(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的に接続された複数の太陽光発電パネルと前記太陽光発電パネルで発電された電力を所望の電力に変換するパワーコンディショナとを備えた太陽光発電設備の故障の有無を判定する太陽光発電設備故障判定方法であって、
前記太陽光発電パネルの近傍の一時点における実測全天日射量と実測気温とその一時点の前記パワーコンディショナの入力側の実測発電量とその一時点の日時とを獲得するステップと、
各太陽光発電パネルの設置条件と発電特性を獲得するステップと、
前記設置条件と前記発電特性を共通にする太陽光発電パネルごとに前記実測全天日射量と前記日時と前記設置条件から前記一時点の太陽光発電パネルの傾斜面日射量を算出するステップと、
前記設置条件と前記発電特性を共通にする太陽光発電パネルごとに前記傾斜面日射量と前記発電特性と前記実測気温から各太陽光発電パネルが発電する前記一時点の部分発電量を算出するステップと、
前記部分発電量をすべての太陽光発電パネルについて積算して前記一時点の全体発電量を算出するステップと、
前記一時点の全体発電量と前記一時点の実測発電量とを比較するステップと、
前記比較結果から前記太陽光発電設備の故障の有無を判定するステップと、
を備え、
前記太陽光発電パネルの設置条件は、少なくとも前記太陽光発電パネルの傾斜角と方位角とを含む太陽光発電設備故障判定方法。
【請求項２】
前記傾斜面日射量の算出は、直達、大気からの拡散、および地面からの反射の各要素に分けて求めこれを合算して算出する請求項１記載の太陽光発電設備故障判定方法。
【請求項３】
各太陽光発電パネルの設置条件と発電特性を獲得する前記ステップにおいて、さらに、パワーコンディショナの入出力特性を獲得するとともに、
前記全体発電量に対し前記パワーコンディショナの入出力特性からパワーコンディショナの出力側の全体発電量を計算するステップを有し、
前記比較するステップにおいて、さらに、前記パワーコンディショナの入力側の全体発電量と出力側の全体発電量を比較する請求項１または２記載の太陽光発電設備故障判定方法。
【請求項４】
電気的に接続された複数の太陽光発電パネルと前記太陽光発電パネルで発電された電力を所望の電力に変換するパワーコンディショナとを備えた太陽光発電設備の故障の有無を判定する太陽光発電設備故障判定装置であって、
前記太陽光発電パネルの近傍の一時点における実測全天日射量と実測気温とその一時点の前記パワーコンディショナの入力側の実測発電量とその一時点の日時とを格納するサイトデータ格納部と、
各太陽光発電パネルの設置条件と発電特性を格納するパネルデータ格納部と、
前記設置条件と前記発電特性を共通にする太陽光発電パネルごとに前記実測全天日射量と前記日時と前記設置条件から前記一時点の前記太陽光発電パネルの傾斜面日射量を算出する傾斜面日射量算出部と、
前記設置条件と前記発電特性を共通にする太陽光発電パネルごとに前記傾斜面日射量と前記発電特性と前記実測気温から各太陽光発電パネルが発電する前記一時点の部分発電量を算出する部分発電量算出部と、
前記部分発電量をすべての太陽光発電パネルについて積算して前記一時点の全体発電量を算出する全体発電量算出部と、
前記一時点の全体発電量と前記一時点の実測発電量とを比較する比較部と、
前記比較部の比較結果から前記太陽光発電設備の故障の有無を判定する判定部と、
前記判定結果を表示する表示部とを備え、
前記太陽光発電パネルの設置条件は、少なくとも前記太陽光発電パネルの傾斜角と方位角とを含む太陽光発電設備故障判定装置。
【請求項５】
前記傾斜面日射量算出部は、直達、大気からの拡散、および地面からの反射の各要素に分けて求めこれを合算して算出する請求項４記載の太陽光発電設備故障判定装置。
【請求項６】
前記パネルデータ格納部は、さらにパワーコンディショナの入出力特性を格納し、前記全体発電量算出部は、さらに前記全体発電量に対し前記パワーコンディショナの入出力特性からパワーコンディショナの出力側の全体発電量を計算するとともに、前記比較部は、さらに前記全体発電量と前記パワーコンディショナ出力側の全体発電量を比較する請求項４または５記載の太陽光発電設備故障判定装置。
【請求項７】
前記判定結果を、インターネットを介して所定のサーバにアップロードする通信部をさらに備えた請求項４〜６のいずれか一項記載の太陽光発電設備故障判定装置。
【請求項８】
請求項４〜７記載の太陽光発電設備故障判定装置と、前記太陽光発電設備故障判定装置からアップロードされた判定結果を格納し管理するサーバと、前記サーバにインターネットを介して閲覧のリクエストを行い前記判定結果を閲覧するクライアント端末を備える太陽光発電設備故障判定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電設備の太陽光発電パネルの発電量を精度よく予測し、劣化・故障した太陽光発電パネルの劣化・故障判定を行い、これを報知する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の地球温暖化の原因として大気中の二酸化炭素濃度の急増が一因とされ、全地球規模で二酸化炭素排出量を低下する取り組みがされている。太陽光発電は、性能のよい太陽光発電パネルの開発に伴って、二酸化炭素排出量を増加させない再生可能エネルギーとして注目され、太陽光発電パネルを多数接続した自家使用目的および／または売電目的の太陽光発電設備が普及しつつある。
