(57)【要約】【課題】自然エネルギーにより発電するも発電システムおいて、パワーコンディショナの出力容量を上回って発電された電力を無駄にすることなく有効利用する。【解決手段】発電装置１１と、発電量を計測する計測装置２１と、発電装置１１で発電した電力を直流から交流に変換するパワーコンディショナ２２と、を備え、発電装置１１は、太陽光発電のモジュール１３を備えた。そして、計測装置２１で計測された電力がパワーコンディショナ２２の出力容量を上回っているときに、発電装置１１で発電された電力の一部の出力先をパワーコンディショナ２２から負荷装置２４に切り替え可能なスイッチ要素１５を備えた。負荷装置２４は、モジュール１３を冷却する冷却装置からなる。【選択図】図２
2018029428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電装置と、該発電装置の発電量を計測する計測装置と、該発電装置で発電した電力を直流から交流に変換するパワーコンディショナと、を備えた発電システムであって、
前記発電装置の最大発電量は、前記パワーコンディショナの出力容量を上回り、
前記計測装置で計測された前記発電装置で発電された電力が前記パワーコンディショナの出力容量を上回っているときに、前記発電装置で発電された電力の一部の出力先を前記パワーコンディショナから負荷装置に切り替え可能なスイッチ要素を備えたことを特徴とする発電システム。
【請求項２】
前記発電装置は、太陽光発電モジュールを備え、
前記負荷装置は、前記太陽光発電モジュール及び前記パワーコンディショナの少なくともいずれかを冷却する冷却装置からなることを特徴とする請求項１に記載の発電システム。
【請求項３】
前記発電装置は、太陽光発電モジュールを備え、
前記負荷装置は、前記太陽光発電モジュールを冷却する冷却装置からなり、該太陽光発電モジュールを受光面とは反対側の面から冷却するよう設置されたことを特徴とする請求項１に記載の発電システム。
【請求項４】
前記発電装置は、複数の異なる種類の発電装置からなり、該複数の発電装置で発電された電力が前記パワーコンディショナの出力容量を上回っているときに、前記発電装置の種類単位で、発電された電力の出力先を前記スイッチ要素で切り替え可能であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発電システム。
【請求項５】
前記発電装置は、複数の前記太陽光発電モジュールが直列に接続されてなるストリングが複数並列に接続されたアレイからなり、
前記発電装置で発電された電力が前記パワーコンディショナの出力容量を上回っているときに、前記各ストリングのうちのそれぞれ同数の前記太陽光発電モジュールによって発電された電力の出力先を前記負荷装置に切り替え可能な前記スイッチ要素を前記各ストリングに備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発電システム。
【請求項６】
前記発電装置は、複数の前記太陽光発電モジュールが直列に接続されてなるストリングが複数並列に接続されたアレイからなり、
前記発電装置で発電された電力が前記パワーコンディショナの出力容量を上回っているときに、一部の前記ストリングによって発電された電力の出力先を前記負荷装置に切り替え可能な前記スイッチ要素を前記各ストリングに備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発電システム。
【請求項７】
前記発電装置で発電された電力が前記パワーコンディショナの出力容量を上回った量に応じて、前記負荷装置に出力する電力量を調節可能であることをことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光、風力等の自然エネルギーを利用した発電装置と、発電装置で発電した電力を直流から交流に変換するパワーコンディショナと、を備えた発電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、前記自然エネルギーを利用した発電システムにおいて、売電する電力量の安定した供給と売電単価に鑑み、最大発電量がパワーコンディショナの出力容量を上回る太陽光発電システムが設置されることがある。いわゆるオーバーモジュール、過積載と呼ばれる発電システムである。ここで、発電システムにおいては、パワーコンディショナの容量を上回った電力は、当然売電されない。しかし、以下の理由から、上述したオーバーモジュールの発電システムが採用されることがある。
