cooling the ambient temperature where the power converter is installed in the air conditioner.
  • the external server 102 may not be installed outside the site where the solar power generation system is provided, but may be installed within the site where the solar power generation system is provided. When installing in a site where a solar power generation system is provided, the external server 102 and the communication device 8 may communicate with each other only via the LAN without going through the Internet.
  • the specification of the solar cell module or the number of each component used in the present embodiment is merely an example, and the present invention is not limited to the specification of the solar cell module or the number of each component used in the present embodiment. .
  • 3840 thin-film solar cell modules with a maximum output of 130 W are provided, 80 solar cell strings in which thin-film solar cell modules with a maximum output of 130 W are connected in 8 series and 3 in parallel are provided, and the number of inputs is 8 20 units, four current collector boxes with five inputs, and two power converters with a maximum output of 500 kW and two inputs can be mentioned.
  • the system can be installed on a rectangular site having a short side of about 150 m and a long side of about 200 m.
  • the maximum output of a general power converter is 100 kW or 250 kW, it can be said that the specification in which the maximum output value is set to any one of 400 kW, 900 kW, and 1.9 MW is common.
  • the maximum output value is 2 MW or more, a special high-voltage substation facility is required.
  • the 1.9 MW solar power generation system has more facilities. Investment costs can be reduced. That is, as in the first to third embodiments described above, system installation costs and maintenance costs can be significantly reduced by quickly identifying a solar cell string in which a failure has occurred.
  • the maximum output value is a predetermined value within a range of 400 kW or more and less than 500 kW, a predetermined value within a range of 900 kW or more and less than 1 MW, and a predetermined value within a range of 1.9 MW or more and less than 2 MW. It is desirable to set it to one of the values.
  • connection box and the current collection box are separate bodies, but the connection box and the current collection box may be integrated.
  • the power converter device was a structure provided with a DC / AC inverter, when the photovoltaic power generation system which concerns on this invention supplies electric power to a DC power system, a power converter device is used.
  • a DC / DC converter that converts DC power of a certain voltage value into DC power of a different voltage value may be provided, and the substation equipment may be equipment that boosts the DC voltage.
  • the external server 102 acquires data related to the performance of the power conversion device via the network, but may be input by the input unit 106.
  • the data related to the replacement history of the components of the power conversion device is input by the input unit 106.
  • the external server 102 acquires the data related to the replacement history of the components of the power conversion device via the network. You may do it.
  • the above-mentioned “power converter” may be a high-voltage substation or special high-voltage substation required for high-voltage interconnection to the power system, or a charger / discharger that temporarily charges and discharges the generated power to the storage battery. It doesn't matter.
  • a solar power generation system as an example of a power generation system including a power generation unit that generates power from renewable energy
  • a wind power generation system an induction generator that generates power from the rotational motion of a windmill is described above.
  • the power generation unit a high-voltage substation facility or a special high-voltage substation facility necessary for high-voltage connection to the power system may be used as the power conversion unit.
