(57)【要約】【課題】複数の太陽光発電ユニットに並設され、複数の太陽光発電ユニットそれぞれが直接的又は間接的に接続される送電線での電力損失の低減を図ることができる太陽光発電システムを提供する。【解決手段】複数の太陽電池モジュールを接続した太陽電池ユニット１と、太陽電池ユニット１から出力される直流電圧を交流電圧に変換するインバータ装置２とを有する太陽光発電ユニット１００及び１０１を複数備え、複数の太陽光発電ユニット１００及び１０１に並設され、複数の太陽光発電ユニット１００及び１０１それぞれが接続される送電線６及び超伝導ケーブル９を備える太陽光発電システム。【選択図】図１
2010097290.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の太陽電池モジュールを接続した太陽電池ユニットと、前記太陽電池ユニットから出力される直流電圧を変換する変換部とを有する太陽光発電ユニットを複数備え、
複数の前記太陽光発電ユニットに並設され、複数の前記太陽光発電ユニットそれぞれが接続される送電線を少なくとも一つ備え、
前記送電線の少なくとも一つが超伝導ケーブルであることを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項２】
前記超伝導ケーブルに冷媒を供給するための冷媒供給装置を備え、前記冷媒供給装置の電源に、前記太陽電池ユニットから出力される直流電圧を利用する請求項１に記載の太陽光発電システム。
【請求項３】
複数の前記太陽光発電ユニットの一部が負荷を備えていない太陽光発電ユニットであり、複数の前記太陽光発電ユニットの残りが負荷を備えていない太陽光発電ユニットである請求項３に記載の太陽光発電システム。
【請求項４】
複数の前記太陽光発電ユニットそれぞれが蓄電デバイスを備える請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽光発電システム。
【請求項５】
前記変換部がインバータ装置である請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽光発電システム。
【請求項６】
前記送電線の一つが第１の送電線であり、前記送電線の他の一つが第２の送電線であり、
前記第２の送電線が、前記第１の送電線よりも高い電圧を送電し、且つ、超伝導ケーブルである請求項１〜５のいずれか１項に記載の太陽光発電システム。
【請求項７】
前記変換部がＤＣ／ＤＣコンバータであり、前記送電線が直流送電線である請求項１〜６のいずれか１項に記載の太陽光発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電システムに関し、特に複数の太陽電池モジュールによって構成される太陽電池ユニットを高速道路等に沿って一連に設置して発電を行うタイプの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では、一つの土地に複数の太陽電池モジュールをアレイ状に設置して発電を行うタイプが一般的であるが、一まとまりの土地に複数の太陽電池モジュールをアレイ状に設置して発電を行う場合、大規模発電になるほど広大な一まとまりの土地が必要となり、土地の確保が困難になる。これに対して、複数の太陽電池モジュールによって構成される太陽電池ユニットを高速道路等に沿って一連に設置して発電を行うタイプの太陽光発電システムが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平８―１２６２２４号公報
【特許文献２】特開平１−２３８４４０号公報
【特許文献３】特開２００８−１１８８４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数の太陽電池モジュールによって構成される太陽電池ユニットを高速道路等に沿って一連に設置して発電を行うタイプの太陽光発電システムでは、複数の太陽光発電ユニットに並設され、複数の太陽光発電ユニットそれぞれが直接的又は間接的に接続される送電線の距離が長くなるので、送電線での電力損失が問題となる。
【０００５】
本発明は、上記の状況に鑑み、複数の太陽光発電ユニットに並設され、複数の太陽光発電ユニットそれぞれが直接的又は間接的に接続される送電線での電力損失の低減を図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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明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ユニットと、前記太陽電池ユニットから出力される直流電圧を変換する変換部とを有する太陽光発電ユニットを複数備え、複数の前記太陽光発電ユニットに並設され、複数の前記太陽光発電ユニットそれぞれが接続される送電線を少なくとも一つ備え、前記送電線の少なくとも一つが超伝導ケーブルである構成とする。
