太陽光発電システム
【課題】太陽電池モジュールと、太陽電池モジュールを電力系統へ連系するパワーコンディショナとを電気的に接続する回路全体の状況を容易に測定可能な太陽光発電システムを提供する。
【解決手段】太陽光発電システム１は、複数の太陽電池ストリング６を多段階かつ電気的に並列接続する複数の接続箱７と、終端に位置する接続箱７ｂに電気的に接続して太陽電池ストリング６を電力系統へ連系するパワーコンディショナ１１と、接続箱７の入力側における電流を計測する複数の入力側電流計２５と、接続箱７の出力側における電流を計測する複数の出力側電流計２６と、接続箱７の出力側における電圧を計測する複数の電圧計２７と、入力側電流計２５、出力側電流計２６および電圧計２７の計測結果を取得して送信する複数の情報収集装置３１と、情報収集装置３１から入力側電流計２５、出力側電流計２６および電圧計２７の計測結果を受信して記憶する記憶装置３２と、を備える。
【解決手段】太陽光発電システム１は、複数の太陽電池ストリング６を多段階かつ電気的に並列接続する複数の接続箱７と、終端に位置する接続箱７ｂに電気的に接続して太陽電池ストリング６を電力系統へ連系するパワーコンディショナ１１と、接続箱７の入力側における電流を計測する複数の入力側電流計２５と、接続箱７の出力側における電流を計測する複数の出力側電流計２６と、接続箱７の出力側における電圧を計測する複数の電圧計２７と、入力側電流計２５、出力側電流計２６および電圧計２７の計測結果を取得して送信する複数の情報収集装置３１と、情報収集装置３１から入力側電流計２５、出力側電流計２６および電圧計２７の計測結果を受信して記憶する記憶装置３２と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明に係る実施形態は、太陽光発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電システムは、受光面に光を受けて発電する太陽電池モジュールを複数有する発電システムであり、複数の太陽電池モジュールを直列、並列に接続して所望の直流電圧と発電電力を得る。具体的には、太陽光発電システムは、複数の太陽電池モジュールを直列に接続して太陽電池ストリングを構成し、複数の太陽電池ストリングを並列に接続して所望の直流電圧と発電電力を得る。
【０００３】
ところで、近年、所謂メガソーラーシステムと呼ばれ、１ＭＷを超える発電能力を有する太陽光発電システムの開発が進んでいる。メガソーラーシステムは、数十Ｗの発電能力を有する太陽電池モジュールを極めて多量（例えば、数千枚以上）に備える。そこで、メガソーラーシステムのような太陽光発電システムは、複数の太陽電池ストリングを並列に接続する多段の接続箱を用いて、複数の太陽電池ストリングを並列かつ多段階に接続する。
【０００４】
このような大規模の太陽光発電システムにおいて太陽電池モジュールが故障すると、故障した太陽電池モジュールを特定するために多大な時間と労力を必要とする。
【０００５】
そこで、それぞれの太陽電池モジュールから当該太陽電池モジュールの位置情報、特性および温度データを収集して状況を容易かつ迅速に確認可能な太陽光発電システムが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２６７０３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の太陽光発電システムは、個々の太陽電池モジュールの状況を確認して、故障した太陽電池モジュールの位置を容易に知ることが可能である。
【０００８】
ところで、メガソーラーシステムのような大規模な太陽光発電システムは、太陽電池モジュールの他に、多数の接続箱や、これらを電気的に接続する多数のケーブルを備える。これら多数の接続箱やケーブルも太陽電池モジュールと同様に故障する虞があり、故障した場合に故障箇所を特定することは太陽電池と同様に多大な時間と労力を必要とする。
【０００９】
しかしながら、従来の太陽光発電システムでは、個々の太陽電池モジュールの故障の有無や故障した太陽電池モジュールの位置情報を知ることはできるが、接続箱やケーブルを含む回路全体の故障の有無や故障箇所の位置を知ることは困難であった。
【００１０】
そこで、本発明は、太陽電池モジュールと、太陽電池モジュールを電力系統へ連系するパワーコンディショナとを電気的に接続する回路全体の状況を容易に測定可能な太陽光発電システムを提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の課題を解決するため本発明の実施形態に係る太陽光発電システムは、それぞれが電気的に直列接続する複数の太陽電池モジュールを有する複数の太陽電池ストリングと、それぞれが複数の前記太陽電池ストリングを多段階かつ電気的に並列接続する複数の接続箱と、終端に位置する前記接続箱に電気的に接続して前記太陽電池モジュールまたは前記太陽電池ストリングを電力系統へ連系するパワーコンディショナと、それぞれが前記接続箱の入力側における電流を計測する複数の入力側電流計と、それぞれが前記接続箱の出力側における電流を計測する複数の出力側電流計と、それぞれが前記接続箱の出力側における電圧を計測する複数の電圧計と、それぞれが前記入力側電流計、前記出力側電流計および前記電圧計の計測結果を取得して送信する複数の情報収集装置と、前記情報収集装置から前記入力側電流計、前記出力側電流計および前記電圧計の計測結果を受信して記憶する記憶装置と、を備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る太陽光発電システムを示すブロック図。
【図２】本発明の実施形態に係る太陽光発電システムの監視系統を示すブロック図。
【図３】本発明の実施形態に係る太陽光発電システムの接続箱を示すブロック図。
【図４】本発明の実施形態に係る太陽光発電システムの測定結果の一例を示す図。
【図５】本発明の実施形態に係る太陽光発電システムの始端に位置する接続箱における出力特性の一例を示す線図。
【図６】本発明の実施形態に係る太陽光発電システムの終端に位置する接続箱における出力特性の一例を示す線図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係る太陽光発電システムの実施形態について図１から図６を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態に係る太陽光発電システムを示すブロック図である。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態に係る太陽光発電システム１は、太陽電池モジュール５を直列、並列に接続して所望の直流電圧と発電能力とを得ることが可能であり、小規模な太陽光発電システムからメガソーラーシステムのような大規模な太陽光発電システムまで、発電能力に応じて必要数の太陽電池モジュール５を備える。
【００１６】
太陽光発電システム１は、それぞれが電気的に直列に接続する複数の太陽電池モジュール５を有する複数の太陽電池ストリング６と、それぞれが複数の太陽電池ストリング６を多段階かつ電気的に並列に接続する複数の接続箱７と、終端に位置する接続箱７ｂに電気的に接続して太陽電池モジュール５または太陽電池ストリング６を電力系統１０１へ連系するパワーコンディショナ１１と、を備える。