  • the wind turbine and the speed increaser may be used as the power generation unit, and the induction generator that generates power from the rotational motion may be used as the power conversion unit.
  • renewable energy includes tidal power generation, geothermal power generation, solar thermal power generation, etc.
  • a generator that generates electric power from the rotational motion of the turbine may be a power generation unit that generates electric power from renewable energy.
  • the power generation unit that generates power from renewable energy may be used as the power conversion unit.

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Abstract

　太陽光発電システムは、複数の太陽電池モジュールを接続した太陽電池ストリングを複数備え、複数の前記太陽電池ストリングでの異常を検出するために必要な測定値を取得する測定値取得部を複数備え、入力数が複数であって、前記太陽電池ストリングの複数から出力される電力の合計電力を電力変換する電力変換装置を少なくとも１つ備える。前記測定値取得部で取得する測定値に対応する前記太陽電池ストリングの数は、前記電力変換装置で電力変換する合計電力に対応する前記太陽電池ストリングの数を、前記入力数で除した値よりも小さいもしくは等しい。

Description

太陽光発電システム、発電システム性能予測装置、発電システム性能予測方法、及び発電システム
　本発明は、再生可能エネルギーから電力を生成する発電ユニットを備える発電システム（以下、「再生可能エネルギー発電システム」と称することがある）及びそれに関連する技術に関する。本発明の一局面は、少なくとも複数の太陽電池モジュールを接続した太陽電池ストリングを複数備える太陽光発電システムに関する。本発明の他の局面は、再生可能エネルギー発電システムの性能を予測する技術に関する。
　近年、地球環境保護の重要性の高まりとともに太陽光発電などの再生可能エネルギーへの期待が大きくなっており、種々の再生可能エネルギー発電システムが積極的に導入あるいは計画されている。特に、太陽光発電への期待が大きくなっており、住宅用太陽光発電システムの他に、住宅用太陽光発電システムに比して出力電力が格段に大きい産業用太陽光発電システムが積極的に導入あるいは計画されている。
特開２０１０－１１４１５０号公報 特開２０１１－１１９５７９号公報
　太陽光発電システムにおいては、太陽電池ストリングに故障が発生した場合、故障が発生した太陽電池ストリングをできるだけ早く特定して故障箇所の交換あるいは修理を行うことが望まれる。
　そのため、太陽電池ストリング毎に故障を検出することができる太陽光発電システムが従来より提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
　しかしながら、産業用太陽光発電システムでは、太陽電池ストリングの数が非常に多いため、太陽電池ストリング毎に故障検出部を設けた場合、故障検出部の数も非常に多くなってしまう。故障検出部を構成する電子部品は太陽電池モジュールよりも寿命が短いため、複数の太陽電池モジュールを接続した太陽電池ストリングを保守するには故障検出部を構成する電子部品を保守することが必要となる。したがって、故障検出部を設ける場合、産業用太陽光発電システムの設置者は故障検出部の設置費用に加えて故障検出部の保守費用も必要となる。つまり、太陽光発電システムの発電電力を電力会社に売電することで太陽光発電システムに投資した費用を回収するといったコスト面から考えると、産業用太陽光発電システムにおいて太陽電池ストリング毎に故障検出部を設ける構成は好ましくない。
　また、通常、再生可能エネルギーから電力を生成する発電ユニットは長期間の発電出力が保証されている。例えば太陽光のエネルギーから直流発電電力を生成する太陽電池モジュールの場合はおおむね１０年の発電出力が保証されている。そして、この発電ユニットの保証期間内、前記発電ユニットを用いたシステムの稼動を実現するためには、電力系統に供給する変圧装置や電力変換装置などの発電システムの周辺機器の補修を継続的に行う必要がある。例えば太陽光発電システムの場合は太陽電池モジュールの発電を変換する電力変換装置などの周辺機器の補修を継続的に行う必要がある。また、再生可能エネルギーの普及拡大と価格低減の目的で、再生可能エネルギーの電力買い取り価格を法律で定める助成制度が施行された国などでは電力買い取り期間が１０年以上に設定される場合もあり、それに合わせて発電ユニットの発電出力保証も１０年以上と求められる場合もある。発電システムの周辺機器の中には電子部品が組み込まれたものが多く、これら電子部品の多くは８年を目安に補修されるのが好ましい。
　部品の劣化度合いは使用環境に大きく影響されるが、従来の太陽光発電システム（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）では故障の検出しか行っていないため、部品の劣化度合いに関する情報を得ることができず、部品の推奨交換時期よりも長く使用しても問題がない場合であっても、部品の推奨交換時期で一律に部品を交換しており無駄な保守費用が発生していることがあった。
　本発明の一局面は、上記の状況に鑑み、コストを抑えながら、故障が発生した太陽電池ストリングを早く特定することができる太陽光発電システムを提供することを目的とする。
　本発明の他の局面は、上記の状況に鑑み、再生可能エネルギー発電システムの所有者が再生可能エネルギー発電システムの部品を交換するか否かを決定する際の参考情報を提供することができる発電システム性能予測装置及び発電システム性能予測方法を提供することを目的とする。また、当該発電システム性能予測装置を備えた発電システムを提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために本発明の一局面に係る太陽光発電システムは、複数の太陽電池モジュールを接続した太陽電池ストリングを複数備え、複数の前記太陽電池ストリングでの異常を検出するために必要な測定値を取得する測定値取得部を複数備え、入力数が複数であって、前記太陽電池ストリングの複数から出力される電力の合計電力を電力変換する電力変換装置を少なくとも１つ備え、前記測定値取得部で取得する測定値に対応する前記太陽電池ストリングの数は、前記電力変換装置で電力変換する合計電力に対応する前記太陽電池ストリングの数を、前記入力数で除した値よりも小さいもしくは等しい構成とする。前記測定値取得部で取得する測定値に対応する前記太陽電池ストリングの数が前記測定値取得部毎で同一値であれば、前記太陽電池ストリングの総数は前記測定値取得部の数の倍数となるが、前記太陽電池ストリングの総数は前記測定値取得部の数の倍数でなくともよい。前記測定値取得部で取得する測定値に対応する前記太陽電池ストリングの数は、前記測定値取得部毎に異なる値であってもよく、前記測定値取得部の一部において同一値であってもよく、前記測定値取得部の全てにおいて同一値であってもよい。
　このような構成によると、複数の太陽電池ストリングでの異常を検出するために必要な測定値を取得する測定値取得部を備えるので、太陽電池ストリング毎に故障を検出する場合に比べて太陽電池ストリングの異常を検出するために必要な測定値を取得する測定値取得部の個数を少なくすることができる。したがって、コストを抑えることができる。
　また、このような構成によると、測定値取得部で取得する測定値に対応する太陽電池ストリングの数は、電力変換装置で電力変換する合計電力に対応する太陽電池ストリングの数を、電力変換装置の入力数で除した値よりも小さいもしくは等しいので、複数の太陽電池ストリングの小さな単位で異常を検出することができる。したがって、故障が発生した太陽電池ストリングを早く特定することができる。
　また、このような構成によると、測定値取得部で取得する測定値に対応する太陽電池ストリングの数は、電力変換装置で電力変換する合計電力に対応する太陽電池ストリングの数を、電力変換装置の入力数で除した値よりも小さいので、電力変換装置の入力毎に太陽電池ストリングの異常を検出するために必要な測定値を取得する測定値取得部を設ける場合、すなわち電力変換装置で電力変換する合計電力に対応する太陽電池ストリングの数を、電力変換装置の入力数で除した値の太陽電池ストリング単位での異常を検出するために必要な測定値を取得する測定値取得部を備える場合に比べて、小さな単位で異常を検出することができる。したがって、故障が発生した太陽電池ストリングを早く特定することができる。