【０００３】
一つには、オーバーモジュールの発電システムは、より多くの発電量を売電できるからである。すなわち、オーバーモジュールの発電システムを採用した場合と採用しない場合とを比較すると、図７の１日の時間毎の発電量を表したグラフに示すように、オーバーモジュールを採用しない場合は、パワーコンディショナの出力容量を上回った電力は売電されないことから、発電量のピークがパワーコンディショナの出力容量を上回らない程度に設定され、図７の実線で示した曲線Ａの発電量となる。一方、オーバーモジュールを採用した場合は、パワーコンディショナの出力容量を超え、その分はいわゆるピークカットによりカットされて横ばいとなり図７の一点鎖線で示した曲線Ｂの発電量となる。両者の売電量を比較すると、オーバーモジュールを採用した場合は、これを採用しない場合と比較して、図７の斜線で示した積算分だけ多くの発電量を売電できる。なお、図７の曲線Ｂにおいて、ピークカットより上方の部分は、晴天で日射量が多く発電量が最大に近い場合を示すものであり、当然ではあるが、常時この発電量が発生するわけではない。
【０００４】
もう一つの理由として、オーバーモジュールの発電装置の場合は、維持コストを低減できる場合があるからである。発電所の規模は、パワーコンディショナの出力容量と発電電力のうちいずれか小さい値によって決定されるところ、その値が５０ｋＷ未満の発電所の場合は、一般用電気工作物として届出等の手続きは不要である。これに対し、５０ｋＷ以上の発電所の場合は、自家用電気工作物として、電気主任技術者設置の定めがあり、また、保安規定の届出の必要もあり、更には、経済産業省令で定める基準に適合する状態を維持する義務もある。したがって、パワーコンディショナの出力容量は小さく押さえた方が一般電気工作物としての発電所と認定されるので、維持コストは安価である。
【０００５】
上述のように、オーバーモジュールとすることにより、発電量を多くして、電力を安定して供給できるとともに売電できる電気量を多くすることができ、また、発電所の規模の点からパワーコンディショナを小さくしてオーバーモジュールとすることにより維持コストを低減できる。
【０００６】
オーバーモジュールの発電システムに関しては、特許文献１に記載の発電システムの技術が開示されている。この発電システムは、パワーコンディショナの定格出力に対する太陽光発電部の定格出力の比率が１４０％以上であり、これによれば、電力系統に電力を安定して供給することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１４−１６６００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、従来のパワーコンディショナの発電システムは、パワーコンディショナの出力容量を上回る発電量は、ピークカットとして除去され、捨てられていた。このため、パワーコンディショナの出力容量を上回る発電量は無駄になっていた。
【０００９】
そこで、本発明は、自然エネルギーにより発電するものにおいて、パワーコンディショナの出力容量を上回って発電された電力を無駄にすることなく有効利用できる発電システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発電システムは、発電装置と、該発電装置の発電量を計測する計測装置と、該発電装置で発電した電力を直流から交流に変換するパワーコンディショナと、を備えたものであって、前記発電装置の最大発電量は、前記パワーコンディショナの出力容量を上回り、前記計測装置で計測された前記発電装置で発電された電力が前記パワーコンディショナの出力容量を上回っているときに、前記発電装置で発電された電力の一部の出力先を前記パワーコンディショナから負荷装置に切り替え可能なスイッチ要素を備えたものである。
【００１１】
請求項２の発電システムは、前記発電装置が、太陽光発電モジュールを備え、前記負荷装置は、前記太陽光発電モジュール及び前記パワーコンディショナの少なくともいずれかを冷却する冷却装置からなるものである。
請求項３の発電システムは、前記発電装置が、太陽光発電モジュールを備え、前記負荷装置は、前記太陽光発電モジュールを冷却する冷却装置からなり、該太陽光発電モジュールを受光面とは反対側の面から冷却するよう設置されたものである。
