(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池をパワーコンディショナにより電力系統と連系させた太陽光発電システムにおいて、前記太陽電池の出力電圧が起動設定値よりも大きくなった状態が初期設定時間だけ継続した時点で、前記パワーコンディショナを待機状態から運転状態へ移行させ、太陽電池の出力電圧が保護設定値よりも小さくなる条件、太陽電池の発電電力が太陽電池の定格の所定比率よりも小さくなる条件、太陽電池発電システムに故障が発生する条件のうちのいずれかの条件を満足した時点で、前記パワーコンディショナを運転状態から待機状態へ移行させる運転制御方法であって、
前記太陽電池の出力電圧が前記保護設定値よりも小さくなる条件で前記パワーコンディショナを運転状態から待機状態へ移行させた場合に限り、前記初期設定時間をその初期設定時間よりも長いハンチング回避時間に変更し、前記太陽電池の出力電圧が前記起動設定値よりも大きくなった状態が前記ハンチング回避時間だけ継続した時点で、前記パワーコンディショナを待機状態から運転状態へ移行させることにより、パワーコンディショナが待機状態から運転状態への移行と運転状態から待機状態への移行とを繰り返すハンチングの回数を低減させることを特徴とする太陽光発電システムの運転制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池をパワーコンディショナにより電力系統と連系させた太陽光発電システムを待機状態から運転状態へ移行させたり、あるいは運転状態から待機状態へ移行させる太陽光発電システムの運転制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保護の観点からクリーンな自然エネルギーの一つとして太陽光を利用した太陽光発電システムが注目されている。この太陽光発電システムは、インバータからなるパワーコンディショナ（電力変換装置）により太陽電池を商用電源などの電力系統と連系させた構成を具備する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この太陽電池と電力系統とをパワーコンディショナにより連系させた太陽光発電システムでは、太陽光の日射量に応じて、太陽電池で発電した電力の負荷への供給を制御する上で、前述のパワーコンディショナによりシステム全体を起動停止させる必要がある。例えば、朝方、太陽光による日射が強くなってくると、太陽光発電を開始するためにシステムを起動させ、昼間はシステムの運転を継続し、夕方になって、太陽光による日射が弱くなってくると、太陽光発電を中止するためにシステムを停止させる必要がある。
【０００４】
従来、太陽光発電システムの起動停止は、以下の条件に基づいて太陽光発電システムを待機状態から運転状態へ移行させたり、あるいは運転状態から待機状態へ移行させるようにしていた。
【０００５】
朝方、太陽光による日射が強くなって太陽電池の出力電圧が起動設定値である４００Ｖより大きくなる状態が所定時間だけ継続した時点で、パワーコンディショナを待機状態から運転状態へ移行させることにより、システムを起動させて太陽光発電を開始する。
【０００６】
夕方、太陽光による日射が弱くなって太陽電池の発電電力が定格の２％より小さくなる状態が所定時間だけ継続した時点で、パワーコンディショナを運転状態から待機状態へ移行させることにより、システムを停止させて太陽光発電を中止するようにしている。
【０００７】
なお、パワーコンディショナの保護機能として、システムの起動中であっても太陽電池の出力電圧が３００Ｖより小さくなった時点で、パワーコンディショナを運転状態から待機状態へ移行させることにより、システムを停止させて太陽光発電を中止するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−１２６２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、前述したように、朝方、太陽光の日射が強くなって太陽電池の出力電圧が４００Ｖより大きくなる状態が所定時間だけ継続した時点で、パワーコンディショナを待機状態から運転状態へ移行させることにより、システムを起動させて太陽光発電を開始するようにしている。
【００１０】
しかしながら、この太陽光発電の開始直後、パワーコンディショナを待機状態から運転状態へ移行させることで電力系統との連系により太陽電池の出力電圧が低下することがある。この太陽電池の出力電圧の低下は、朝方で太陽光の日射量が少ない場合に顕著である。この太陽電池の出力電圧低下により、太陽電池の出力電圧が３００Ｖより小さくなると、前述したようにパワーコンディショナの保護機能が働いて、パワーコンディショナを運転状態から待機状態へ移行させることにより、システムを停止させて太陽光発電を中止することになる。