　また、複数の前記太陽電池ストリングから供給される電力を一つにまとめて出力する接続箱を複数備え、複数の前記接続箱から供給される電力を入力する電力変換装置少なくとも１つ備え、前記測定値取得部を前記電力変換装置内に設けるようにすることが望ましい。
　このような構成によると、測定値取得部専用の収容筐体を設ける必要がなくなるので、より一層コストを抑えることができる。
　また、複数の前記太陽電池ストリングから供給される電力を一つにまとめて出力する接続箱を複数備え、複数の前記接続箱から供給される電力を入力する電力変換装置少なくとも１つ備え、前記測定値取得部を前記電力変換装置の入力側に別体で設けるようにしても構わない。
　このような構成によると、別体であっても測定値取得部を集約することができる。したがって、測定値取得部の保守が容易になり、コストを抑えることができる。
　また、複数の前記太陽電池ストリングから供給される電力を一つにまとめて出力する接続箱を複数備え、複数の前記接続箱から供給される電力を一つにまとめて出力する集電箱を少なくとも１つ備え、前記測定値取得部を前記接続箱または前記集電箱に設けるようにすることが望ましい。
　このような構成によると、測定値取得部専用の収容筐体を設ける必要がなくなるので、より一層コストを抑えることができる。
　また、前記接続箱と前記集電箱とが別体であって、前記測定値取得部を前記集電箱に設けることが望ましい。
　このような構成によると、接続箱と前記集電箱とが別体であって、測定値取得部を接続箱に設ける場合に比べて、測定値取得部を集約することができる。したがって、測定値取得部の保守が容易になり、コストを抑えることができる。
　また、前記接続箱の入力数が前記測定値取得部で取得する測定値に対応する前記太陽電池ストリングの数と同一であることが望ましい。
　このような構成によると、太陽電池ストリングと接続箱との接続に分岐ケーブルを用いる必要がなくなるので、太陽電池ストリングと接続箱との接続に関する制約が少なくなる。
　また、前記測定値取得部の一例としては、電流センサを挙げることができる。
　また、例えば最大出力が４００ｋＷ以上であれば、太陽電池ストリングの個数が非常に多くなるので、本発明が奏する効果が顕著になる。
　また、前記電力変換装置の出力電圧以上に昇圧する変電設備が必要な太陽光発電システムにおいては、１以上の前記電力変換装置の最大出力総量が変電設備で電力系統に連系できる範囲の５割以上の太陽光発電システムについては太陽電池ストリングの個数が非常に多くなり、変電設備で昇圧できる発電電力が多くなるので、システム容量あたり（Ｗあたり）の初期投資費用が抑制され、本発明が奏する効果がさらに顕著になる。
　また、前記電力変換装置の出力電圧以上に昇圧する変電設備が必要な太陽光発電システムにおいては、１以上の前記電力変換装置の最大出力総量が変電設備で電力系統に連系できる範囲の９割以上の太陽光発電システムについては太陽電池ストリングの個数がさらに多くなるので、システム容量あたり（Ｗあたり）の初期投資費用が抑制され、本発明が奏する効果がさらに顕著になる。
　上記目的を達成するために本発明の他の局面に係る発電システム性能予測装置は、再生可能エネルギーから電力を生成する発電ユニットを備える発電システムに設けられる電力変換部の所定期間における性能変化を求めるために必要なデータを取得する第１のデータ取得部と、前記電力変換部の前記所定期間における構成部品の交換履歴に関するデータを取得する第２のデータ取得部と、前記電力変換部の前記所定期間における性能変化と構成部品の交換履歴との関係から、前記所定期間より後の前記電力変換部の性能を予測する性能予測部とを備える構成とする。
　このような構成によると、性能予測部の予測結果が、電力変換装置の使用実績が加味されたものとなるため、再生可能エネルギー発電システムの所有者が再生可能エネルギー発電システムの部品を交換するか否かを決定する際の参考情報として、有効である。
　また、前記性能予測部が、複数の部品交換パターンでの前記電力変換部の性能を予想することが望ましい。
　このような構成によると、発電システムの所有者が複数の部品交換パターンを比較検討することが容易になり、発電システムの所有者にとって利便性が向上する。
　また、前記第１のデータ取得部によって取得されるデータが前記発電システムからネットワークを経由して送られてくるデータであるようにしてもよい。
　また、データを入力する入力部を備え、前記第２のデータ取得部によって取得されるデータが前記入力部によって入力されるデータであるようにしてもよい。
　また、上記目的を達成するために本発明の他の局面に係る発電システム性能予測方法は、再生可能エネルギーから電力を生成する発電ユニットを備える発電システムに設けられる電力変換部の所定期間における性能変化を求めるために必要なデータを取得する第１のデータ取得ステップと、前記電力変換部の前記所定期間における構成部品の交換履歴に関するデータを取得する第２のデータ取得ステップと、前記電力変換部の前記所定期間における性能変化と構成部品の交換履歴との関係から、前記所定期間より後の前記電力変換部の性能を予測する性能予測ステップとを備えるようにする。
　また、上記目的を達成するために本発明の他の局面に係る発電システムは、再生可能エネルギーから電力を生成する発電ユニットと、前記発電ユニットで生成した電力を変換する電力変換部と、発電システム性能予測装置とを備え、前記発電システム性能予測装置が、発電ユニットと発電ユニットで生成した電力を変換する電力変換部と電力変換部の所定期間における性能変化を求めるために必要なデータを取得する第１のデータ取得部と、前記電力変換部の前記所定期間における構成部品の交換履歴に関するデータを取得する第２のデータ取得部と、前記電力変換部の前記所定期間における性能変化と構成部品の交換履歴との関係から、前記所定期間より後の前記電力変換部の性能を予測する性能予測部とを有する構成とする。
　本発明の一局面に係る太陽光発電システムによると、コストを抑えながら、故障が発生した太陽電池ストリングを早く特定することができる。
　本発明の他の局面によると、再生可能エネルギー発電システムの所有者が再生可能エネルギー発電システムの部品を交換するか否かを決定する際の参考情報を提供することができる。
本発明の第１実施形態に係る太陽光発電システムの概略構成を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る太陽光発電システムの概略配置を示す図である。 接続箱の一構成例を示す図である。 集電箱の一構成例を示す図である。 電力変換装置の一構成例を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る太陽光発電システムの概略構成を示す図である。 接続箱の他の構成例を示す図である。 電力変換装置の他の構成例を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る太陽光発電システムの概略構成を示す図である。 接続箱の他の構成例を示す図である。 電力変換装置の他の構成例を示す図である。 接続箱の他の構成例を示す図である。 集電箱の他の構成例を示す図である。 電力変換装置の他の構成例を示す図である。 通信機器と外部サーバーとの間のデータ伝送経路の一例を示す図である。 外部サーバーの一構成例を示す図である。 電力変換装置の性能予測の一例を示す図である。 太陽光発電システムの最大出力値に応じて異なる必要な手続き等を示す図である。 太陽光発電システムの最大出力値に応じて異なる必要な設備等を示す図である。
　本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。
＜第１実施形態＞
　図１Ａは、本発明の第１実施形態に係る太陽光発電システムの概略構成を示す図である。本発明の第１実施形態に係る太陽光発電システムは、５００ｋＷ級の太陽光発電システムであって、１６０個の太陽電池ストリング１＿＃１～１＿＃１６０と、２０台の接続箱２＿＃１～２＿＃２０と、４台の集電箱３＿＃１～３＿＃４と、２台の電力変換装置４＿＃１～４＿＃２と、変電設備５と、日照計群６Ａ及び６Ｂと、気温計群７Ａ及び７Ｂと、２台の通信機器８＿＃１～８＿＃２とを備えている。なお、以下の説明では、太陽電池ストリング１＿＃１～１＿＃１６０について、個々の区分けが不要な場合は太陽電池ストリング１と称することがある。同様に以下の説明では、接続箱２、集電箱３、電力変換装置４、通信機器８と称することがある。また、本発明の第１実施形態に係る太陽光発電システムの概略配置は図１Ｂの通りである。
　太陽電池ストリング１＿＃１～１＿＃１６０はそれぞれ最大出力２４０Ｗの多結晶太陽電池モジュールＭ１を１３個直列に接続した構成である。
　接続箱２＿＃１～２＿＃２０はそれぞれ入力数が８の接続箱である。接続箱２＿＃ｉは、８個の太陽電池ストリング１＿＃（８ｉ－７）～１＿＃８ｉから供給される電力を一つにまとめて出力する（ｉは２０以下の自然数）。
　接続箱２の一構成例を図２に示す。図２に示す構成例では、接続箱２は、太陽電池ストリング１側に電流が逆流することを防止する逆流防止用ダイオードＤ１～Ｄ８と、落雷時のサージ電圧を抑える避雷器２１と、過電流が流れると電路を開放するブレーカー２２とを備えている。
　集電箱３＿＃１～３＿＃４はそれぞれ入力数が５の集電箱である。集電箱３＿＃ｊは、５台の接続箱２＿＃（５ｊ－４）～２＿＃５ｊから供給される電力を一つにまとめて出力する（ｊは４以下の自然数）。また、集電箱３は、入力単位すなわち８個の太陽電池ストリング単位での異常を検出し、その検出結果を出力する。