【０００３】
図１０に一般的な太陽光発電の例を示す。太陽光発電パネルの直流発電電力を接続箱で接続し、パワーコンディショナなどの出力制御装置で系統連系に適するように所定の交流電力に変換し、商用電源と連系運転を行い、売電や自家消費する。
【０００４】
このような太陽光発電設備は、なるべく初期投資としての設備コストを抑制するとともに、所与の条件下で、できるだけ多くの発電を行う必要がある。太陽光発電パネルの発電量は、基本的には日射量の大小によるものであるが、劣化・故障が生じた場合は、発電量への影響を最小限とするため、できるだけ早期に劣化・故障を発見して、必要なメンテナンスを施すことが強く望まれている。
【０００５】
しかし、従来は、太陽光発電パネルの劣化や故障については、パネルの目視点検に頼るか、または、実際の発電量を監視し長期間にわたるデータの変化の傾向を基に判断しており、早期のメンテナンスが困難であった。
【０００６】
このような要請に対し、太陽光パネル（モジュール）に制御用のCPUを搭載して、個々のモジュールの最大発電電力（Pmax）をあらかじめ把握し、実際の発電電力（Pact）を求め、その比をAnとして、同一ストリングのモジュールのAnをすべて計算し（Bn＝An/Anmax）、これらを比較して１より小さいものは個別の原因があると評価するシステムがあった。（特許文献１）
【０００７】
しかしながら、各モジュールに制御用のCPU(9)を搭載すると共に、データ要求線(6)やデータ通信線(7)を設けて各ストリングスごとに制御用のCPU(10)を設ける必要があるため、そのための特別のモジュールが必要になるばかりか、設備コストが増大するものであった。
【０００８】
このため、太陽光発電が普及するにつれ、規模を問わずコストダウンの要請から、より簡便な方法で特別なモジュールを使用することなく太陽光発電設備の短期的な変動を評価して故障を検知するシステムが求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開2012-138555
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、このような従来事情に鑑みてなされたもので、その目的は、太陽光発電設備において特別な太陽光発電パネルを使用することなく太陽光発電設備の短期的な変動を評価してメンテナンスの必要性の有無を早期に判定できる低コストな故障検知方法、装置およびシステムを提供することである。
【００１１】
本発明の他の目的は、その方法を用いて早期に故障を診断する故障検知装置およびシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は、電気的に接続された複数の太陽光発電パネルと前記太陽光発電パネルで発電された電力を所望の電力に変換するパワーコンディショナとを備えた太陽光発電設備の故障の有無を判定する太陽光発電設備故障判定方法であって、前記太陽光発電パネルの近傍の一時点における実測全天日射量と実測気温とその一時点の前記パワーコンディショナの入力側の実測発電量とその一時点の日時とを獲得するステップと、各太陽光発電パネルの設置条件と発電特性を獲得するステップと、前記設置条件と前記発電特性を共通にする太陽光発電パネルごとに前記実測全天日射量と前記日時と前記設置条件から前記一時点の太陽光発電パネルの傾斜面日射量を算出するステップと、前記設置条件と前記発電特性を共通にする太陽光発電パネルごとに前記傾斜面日射量と前記発電特性と前記実測気温から各太陽光発電パネルが発電する前記一時点の部分発電量を算出するステップと、前記部分発電量をすべての太陽光発電パネルについて積算して前記一時点の全体発電量を算出するステップと、前記一時点の全体発電量と前記一時点の実測発電量とを比較するステップと、前記比較結果から前記太陽光発電設備の故障の有無を判定するステップと、を備え、前記太陽光発電パネルの設置条件は、少なくとも前記太陽光発電パネルの傾斜角と方位角とを含むことを特徴とする。
ここで、前記傾斜面日射量の算出は、直達、大気からの拡散、および地面からの反射の各要素に分けて求めこれを合算して算出してもよい。
【００１３】
ここで、前記方法は、各太陽光発電パネルの設置条件と発電特性を獲得する前記ステップにおいて、さらに、パワーコンディショナの入出力特性を獲得するとともに、前記全体発電量に対し前記パワーコンディショナの入出力特性からパワーコンディショナの出力側の全体発電量を計算するステップを有し、前記比較するステップにおいて、さらに、前記パワーコンディショナの入力側の全体発電量と出力側の全体発電量を比較してもよい。
【００１４】