【００１１】
その後、太陽光の日射が強くなって太陽電池の開放電圧が４００Ｖより大きくなる状態が所定時間だけ継続した時点で、パワーコンディショナを待機状態から運転状態へ移行させることにより、システムを起動させて太陽光発電を再度開始することになるが、朝方で太陽光の日射量が少ない場合には、太陽電池の出力電圧低下により、太陽電池の出力電圧が３００Ｖより小さくなって、再度、パワーコンディショナの保護機能が働いて、パワーコンディショナを運転状態から待機状態へ移行させてしまうことになる。
【００１２】
その結果、朝方では、パワーコンディショナが待機状態から運転状態への移行と運転状態から待機状態への移行とを繰り返すハンチングが発生し易く、そのハンチング回数も非常に多いことから太陽光発電システムの安定化が困難であった。
【００１３】
そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、パワーコンディショナが待機状態から運転状態への移行と運転状態から待機状態への移行とを繰り返すハンチングの回数を低減させ得る太陽光発電システムの運転制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、太陽電池をパワーコンディショナにより電力系統と連系させた太陽光発電システムにおいて、太陽電池の出力電圧が起動設定値よりも大きくなった状態が初期設定時間だけ継続した時点で、パワーコンディショナを待機状態から運転状態へ移行させ、太陽電池の出力電圧が保護設定値よりも小さくなる条件、太陽電池の発電電力が太陽電池の定格の所定比率よりも小さくなる条件、太陽電池発電システムに故障が発生する条件のうちのいずれかの条件を満足した時点で、パワーコンディショナを運転状態から待機状態へ移行させる運転制御方法であって、太陽電池の出力電圧が保護設定値よりも小さくなる条件でパワーコンディショナを運転状態から待機状態へ移行させた場合に限り、初期設定時間をその初期設定時間よりも長いハンチング回避時間に変更し、太陽電池の出力電圧が起動設定値よりも大きくなった状態が前記ハンチング回避時間だけ継続した時点で、パワーコンディショナを待機状態から運転状態へ移行させることにより、パワーコンディショナが待機状態から運転状態への移行と運転状態から待機状態への移行とを繰り返すハンチングの回数を低減させることを特徴とする。
【００１５】
本発明では、太陽電池の出力電圧が保護設定値よりも小さくなる条件でパワーコンディショナを運転状態から待機状態へ移行させた場合に限り、初期設定時間をハンチング回避時間に変更し、太陽電池の出力電圧が起動設定値よりも大きくなった状態がハンチング回避時間だけ継続した時点で、パワーコンディショナを待機状態から運転状態へ移行させるようにしたから、朝方で太陽光の日射量が少ない場合であっても、初期設定値よりも長いハンチング回避時間が経過する間に太陽光の日射が十分強くなって、太陽電池の出力電圧が起動設定値以上となる状態を維持し易くなる。
【００１６】
その結果、太陽電池の出力電圧が起動設定値よりも大きくなった状態がハンチング回避時間だけ継続した時点で、パワーコンディショナを待機状態から運転状態へ移行させた後、太陽電池の出力電圧が保護設定値よりも小さくなってパワーコンディショナの保護機能が働く回数を低減させることができ、そのパワーコンディショナが待機状態から運転状態への移行と運転状態から待機状態への移行とを繰り返すハンチングの回数を低減させることができる。
【００１７】
ここで、太陽電池の出力電圧の「起動設定値」とは、電力系統と連系可能な電圧を意味する。また、太陽電池の出力電圧の「保護設定値」とは、パワーコンディショナを保護するための不足電圧を意味する。前述の「ハンチング回避時間」とは、初期設定時間よりも長い時間で、ハンチング回数の低減を図るため、システムの起動時に電力系統との連系により太陽電池の出力電圧が低下しても電力系統と連系可能な電圧を維持し易い時間を意味する。
【００１８】
なお、本発明において、パワーコンディショナを運転状態から待機状態へ移行させる条件としては、太陽電池の出力電圧が保護設定値よりも小さくなる条件以外に、太陽電池の発電電力が太陽電池の定格の所定比率よりも小さくなることや、太陽電池発電システムに故障が発生することが挙げられる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、太陽電池の出力電圧が保護設定値よりも小さくなる条件でパワーコンディショナを運転状態から待機状態へ移行させた場合に限り、初期設定時間をハンチング回避時間に変更し、太陽電池の出力電圧が起動設定値よりも大きくなった状態がハンチング回避時間だけ継続した時点で、パワーコンディショナを待機状態から運転状態へ移行させるようにしたから、朝方で太陽光の日射量が少ない場合であっても、初期設定値よりも長いハンチング回避時間が経過する間に太陽光の日射が十分強くなって、太陽電池の出力電圧が起動設定値以上となる状態を維持し易くなる。