【００１７】
太陽電池モジュール５は、数十Ｗの発電能力を有し、長方形状の受光面で光を受けて発電する。太陽電池ストリング６は、所望の直流電圧に応じて所要数の太陽電池モジュール５を直列に接続した回路である。なお、太陽光発電システム１は、太陽電池ストリング６に代えて単体の太陽電池モジュール５を電気的に並列に接続するものでも良く、太陽電池モジュール５および太陽電池ストリング６の数量は合計２つ以上であればいくつでも良い。太陽電池モジュール５および太陽電池ストリング６を総称して、単に「太陽電池５、６」と呼ぶ。
【００１８】
複数の接続箱７のうち、太陽電池ストリング６に直接接続する接続箱７を「始端に位置する接続箱７ａ」と呼び、パワーコンディショナ１１に直接接続する接続箱７を「終端に位置する接続箱７ｂ」と呼ぶ。複数の接続箱７は、所望の直流電流に応じて所要数の太陽電池ストリング６を電気的に並列に接続する。また、複数の接続箱７は、接続箱７ａを電気的に並列に接続する接続箱７ｂによって太陽電池ストリング６を多段階に接続する。さらに複数の接続箱７は、パワーコンディショナ１１の入力回路数に応じて複数の接続箱７ｂを備える。
【００１９】
なお、太陽光発電システム１は、所望の直流電流に応じて始端に位置する接続箱７ａと終端に位置する接続箱７ｂとの間に任意の段数の接続箱（図示省略）を配置することができる。また、太陽光発電システム１が小規模であり太陽電池モジュール５または太陽電池ストリング６の数量が比較的少数である場合、接続箱７ａをパワーコンディショナ１１へ直接接続する単段の構成であっても良い。
【００２０】
パワーコンディショナ１１は、太陽電池５、６が出力する直流電力を所定周波数（例えば、商用電源周波数）の交流電力に変換するインバータ１２を備え、交流系統に接続する負荷設備（図示省略）に電力供給したり、電力系統１０１に並列接続して電力供給したりする。
【００２１】
また、パワーコンディショナ１１は、太陽電池５、６の出力が日射強度や太陽電池５、６の表面温度によって変動するために、最大出力点を追従するように太陽電池５、６の動作点を変化して太陽電池５、６から最大電力（最大出力）を取り出す最大電力追従制御（ＭＰＰＴ：Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｐｏｉｎｔ Ｔｒａｃｋｉｎｇ）を行う。最大電力追従制御は、パワーコンディショナ１１の直流動作電圧もしくは直流電流またはこれらの両方を一定時間間隔でわずかに変動し、そのときの太陽電池５、６の出力電力と前回の出力電力記憶値とを比較して常に太陽電池５、６の出力電力が大きくなるようにパワーコンディショナ１１の直流動作電圧を変化する。
【００２２】
さらに、パワーコンディショナ１１は、インバータ１２の入力側における電流を計測する入力側電流計１５と、インバータ１２の入力側における電圧を計測する入力側電圧計１６と、インバータ１２の出力側における電流を計測する出力側電流計１７と、インバータ１２の出力側における電圧を計測する出力側電圧計１８と、インバータ１２の出力側における周波数を計測する周波数測定器１９と、を備える。
【００２３】
ケーブル２１は、太陽電池モジュール５、太陽電池ストリング６、接続箱７およびパワーコンディショナ１１を電気的に接続する。
【００２４】
また、太陽光発電システム１は、それぞれが接続箱７の入力側における電流を計測する複数の入力側電流計２５と、それぞれが接続箱７の出力側における電流を計測する複数の出力側電流計２６と、それぞれが接続箱７の出力側における電圧を計測する複数の電圧計２７と、を備える。
【００２５】
さらに、太陽光発電システム１は、それぞれが入力側電流計２５、出力側電流計２６および電圧計２７の計測結果を取得して送信する複数の情報収集装置３１と、情報収集装置３１から入力側電流計２５、出力側電流計２６および電圧計２７の計測結果を受信（図１中、矢印Ｒ）して記憶する記憶装置３２と、を備える。
【００２６】
情報収集装置３１は、それぞれの接続箱７に納まり、当該接続箱７における入力側電流計２５、出力側電流計２６および電圧計２７の計測結果を取得する。
【００２７】
図２は、本発明の実施形態に係る太陽光発電システムの監視系統を示すブロック図である。
【００２８】
図２に示すように、本実施形態に係る太陽光発電システム１の監視系統３５は、それぞれの接続箱７に納まる情報収集装置３１から通信回線３６を通じて入力側電流計２５、出力側電流計２６および電圧計２７の計測結果を取得し、記憶装置３２に記憶する。また、監視系統３５は、パワーコンディショナ１１から第二通信回線３７を通じて入力側電圧計１６、出力側電流計１７、出力側電圧計１８および周波数測定器１９の計測結果を取得し、記憶装置３２に記憶する。
【００２９】
記憶装置３２の少なくとも一部は、通信回線３６に接続する１台または数台のパーソナル・コンピュータ３８である。パーソナル・コンピュータ３８に代えてＣＰＵ、ＤＳＰ等の演算チップを搭載した演算ボードであっても良い。
【００３０】
パーソナル・コンピュータ３８は、時刻情報を計数する時刻計数装置を兼ねる。具体的には、パーソナル・コンピュータ３８は、太陽光発電システム１内のＮＴＰタイムサーバであり、太陽光発電システム１外のＮＴＰタイムサーバを利用して時計を合わせる。
【００３１】
通信回線３６は、情報収集装置３１とパーソナル・コンピュータ３８との間で情報の送受信を行う。通信回線３６は、例えば、トークン・リング、IEEE802.11(x)、Ethernet（登録商標）またはその他の無線ベースまたは有線ベースのデータ通信メカニズム等の既存の多数のデータ転送メカニズムである。本実施形態に係る通信回線３６は、Ethernet（登録商標）およびIEEE802.11(x)を利用する無線通信装置３９を介してパーソナル・コンピュータ３８と情報収集装置３１とを接続する。
【００３２】
第二通信回線３７は、通信回線３６と同様、例えば、トークン・リング、IEEE802.11(x)、Ethernet（登録商標）またはその他の無線ベースまたは有線ベースのデータ通信メカニズム等の既存の多数のデータ転送メカニズムである。本実施形態に係る第二通信回線３７は、ネットワークハブ４１を介してパーソナル・コンピュータ３８とパワーコンディショナ１１とを接続する。
【００３３】
情報収集装置３１は、パーソナル・コンピュータ３８の時刻情報に同期する内部時計４２に基づき同時刻に入力側電流計２５、出力側電流計２６および電圧計２７の計測結果を取得し、取得時の時刻を計測結果に添付して記憶装置３２へ送信する。また、情報収集装置３１は、予め定める所定の経過時間（例えば１秒）ごとに入力側電流計２５、出力側電流計２６および電圧計２７の計測結果を取得し、取得時の時刻を計測結果に添付して記憶装置３２へ送信する。情報収集装置３１は、入力側電流計２５、出力側電流計２６および電圧計２７の計測結果を一旦記憶した後、非同期に記憶装置３２へ送信する。
【００３４】
