(57)【要約】【課題】負荷に供給する必要がある発電電力が同じ場合に、太陽光発電手段の設置面積を縮小させることができる太陽光発電装置を提供する。【解決手段】太陽光によって負荷２に供給する電力を発電する太陽光発電手段を備えた太陽光発電装置１であって、太陽光発電手段１０Ａ〜１０Ｃは、負荷に接続されて太陽光によって所定の電圧で大電流の電力を発電し、太陽光発電手段と直列に接続されて、所定の高電圧でかつ太陽光発電手段よりも電流値が小さい小電流の電力を供給する電源手段２０Ａ〜２０Ｃを備え、太陽光発電手段と電源手段とを直列に接続した一群の電源手段５０〜５２から負荷に電力を供給する。【選択図】図１
2015211620.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光によって負荷に供給する電力を発電する太陽光発電手段を備えた太陽光発電装置であって、
前記太陽光発電手段は、前記負荷に接続されて前記太陽光によって所定の電圧で大電流の電力を発電し、
前記太陽光発電手段と直列に接続されて、所定の高電圧でかつ前記太陽光発電手段よりも電流値が小さい小電流の電力を供給する電源手段を備え、
前記太陽光発電手段と前記電源手段とを直列に接続した一群の電源手段から前記負荷に電力を供給することを特徴とする太陽光発電装置。
【請求項２】
前記負荷を交流負荷として、
直流電力を交流電力に変換して該交流電力を前記交流負荷に供給する直流交流変換手段を備え、
前記一群の電源手段から、前記直流交流変換手段に前記直流電力を供給することを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電装置。
【請求項３】
前記一群の電源手段を複数並列接続し、
前記直流交流変換手段に、各一群の電源手段の前記太陽光発電手段からそれぞれ供給される直流の前記大電流を合算した合算電流を供給する合算電流供給手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の太陽光発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、太陽光によって負荷に供給する電力を発電する太陽光発電手段を備えた太陽光発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば非特許文献１には、建物の屋根に、太陽光が照射されることによって発電する太陽電池モジュールが複数設置された太陽光発電装置が開示されている。非特許文献１の太陽光発電装置では、複数の太陽電池モジュールによって発電した直流電力を、インバータに代表される直流交流変換手段で所定電圧の交流電力に変換した後に、この交流電力を、分電盤を通して建物内の負荷（家電製品、照明器具等）に供給している。そして、各太陽電池モジュールとしては、出力電圧や出力電流が同じものが用いられている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】瀬川浩司外２名編著、「サイエンス徹底図解  太陽電池のしくみ」株式会社新星出版社、２０１０年５月１５日、ｐ４５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年は建物内で電力を消費する負荷が増加する傾向にあることから、この負荷に発電電力を供給するために必要な太陽電池モジュールの数も増加する傾向にある。しかし、これらの太陽電池モジュールは建物の屋根に設置されるものであり、屋根では太陽電池モジュールを設置するために確保可能な面積に限界がある。このため、負荷に供給する発電電力が同じ場合には、前記発電電力を供給するために必要な太陽電池モジュールに代表される太陽光発電手段の設置面積を縮小させたいとの要請があった。
【０００５】
この発明は、このような状況に鑑み提案されたものであって、負荷に供給する必要がある発電電力が同じ場合に、太陽光発電手段の設置面積を縮小させることができる太陽光発電装置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】
請求項１の発明に係る太陽光発電装置は、太陽光によって負荷に供給する電力を発電する太陽光発電手段を備えた太陽光発電装置であって、前記太陽光発電手段は、前記負荷に接続されて前記太陽光によって所定の電圧で大電流の電力を発電し、前記太陽光発電手段と直列に接続されて、所定の高電圧でかつ前記太陽光発電手段よりも電流値が小さい小電流の電力を供給する電源手段を備え、前記太陽光発電手段と前記電源手段とを直列に接続した一群の電源手段から前記負荷に電力を供給することを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１において、前記負荷を交流負荷として、直流電力を交流電力に変換して該交流電力を前記交流負荷に供給する直流交流変換手段を備え、前記一群の電源手段から、前記直流交流変換手段に前記直流電力を供給することを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