(57)【要約】【課題】太陽光パネルのコストアップを抑制した当該太陽光パネルの異常を判定する異常判定装置を提供する。【解決手段】複数の太陽電池モジュール８０を直列に接続したストリング９０を複数備えた太陽光パネル１００の異常を判定する異常判定装置１は、ストリング９０の出力電流であるストリング電流をストリング９０毎に検出する電流検出部１１と、複数のストリング９０から検出されたストリング電流の平均値を演算し、当該平均値に対する偏差を夫々のストリング電流毎に演算する偏差演算部１３と、当該偏差演算部１３により演算された夫々のストリング電流の偏差に基づいて、複数のストリング９０のうち異常なストリング９０を判定する判定部１４と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の太陽電池モジュールを直列に接続したストリングを複数備えた太陽光パネルの異常を判定する異常判定装置であって、
前記ストリングの出力電流であるストリング電流を前記ストリング毎に検出する電流検出部と、
前記複数のストリングから検出されたストリング電流の平均値を演算し、当該平均値に対する偏差を夫々のストリング電流毎に演算する偏差演算部と、
前記偏差演算部により演算された夫々のストリング電流の偏差に基づいて、複数のストリングのうち異常なストリングを判定する判定部と、
を備える異常判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の太陽電池モジュールが直列に接続されたストリングを複数備えた太陽光パネルの異常を判定する異常判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エネルギー問題を背景に太陽光発電所の建設が進められている。太陽光発電所では太陽光パネルを用いて発電が行われる。太陽光パネルは太陽電池セルを直並列接続して太陽電池モジュールを構成し、当該太陽電池モジュールが直列に接続されたストリングを更に並列に接続して構成される。例えばメガソーラーと呼ばれる大規模な太陽光発電所では、広大な土地に数十万枚の太陽電池モジュールが設置される。このような太陽光パネルの発電量は太陽光の日射量や環境温度に依存するので、発電量が常に一定であるとは言い難い。このため、発電量が低下した場合、日射量や環境温度の影響で発電量が低下したのか、或いは、太陽電池モジュールが故障したために発電量が低下したのかを特定することが容易ではない。
【０００３】
そこで、全ての太陽電池モジュールやストリングにおける日射量や環境温度を測定し、その測定結果を用いて太陽電池モジュールが故障しているか否かを判定することが考えられる。しかしながら、このような方法を採用すると、日射量計や温度計の数が膨大なものとなり、太陽光パネルのコストアップの要因となる。このような課題を鑑み、太陽光パネルの異常を特定する技術が検討されてきた（例えば特許文献１）。
【０００４】
特許文献１に記載の太陽光発電装置における異常検知システムは、太陽光発電システムを構成する複数の太陽光発電装置の夫々を順次、稼働停止した場合の太陽光発電システムの第１の発電量と、複数の太陽光発電装置の全てが稼動している場合の太陽光発電システムの第２の発電量とを計測し、第２の発電量と第１の発電量との差分を求める。この差分を用いて複数の太陽光発電装置のうち、どの太陽光発電装置が異常であるかを検知する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１９０９４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の技術では、第１の発電量を計測するために各太陽光発電装置を順次停止する必要があり、夫々の太陽光発電装置に対してスイッチを設ける必要がある。このため、太陽光発電システムのコストアップの要因となる。
【０００７】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、コストアップを抑制しつつ、太陽光パネルの異常を判定する異常判定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係る異常判定装置の特徴構成は、複数の太陽電池モジュールを直列に接続したストリングを複数備えた太陽光パネルの異常を判定するために、前記ストリングの出力電流であるストリング電流を前記ストリング毎に検出する電流検出部と、前記複数のストリングから検出されたストリング電流の平均値を演算し、当該平均値に対する偏差を夫々のストリング電流毎に演算する偏差演算部と、前記偏差演算部により演算された夫々のストリング電流の偏差に基づいて、複数のストリングのうち異常なストリングを判定する判定部とを備える点にある。
【０００９】
一般的に、太陽光パネルの出力は、太陽電池モジュールを構成するストリングが全て異常でない場合でも、太陽光パネルに照射される太陽光の照射量や太陽光パネルの温度に応じて変化する。このため、上述した特徴構成とすれば、太陽光パネルを構成する複数のストリングのストリング電流の平均値を求め、当該平均値を基準とした夫々のストリング電流の偏差に基づいて各ストリングが異常であるか否かを判定することができるので、適宜、運転状況に応じてストリングが異常であるか否かを判定することが可能となる。このように本構成によれば、ストリングが異常であるか否かを判定する基準を、予め一定値に定めておかずに運転状況に応じて定めるので、上述したように運転状況に応じて出力が変化する太陽光パネルのストリングが異常であるか否かを正確に判定することができる。したがって、誤判定を防止することが可能となり、太陽光パネルの異常を判定する異常判定装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】異常判定装置の構成を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に係る異常判定装置は、大幅なコストアップを伴うことなく太陽光パネルの異常を判定する機能を備えて構成される。以下、本実施形態の異常判定装置１について、図１を用いて説明する。図１には、本実施形態に係る異常判定装置１の構成を示すブロック図が示される。