【０００７】
このような構成によると、複数の太陽光発電ユニットに並設され、複数の太陽光発電ユニットそれぞれが接続される送電線の少なくとも一つに超伝導ケーブルを用いるので、複数の太陽光発電ユニットに並設され、複数の太陽光発電ユニットそれぞれが直接的又は間接的に接続される送電線での電力損失の低減を図ることができる。
【０００８】
また、前記超伝導ケーブルに冷媒を供給するための冷媒供給装置を備え、前記冷媒供給装置の電源に、前記太陽電池ユニットから出力される直流電圧を利用することが望ましい。そして、この場合、複数の前記太陽光発電ユニットの一部が負荷を備えていない太陽光発電ユニットであり、複数の前記太陽光発電ユニットの残りが負荷を備えていない太陽光発電ユニットであることが望ましい。このような構成によると、前記冷媒供給装置の電源を、負荷を備えていない太陽光発電ユニットの発電電力によって確保することができる。
【０００９】
また、複数の前記太陽光発電ユニットそれぞれが蓄電デバイスを備えることが望ましい。これにより、送電線に送電異常が生じた場合でも、複数の太陽光発電ユニットそれぞれが独立した電源を確保することができる。
【００１０】
また、既設の設備（交流送電線やトランスなど）を利用することができるため、前記変換部がインバータ装置であることが望ましい。
【００１１】
また、前記送電線の一つが第１の送電線であり、前記送電線の他の一つが第２の送電線であり、前記第２の送電線が、前記第１の送電線よりも高い電圧を送電し、且つ、超伝導ケーブルであることが望ましい。
【００１２】
また、前記変換部がＤＣ／ＤＣコンバータであり、前記送電線が直流送電線であってもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の構成によると、複数の太陽光発電ユニットに並設され、複数の太陽光発電ユニットそれぞれが接続される送電線の少なくとも一つに超伝導ケーブルを用いるので、複数の太陽光発電ユニットに並設され、複数の太陽光発電ユニットそれぞれが直接的又は間接的に接続される送電線での電力損失の低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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。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図１に示す。
【００１５】
図１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は、太陽電池ユニット１と、太陽電池ユニットから出力される直流電圧を交流電圧に変換するインバータ装置２と、照明灯３と、負荷（例えば表示灯等）４とを有する太陽光発電ユニット１００を複数備えるとともに、太陽電池ユニット１と、太陽電池ユニット１から出力される直流電圧を交流電圧に変換するインバータ装置２とを有する太陽光発電ユニット１０１を複数備える。太陽光発電ユニット１００及び１０１は、太陽電池ユニット１の長手方向に沿って例えば高速道路の遮音壁ＮＢに配置され、太陽光発電ユニット１００を所定数（例えば９個）連続で並べ１個の太陽光発電ユニット１０１を挟んでさらに太陽光発電ユニット１００を所定数（例えば９個）連続で並べることを繰り返している。
【００１６】
また、図１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は、太陽光発電ユニット１００のインバータ装置２、照明灯３、及び負荷４又は太陽光発電ユニット１０１のインバータ装置２に接続される分電盤５と、分電盤５を介して太陽光発電ユニット１００のインバータ装置２、照明灯３、及び負荷４並びに太陽光発電ユニット１０１のインバータ装置２に接続されるＡＣ４００Ｖ送電線６とを備える。
【００１７】
さらに、図１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は、ＡＣ４００Ｖ送電線６側からの電圧を高電圧に変圧して超伝導ケーブル９側に供給する又は超伝導ケーブル９側からの電圧を低電圧に変圧してＡＣ４００Ｖ送電線６側に供給する定格容量１５０ｋＶＡのトランス７と、冷媒として作用する液化ガス（例えば液体窒素）を超伝導ケーブル９に供給するとともに、トランス７の高圧側と超伝導ケーブル９との接続を仲介するガスステーション８と、ガスステーション８を介してＡＣ４００Ｖ送電線６に接続される超伝導ケーブル９とを備える。なお、超伝導ケーブル９はＡＣ２２ｋＶ送電線として機能する。
【００１８】