【００２０】
その結果、パワーコンディショナの保護機能が働く回数を低減させることができ、そのパワーコンディショナが待機状態から運転状態への移行と運転状態から待機状態への移行とを繰り返すハンチングの回数を低減させることができる。このハンチング回数の低減により太陽光発電システムの安定化が図れ、信頼性の高い太陽光発電システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態で、太陽光発電システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】朝方における太陽光発電システムの制御モードを説明するためのフローチャートである。
【図３】昼間における太陽光発電システムの制御モードを説明するためのフローチャートである。
【図４】夕方における太陽光発電システムの制御モードを説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明に係る太陽光発電システムの運転制御方法の実施形態を以下に詳述する。図１は、この実施形態における太陽光発電システムの概略構成を示すブロック図である。
【００２３】
図１に示す実施形態における太陽光発電システムは、インバータからなるパワーコンディショナ１０（電力変換装置）により太陽電池２０を商用電源などの電力系統３０と連系させた構成を具備する。この太陽光発電システムでは、太陽電池２０の出力電圧あるいは発電電力に基づいてパワーコンディショナ１０を運転制御する制御部４０を具備する。パワーコンディショナ１０は、太陽電池２０で発電された直流電力をインバータによるスイッチング動作によって交流変換し、その交流電力を負荷（図示せず）に供給するもので、前述したように制御部４０による運転制御でもってシステムを起動停止させる。なお、図中の符号５０は、パワーコンディショナ１０と電力系統３０とを連系させるための連系トランスである。
【００２４】
この太陽電池２０と電力系統３０とをパワーコンディショナ１０により連系させた太陽光発電システムでは、太陽光の日射量に応じて、太陽電池２０で発電した電力の負荷への供給を制御する上で、前述のパワーコンディショナ１０によりシステム全体を起動停止させる。例えば、朝方、太陽光による日射が強くなってくると、太陽光発電を開始するためにシステムを起動させ、昼間はシステムの運転を継続し、夕方になって、太陽光による日射が弱くなってくると、太陽光発電を中止するためにシステムを停止させる。
【００２５】
この実施形態における太陽光発電システムの起動停止は、以下の条件に基づいて太陽光発電システムを待機状態から運転状態へ移行させたり、あるいは運転状態から待機状態へ移行させることにより行う。
【００２６】
パワーコンディショナ１０の運転開始時は、図２に示すように、朝方、太陽光による日射が強くなって太陽電池２０の出力電圧が電力系統３０と連系可能な起動設定値、例えば４００Ｖより大きくなった状態が初期設定時間αだけ継続した時点で（STEP１）、パワーコンディショナ１０を待機状態から運転状態へ移行させることにより（STEP２）、システムを起動させて太陽光発電を開始する。なお、前述の４００Ｖは、太陽光発電システムの規模に応じて適宜変更可能な値であり、任意の値に設定することができる。
【００２７】
ここで、前述したように、朝方、太陽光の日射が強くなって太陽電池２０の出力電圧が４００Ｖより大きくなった状態が初期設定時間αだけ継続した時点で、パワーコンディショナ１０を待機状態から運転状態へ移行させることにより、システムを起動させて太陽光発電を開始するが、この太陽光発電の開始直後、パワーコンディショナ１０を待機状態から運転状態で移行させることで電力系統３０との連系により太陽電池２０の出力電圧が低下することがある。この太陽電池２０の出力電圧の低下は、朝方で太陽光の日射量が少ない場合に顕著である。
【００２８】
この太陽電池２０の出力電圧低下により、太陽電池２０の出力電圧がパワーコンディショナ１０を保護するための不足電圧である保護設定値、例えば３００Ｖより小さくなると（STEP３）、パワーコンディショナ１０の保護機能が働いて、パワーコンディショナ１０を運転状態から待機状態へ移行させることにより（STEP４）、システムを停止させて太陽光発電を中止することになる。なお、前述の３００Ｖは、太陽光発電システムの規模に応じて適宜変更可能な値であり、任意の値に設定することができる。
【００２９】