また、本発明は、電気的に接続された複数の太陽光発電パネルと前記太陽光発電パネルで発電された電力を所望の電力に変換するパワーコンディショナとを備えた太陽光発電設備の故障の有無を判定する太陽光発電設備故障判定装置であって、前記太陽光発電パネルの近傍の一時点における実測全天日射量と実測気温とその一時点の前記パワーコンディショナの入力側の実測発電量とその一時点の日時とを格納するサイトデータ格納部と、各太陽光発電パネルの設置条件と発電特性を格納するパネルデータ格納部と、前記設置条件と前記発電特性を共通にする太陽光発電パネルごとに前記実測全天日射量と前記日時と前記設置条件から前記一時点の前記太陽光発電パネルの傾斜面日射量を算出する傾斜面日射量算出部と、前記設置条件と前記発電特性を共通にする太陽光発電パネルごとに前記傾斜面日射量と前記発電特性と前記実測気温から各太陽光発電パネルが発電する前記一時点の部分発電量を算出する部分発電量算出部と、前記部分発電量をすべての太陽光発電パネルについて積算して前記一時点の全体発電量を算出する全体発電量算出部と、前記一時点の全体発電量と前記一時点の実測発電量とを比較する比較部と、前記比較部の比較結果から前記太陽光発電設備の故障の有無を判定する判定部と、前記判定結果を表示する表示部と、を備え、前記太陽光発電パネルの設置条件は、少なくとも前記太陽光発電パネルの傾斜角と方位角とを含むことを特徴とする。
ここで、前記傾斜面日射量算出部は、直達、大気からの拡散、および地面からの反射の各要素に分けて求めこれを合算して傾斜面日射量を算出してもよい。
【００１５】
前記パネルデータ格納部は、さらにパワーコンディショナの入出力特性を格納し、前記全体発電量算出部は、さらに前記全体発電量に対し前記パワーコンディショナの入出力特性からパワーコンディショナの出力側の全体発電量を計算するとともに、前記比較部は、さらに前記全体発電量と前記パワーコンディショナ出力側の全体発電量を比較してもよい。
【００１６】
ここで、前記装置は、前記判定結果をインターネットを介して所定のサーバに送信する送信部をさらに備えてもよい。
【００１７】
また、本発明は、前記太陽光発電設備故障判定装置と、前記太陽光発電設備故障判定装置からアップロードされた判定結果を格納し管理するサーバと、前記サーバにインターネットを介して閲覧のリクエストを行い前記判定結果を閲覧するクライアント端末を備える太陽光発電設備故障判定システムを提供することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、以上のように構成したので、太陽光発電設備において太陽光発電パネルに特別な制御線などを付加することなく太陽光発電設備の短期的な変動を評価してメンテナンスの必要性の有無を早期に判定できる。
また、その判定結果をオンデマンドで閲覧することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
（故障判定装置）
図２は、本発明の一実施形態として太陽光発電設備の故障判定装置３０の構成を示す機能ブロック図である。図２に示されるように、この故障判定装置３０は、サイトデータ格納部７１、パネルデータ格納部７２、傾斜面日射量算出部７３、部分発電量算出部７４、全体発電量算出部７５、判定部７６、表示部７７、および通信部７８を備えている。
【００２０】
（太陽光発電設備故障判定システム）
図２の故障判定装置３０の機能は、図１に示すように、太陽光発電設備故障判定システム１のインターネットに接続されたパソコン７０のプログラムモジュールとして実現できる。また、インターネットに接続されたコンピュータサーバ（以下、単に「サーバ」という。）のプログラムモジュールとしても実現できる。なお、太陽光発電設備故障判定システム１については、後に詳述する。
【００２１】
（サイトデータ格納部）
図２において、サイトデータ格納部７１には、表1に示すように、現地サイトの太陽光発電設備２０の実際の出力電圧、出力電流などの諸データが格納される。また、現地サイトの太陽光発電パネル２１周辺に設けられた気温計１２の気温データおよび全天日射量１１を測定する日射計の出力データが格納される。
【００２２】
【表１】
0005413933.tif 000002
【００２３】
（パネルデータ格納部）
パネルデータ格納部７２は、表２に示すように、各太陽光発電パネル２１のI-V特性などの出力特性や設置傾斜角および方位角などの設置状況の情報が格納される。特性の異なる太陽光発電パネル２１があればそれぞれに対して対応する出力特性とそのパネル枚数を格納してもよい。また、周囲気温により太陽光発電パネル２１の出力特性は変化するので、パネル温度補正計数などのデータも格納される。
【００２４】
【表２】
0005413933.tif 000003
【００２５】
（傾斜面日射量算出部）
傾斜面日射量算出部７３は、サイトデータ格納部７１と太陽光発電パネルデータ格納部７２のデータを基に、太陽光発電設備２０の太陽光発電パネル２１のパネル傾斜面に対する日射量（以下、単に「傾斜面日射量」という。）を算出する。傾斜面日射量の算出方法は、従来の一般的な手法を基礎としているが、ここでは、設置条件を共通にするパネルごとに評価する点が特徴である。以下、詳述する。
【００２６】
（太陽高度と太陽方位角）
傾斜面日射量ｈを算出する前提として、太陽高度αと太陽方位角ψの計算を行う。
