WO2014162778A1 - 太陽追尾型太陽光発電システムの制御装置及び太陽追尾型太陽光発電システム - Google Patents

太陽追尾型太陽光発電システムの制御装置及び太陽追尾型太陽光発電システム Download PDF

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WO2014162778A1
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solar
solar cell
wind speed
power generation
posture
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賢一 北山
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住友電気工業株式会社
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S20/00—Supporting structures for PV modules
    • H02S20/30—Supporting structures being movable or adjustable, e.g. for angle adjustment
    • H02S20/32—Supporting structures being movable or adjustable, e.g. for angle adjustment specially adapted for solar tracking
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
    • F24S30/40—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement
    • F24S30/45—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement with two rotation axes
    • F24S30/452—Vertical primary axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S50/00—Arrangements for controlling solar heat collectors
    • F24S50/20—Arrangements for controlling solar heat collectors for tracking
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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/78—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S3/782—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/785—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using adjustment of orientation of directivity characteristics of a detector or detector system to give a desired condition of signal derived from that detector or detector system
    • G01S3/786—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using adjustment of orientation of directivity characteristics of a detector or detector system to give a desired condition of signal derived from that detector or detector system the desired condition being maintained automatically
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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a control device for a solar tracking solar power generation system and a solar tracking solar power generation system.
  • FIG. 9A and 9B are side views showing a conventional solar tracking solar power generation system.
  • a solar cell 103 is attached to an upper end portion of a support column 102 that is erected perpendicularly to the ground surface via a swivel base 105 so as to be horizontally rotatable.
  • the solar cell 103 is configured to swing up and down between the standing posture shown in FIG. 9A and the horizontal posture shown in FIG.
  • the light receiving surface 103a of the solar cell 103 can always face the sun by expanding and contracting the cylinder 104 while turning the swivel base 105 to undulate the solar cell 103. it can.
  • the solar cell 103 When the sun is at a position close to the horizon in the morning or evening time zone, the solar cell 103 is in an upright posture so that the light receiving surface 103a faces the sun. Therefore, the solar cell 103 receives the cross wind as indicated by the arrow a ′ in FIG. 9A. When the solar cell 103 receives such a cross wind, there arises a problem that the column 102 falls down and is damaged by the wind force.
  • an anemometer (not shown) is installed at the upper end of the solar cell 103, and when this anemometer measures the wind speed threshold for a predetermined time, In general, a retreat control for retreating to a horizontal posture that is not easily affected by the above is performed.
  • the wind speed threshold value is determined by calculating a wind speed value that can be withstood by the column 102 or the like in the worst case, that is, when the solar cell 103 receives a cross wind facing in a standing posture.
  • the wind speed threshold value used for the evacuation control is uniformly applied regardless of the season and time. For this reason, for example, at noon on the summer solstice in Tokyo, the solar cell 103 is in a posture inclined about 15 degrees with respect to the horizontal posture, that is, in a posture that can sufficiently withstand the cross wind.
  • the solar cell 103 is retracted.
  • the conventional solar tracking type solar power generation system may retract the solar cell 103 from the state in which the light receiving surface 103a faces the sunlight even when the solar cell 103 is in a posture capable of withstanding the cross wind. Therefore, there has been a problem that the amount of power generation is reduced.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to be able to suppress a decrease in the amount of power generated due to the saving control without impairing safety.
  • the present invention is a control device for a solar tracking solar power generation system including a solar cell and a driving unit that causes the solar cell to undulate and turn so that a light receiving surface of the solar cell tracks the sun. Then, a posture detecting means for detecting the undulating posture of the solar cell, a wind speed measuring means for measuring the wind speed, and a first wind speed threshold value are set each time according to the undulating posture of the solar cell detected by the posture detecting means. A setting unit, and a control unit that performs a retreat control that causes the solar cell to fall down to a retreat position when the wind speed value measured by the wind speed measurement unit exceeds the first wind speed threshold value. Yes.
  • the first wind speed threshold value that is a standard for setting the solar cell in the retracted posture is set each time according to the undulating posture of the solar cell detected by the posture detecting means. Therefore, the first wind speed threshold can be set to an appropriate value according to the undulating posture of the solar cell.
  • the solar cell is in an undulating posture that can withstand the wind speed value measured by the wind speed measuring means, it is possible to prevent the escape control from being performed from the undulating posture.
  • the “solar battery” means not only a solar battery cell but also a solar battery panel (solar battery module) having a plurality of solar battery cells or a solar battery array having a plurality of solar battery panels.
  • the controller after performing the evacuation control, when the wind speed value measured by the wind speed measuring unit falls below a second wind speed threshold for a predetermined time, returns the solar cell to the undulating posture for tracking the sun. It is preferable to perform return control. In this case, since it is possible to automatically return to the undulating posture for tracking the sun from the state in which the solar cell is retracted, it is possible to further suppress a decrease in the amount of power generated due to the retracting control.
  • the retracted posture is preferably the undulating posture described in (3) or (4) below so that it can withstand the maximum wind speed that can be assumed in the installed area.
  • the retracted posture is a posture in which a light receiving surface of the solar cell is horizontal. In this case, the solar cell is in the safest retracting posture that can withstand strong winds by the retracting control.
  • the retracted posture is a posture in which a light receiving surface of the solar cell is inclined in a standing direction with respect to a horizontal plane.
  • the light receiving surface of the solar cell is held in an inclined state (for example, an inclined state greater than 0 ° and less than 20 ° with respect to the horizontal plane). Accumulation of foreign substances such as rainwater and dust on the light receiving surface of the battery can be suppressed.
  • the control unit causes the solar cell to be driven by the driving unit. It is preferable to further incline the solar cell until the light receiving surface becomes horizontal. In this case, even if a strong wind blows after the solar cell is in the retracted posture, the solar cell can be in a more safe posture.
  • the solar cell is preferably a concentrating solar cell that collects sunlight and generates electric power. In this case, a great effect is exhibited.
  • the direct light does not reach the power generation element due to the avoidance control, which means that the amount of power generation is zero Means. Accordingly, it is possible to prevent the power generation amount from becoming zero by performing the retract control from the undulating posture even though the solar cell is in the undulating posture capable of withstanding the wind speed value measured by the wind speed measuring means. . As a result, it is possible to effectively suppress a decrease in the amount of power generated due to the saving control.
  • a solar tracking solar power generation system includes a solar cell, a driving unit that undulates and turns the solar cell so that a light receiving surface of the solar cell tracks the sun, And a control device for the solar tracking solar power generation system according to (1).
  • the solar tracking type solar power generation system includes a plurality of sets of solar tracking type solar power generation devices including the solar cell and the driving unit as a set, and the control device includes a single attitude detection unit.
  • the single wind speed measuring means, the single setting unit, and the single control unit, and the single control unit is the sun of the plurality of sets of solar tracking solar power generation devices.
  • the save control is performed on the battery.
  • a single control unit using a single attitude detection unit and a single wind speed measurement unit can perform retraction control for all the solar cells of a plurality of sets of solar tracking solar power generation devices.
  • the configuration of the solar tracking solar power generation system can be simplified.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a solar tracking solar power generation system according to a first embodiment of the present invention. It is a side view which shows a solar tracking type solar power generation system, and shows the state which made the solar cell the standing posture. It is a side view which shows a solar tracking type solar power generation system, and shows the state which made the solar cell the horizontal attitude
  • FIG. 1 is a perspective view showing a solar tracking solar photovoltaic power generation system 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • 2A and 2B are side views showing the solar tracking solar power generation system 1.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the solar tracking solar power generation system 1.
  • the solar tracking solar power generation system 1 of the present embodiment includes a solar cell 2 that generates power using sunlight, and a light receiving surface 2 b (see FIG. 1) of the solar cell 2 that tracks the sun.