【００１２】
請求項４の発電システムは、前記発電装置が、複数の異なる種類の発電装置からなり、該複数の発電装置で発電された電力が前記パワーコンディショナの出力容量を上回っているときに、前記発電装置の種類単位で、発電された電力の出力先を前記スイッチ要素で切り替え可能なものである。
【００１３】
請求項５の発電システムは、前記発電装置が、複数の前記太陽光発電モジュールが直列に接続されてなるストリングが複数並列に接続されたアレイからなり、前記発電装置で発電された電力が前記パワーコンディショナの出力容量を上回っているときに、前記各ストリングのうちのそれぞれ同数の前記太陽光発電モジュールによって発電された電力の出力先を前記負荷装置に切り替え可能な前記スイッチ要素を前記各ストリングに備えたものである。
請求項６の発電システムは、前記発電装置は、複数の前記太陽光発電モジュールが直列に接続されてなるストリングが複数並列に接続されたアレイからなり、前記発電装置で発電された電力が前記パワーコンディショナの出力容量を上回っているときに、一部の前記ストリングによって発電された電力の出力先を前記負荷装置に切り替え可能な前記スイッチ要素を前記各ストリングに備えたものである。
【００１４】
請求項７の発電システムは、前記発電装置で発電された電力が前記パワーコンディショナの出力容量を上回った量に応じて、前記負荷装置に出力する電力量を調節可能なものである。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明は、発電装置で発電された電力がパワーコンディショナの出力容量を上回っているときに、発電装置で発電された電力の一部の出力先をパワーコンディショナから負荷装置に切り替え可能なスイッチ要素を備えているので、従来捨てられていたパワーコンディショナの出力容量を上回った電力を負荷装置に供給して有効利用できる。
【００１６】
請求項２及び請求項３の発明は、負荷装置が、冷却装置からなるので、従来捨てられていた電力を冷却装置に回して有効利用し、冷却装置で太陽光発電モジュールあるいはパワーコンディショナを冷却することにより、発電効率を高め発電量を増やすことができる。
【００１７】
請求項４の発明は、該複数の発電装置で発電された電力がパワーコンディショナの出力容量を上回っているときに、発電装置の種類単位で、発電された電力の出力先を切り替え可能であるから、例えば、２種類の自然エネルギーに対応する発電装置を設置することにより、気象条件にあまり左右されないようにすることも可能である。
【００１８】
請求項５の発明は、発電装置で発電された電力が前記パワーコンディショナの出力容量を上回っているときに、各ストリングのうち同数の太陽光発電モジュールの発電量を負荷装置に切り替え可能であるから、各ストリングからバランスよく一部のモジュールの電力を負荷装置に供給することができる。
請求項６の発明は、発電装置で発電された電力が前記パワーコンディショナの出力を上回っているときに、一部のストリングで発電した電力のみを負荷装置に切り替えればよいから、切替装置が簡略化する。
【００１９】
請求項７の発明について、仮に、パワーコンディショナの出力容量を上回る発電量を有効利用すべく一度に負荷装置に回してしまうと、発電量がパワーコンディショナの出力容量をかなり下回ってしまうため再度パワーコンディショナ側に戻すべくスイッチ要素による切り替えが必要になる。しかし、請求項７の発明は、パワーコンディショナの出力容量を上回った発電量から負荷装置に切り替える電力量を調節できるから、パワーコンディショナの出力容量を上回った量に応じて発電量を調節することにより、前記上回った電力の出力先が売電系統と負荷装置との間で頻繁に切り替わるのを避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態の発電システムにおいて発電量がパワーコンディショナの出力容量を下回っているときの状態を示すブロック図である。
【図２】図１の発電システムにおいて発電量がパワーコンディショナの出力容量を上回っているときの状態を示すブロック図である。
【図３】図１の発電システムにおける１日の発電量を模式的に示すグラフである。
【図４】図３の発電システムにおいて冷却装置を稼動したときの１日の発電量を示すグラフである。