サイトデータ格納部７１から、発電量を実測した時の計測日時（日本標準時）JSTを読出し、パネルデータ格納部７２から、太陽光発電パネル２１の設置個所の緯度φと経度λ、設置条件を共通にする太陽光発電パネルごとに太陽光パネルの傾斜角βiと方位角γiとパネル枚数ｎiを読み出す（iは、共通するパネル群の数）。
【００２７】
計測日時JSTから、その日の元旦からの通し日数ｄを求め、通し日数係数θ0を求める。ここで、当該年の1年の日数をｍとする。ｍ＝365であるが、うるう年は366となる。
【００２８】
（式１）  θ0  =  2π(d-1)/ｍ
【００２９】
通し日数係数θ0から、太陽赤緯δを近似式から求める。
【００３０】
（式２）  太陽赤緯δ  =  0.006918-0.399912cos(θ0)+0.070257sin(θ0)
-0.006758 cos(2θ0)+0.000907sin(2θ0)
-0.002697 cos(3θ0)+0.001480sin(3θ0)
【００３１】
通し日数係数θ0から、地心太陽距離r/r*を近似式から求める。
【００３２】
（式３）r/r*  =  {1.000110+0.034221cos(θ0)+0.001280sin(θ0)
+0.000719cos(2θ0)+0.000077sin(2θ0)}-0.5
【００３３】
通し日数係数θ0から、均時差Eqを近似式から求める。
【００３４】
（式４）Eq  =  0.000075+0.001868cos(θ0)-0.032077sin(θ0)
-0.014615cos(2θ0)-0.040849sin(2θ0)
【００３５】
計測日時JSTと、経度（標準子午線からの経度差）λおよび均時差Eqから、太陽の時角ωを求める。
【００３６】
（式５）ω = (JST-12)π/12+λ+Eq
【００３７】
緯度φ、太陽赤緯δおよび時角ωから、太陽高度αと太陽方位角ψを求める。
【００３８】
（式６）α  =  arcsin{sin(φ)sin(δ)+cos(φ)cos(ω)}
（式７）ψ  =  arctan[cos(φ)cos(δ)sin(ω)/{sin(φ)sin(α)-sin(δ)}]
以上で、実測した日時での太陽高度αと太陽方位角ψが求められる。
【００３９】
（傾斜面日射量）
次に、傾斜面日射量hを求める。傾斜面日射量hは、太陽光の太陽電池パネルに対する日射量を、直達（hb）、大気の拡散（hd）、地面からの反射（hr）の3つの要素に分けて要素ごとに求め、これを合算する。
なお、以下の式では、i番目の群についての計算をするのであるが、以下の変数については、式８から式１８までにおいては、添え字のiを表示の便宜上省略する。対象となる変数は、h、hb、hd、hr、β、γ、θである。
【００４０】
（式８）  h=hb+hd+hr
【００４１】
まず、パネル傾斜面直達日射量hbを求める。この前提として、太陽赤緯δ、緯度φ、およびすでに読みだした各太陽光パネルの水平からの傾斜角βiと傾斜面中の回転角である方位角γiから、ｉ番目の太陽光パネルに対する直達日射の入射角θを求める。
【００４２】
（式９）θ=  arcsin[{sin(δ)sin(φ)cos(β)-sin(δ)cos(φ) sin(β)cos(γ)}
+{ cos(δ)cos(φ) cos(β)cos(ω)}
+{ cos(δ) sin(φ)sin(β)cos(γ)cos(ω)}
+{ cos(δ)sin(β)sin(γ)sin(ω)}]
【００４３】
一方、太陽定数Sc、地心太陽距離r/r*、太陽高度αから、大気外全天日射量H0を求める。ここで、Sc=1.367kw/m2とする。
【００４４】
（式１０）  H0 = (Sc)(r/r*)2sin(α)
【００４５】
サイトデータ格納部７１に格納されている日射計１１の出力から水平面全天日射量H[kwh/ｍ2]を求める。水平面全天日射量Hから傾斜面日射量hを算出するに当たっては、よく使われるErbsの手法を用いて、水平面全天日射量Hを水平面散乱日射量Hdと水平面直達日射量Hbに分けて求める。
【００４６】
（式１１）  H = Hb+Hd
【００４７】
Erbsの手法により、以下のように水平面全天日射量Hと水平面散乱日射量Hdの割合Hd/Hを、計算で求めた大気外全天日射量H0と日射量から実測した水平面全天日射量Hの割合H/H0の値により場合分けして求める。
【００４８】
（式１２）  H/H0＜0.22のとき、
Hd/H = 1.0-0.09 (H/H0)
（式１３）  0.22≦H/H0≦0.80のとき、
Hd/H = 0.9511-0.1604 (H/H0)+4.3880 (H/H0)2
-0.16638( H/H0)3+12.366 (H/H0)4
（式１４）  H/H0＞0.80のとき、
Hd/H = 0.165
【００４９】
以上から、Hd/Hについて計算ができる。水平面全天日射量Hは実測によりわかっているので、水平面散乱日射量Hdが求められる。
他方、水平面直達日射量Hbは、（式１１）により水平面全天日射量Hから水平面散乱日射量Hdを差し引くことにより求められる。
【００５０】
（式１５）  Hb = H-Hd