  • a plurality of sets of solar tracking type solar power generation devices 8 including a driving means 3 for raising and lowering and turning the solar cell 2 are arranged.
  • the number of solar tracking type solar power generation devices 8 is appropriately set on a case-by-case basis.
  • the solar tracking solar power generation system 1 further includes a single control device 4 provided in any one of the plurality of sets of solar tracking solar power generation devices 8.
  • the control device 4 is configured to perform later-described (return) control on the solar cells 2 of all the solar tracking solar power generation devices 8.
  • the solar tracking type solar power generation system 1 of this embodiment is comprised by the single control apparatus 4, it has multiple control apparatuses 4 which control the several solar tracking type solar power generation apparatus 8 separately. May be.
  • the solar cell 2 is a concentrating solar cell that collects sunlight with a lens (not shown) and generates electric power.
  • the solar cell 2 is attached to an upper end portion of a support column 6 standing perpendicular to the ground surface via a swivel base 7 so as to be capable of horizontal swiveling and swinging up and down.
  • the solar cell 2 of the present embodiment is composed of a solar cell array in which a plurality of solar cell panels 2a having a plurality of solar cells (not shown) are connected.
  • the solar cell array is the solar cell 2, but one or more solar cell panels 2 a or one or more solar cells may be the solar cell 2.
  • the solar cell 2 may be a non-condensing solar cell that generates power by directly irradiating sunlight, such as a silicon-based solar cell.
  • the driving means 3 includes an undulation driving means 3a for undulating and rotating the solar cell 2 and a turning driving means 3b for horizontally turning the solar cell 2.
  • the “array angle” is an inclination angle (standing angle) of the solar cell array with respect to the horizontal plane H as shown in FIG. 2A.
  • the turning drive means 3b is composed of, for example, a hydraulic motor, and is disposed in the column 6.
  • the turning drive means 3b is configured to turn the solar cell 2 horizontally around the axis of the column 6 by turning the turntable 7. Therefore, the light receiving surface 2b of the solar cell 2 can always be directly opposed to the sun by causing the solar cell 2 to be raised and lowered by the raising and lowering drive means 3a while horizontally turning by the turning drive means 3b.
  • One control device 4 is installed in the system 1 and controls the undulating posture of the solar cell 2 in a strong wind. Hereinafter, the controller 4 will be described in detail.
  • the control device 4 includes a single attitude detection unit 11, a single wind speed measurement unit 12, a single setting unit 13, and a single control unit 14. .
  • the control unit 14 is attached to the support 6 (see FIG. 2A).
  • the control unit 14 evacuates the solar cell 2 by the driving unit 3 to make the retracted posture, and receives the solar cell 2 after receiving the save control.
  • the surface 2b performs return control for returning to the undulating posture for tracking the sun.
  • the retracting posture is preferably set so that the array angle ⁇ of the solar cells 2 is within a range of 10 ° to 30 °. In the present embodiment, as shown by the two-dot chain line in FIG. 2B, the array angle ⁇ of the solar cell 2 is set to 20 °.
  • the posture detection means 11 is for detecting the undulating posture of the solar cell 2 and is composed of, for example, an inclination sensor attached to the solar cell 2.
  • the inclination angle sensor detects the array angle ⁇ of the solar cell 2.
  • the attitude detection means 11 calculates the azimuth and elevation angle of the sun from the latitude, longitude and date / time at the installation location of the solar cell 2, and calculates the array angle ⁇ of the solar cell 2 corresponding to the calculated elevation angle. You may make it ask.
  • the wind speed measuring means 12 is composed of, for example, an anemometer installed at the upper end of the solar cell 2 and measures the wind speed value at the installation location of the solar cell 2.
  • This anemometer is rotatably attached to the solar cell 2 in order to maintain a vertical posture with respect to the ground surface even if the solar cell 2 rotates up and down, and a weight (not shown) is provided at the lower end thereof. Is attached.
  • the wind speed measuring means 12 always calculates a moving average wind speed value for a fixed time (for example, 5 minutes).
  • the setting unit 13 sets a first wind speed threshold value V1 that serves as a guideline for performing the save control according to the undulating posture of the solar cell 2 detected by the posture detecting means 11 each time. Specifically, the setting unit 13 first calculates the wind-resistant speed Vd that needs to retract the solar cell 2 with respect to the current array angle ⁇ of the solar cell 2 based on the following formula (1).
  • Vd ⁇ (628.7 / sin ⁇ ) (1)
  • This formula (1) is created by the following method. As shown in FIG. 2A, a case is considered in which the column 6 is regarded as a cantilever whose one end is supported on the ground surface, and the light receiving surface 2b of the solar cell 2 receives a cross wind shown in the direction of arrow a in the figure.
  • the support 6 is broken.
  • the moment force shows a different value because the wind receiving area of the solar cell array differs depending on the array angle ⁇ of the solar cells 2 even when the cross wind is the same wind speed.
  • the drag that the light receiving surface 2b of the solar cell 2 receives from the cross wind at a predetermined wind speed at a predetermined array angle ⁇ was calculated using a general-purpose thermal fluid analysis simulator.
  • the drag per unit area (hereinafter referred to as fracture stress) until the support column 6 breaks was calculated from the section modulus of the support column 6, the yield stress of the material, and the like.
  • the fracture stress is about 658 N / m 2 .
  • FIG. 4 shows the wind pressure per unit area (N / m 2 ) and the wind speed (m / m) received by the light receiving surface 2b of the solar cell 2 due to the cross wind when the array angle ⁇ of the solar cell 2 is changed every 10 °. sec).
  • a straight line B indicates the breaking stress, and indicates that the column 6 is broken above the intersection with the straight line B in the curve of each array angle ⁇ . Therefore, for example, when the array angle ⁇ is 80 °, the column 6 can withstand without being broken until the wind speed reaches about 25 m / s.
  • wind-resistant speed increases as the array angle ⁇ of the solar cell 2 decreases, that is, as the solar cell 2 falls down.
  • wind-resistant speed increases as the array angle ⁇ of the solar cell 2 decreases, that is, as the solar cell 2 falls down.
  • the setting unit 13 calculates the first wind speed threshold value V1 by the following formula (2) using the wind-resistant speed Vd and the gust rate G calculated by the above formula (1).
  • V1 Vd / G
  • the gust rate G is the ratio of the maximum instantaneous wind speed to the average wind speed, and is a value determined by the region. In Japan, it is set to 1.5 to 2.0 with respect to the average wind speed for 10 minutes. It is common. For example, when the wind speed G is 2.0 and the average wind speed for 10 minutes is 10 m / s, the maximum instantaneous wind speed of 20 m / s, which is twice the average wind speed, may blow. To do.
  • the gust rate G with respect to the average wind speed for 5 minutes is set to 3.0. Therefore, for example, when the array angle ⁇ of the solar cell 2 is 80 °, the wind resistant speed is 25 m / s as described above, and therefore the first wind speed threshold value V1 is 8.6 m / s according to the above equation (2).
  • the first wind speed threshold value V1 of the present embodiment is set to a value smaller than the wind resistant speed Vd in consideration of the case where the maximum instantaneous wind speed blows.
  • the setting unit 13 can also set the first wind speed threshold value V1 without calculating it as described above.
  • the setting unit 13 includes a table in which a first wind speed threshold value V1 corresponding to a plurality of wind speed values is determined in advance, and the first wind speed threshold value V1 is referred to with reference to this table and the current wind speed value. May be set.
  • the control unit 14 includes a first determination unit 14a, a second determination unit 14b, and a third determination unit 14c.