　集電箱３の一構成例を図３に示す。図３に示す構成例では、集電箱３は、電流センサＳ１～Ｓ５と、落雷時のサージ電圧を抑える避雷器３１と、過電流が流れると電路を開放するブレーカー３２と、電流センサＳ１～Ｓ５の出力信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換して出力するＡ／Ｄ変換器３３と、電源部３４とを備えている。集電箱３＿＃ｊの電流センサＳ１は８個の太陽電池ストリング１＿＃（４０ｊ－３９）～１＿＃（４０ｊ－３２）単位での異常を検出するために必要な測定値である８個の太陽電池ストリング１＿＃（４０ｊ－３９）～１＿＃（４０ｊ－３２）の合計出力電流値を取得し、その取得結果を出力する。また、集電箱３＿＃ｊの電流センサＳ２は８個の太陽電池ストリング１＿＃（４０ｊ－３１）～１＿＃（４０ｊ－２４）単位での異常を検出するために必要な測定値である８個の太陽電池ストリング１＿＃（４０ｊ－３１）～１＿＃（４０ｊ－２４）の合計出力電流値を取得し、その取得結果を出力する。集電箱３＿＃ｊの電流センサＳ３～Ｓ５も同様である。電源部３４は、外部から供給される商用交流電圧（例えば、ＡＣ１００Ｖ電圧、ＡＣ２００Ｖ電圧など）を、電流センサＳ１～Ｓ５及びＡ／Ｄ変換器３３の駆動電圧となる所定のＤＣ電圧（例えば、ＤＣ１２Ｖ電圧、ＤＣ２４Ｖ電圧など）に変換して、電流センサＳ１～Ｓ５及びＡ／Ｄ変換器３３に供給する。なお、全ての集電箱３にＡ／Ｄ変換器３３及び電源部３４を設けてもよいが、複数台の集電箱３で１つのＡ／Ｄ変換器３３を共用してもよく、同様に複数台の集電箱３で１つの電源部３４を共用してもよい。
　電力変換装置４＿＃１～４＿＃２はそれぞれ最大出力が２４０ｋＷであって入力数が２の電力変換装置である。電力変換装置４＿＃ｋは、集電箱３＿＃（２ｋ－１）から供給される電力と集電箱３＿＃２ｋから供給される電力との合計電力であるＤＣ電力をＡＣ電力に変換して出力する（ｋは２以下の自然数）。
　電力変換装置４の一構成例を図４に示す。図４に示す構成例では、電力変換装置４は、２台の集電箱３から受け取ったＤＣ電力をＡＣ電力に変換して出力するＤＣ／ＡＣインバータ４１と、日照計群６Ａ及び気温計群７Ａの出力信号（アナログ信号）又は日照計群６Ｂ及び気温計群７Ｂの出力信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換して出力するＡ／Ｄ変換器４２と、Ａ／Ｄ変換器３３及び４２の出力信号を中継して通信機器８に伝送する中継器４３と、電源部４４とを備えている。電源部４４は、外部から供給される商用交流電圧（例えば、ＡＣ１００Ｖ電圧、ＡＣ２００Ｖ電圧など）を、Ａ／Ｄ変換器４２及び中継器４３の駆動電圧となる所定のＤＣ電圧（例えば、ＤＣ１２Ｖ電圧、ＤＣ２４Ｖ電圧など）に変換して、Ａ／Ｄ変換器４２及び中継器４３に供給する。なお、２台の電力変換装置４それぞれにＡ／Ｄ変換器４２、中継器４３、及び電源部４４を設けてもよいが、２台の電力変換装置４で１つのＡ／Ｄ変換器４２を共用してもよく、同様に２台の電力変換装置４で１つの中継器４３を共用してもよく、２台の電力変換装置４で１つの電源部４４を共用してもよい。
　また、日照計群６Ａ及び気温計群７Ａの出力信号（アナログ信号）又は日照計群６Ｂ及び気温計群７Ｂの出力信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換して出力するＡ／Ｄ変換器４２と、Ａ／Ｄ変換器３３及び４２の出力信号を中継して通信機器８に伝送する中継器４３と、電源部４４は接続箱ないし集電箱に備えても構わない。
　変電設備５は入力数が２の変電設備である。変電設備５は、電力変換装置４＿＃１から供給されるＡＣ電力と電力変換装置４＿＃２から供給されるＡＣ電力との合計電力を高圧（例えば６６００Ｖ）や特別高圧（７０００Ｖ以上）昇圧して電力系統（不図示）に出力する。
　日照計群６Ａは１０個の日照計を有し、日照計群６Ａの各日照計は接続箱２＿＃１～２＿＃１０それぞれに１個ずつ割り当てられて設置される。気温計群７Ａは１０個の気温計を有し、気温群７Ａの各気温計は接続箱２＿＃１～２＿＃１０それぞれに１個ずつ割り当てられて設置される。
　同様に、日照計群６Ｂは１０個の日照計を有し、日照計群６Ｂの各日照計は接続箱２＿＃１１～２＿＃２０それぞれに１個ずつ割り当てられて設置される。気温計群７Ｂは１０個の気温計を有し、気温群７Ｂの各気温計は接続箱２＿＃１１～２＿＃２０それぞれに１個ずつ割り当てられて設置される。
　尚、日照計群６Ａ及び６Ｂの配置については太陽電池ストリング１それぞれの代表する日射量を測定できれば良く、日射計の個数については、少なくとも日照計群６Ａと６Ｂを合わせて複数以上あれば好ましい。この際に日射計を相互に比較できる位置に設置すれば、日射計の適切な校正時期の管理が行え保守が精度よく行える。また、太陽電池ストリング１の配置によっては日照計群６Ａもしくは６Ｂの片方で構成されても構わない。
　同様に、気温計群７Ａ及び７Ｂの配置については太陽電池ストリング１それぞれの代表する気温を測定できれば良く、気温計の個数については、少なくとも気温計群７Ａと７Ｂを合わせて複数以上あれば好ましい。この際に温度計を相互に比較できる位置に設置すれば、温度計の適切な校正時期の管理が行え保守が精度よく行える。また、太陽電池ストリング１の配置によっては気温計群７Ａもしくは７Ｂの片方で構成されても構わない。
　また、気温計群７Ａもしくは７Ｂは任意の太陽電池モジュールＭ１の温度を計測するのが好ましく、例えば発電を妨げない太陽電池モジュールの裏面に熱電対素子など貼り付けて、太陽電池モジュール裏面温度を計測しても構わない。
　通信機器８＿＃１は電力変換装置４＿＃１の中継器４３から伝送されてきたデジタル信号を所定の通信プロトコルに従ってネットワークを経由して外部サーバー（不図示）に送信する。同様に、通信機器８＿＃２は電力変換装置４＿＃２の中継器４３から伝送されてきたデジタル信号を所定の通信プロトコルに従ってネットワークを経由して外部サーバー（不図示）に送信する。なお、通信機器８＿＃１と通信機器８＿＃２とを統合して、１台の通信機器にしてもよい。
　外部サーバーは異常検知装置として機能し、太陽光発電システムから送信されてきたデジタル信号に基づいて、８個の太陽電池ストリング１単位での異常を検出し、検出結果を出力する。なお、異常検知装置を太陽光発電システムの外部に設けるのではなく、太陽光発電システムの内部に設けるようにしてもよい。
　本発明の第１実施形態に係る太陽光発電システムと同数（１６０個）の太陽電池ストリングを備える太陽光発電システムにおいて、太陽電池ストリング毎に電流異常を検出しようとすると電流センサが１６０個必要となる。これに対して、本発明の第１実施形態に係る太陽光発電システムは、８個の太陽電池ストリングの合計出力電流値を取得する電流センサを２０個備える構成であるので、電流センサの設置費用及び保守費用を大幅に抑えることができる。
　また、本発明の第１実施形態に係る太陽光発電システムと同一仕様（１６０個の太陽電池ストリングと２０個の接続箱、４台の集電箱及び２台の電力変換装置）の太陽光発電システムにおいて、電力変換装置の入力毎に太陽電池ストリングの電流異常を検出しようとすると、電流センサは４個ですむが、各電流センサが４０個の太陽電池ストリングの合計出力電流値を取得することになる。したがって、異常が検出された場合に、故障が発生した太陽電池ストリングを特定するために最大４０個の太陽電池ストリングを調査する必要がある。
　これに対して、本発明の第１実施形態に係る太陽光発電システムは、各電流センサが８個の太陽電池ストリングの合計出力電流値を取得するので、異常が検出された場合に、異常が検出された場合に、故障が発生した太陽電池ストリングを特定するために調査する太陽電池ストリングが最大８個ですむ。したがって、故障が発生した太陽電池ストリングを早く特定することができる。
　また、例えば１０％の発電量低下が認められたときに異常があると認識できるとした場合、本発明の第１実施形態に係る太陽光発電システムにおいては集電箱の入力単位で１個の太陽電池ストリングが全く発電しなければ異常が発生したことに気付くのに対して、本発明の第１実施形態に係る太陽光発電システムと同一仕様（１６０個の太陽電池ストリングと２０個の接続箱、４台の集電箱及び２台の電力変換装置）の太陽光発電システムにおいて、電流センサの感度が本発明の第１実施形態に係る太陽光発電システムと同じものであれば、電力変換装置の入力単位で４個の太陽電池ストリングが全く発電していない異常が発生しないと気付かないことになる。したがって、本発明の第１実施形態に係る太陽光発電システムは、故障が発生し全く発電しなくなった太陽電池ストリングを早く特定することができる。
　あるいは、本発明の第１実施形態に係る太陽光発電システムと同一仕様（１６０個の太陽電池ストリングと２０個の接続箱、４台の集電箱及び２台の電力変換装置）の太陽光発電システムにおいて、本発明の第１実施形態に係る太陽光発電システムと同等の異常検出を電力変換装置単位で行うとすると、電流センサは４０個の太陽電池ストリングの合計出力電流値の４０分の１の電流値の減少を認識する感度が求められ初期投資が増加すると共に、電流センサ自体および日射計群、温度計群の日常の点検および校正頻度が多くなり太陽光発電システムの保守のための測定機器の保守管理の負担が大きくなる。