【００５１】
これらを基に、パネル傾斜面日射量hを求める。パネル傾斜面日射量hは、直達パネル傾斜面日射量hb、反射パネル傾斜面反射量hr、拡散パネル傾斜面日射量hdの総和として求められるから（式８）、それぞれを計算で求め、合算すればよい。
【００５２】
パネル直達傾斜面日射量hbは、水平面直達日射量Hb、太陽光パネル入射角θおよび太陽高度αから、次のように求められる。
【００５３】
（式１６）  hb = (Hb)cos(θ)/α
【００５４】
パネル反射傾斜面日射量hrは、大地の反射率（アルベト）をρとすると、ρ=0.2を用いて、水平面全天日射量Hと太陽電池パネルの傾斜角βから、次のように求められる。
【００５５】
（式１７）  hr = Hρ{1-cos(β)}/2
【００５６】
パネル拡散傾斜面日射量hdは、水平面全天日射量Hと太陽電池パネルの傾斜角βから、次のように求められる。
【００５７】
（式１８）  hd = H{1+cos(β)}/2
【００５８】
したがって、これらの総和として、パネル傾斜面日射量hが求められる（式８）。以上の計算を、傾斜面日射量算出部７３で行う。
【００５９】
なお、メガソーラーのようにパネルの設置条件が同一である場合（同じ傾斜角・方位角である場合）などは、パネルと同一の設置条件で設置した日射計を用いることにより、上述の傾斜面日射量の算出を省略し、日射計の値をもって傾斜面日射量としてもよい。
また、パネルの設置条件のバリエーション（群の数）が限られる場合も同様に、日射計をバリエーションごとに設け、それぞれの傾斜面日射量とすることができる。
【００６０】
（部分発電量算出部）
次に、部分発電量算出部７４は、各パネルについての発電量（部分発電量）を算出する。算出されたパネル傾斜面日射量ｈとパネル定格発電量P0から、全天日射発電量Pを求める。
【００６１】
（式１９）  P = P0h
【００６２】
このときに、パネル定格発電量P0について、現地の気温計１２により実測されたデータを用いて、パネルのI-V特性を温度補正してもよい。このようにすると、さらに計算精度が向上する。このようにして、各パネルについての発電量である部分発電量が算出できる。このような計算を、部分発電量算出部７４で行う。
【００６３】
（全体発電量算出部）
次に、全体発電量算出部７５は、算出された各パネルについての部分発電量Pを各パネルの接続状況を勘案して積算し、パワーコンディショナ２２の入力側での発電量として評価できるようにする。これにより、I-V特性など出力特性が異なるものについてはその条件が分けられるだけでなく、異なる向きに取り付けられるなどパネルの設置条件が異なる場合（たとえば、パネルの傾斜角や方位角が異なるような場合）においてもパネルごとにその条件を勘案して、発電量の算出をすることができる。このため、発電量の算出をするに当たり、算出精度が向上する。
【００６４】
また、全体発電量算出部７５では、パワーコンディショナ２２の発電量を積算するのみではなく、その結果に、パワーコンディショナ２２の効率などの入出力特性を勘案して、パワーコンディショナ出力側で得られるはずの発電量を算出してもよい。そうすると、後述するように、太陽光発電パネル２１のみではなくパワーコンディショナ２２の故障の有無を判定することもできる。この場合、パワーコンディショナ２２の特性は、太陽光発電パネルデータ格納部７２に格納しておけばよい。
【００６５】
（判定部）
次に判定部７６は、全体発電量算出部７５とサイトデータで得られたパワーコンディショナ２２入力側の実測発電量とを比較して、故障の有無を判定する。たとえば、閾値を設定して両者の差が２０％以上異なっていれば、故障と判断してもよい。太陽光発電パネル２１の設置状況などにより、判断基準は、より詳細に分類することもできる。
【００６６】
また、判定部７６は、さらに、パワーコンディショナ２２入力側の実測発電量とパワーコンディショナ２２出力側の実測発電量を比較してもよい。この場合も
たとえば、閾値を設定して両者の差が２０％以上異なっていれば、故障と判断してもよい。このようにすることにより、パワーコンディショナ２２の故障の有無を判定することもできるのは、前述のとおりである。
【００６７】
（表示部）
次に表示部７７は、判定部７６の判定結果をたとえば、ＬＣＤなどのディスプレイに表示する。この場合、判定結果だけではなく、現在の実測発電電力とともに表示してもよい。また、ピーク発電量や、積算発電量さらに実測して得られた日射量や気温などを併せて表示したり、積算発電量に対応する二酸化炭素削減量や石油削減効果などを表示してもよい。この表示例を図７に示す。
【００６８】
（通信部）
次に通信部７８は、インターネットなどの公衆通信網を介して離れた場所とデータのやり取りを所定のプロトコルにしたがってすることができる。他の公衆通信網、イントラネットなどと接続してもよい。判定部７８で判定した判定結果をサーバ６０に送れば、後述のようにクライアント端末４０から判定結果を知ることができる。
【００６９】
また、サイトデータ格納部７１やパネルデータ格納部７２のデータはこのような通信網を介して、獲得することができる。このために、太陽光発電設備２０は、必要なデータをインターネット経由で送出すればよい。なお、パネルデータ格納部７２は、ローカルな入力によりあらかじめ必要なパネルデータを獲得してもよい。