  • the 1st determination part 14a determines whether the wind speed value which the wind speed measurement means 12 measured exceeds the 1st wind speed threshold value V1.
  • the first determination unit 14a determines whether or not the moving average wind speed value calculated by the wind speed measuring unit 12 exceeds the first wind speed threshold value V1.
  • the control unit 14 drives the driving unit so that the wind speed value measured by the wind speed measuring unit 12 is lower than the first wind speed threshold value V1 calculated by the setting unit 13. 3 is driven and controlled, and the solar cell 2 is laid down.
  • the driving unit 3 is driven and controlled so that the solar cell 2 is in the retracted position shown by the two-dot chain line in FIG. 2B.
  • the 2nd determination part 14b determines whether the wind speed value which the wind speed measurement means 12 measured is less than predetermined time Ta and the 2nd wind speed threshold value V2, and its duration. Specifically, the second determination unit 14b maintains the moving average wind speed value calculated by the wind speed measuring unit 12 below the second wind speed threshold V2 and continues for a predetermined time Ta when this state is set. It is determined whether or not to do. That is, the second determination unit 14b determines how many minutes (Ta) the wind speed below the predetermined value (V2) has been maintained as a value that can be regarded as the storm has passed.
  • the second wind speed threshold value V2 and the predetermined time Ta are numerical values that greatly depend on regional characteristics.
  • the control unit 14 drives the driving unit 3 so as to return the solar cell 2 to the undulating posture in which the light receiving surface 2b tracks the sun. Is controlled.
  • 3rd determination part 14c determines whether the wind speed value which the wind speed measurement means 12 measured exceeds the 3rd wind speed threshold value V3. Specifically, the third determination unit 14c determines whether or not the instantaneous wind speed value measured by the wind speed measuring unit 12 exceeds the third wind speed threshold value V3.
  • the third wind speed threshold value V3 is a fixed value that serves as a guideline for performing retreat control that causes the solar cell 2 to fall down to a horizontal posture when the solar cell 2 is in the retreat posture, and is stored in the control unit 14 in advance.
  • the control unit 14 further surrenders the solar cell 2 from the retracted posture indicated by the two-dot chain line in FIG. 2B. Then, as shown by the solid line in FIG. 2B, the drive means 3 is driven and controlled so that the solar cell 2 is in a horizontal posture where the light receiving surface 2b is horizontal.
  • FIG. 5 is a flowchart executed to calculate wind speed data (a first wind speed threshold or a moving average wind speed value) that is referred to in a later-described save control and return control.
  • the posture detecting means 11 confirms the current undulating posture of the solar cell 2, that is, the array angle ⁇ of the solar cell 2 (step SP1).
  • the setting unit 13 calculates the wind speed Vd corresponding to the current undulation posture using the above formula (1) (step SP2), and then calculates the first wind speed threshold V1 using the above formula (2). (Step SP3).
  • Step SP5 the current wind speed value is measured by the wind speed measuring means 12 (step SP4), and the moving average wind speed value for a certain period of time (here 5 minutes) is calculated.
  • Step SP5 Steps SP1 to SP5 are performed in parallel with the control while the evacuation control or the return control is performed in order to calculate the first wind speed threshold value V1 and the moving average wind speed value at predetermined intervals (for example, 1 second). And repeatedly executed.
  • FIG. 6 is a flowchart of the saving control performed by the control device 4.
  • the control unit 14 refers to the current first wind speed threshold value V1 calculated in step SP3 of FIG. 5 (step ST1). Further, in parallel with step ST1, the control unit 14 refers to the current moving average wind speed value calculated in step SP5 in FIG. 5 (step ST2).
  • the control unit 14 determines whether or not the moving average wind speed value exceeds the first wind speed threshold value V1 by the first determination unit 14a (step ST3).
  • the determination result of the first determination unit 14a is affirmative, that is, when the moving average wind speed value exceeds the first wind speed threshold value V1
  • step ST3 if the determination result of the first determination unit 14a is negative, that is, if the moving average wind speed value does not exceed the first wind speed threshold value V1, the process returns to step ST1 and step ST2, and the current The first wind speed threshold value V1 and the moving average wind speed value are referred again.
  • step ST6 if the determination result of the third determination unit 14c is negative, that is, if the instantaneous wind speed value does not exceed the third wind speed threshold V3, the process returns to step ST5, and step SP4 in FIG. Refer again to the current wind speed value measured at.
  • FIG. 7 is a flowchart of the return control performed after the control device 4 performs the above-described saving control.
  • the control unit 14 sets a flag FLG used for the return control to “0” (step SS1).
  • the second wind speed threshold value V2 and the duration (predetermined time Ta) are determined in advance as numerical values that can be considered that the storm has settled in consideration of the local environment where the system 1 is installed.
  • the control unit 14 refers to the moving average wind speed value for a certain period of time (here, 5 minutes) calculated in step SP5 in FIG. 5 (step SS2).
  • the control unit 14 determines whether or not the moving average wind speed value has fallen below the second wind speed threshold value V2 by the second determination unit 14b (step SS3). If this determination result is affirmative, that is, if the moving average wind speed value falls below the second wind speed threshold value V2, the control unit 14 confirms the current time t (step SS4), and then sets the flag FLG. Is checked to see if it is “1” (step SS5). Immediately after the start of control, since the flag FLG is set to “0”, the control unit 14 sets the flag FLG to “1” and sets the current time t to the start time t0 (step SS6). The process proceeds to step SS7.
  • step SS7 the control unit 14 determines whether or not the elapsed time (t ⁇ t0) from the start time t0 to the current time t is longer than the predetermined time Ta by the second determination unit 14b. Since the elapsed time (t ⁇ t0) immediately after the start of control is shorter than the predetermined time Ta, the process returns to step SS2, and steps SS2 to SS7 are repeated until the elapsed time (t ⁇ t0) reaches the predetermined time Ta. At this time, if the moving average wind speed value exceeds the second wind speed threshold value V2 in step SS3, the control unit 14 sets the flag FLG to “0” (step SS8), and then returns to step SS2.
  • step SS7 when the elapsed time (t ⁇ t0) is longer than the predetermined time Ta while the moving average wind speed value is below the second wind speed threshold V2, that is, the elapsed time (t ⁇ t0) is predetermined in step SS7.
  • the control part 14 determines that it became longer than the time Ta, the control part 14 returns the solar cell 2 to the undulating attitude
  • the attitude detection unit 11 detects the first wind speed threshold value V1 that is a guideline for setting the solar battery 2 to the retracted attitude. Therefore, the first wind speed threshold value V ⁇ b> 1 can be set to an appropriate value according to the undulation posture of the solar cell 2.
  • the solar cell 2 is in a undulating posture that can withstand the wind speed value measured by the wind speed measuring means 12, it is possible to prevent the escape control from being performed from the undulating posture.
  • the number of times that the saving control is performed can be reduced as compared with the conventional case, it is possible to suppress a decrease in the amount of power generated due to the saving control.
  • the solar cell 2 is a concentrating solar cell that collects sunlight and generates power
  • the solar cell 2 deviates from the undulating posture for tracking the sun, the sunlight cannot be collected. Since the power generation amount becomes zero, the decrease in the power generation amount due to the save control can be effectively suppressed by reducing the number of times the save control is performed.
  • the control unit 14 After performing the avoidance control, when the wind speed value measured by the wind speed measuring unit 12 is lower than the second wind speed threshold value V2 for a predetermined time Ta, the control unit 14 returns the solar cell 2 to the undulating posture for tracking the sun. Since the return control is performed, the solar cell 2 can be automatically returned to the undulating posture for tracking the sun from the state where the solar cell 2 is retracted. Thereby, the fall of the electric power generation amount resulting from saving control can further be suppressed.