【図５】本発明の別の実施形態の発電システムにおいて発電量がパワーコンディショナの出力容量を下回っているときの状態を模式的に示すブロック図である。
【図６】図５の発電システムにおいて発電量がパワーコンディショナの出力容量を上回っているときの状態を示すブロック図である。
【図７】発電システムのオーバーモジュールを模式的に説明するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態の発電システムを図に基づいて説明する。本発明の発電システムの発電装置は、太陽光、風力、波力、潮力、流水、地熱、バイオマス等による自然エネルギーを利用して発電するものである。本実施形態では、このうち、太陽光発電モジュール（以下、単に「モジュール」という。）を備え、太陽光を利用した発電装置を例示する。
【００２２】
図１において、本実施形態の発電システム１は、太陽光を利用した発電装置１１と、発電装置１１で発生した発電量を計測する計測装置２１と、発電装置１１で発電した電力を直流から交流に変換するパワーコンディショナ２２と、を備えている。
【００２３】
発電装置１１は、モジュール１３が１０個直列に接続されてストリング１４を構成し、更にこのストリング１４が５個並列に接続されてなるアレイ１２で構成されている。
【００２４】
アレイ１２で発電された電力は計測装置２１で計測される。そして、計測装置２１で計測された電力はパワーコンディショナ２２に送られる。パワーコンディショナ２２は、アレイ１２で発電した電力を直流から交流に変換し、出力を安定化する。続いて、パワーコンディショナ２２で変換された交流の電力は商用の系統２３に出力されて売電される。
【００２５】
また、計測装置２１で計測された発電量のデータは図示しない判定装置に送られ、この判定装置では発電量が閾置を超えているか否かが判断され、そのデータは、図示しない切替制御装置に送られてそこで発生した制御信号が後述のスイッチ要素１５に出力されこれを作動させる。
【００２６】
加えて、発電装置１１は、アレイ１２で発電された電力の一部が負荷装置２４に出力されるようになっている。負荷装置２４としては、例えば、モジュール１３の冷却装置、モジュール１３の清掃装置、自家蓄電用バッテリ、照明灯などが挙げられ、後述する所定のときには、アレイ１２で発電された電力の一部はこれらの装置を稼動する電力として使用される。
【００２７】
アレイ１２の回路には、所定のときに、アレイ１２で発電された売電用の電力の一部を切り替えて負荷装置２４に供給するためのスイッチ要素１５が設けられている。スイッチ要素１５は、本実施形態では、図１に示すように、５並列の各ストリング１４内に第１スイッチ１５ａとして１個ずつ設けられ、また、各ストリング１４と負荷装置２４との間に第２スイッチ１５ｂとして１個ずつ設けられている。なお、回路を模式的に示す図１においては、全てのストリング１４において、第１スイッチ１５ａは閉じて全てのモジュール１３はパワーコンディショナ２２側に接続された状態にあり、第２スイッチ１５ｂは開いていずれのモジュールも負荷装置２４とは接続されていない状態にある。
【００２８】
本実施形態において、アレイ１２の定格出力は６５ｋＷであり、パワーコンディショナ２２の出力容量は４９ｋＷに設定されており、したがって、発電システム１では最大で４９ｋＷの出力が売電できる。
【００２９】
このように構成された発電システム１の１日の発電量は、日射量に応じて山形に変化し、例えば、図３のグラフの曲線で示された値となる。ここで、１日の発電量は晴天、曇天、雨天等での日射量に大きく左右されるので、アレイ１２の定格出力は６５ｋＷではあるが、曇天など日射量の少ない日では、最大発電量は通常パワーコンディショナ２２の出力容量を下回るし、晴天で日射量が多い日では、図３の一点鎖線で示すように、最大発電量はパワーコンディショナ２２の出力容量を上回ることがある。図３においては、昼時間帯の９時半〜１４時半の発電量はパワーコンディショナ２２の出力容量に制約され、一点鎖線で示したそれ以上の発電量はピークカットとして除去され、前記昼時間帯では一定の４９ｋＷの電力が売電される。なお、パワーコンディショナ２２の出力容量と一点鎖線で囲まれた部分の積算電力量は、従来は売電されず、地面にアースして捨てられていた。
【００３０】