項２において、前記一群の電源手段を複数並列接続し、前記直流交流変換手段に、各一群の電源手段の前記太陽光発電手段からそれぞれ供給される直流の前記大電流を合算した合算電流を供給する合算電流供給手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明に係る太陽光発電装置によれば、太陽光発電手段と電源手段とが直列に接続されることで、一群の電源手段（太陽光発電手段及び電源手段）では、太陽光発電手段の生成電圧（所定の電圧）と電源手段の生成電圧（高電圧）とが合算されると共に、太陽光発電手段と電源手段とが直列に接続されることで、太陽光発電手段の内部では、太陽光発電手段の生成電流（大電流）と電源手段の生成電流（小電流）とが合算されず、前記生成電流（大電流）が流れる。その後、一群の電源手段（太陽光発電手段及び電源手段）から前記大電流が負荷に供給される。これにより、一群の電源手段は、負荷に高電圧で大電流の電力を供給することが可能になる。その結果、負荷に供給する必要がある発電電力が同じ場合には、一群の電源手段（太陽光発電手段）の設置個数を減らすことができる。これに伴って、一群の電源手段の設置面積を縮小させることが可能になる。
請求項２の発明によれば、一群の電源手段によって発電した直流電力を、直流交流変換手段によって交流電力に変換した後に、この交流電力を、例えば家電製品等の交流負荷に供給することが可能になる。
請求項３の発明によれば、合算電流供給手段によって、直流交流変換手段に、複数並列接続された一群の電源手段から供給される直流の大電流を合算した合算電流を供給すると、交流負荷には、直流交流変換手段を通じて、最大で、単一の一群の電源手段の生成電圧（高電圧）と前記合算電流とで定まる交流電力を供給することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態１の太陽光発電装置の概略回路構成図である。
【図２】実施形態２の太陽光発電装置の概略回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１を参照しつつ説明する。図１に示す太陽光発電装置１は、戸建て住宅や集合住宅等に設置されて、戸建て住宅内や集合住宅内等で使用する交流負荷２（家電製品、照明器具等）に電力を供給するものである。この太陽光発電装置１は、太陽光発電手段としての第１の発電部１０Ａ〜１０Ｃと、電源手段としての第２の発電部２０Ａ〜２０Ｃと、接続箱３０と、パワーコンディショナ４０とを備えている。
【００１２】
第１の発電部１０Ａ〜１０Ｃは、複数の太陽電池セルを並設した単一の太陽電池モジュール１１によってそれぞれ形成されており、太陽光によって低電圧で大電流の直流電力を発電する。一方第２の発電部２０Ａ〜２０Ｃは、太陽電池モジュール１１とは出力電圧値や出力電流値が異なる太陽電池モジュール２１を複数（ここでは４つ）直列に接続してそれぞれ形成されている。本実施形態では、太陽電池モジュール２１の出力電圧値を太陽電池モジュール１１の出力電圧値よりも高くし、太陽電池モジュール２１の出力電流値を太陽電池モジュール１１の出力電流値より小さくした。各第２の発電部２０Ａ〜２０Ｃは、太陽光によって、各第１の発電部１０Ａ〜１０Ｃよりも電位が高い高電圧で各第１の発電部１０Ａ〜１０Ｃよりも電流値が小さい小電流の直流電力を発電する。なお、第１の発電部１０Ａ〜１０Ｃが生成する低電圧は、本発明の所定の電圧の一例であり、第２の発電部２０Ａ〜２０Ｃが生成する高電圧は、本発明の所定の高電圧の一例である。
【００１３】
図１に示すように、第１の発電部１０Ａの負極端子１０ｂと第２の発電部２０Ａの正極端子２０ａとを直列接続することにより、第１の発電部１０Ａと第２の発電部２０Ａとが直列接続された第一群の発電部５０が形成されている。また、第１の発電部１０Ｂの負極端子１０ｄと第２の発電部２０Ｂの正極端子２０ｃとを直列接続することにより、第１の発電部１０Ｂと第２の発電部２０Ｂとが直列接続された第二群の発電部５１が形成されている。さらに、第１の発電部１０Ｃの負極端子１０ｆと第２の発電部２０Ｃの正極端子２０ｅとを直列接続することにより、第１の発電部１０Ｃと第２の発電部２０Ｃとが直列接続された第三群の発電部５２が形成されている。加えて、第一群の発電部５０の負極端子５０ｂと、第二群の発電部５１の負極端子５０ｄと、第三群の発電部５２の負極端子５０ｆとを相互に並列接続している。これにより、本実施形態では、第一群の発電部５０と、第二群の発電部５１と、第三群の発電部５２とを並列に接続した。この第一群ないし第三群の発電部５０〜５２は、戸建て住宅等の屋根上に固定されている。
【００１４】