また、監視系統３５は、記憶装置３２から入力側電流計２５、出力側電流計２６および電圧計２７の計測結果を読み出してパワーコンディショナ１１が出力する発電量を推定し、この推定値とパワーコンディショナ１１が出力する発電量の測定値とを比較して太陽電池５、６に電気的に接続する回路における異常の有無を診断する診断装置４３を備える。
【００３５】
診断装置４３は、ルータ４５および第二通信回線３７を通じて記憶装置３２およびパワーコンディショナ１１に接続する。
【００３６】
診断装置４３は、記憶装置３２から入力側電流計２５、出力側電流計２６および電圧計２７の計測結果を読み出してパワーコンディショナ１１が出力する発電量を推定する一方、記憶装置３２から入力側電流計１５、入力側電圧計１６、出力側電流計１７、出力側電圧計１８および周波数測定器１９を読み出してパワーコンディショナ１１が出力する発電量の測定値を得る。なお、診断装置４３は、パワーコンディショナ１１から直接的に入力側電流計１５、入力側電圧計１６、出力側電流計１７、出力側電圧計１８および周波数測定器１９を受信してパワーコンディショナ１１が出力する発電量の測定値としても良い。
【００３７】
図３は、本発明の実施形態に係る太陽光発電システムの接続箱を示すブロック図である。
【００３８】
図３に示すように、本実施形態に係る太陽光発電システム１の接続箱７は、太陽電池ストリング６または他の接続箱７を電気的に並列に接続するケーブル２１と、入力側電流計２５と、出力側電流計２６と、電圧計２７と、情報収集装置３１と、を納める。
【００３９】
ケーブル２１は、太陽電池ストリング６または前段に位置する他の接続箱７の出力を束ねてパワーコンディショナ１１または後段に位置する他の接続箱７へ送る。ケーブル２１は、正極側の導線２１ａおよび負極側の導線２１ｂを備える。
【００４０】
入力側電流計２５および出力側電流計２６は、例えばシャント抵抗器であり、情報収集装置３１に接続する。
【００４１】
情報収集装置３１は、通信回線３６を通じてパーソナル・コンピュータ３８と通信を行うことができる。情報収集装置３１は、ＳＮＴＰ（Simple Network Time Protocol）を利用し、ＮＴＰタイムサーバとしてのパーソナル・コンピュータ３８を利用して内部時計４２を合わせる。
【００４２】
情報収集装置３１は、同じ接続箱７に納まる入力側電流計２５、出力側電流計２６および電圧計２７それぞれに接続し、これらの計測結果を取得する。情報収集装置３１は、入力側電流計２５、出力側電流計２６および電圧計２７の少なくとも１つの計測結果を取得するものであれば良い。
【００４３】
入力側電流計２５、出力側電流計２６、電圧計２７および情報収集装置３１は、太陽電池５、６が出力する電力によって動作するものであり、より具体的には、パワーコンディショナ１１が出力する交流電力によって動作する。
【００４４】
図４は、本発明の実施形態に係る太陽光発電システムの測定結果の一例を示す図である。
【００４５】
図４に示すように、本実施形態に係る記憶装置３２としてのパーソナル・コンピュータ３８は、計測結果（入力側電流計２５、出力側電流計２６、電圧計２７、入力側電流計１５、入力側電圧計１６、出力側電流計１７、出力側電圧計１８および周波数測定器１９の計測結果）と、当該計測結果の取得時の時刻とを対にして、測定点ごとに表形式で記憶する。
【００４６】
なお、図４におけるＹＹ：ＭＭ：ＤＤ：ＨＨ：ＭＭ：ＳＳは時刻データであり、計測結果の取得年月日、時間（時、分、秒）を表し、同じ計測点においては同時刻のデータは無く、全測定点に渡って同時刻のデータが１群ずつ存在する。
【００４７】
また、各測定点は、入力側電流計２５、出力側電流計２６、電圧計２７、入力側電流計１５、入力側電圧計１６、出力側電流計１７、出力側電圧計１８および周波数測定器１９のいずれかに一対一で対応付けられる。
【００４８】
このように構成された太陽光発電システム１は、接続箱７の入力側と出力側との測定結果およびインバータ１２の入力側と出力側との測定結果を次々に比較することによって故障の有無を診断する。
【００４９】
図５は、本発明の実施形態に係る太陽光発電システムの始端に位置する接続箱における出力特性の一例を示す線図である。
【００５０】
図６は、本発明の実施形態に係る太陽光発電システムの終端に位置する接続箱における出力特性の一例を示す線図である。
【００５１】
なお、図５および図６は、縦軸に電流値Ｉ、横軸に電圧値Ｖを取る。
【００５２】
先ず、図５に示すように、本実施形態に係る太陽光発電システム１の始端に位置する接続箱７ａに着目する。それぞれの太陽電池ストリング６の出力特性Ｓは、相互に直列に接続する太陽電池モジュール５の出力特性Ｍの水平和である。この太陽電池ストリング６の出力特性Ｓは、接続箱７ａの入力側で測定される。
【００５３】
接続箱７ａの出力特性Ａ−１は、相互に並列に接続する太陽電池ストリング６の出力特性Ｓの垂直和である。この接続箱７ａの出力特性Ａ−１は、接続箱７ａの出力側で測定される。
【００５４】
しかるに、接続箱７ａの出力側で測定する出力特性Ａ−１と、接続箱７ａの入力側で測定する太陽電池ストリング６の出力特性Ｓの垂直和の値とが不一致であれば、接続箱７ａ内に故障が生じていることが分かる。
【００５５】
また、接続箱７ａの出力側で測定する出力特性Ａ−１と、接続箱７ｂの入力側で測定する接続箱７ａの出力特性Ａ−２とが不一致であれば、接続箱７ａと接続箱７ｂとを中継するケーブル２１に故障が生じていることが分かる。
【００５６】
次いで、図６に示すように、本実施形態に係る太陽光発電システム１の終端に位置する接続箱７ｂに着目する。接続箱７ｂの出力特性Ａ−３は、接続箱７ｂの入力側で測定する接続箱７ａの出力特性Ａ−２の垂直和である。この接続箱７ｂの出力特性Ａ−３は、接続箱７ｂの出力側で測定される。
【００５７】
しかるに、接続箱７ｂの出力側で測定する出力特性Ａ−３と、接続箱７ｂの入力側で測定する接続箱７ａの出力特性Ａ−２の垂直和の値とが不一致であれば、接続箱７ｂ内に故障が生じていることが分かる。
【００５８】
さらに同様にして、接続箱７ｂの出力側で測定する出力特性Ａ−３の垂直和の値と、インバータ１２の入力側で測定する出力特性Ｉ−１とを比較することによって、接続箱７ｂとインバータ１２とを接続するケーブル２１や、インバータ１２そのものの故障の有無を診断することもできる。
【００５９】
また、太陽電池ストリング６に対する放射照度や太陽電池ストリング６の温度を測定して太陽電池ストリング６の出力特性Ｓを推定することによって、この推定値と接続箱７ａの入力側で測定する太陽電池ストリング６の出力特性Ｓの測定結果とを比較することで太陽電池ストリング６の故障の有無を診断することもできる。
【００６０】
さらに、接続箱７ａの入力側で測定する太陽電池ストリング６の出力特性Ｓから太陽光発電システム１全体の出力を推定することも可能であり、この推定値とインバータ１２の出力の測定結果を比較することによって、太陽光発電システム１全体の健全性を簡便に確認することもできる。仮にこの比較結果が不一致であれば、それぞれの接続箱７の入力側と出力側との測定結果を比較することによって故障箇所を容易に特定することができる。
【００６１】