  • the retracting posture of the solar cell 2 is set such that the light receiving surface 2b of the solar cell 2 is inclined in the standing direction with respect to the horizontal plane H, the light receiving surface 2b is held in an inclined state in this retracting posture. Accumulation of foreign matter such as rainwater or dust on the light receiving surface 2b can be suppressed. Moreover, the time required for the solar cell 2 to stand up and return to the undulating posture for tracking the sun can be shortened as compared to the retracted posture where the light receiving surface 2b is horizontal. Further, when the wind speed value measured by the wind speed measuring means 12 exceeds the third wind speed threshold value V3 after the solar battery 2 is set in the retracted attitude, the solar battery 2 is in an attitude in which the light receiving surface 2b is horizontal.
  • the solar cell 2 can be in a safer posture. Further, by a single control unit 14 using a single attitude detecting means 11 and a single wind speed measuring means 12, a retreat control is performed for all the solar cells 2 of a plurality of sets of solar tracking type solar power generation devices 8. Therefore, the configuration of the solar tracking solar power generation system 1 can be simplified.
  • FIG. 8 is a flowchart of the saving control executed by the control device of the solar tracking solar power generation system according to the second embodiment of the present invention. Since step ST1 to step ST3 of the saving control in the present embodiment are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
  • step ST3 when the moving average wind speed value exceeds the first wind speed threshold value V1, the control unit 14 causes the driving means 3 to incline the solar cell 2 to the retracted position (step ST4). At that time, the control unit 14 inclines the solar cell 2 to the horizontal posture (solid line position in FIG. 2B) where the array angle ⁇ of the solar cell 2 is 0 °, that is, the light receiving surface 2b of the solar cell 2 is horizontal.
  • the light receiving surface 2b of the solar cell 2 is horizontal in the retracted posture in which the solar cell 2 is laid down in the retracting control. Since it is set as the horizontal attitude
  • FIG. 6 shows an example in which the solar cell is tilted in two stages up to a horizontal posture, but it is also possible to tilt the solar cell more finely in three stages or more.
  • the combination of the standby control for retracting the solar cell and the return control for returning the solar cell of FIG. 7 also sets an optimal flowchart according to the wind condition at the place where the solar cell is installed. It is possible. That is, the present invention is not limited to the above-described embodiment and may be implemented with appropriate changes as long as the effect that the solar cell can be in a undulating posture that can generate power while ensuring strong wind countermeasures can be obtained. Is possible.

Abstract

　待避制御に起因する発電量の低下を抑制することができる太陽追尾型太陽光発電システムの制御装置を提供する。太陽電池２と、その受光面２ｂが太陽を追尾するように太陽電池２を起伏及び旋回させる駆動手段３とを備えた太陽追尾型太陽光発電システム１の制御装置４は、太陽電池２の起伏姿勢を検出する姿勢検出手段１１と、風速を測定する風速測定手段１２と、姿勢検出手段１１が検出した太陽電池２の起伏姿勢に応じて第１の風速閾値Ｖ１を都度設定する設定部１３と、風速測定手段１２が測定した風速値が第１の風速閾値Ｖ１を上回る場合、駆動手段３により太陽電池２を倒伏させて待避姿勢とする待避制御を行う制御部１４とを備えている。

Description

太陽追尾型太陽光発電システムの制御装置及び太陽追尾型太陽光発電システム
　本発明は、太陽追尾型太陽光発電システムの制御装置及び太陽追尾型太陽光発電システムに関する。
　太陽光を利用して発電する太陽光発電システムとして、発電量を向上させるために、太陽電池の受光面が太陽を追尾するように当該太陽電池を動かす太陽追尾型の太陽光発電システムが知られている（特許文献１参照）。