接続箱３０は、戸建て住宅の内部や集合住宅の内部等に設置されており、後述するように、各発電部５０〜５２からそれぞれ供給される直流電流を合算する。この接続箱３０は、逆流防止素子としてのダイオード３１〜３３を備えている。ダイオード３１のアノードは、接続箱３０の第１入力側端子３０ａと直列接続され、ダイオード３２のアノードは、接続箱３０の第２入力側端子３０ｂと直列接続され、ダイオード３３のアノードは、接続箱３０の第３入力側端子３０ｃと直列接続されている。さらに、ダイオード３１〜３３のカソードは相互に並列接続され、ダイオード３１〜３３のカソードは、接続箱３０の出力側端子３０ｄに接続されている。そして、第１入力側端子３０ａは、第一群の発電部５０の正極端子５０ａに接続され、第２入力側端子３０ｂは、第二群の発電部５１の正極端子５０ｃに接続され、第３入力側端子３０ｃは、第三群の発電部５２の正極端子５０ｅに接続されている。
【００１５】
パワーコンディショナ４０は、戸建て住宅の内部や集合住宅の内部等に設置されており、後述するように、第一群ないし第三群の発電部５０〜５２から供給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４０の入力側正極端子４０ａは、接続箱３０の出力側端子３０ｄに接続されている。一方図１に示すように、パワーコンディショナ４０の入力側負極端子４０ｂは、相互に並列接続された各電源部５０〜５２の負極端子５０ｂ，５０ｄ，５０ｆに接続されている。パワーコンディショナ４０には直流交流変換器（図示せず。）が内蔵されており、この直流交流変換器の入力側は、パワーコンディショナ４０の入力側正極端子４０ａと入力側負極端子４０ｂとに接続され、直流交流変換器の出力側は、パワーコンディショナ４０の出力側正極端子４０ｃと出力側負極端子４０ｄとに接続されている。さらに、出力側正極端子４０ｃと出力側負極端子４０ｄとの間に、交流負荷２が接続される。
【００１６】
次に太陽光発電装置１の動作を説明する。第一群の発電部５０では、第１の発電部１０Ａは、太陽光が照射されると低電圧大電流の直流電力を発電し、第２の発電部２０Ａは、太陽光が照射されると高電圧小電流の直流電力を発電する。この第２の発電部２０Ａにて発電した直流電力は、第１の発電部１０Ａに供給される。これにより、第一群の発電部５０では、第１の発電部１０Ａと第２の発電部２０Ａとが直列に接続されているため、第１の発電部１０Ａで生成した直流電圧（低電圧）と第２の発電部２０Ａで生成した直流電圧（高電圧）とが合算される。加えて、第１の発電部１０Ａよりも電位が高い第２の発電部２０Ａから、第１の発電部１０Ａの負極端子１０ｂに直流電流（小電流）が供給される。この場合でも、第１の発電部１０Ａと第２の発電部２０Ａとが直列に接続されているため、第１の発電部１０Ａの内部では、第１の発電部１０Ａで生成した直流電流（大電流）と前記小電流とが合算されず、前記大電流が流れる。その結果、第一群の発電部５０から、接続箱３０の第１入力側端子３０ａに直流の大電流を供給することが可能になる。
【００１７】
第一群の発電部５０と同様に、第二群の発電部５１についても、第１の発電部１０Ｂで生成した直流電圧（低電圧）と第２の発電部２０Ｂで生成した直流電圧（高電圧）とが合算されると共に、第１の発電部１０Ｂの内部では、第１の発電部１０Ｂで生成した直流電流（大電流）と第２の発電部２０Ｂで生成した直流電流（小電流）とが合算されず、前記大電流が流れる。その結果、第二群の発電部５１は、接続箱３０の第２入力側端子３０ｂに直流の大電流を供給することが可能になる。加えて、第三群の発電部５２についても、第一群の発電部５０と同様に、第１の発電部１０Ｃで生成した直流電圧（低電圧）と第２の発電部２０Ｃで生成した直流電圧（高電圧）とが合算されると共に、第１の発電部１０Ｃの内部では、第１の発電部１０Ｃで生成した直流電流（大電流）と第２の発電部２０Ｃで生成した直流電流（小電流）とが合算されず、前記大電流が流れる。その結果、第三群の発電部５２は、接続箱３０の第３入力側端子３０ｃに直流の大電流を供給することが可能になる。なお、第一群の発電部５０、第二群の発電部５１、第三群の発電部５２のそれぞれは、本発明の一群の電源手段の一例である。
【００１８】
その後、接続箱３０の内部では、第１ないし第３入力側端子３０ａ〜３０ｃにそれぞれ供給された直流の大電流がダイオード３１〜３３を通過し、これらのダイオード３１〜３３は、前記大電流が第１ないし第３入力側端子３０ａ〜３０ｃに向けて逆流することを防止する。これにより、接続箱３０の内部では、各入力側端子３０ａ〜３０ｃにそれぞれ供給された大電流が、該接続箱３０の出力側端子３０ｄに向けて流れ、これらの大電流が合算される。そして、この出力側端子３０ｄから、パワーコンディショナ４０の入力側正極端子４０ａに、前記大電流が合算された合算電流が供給される。なお、接続箱３０は本発明の合算電流供給手段の一例である。
【００１９】
図１に示すように、パワーコンディショナ４０の入力側正極端子４０ａと入力側負極端子４０ｂとの間には、第一群ないし第三群の発電部５０〜５２が並列接続されている。このため、パワーコンディショナ４０に、第一群の発電部５０の第１の発電部１０Ａで生成した直流電圧と第２の発電部２０Ａで生成した直流電圧とを合成した直流の高電圧（合成高電圧）が供給される。これにより、パワーコンディショナ４０に、合成高電圧と前記合成電流とで定まる直流電力が供給される。なお、前記合成高電圧の電圧値は、第二群の発電部５１の第１の発電部１０Ｂで生成した直流電圧と第２の発電部２０Ｂで生成した直流電圧とを合成した直流の高電圧の電圧値や、第三群の発電部５２の第１の発電部１０Ｃで生成した直流電圧と第２の発電部２０Ｃで生成した直流電圧とを合成した直流の高電圧の電圧値と略同一である。