本実施形態に係る太陽光発電システム１は、入力側電流計２５、出力側電流計２６、電圧計２７、入力側電流計１５、入力側電圧計１６、出力側電流計１７、出力側電圧計１８および周波数測定器１９の計測結果を取得し、各測定箇所における出力特性の測定結果と、当該計測箇所よりも前段側の計測結果から推定する出力特性の推定値とを比較することによって、太陽電池５、６、接続箱７、パワーコンディショナ１１、ケーブル２１の故障を判断する。このため、太陽光発電システム１は、ミリ秒オーダーの精度を保って各測定箇所における測定の同期を行うことが好ましい。
【００６２】
ところで、従来の太陽光発電システムの場合、各測定箇所からパーソナル・コンピュータへ計測結果を送信する場合、一般に、所謂ポーリング方式と呼ばれる通信制御が行われる。このポーリング方式では、親局としてのパーソナル・コンピュータは、予め設定されている順序で子局である計測箇所へ送信権が必要か否かを尋ね、尋ねられた計測箇所は測定結果の送信が必要であれば測定結果を送信し、必要なければパーソナル・コンピュータへその旨の信号を返す。このポーリング方式の場合、多数の測定箇所が同時期に測定結果の取得と送信とを行うと、測定箇所からパーソナル・コンピュータへ送る測定結果の情報量が通信回線のデータ伝送量を超えてしまい、測定結果を消失してしまう虞がある。他方、データ伝送量を減じるため、各測定箇所で測定結果の取得および送信を行うタイミングを安易にずらしてしまうと、測定箇所間の測定結果の同期が取れない。
【００６３】
そこで、本実施形態に係る太陽光発電システム１は、情報収集装置３１の内部時計４２を同期し、所定の時間毎に測定結果を取得することによって各測定箇所における計測の同期を図る。また、本実施形態に係る太陽光発電システム１は、取得時の時刻を計測結果に添付した後、情報収集装置３１から記憶装置３２へ非同期に測定結果を送ることによって送信するデータの容量を抑制し、通信回線３６の負荷を下げ、測定結果を確実に記憶装置３２へ記憶する。
【００６４】
このように、本実施形態に係る太陽光発電システム１は、接続箱７の入力側および出力側における出力特性の推定値と測定値とを比較することによって、接続箱７やケーブル２１を含む回路全体の状況を容易に測定できる。
【００６５】
ところで、一般に、太陽光発電システム１は、気温や天候の影響で出力が変化し易いため、全ての接続箱７における計測の同時性が不十分であると、各計測箇所における出力特性の推定値と測定値との比較判断が困難になる。そこで、本実施形態に係る太陽光発電システム１は、時刻計数装置としてのパーソナル・コンピュータ３８に基づき情報収集装置３１の内部時計４２を合わせ、接続箱７の入力側および出力側における測定の同期を図ることによって、全ての接続箱７における計測を略同時に行い、接続箱７の入力側および出力側における出力特性の推定値と測定値との比較判断の信頼性を向上できる。
【００６６】
また、本実施形態に係る太陽光発電システム１は、メガソーラーシステムのように計測箇所が多数に上り測定結果のデータ量が大量であっても、測定結果に時刻を添付し、各情報収集装置３１から非同期に測定結果を送信することによって、限られたデータ伝送量の通信回線３６を有効に活用して測定結果を確実に記憶装置３２へ記憶できる。
【００６７】
さらに、本実施形態に係る太陽光発電システム１は、パワーコンディショナ１１が出力する交流電力によって入力側電流計２５、出力側電流計２６、電圧計２７および情報収集装置３１を駆動するため、電力系統１０１側から連系変電設備（図示省略）を経て太陽光発電システム１構内の広域に亘って商用電力を導くケーブルを敷設する必要がなく、保守性、施工性に優れている。
【００６８】
さらにまた、本実施形態に係る太陽光発電システム１は、各情報収集装置３１から非同期に測定結果を送信可能であることから、通信回線３６を容易に無線化可能であり、これによって測定結果を伝送するケーブルを太陽光発電システム１の構内で広域に亘って敷設する必要がなく、保守性、施工性に優れている。
【００６９】
また、本実施形態に係る太陽光発電システム１は、接続箱７の入力側および出力側における出力特性の推定値と測定値とを比較することによって、接続箱７やケーブル２１を含む回路全体の故障の有無や故障箇所をもれなく、迅速に特定することができる。
【００７０】
したがって、本実施形態に係る太陽光発電システム１によれば、太陽電池モジュール５と、太陽電池モジュール５を電力系統へ連系するパワーコンディショナ１１とを電気的に接続する回路全体の状況を容易に測定できる。
【００７１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７２】
１ 太陽光発電システム
５ 太陽電池モジュール
６ 太陽電池ストリング
７ 接続箱
７ａ 接続箱
７ｂ 接続箱
１１ パワーコンディショナ
１２ インバータ
１５ 入力側電流計
１６ 入力側電圧計
１７ 出力側電流計
１８ 出力側電圧計
１９ 周波数測定器
２１ ケーブル
２５ 入力側電流計
２６ 出力側電流計
２７ 電圧計
３１ 情報収集装置
３２ 記憶装置
３５ 監視系統
３６ 通信回線
３７ 第二通信回線
３８ パーソナル・コンピュータ
３９ 無線通信装置
４１ ネットワークハブ
４２ 内部時計
４３ 診断装置
４５ ルータ
１０１ 電力系統
【技術分野】
【０００１】
本発明に係る実施形態は、太陽光発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電システムは、受光面に光を受けて発電する太陽電池モジュールを複数有する発電システムであり、複数の太陽電池モジュールを直列、並列に接続して所望の直流電圧と発電電力を得る。具体的には、太陽光発電システムは、複数の太陽電池モジュールを直列に接続して太陽電池ストリングを構成し、複数の太陽電池ストリングを並列に接続して所望の直流電圧と発電電力を得る。
【０００３】
ところで、近年、所謂メガソーラーシステムと呼ばれ、１ＭＷを超える発電能力を有する太陽光発電システムの開発が進んでいる。メガソーラーシステムは、数十Ｗの発電能力を有する太陽電池モジュールを極めて多量（例えば、数千枚以上）に備える。そこで、メガソーラーシステムのような太陽光発電システムは、複数の太陽電池ストリングを並列に接続する多段の接続箱を用いて、複数の太陽電池ストリングを並列かつ多段階に接続する。
【０００４】
このような大規模の太陽光発電システムにおいて太陽電池モジュールが故障すると、故障した太陽電池モジュールを特定するために多大な時間と労力を必要とする。
【０００５】
そこで、それぞれの太陽電池モジュールから当該太陽電池モジュールの位置情報、特性および温度データを収集して状況を容易かつ迅速に確認可能な太陽光発電システムが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２６７０３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の太陽光発電システムは、個々の太陽電池モジュールの状況を確認して、故障した太陽電池モジュールの位置を容易に知ることが可能である。
【０００８】