　なお、本発明の第１実施形態に係る太陽光発電システムでは、１台の集電箱３に電流センサを５個設け集電箱３の入力側に電流センサを２０個設ける構成であるが、１台の接続箱２に電流センサを１個設け接続箱２の出力側に電流センサを２０個設ける構成にしても構わない。ただし、集電箱３の入力側に電流センサを２０個設ける構成の方が、接続箱２の出力側に電流センサを２０個設ける構成に比べて電流センサを集約することができ、電流センサの保守作業などが容易になるため、集電箱３の入力側に電流センサを２０個設ける構成が望ましい。
　本実施形態で採用した太陽電池モジュールの仕様あるいは各構成部品の個数はあくまで一例であり、本発明は本実施形態で採用した太陽電池モジュールの仕様あるいは各構成部品の個数に限定されるものではない。他の例としては、最大出力１３０Ｗの薄膜太陽電池モジュールを３８４０個設け、最大出力１３０Ｗの薄膜太陽電池モジュールを８直列３並列に接続した太陽電池ストリングを８０個設け、入力数が８の接続箱を２０台設け、入力数が５の集電箱を４台設け、最大出力が５００ｋＷであって入力数が２の電力変換装置を２台設ける構成を挙げることができる。この構成の太陽光発電システムの場合、例えば短辺約１５０ｍ、長辺約２００ｍの長方形形状の敷地にシステムを設置することができる。
＜第２実施形態＞
　図５は、本発明の第２実施形態に係る太陽光発電システムの概略構成を示す図である。図５において図１Ａと同一種類の部分には同一の符号を付す。
　本発明の第２実施形態に係る太陽光発電システムは、本発明の第１実施形態に係る太陽光発電システムとは異なり集電箱を備えていない構成であって、４０個の太陽電池ストリング１１＿＃１～１１＿＃４０と、２台の接続箱１２＿＃１～１２＿＃２と、１台の電力変換装置１４と、変電設備１５と、日照計群１６と、気温計群１７と、１台の通信機器１８とを備えている。
　太陽電池ストリング１１＿＃１～１＿＃４０はそれぞれ太陽電池モジュールを複数直列に接続した構成である。なお、隣接する２つの太陽電池ストリングは分岐ケーブルによって並列接続されてから接続箱２に接続される。
　接続箱１２＿＃１～１２＿＃２はそれぞれ入力数が１０の接続箱である。接続箱１２＿＃１は、２０個の太陽電池ストリング１１＿＃１～１１＿＃２０から供給される電力を一つにまとめて出力する。同様に、接続箱１２＿＃２は、２０個の太陽電池ストリング１１＿＃２１～１１＿＃４０から供給される電力を一つにまとめて出力する。
　接続箱１２の一構成例を図６に示す。図６に示す構成例では、接続箱１２は、太陽電池ストリング１１側に電流が逆流することを防止する逆流防止用ダイオードＤ１１～Ｄ２０と、電流センサＳ１１～Ｓ２０と、落雷時のサージ電圧を抑える避雷器２３と、過電流が流れると電路を開放するブレーカー２４と、電流センサＳ１１～Ｓ２０の出力信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換して出力するＡ／Ｄ変換器２５と、電源部２６とを備えている。接続箱１２＿＃１の電流センサＳ１１は２個の太陽電池ストリング１１＿＃１～１１＿＃２単位での異常を検出するために必要な測定値である２個の太陽電池ストリング１１＿＃１～１１＿＃２の合計出力電流値を取得し、その取得結果を出力する。また、接続箱１２＿＃２の電流センサＳ１２は２個の太陽電池ストリング１１＿＃３～１１＿＃４単位での異常を検出するために必要な測定値である２個の太陽電池ストリング１１＿＃３）～１１＿＃４の合計出力電流値を取得し、その取得結果を出力する。接続箱１２＿＃１の電流センサＳ１３～Ｓ２０も同様である。また、接続箱１２＿＃２も各電流センサに対応する太陽電池ストリングの番号が変わるだけであり、基本的に接続箱１２＿＃１と同様である。電源部２６は、外部から供給される商用交流電圧（例えば、ＡＣ１００Ｖ電圧、ＡＣ２００Ｖ電圧など）を、電流センサＳ１１～Ｓ２０及びＡ／Ｄ変換器２５の駆動電圧となる所定のＤＣ電圧（例えば、ＤＣ１２Ｖ電圧、ＤＣ２４Ｖ電圧など）に変換して、電流センサＳ１１～Ｓ２０及びＡ／Ｄ変換器２５に供給する。なお、２台の接続箱１２それぞれにＡ／Ｄ変換器２５及び電源部２６を設けてもよいが、２台の接続箱１２で１つのＡ／Ｄ変換器２５を共用してもよく、同様に２台の接続箱１２で１つの電源部２６を共用してもよい。
　電力変換装置１４は入力数が２の電力変換装置である。電力変換装置１４は、接続箱１２＿＃１から供給される電力と接続箱１２＿＃２から供給される電力との合計電力であるＤＣ電力をＡＣ電力に変換して出力する。
　電力変換装置１４の一構成例を図７に示す。図７に示す構成例では、電力変換装置１４は、２台の接続箱１２から受け取ったＤＣ電力をＡＣ電力に変換して出力するＤＣ／ＡＣインバータ４５と、日照計群１６及び気温計群１７の出力信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換して出力するＡ／Ｄ変換器４６と、Ａ／Ｄ変換器２５及び４６の出力信号を中継して通信機器１８に伝送する中継器４７と、電源部４８とを備えている。電源部４８は、外部から供給される商用交流電圧（例えば、ＡＣ１００Ｖ電圧、ＡＣ２００Ｖ電圧など）を、Ａ／Ｄ変換器４６及び中継器４７の駆動電圧となる所定のＤＣ電圧（例えば、ＤＣ１２Ｖ電圧、ＤＣ２４Ｖ電圧など）に変換して、Ａ／Ｄ変換器４６及び中継器４７に供給する。
　変電設備１５は入力数が１の変電設備である。変電設備１５は、電力変換装置１４から供給されるＡＣ電力を高圧（例えば６６００Ｖ）や特別高圧（７０００Ｖ以上）昇圧して電力系統（不図示）に出力する。
　日照計群１６は１０個の日照計を有し、日照計群１６の各日照計は各分岐ケーブルに１個ずつ割り当てられて設置される。気温計群１７は１０個の気温計を有し、気温群１７の各気温計は各分岐ケーブルに１個ずつ割り当てられて設置される。
　また、気温計群１７は任意の太陽電池モジュールの温度を計測するのが好ましく、例えば発電を妨げない太陽電池モジュールの裏面に熱電対素子など貼り付けて、太陽電池モジュール裏面温度を計測しても構わない。
　通信機器１８は電力変換装置１４の中継器４７から伝送されてきたデジタル信号を所定の通信プロトコルに従ってネットワークを経由して外部サーバー（不図示）に送信する。
　外部サーバーは異常検知装置として機能し、太陽光発電システムから送信されてきたデジタル信号に基づいて、２個の太陽電池ストリング１１単位での異常を検出し、検出結果を出力する。なお、異常検知装置を太陽光発電システムの外部に設けるのではなく、太陽光発電システムの内部に設けるようにしてもよい。
　本発明の第２実施形態に係る太陽光発電システムと同数（４０個）の太陽電池ストリングを備える太陽光発電システムにおいて、太陽電池ストリング毎に電流異常を検出しようとすると電流センサが４０個必要となる。これに対して、本発明の第２実施形態に係る太陽光発電システムは、２個の太陽電池ストリングの合計出力電流値を取得する電流センサを２０個備える構成であるので、電流センサの設置費用及び保守費用を大幅に抑えることができる。
　また、本発明の第２実施形態に係る太陽光発電システムと同数（４０個）の太陽電池ストリングを備え本発明の第２実施形態に係る太陽光発電システムと同一仕様（入力数が２）及び同数（１台）の電力変換装置を備える太陽光発電システムにおいて、電力変換装置の入力毎に太陽電池ストリングの電流異常を検出しようとすると、電流センサは２個ですむが、各電流センサが２０個の太陽電池ストリングの合計出力電流値を取得することになる。したがって、異常が検出された場合に、故障が発生した太陽電池ストリングを特定するために最大２０個の太陽電池ストリングを調査する必要がある。これに対して、本発明の第２実施形態に係る太陽光発電システムは、各電流センサが２個の太陽電池ストリングの合計出力電流値を取得するので、異常が検出された場合に、異常が検出された場合に、故障が発生した太陽電池ストリングを特定するために調査する太陽電池ストリングが最大２個ですむ。したがって、故障が発生した太陽電池ストリングを早く特定することができる。
＜第３実施形態＞
　図８は、本発明の第３実施形態に係る太陽光発電システムの概略構成を示す図である。図８において図１Ａと同一種類の部分には同一の符号を付す。
　本発明の第３実施形態に係る太陽光発電システムは、本発明の第１実施形態に係る太陽光発電システムとは異なり集電箱を備えていない構成であって、１６０個の太陽電池ストリング１２１＿＃１～１２１＿＃１６０と、２０台の接続箱１２２＿＃１～１２２＿＃２０と、１台の電力変換装置１２４と、変電設備１２５と、日照計群１２６と、気温計群１２７と、１台の通信機器１２８とを備えている。
　太陽電池ストリング１２１＿＃１～１２１＿＃１６０はそれぞれ太陽電池モジュールを複数直列に接続した構成である。
　接続箱１２２＿＃１～１２２＿＃２０はそれぞれ入力数が８の接続箱である。接続箱１２２＿＃１は、８個の太陽電池ストリング１２１＿＃１～１２１＿＃８から供給される電力を一つにまとめて出力する。同様に、接続箱１２２＿＃２は、８個の太陽電池ストリング１２１＿＃９～１２１＿＃１６から供給される電力を一つにまとめて出力する。接続箱１２２＿＃３～１２２＿＃８についても同様である。