天候の良い日中であって太陽電池ユニット１に日が当たって太陽光発電ユニット１００及び１０１が発電を行っている場合、太陽光発電ユニット１００及び１０１の発電電力は、分電盤５、ＡＣ４００Ｖ送電線６、トランス７、ガスステーション８、超伝導ケーブル９へと順に渡っていくので、ＡＣ４００Ｖ送電線６や超伝導ケーブル９等によって他の電力消費地に送電される。なお、負荷４が天候の良い日中においても電力を消費する負荷である場合、太陽光発電ユニット１００の発電電力は負荷４にも送電される。一方、夜間や天候の悪い日中であって太陽電池ユニット１に日が当たらず太陽光発電ユニット１００及び１０１が発電を行っていない場合、発電所等からの電力が超伝導ケーブル９、ガスステーション８、トランス７、ＡＣ４００Ｖ送電線６、分電盤５、へと順に渡ってくることで、照明灯３及び負荷４に電力が供給される。
【００１９】
インバータ装置２は最大電力点追尾機能を有することが望ましく、本実施形態ではインバータ装置２が最大電力点追尾機能を有するものとする。インバータ装置２が最大電力点追尾制御を行っている場合、多数の太陽光発電ユニット１００及び１０１がＡＣ４００Ｖ送電線６に接続されると、多数の太陽光発電ユニット１００及び１０１から出力される電圧によるＡＣ４００Ｖ送電線６の電圧上昇が問題となる。この電圧上昇を抑制するために、ＡＣ４００Ｖ送電線６には所定の間隔でグリッドが設けられている。
【００２０】
次に、太陽電池ユニット１の構成例について図２を参照して説明する。図２に示す構成例では、太陽電池ユニット１は、開放電圧２４０Ｖ以上の高電圧出力薄膜太陽電池モジュールＭ１を７５個有しており、７５個の高電圧出力薄膜太陽電池モジュールＭ１を直列数１且つ並列数７５で接続しており、高電圧出力薄膜太陽電池モジュールＭ１の並列方向が太陽電池ユニット１の長手方向になる。そして、太陽電池ユニット１とインバータ装置２とが接続ケーブルにより接続されている。
【００２１】
高電圧出力薄膜太陽電池モジュールを用いて太陽電池ユニットを構成する場合、図２に示す構成例のように、直列数を少なくして太陽電池ユニットの開放電圧が所定の範囲の上限を超えないようにする必要がある。なお、前記所定の範囲は太陽電池ユニットの出力電圧を変換する変換装置（例えばインバータ装置）の仕様に従って設定される。
【００２２】
太陽電池ユニット１の他の構成例について図３を参照して説明する。図３に示す構成例では、太陽電池ユニット１は、結晶系太陽電池モジュールＭ２を７５個有しており、７５個の結晶系太陽電池モジュールＭ２を一列に並べて、７５個の結晶系太陽電池モジュールＭ２を直列数２５且つ並列数３で接続しており、７５個の結晶系太陽電池モジュールＭ２を一列に並べている方向が太陽電池ユニット１の長手方向になる。そして、太陽電池ユニット１とインバータ装置２とが接続ケーブルにより接続されている。
【００２３】
結晶系太陽電池モジュールを用いて太陽電池ユニットを構成する場合、図３に示す構成例のように、直列数を多くして太陽電池ユニットの開放電圧が所定の範囲の下限を超えないようにする必要がある。なお、前記所定の範囲は太陽電池ユニットの出力電圧を変換する変換装置（例えばインバータ装置）の仕様に従って設定される。
【００２４】
図３に示す構成例では、太陽電池ユニット１内の３つの並列群を一列に並べているため、太陽電池ユニット１とインバータ装置２とを接続するための接続ケーブルの引き回しが図２に示す構成例よりも多くなり、図２に示す構成例よりも電力損失が大きくなる。したがって、図３に示す構成例よりも図２に示す構成例の方がより好ましい。
【００２５】
次に、ガスステーション８について説明する。ガスステーション８は、液化ガス（例えば液体窒素）を超伝導ケーブル９に供給するための加圧ポンプ又は循環ポンプ（不図示）を有している。図１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では、上記加圧ポンプ又は循環ポンプの電源に、太陽光発電ユニット１００及び１０１の発電電力を利用している。すなわち、上記加圧ポンプ又は循環ポンプは、トランス７の高圧側出力から電源をとっている。
【００２６】
負荷４が天候の良い日中においても電力を消費する負荷である場合、太陽光発電ユニット１００の発電電力は負荷４にも送電されるが、太陽光発電ユニット１０１は一切負荷を有していないので、太陽光発電ユニット内の負荷で電力が消費されるおそれがない。このため、図１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ように太陽光発電ユニット１０１を周期的に配置することで、上記加圧ポンプ又は循環ポンプの電源を太陽光発電ユニット１０１の発電電力によって確保することができる。
【００２７】
ただし、夜間や天候の悪い日中であって太陽電池ユニット１に日が当たらず太陽光発電ユニット１００及び１０１が発電を行っていない場合、超伝導ケーブル９を経由して供給される発電所等からの電力を上記加圧ポンプ又は循環ポンプの電源に利用する。