ところで、メガソーラーシステムのような大規模な太陽光発電システムは、太陽電池モジュールの他に、多数の接続箱や、これらを電気的に接続する多数のケーブルを備える。これら多数の接続箱やケーブルも太陽電池モジュールと同様に故障する虞があり、故障した場合に故障箇所を特定することは太陽電池と同様に多大な時間と労力を必要とする。
【０００９】
しかしながら、従来の太陽光発電システムでは、個々の太陽電池モジュールの故障の有無や故障した太陽電池モジュールの位置情報を知ることはできるが、接続箱やケーブルを含む回路全体の故障の有無や故障箇所の位置を知ることは困難であった。
【００１０】
そこで、本発明は、太陽電池モジュールと、太陽電池モジュールを電力系統へ連系するパワーコンディショナとを電気的に接続する回路全体の状況を容易に測定可能な太陽光発電システムを提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の課題を解決するため本発明の実施形態に係る太陽光発電システムは、それぞれが電気的に直列接続する複数の太陽電池モジュールを有する複数の太陽電池ストリングと、それぞれが複数の前記太陽電池ストリングを多段階かつ電気的に並列接続する複数の接続箱と、終端に位置する前記接続箱に電気的に接続して前記太陽電池モジュールまたは前記太陽電池ストリングを電力系統へ連系するパワーコンディショナと、それぞれが前記接続箱の入力側における電流を計測する複数の入力側電流計と、それぞれが前記接続箱の出力側における電流を計測する複数の出力側電流計と、それぞれが前記接続箱の出力側における電圧を計測する複数の電圧計と、それぞれが前記入力側電流計、前記出力側電流計および前記電圧計の計測結果を取得して送信する複数の情報収集装置と、前記情報収集装置から前記入力側電流計、前記出力側電流計および前記電圧計の計測結果を受信して記憶する記憶装置と、を備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る太陽光発電システムを示すブロック図。
【図２】本発明の実施形態に係る太陽光発電システムの監視系統を示すブロック図。
【図３】本発明の実施形態に係る太陽光発電システムの接続箱を示すブロック図。
【図４】本発明の実施形態に係る太陽光発電システムの測定結果の一例を示す図。
【図５】本発明の実施形態に係る太陽光発電システムの始端に位置する接続箱における出力特性の一例を示す線図。
【図６】本発明の実施形態に係る太陽光発電システムの終端に位置する接続箱における出力特性の一例を示す線図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係る太陽光発電システムの実施形態について図１から図６を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態に係る太陽光発電システムを示すブロック図である。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態に係る太陽光発電システム１は、太陽電池モジュール５を直列、並列に接続して所望の直流電圧と発電能力とを得ることが可能であり、小規模な太陽光発電システムからメガソーラーシステムのような大規模な太陽光発電システムまで、発電能力に応じて必要数の太陽電池モジュール５を備える。
【００１６】
太陽光発電システム１は、それぞれが電気的に直列に接続する複数の太陽電池モジュール５を有する複数の太陽電池ストリング６と、それぞれが複数の太陽電池ストリング６を多段階かつ電気的に並列に接続する複数の接続箱７と、終端に位置する接続箱７ｂに電気的に接続して太陽電池モジュール５または太陽電池ストリング６を電力系統１０１へ連系するパワーコンディショナ１１と、を備える。
【００１７】
太陽電池モジュール５は、数十Ｗの発電能力を有し、長方形状の受光面で光を受けて発電する。太陽電池ストリング６は、所望の直流電圧に応じて所要数の太陽電池モジュール５を直列に接続した回路である。なお、太陽光発電システム１は、太陽電池ストリング６に代えて単体の太陽電池モジュール５を電気的に並列に接続するものでも良く、太陽電池モジュール５および太陽電池ストリング６の数量は合計２つ以上であればいくつでも良い。太陽電池モジュール５および太陽電池ストリング６を総称して、単に「太陽電池５、６」と呼ぶ。
【００１８】
複数の接続箱７のうち、太陽電池ストリング６に直接接続する接続箱７を「始端に位置する接続箱７ａ」と呼び、パワーコンディショナ１１に直接接続する接続箱７を「終端に位置する接続箱７ｂ」と呼ぶ。複数の接続箱７は、所望の直流電流に応じて所要数の太陽電池ストリング６を電気的に並列に接続する。また、複数の接続箱７は、接続箱７ａを電気的に並列に接続する接続箱７ｂによって太陽電池ストリング６を多段階に接続する。さらに複数の接続箱７は、パワーコンディショナ１１の入力回路数に応じて複数の接続箱７ｂを備える。
【００１９】
なお、太陽光発電システム１は、所望の直流電流に応じて始端に位置する接続箱７ａと終端に位置する接続箱７ｂとの間に任意の段数の接続箱（図示省略）を配置することができる。また、太陽光発電システム１が小規模であり太陽電池モジュール５または太陽電池ストリング６の数量が比較的少数である場合、接続箱７ａをパワーコンディショナ１１へ直接接続する単段の構成であっても良い。
【００２０】
パワーコンディショナ１１は、太陽電池５、６が出力する直流電力を所定周波数（例えば、商用電源周波数）の交流電力に変換するインバータ１２を備え、交流系統に接続する負荷設備（図示省略）に電力供給したり、電力系統１０１に並列接続して電力供給したりする。
【００２１】
また、パワーコンディショナ１１は、太陽電池５、６の出力が日射強度や太陽電池５、６の表面温度によって変動するために、最大出力点を追従するように太陽電池５、６の動作点を変化して太陽電池５、６から最大電力（最大出力）を取り出す最大電力追従制御（ＭＰＰＴ：Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｐｏｉｎｔ Ｔｒａｃｋｉｎｇ）を行う。最大電力追従制御は、パワーコンディショナ１１の直流動作電圧もしくは直流電流またはこれらの両方を一定時間間隔でわずかに変動し、そのときの太陽電池５、６の出力電力と前回の出力電力記憶値とを比較して常に太陽電池５、６の出力電力が大きくなるようにパワーコンディショナ１１の直流動作電圧を変化する。
【００２２】
さらに、パワーコンディショナ１１は、インバータ１２の入力側における電流を計測する入力側電流計１５と、インバータ１２の入力側における電圧を計測する入力側電圧計１６と、インバータ１２の出力側における電流を計測する出力側電流計１７と、インバータ１２の出力側における電圧を計測する出力側電圧計１８と、インバータ１２の出力側における周波数を計測する周波数測定器１９と、を備える。
【００２３】
ケーブル２１は、太陽電池モジュール５、太陽電池ストリング６、接続箱７およびパワーコンディショナ１１を電気的に接続する。
【００２４】
また、太陽光発電システム１は、それぞれが接続箱７の入力側における電流を計測する複数の入力側電流計２５と、それぞれが接続箱７の出力側における電流を計測する複数の出力側電流計２６と、それぞれが接続箱７の出力側における電圧を計測する複数の電圧計２７と、を備える。
【００２５】