　図９Ａおよび図９Ｂは、従来の太陽追尾型太陽光発電システムを示す側面図である。
この太陽追尾型太陽光発電システムは、地表に垂直に立てられた支柱１０２の上端部に、旋回台１０５を介して太陽電池１０３が水平旋回自在に取り付けられている。太陽電池１０３は、旋回台１０５に取り付けられたシリンダ１０４を伸縮させることによって、図９Ａに示す起立姿勢と、図９Ｂに示す水平姿勢との間で起伏回動するようになっている。したがって、この太陽追尾型太陽光発電システムは、旋回台１０５を旋回させながらシリンダ１０４を伸縮させて太陽電池１０３を起伏させることにより、太陽電池１０３の受光面１０３ａを常に太陽に正対させることができる。
　ところで、朝方や夕方の時間帯において太陽が地平線に近い位置にあるとき、太陽電池１０３は、受光面１０３ａを太陽に正対させるべく起立姿勢となっている。そのため、太陽電池１０３は図９Ａの矢印ａ’に示す横風をまともに受けることになる。太陽電池１０３がこのような横風を受けた場合、その風力によって支柱１０２が倒れて破損する等の問題が生じる。
　そこで、従来の太陽追尾型太陽光発電システムでは、例えば太陽電池１０３の上端部に風速計（図示省略）を設置し、この風速計が風速閾値を所定時間測定したときに、太陽電池１０３を横風の影響を受けにくい水平姿勢に待避させる待避制御が一般的に行われている。前記風速閾値は、最悪のケース、すなわち太陽電池１０３が起立姿勢で正対する横風を受けたときに支柱１０２等が耐え得る風速値を算出して決定される。
特開２００２－１５１７２２号公報
　従来の太陽追尾型太陽光発電システムにあっては、待避制御に用いられる風速閾値は、季節及び時間を問わず一律に適用される。このため、例えば東京の夏至の正午において、太陽電池１０３は水平姿勢に対して約１５度傾いた姿勢、すなわち横風に対して十分耐え得る姿勢にあるが、このような場合であっても、風速計が太陽電池１０３の起立姿勢時の風速閾値を測定すると太陽電池１０３を待避させることになる。
　このように、従来の太陽追尾型太陽光発電システムは、太陽電池１０３が横風に耐え得る姿勢にあっても、太陽電池１０３を受光面１０３ａが太陽光に正対した状態から待避させる場合があるため、発電量が低下するという問題があった。特に、太陽光を集光して発電する集光型の太陽電池を用いる場合は、集光の焦点が発電素子から外れるだけの変化量で発電量がゼロになるため、集光型ではない太陽電池と比較して極めて大きな影響を与えることになる。
　本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、安全性を損なわずに待避制御に起因する発電量の低下を抑制することができるようにすることを目的とする。
（１）本発明は、太陽電池と、前記太陽電池の受光面が太陽を追尾するように当該太陽電池を起伏及び旋回させる駆動手段とを備えた太陽追尾型太陽光発電システムの制御装置であって、前記太陽電池の起伏姿勢を検出する姿勢検出手段と、風速を測定する風速測定手段と、前記姿勢検出手段が検出した前記太陽電池の起伏姿勢に応じて第１の風速閾値を都度設定する設定部と、前記風速測定手段が測定した風速値が前記第１の風速閾値を上回る場合、前記駆動手段により前記太陽電池を倒伏させて待避姿勢とする待避制御を行う制御部と、を備えている。
　本発明の太陽追尾型太陽光発電システムの制御装置によれば、太陽電池を待避姿勢にする目安となる第１の風速閾値を、姿勢検出手段が検出した太陽電池の起伏姿勢に応じて都度設定しているため、太陽電池の起伏姿勢に応じて第１の風速閾値を適切な値にすることができる。これにより、太陽電池が風速測定手段により測定された風速値に耐え得る起伏姿勢にあるにも関わらず、その起伏姿勢から待避制御が行われるのを防止することができる。その結果、待避制御が行われる回数を従来に比べて低減することができるため、待避制御に起因する発電量の低下を抑制することができる。
　ここで、「太陽電池」とは、太陽電池セルだけでなく、太陽電池セルを複数有する太陽電池パネル（太陽電池モジュール）、又は太陽電池パネルを複数有する太陽電池アレイを含む意味である。
（２）前記制御部は、前記待避制御を行った後に、前記風速測定手段が測定した風速値が所定時間、第２の風速閾値を下回る場合、前記太陽電池を太陽を追尾する起伏姿勢に復帰させる復帰制御を行うのが好ましい。
　この場合、太陽電池を待避させた状態から、太陽を追尾する起伏姿勢に自動的に復帰させることができるため、待避制御に起因する発電量の低下をさらに抑制することができる。
　前記待避姿勢は、設置した地域で想定され得る最大風速にも耐えられるように、下記（３）又は（４）の起伏姿勢であるのが好ましい。
（３）前記待避姿勢は、前記太陽電池の受光面が水平となる姿勢であるのが好ましい。この場合、太陽電池は、待避制御によって強風に耐え得る最も安全な待避姿勢となる。
（４）前記待避姿勢は、前記太陽電池の受光面が水平面に対して起立方向に傾斜する姿勢であるのが好ましい。この場合、太陽電池を待避させたときに太陽電池の受光面は傾斜した状態（例えば、水平面に対して０°よりも大きく、且つ２０°以下の傾斜した状態）で保持されるため、この太陽電池の受光面に雨水や砂塵等の異物が堆積するのを抑制することができる。また、太陽電池を待避させた状態で太陽電池の受光面が水平となる待避姿勢に比べて、太陽電池を起立させて太陽を追尾する起伏姿勢まで復帰させるのに要する時間を短縮することができる。
（５）前記制御部は、前記待避制御において、前記太陽電池を前記待避姿勢とした後に、前記風速測定手段が測定した風速値が第３の風速閾値を上回る場合、前記駆動手段により前記太陽電池の受光面が水平になるまで前記太陽電池をさらに倒伏させるのが好ましい。
　この場合、太陽電池を退避姿勢とした後に強風が吹いた場合であっても、太陽電池をさらに安全な姿勢とすることができる。
（６）前記太陽電池は、太陽光を集光して発電する集光型太陽電池であるのが好ましい。
　この場合は、大きな効果を発揮する。散乱光でも発電する非集光型太陽電池と比較して、直達光でしか発電しない集光型太陽電池の場合、待避制御により直達光が発電素子に届かなくなることは発電量がゼロになることを意味する。従って、太陽電池が風速測定手段により測定された風速値に耐え得る起伏姿勢にあるにも関わらず、その起伏姿勢から待避制御が行われることによって発電量がゼロになるのを防止することができる。その結果、待避制御に起因する発電量の低下を効果的に抑制することができる。
（７）他の観点からみた本発明の太陽追尾型太陽光発電システムは、太陽電池と、前記太陽電池の受光面が太陽を追尾するように当該太陽電池を起伏及び旋回させる駆動手段と、前記（１）に記載の太陽追尾型太陽光発電システムの制御装置と、を備えている。
（８）前記太陽追尾型太陽光発電システムは、前記太陽電池及び前記駆動手段を一組とする複数組の太陽追尾型太陽光発電装置を備え、前記制御装置は、単一の前記姿勢検出手段と、単一の前記風速測定手段と、単一の前記設定部と、単一の前記制御部とからなり、前記単一の制御部は、前記複数組の太陽追尾型太陽光発電装置の太陽電池について前記待避制御を行う。この場合、単一の姿勢検出手段及び単一の風速測定手段を用いた単一の制御部によって、複数組の太陽追尾型太陽光発電装置の全ての太陽電池について待避制御を行うことができるため、太陽追尾型太陽光発電システムの構成を簡略化することができる。
　本発明によれば、待避制御に起因する発電量の低下を抑制することができる。
本発明の第１実施形態に係る太陽追尾型太陽光発電システムを示す斜視図である。 太陽追尾型太陽光発電システムを示す側面図であり、太陽電池を起立姿勢とした状態を示す。 太陽追尾型太陽光発電システムを示す側面図であり、太陽電池を水平姿勢とした状態を示す。 太陽追尾型太陽光発電システムの構成を示すブロック図である。 太陽電池２のアレイ角度を変化させた場合における横風による太陽電池の受風圧と風速との関係を示すグラフである。 風速データを算出するために実行されるフローチャートである。 制御装置が実行する待避制御のフローチャートである。 制御装置が実行する復帰制御のフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る太陽追尾型太陽光発電システムの制御装置が実行する待避制御のフローチャートである。 従来の太陽追尾型太陽光発電システムを示す側面図であり、太陽電池を起立姿勢とした状態を示す。 従来の太陽追尾型太陽光発電システムを示す側面図であり、太陽電池を水平姿勢とした状態を示す。