【００１２】
異常判定装置１は、複数の太陽電池モジュール８０を直列に接続したストリング９０を複数備えた太陽光パネル１００の異常を判定する。図１に示されるように、太陽光パネル１００は太陽電池セル７０を直並列接続して太陽電池モジュール８０を構成し、当該太陽電池モジュール８０を直列に接続して構成されたストリング９０を複数備えて構成される。このようなストリング９０の夫々の出力は接続箱２００に入力され、当該接続箱２００の出力は集電箱３００に入力される。
【００１３】
太陽光パネル１００の異常を検出する異常判定装置１は、電流検出部１１、記憶部１２、偏差演算部１３、判定部１４、明示部１５の各機能部を備えて構成される。本実施形態では、電流検出部１１、記憶部１２、偏差演算部１３、判定部１４は上述した接続箱２００に設けられる。上述した各機能部はＣＰＵを中核部材として、太陽光パネル１００の異常を判定する種々の処理を行うための上述の機能部がハードウェア又はソフトウェア或いはその両方で構築されている。
【００１４】
電流検出部１１は、ストリング９０の出力電流であるストリング電流をストリング９０毎に検出する。ストリング９０とは、上述したように太陽電池セル７０の集合体である。このような太陽電池セル７０からは、当該太陽電池セル７０に照射される光の照射量、及び太陽電池セル７０が設置される場所の温度に応じた直流電圧及び直流電流が出力される。電流検出部１１は、このような太陽電池セル７０からの直流電流をストリング９０毎に検出する。このため、電流検出部１１は直流電流計として構成され、太陽光パネル１００を構成するストリング９０毎に配置される。電流検出部１１による検出結果は後述する記憶部１２に伝達される。なお、電流検出部１１による検出結果は、「ストリング電流の電流値」であるが、以下ではこれを「ストリング電流」として説明する。
【００１５】
記憶部１２は、電流検出部１１により検出された結果を順次、記憶する。検出された結果とは、ストリング９０毎の直流電流である。順次、記憶するとは、予め設定された時間が経過する毎に、記憶していくことを意味する。予め設定された時間とは、１秒でも良いし、１時間でも良いし、１日でも良い。もちろん、１日以上であっても良く、適宜設定することが可能である。記憶部１２は、電流検出部１１による検出された結果を記憶する際に、当該結果が検出されたストリング９０を示すストリング情報や、当該結果が検出された日時を示す日時情報を当該結果に関連付けして記憶する。
【００１６】
偏差演算部１３は、複数のストリング９０から検出されたストリング電流の平均値を演算し、当該平均値に対する偏差を夫々のストリング電流毎に演算する。複数のストリング９０から検出されたストリング電流とは、上述した記憶部１２に記憶されているストリング電流が相当する。ストリング電流の平均値とは、同じ時間帯において電流検出部１１により検出された太陽光パネル１００を構成する夫々のストリング９０に流れるストリング電流を加え、それをストリング９０の数で除した値である。このため、本実施形態に係る偏差演算部１３が演算する平均値は、１つのストリング９０に流れているストリング電流の平均値ではない。
【００１７】
また、平均値に対する偏差とは、上述の平均値と、当該平均値を演算するにあたり用いたストリング電流との差である。この偏差は、平均値を演算するにあたり用いたストリング電流毎に演算される。したがって、偏差演算部１３は、記憶部１２に記憶されている同じ時間帯に検出されたストリング９０のストリング電流を用いて、複数のストリング９０に亘る平均値を演算し、当該平均値と夫々のストリング９０のストリング電流との偏差を演算する。偏差演算部１３により求められた偏差は、上述の記憶部１２にいつの時点の偏差であるかを示す時間情報と共に記憶される。
【００１８】
判定部１４は、偏差演算部１３により演算された夫々のストリング電流の偏差に基づいて、複数のストリング９０のうち異常なストリング９０を判定する。偏差演算部１３により演算された夫々のストリング電流の偏差は記憶部１２に記憶されている。判定部１４は、記憶部１２に記憶されている偏差のうち、ストリング電流の平均値に対して予め設定された割合よりも大きい偏差に関連付けられたストリング９０が異常であると判定する。具体的には、例えば偏差が平均値の５％未満である場合にはそのストリング９０は異常でなく、偏差がストリング電流の平均値の５％以上である場合にはそのストリング９０が異常であると判定すると好適である。もちろん、上述の「５％」は一例であり、他の値を設定することは可能である。判定部１４による判定結果は、明示部１５に伝達される。
【００１９】
明示部１５は、判定部１４によりストリング電流が異常であると判定されたストリング９０を明示する。このような明示は、異常判定装置１に備えられるモニタ（図示せず）に表示しても良いし、例えば太陽光パネル１００の設置を施工した施工業者や管理会社に電気通信回線を用いて通報するような明示であっても良い。