【００７０】
図３に、故障判定装置３０の処理フローの詳細について示す。
【００７１】
（サイトデータ等の取り込み）
図３に示すように、故障判定装置７０であるノートＰＣ（パーソナルコンピュータ）にサーバ６０からサイトデータを獲得できるよう、インターネットに接続されている状態にする。
【００７２】
（Ｓ１００）監視データ記録送出装置３０が送出したサイトデータがサーバ６０の記録を更新したかどうか、通信部７８はサーバのデータ更新フラグを常に監視している。
【００７３】
（Ｓ１０２）データが更新されている場合は、そのサイトデータを読み出してサイトデータ格納部７１に保存する。データが更新されていない場合は、処理はＳ１００に戻る。
【００７４】
（Ｓ１０４）設置条件や発電特性などのパネルデータを読み出してパネルデータ格納部７２に格納する。
【００７５】
（Ｓ１０６）読み出したサイトデータとパネルデータから、パネル傾斜面日射量を傾斜面日射量算出部７３が算出する。
【００７６】
（Ｓ１０８）算出した傾斜面日射量に基づき、読み出したサイトデータとパネルデータから、当該パネルの発電量（部分発電量）を部分発電量算出部７４が算出する。
【００７７】
（Ｓ１１０）算出した部分発電量に基づき、読み出したサイトデータとパネルデータから、パネル全体を評価した全体発電量を、全体発電量算出部７５が算出する。
【００７８】
（Ｓ１１２）算出した全体発電量と実側した全体発電量を、判定部７６で比較する。比較の手法は、ここでは、実測した全体発電量と算出した全体発電量を比較し、閾値として２０％以上の差が生じているかどうかを比較する。生じていれば、Ｓ１１４の処理に進み、生じていなければ、Ｓ１２０の処理に進む。
なお、この閾値は、サイトにより、最適な値にすることができるように調整してもよい。たとえば、発電量の大小により、発電量の最大値に近い場合は、１０％とし、最大値の半分くらいであれば３０％にすることもできる。
【００７９】
（Ｓ１１４）Ｓ１１２の処理で比較した結果、差が生じている場合は、判定部７６は「故障」と判定する。
【００８０】
（Ｓ１１６）Ｓ１１４の処理で故障と判定された場合は、表示部７７は故障である旨の表示を行う。これにより、故障判定装置７０を監視しているオペレータは、メンテナンスの必要があると知ることができる。
【００８１】
（Ｓ１１８）次いで、故障との判定結果は、通信部７８に送られ、インターネットなどの通信網を経由して、サーバ６０に送出される。
【００８２】
（Ｓ１２０）Ｓ１１２の処理で比較した結果、差が生じていない場合は、判定部７６は「正常（異常なし）」と判定する。
【００８３】
（Ｓ１２２）Ｓ１２０の処理で正常と判定された場合は、表示部７７は正常である旨の表示を行う。これにより、故障判定装置７０を監視しているオペレータは、メンテナンスの必要はないと知ることができる。
【００８４】
（Ｓ１２４）次いで、正常との判定結果は、通信部７８に送られ、インターネットなどの通信網を経由して、サーバ６０に送出される。
【００８５】
以上のように、故障判定装置７０において、サイトデータおよびパネルデータに基づき、パネルごとの部分発電量を算出し、さらに全体発電量が算出される。このため、メンテナンスの有無の判定に関して従来より精度の高い判定ができる。
【００８６】
（第１の実施態様）
次に、図１に故障判定装置７０を用いた太陽光発電設備故障判定システム１を示す。
太陽光発電設備２０は現地の発電サイト１０に設置されており、太陽光発電パネル２１により発電を行い、パワーコンディショナ２２により交流に変換されると共に位相の調整が行われる。パワーコンディショナ２２の出力は連系システム１３に接続され、発電された電力は商用電源と連系して自家消費および／または売電を行う。実測されるパワーコンディショナ２２の入力側および出力側の実測発電量（電圧値、電流値）は、監視データ記録送出装置３０に送出される。
【００８７】
（太陽光発電パネル）
太陽光発電パネル２１は、太陽電池パネルのことと同義であって、複数あってもよく、たとえば直列接続および／または並列接続されて所定の定格電圧・電流で発電するようにしてもよい。
【００８８】
（日射計、気温計）
発電サイト１０には、日射量と気温のセンサが太陽発電パネル２１近傍に設置されている。太陽光発電パネル２１に対する日射量を測るための日射計１１と、太陽光発電パネル２１の置かれた周囲温度を評価するための気温計１２がパワーコンディショナ２２に接続されている。
気温計１２は、太陽光発電パネル２１の裏側に設置してもよい。また、気温計１２に代えて、パネル表面の表面温度を測定するようにしてもよい。
日射系１１は、水平面全天日射量を測定する。太陽光発電パネル２１の設置条件に応じて複数設置してもよい。
【００８９】
これらのセンサの出力は、パワーコンディショナ２２経由で、上記のパワーコンディショナ２２の入力側および出力側の実測発電量（電圧値、電流値）とともに、監視データ記録送出装置３０に送出される。