しかし、本実施形態の発電システム１では、発電された電力がパワーコンディショナ２２の出力容量を上回ったとき、パワーコンディショナ２２の出力容量と一点鎖線で囲まれた部分の積算電力量の出力先は、積算電力量に応じてスイッチ要素１５によりパワーコンディショナ２２から負荷装置２４に切り替えられ、こちらに回された電力は負荷装置２４を稼動する電力として利用される。
【００３１】
スイッチ要素１５の切り替えについては、具体的には、日射量が少なく、発電装置１１による発電量がパワーコンディショナ２２の出力容量を上回っていないとき、すなわち、発電量が１日の全ての時間帯においてパワーコンディショナ２２の出力容量４９ｋＷ以下であるときは、図１に示すように、各ストリング１４の第１スイッチ１５ａはいずれも閉じた状態にあり、各ストリング１４の第２スイッチ１５ｂはいずれも開いた状態にある。このときは、モジュール１３が１０個直列に接続されたストリング１４が５つ並列されてなるアレイ１２の全電力はパワーコンディショナ２２に出力され、交流電力に変換されて商用の系統２３に売電される。
【００３２】
一方、日射量が多く、発電装置１１による発電量がパワーコンディショナ２２の出力容量を上回ったとき、すなわち、発電量が１日のいずれかの時間帯においてパワーコンディショナ２２の出力容量４９ｋＷを超えたときは、計測装置２１のデータが図示しない判定装置に出力され、切り替えの要否を判定されて図示しない切替制御装置で切替信号が各スイッチ要素１５に出力される。これにより、図２に示すように、各ストリング１４の第１スイッチ１５ａはいずれも開いた状態となり、各ストリング１４の第２スイッチ１５ｂはいずれも閉じた状態となる。
【００３３】
このときは、各ストリング１４において、それぞれ図２の斜線で示した下段２個のモジュール１３を除いた残り８個のモジュール１３によって発電された電力はパワーコンディショナ２２に出力され、交流電力に変換されて商用の系統２３に売電される。そして、各ストリング１４の斜線で示した下段２個のモジュール１３で発電された電力は負荷装置２４に出力される。つまり、売電されるのは全発電量の８／１０であり、アレイ１２で発電された電力の一部すなわち全発電量の２／１０は負荷装置２４を稼働する電力に利用される。この場合、発電装置１１は、各ストリング１４から２個ずつのモジュール１３の電力を負荷装置２４に供給するのであるから、一部のモジュール１３の電力をバランスよく負荷装置２４に供給することができる。
【００３４】
なお、この実施形態において、負荷装置２４に切り替え可能なモジュール１３の数は１つのストリング１４において２個であるが、この数に限定されるものではなく、また、５並列のストリング１４において負荷装置２４に切り替え可能なモジュール１３の数を互いに異ならせてもよい。
【００３５】
次に、電力の一部が出力される負荷装置２４として、前述した冷却装置、モジュール１３の清掃装置、自家蓄電用バッテリなど各種の装置が挙げられる。本実施形態では、モジュール１３の冷却装置を例示する。ここで、モジュール１３の出力電力は、気温２５℃での瞬時電力で表わされており、モジュール１３は太陽エネルギーを受けると温度上昇し、それに伴って発電効率は低下する。逆に、太陽光モジュール１３を２５℃から２０℃などに冷却していくと発電効率は上昇する。なお、冷却装置は、モジュール１３を冷却するものとしているが、パワーコンディショナ２２を冷却するものであってもよいし、モジュール１３とパワーコンディショナ２２との両方を冷却するものであってもよい。
【００３６】
そこで、アレイ１２での発電量がパワーコンディショナ２２の出力容量を上回ったときに、電力の一部をモジュール１３の冷却装置に切り替えれば、冷却装置のファンが全てのまたは一部のモジュール１３を冷却し、モジュール１３が冷却され始めたときからモジュール１３の発電量は次第に増加し、アレイ１２での発電量は、ピークカットがないとしたら、図４の二点鎖線で示すように、点イ、ロ、ハ、ニ、ハ’、ロ’の曲線で囲まれた積算電力量だけ増大する。但し、実際には、パワーコンディショナ２２の出力容量を超えた分はピークカットされるので、モジュール１３の冷却による発電量の増加分は、図４の点ハ、ニ、ハ’で囲まれた斜線で示す積算電力量となる。
【００３７】