　１　　　太陽追尾型太陽光発電システム
　２　　　太陽電池
　２ａ　　太陽電池パネル
　２ｂ　　受光面
　３　　　駆動手段
　３ａ　　起伏駆動手段
　３ｂ　　旋回駆動手段
　４　　　制御装置
　６　　　支柱
　７　　　旋回台
　８　　　太陽追尾型太陽光発電装置
１１　　　姿勢検出手段
１２　　　風速測定手段
１３　　　設定部
１４　　　制御部
１４ａ　　第１判定部
１４ｂ　　第２判定部
１４ｃ　　第３判定部
１０２　　支柱
１０３　　太陽電池
１０３ａ　受光面
１０４　　シリンダ
１０５　　旋回台
　Ｈ　　　水平面
　以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。
［太陽追尾型太陽光発電システム］
　図１は、本発明の第１実施形態に係る太陽追尾型太陽光発電システム１を示す斜視図である。また、図２Ａおよび図２Ｂは、その太陽追尾型太陽光発電システム１を示す側面図である。さらに、図３は、太陽追尾型太陽光発電システム１の構成を示すブロック図である。
　図３に示すように、本実施形態の太陽追尾型太陽光発電システム１は、太陽光を利用して発電する太陽電池２と、太陽電池２の受光面２ｂ（図１参照）が太陽を追尾するように太陽電池２を起伏及び旋回させる駆動手段３とを一組とした太陽追尾型太陽光発電装置８を複数組並べて構成されている。太陽追尾型太陽光発電装置８の個数は、ケースバイケースで適宜設定される。
　太陽追尾型太陽光発電システム１は、前記複数組のうちのいずれか一組の太陽追尾型太陽光発電装置８に設けられた単一の制御装置４をさらに備える。この制御装置４は、全ての太陽追尾型太陽光発電装置８の太陽電池２に対して、後述する待避（復帰）制御を行うようになっている。なお、本実施形態の太陽追尾型太陽光発電システム１は、単一の制御装置４によって構成されているが、複数の太陽追尾型太陽光発電装置８を個別に制御する制御装置４を複数備えていても良い。
　図１、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、太陽電池２は、太陽光をレンズ（図示省略）で集光して発電する集光型太陽電池である。太陽電池２は、地表に垂直に立てられた支柱６の上端部に、旋回台７を介して水平旋回及び起伏回動自在に取り付けられている。本実施形態の太陽電池２は、複数の太陽電池セル（図示省略）を有する太陽電池パネル２ａが複数接続された太陽電池アレイからなる。
　なお、本実施形態では、太陽電池アレイを太陽電池２としているが、単数若しくは複数の太陽電池パネル２ａ、または単数若しくは複数の太陽電池セルを太陽電池２としてもよい。また、太陽電池２は、例えばシリコン系の太陽電池のように、太陽光を直接照射して発電する非集光型太陽電池であってもよい。
　駆動手段３は、太陽電池２を起伏回動させる起伏駆動手段３ａと、太陽電池２を水平旋回させる旋回駆動手段３ｂとを備えている。起伏駆動手段３ａは、例えば油圧シリンダからなり、この油圧シリンダを伸縮させることにより、太陽電池２を図２Ａに示す起立姿勢（ここでは太陽電池２のアレイ角度θ＝８０°）と、図２Ｂの実線で示す水平姿勢（太陽電池２のアレイ角度θ＝０°）との間で起伏回動させることができる。ここで、「アレイ角度」とは、図２Ａに示すように、水平面Ｈに対する太陽電池アレイの傾斜角度（起立角度）である。
　旋回駆動手段３ｂは、例えば油圧モータからなり、支柱６内に配置されている。旋回駆動手段３ｂは、前記旋回台７を旋回させることで、太陽電池２を支柱６の軸心回りに水平旋回させるようになっている。したがって、太陽電池２を、旋回駆動手段３ｂで水平旋回させながら、起伏駆動手段３ａで起伏させることにより、太陽電池２の受光面２ｂを常に太陽に正対させることができる。
　制御装置４は、システム１に１台設置されており、強風時において太陽電池２の起伏姿勢を制御するものである。以下、この制御装置４について詳しく説明する。
［制御装置］
　図３に示すように、制御装置４は、単一の姿勢検出手段１１と、単一の風速測定手段１２と、単一の設定部１３と、単一の制御部１４とによって構成されている。
　制御部１４は、支柱６に取り付けられており（図２Ａ参照）、駆動手段３により太陽電池２を倒伏させて待避姿勢とする待避制御と、この待避制御を行った後に太陽電池２をその受光面２ｂが太陽を追尾する起伏姿勢に復帰させる復帰制御とを行う。
　前記待避姿勢は、太陽電池２のアレイ角度θが１０°～３０°の範囲内で設定されるのが好ましい。本実施形態では、図２Ｂの二点鎖線で示すように、太陽電池２のアレイ角度θを２０°に設定されている。
　姿勢検出手段１１は、太陽電池２の起伏姿勢を検出するものであり、例えば太陽電池２に取り付けた傾斜センサからなる。この傾斜センサによって太陽電池２の前記アレイ角度θを検出するようになっている。なお、姿勢検出手段１１は、傾斜センサ以外に、太陽電池２の設置場所における緯度、経度及び日時から太陽の方位と仰角を算出し、この算出した仰角に対応する太陽電池２のアレイ角度θを求めるようにしてもよい。
　風速測定手段１２は、例えば、太陽電池２の上端部に設置された風速計からなり、その太陽電池２の設置場所における風速値を測定する。この風速計は、太陽電池２が起伏回動しても地表に対して垂直な姿勢を保つために、太陽電池２に対して回動可能に取り付けられるとともに、その下端部に錘（図示省略）が取り付けられている。また、風速測定手段１２は、一定時間（例えば５分間）の移動平均風速値を常時算出する。
　設定部１３は、姿勢検出手段１１が検出した太陽電池２の起伏姿勢に応じて、前記待避制御を行う目安となる第１の風速閾値Ｖ１を都度設定する。具体的には、設定部１３は、まず太陽電池２の現在のアレイ角度θに対して、太陽電池２を待避させる必要がある耐風速Ｖｄを、下記式（１）に基づいて算出する。
　Ｖｄ＝√（６２８．７／ｓｉｎθ）　・・・（１）
　この式（１）は、以下の手法により作成されたものである。図２Ａに示すように、支柱６をその一端部が地表に支持された片持ち梁と見なし、太陽電池２の受光面２ｂが図中の矢印ａ方向に示す横風を受けた場合について考える。このとき、支柱６を支持する地表の支持点Ａに支柱６の素材の降伏応力を越えるモーメント力が作用した場合に、支柱６が破壊に至ると仮定する。前記モーメント力は、横風が同じ風速であっても、太陽電池２のアレイ角度θによって太陽電池アレイの受風面積が異なることから異なる値を示す。所定のアレイ角度θにおいて太陽電池２の受光面２ｂが所定の風速の横風から受ける抗力を、汎用の熱流体解析シミュレーターを用いて算出した。また、支柱６が破壊に至る単位面積当たりの抗力（以下、破壊応力という）を、支柱６の断面係数、素材の降伏応力などから算出した。本実施形態では、前記破壊応力は約６５８Ｎ／ｍ２となった。
　図４は、太陽電池２のアレイ角度θを１０°毎に変化させた場合における横風による太陽電池２の受光面２ｂが横風から受ける単位面積当たりの風圧（Ｎ／ｍ２）と風速（ｍ／ｓｅｃ）との関係を示すグラフである。図４において、直線Ｂは前記破壊応力を示しており、各アレイ角度θの曲線における直線Ｂとの交点よりも上側では、支柱６が破壊されることを示している。したがって、例えば、アレイ角度θが８０°の場合、風速が約２５ｍ／ｓに達するまで、支柱６は破壊されずに耐え得ることになる。この耐え得る風速（以下、耐風速という）は、太陽電池２のアレイ角度θが小さくなるほど、すなわち太陽電池２が倒伏するほど大きくなっているのが分かる。この耐風速とアレイ角度θとの関係を表すものとして作成されたのが上記式（１）となる。
　次に、設定部１３は、上記式（１）で算出した耐風速Ｖｄと突風率Ｇとを用いた下記式（２）により第１の風速閾値Ｖ１を算出する。
　Ｖ１＝Ｖｄ／Ｇ　・・・（２）