　接続箱１２２の一構成例を図９に示す。図９に示す構成例では、接続箱１２２は、太陽電池ストリング１２１側に電流が逆流することを防止する逆流防止用ダイオードＤ２１～Ｄ２８と、落雷時のサージ電圧を抑える避雷器２０１と、過電流が流れると電路を開放するブレーカー２０２とを備えている。また、図９に示すにように、太陽電池ストリングのメンテナンスの際に安全性を高める為のブレーカー（断路器）Ｂ１～Ｂ８を逆流防止用ダイオードＤ２１～Ｄ２８のアノード側に備えていても構わない。
　電力変換装置１２４は入力数が２０の電力変換装置である。電力変換装置１２４は、接続箱１２２＿＃１ないし１２２＿＃２０から供給される合計電力であるＤＣ電力をＡＣ電力に変換して出力する。
　電力変換装置１２４の一構成例を図１０に示す。図１０に示す構成例では、電力変換装置１２４は、２０台の接続箱１２２から受け取ったＤＣ電力をＡＣ電力に変換して出力するＤＣ／ＡＣインバータ２０３と、電流センサＳ２１～Ｓ４０と、電流センサＳ２１～Ｓ４０の出力信号（アナログ信号）並びに日照計群１２６及び気温計群１２７の出力信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換して出力するＡ／Ｄ変換器２０４と、電源部２０５とを備えている。
　また、接続箱１２２＿＃１からの電流量を測定する電流センサＳ２１は８個の太陽電池ストリング１２１＿＃１～１２１＿＃８単位での異常を検出するために必要な測定値である８個の太陽電池ストリング１２１＿＃１～１２１＿＃８の合計出力電流値を取得し、その取得結果を出力する。また、接続箱１２２＿＃２からの電流量を測定する電流センサＳ２２は８個の太陽電池ストリング１２１＿＃９～１２１＿＃１６単位での異常を検出するために必要な測定値である８個の太陽電池ストリング１２１＿＃９～１２１＿＃１６の合計出力電流値を取得し、その取得結果を出力する。接続箱１２２＿＃３ないし１２２＿＃２０からの電流量を測定する電流センサＳ２３～Ｓ４０も同様である。電源部２０５は、外部から供給される商用交流電圧（例えば、ＡＣ１００Ｖ電圧、ＡＣ２００Ｖ電圧など）を、電流センサＳ２１～Ｓ４０及びＡ／Ｄ変換器２０４の駆動電圧となる所定のＤＣ電圧（例えば、ＤＣ１２Ｖ電圧、ＤＣ２４Ｖ電圧など）に変換して、電流センサＳ２１～Ｓ４０及びＡ／Ｄ変換器２０４に供給する。
　尚、電流センサＳ２１～Ｓ４０、Ａ／Ｄ変換器２０４等は電力変換装置１２４と別体で構成されても構わない。
　変電設備１２５は入力数が１の変電設備である。変電設備１２５は、電力変換装置１２４から供給されるＡＣ電力を高圧（例えば６６００Ｖ）や特別高圧（７０００Ｖ以上）昇圧して電力系統（不図示）に出力する。
　日照計群１２６は２０個の日照計を有し、日照計群１２６の各日照計は接続箱１２２＿＃１～１２２＿＃２０それぞれに１個ずつ割り当てられて設置される。気温計群１２７は２０個の気温計を有し、気温群１２７の各気温計は接続箱１２２＿＃１～１２２＿＃２０それぞれに１個ずつ割り当てられて設置される。
　また、気温計群１２７は任意の太陽電池モジュールの温度を計測するのが好ましく、例えば発電を妨げない太陽電池モジュールの裏面に熱電対素子など貼り付けて、太陽電池モジュール裏面温度を計測しても構わない。
　通信機器１２８は電力変換装置１２４のＡ／Ｄ変換器２０４から伝送されてきたデジタル信号を所定の通信プロトコルに従ってネットワークを経由して外部サーバー（不図示）に送信する。
　外部サーバーは異常検知装置として機能し、太陽光発電システムから送信されてきたデジタル信号に基づいて、８個の太陽電池ストリング１２１単位での異常を検出し、検出結果を出力する。なお、異常検知装置を太陽光発電システムの外部に設けるのではなく、太陽光発電システムの内部に設けるようにしてもよい。
　本発明の第３実施形態に係る太陽光発電システムと同数（１６０個）の太陽電池ストリングを備える太陽光発電システムにおいて、太陽電池ストリング毎に電流異常を検出しようとすると電流センサが１６０個必要となる。これに対して、本発明の第３実施形態に係る太陽光発電システムは、８個の太陽電池ストリングの合計出力電流値を取得する電流センサを２０個備える構成であるので、電流センサの設置費用及び保守費用を大幅に抑えることができる。
＜太陽光発電システムのメンテナンス＞
　国毎に買取制度の内容は異なるが例えば太陽光発電システム電力事業者の関心・期待は、安定した発電量および売電金額の安定性であり、これを担保する仕組み提案が求められている。
　本発明の第１～第３実施形態に係る太陽光発電システムは複数の太陽電池ストリングの小さな単位で異常を検出することができることにより、発電量が極端に低下した太陽電池ストリングを短時間で該当箇所（測定値取得部）に辿り着くことが可能となり、太陽光発電システム電力事業者としては的確かつ迅速なメンテナンスサービスを受けることが可能となる。したがって、発電量低下の見過ごしによる売電収入のロスを回避することが可能である。
　また、測定値取得部が接続箱単位の発電量測定の場合は、全数の接続箱もしくは集電箱の測定検査をしなくとも、故障箇所を特定し、該当の接続箱ないし集電箱に駆付ることが可能となり、メンテナンス時間短縮が図れる。言い換えれば太陽光発電システムの発電稼働率を向上することが可能となる。
　また、接続箱単位の出力特性を常時監視することにより、モジュールから電力変換装置の間の電力経路を監視しているので、日常的な監視に代えることが可能となり、定期メンテナンスの項目を適切に減らすことが可能になり。これにより、太陽光発電システム電力事業者の保守費用の負担が軽減され、投資金額の回収が早まる。
　また、測定値取得部が接続箱単位の発電量測定の場合は、相互の測定値取得部の値の中で、最も出力測定値が低い該当箇所を修理補修することで、少ない費用でもっとも効果の大きいメンテナンスサービスを受けることが可能となる。
　例えば２４０Wのモジュールを１３直列で構成された太陽電池ストリングを８並列で接続箱に入力した太陽光発電システムでパワーコンディショナ（以下、パワコンという）出力が２５０ｋWの場合、接続箱の出力は３.１２kW　×８=　２４.９６kW、1ストリング出力２４０W×１３=３.１２KWである。1ストリングが故障して出力が０Wと仮になったとして、接続箱単位で測定値取得した場合は３.１２KW÷２４.９６kW　＝１２.５%の出力低下として検出される。ただし、パワコン単位で測定値取得した場合は　３.１２kW　÷２５０kW　＝１.２５%となり、日射変動等の要因等を考慮に入れると、１ストリングがほぼ発電しなくなった故障は検出困難である。
　つまり、パワコン単位からモニタリングの細分化を接続箱単位にすることで発電量低下の見過ごし低減が図れる。測定値取得部が電力変換装置単位の発電量測定の場合は、例えば電力変換装置の測定誤差を仮に±5％と仮定した時、2MWシステムであれば、売電価格が40円/kwhの場合、年間約2,300,000kwh×40円/kwh×0.05＝4,600,000円の損失があっても見逃す可能性が有るが、測定値取得部が接続箱単位の発電量測定の場合は、測定誤差はストリング一本単位となり全体システムの0.16％（ストリング数640本＠2MW）となる。
　2MWシステムであれば、年間約2,300,000kwh×40円/kwh×0.0016＝147,200円　以上の見逃し無しが回避できる。
　また、上記測定値取得部により測定された接続箱単位の発電量をインターネット回線などで、保守管理者に情報送信することで、迅速に修理に必要な部材を持参して現場に駆けつけることが可能になる。
　また、モジュール発電出力のリニア保証を担保していたとしても、発電事業者が出力低下したモジュールを発見する義務が生じる為、実質モジュール発電出力のリニア保証が機能していない場合がある。これに対して、モジュール毎の発電量を計測する場合はモジュール単位で電子部品からなる計測装置を設置する初期費用と計測装置自体を保守管理・交換する費用がかかるため、現実的でない。これらの課題に対して、本発明の実施形態に係る太陽光発電システムは測定値取得部が接続箱単位の発電量測定とすることで、全数の接続箱もしくは集電箱の測定検査をしなくとも、太陽電池ストリングの故障箇所を特定できるのでモジュール発電出力のリニア保証をベースとした保守メンテナンスが対応可能となる。
＜第４実施形態＞
　本発明の第４実施形態に係る太陽光発電システムの概略構成は、集電箱と電力変換装置との間の通信線の代わりに、接続箱と電力変換装置との間の通信線を設ける点を除いて、図１Ａに示す本発明の第１実施形態に係る太陽光発電システムの概略構成と同一である。また、本発明の第４実施形態に係る太陽光発電システムの概略配置は、図１Ｂに示す本発明の第１実施形態に係る太陽光発電システムの概略配置と同一である。電力変換装置４が請求項に記載されている「電力変換部」に対応している。
　接続箱２の本実施形態における一構成例を図１１に示す。図１１に示す構成例では、接続箱２は、図２に示す構成に、電流センサＳ１０１～Ｓ１０８の出力信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換して出力するＡ／Ｄ変換器２７と、電源部２８とが追加されている。接続箱２＿＃１の電流センサＳ１０１は太陽電池ストリング１＿＃１の出力電流値を取得し、その取得結果を出力する。また、接続箱２＿＃１の電流センサＳ１０２は太陽電池ストリング１＿＃２の出力電流値を取得し、その取得結果を出力する。接続箱２＿＃１の電流センサＳ１０３～Ｓ１０８も同様である。また、接続箱２＿＃２～２＿＃２０も各電流センサに対応する太陽電池ストリングの番号が変わるだけであり、基本的に接続箱２＿＃１と同様である。電源部２８は、外部から供給される商用交流電圧（例えば、ＡＣ１００Ｖ電圧、ＡＣ２００Ｖ電圧など）を、電流センサＳ１０１～Ｓ１０８及びＡ／Ｄ変換器２７の駆動電圧となる所定のＤＣ電圧（例えば、ＤＣ１２Ｖ電圧、ＤＣ２４Ｖ電圧など）に変換して、電流センサＳ１０１～Ｓ１０８及びＡ／Ｄ変換器２７に供給する。なお、２０台の接続箱２それぞれにＡ／Ｄ変換器２７及び電源部２８を設けてもよいが、複数台の接続箱２で１つのＡ／Ｄ変換器２７を共用してもよく、同様に複数台の接続箱２で１つの電源部２８を共用してもよい。