冷却装置は冷却にファンを使用しており、モジュール１３を受光面とは反対側から冷却するように設置されている。これにより、外部から風が吹いてきたときに、風はモジュール１３の主に受光面側に当たり、受光面とは反対側の面には当たりにくいため、外部の風が冷却装置のファンに当たってその回転に影響を及ぼすのを避けることができ、外部からの風圧によってファンが回転しにくくなるのを防止することができる。また、ファンの冷風をモジュール１３の受光面と反対側である裏面に当てると、冷風は斜めに設置されているモジュール１３の裏面に沿って上昇し、モジュール１３を効率良く冷却でき、特に、ファンをモジュール１３の下端側に設置すれば、冷風はモジュール１３の裏面全体に行き渡るから、より効率良く冷却できる。
【００３８】
ところで、発電された電力の一部の出力先をパワーコンディショナ２２から負荷装置２４に切り替えるのは、発電装置１１による発電量がパワーコンディショナ２２の出力容量を上回ったときであるが、この「上回ったとき」は、厳密には、上回った直後ではなく、上回った後のある程度の時間的範囲における切り替えに妥当な時点であるのが好ましい。
【００３９】
この点について説明を加えると、今、日射量が大きく、１日のうちで発電量が増加していく途中の午前９時半ぐらいにおいて、発電量がパワーコンディショナ２２の出力容量を上回ったとしてその直後に電力の一部が負荷装置２４に切り替わると、その切り替え時点からパワーコンディショナ２２に出力される電力量は減少し、パワーコンディショナ２２の出力容量をかなり下回ることになって、売電できる発電量は減少する。そこで、再度出力先をパワーコンディショナ２２側に切り替えると、発電量はパワーコンディショナ２２の出力容量を更に大きく超えることになる。このため、再び超えた分を有効利用するため負荷装置２４側に切り替えることが必要となるなど、このような切り替えが、最初にパワーコンディショナ２２の出力容量を上回った直後から頻繁に繰り返されることになって好ましくない。
【００４０】
したがって、実際には、スイッチ要素１５の切り替えは、例えば、発電量がパワーコンディショナ２２の出力容量を上回った後、発電量の増加が見込まれて負荷装置２４側に切り替えた後においてもパワーコンディショナ２２の出力容量に近い発電量が得られると予想されるに至った時点などで行なわれる。このようなことで、発電量がパワーコンディショナ２２の出力容量を「上回ったとき」は、厳密には、上回った直後ではなく、上回った後の切り替えに妥当な時点であるのが好ましい。
【００４１】
次に、スイッチ要素１５の切り替えは、パワーコンディショナ２２の出力容量を上回った発電量の全てを一度に負荷装置２４に回すことの他、パワーコンディショナ２２の出力容量を上回った量あるいは上回ると予想される量に応じて負荷装置２４に出力する電力量を調節する方法もある。
【００４２】
後者の場合、負荷装置２４に回す電力量を小分けして、発電量がパワーコンディショナ２２の出力容量を上回った量あるいは上回ると予想される量の状況をみながら少しずつ段階的に切り替えることができる。この場合には、スイッチ要素１５をアレイ１２内の回路の複数箇所に設ける構成とする。例えば、図１、図２の場合でいえば、図示しないが、最下段のモジュール１３と下から２番目のモジュール１３との間にスイッチを増設し、アレイ１２の発電量がパワーコンディショナ２２の出力容量を上回った時点から少し後に、このスイッチを開いて最下段のモジュール１３で発電された電力量のみを負荷装置２４に出力し、その後にアレイ１２の発電量が更に増加した時点で、下から２番目と３番目のモジュール１３との間のスイッチを開いて最下段から２番目のモジュール１３で発電された電力の出力先も負荷装置２４に回すようにして電力量をきめ細かく調節することができる。このとき、各ストリング１４内において切り替えるモジュール１３は全て同数としてもよいし、ストリング１４間で切り替えるモジュール１３の数を異ならせてもよい。
【００４３】
ところで、上記実施形態では、アレイ１２で発電された電力がパワーコンディショナ２２の出力容量を上回ったとき、各ストリング１４から同数のモジュール１３によって発電された電力が負荷装置２４に切り替えられるが、これに限られるものではなく、例えば、図５及び図６に示すように、一部のストリング１４によって発電された電力のみを負荷装置２４に切り替えるものとしてもよい。図５及び図６において、各ストリング１４には図１及び図２に示した第１スイッチ１５ａはなく、計測装置２１側に第１スイッチ１５ｃが設けられ、負荷装置２４側に第２スイッチ１５ｂが設けられている。
【００４４】