【００２０】
続いて、パワーコンディショナ４０に内蔵された直流交流変換器は、該パワーコンディショナ４０に供給された直流電力を交流電力に変換する。この交流電力は、出力側正極端子４０ｃと出力側負極端子４０ｄとを通じて交流負荷２に供給される。この交流電力は、パワーコンディショナ４０に供給された直流電力と同様に、高電圧で大電流となる。なお、パワーコンディショナ４０は本発明の直流交流変換手段の一例である。
【００２１】
以下に、本実施形態の太陽光発電装置１と従来の太陽光発電装置とで、交流負荷２（ここでは５５００Ｗ）に電力を供給するために必要な発電部の設置面積を比較した例を説明する。ここで説明する例では図１とは異なり、負荷に電力を供給するために、第三群の発電部５２を設けずに、第一群の発電部５０と、第二群の発電部５１とを設けた。さらに、各第１の発電部１０Ａ，１０Ｂは単一の太陽電池モジュール１１によって形成し、各第２の発電部２０Ａ，２０Ｂは、太陽電池モジュール２１を７個直列に接続して形成した。また、太陽電池モジュール１１には、シャープ株式会社製の商品名「ＮＱ−１９８ＡＣ」（最大出力動作電圧２２．４Ｖ、最大出力動作電流８．８４Ａ）を用い、太陽電池モジュール２１には、パナソニック株式会社製の商品名「ＨＩＴ２４０α」（最大出力動作電圧４３．６Ｖ、最大出力動作電流５．５１Ａ）を用いた。
【００２２】
これらの太陽電池モジュール１１，２１により、各発電部５０，５１からパワーコンディショナ４０に供給可能な直流電圧値は、太陽電池モジュール１１の最大出力動作電圧値（２２．４Ｖ）と７個の太陽電池モジュール２１の最大出力動作電圧値（３０５．２Ｖ＝７×４３．６Ｖ）との合計値（３２７．６Ｖ＝２２．４Ｖ＋３０５．２Ｖ）である。さらに、接続箱３０の出力側端子３０ｄからパワーコンディショナ４０の入力側正極端子４０ａに供給可能な直流の合成電流の電流値は、接続箱３０の各入力側端子３０ａ，３０ｂに供給される直流電流値の合計値（１７．６８Ａ＝８．８４Ａ＋８．８４Ａ）である。よって、パワーコンディショナ４０に供給可能な総電力は、直流で約５７９２Ｗ（＝３２７．６Ｖ×１７．６８Ａ）となり、パワーコンディショナ４０が交流負荷２（５５００Ｗ）に供給可能な総電力は、交流で、５７９２Ｗとパワーコンディショナ４０の電力変換効率（９５％）とを乗算した約５５０２Ｗとなる。
【００２３】
そして、上述したように、各発電部５０，５１を形成するために、単一の太陽電池モジュール１１及び７個の太陽電池モジュール２１が必要になることから、各発電部５０，５１の設置面積は、単一の太陽電池モジュール１１の設置面積と、７個の太陽電池モジュール２１の設置面積との合計値（約１０．１ｍ２）となる。よって、交流負荷２に約５５００Ｗの交流電力を供給するために必要な第一群及び第二群の発電部５０，５１の設置面積は、第一群の発電部５０の設置面積（約１０．１ｍ２）と第二群の発電部５１の設置面積（約１０．１ｍ２）との合計値（約２０ｍ２＝１０．１ｍ２＋１０．１ｍ２）となる。なお、太陽電池モジュール１１の高さ寸法は４６ｍｍ、幅寸法は１１６５ｍｍ、奥行き寸法は９９０ｍｍとした。また、太陽電池モジュール２１の高さ寸法は３５ｍｍ、幅寸法は１５８０ｍｍ、奥行き寸法は８１２ｍｍとした。
【００２４】
一方、従来の太陽光発電装置では、交流負荷２に５５００Ｗの交流電力を供給するために、本実施形態の太陽電池モジュール１１のような低電圧で大電流の直流電力を発電可能な１種類の太陽電池モジュールを、２４個用いていた。ここでは、６個の太陽電池モジュールを直列に接続したストリングスを４個並列に接続し、太陽電池アレイを形成していた。一例として、この太陽電池モジュールには、上記の商品名「ＨＩＴ２４０α」を用いた。前記太陽電池アレイにより、パワーコンディショナ４０に供給可能な総電力は、直流で約５７６６Ｗ（［４３．６Ｖ×６］×［５．５１Ａ×４］）となり、パワーコンディショナ４０が交流負荷２（５５００Ｗ）に供給可能な総電力は、交流で、５７６６Ｗとパワーコンディショナ４０の電力変換効率（９５％）とを乗算した約５４７８Ｗとなる。なお、当該太陽電池モジュールの高さ寸法、幅寸法及び奥行き寸法は、太陽電池モジュール２１の各寸法と同じである。
【００２５】
そして、前記太陽電池アレイ（２４個の太陽電池モジュール）の設置面積は、約３１ｍ２（＝１５８０ｍｍ×８１２ｍｍ×２４）となる。上記のように本実施形態では、第一群の発電部５０を形成する太陽電池モジュール１１，２１の個数は８個（１個の太陽電池モジュール１１と７個の太陽電池モジュール２１）であり、第二群の発電部５１を形成する太陽電池モジュール１１，２１の個数についても８個である。これにより、本実施形態の太陽光発電装置１に設置される太陽電池モジュール１１，２１の個数は１６個（＝８個＋８個）である。したがって、交流負荷２に供給する電力が同じ場合には、太陽電池モジュールの設置個数を２４個から１６個に減らし、太陽電池モジュールの設置面積も約３１ｍ２から約２０ｍ２に縮小させることができる。このように本実施形態では、太陽電池モジュールの設置面積を従来に比べて約３５％縮小させることができる。このため、従来と比較して、交流負荷２に略同じ電力（５５００Ｗ）を供給する太陽光発電装置１の設置費用が安価になる。