【００２８】
上述した図１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では、ＡＣ４００Ｖ送電線６や超伝導ケーブル９で送電異常が生じた場合、照明灯３や負荷４の電源が確保できないという問題がある。かかる問題を解決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を図４に示す。なお、図４において図１と同一の部分には同一の符号を付し詳細な説明を省略する。
【００２９】
図４に示す本発明の第２実施形態に係る太陽光発電システムは、図１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において、太陽光発電ユニット１００を太陽光発電ユニット１０２に置換し、太陽光発電ユニット１０１を太陽光発電ユニット１０３に置換した構成である。
【００３０】
太陽光発電ユニット１０２は太陽光発電ユニット１００に蓄電デバイス１０及び発電機（例えばディーゼル発電機）１１を付加した構成であり、太陽光発電ユニット１０３は太陽光発電ユニット１０１に蓄電デバイス１０及び発電機（例えばディーゼル発電機）１１を付加した構成である。蓄電デバイス１０及び発電機１１は図４に示すように分電盤５に接続される。
【００３１】
太陽光発電ユニット１０２では、蓄電デバイス１０は、太陽電池ユニット１の発電電力を蓄電するとともに、照明灯３や負荷４が電力を消費するときには放電により照明灯３や負荷４に電力を供給する。また、発電機１１は蓄電デバイス１０の蓄電が枯渇した場合に動作する。これにより、ＡＣ４００Ｖ送電線６や超伝導ケーブル９で送電異常が生じた場合でも、照明灯３や負荷４の電源を確保することができる。
【００３２】
太陽光発電ユニット１０３では、蓄電デバイス１０は、太陽電池ユニット１の発電電力を蓄電するとともに、分電盤５、ＡＣ４００Ｖ送電線６、及びトランス７を介してガスステーション８の加圧ポンプ又は循環ポンプに電力を供給する。また、発電機１１は蓄電デバイス１０の蓄電が枯渇した場合に動作する。これにより、ＡＣ４００Ｖ送電線６や超伝導ケーブル９で送電異常が生じた場合でも、太陽光発電ユニット１０３とガスステーション８との接続経路に異常がない限り、ガスステーション８の加圧ポンプ又は循環ポンプの電源を確保することができる。
【００３３】
なお、システムの運用上、蓄電デバイス１０の蓄電が枯渇するおそれが実質的に無いのであれば、発電機１１を設ける必要がないので、各太陽光発電ユニットが発電機１１を備えない構成にしてもよい。
【００３４】
上述した本発明の第１及び第２実施形態に係る太陽光発電システムは交流送電を採用したが、送電損失を低減する観点から直流送電を採用してもよい。直流送電を採用した本発明の第３実施形態に係る太陽光発電システムを図５に示す。なお、図５において図４と同一の部分には同一の符号を付し詳細な説明を省略する。
【００３５】
図５に示す本発明の第３実施形態に係る太陽光発電システムは、図４に示す本発明の第２実施形態に係る太陽光発電システムにおいて、太陽光発電ユニット１０２を太陽光発電ユニット１０４に置換し、太陽光発電ユニット１０３を太陽光発電ユニット１０５に置換し、ＡＣ４００Ｖ送電線６をＤＣ４００Ｖ送電線６’にし、トランス７をＤＣ／ＤＣコンバータ１３に置換した構成である。なお、図５に示す本発明の第３実施形態に係る太陽光発電システムにおいて超伝導ケーブル９はＤＣ２２ｋＶ送電線として機能する。
【００３６】
太陽光発電ユニット１０４は太陽光発電ユニット１０２のインバータ装置２をＤＣ／ＤＣコンバータ１２を置換した構成であり、太陽光発電ユニット１０５は太陽光発電ユニット１０３のインバータ装置２をＤＣ／ＤＣコンバータ１２を置換した構成である。
【００３７】
図５に示す本発明の第３実施形態に係る太陽光発電システムでは蓄電デバイス１０が直流電圧を入力するので、図４に示す本発明の第２実施形態に係る太陽光発電システムの場合に比べて、蓄電デバイス１０の具体的構成が簡単となる。一方、図５に示す本発明の第３実施形態に係る太陽光発電システムでは発電機１１が直流電圧を出力する必要があるので、図４に示す本発明の第２実施形態に係る太陽光発電システムの場合に比べて、発電機１１の具体的構成が複雑となる。
【００３８】
なお、本発明は、上記の説明に限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。例えば、超伝導ケーブル９の冷媒は液化ガスに限定されず、他の冷媒であっても構わない。また、太陽電池ユニット１と変換装置（インバータ装置、ＤＣ／ＤＣコンバータ等）とを接続するための接続ケーブルの少なくとも一部を超伝導ケーブルにしてもよい。特に、太陽電池ユニット１が図３に示すような構成である場合、ケーブルの引き回しが多いので超伝導ケーブルを用いることが有用である。また、ＡＣ４００Ｖ送電線６或いはＤＣ４００Ｖ送電線６’を超伝導ケーブルにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】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。