【００２０】
なお、上述した異常判定装置１は太陽光パネル１００を備える太陽光発電所に備えられていても良いし、太陽光発電所から離れた場所にある管理施設等に備えられていても良い。係る場合、太陽光パネル１００の異常判定における種々の検出結果や判定結果等は電子通信回線を介して送受することが可能である。
【００２１】
従来、例えば太陽電池モジュール８０の半田付け不良等の製造不良や、太陽光パネル１００に対する落ち葉や鳥の糞尿等の付着により生じるホットスポット現象に起因して、太陽電池モジュール８０が発熱し、太陽光パネル１００から発火するケースが報告されている。本異常判定装置１によれば、上述したようにストリング９０の異常を適切に判定することができるので、このような太陽光パネル１００からの発火に基づく火災を未然に防止することができる。
【００２２】
〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、判定部１４は、偏差がストリング電流の平均値に対して予め設定された割合よりも大きいストリング９０を異常であると判定するとして説明した。しかしながら、判定部１４は、所定期間における偏差の変化量に応じて判定する構成とすることも可能である。すなわち、判定部１４は予め設定された時間毎に偏差を求めて記憶部１２に時系列に記憶しておき、記憶部１２に記憶された偏差の時系列変化の負の勾配が大きくなった場合にストリング９０が異常であると判定するように構成することも可能である。このような構成の場合、異常なストリング９０のストリング電流は次第に低下するので、このような変化を見つけ易く、ストリング電流が異常であるか否かを判定し易い。
【００２３】
上記実施形態では、偏差演算部１３は同じ時間帯に検出されたストリング電流を用いて平均値を演算し、この平均値に基づいて偏差を演算するとして説明した。しかしながら、
偏差演算部は、電流検出部１１により検出されたストリング電流のうち、予め規定されている太陽電池モジュール８０の定格出力の２０％以下のものを除いて偏差を演算するように構成することも可能である。太陽電池モジュール８０の定格出力とは、所定の条件下における太陽電池モジュール８０の出力であり、例えば太陽電池モジュール８０の仕様書等に記載されている。偏差演算部１３は記憶部１２に記憶されているストリング電流から太陽電池モジュール８０の定格出力の２０％以下のものを除くストリング電流を用いて平均値を演算することで、ストリング９０に異常なものがある場合でも、正常なストリング９０からの出力を用いてストリング電流の平均値を求めることが可能となる。したがって、ストリング９０が異常であるか否かの判定の精度を高めることが可能となる。
【００２４】
上記実施形態に係る異常判定装置１は日射量計と温度計とを備えずに構成することができるが、例えば日射量計と温度計とを備える場合には、日射量と太陽光パネル１００の温度とから、太陽電池モジュール８０の発電量を推定し、偏差演算部１３に推定平均として偏差演算させることにより、例えば太陽電池モジュール８０全体に亘るロット不良や、太陽電池モジュール８０に付着した汚れ等に起因して太陽電池モジュール８０全体の出力が低下した場合にも対応することができる。なお、このような日射量及び環境温度は、太陽電池モジュール８０の発電量を推定のみに使用するため、日射量計及び温度計は、全ての太陽電池モジュール８０に設ける必要はなく、複数の太陽電池モジュール８０のうち、基準となるいずれか一つの太陽電池モジュール８０に設けるだけで良いので、大幅なコストアップを抑制できる。また、太陽光パネル１００を複数備える場合でも、日射量計及び温度計は、全ての太陽光パネル１００に設ける必要はなく、基準となるいずれか一つの太陽光パネル１００、或いは基準となるいずれか一つの太陽電池モジュール８０に設けるだけで良い。
【００２５】
上記実施形態では、異常判定装置１は、太陽光パネル１００を構成するストリング９０のストリング電流を検出してストリング９０が異常であるか否かを判定するとして説明した。例えば設備容量が５０ｋＷ以上２ＭＷ未満の高圧連系や、設備容量が２ＭＷ以上の特別高圧連系の区分の太陽光発電所のように非常に多くの太陽光パネル１００が用いられる場合には、図１に示されるように、夫々の太陽光パネル１００の出力は一旦、複数の接続箱２００のうちの一つに集められ、更に複数の接続箱２００の出力が一つの集電箱３００に集められる。この場合、複数の接続箱２００の出力の平均値と、接続箱２００の出力との偏差を演算し、この偏差に基づいて接続箱２００が異常であるか否かを判定する構成とすることも可能である。そして、異常と判定された接続箱２００に接続される太陽光パネル１００のストリング９０のみ上述したように異常であるか否かを判定すると好適である。これにより、太陽光パネル１００の数が非常に多い場合でも、判定に係る処理の数を低減することができるので、演算負荷を軽減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は、複数の太陽電池モジュールが直列に接続されたストリングを複数備えた太陽光パネルの異常を判定する異常判定装置に用いることが可能である。
【符号の説明】
【００２７】
１：異常判定装置
１１：電流検出部
１２：記憶部
１３：偏差演算部
１４：判定部
１５：明示部
８０：太陽電池モジュール
９０：ストリング
１００：太陽光パネル
【図１】
2015099858.tif 000003