【００２６】
＜実施形態１の効果＞
本実施形態の太陽光発電装置１によれば、第一群の発電部５０では、第１の発電部１０Ａと第２の発電部２０Ａとが直列に接続されることで、第１の発電部１０Ａの生成電圧（低電圧）と第２の発電部２０Ａの生成電圧（高電圧）とが合算されると共に、第１の発電部１０Ａと第２の発電部２０Ａとが直列に接続されることで、第１の発電部１０Ａの内部では、第１の発電部１０Ａの生成電流（大電流）と第２の発電部２０Ａの生成電流（小電流）とが合算されず、前記大電流が流れる。その後、第一群の発電部５０から前記大電流が交流負荷２に供給可能となる。これにより、第一群の発電部５０は、交流負荷２に高電圧で大電流の電力を供給することが可能になる。その結果、交流負荷２に供給する必要がある発電電力（本実施形態では５５００Ｗ）が同じ場合には、従来と比較して第一群の発電部５０の設置個数を減らすことができる。これに伴って、第一群の発電部５０の設置面積を縮小させることができる。さらに、第二群及び第三群の発電部５１，５２についても、第一群の発電部５０と同様に、設置面積を縮小させることができる。
【００２７】
また、第一群ないし第三群の発電部５０〜５２によって発電した直流電力は、パワーコンディショナ４０によって交流電力に変換した後に、この交流電力を、例えば家電製品等の交流負荷２に供給することが可能になる。
【００２８】
加えて、接続箱３０によって、パワーコンディショナ４０に、並列接続された第一群ないし第三群の発電部５０〜５２から供給される直流の大電流を合算した合成電流を供給すると、交流負荷２には、パワーコンディショナ４０を通じて、最大で、単一の発電部（第一群の発電部５０、第二群の発電部５１又は第三群の発電部５２）の生成電圧（高電圧）と、前記合算電流とで定まる交流電力を供給することが可能になる。
【００２９】
＜実施形態２＞
本発明の実施形態２を図２を参照しつつ説明する。ここでは、実施形態１と同一の構成は同一の符号を付しその説明を省略する。図２に示す太陽光発電装置１Ａは、太陽光発電手段としての第１の発電部６０Ａ，６０Ｂと、第２の発電部２０Ａ，２０Ｂと、接続箱３０Ａと、パワーコンディショナ４０とを備えている。
【００３０】
第１の発電部６０Ａは、太陽電池モジュール１１と太陽電池モジュール６１とを直列に接続した太陽電池モジュール群６５を備えると共に、太陽電池モジュール１１と太陽電池モジュール６２とを直列に接続した太陽電池モジュール群６６を備えている。ここでは、太陽電池モジュール１１の出力電流値を太陽電池モジュール６１，６２の出力電流値よりも大きくし、太陽電池モジュール１１の出力電圧値を太陽電池モジュール６１，６２の出力電圧値より高くしても低くしてもよい。さらに、太陽電池モジュール６１，６２の出力電流値は、太陽電池モジュール２１の出力電流値よりも小さいか該出力電流値と略同一とし、太陽電池モジュール６１，６２の出力電圧値は、太陽電池モジュール２１の出力電圧値より高くしても低くしてもよい。図２に示すように、太陽電池モジュール１１の負極端子１１ｂと太陽電池モジュール６１の正極端子６１ａとを直列接続し、太陽電池モジュール１１の負極端子１１ｄと太陽電池モジュール６２の正極端子６２ａとを直列接続している。さらに、太陽電池モジュール６１の負極端子６１ｂと太陽電池モジュール６２の負極端子６２ｂとを相互に並列接続している。これにより、太陽電池モジュール群６５と太陽電池モジュール群６６とを並列に接続した。
【００３１】
また、第１の発電部６０Ｂは、太陽電池モジュール１１と太陽電池モジュール６３とを直列に接続した太陽電池モジュール群６７を備えると共に、太陽電池モジュール１１と太陽電池モジュール６４とを直列に接続した太陽電池モジュール群６８を備えている。ここでは、太陽電池モジュール１１の出力電流値を太陽電池モジュール６３，６４の出力電流値よりも大きくし、太陽電池モジュール１１の出力電圧値を太陽電池モジュール６３，６４の出力電圧値より高くしても低くしてもよい。さらに、太陽電池モジュール６３，６４の出力電流値は、太陽電池モジュール２１の出力電流値よりも小さいか該出力電流値と略同一とし、太陽電池モジュール６３，６４の出力電圧値は、太陽電池モジュール２１の出力電圧値より高くしても低くしてもよい。図２に示すように、太陽電池モジュール１１の負極端子１１ｆと太陽電池モジュール６３の正極端子６３ａとを直列接続し、太陽電池モジュール１１の負極端子１１ｈと太陽電池モジュール６４の正極端子６４ａとを直列接続している。さらに、太陽電池モジュール６３の負極端子６３ｂと太陽電池モジュール６４の負極端子６４ｂとを相互に並列接続している。これにより、太陽電池モジュール群６７と太陽電池モジュール群６８とを並列に接続した。