【図２】は、図１に示す太陽光発電システムが備える太陽電池ユニットの構成例を示す図である。
【図３】は、図１に示す太陽光発電システムが備える太陽電池ユニットの他の構成例を示す図である。
【図４】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】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。
【符号の説明】
【００４０】
１  太陽電池ユニット
２  インバータ装置
３  照明灯
４  負荷
５  分電盤
６  ＡＣ４００Ｖ送電線
６’  ＤＣ４００Ｖ送電線
７  トランス
８  ガスステーション
９  超伝導ケーブル
１０  蓄電デバイス
１１  発電機
１２、１３  ＤＣ／ＤＣコンバータ
１００〜１０５  太陽光発電ユニット
Ｍ１  高電圧出力薄膜太陽電池モジュール
Ｍ２  結晶系太陽電池モジュール
ＮＢ  遮音壁
【図１】
2010097290.tif 000003
【図２】
2010097290.tif 000004
【図３】
2010097290.tif 000005
【図４】
2010097290.tif 000006
【図５】
2010097290.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成21年10月5日(2009.10.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
複数の前記太陽光発電ユニットの一部が負荷を備えていない太陽光発電ユニットであり、複数の前記太陽光発電ユニットの残りが負荷を備えていない太陽光発電ユニットである請求項２に記載の太陽光発電システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
図１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は、太陽電池ユニット１と、太陽電池ユニット１から出力される直流電圧を交流電圧に変換するインバータ装置２と、照明灯３と、負荷（例えば表示灯等）４とを有する太陽光発電ユニット１００を複数備えるとともに、太陽電池ユニット１と、太陽電池ユニット１から出力される直流電圧を交流電圧に変換するインバータ装置２とを有する太陽光発電ユニット１０１を複数備える。太陽光発電ユニット１００及び１０１は、太陽電池ユニット１の長手方向に沿って例えば高速道路の遮音壁ＮＢに配置され、太陽光発電ユニット１００を所定数（例えば９個）連続で並べ１個の太陽光発電ユニット１０１を挟んでさらに太陽光発電ユニット１００を所定数（例えば９個）連続で並べることを繰り返している。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
上述した図１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では、ＡＣ４００Ｖ送電線６や超伝導ケーブル９で送電異常が生じた場合、照明灯３や負荷４の電源が確保できないという問題がある。かかる問題を解決することができる本発明の第２実施形態に係る太陽光発電システムを図４に示す。なお、図４において図１と同一の部分には同一の符号を付し詳細な説明を省略する。
【手続補正書】
【提出日】平成21年10月6日(2009.10.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
複数の前記太陽光発電ユニットの一部が負荷を備えている太陽光発電ユニットであり、複数の前記太陽光発電ユニットの残りが負荷を備えていない太陽光発電ユニットである請求項２に記載の太陽光発電システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
また、前記超伝導ケーブルに冷媒を供給するための冷媒供給装置を備え、前記冷媒供給装置の電源に、前記太陽電池ユニットから出力される直流電圧を利用することが望ましい。そして、この場合、複数の前記太陽光発電ユニットの一部が負荷を備えている太陽光発電ユニットであり、複数の前記太陽光発電ユニットの残りが負荷を備えていない太陽光発電ユニットであることが望ましい。このような構成によると、前記冷媒供給装置の電源を、負荷を備えていない太陽光発電ユニットの発電電力によって確保することができる。