なお、この日射計１１および気温計１２は、パワーコンディショナ２２を経由せず、直接監視データ記録装置３０に取りこむようにしてもよい。
【００９０】
（監視データ記録送出装置）
監視データ記録送出装置３０は、これらのデータを通信網経由でサーバ６０に送出する。データの取得は１分ごとに行われ、１分ごとにサーバに送出される。この取得および送出のインターバルは、必要に応じ、もっと短い間隔にすることもでき、また、長い間隔にすることもできる。
【００９１】
（パワーコンディショナ）
パワーコンディショナ２２は、太陽光発電パネル２１で発電された直流電力を、交流電力に変換する。パワーコンディショナ２２は、複数あってもよい。たとえば、太陽光発電パネル２１の出力特性および設置条件別に設置してもよい。
【００９２】
（連系システム）
連系システム１３は、パワーコンディショナ１２の出力を商用電源と接続し、太陽光発電設備２０の電圧・周波数・力率などの安定化を図るものである。
【００９３】
（サーバ）
サーバ６０は、インターネットに接続されるとともに、以下の機能を有する。
【００９４】
（ウェブサーバ機能）
サーバ６０は、発電サイト１０からアップロードされるサイトデータおよび故障判定装置７０からアップロードされる判定結果を受け取り、故障判定装置７０にサイトデータをダウンロードする。また、クライアント端末４０からの閲覧要求に応じて判定結果をダウンロードする。
【００９５】
（データベースサーバ機能）
発電サイト１０から監視データ送出装置３０にアップロードされるサイトデータ情報を保存および更新し、故障判定装置７０からアップロードされる判定結果について、該当するサイトデータと対応がつくようにして保存および更新する。併せて、太陽光発電パネル情報などの発電特性データを保存する。
【００９６】
サーバ６０は、周知のように、ＣＰＵ（中央処理装置），内部メモリ、入出力ユニットなどが適宜組み合わされ、ＨＤＤなどの外部メモリが適宜組み合わされたコンピュータからなり、必要とされるＯＳ（オペレーションシステム）や必要な機能を実現するソフトウェアがインストールされている。
【００９７】
（サイトデータ処理）
図４に、監視データ記録送出装置３０から送出されたサーバ６０のサイトデータの処理について示す。
【００９８】
（Ｓ６００）起動されたサイトデータ処理は、監視データ記録送出装置３０からサイトデータファイルを受信したかどうか常に監視しており、受信した場合は、次の処理Ｓ６０２に移る。受信をしていなければ、監視を続ける。
【００９９】
（Ｓ６０２）受信がある場合は、サイトデータを保存する。サイトごとに管理を行う。
【０１００】
（Ｓ６０４）受信により、サイトデータを保存した場合は、更新フラグを立てる。故障判定装置７０がこのフラグにより、更新したサイトデータを取り込むことができる。
【０１０１】
（判定結果保存処理）
図５に、故障判定装置７０からアップロードされたサーバ６０の判定結果保存処理を示す。
【０１０２】
（Ｓ６１０）起動されたサイトデータ処理は、故障判定装置７０から判定結果データファイルを受信したかどうか常に監視しており、受信した場合は、次の処理Ｓ６１２に移る。受信をしていなければ、監視を続ける。
【０１０３】
（Ｓ６１２）受信がある場合は、判定結果データを保存する。すでに受信しているサイトデータに対応させて保存・管理を行う。
【０１０４】
（Ｓ６１４）受信により、判定結果を保存した場合は、更新フラグを立てる。
【０１０５】
なお、判定結果の更新があったときは、あらかじめ定められたメールアドレスにEメールを送付するようにしてもよい。
【０１０６】
（クライアント閲覧処理）
図６に、クライアント端末４０からの閲覧リクエストを契機としたユーザの閲覧処理について示す。
【０１０７】
（Ｓ６３０）クライアント端末４０、すなわち、インターネットに接続され、ウェブブラウズができるＰＣ，スマートフォン、携帯電話などからサーバ６０の専用ページ（ログイン画面）にアクセスするリクエストがあるかどうか、常時監視している。リクエストがあれば、ログイン画面を表示し、クライアント端末４０からユーザの入力が可能になる。リクエストがない場合は、監視を続ける。
【０１０８】
（Ｓ６３２）ログイン画面が表示されたクライアント端末４０からログインがあるかどうかを常時監視し、ある場合は次の処理S６３４に移り、ない場合は処理を終了する。なお、ログインは、認証をして許可することが好ましい。
【０１０９】
（Ｓ６３４）クライアント端末４０に、最新の判定結果をダウンロードする。
また、ログインしたクライアント端末４０の種類を判別し、判別した種類（ＰＣ用、スマートフォン用、携帯電話用）に対応する判定結果ファイルを送信する。なお、判定結果と併せて、当日の発電量や、当月の発電量など、当該サイトに関する各種情報を一緒に閲覧できるようにしてもよい。
【０１１０】
（クライアント端末）
クライアント端末４０は、サーバ６０にリクエストして、サーバ６０の提供するウェブサイトから、判定結果の閲覧を行う。クライアント端末４０には、ウェブブラウザがインストールされている必要がある。また、クライアント端末４０は、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、携帯電話のいずれでも差し支えない。クライアント端末で閲覧した際の表示例を図７に示す。