【００３２】
第２の発電部２０Ａ，２０Ｂは、太陽電池モジュール２１を複数（ここでは５つ）直列に接続してそれぞれ形成されている。図２に示すように、第２の発電部２０Ａの正極端子２０ａと、相互に並列接続された各太陽電池モジュール６１，６２の負極端子６１ｂ，６２ｂとを接続することにより、第１の発電部６０Ａと第２の発電部２０Ａとが直列接続された第一群の発電部５０Ａが形成されている。また、第２の発電部２０Ｂの正極端子２０ｃと、相互に並列接続された各太陽電池モジュール６３，６４の負極端子６３ｂ，６４ｂとを接続することにより、第１の発電部６０Ｂと第２の発電部２０Ｂとが直列接続された第二群の発電部５１Ａが形成されている。加えて、第一群の発電部５０Ａの負極端子５０ｊと、第二群の発電部５１Ａの負極端子５０ｍとを相互に並列接続している。これにより、第一群の発電部５０Ａと第二群の発電部５１Ａとを並列接続した。なお、第一群の発電部５０Ａ、第二群の発電部５１Ａのそれぞれは、本発明の一群の電源手段の一例である。
【００３３】
さらに接続箱３０Ａは、逆流防止素子としてのダイオード３５〜３８を備えている。ダイオード３５のアノードは、接続箱３０Ａの第１入力側端子３０ａと直列接続され、ダイオード３６のアノードは、接続箱３０Ａの第２入力側端子３０ｂと直列接続されている。また、ダイオード３７のアノードは、接続箱３０Ａの第３入力側端子３０ｃと直列接続され、ダイオード３８のアノードは、接続箱３０Ａの第４入力側端子３０ｅと直列接続されている。加えて、ダイオード３５〜３８のカソードは相互に並列接続され、ダイオード３５〜３８のカソードは、接続箱３０Ａの出力側端子３０ｄに接続されている。そして、第１入力側端子３０ａは、第一群の発電部５０Ａの第１正極端子５０ｈに接続され、第２入力側端子３０ｂは、第一群の発電部５０Ａの第２正極端子５０ｉに接続されている。さらに、第３入力側端子３０ｃは、第二群の発電部５１Ａの第１正極端子５０ｋに接続され、第４入力側端子３０ｅは、第二群の発電部５１Ａの第２正極端子５０ｌに接続されている。
【００３４】
一方パワーコンディショナ４０の入力側正極端子４０ａは、接続箱３０Ａの出力側端子３０ｄに接続されている。また、パワーコンディショナ４０の入力側負極端子４０ｂは、相互に並列接続された各電源部５０Ａ，５１Ａの負極端子５０ｊ，５０ｍに接続されている。
【００３５】
次に太陽光発電装置１Ａの動作を説明する。この太陽光発電装置１Ａでは、実施形態１の太陽光発電装置１と同様に動作し、第一群の発電部５０Ａにおいて、第１の発電部６０Ａで生成した直流電圧（低電圧）と第２の発電部２０Ａで生成した直流電圧（高電圧）とが合算される。加えて、第１の発電部６０Ａの内部では、第１の発電部６０Ａで生成した直流電流（大電流）と第２の発電部２０Ａで生成した直流電流（小電流）とが合算されず、前記大電流が流れる。なお、第１の発電部６０Ａが生成する低電圧は、本発明の所定の電圧の一例である。
【００３６】
第二群の発電部５１Ａでは、第１の発電部６０Ｂで生成した直流電圧（低電圧）と第２の発電部２０Ｂで生成した直流電圧（高電圧）とが合算されると共に、第１の発電部６０Ｂの内部では、第１の発電部６０Ｂで生成した直流電流（大電流）と第２の発電部２０Ｂで生成した直流電流（小電流）とが合算されず、前記大電流が流れる。その結果、第二群の発電部５１Ａは、接続箱３０Ａの第３入力側端子３０ｃ及び第４入力側端子３０ｅに直流の大電流を供給することが可能になる。なお、第１の発電部６０Ｂが生成する低電圧は、本発明の所定の電圧の一例である。
【００３７】
その後、接続箱３０Ａの内部では、各入力側端子３０ａ〜３０ｃ，３０ｅにそれぞれ供給された大電流が、合算される。そして、接続箱３０Ａの出力側端子３０ｄから、パワーコンディショナ４０の入力側正極端子４０ａに、前記大電流が合算された合算電流が供給される。加えて、パワーコンディショナ４０に、太陽電池モジュール群６５で生成した直流電圧と第２の発電部２０Ａで生成した直流電圧とを合成した直流の高電圧（合成高電圧）が供給される。これにより、パワーコンディショナ４０に、この合成高電圧と前記合成電流とで定まる直流電力が供給される。なお、前記合成高電圧の電圧値は、太陽電池モジュール群６６で生成した直流電圧と第２の発電部２０Ａで生成した直流電圧とを合成した直流の高電圧の電圧値、太陽電池モジュール群６７で生成した直流電圧と第２の発電部２０Ｂで生成した直流電圧とを合成した直流の高電圧の電圧値、太陽電池モジュール群６８で生成した直流電圧と第２の発電部２０Ｂで生成した直流電圧とを合成した直流の高電圧の電圧値と、それぞれ略同一である。
【００３８】
続いて実施形態１と同様に、パワーコンディショナ４０は、出力側正極端子４０ｃと出力側負極端子４０ｄとを通じ、交流電力を交流負荷２に供給する。
【００３９】