さらに、太陽光発電システム１は、それぞれが入力側電流計２５、出力側電流計２６および電圧計２７の計測結果を取得して送信する複数の情報収集装置３１と、情報収集装置３１から入力側電流計２５、出力側電流計２６および電圧計２７の計測結果を受信（図１中、矢印Ｒ）して記憶する記憶装置３２と、を備える。
【００２６】
情報収集装置３１は、それぞれの接続箱７に納まり、当該接続箱７における入力側電流計２５、出力側電流計２６および電圧計２７の計測結果を取得する。
【００２７】
図２は、本発明の実施形態に係る太陽光発電システムの監視系統を示すブロック図である。
【００２８】
図２に示すように、本実施形態に係る太陽光発電システム１の監視系統３５は、それぞれの接続箱７に納まる情報収集装置３１から通信回線３６を通じて入力側電流計２５、出力側電流計２６および電圧計２７の計測結果を取得し、記憶装置３２に記憶する。また、監視系統３５は、パワーコンディショナ１１から第二通信回線３７を通じて入力側電圧計１６、出力側電流計１７、出力側電圧計１８および周波数測定器１９の計測結果を取得し、記憶装置３２に記憶する。
【００２９】
記憶装置３２の少なくとも一部は、通信回線３６に接続する１台または数台のパーソナル・コンピュータ３８である。パーソナル・コンピュータ３８に代えてＣＰＵ、ＤＳＰ等の演算チップを搭載した演算ボードであっても良い。
【００３０】
パーソナル・コンピュータ３８は、時刻情報を計数する時刻計数装置を兼ねる。具体的には、パーソナル・コンピュータ３８は、太陽光発電システム１内のＮＴＰタイムサーバであり、太陽光発電システム１外のＮＴＰタイムサーバを利用して時計を合わせる。
【００３１】
通信回線３６は、情報収集装置３１とパーソナル・コンピュータ３８との間で情報の送受信を行う。通信回線３６は、例えば、トークン・リング、IEEE802.11(x)、Ethernet（登録商標）またはその他の無線ベースまたは有線ベースのデータ通信メカニズム等の既存の多数のデータ転送メカニズムである。本実施形態に係る通信回線３６は、Ethernet（登録商標）およびIEEE802.11(x)を利用する無線通信装置３９を介してパーソナル・コンピュータ３８と情報収集装置３１とを接続する。
【００３２】
第二通信回線３７は、通信回線３６と同様、例えば、トークン・リング、IEEE802.11(x)、Ethernet（登録商標）またはその他の無線ベースまたは有線ベースのデータ通信メカニズム等の既存の多数のデータ転送メカニズムである。本実施形態に係る第二通信回線３７は、ネットワークハブ４１を介してパーソナル・コンピュータ３８とパワーコンディショナ１１とを接続する。
【００３３】
情報収集装置３１は、パーソナル・コンピュータ３８の時刻情報に同期する内部時計４２に基づき同時刻に入力側電流計２５、出力側電流計２６および電圧計２７の計測結果を取得し、取得時の時刻を計測結果に添付して記憶装置３２へ送信する。また、情報収集装置３１は、予め定める所定の経過時間（例えば１秒）ごとに入力側電流計２５、出力側電流計２６および電圧計２７の計測結果を取得し、取得時の時刻を計測結果に添付して記憶装置３２へ送信する。情報収集装置３１は、入力側電流計２５、出力側電流計２６および電圧計２７の計測結果を一旦記憶した後、非同期に記憶装置３２へ送信する。
【００３４】
また、監視系統３５は、記憶装置３２から入力側電流計２５、出力側電流計２６および電圧計２７の計測結果を読み出してパワーコンディショナ１１が出力する発電量を推定し、この推定値とパワーコンディショナ１１が出力する発電量の測定値とを比較して太陽電池５、６に電気的に接続する回路における異常の有無を診断する診断装置４３を備える。
【００３５】
診断装置４３は、ルータ４５および第二通信回線３７を通じて記憶装置３２およびパワーコンディショナ１１に接続する。
【００３６】
診断装置４３は、記憶装置３２から入力側電流計２５、出力側電流計２６および電圧計２７の計測結果を読み出してパワーコンディショナ１１が出力する発電量を推定する一方、記憶装置３２から入力側電流計１５、入力側電圧計１６、出力側電流計１７、出力側電圧計１８および周波数測定器１９を読み出してパワーコンディショナ１１が出力する発電量の測定値を得る。なお、診断装置４３は、パワーコンディショナ１１から直接的に入力側電流計１５、入力側電圧計１６、出力側電流計１７、出力側電圧計１８および周波数測定器１９を受信してパワーコンディショナ１１が出力する発電量の測定値としても良い。
【００３７】
図３は、本発明の実施形態に係る太陽光発電システムの接続箱を示すブロック図である。
【００３８】
図３に示すように、本実施形態に係る太陽光発電システム１の接続箱７は、太陽電池ストリング６または他の接続箱７を電気的に並列に接続するケーブル２１と、入力側電流計２５と、出力側電流計２６と、電圧計２７と、情報収集装置３１と、を納める。
【００３９】
ケーブル２１は、太陽電池ストリング６または前段に位置する他の接続箱７の出力を束ねてパワーコンディショナ１１または後段に位置する他の接続箱７へ送る。ケーブル２１は、正極側の導線２１ａおよび負極側の導線２１ｂを備える。
【００４０】
入力側電流計２５および出力側電流計２６は、例えばシャント抵抗器であり、情報収集装置３１に接続する。
【００４１】
情報収集装置３１は、通信回線３６を通じてパーソナル・コンピュータ３８と通信を行うことができる。情報収集装置３１は、ＳＮＴＰ（Simple Network Time Protocol）を利用し、ＮＴＰタイムサーバとしてのパーソナル・コンピュータ３８を利用して内部時計４２を合わせる。
【００４２】
情報収集装置３１は、同じ接続箱７に納まる入力側電流計２５、出力側電流計２６および電圧計２７それぞれに接続し、これらの計測結果を取得する。情報収集装置３１は、入力側電流計２５、出力側電流計２６および電圧計２７の少なくとも１つの計測結果を取得するものであれば良い。
【００４３】
入力側電流計２５、出力側電流計２６、電圧計２７および情報収集装置３１は、太陽電池５、６が出力する電力によって動作するものであり、より具体的には、パワーコンディショナ１１が出力する交流電力によって動作する。
【００４４】
図４は、本発明の実施形態に係る太陽光発電システムの測定結果の一例を示す図である。
【００４５】
図４に示すように、本実施形態に係る記憶装置３２としてのパーソナル・コンピュータ３８は、計測結果（入力側電流計２５、出力側電流計２６、電圧計２７、入力側電流計１５、入力側電圧計１６、出力側電流計１７、出力側電圧計１８および周波数測定器１９の計測結果）と、当該計測結果の取得時の時刻とを対にして、測定点ごとに表形式で記憶する。
【００４６】
なお、図４におけるＹＹ：ＭＭ：ＤＤ：ＨＨ：ＭＭ：ＳＳは時刻データであり、計測結果の取得年月日、時間（時、分、秒）を表し、同じ計測点においては同時刻のデータは無く、全測定点に渡って同時刻のデータが１群ずつ存在する。
【００４７】
また、各測定点は、入力側電流計２５、出力側電流計２６、電圧計２７、入力側電流計１５、入力側電圧計１６、出力側電流計１７、出力側電圧計１８および周波数測定器１９のいずれかに一対一で対応付けられる。
【００４８】