【０１１１】
このようにして、このシステムでは、太陽光発電設備において太陽光発電パネルに特別な制御線などを付加する必要はなく簡易な方法で汎用性が高くかつ精度よくメンテナンスの必要性の有無を早期に判定できる。
また、その判定結果をオンデマンドで閲覧することができる。
【０１１２】
（第２の実施態様）
図８に、第２の実施態様である太陽光発電設備故障判定システム２を示す。この太陽光発電設備故障判定システム２は、サーバ６０が省略されて故障判定装置２７０がサーバ６０の代わりに機能するものである。この点が、第１の実施態様である太陽光発電設備故障判定システム１の相違点である。このため、第１の実施態様と共通の点は記載を省略し、相違点のみを記載する。
【０１１３】
太陽光発電設備故障判定システム２の故障判定装置２７０の通信機能のうち、太陽光発電設備故障判定システム１で行っていたサーバ６０と故障判定装置７０との間のやり取りの処理は、太陽光発電設備故障判定システム２では故障判定装置２７０内での処理となる。
また、故障判定装置２７０は、太陽光発電設備故障判定システム１のサーバ６０が行っていたサイトデータのデータロギング機能をも受け持っている。すなわち、図４で示すサイトデータ処理および図５で示す判定結果保存処理についても、パソコンである故障判定装置２７０が受け持つ。
【０１１４】
太陽光発電設備故障判定システム２は、このようなシステムとすることで、クライアント端末からの閲覧機能は有さないが、オフィスなどに設置したパソコンで太陽光発電設備２０の保守管理をするというニーズに対応できる。
【０１１５】
（第３の実施態様）
図９に、第３の実施態様である太陽光発電設備故障判定システム３を示す。このシステム３は、故障判定装置２７０が発電サイト１０内にあり、インターネットなどを介さず直接太陽光発電設備２０からデータを受け取る。この点が、第１の実施態様である太陽光発電設備故障判定システム１の相違点である。このため、第１の実施態様と共通の点は記載を省略し、相違点のみを記載する。
【０１１６】
太陽光発電設備故障判定システム３の故障判定装置３７０の通信機能は、システム１では、パワーコンディショナ２２からサイトデータを所定の時間間隔で取り込む。システム１のサーバ６０が行っていたデータロギング機能は、故障判定装置３７０で受け持つ。すなわち、図４で示すサイトデータ処理および図５で示す判定結果保存処理についても、パソコンである故障判定装置３７０が受け持つ。このため、データロギング機能は、故障判定装置３７０とは別にデータロギング装置を用意してもよい。
【０１１７】
太陽光発電設備故障判定システム３は、このようなシステムとすることで、クライアント端末からの閲覧の機能は有さないが、現場のみで保守管理するというニーズに対応できる。
【０１１８】
以上、本発明の実施の形態について、実施例をあげて説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の故障判定システムの第１の例の全体構成を示す。
【図２】本発明の故障判定装置の機能ブロックの構成を示す。
【図３】本発明の故障判定装置の処理フローチャートを示す。
【図４】本発明の故障判定システムのサーバのサイトデータ処理のフローチャートを示す。
【図５】本発明の故障判定システムのサーバの判定結果保存の処理フローチャートを示す。
【図６】本発明の故障判定システムのサーバの閲覧処理フローチャートを示す。
【図７】本発明の判定結果の表示例を示す。
【図８】本発明の故障判定システムの第２の例の全体構成を示す。
【図９】本発明の故障判定システムの第３の例の全体構成を示す。
【図１０】太陽光発電設備の一般的な基本構成を示す。
【符号の説明】
【０１２０】
１：太陽光発電設備故障判定システム（実施態様１）
２：太陽光発電設備故障判定システム（実施態様２）
３：太陽光発電設備故障判定システム（実施態様３）
１０：発電サイト
１１：日射計
１２：気温計
１３：連系システム
２０：太陽光発電設備
２１：太陽光発電パネル
２２：パワーコンディショナ
３０：監視データ記録送出装置
４０：クライアント端末
５０：インターネット（公衆通信網）
６０：サーバ
７０：故障判定装置（第1の実施態様）
１７０：故障判定装置（第２の実施態様）
２７０：故障判定装置（第３の実施態様）
【要約】
【課題】特別な太陽光発電パネルを使用することなく簡便な方法で太陽光発電設備の短期的な変動を評価してメンテナンスの必要性の有無を早期に判断する。
【解決手段】設置条件と発電特性を共通にする太陽光発電パネルごとに実測全天日射量と日時と設置条件からパネル傾斜面日射量を算出し、発電特性と実測気温から各太陽光発電パネルが発電する部分発電量を算出し、すべての太陽光発電パネルについて積算して全体発電量を算出する。
【選択図】  図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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