以下に、本実施形態の太陽光発電装置１Ａと従来の太陽光発電装置とで、交流負荷２（例えば９５００Ｗ）に電力を供給するするために必要な発電部の設置面積を比較した例を説明する。ここでは、図２に示す太陽電池モジュール１１に、実施形態１と同様の商品名「ＮＱ−１９８ＡＣ」（最大出力動作電圧２２．４Ｖ、最大出力動作電流８．８４Ａ）を用い、太陽電池モジュール６１〜６４及び太陽電池モジュール２１に、実施形態１と同様の商品名「ＨＩＴ２４０α」（最大出力動作電圧４３．６Ｖ、最大出力動作電流５．５１Ａ）を用いた。
【００４０】
各発電部５０Ａ，５１Ａからパワーコンディショナ４０に供給可能な直流電圧値は、太陽電池モジュール１１の最大出力動作電圧値（２２．４Ｖ）と、太陽電池モジュール６１の最大出力動作電圧値（４３．６Ｖ）と、５個の太陽電池モジュール２１の最大出力動作電圧値（２１８Ｖ＝５×４３．６Ｖ）との合計値（２８４Ｖ＝２２．４Ｖ＋４３．６Ｖ＋２１８Ｖ）である。さらに、接続箱３０Ａの出力側端子３０ｄからパワーコンディショナ４０の入力側正極端子４０ａに供給可能な直流の合成電流の電流値は、接続箱３０Ａの各入力側端子３０ａ〜３０ｃ，３０ｅに供給される直流電流値の合計値（３５．３６Ａ＝８．８４Ａ×４）である。よって、パワーコンディショナ４０に供給可能な総電力は、直流で約１００４２Ｗ（＝２８４Ｖ×３５．３６Ａ）となり、パワーコンディショナ４０が交流負荷２（９５００Ｗ）に供給可能な総電力は、交流で、１００４２Ｗとパワーコンディショナ４０の電力変換効率（９５％）とを乗算した約９５４０Ｗとなる。
【００４１】
そして、図２に示すように、第一群の発電部５０Ａを形成するために、２個の太陽電池モジュール１１と、１個の太陽電池モジュール６１と、１個の太陽電池モジュール６２と、５個の太陽電池モジュール２１とが必要になることから、第一群の発電部５０Ａの設置面積は、２個の太陽電池モジュール１１の設置面積と、各太陽電池モジュール６１，６２の設置面積と、５個の太陽電池モジュール２１の設置面積との合計値（約１１．３ｍ２）となる。また、第二群の発電部５１Ａを形成する太陽電池モジュールは、第一群の発電部５０Ａを形成する太陽電池モジュールと同様であるため、第二群の発電部５１Ａの設置面積も、第一群の発電部５０Ａと同様（約１１．３ｍ２）である。よって、交流負荷２に９５００Ｗ以上の交流電力を供給するために必要な第一群及び第二群の発電部５０Ａ，５１Ａの設置面積は、第一群の発電部５０Ａの設置面積（約１１．３ｍ２）と第二群の発電部５１Ａの設置面積（約１１．３ｍ２）との合計値（約２３ｍ２＝１１．３ｍ２＋１１．３ｍ２）となる。
【００４２】
一方、従来の太陽光発電装置の例としては、交流負荷２（９５００Ｗ）に対して交流電力を供給する例としては、本実施形態の太陽電池モジュール６１のような１種類の太陽電池モジュールを、４２個用いることが挙げられる。例えば、６個の太陽電池モジュールを直列に接続したストリングスを７個並列に接続し、太陽電池アレイを形成することが挙げられる。この太陽電池アレイにより、パワーコンディショナ４０に供給可能な総電力は、直流で約１００９０Ｗ（［４３．６Ｖ×６］×［５．５１Ａ×７］）であり、パワーコンディショナ４０が交流負荷２（９５００Ｗ）に供給可能な総電力は、交流で、１００９０Ｗとパワーコンディショナ４０の電力変換効率（９５％）とを乗算した約９５８６Ｗである。なお、当該太陽電池モジュールの高さ寸法、幅寸法及び奥行き寸法は、太陽電池モジュール６１の各寸法と同じである。
【００４３】
そして、前記太陽電池アレイ（４２個の太陽電池モジュール）の設置面積は、約５４ｍ２（＝１５８０ｍｍ×８１２ｍｍ×４２）となる。図２に示すように本実施形態では、第一群の発電部５０Ａを形成する太陽電池モジュール１１，６１，６２，２１の個数は９個であり、第二群の発電部５１Ａを形成する太陽電池モジュール１１，６３，６４，２１の個数は９個である。これにより、本実施形態の太陽光発電装置１Ａに設置される太陽電池モジュール１１，６１〜６４，２１の個数は１８個（＝９個＋９個）である。したがって、交流負荷２に供給する必要がある電力（略９５００Ｗ）が同じ場合には、太陽電池モジュールの設置個数を４２個から１８個に減らし、太陽電池モジュールの設置面積も約５４ｍ２から約２３ｍ２に縮小させることができる。このように本実施形態では、太陽電池モジュールの設置面積を従来に比べて約５７％縮小させることができる。この結果、実施形態１と比較しても、太陽電池モジュールの設置面積を縮小させることができる。このため、実施形態１と比較して、実施形態２の交流負荷２に同じ電力（略９５００Ｗ）を供給した場合、太陽光発電装置１Ａの設置費用がより安価になる。また、この太陽光発電装置１Ａを大規模な太陽光発電所（メガソーラー）に適用する場合にも、従来に比べてメガソーラーの建設費用を削減できる利点がある。
【００４４】
＜実施形態２の効果＞