このように構成された太陽光発電システム１は、接続箱７の入力側と出力側との測定結果およびインバータ１２の入力側と出力側との測定結果を次々に比較することによって故障の有無を診断する。
【００４９】
図５は、本発明の実施形態に係る太陽光発電システムの始端に位置する接続箱における出力特性の一例を示す線図である。
【００５０】
図６は、本発明の実施形態に係る太陽光発電システムの終端に位置する接続箱における出力特性の一例を示す線図である。
【００５１】
なお、図５および図６は、縦軸に電流値Ｉ、横軸に電圧値Ｖを取る。
【００５２】
先ず、図５に示すように、本実施形態に係る太陽光発電システム１の始端に位置する接続箱７ａに着目する。それぞれの太陽電池ストリング６の出力特性Ｓは、相互に直列に接続する太陽電池モジュール５の出力特性Ｍの水平和である。この太陽電池ストリング６の出力特性Ｓは、接続箱７ａの入力側で測定される。
【００５３】
接続箱７ａの出力特性Ａ−１は、相互に並列に接続する太陽電池ストリング６の出力特性Ｓの垂直和である。この接続箱７ａの出力特性Ａ−１は、接続箱７ａの出力側で測定される。
【００５４】
しかるに、接続箱７ａの出力側で測定する出力特性Ａ−１と、接続箱７ａの入力側で測定する太陽電池ストリング６の出力特性Ｓの垂直和の値とが不一致であれば、接続箱７ａ内に故障が生じていることが分かる。
【００５５】
また、接続箱７ａの出力側で測定する出力特性Ａ−１と、接続箱７ｂの入力側で測定する接続箱７ａの出力特性Ａ−２とが不一致であれば、接続箱７ａと接続箱７ｂとを中継するケーブル２１に故障が生じていることが分かる。
【００５６】
次いで、図６に示すように、本実施形態に係る太陽光発電システム１の終端に位置する接続箱７ｂに着目する。接続箱７ｂの出力特性Ａ−３は、接続箱７ｂの入力側で測定する接続箱７ａの出力特性Ａ−２の垂直和である。この接続箱７ｂの出力特性Ａ−３は、接続箱７ｂの出力側で測定される。
【００５７】
しかるに、接続箱７ｂの出力側で測定する出力特性Ａ−３と、接続箱７ｂの入力側で測定する接続箱７ａの出力特性Ａ−２の垂直和の値とが不一致であれば、接続箱７ｂ内に故障が生じていることが分かる。
【００５８】
さらに同様にして、接続箱７ｂの出力側で測定する出力特性Ａ−３の垂直和の値と、インバータ１２の入力側で測定する出力特性Ｉ−１とを比較することによって、接続箱７ｂとインバータ１２とを接続するケーブル２１や、インバータ１２そのものの故障の有無を診断することもできる。
【００５９】
また、太陽電池ストリング６に対する放射照度や太陽電池ストリング６の温度を測定して太陽電池ストリング６の出力特性Ｓを推定することによって、この推定値と接続箱７ａの入力側で測定する太陽電池ストリング６の出力特性Ｓの測定結果とを比較することで太陽電池ストリング６の故障の有無を診断することもできる。
【００６０】
さらに、接続箱７ａの入力側で測定する太陽電池ストリング６の出力特性Ｓから太陽光発電システム１全体の出力を推定することも可能であり、この推定値とインバータ１２の出力の測定結果を比較することによって、太陽光発電システム１全体の健全性を簡便に確認することもできる。仮にこの比較結果が不一致であれば、それぞれの接続箱７の入力側と出力側との測定結果を比較することによって故障箇所を容易に特定することができる。
【００６１】
本実施形態に係る太陽光発電システム１は、入力側電流計２５、出力側電流計２６、電圧計２７、入力側電流計１５、入力側電圧計１６、出力側電流計１７、出力側電圧計１８および周波数測定器１９の計測結果を取得し、各測定箇所における出力特性の測定結果と、当該計測箇所よりも前段側の計測結果から推定する出力特性の推定値とを比較することによって、太陽電池５、６、接続箱７、パワーコンディショナ１１、ケーブル２１の故障を判断する。このため、太陽光発電システム１は、ミリ秒オーダーの精度を保って各測定箇所における測定の同期を行うことが好ましい。
【００６２】
ところで、従来の太陽光発電システムの場合、各測定箇所からパーソナル・コンピュータへ計測結果を送信する場合、一般に、所謂ポーリング方式と呼ばれる通信制御が行われる。このポーリング方式では、親局としてのパーソナル・コンピュータは、予め設定されている順序で子局である計測箇所へ送信権が必要か否かを尋ね、尋ねられた計測箇所は測定結果の送信が必要であれば測定結果を送信し、必要なければパーソナル・コンピュータへその旨の信号を返す。このポーリング方式の場合、多数の測定箇所が同時期に測定結果の取得と送信とを行うと、測定箇所からパーソナル・コンピュータへ送る測定結果の情報量が通信回線のデータ伝送量を超えてしまい、測定結果を消失してしまう虞がある。他方、データ伝送量を減じるため、各測定箇所で測定結果の取得および送信を行うタイミングを安易にずらしてしまうと、測定箇所間の測定結果の同期が取れない。
【００６３】
そこで、本実施形態に係る太陽光発電システム１は、情報収集装置３１の内部時計４２を同期し、所定の時間毎に測定結果を取得することによって各測定箇所における計測の同期を図る。また、本実施形態に係る太陽光発電システム１は、取得時の時刻を計測結果に添付した後、情報収集装置３１から記憶装置３２へ非同期に測定結果を送ることによって送信するデータの容量を抑制し、通信回線３６の負荷を下げ、測定結果を確実に記憶装置３２へ記憶する。
【００６４】
このように、本実施形態に係る太陽光発電システム１は、接続箱７の入力側および出力側における出力特性の推定値と測定値とを比較することによって、接続箱７やケーブル２１を含む回路全体の状況を容易に測定できる。
【００６５】
ところで、一般に、太陽光発電システム１は、気温や天候の影響で出力が変化し易いため、全ての接続箱７における計測の同時性が不十分であると、各計測箇所における出力特性の推定値と測定値との比較判断が困難になる。そこで、本実施形態に係る太陽光発電システム１は、時刻計数装置としてのパーソナル・コンピュータ３８に基づき情報収集装置３１の内部時計４２を合わせ、接続箱７の入力側および出力側における測定の同期を図ることによって、全ての接続箱７における計測を略同時に行い、接続箱７の入力側および出力側における出力特性の推定値と測定値との比較判断の信頼性を向上できる。
【００６６】
また、本実施形態に係る太陽光発電システム１は、メガソーラーシステムのように計測箇所が多数に上り測定結果のデータ量が大量であっても、測定結果に時刻を添付し、各情報収集装置３１から非同期に測定結果を送信することによって、限られたデータ伝送量の通信回線３６を有効に活用して測定結果を確実に記憶装置３２へ記憶できる。
【００６７】
さらに、本実施形態に係る太陽光発電システム１は、パワーコンディショナ１１が出力する交流電力によって入力側電流計２５、出力側電流計２６、電圧計２７および情報収集装置３１を駆動するため、電力系統１０１側から連系変電設備（図示省略）を経て太陽光発電システム１構内の広域に亘って商用電力を導くケーブルを敷設する必要がなく、保守性、施工性に優れている。
【００６８】
さらにまた、本実施形態に係る太陽光発電システム１は、各情報収集装置３１から非同期に測定結果を送信可能であることから、通信回線３６を容易に無線化可能であり、これによって測定結果を伝送するケーブルを太陽光発電システム１の構内で広域に亘って敷設する必要がなく、保守性、施工性に優れている。