　ここで、突風率Ｇは、平均風速に対する最大瞬間風速の比であり、地域によって定められる値であるが、日本では１０分間の平均風速に対して１．５～２．０に定められるのが一般的である。この突風率Ｇは、例えばその値を２．０とし、１０分間の平均風速が１０ｍ／ｓの場合、平均風速の２倍である２０ｍ／ｓの最大瞬間風速が吹く可能性があることを意味する。
　本実施形態では、安全を確保するために、５分間の平均風速に対する突風率Ｇを３．０に設定している。したがって、例えば、太陽電池２のアレイ角度θが８０°の場合、耐風速は上述のように２５ｍ／ｓであるため、第１の風速閾値Ｖ１は、上記式（２）により８．６ｍ／ｓとして設定される。このように、本実施形態の第１の風速閾値Ｖ１は、最大瞬間風速が吹く場合を考慮して、耐風速Ｖｄよりも小さい値に設定される。
　なお、設定部１３は、第１の風速閾値Ｖ１を上述のように算出することなく設定することも可能である。例えば、設定部１３は、複数の風速値に対応する第１の風速閾値Ｖ１が予め定められたテーブルを備えておき、このテーブルと現在の風速値とを参照して、第１の風速閾値Ｖ１を設定するようにしても良い。
　制御部１４は、第１判定部１４ａ、第２判定部１４ｂ及び第３判定部１４ｃを備えている。
　第１判定部１４ａは、風速測定手段１２が測定した風速値が第１の風速閾値Ｖ１を上回るか否かを判定する。具体的には、第１判定部１４ａは、風速測定手段１２で算出された前記移動平均風速値が第１の風速閾値Ｖ１を越えるか否かで判定する。
　制御部１４は、第１判定部１４ａの判定結果が肯定的である場合、風速測定手段１２で測定される風速値が設定部１３で算出される第１の風速閾値Ｖ１を下回るように駆動手段３を駆動制御して太陽電池２を倒伏させる。本実施形態では、太陽電池２が図２Ｂの二点鎖線で示す待避姿勢となるように駆動手段３を駆動制御する。
　第２判定部１４ｂは、風速測定手段１２が測定した風速値が所定時間Ｔａ、第２の風速閾値Ｖ２を下回るか否かと、その継続時間を判定する。具体的には、第２判定部１４ｂは、風速測定手段１２で算出された前記移動平均風速値が、第２の風速閾値Ｖ２を下回り、且つこの状態が設定された所定時間Ｔａの間、持続するか否かを判定する。すなわち、第２判定部１４ｂは、嵐が過ぎ去ったと見なせる値として、所定の値（Ｖ２）を下回る風速が何分間（Ｔａ）継続したかで判定する。第２の風速閾値Ｖ２及び所定時間Ｔａは、地域特性に大きく依存する数値であり、例えば台風では、強風が続いた後、一旦収まり、次の強風が来るなど緩急が激しいので、過去のデータを充分に吟味した上で決める必要がある。
　制御部１４は、待避制御を行った後に第２判定部１４ｂの判定結果が肯定的となった場合、太陽電池２をその受光面２ｂが太陽を追尾する起伏姿勢に復帰させるように駆動手段３を駆動制御する。
　第３判定部１４ｃは、風速測定手段１２が測定した風速値が第３の風速閾値Ｖ３を上回るか否かを判定する。具体的には、第３判定部１４ｃは、風速測定手段１２が測定した瞬間風速値が第３の風速閾値Ｖ３を越えたか否かを判定する。
　前記第３の風速閾値Ｖ３は、太陽電池２が待避姿勢のときに、太陽電池２を水平姿勢まで倒伏させる待避制御を行う目安となる固定値であり、制御部１４に予め記憶されている。第３の風速閾値Ｖ３は、待避姿勢（ここでは太陽電池２のアレイ角度θ＝２０°）にある太陽電池２をさらに待避させる必要がある耐風速Ｖｄを上記式（１）に基づいて算出した値未満であることはもちろんであるが、支柱６へ与えるストレス等も考慮して、安全な値を入れておくのが無難である。
　制御部１４は、太陽電池２を待避姿勢に待避させた後に、第３判定部１４ｃの判定結果が肯定的となった場合、太陽電池２を図２Ｂの二点鎖線で示す待避姿勢からさらに倒伏させ、図２Ｂの実線で示すように、太陽電池２を受光面２ｂが水平となる水平姿勢となるように、駆動手段３を駆動制御する。
　図５は、後述する待避制御及び復帰制御において参照される風速データ（第１の風速閾値や移動平均風速値）を算出するために実行されるフローチャートである。この図５のフローチャートでは、まず、姿勢検出手段１１により太陽電池２の現在の起伏姿勢、すなわち太陽電池２のアレイ角度θを確認する（ステップＳＰ１）。そして、設定部１３は、現在の起伏姿勢に対応する耐風速Ｖｄを上記式（１）を用いて算出した後（ステップＳＰ２）、上記式（２）を用いて第１の風速閾値Ｖ１を算出する（ステップＳＰ３）。
　また、前記ステップＳＰ１～ステップＳＰ３と並行して、風速測定手段１２により、現在の風速値を測定し（ステップＳＰ４）、現在迄の一定時間（ここでは５分）の移動平均風速値を算出する（ステップＳＰ５）。
　前記ステップＳＰ１～ＳＰ５は、第１の風速閾値Ｖ１及び移動平均風速値を所定間隔（例えば１秒）毎に算出するために、待避制御又は復帰制御が行われている間、これらの制御と並行して繰り返し実行される。
　図６は、制御装置４が行う待避制御のフローチャートである。以下、この図を参照して、待避制御について説明する。
　まず、制御部１４は、図５のステップＳＰ３で算出された現在の第１の風速閾値Ｖ１を参照する（ステップＳＴ１）。また、制御部１４は、ステップＳＴ１と並行して、図５のステップＳＰ５で算出された現在の移動平均風速値を参照する（ステップＳＴ２）。
　次に、制御部１４は、第１判定部１４ａにより移動平均風速値が第１の風速閾値Ｖ１を越えているか否かを判定する（ステップＳＴ３）。そして、第１判定部１４ａの判定結果が肯定的である場合、すなわち、移動平均風速値が第１の風速閾値Ｖ１を越えている場合、制御部１４は、駆動手段３により太陽電池２を待避姿勢（ここでは太陽電池２のアレイ角度＝２０°）まで倒伏させる（ステップＳＴ４）。なお、ステップＳＴ３において、第１判定部１４ａの判定結果が否定的である場合、すなわち、移動平均風速値が第１の風速閾値Ｖ１を越えていない場合は、ステップＳＴ１及びステップＳＴ２に戻り、現在の第１の風速閾値Ｖ１及び移動平均風速値を再び参照する。
　ステップＳＴ４において太陽電池２を待避姿勢とした後は、図５のステップＳＰ４で測定された現在の風速値を参照する（ステップＳＴ５）。そして、制御部１４は、第３判定部１４ｃにより現在の瞬間風速値が第３の風速閾値Ｖ３を越えているか否かを判定する（ステップＳＴ６）。この第３判定部１４ｃの判定結果が肯定的である場合、すなわち現在の瞬間風速値が第３の風速閾値Ｖ３を越えている場合、制御部１４は、駆動手段３により太陽電池２を待避姿勢からさらに倒伏させて水平姿勢（太陽電池２のアレイ角度θ＝０°）とする（ステップＳＴ７）。
　なお、ステップＳＴ６において、第３判定部１４ｃの判定結果が否定的である場合、すなわち、瞬間風速値が第３の風速閾値Ｖ３を越えていない場合は、ステップＳＴ５に戻り、図５のステップＳＰ４で測定された現在の風速値を再び参照する。
　図７は、制御装置４が、上述の待避制御を行った後に行う復帰制御のフローチャートである。以下、この図を参照して、復帰制御について説明する。
　まず、制御部１４は、当該復帰制御に用いるフラグＦＬＧを「０」に設定する（ステップＳＳ１）。第２の風速閾値Ｖ２及び持続時間（所定時間Ｔａ）は、システム１が設置されている現地環境を考慮の上、嵐が収まったと見なせる数値をそれぞれ予め決めておく。
　次に、制御部１４は、図５のステップＳＰ５で算出された現在迄の一定時間（ここでは５分）の移動平均風速値を参照する（ステップＳＳ２）。
　次に、制御部１４は、第２判定部１４ｂにより移動平均風速値が第２の風速閾値Ｖ２を下回ったか否かを判定する（ステップＳＳ３）。そして、この判定結果が肯定的である場合、すなわち、移動平均風速値が第２の風速閾値Ｖ２を下回った場合、制御部１４は、現在の時刻ｔを確認した後（ステップＳＳ４）、フラグＦＬＧが「１」であるか否かをチェックする（ステップＳＳ５）。制御開始直後において、フラグＦＬＧは「０」に設定されているため、制御部１４は、フラグＦＬＧを「１」に設定するとともに、現在の時刻ｔを開始時刻ｔ０に設定し（ステップＳＳ６）、ステップＳＳ７に移行する。