図５においては、アレイ１２で発電された電力がパワーコンディショナ２２の出力容量を下回っている場合であり、全てのストリング１４において、第１スイッチ１５ｃは閉じて接続されており、第２スイッチ１５ｂは開いて遮断されている。この場合、アレイ１２の全ての発電量は全てパワーコンディショナ２２に出力される。一方、図６においては、アレイ１２で発電された電力がパワーコンディショナ２２の出力容量を上回っている場合であり、図６の一番左のストリング１４のみが、第１スイッチ１５ｃが開いており、第２スイッチ１５ｂは閉じている。この場合、一番左のストリング１４を除いた残り４列のストリング１４によって発電された電力量はパワーコンディショナ２２に出力され、一番左のストリング１４によって発電された電力量のみが負荷装置２４に供給される。すなわち、アレイ１２の発電量のうちの２０％が負荷装置２４に供給されることになる。
【００４５】
ここで、図５及び図６に示したストリング１４単位で切り替える場合についても、前述したモジュール１３単位で切り替える場合と同様に、パワーコンディショナ２２の出力容量を上回った量あるいは上回ると予想される量に応じてストリング１４単位で切り替えて負荷装置２４に出力する電力量を調節することもできる。例えば、図６では、一番左のストリング１４によって発電された電力量のみが負荷装置２４に供給されるが、パワーコンディショナ２２の出力容量が増加したためにアレイ１２の発電量を更に多く負荷装置２４に供給したいのであれば、一番左のストリング１４に加え、その右隣など別の１つのストリング１４も第１スイッチ１５ｃ及び第２スイッチ１５ｂを切り替え操作して負荷装置２４に供給することにより、アレイ１２の発電量の４０％を負荷装置２４に供給することができる。
【００４６】
ところで、上記各実施形態では、発電装置１１で発電された電力がパワーコンディショナ２２の出力容量を上回ったとき、発電装置１１で発電された電力の一部の出力先をパワーコンディショナ２２から負荷装置２４に切り替えているが、本発明を実施する場合には、これに限られるものではない。すなわち、発電装置１１で発電された電力がパワーコンディショナ２２の出力容量を上回った以降は常時発電装置１１の電力の一部の出力先はパワーコンディショナ２２から負荷装置２４に切り替わるものに限定されるものではなく、パワーコンディショナ２２の出力容量を上回っている間における任意の時間あるいは設定時間など一部の時間だけ、発電装置１１の電力の一部の出力先を負荷装置２４に切り替え、前記上回っている間におけるその他の時間については発電装置１１で発電された電力は全て売電用に供給してもよい。
【００４７】
具体的には、負荷装置２４の負担を軽減すべく、例えば、負荷装置２４がモジュール１３を冷却するファンを備えた冷却装置である場合にはファンのモータの負担を軽減すべく、発電装置１１の電力がパワーコンディショナ２２の出力容量を上回っている時間帯のうち、発電量の特に多い時間帯のみ、発電装置１１の電力の一部を負荷装置２４に切り替えてモジュール１３を冷却し、所定時間経過後に売電用に戻すようにしてもよい。これによりファンのモータの運転時間を短縮してその負担を軽減できる。この場合、手動により任意に負荷装置２４との切り替えを行なってもよいし、温度計測装置によりモジュール１３の温度を計測しその計測値が設定温度より高いことを検出したときに切り替え、その後に設定温度まで低下したら売電用に戻すなどとしてもよいし、発電量の特に多いおよその時間帯を予測してプログラムを設定しておき、そのプログラムに従ってその時間帯になったらスイッチ要素１５の開閉を行なうようにしてもよい。
【００４８】
次に、上記各実施形態の発電システム１は、発電装置１１とパワーコンディショナ２２と負荷装置２４とを１つずつ備えているが、これらの発電装置１１とパワーコンディショナ２２と負荷装置２４とを２つずつ備えている、すなわち、発電装置１１とパワーコンディショナ２２と負荷装置２４とを１つずつ備えた１つの系列のものが更にもう１系列設けられ、計２つの系列を備えたものであってもよく、その場合、負荷装置２４としての冷却装置は、その冷却装置に電力を供給している自身の発電装置１１のモジュール１３を冷却するものの他、他方の系列の発電装置１１のモジュール１３を冷却するものであってもよく、更には、各系列の負荷装置２４の冷却装置は互いに他方の系列の発電装置１１のモジュール１３を冷却するものであってもよい。
【００４９】
次に、本実施形態の発電システム１の作用を説明する。