　集電箱３の本実施形態における一構成例を図１２に示す。図１２に示す構成例では、集電箱３は、図２に示す構成から、電流センサＳ１～Ｓ５と、Ａ／Ｄ変換部３３と、電源部３４とが取り除かれている。
　電力変換装置４の本実施形態における一構成例を図１３に示す。図１３に示す構成例では、電力変換装置４は、図４に示す構成に、電力変換装置４に入力されるＤＣ電力値を取得し、その取得結果を出力する電力センサＳ９と、電力変換装置４から出力されるＡＣ電力値を取得し、その取得結果を出力する電力センサＳ１０とが追加されている。Ａ／Ｄ変換器４２は、日照計群６Ａ及び気温計群７Ａの出力信号（アナログ信号）又は日照計群６Ｂ及び気温計群７Ｂの出力信号（アナログ信号）、電力センサＳ９の出力信号（アナログ信号）、及び電力センサＳ１０の出力信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換して出力する。中継器４３は、Ａ／Ｄ変換器２３及び４２の出力信号を中継して通信機器８に伝送する。
　通信機器８＿＃１及び８＿＃２と本発明の一実施形態に係る太陽光発電システム性能予測装置として機能する外部サーバー１０２との間のデータ伝送経路の一例を図１４に示す。また、外部サーバー１０２の一構成例を図１５に示す。
　図１４に示す例では、通信機器８＿＃１及び８＿＃２は、携帯電話回線網またはルーター１００とインターネット１０１とを経由して、外部サーバー１０２にデータを送信している。通信機器８＿＃１は、例えば１分毎に、電流センサによって検出される瞬時電流値データ、日照計によって検出される瞬時日照強度データ、気温計によって検出される瞬時気温データ、電力センサによって検出される平均電力値データを蓄積し、例えば１時間おきに外部サーバー１０２にデータを送信する。通信機器８＿＃２は、例えば１分毎に、電流センサによって検出される瞬時電流値データ、日照計によって検出される瞬時日照強度データ、気温計によって検出される瞬時気温データ、電力センサによって検出される平均電力値データを蓄積し、例えば１時間おきに外部サーバー１０２にデータを送信する。なお、通信機器８＿＃１と通信機器８＿＃２とを統合して、１台の通信機器にしてもよい。
　図１５に示す構成例では、外部サーバー１０２は、接続箱２及び電力変換装置４内のＡ／Ｄ変換器との通信を行う通信インターフェース部１０３と、制御部１０４と、メモリ１０５と、入力部１０６と、出力部１０７とを備えている。入力部１０６は、例えばキーボードとポインティングデバイスとによって構成される。出力部１０７としては、例えばモニタ、プリンタ、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体にデータを書き込む記憶媒体インターフェースなどを挙げることができる。
　制御部１０４は、通信インターフェース部１０３によるデータの送受信を制御するとともに通信インターフェース部８１によって受信されたデータと入力部１０６によって入力された電力変換装置４の構成部品の交換履歴に関するデータとをメモリ１０５に記憶させる。
　また、制御部１０４は、メモリ１０５に記憶されているデータを用いて、電力変換装置４の所定期間における性能変化と構成部品の交換履歴との関係（例えば、部品を交換しない場合の変換効率の低下率、或る部品を交換した場合の変換効率の向上率など）から、所定期間より後の電力変換装置４の性能を予測し、その予測結果を出力部１０７に出力させる。出力部１０７から出力される予想結果は、電力変換装置４の使用実績が加味されたものであるため、太陽光発電システムの所有者が太陽光発電システムの部品を交換するか否かを決定する際の参考情報として、有効である。
　なお、電力変換装置４の変換効率は、電力変換装置４の入力電力と電力変換装置４の出力電力との比によって求めることができる。また、制御部１０４が複数の電力変換装置４を個別に識別できるように、例えば、電力変換装置４それぞれに固有の識別情報（例えばＩＤ番号）を付与し、メモリ１０５によるデータ記憶、制御部１０４による性能予測、出力部１０７に予測結果出力に識別情報を関連付けるようにすればよい。
　ここで、電力変換装置４の性能予測の一例を図１６に示す。図１６に示す例では、稼動年１２年の直前までを所定期間にしている。前半の定期メンテナンス前後の発電データを蓄積解析することで、後半のメンテナンス最適周期を提案実施することが可能となる。
　電力変換装置４に設けられる交換可能な部品の中で例えばフィルタ交換は、電力変換装置４に設けられる空冷ファンによって電力変換装置４内部に埃などが入り込むことを防ぐためのフィルタを交換することを意味しており、設置環境により最適な交換周期は異なるが２年から３年を目安に交換が推奨されている。
　また、例えば、電力変換装置の換気扇は６から１０年毎の交換が推奨されている。
　また、例えば、ディジタル制御基板、直流電圧検出基板、整流器基板、直流地絡検出基板、ＩＧＢＴドライブ基板などの基板類、ヒューズ、ガスケットなどは８年から１２年毎に交換するのが推奨されている。
　また、例えば、遮断器、電磁接触器、漏電遮断器、制御電源、電解コンデンサ、トランス、サージアブソーバ、インバータユニット、コンバータユニットは１２年から１５年目に交換するのが推奨されている。
　図１６で示す基板交換は、電力変換装置４に設けられるスイッチング素子、コンデンサ、インバータ制御ＩＣなどの電子部品が実装されている基板を交換することを意味している。また、図１６で示す例では保守作業の効率などを考慮して一定周期で基板交換作業をまとめている場合であり、８年毎に行っている。
　図１６で示すユニット交換は、比較的高価な部品で構成されるインバータユニット、コンバータユニット、電磁接触器、漏電遮断器、電解コンデンサを交換することを意味している。また、図１６で示す例では発電システムの発電ユニットの稼動期間が２５年の場合を想定して、上記期間の中間付近である１２年目で電力変換装置の各ユニット交換を行っている。
　図１６に示す例では、２種類の部品交換パターンでの稼動年１２年以降の電力変換装置４の変換効率を予測している。このような複数の部品交換パターンでの性能予想を出力部１０７が出力することによって太陽光発電システムの所有者が複数の部品交換パターンを比較検討することが容易になり、太陽光発電システムの所有者にとって利便性が向上する。
　本実施形態では稼動年１２年以前の変換効率の前半のパターンを用いて稼動年１２年以降の後半パターンを予測したが、最も短い交換部品の周期に合わせて短くした前半のパターンを用いて、以降のパターンを予測しても構わない。例えば、フィルタ交換などの周期が比較的短い部品は、部品交換後の変換効率予測パターンと実際の変換効率パターンと比較検討することで、次回のフィルタ交換時期を設置環境にあった周期を提案でき太陽光発電システムの所有者にとって利便性が向上する。また、本実施形態では性能変化を変換効率のパターンで評価したが、電力変換装置の稼働率で評価しても構わなく、あるいは、電力変換装置の温度上昇を抑制する為の周辺機器の消費電力量の変化で評価してもかまわない。たとえば、電力系統から買電して空調機器にて電力変換装置を設置している雰囲気温度を冷却する時の消費電力などで評価してもかまわない。
　外部サーバー１０２は太陽光発電システムが設けられている敷地の外部に設置するのではなく、太陽光発電システムが設けられている敷地内に設置するようにしてもよい。太陽光発電システムが設けられている敷地内に設置する場合は、外部サーバー１０２と通信機器８とはインターネットを経由することなく、ＬＡＮのみの経由で通信を行うようにするとよい。
　本実施形態で採用した太陽電池モジュールの仕様あるいは各構成部品の個数はあくまで一例であり、本発明は本実施形態で採用した太陽電池モジュールの仕様あるいは各構成部品の個数に限定されるものではない。他の例としては、最大出力１３０Ｗの薄膜太陽電池モジュールを３８４０個設け、最大出力１３０Ｗの薄膜太陽電池モジュールを８直列３並列に接続した太陽電池ストリングを８０個設け、入力数が８の接続箱を２０台設け、入力数が５の集電箱を４台設け、最大出力が５００ｋＷであって入力数が２の電力変換装置を２台設ける構成を挙げることができる。この構成の太陽光発電システムの場合、例えば短辺約１５０ｍ、長辺約２００ｍの長方形形状の敷地にシステムを設置することができる。
＜太陽光発電所＞