【００６９】
また、本実施形態に係る太陽光発電システム１は、接続箱７の入力側および出力側における出力特性の推定値と測定値とを比較することによって、接続箱７やケーブル２１を含む回路全体の故障の有無や故障箇所をもれなく、迅速に特定することができる。
【００７０】
したがって、本実施形態に係る太陽光発電システム１によれば、太陽電池モジュール５と、太陽電池モジュール５を電力系統へ連系するパワーコンディショナ１１とを電気的に接続する回路全体の状況を容易に測定できる。
【００７１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７２】
１ 太陽光発電システム
５ 太陽電池モジュール
６ 太陽電池ストリング
７ 接続箱
７ａ 接続箱
７ｂ 接続箱
１１ パワーコンディショナ
１２ インバータ
１５ 入力側電流計
１６ 入力側電圧計
１７ 出力側電流計
１８ 出力側電圧計
１９ 周波数測定器
２１ ケーブル
２５ 入力側電流計
２６ 出力側電流計
２７ 電圧計
３１ 情報収集装置
３２ 記憶装置
３５ 監視系統
３６ 通信回線
３７ 第二通信回線
３８ パーソナル・コンピュータ
３９ 無線通信装置
４１ ネットワークハブ
４２ 内部時計
４３ 診断装置
４５ ルータ
１０１ 電力系統
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが電気的に直列接続する複数の太陽電池モジュールを有する複数の太陽電池ストリングと、
それぞれが複数の前記太陽電池ストリングを多段階かつ電気的に並列接続する複数の接続箱と、
終端に位置する前記接続箱に電気的に接続して前記太陽電池モジュールまたは前記太陽電池ストリングを電力系統へ連系するパワーコンディショナと、
それぞれが前記接続箱の入力側における電流を計測する複数の入力側電流計と、
それぞれが前記接続箱の出力側における電流を計測する複数の出力側電流計と、
それぞれが前記接続箱の出力側における電圧を計測する複数の電圧計と、
それぞれが前記入力側電流計、前記出力側電流計および前記電圧計の計測結果を取得して送信する複数の情報収集装置と、
前記情報収集装置から前記入力側電流計、前記出力側電流計および前記電圧計の計測結果を受信して記憶する記憶装置と、を備えることを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項２】
時刻情報を計数する時刻計数装置を備え、
前記情報収集装置は、前記時刻情報に同期する内部時計に基づき同時刻に前記計測結果を取得し、取得時の時刻を前記計測結果に添付することを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電システム。
【請求項３】
それぞれの前記情報収集装置は、前記計測結果を非同期に送信することを特徴とする請求項１または２に記載の太陽光発電システム。
【請求項４】
前記入力側電流計、前記出力側電流計、前記電圧計および前記情報収集装置は、前記太陽電池モジュールまたは前記太陽電池ストリングが出力する電力によって動作することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の太陽光発電システム。
【請求項５】
前記情報収集装置と前記記憶装置との間で情報の送受信を行う無線通信装置を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の太陽光発電システム。
【請求項６】
前記記憶装置から前記測定結果を読み出して前記パワーコンディショナが出力する発電量を推定し、この推定値と前記パワーコンディショナが出力する発電量の測定値とを比較して前記太陽電池ストリングに電気的に接続する回路における異常の有無を診断する診断装置を備えることを特徴とする請求項２に記載の太陽光発電システム。
【請求項１】
それぞれが電気的に直列接続する複数の太陽電池モジュールを有する複数の太陽電池ストリングと、
それぞれが複数の前記太陽電池ストリングを多段階かつ電気的に並列接続する複数の接続箱と、
終端に位置する前記接続箱に電気的に接続して前記太陽電池モジュールまたは前記太陽電池ストリングを電力系統へ連系するパワーコンディショナと、
それぞれが前記接続箱の入力側における電流を計測する複数の入力側電流計と、
それぞれが前記接続箱の出力側における電流を計測する複数の出力側電流計と、
それぞれが前記接続箱の出力側における電圧を計測する複数の電圧計と、
それぞれが前記入力側電流計、前記出力側電流計および前記電圧計の計測結果を取得して送信する複数の情報収集装置と、
前記情報収集装置から前記入力側電流計、前記出力側電流計および前記電圧計の計測結果を受信して記憶する記憶装置と、を備えることを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項２】
時刻情報を計数する時刻計数装置を備え、
前記情報収集装置は、前記時刻情報に同期する内部時計に基づき同時刻に前記計測結果を取得し、取得時の時刻を前記計測結果に添付することを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電システム。
【請求項３】
それぞれの前記情報収集装置は、前記計測結果を非同期に送信することを特徴とする請求項１または２に記載の太陽光発電システム。
【請求項４】
前記入力側電流計、前記出力側電流計、前記電圧計および前記情報収集装置は、前記太陽電池モジュールまたは前記太陽電池ストリングが出力する電力によって動作することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の太陽光発電システム。
【請求項５】
前記情報収集装置と前記記憶装置との間で情報の送受信を行う無線通信装置を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の太陽光発電システム。
【請求項６】
前記記憶装置から前記測定結果を読み出して前記パワーコンディショナが出力する発電量を推定し、この推定値と前記パワーコンディショナが出力する発電量の測定値とを比較して前記太陽電池ストリングに電気的に接続する回路における異常の有無を診断する診断装置を備えることを特徴とする請求項２に記載の太陽光発電システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−３８３４５（Ｐ２０１３−３８３４５Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７５２９３（Ｐ２０１１−１７５２９３）
【出願日】平成２３年８月１０日（２０１１．８．１０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１０日（２０１１．８．１０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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