発電システム１は、発電装置１１で発電された電力がパワーコンディショナ２２の出力容量を上回っているときに、発電装置１１で発電された電力の一部の出力先をパワーコンディショナ２２から負荷装置２４に切り替え可能なスイッチ要素１５を備えているので、従来捨てられていたパワーコンディショナ２２の出力容量を上回った電力を負荷装置２４に供給して負荷装置２４の電力として有効利用できる。
【００５０】
そして、負荷装置２４が、冷却装置である場合は、従来捨てられていた電力を冷却装置に回して冷却装置で太陽光発電モジュール１３あるいはパワーコンディショナ２２を冷却することにより、発電効率を高め発電量を増やすことができる。
【００５１】
次に、上記実施形態では、発電装置１１は、太陽光発電装置からなるものを例示しているが、本発明の発電装置１１は、太陽光発電所、風力発電所、波力発電所、地熱発電所など複数の異なる種類の発電装置を複合したものであってもよい。例えば、発電装置１１が太陽光発電所と風力発電所とからなるものを例示すると、太陽光発電所によって発電された電力と風力発電所によって発電された電力とは一つの計測装置２１に送られて両電力を合わせた電力量が計測され、次いで、両電力は一つのパワーコンディショナ２２に出力されて交流電力に変換された後、商用の系統２３に送られて売電される。
【００５２】
一方で、各発電装置１１で発電された電力は下記のときには負荷装置２４に出力可能となっている。そして、この発電装置１１には、各発電装置である発電所の種類単位で発電された電力の出力先をパワーコンディショナ２２から負荷装置２４に切り替えるスイッチ要素１５が備えられている。スイッチ要素１５は、太陽光発電所、風力発電所のそれぞれにおいて、発電所と計測装置２１との間及び発電所と負荷装置２４との間に設けられている。
【００５３】
このように複合されてなる発電装置１１は、太陽光発電所による発電量及び風力発電所による発電量を合計した全発電量が計測装置２１で計測され、全発電量がパワーコンディショナ２２の出力容量を上回っているときに、各発電装置である発電所の種類単位で、太陽光発電所、風力発電所のいずれかで発電された電力はスイッチ要素１５により負荷装置２４に出力可能となっている。
【００５４】
この各発電所が複合されてなる発電装置１１の場合は、特に、いずれか一の種類の発電所の出力が小さく発電量が少ないときに、他の種類の発電所の電力を負荷装置２４に回すことにより、前記発電量の少ない発電所の発電量を増やしたりすることができる。例えば、太陽光発電所を主要な発電所とした場合において、全発電量はパワーコンディショナ２２の出力容量を上回ってはいるが、太陽光発電所の発電量が日射条件等により少ない場合に、風力発電所で発電された電力を負荷装置２４である冷却装置に回してそのファンで太陽光発電所のモジュール１３を冷却することにより、太陽光発電所の発電効率を上げ、発電装置１１全体としての電力を増加させることも可能である。
【００５５】
発電装置１１が複数の発電所からなるものではあっても例えば全て同一種類の太陽光発電所のみからなる場合には、日射量が少ないという気象条件等によって発電装置１１全体の発電量が少なくなってしまうことも起こり得るが、前述のように、発電装置１１が太陽光発電所と風量発電所など複数の異なる種類の発電所を複合してなるものとすれば、日射量は少なくても風量が大きい気象条件であったりする場合には、発電装置１１全体の発電量が減少するような事態が生じるのを回避することも可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１  発電システム                     １５ａ、１５ｃ  第１スイッチ
１１  発電装置                         １５ｂ  第２スイッチ
１２  アレイ                           ２１  計測装置
１３  モジュール                       ２２  パワーコンディショナ
１４  ストリング                       ２３  系統
１５  スイッチ要素                     ２４  負荷装置
【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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