　ステップＳＳ７において、制御部１４は、第２判定部１４ｂにより開始時刻ｔ０から現在の時刻ｔまでの経過時間（ｔ－ｔ０）が所定時間Ｔａよりも長いか否かを判定する。制御開始直後の経過時間（ｔ－ｔ０）は所定時間Ｔａよりも短いため、ステップＳＳ２に戻り、経過時間（ｔ－ｔ０）が所定時間Ｔａに達するまでステップＳＳ２～ステップＳＳ７を繰り返し行う。その際、ステップＳＳ３において、移動平均風速値が第２の風速閾値Ｖ２を越えた場合、制御部１４は、フラグＦＬＧを「０」に設定した後（ステップＳＳ８）、ステップＳＳ２に戻す。
　一方、移動平均風速値が第２の風速閾値Ｖ２を下回ったまま、経過時間（ｔ－ｔ０）が所定時間Ｔａよりも長くなった場合、すなわち、ステップＳＳ７において経過時間（ｔ－ｔ０）が所定時間Ｔａよりも長くなったと第２判定部１４ｂが判定した場合、制御部１４は、駆動手段３により太陽電池２を待避姿勢等から、太陽を追尾する起伏姿勢に復帰させる（ステップＳＳ９）。
　以上、本実施形態に係る太陽追尾型太陽光発電システム１、及びその制御装置４によれば、太陽電池２を待避姿勢にする目安となる第１の風速閾値Ｖ１を、姿勢検出手段１１が検出した太陽電池２の起伏姿勢に応じて都度算出しているため、太陽電池２の起伏姿勢に応じて第１の風速閾値Ｖ１を適切な値にすることができる。これにより、太陽電池２が風速測定手段１２により測定された風速値に耐え得る起伏姿勢にあるにも関わらず、その起伏姿勢から待避制御が行われるのを防止することができる。その結果、待避制御が行われる回数を従来に比べて低減することができるため、待避制御に起因する発電量の低下を抑制することができる。
　特に、太陽電池２が、太陽光を集光して発電する集光型太陽電池である場合、太陽電池２が太陽を追尾する起伏姿勢から外れると、太陽光を集光することができなくなって発電量がゼロになるため、待避制御が行われる回数が低減されることにより、待避制御に起因する発電量の低下を効果的に抑制することができる。
　また、制御部１４は、待避制御を行った後に、風速測定手段１２が測定した風速値が所定時間Ｔａ、第２の風速閾値Ｖ２を下回る場合、太陽電池２を太陽を追尾する起伏姿勢に復帰させる復帰制御を行うため、太陽電池２を待避させた状態から、太陽を追尾する起伏姿勢に自動的に復帰させることができる。これにより、待避制御に起因する発電量の低下をさらに抑制することができる。
　また、太陽電池２の待避姿勢を、太陽電池２の受光面２ｂが水平面Ｈに対して起立方向に傾斜する姿勢とした場合、この待避姿勢において受光面２ｂは傾斜した状態で保持されるため、受光面２ｂに雨水や砂塵等の異物が堆積するのを抑制することができる。また、受光面２ｂが水平となる待避姿勢に比べて、太陽電池２を起立させて太陽を追尾する起伏姿勢まで復帰させるのに要する時間を短縮することができる。
　また、太陽電池２を待避姿勢とした後に、風速測定手段１２が測定した風速値が第３の風速閾値Ｖ３を上回る場合、太陽電池２は、その受光面２ｂが水平となる姿勢となるため、太陽電池２をさらに安全な姿勢とすることができる。
　また、単一の姿勢検出手段１１及び単一の風速測定手段１２を用いた単一の制御部１４によって、複数組の太陽追尾型太陽光発電装置８の全ての太陽電池２について待避制御を行うことができるため、太陽追尾型太陽光発電システム１の構成を簡略化することができる。
［第２実施形態］
　図８は、本発明の第２実施形態に係る太陽追尾型太陽光発電システムの制御装置が実行する待避制御のフローチャートである。本実施形態における待避制御のステップＳＴ１～ステップＳＴ３は、第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
　ステップＳＴ３において、移動平均風速値が第１の風速閾値Ｖ１を越えた場合、制御部１４は、駆動手段３により太陽電池２を待避姿勢まで倒伏させる（ステップＳＴ４）。その際、制御部１４は、太陽電池２のアレイ角度θを０°、すなわち太陽電池２の受光面２ｂが水平となる水平姿勢（図２Ｂの実線位置）まで太陽電池２を倒伏させる。
　以上のように、本実施形態に係る太陽追尾型太陽光発電システム１の制御装置４によれば、待避制御において太陽電池２を倒伏させる待避姿勢を、太陽電池２の受光面２ｂが水平となる水平姿勢としているため、太陽電池２は、待避制御によって強風に耐え得る最も安全な待避姿勢とすることができる。
　なお、本実施形態における待避姿勢は、水平姿勢（太陽電池２のアレイ角度θ＝０°）としているが、太陽電池２が水平面Ｈに対して若干傾斜した状態であってもよい。この場合、太陽電池２のアレイ角度θは０°よりも大きく、且つ２０°以下の範囲内で設定されるのが好ましい。
　［その他の変形例］
　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、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及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。
　例えば、図６では、太陽電池を水平姿勢まで２段階で倒伏させる例を示したが、より細かく３段階以上の多段階で倒伏させることも可能である。また、このように太陽電池を待避動作させる待機制御と、図７の太陽電池を復帰動作させる復帰制御との組み合わせ方も、太陽電池の設置場所の風況条件に合わせて最適なフローチャートを設定することが可能である。
　すなわち、本発明は、強風対策を確保しつつ太陽電池が発電可能な起伏姿勢となる時間をより長くできるという効果を奏するものであれば、上記実施形態に限らず、適否変更して実施することが可能である。

Claims (8)

  1. 　太陽電池と、前記太陽電池の受光面が太陽を追尾するように当該太陽電池を起伏及び旋回させる駆動手段とを備えた太陽追尾型太陽光発電システムの制御装置であって、
    　前記太陽電池の起伏姿勢を検出する姿勢検出手段と、
    　風速を測定する風速測定手段と、
    　前記姿勢検出手段が検出した前記太陽電池の起伏姿勢に応じて第１の風速閾値を都度設定する設定部と、
    　前記風速測定手段が測定した風速値が前記第１の風速閾値を上回る場合、前記駆動手段により前記太陽電池を倒伏させて待避姿勢とする待避制御を行う制御部と、を備えている太陽追尾型太陽光発電システムの制御装置。
  2. 　前記制御部は、前記待避制御を行った後に、前記風速測定手段が測定した風速値が所定時間、第２の風速閾値を下回る場合、前記太陽電池を太陽を追尾する起伏姿勢に復帰させる復帰制御を行う請求項１に記載の太陽追尾型太陽光発電システムの制御装置。
  3. 　前記待避姿勢は、前記太陽電池の受光面が水平となる姿勢である請求項１又は２に記載の太陽追尾型太陽光発電システムの制御装置。
  4. 　前記待避姿勢は、前記太陽電池の受光面が水平面に対して起立方向に傾斜する姿勢である請求項１又は２に記載の太陽追尾型太陽光発電システムの制御装置。
  5. 　前記制御部は、前記待避制御において、前記太陽電池を前記待避姿勢とした後に、前記風速測定手段が測定した風速値が第３の風速閾値を上回る場合、前記駆動手段により前記太陽電池の受光面が水平になるまで前記太陽電池をさらに倒伏させる請求項４に記載の太陽追尾型太陽光発電システムの制御装置。
  6. 　前記太陽電池は、太陽光を集光して発電する集光型太陽電池である請求項１～５のいずれか一項に記載の太陽追尾型太陽光発電システムの制御装置。
  7. 　太陽電池と、
    　前記太陽電池の受光面が太陽を追尾するように当該太陽電池を起伏及び旋回させる駆動手段と、
    　請求項１に記載の太陽追尾型太陽光発電システムの制御装置と、を備えている太陽追尾型太陽光発電システム。
  8. 　前記太陽電池及び前記駆動手段を一組とする複数組の太陽追尾型太陽光発電装置を備え、
    　前記制御装置は、単一の前記姿勢検出手段と、単一の前記風速測定手段と、単一の前記設定部と、単一の前記制御部とからなり、
    　前記単一の制御部は、前記複数組の太陽追尾型太陽光発電装置の太陽電池について前記待避制御を行う請求項７に記載の太陽追尾型太陽光発電システム。
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