その後、太陽光の日射が強くなって太陽電池２０の開放電圧が４００Ｖより大きくなる状態が初期設定時間αだけ継続した時点で、パワーコンディショナ１０を待機状態から運転状態へ移行させていたのでは、システムを起動させて太陽光発電を再度開始することになるが、朝方で太陽光の日射量が少ない場合には、太陽電池２０の出力電圧低下により、太陽電池２０の出力電圧が３００Ｖより小さくなって、再度、パワーコンディショナ１０の保護機能が働いて、パワーコンディショナ１０を運転状態から待機状態へ移行させてしまうことになる。
【００３０】
そこで、この実施形態では、太陽電池２０の出力電圧が３００Ｖよりも小さくなる条件でパワーコンディショナ１０を運転状態から待機状態へ移行させた場合に限り、初期設定時間αをハンチング回避時間βに変更し、太陽電池２０の出力電圧が４００Ｖよりも大きくなった状態がハンチング回避時間βだけ継続した時点で（STEP５）、パワーコンディショナ１０を待機状態から運転状態へ移行させる（STEP６）。
【００３１】
なお、太陽電池２０の出力電圧が４００Ｖよりも大きくなった状態が継続する時間をβに設定しているが、このハンチング回避時間は、太陽光発電システムに応じて最適値とするために任意に設定変更可能である。ここで、太陽電池２０の出力電圧が４００Ｖよりも大きくなった状態が継続する時間は、初期設定時間αよりも例えば１８０倍程度長い時間で、ハンチング回数の低減を図るため、システムの起動時に電力系統との連系により太陽電池２０の出力電圧が低下しても電力系統と連系可能な電圧（４００Ｖ）を維持し易い時間として設定すればよい。
【００３２】
このように、太陽電池２０の出力電圧が３００Ｖよりも小さくなる条件でパワーコンディショナ１０を運転状態から待機状態へ移行させた場合に限り、初期設定時間αをハンチング回避時間βに変更し、太陽電池２０の出力電圧が４００Ｖよりも大きくなった状態がハンチング回避時間βだけ継続した時点で、パワーコンディショナ１０を待機状態から運転状態へ移行させるようにしたから、朝方で太陽光の日射量が少ない場合であっても、初期設定値αよりも長いハンチング回避時間βが経過する間に太陽光の日射が十分強くなって、太陽電池２０の出力電圧が４００Ｖ以上となる状態を維持し易くなる。
【００３３】
その結果、太陽電池２０の出力電圧が４００Ｖよりも大きくなった状態がハンチング回避時間βだけ継続した時点で、パワーコンディショナ１０を待機状態から運転状態へ移行させた後、太陽電池２０の出力電圧が３００Ｖよりも小さくなってパワーコンディショナ１０の保護機能が働く回数を低減させることができ、そのパワーコンディショナ１０が待機状態から運転状態への移行と運転状態から待機状態への移行とを繰り返すハンチングの回数を低減させることができる。
【００３４】
なお、昼間において、図３に示すように、パワーコンディショナ１０の運転状態で（STEP７）、太陽電池２０の出力電圧とは関係がない原因で故障が発生した場合には（STEP８）、パワーコンディショナ１０を運転状態から待機状態へ移行させる（STEP９）。その後に故障が回復した時点で（STEP１０）、太陽電池２０の出力電圧が４００Ｖよりも大きくなった状態が初期設定時間αだけ継続した時点で（STEP１１）、パワーコンディショナ１０を待機状態から運転状態へ移行させる（STEP１２）。
【００３５】
このように、昼間、太陽電池２０の出力電圧とは関係がない原因で故障が発生した場合には、太陽電池２０の出力電圧が４００Ｖよりも大きくなった状態が継続する時間を、ハンチング回避時間βに変更することなく、短時間である初期設定時間αに維持することで、昼間における太陽電池２０の発電量が損失することを未然に防止している。
【００３６】
そして、図４に示すように、夕方、パワーコンディショナ１０の運転状態で（STEP１３）、太陽光による日射が弱くなって太陽電池２０の発電電力が定格の所定比率、例えば２％より小さくなった状態が所定時間γだけ継続した時点で（STEP１４）、パワーコンディショナ１０を運転状態から待機状態へ移行させることにより（STEP１５）、システムを停止させて太陽光発電を中止する。
【００３７】
なお、前述の２％は、太陽光発電システムの規模に応じて適宜変更可能な値であり、任意の値に設定することができる。また、太陽電池２０の発電電力が定格の２％より小さくなった状態が継続する所定時間γは、前述のように初期設定時間αをハンチング回避時間βに変更するようなものではなく、不変である。
【００３８】
本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
【符号の説明】
【００３９】
１０  パワーコンディショナ
２０  太陽電池
３０  電力系統
α  初期設定時間
β  ハンチング回避時間
【図１】
0005532429.tif 000002
【図２】
0005532429.tif 000003
【図３】
0005532429.tif 000004
【図４】
0005532429.tif 000005