　日本国内においては、図１７に示すように太陽光発電システムの最大出力値に応じて、必要な手続きや発電電力の買取金額等が異なっており、最大出力値が小さいほど、システムの所有者にとってメリットが多くなっている。したがって、各区分の上限ぎりぎりを狙う仕様（５００ｋＷ未満であって限りなく５００ｋＷに近い最大出力値、１ＭＷ未満であって限りなく１ＭＷに近い最大出力値、２ＭＷ未満であって限りなく２ＭＷに近い最大出力値）が好ましい。しかしながら、一般的な電力変換装置の最大出力が１００ｋＷまたは２５０ｋＷであるため、最大出力値を４００ｋＷ、９００ｋＷ、１．９ＭＷのいずれかに設定する仕様が一般的であると言える。特に最大出力値が２ＭＷ以上の場合は特別高圧変電設備が必要となり、例えば１．９ＭＷの太陽光発電システムと２．１ＭＷの太陽光発電システムでは、１．９ＭＷの太陽光発電システムの方が設備投資費用を少なくできる。つまり、上述した第１～第３実施形態のように、故障が発生した太陽電池ストリングを早く特定することでシステム設置費用及び保守費用を大幅に抑えることができる。
　したがって、本発明に係る太陽光発電システムでは、最大出力値を、４００ｋＷ以上５００ｋＷ未満の範囲内の所定値、９００ｋＷ以上１ＭＷ未満の範囲内の所定値、１．９ＭＷ以上２ＭＷ未満の範囲内の所定値のいずれかに設定することが望ましい。
　また、例えばタイ国では、図１８に示すように太陽光発電システムの最大出力値に応じて、必要な設備等が異なっており、最大出力値が小さいほど、システムの所有者にとってメリットが多くなっている。日本国においても、今後同一または類似の規制が実施される可能性がある。したがって、法規制によって太陽光発電システムの最大出力値が複数の区分に分類される場合、各区分において、区分の上限閾値から１００ｋＷを引いた値以上、区分の上限閾値未満の範囲内の所定値に、本発明に係る太陽光発電システムの最大出力値を設定することが望ましい。
　また、上述した第１実施形態及び第４実施形態では、接続箱と集電箱とが別体であるが、接続箱と集電箱とが一体構造になっていても構わない。
　また、上述した各実施形態では、電力変換装置がＤＣ／ＡＣインバータを備える構成であったが、本発明に係る太陽光発電システムがＤＣ電力系統に電力を供給する場合には、電力変換装置を、或る電圧値のＤＣ電力を異なる電圧値のＤＣ電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータを備える構成にし、変電設備を、ＤＣ電圧を昇圧する設備にするとよい。
　また、上述した第４実施形態では、外部サーバー１０２が電力変換装置の性能に関連するデータをネットワーク経由で取得したが、入力部１０６によって入力されるようにしてもよい。また、上述した実施形態では、電力変換装置の構成部品の交換履歴に関するデータが入力部１０６によって入力されたが、外部サーバー１０２が電力変換装置の構成部品の交換履歴に関するデータをネットワーク経由で取得するようにしてもよい。
　また、上述の「電力変換部」については、電力系統に高圧連系するために必要な高圧変電設備や特別高圧変電設備でもかまわないし、蓄電池に発電電力を一時的に充放電する充放電器でもかまわない。
　再生可能エネルギーから電力を生成する発電ユニットを備える発電システムとして、太陽光発電システムを例に実施例を説明したが、風力発電システムの場合は風車の回転運動から電力を生成する誘導発電機を上記発電ユニットとして、電力系統に高圧連系するために必要な高圧変電設備や特別高圧変電設備を電力変換部としても構わない。もしくは風車および増速機を上記発電ユニットとして、回転運動から電力を生成する誘導発電機を電力変換部としても構わない。
　再生可能エネルギーとしては潮力発電、地熱発電、太陽熱発電などが挙げられ、タービンの回転運動から電力を生成する発電機を再生可能エネルギーから電力を生成する発電ユニットとしても構わない。もしくはタービン自体を再生可能エネルギーから電力を生成する発電ユニットとしてタービンの回転運動から電力を生成する発電機を電力変換部としても構わない。
　再生可能エネルギーは自然エネルギーを利用するため、発電電力量が日毎に不規則になりがちであり、再生可能エネルギーから電力を生成する発電ユニットからの情報と電力変換部の所定期間における性能変化を求めることが重要になる。
　　　１＿＃１～１＿＃１６０、１１＿＃１～１１＿＃４０、１２１＿＃１～１２１＿１６０　太陽電池ストリング
　　　２＿＃１～２＿＃２０、１２＿＃１～１２＿＃２、１２２＿＃１～１２２＿＃２０　接続箱
　　　３＿＃１～３＿＃４　集電箱
　　　４＿＃１～４＿＃２、１４、１２４　電力変換装置
　　　５、１５、１２５　変電設備
　　　６Ａ、６Ｂ、１６、１２６　日照計群
　　　７Ａ、７Ｂ、１７、１２７　気温計群
　　　８＿＃１～８＿＃２、１８、１２８　通信機器
　　　２１、３１、２３、２０１　避雷器
　　　２２、２４、３２、２０２　ブレーカー
　　　２５、２７、３３、４２、４６、２０４　Ａ／Ｄ変換器
　　　２６、２８、３４、４４、４８、２０５　電源部
　　　４１、４５、４９、２０３　ＤＣ／ＡＣインバータ
　　　４３、４７　中継器
　　　１００　ルーター
　　　１０１　インターネット
　　　１０２　外部サーバー
　　　１０３　通信インターフェース
　　　１０４　制御部
　　　１０５　メモリ
　　　１０６　入力部
　　　１０７　出力部
　　　Ｂ１～Ｂ８　ブレーカー（断路器）
　　　Ｄ１～Ｄ８、Ｄ１１～Ｄ２８　逆流防止用ダイオード
　　　Ｓ１～Ｓ５、Ｓ１１～Ｓ４０、Ｓ１０１～Ｓ１０８　電流センサ
　　　Ｓ９、Ｓ１０　電力センサ

Claims (15)

  1. 　複数の太陽電池モジュールを接続した太陽電池ストリングを複数備え、
    　複数の前記太陽電池ストリングでの異常を検出するために必要な測定値を取得する測定値取得部を複数備え、
    　入力数が複数であって、前記太陽電池ストリングの複数から出力される電力の合計電力を電力変換する電力変換装置を少なくとも１つ備え、
    　前記測定値取得部で取得する測定値に対応する前記太陽電池ストリングの数は、前記電力変換装置で電力変換する合計電力に対応する前記太陽電池ストリングの数を、前記入力数で除した値よりも小さいもしくは等しいことを特徴とする太陽光発電システム。
  2. 　複数の前記太陽電池ストリングから供給される電力を一つにまとめて出力する接続箱を複数備え、
    　複数の前記接続箱から供給される電力を一つにまとめて出力する集電箱を少なくとも１つ備え、
    　前記測定値取得部を前記接続箱または前記集電箱に設ける請求項１に記載の太陽光発電システム。
  3. 　前記接続箱と前記集電箱とが別体であって、前記測定値取得部を前記集電箱に設ける請求項２に記載の太陽光発電システム。
  4. 　前記接続箱の入力数が前記測定値取得部で取得する測定値に対応する前記太陽電池ストリングの数と同一である請求項２又は請求項３に記載の太陽光発電システム。
  5. 　前記測定値取得部が電流センサである請求項１～４のいずれか１項に記載の太陽光発電システム。
  6. 　最大出力が４００ｋＷ以上である請求項１～５のいずれか１項に記載の太陽光発電システム。
  7. 　再生可能エネルギーから電力を生成する発電ユニットを備える発電システムに設けられる電力変換部の所定期間における性能変化を求めるために必要なデータを取得する第１のデータ取得部と、
    　前記電力変換部の前記所定期間における構成部品の交換履歴に関するデータを取得する第２のデータ取得部と、
    　前記電力変換部の前記所定期間における性能変化と構成部品の交換履歴との関係から、前記所定期間より後の前記電力変換部の性能を予測する性能予測部とを備えることを特徴とする発電システム性能予測装置。
  8. 　前記性能予測部が、複数の部品交換パターンでの前記電力変換部の性能を予想する請求項７に記載の発電システム性能予測装置。
  9. 　前記第１のデータ取得部によって取得されるデータが前記発電システムからネットワークを経由して送られてくるデータである請求項７または請求項８に記載の発電システム性能予測装置。
  10. 　データを入力する入力部を備え、
    　前記第２のデータ取得部によって取得されるデータが前記入力部によって入力されるデータである請求項７～９のいずれか１項に記載の発電システム性能予測装置。
  11. 　前記発電システムが太陽光発電システムである請求項７～１０のいずれか１項に記載の発電システム性能予測装置。
  12. 　再生可能エネルギーから電力を生成する発電ユニットを備える発電システムに設けられる電力変換部の所定期間における性能変化を求めるために必要なデータを取得する第１のデータ取得ステップと、
    　前記電力変換部の前記所定期間における構成部品の交換履歴に関するデータを取得する第２のデータ取得ステップと、
    　前記電力変換部の前記所定期間における性能変化と構成部品の交換履歴との関係から、前記所定期間より後の前記電力変換部の性能を予測する性能予測ステップとを備えることを特徴とする発電システム性能予測方法。
  13. 　前記発電システムが太陽光発電システムである請求項１２に記載の発電システム性能予測方法。
  14. 　請求項７～１１のいずれか１項に記載の発電システム性能予測装置と、
    　再生可能エネルギーから電力を生成する発電ユニットと、
    　前記発電ユニットで生成した電力を変換する電力変換部と、
    　を備えることを特徴とする発電システム。
  15. 　前記発電システムが太陽光発電システムである請求項１４に記載の発電システム。
PCT/JP2013/050367 2012-01-12 2013-01-11 太陽光発電システム、発電システム性能予測装置、発電システム性能予測方法、及び発電システム WO2013105628A1 (ja)

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