本実施形態の太陽光発電装置１Ａによれば、第一群の発電部５０Ａでは、第１の発電部６０Ａの生成電圧（低電圧）と第２の発電部２０Ａの生成電圧（高電圧）とが合算されると共に、第１の発電部６０Ａの内部では、第１の発電部６０Ａの生成電流（大電流）と第２の発電部２０Ａの生成電流（小電流）とが合算されず、前記大電流が流れる。その後、第一群の発電部５０Ａから前記大電流が交流負荷２に供給可能となる。これにより、第一群の発電部５０Ａは、交流負荷２に高電圧で大電流の電力を供給することが可能になる。その結果、交流負荷２に供給する必要がある発電電力を従来装置と同じ（例えば略９５００Ｗ）とした場合、従来と比較して第一群の発電部５０Ａの設置個数を減らすことができる。これに伴って、第一群の発電部５０Ａの設置面積を縮小させることができる。これに加えて、第二群の発電部５１Ａについても、第一群の発電部５０Ａと同様に、設置面積を縮小させることができる。
【００４５】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨を逸脱しない範囲内において構成の一部を適宜変更して実施できる。例えば、実施形態１では、単一の太陽電池モジュール１１により各第１の発電部１０Ａ〜１０Ｃを形成した例を示したが、これに限らず、２つ以上の太陽電池モジュール１１により各第１の発電部１０Ａ〜１０Ｃを形成してもよい。また、実施形態１のように、第一群ないし第三群の発電部５０〜５０Ｃを並列に接続することに限らず、前記発電部５０〜５０Ｃのうちの少なくとも一つを備えていてもよい。加えて、実施形態１，２とは異なり、パワーコンディショナ４０に代えてインバータを用いてもよい。
【００４６】
さらに、実施形態１とは異なり、パワーコンディショナ４０を設置せずに、接続箱３０の出力側端子３０ｄと各発電部５０〜５２の負極端子５０ｂ，５０ｄ，５０ｆとの間に、直流負荷を接続してもよい。加えて、実施形態２とは異なり、パワーコンディショナ４０を設置せずに、接続箱３０Ａの出力側端子３０ｄと各発電部５０Ａ，５１Ａの負極端子５０ｊ，５０ｍとの間に、直流負荷を接続してもよい。さらに加えて、実施形態１，２とは異なり、各接続箱３０，３０Ａ及びパワーコンディショナ４０に代えて、パワーコンディショナ４０に接続箱３０，３０Ａの機能を備えたマルチストリング型パワーコンディショナを用いてもよい。この場合には、マルチストリング型パワーコンディショナの出力側に交流負荷２を接続すると共に、該マルチストリング型パワーコンディショナの入力側に各発電部５０〜５２の正極端子５０ａ，５０ｃ，５０ｅを接続したり、前記出力側に交流負荷２を接続すると共に、前記入力側に各発電部５０Ａ，５１Ａの正極端子５０ｈ，５０ｉ，５０ｋ，５０ｌを接続してもよい。さらには、実施形態２とは異なり、第１の発電部６０Ａと第２の発電部２０Ａとの間に、第２の発電部２０Ａで生成した直流電流（小電流）を、第１の発電部６０Ａの太陽電池モジュール群６５と太陽電池モジュール群６６とへ均等に分流する分流器を設けてもよい。加えて、第１の発電部６０Ｂと第２の発電部２０Ｂとの間に、第２の発電部２０Ｂで生成した直流電流を、第１の発電部６０Ｂの太陽電池モジュール群６７と太陽電池モジュール群６８へと均等に分流する分流器を設けてもよい。
【００４７】
また、実施形態２とは異なり、太陽電池モジュール１１の生成電流値を、太陽電池モジュール２１の生成電流値や各太陽電池モジュール６１〜６４の生成電流値と略同一にしてもよい。このようにすれば、接続箱３０Ａにより、各太陽電池モジュール群６５〜６８から供給された大電流を合算して合成できる。これに伴って、交流負荷２に大電流の交流電力を供給することができる。
【００４８】
さらに、実施形態２とは異なり、太陽電池モジュール群６５では、低電圧大電流の太陽電池モジュール１１に代えて、該太陽電池モジュール１１よりも電位が高い高電圧で大電流の電力を発電する太陽電池モジュールを複数直列接続したうえで、該直列接続した複数の太陽電池モジュールに、太陽電池モジュール６１を複数直列接続してもよい。これに加えて、太陽電池モジュール群６６でも、低電圧大電流の太陽電池モジュール１１に代えて、高電圧で大電流の電力を発電する太陽電池モジュールを複数直列接続したうえで、該直列接続した複数の太陽電池モジュールに、太陽電池モジュール６２を複数直列接続してもよい。この場合には、第１の発電部６０Ａが、第２の発電部２０Ａよりも電位が高い高電圧を生成することもある。なお、当該高電圧は、本発明の所定の電圧の一例である。
【００４９】
加えて、実施形態２とは異なり、太陽電池モジュール群６７についても、太陽電池モジュール群６５と同様に、直列接続した複数の高電圧大電流の太陽電池モジュールに、太陽電池モジュール６３を複数直列接続してもよい。さらに、太陽電池モジュール群６８についても、太陽電池モジュール群６５と同様に、直列接続した複数の高電圧大電流の太陽電池モジュールに、太陽電池モジュール６４を複数直列接続してもよい。
【００５０】
また、実施形態１とは異なり、太陽電池モジュール２１によって第２の発電部２０Ａ〜２０Ｃを形成する以外にも、燃料電池や風力、水力、火力、地熱等で発電した電力を高電圧で小電流の直流電力に変換して出力する出力装置によって、第２の発電部２０Ａ〜２０Ｂを形成してもよい。さらに、太陽電池モジュール２１によって、実施形態２の第２の発電部２０Ａ，２０Ｂを形成する以外にも、前記出力装置によって、該第２の発電部２０Ａ，２０Ｂを形成してもよい。なお、前記出力装置は本発明の電源手段の一例である。
【符号の説明】
【００５１】
１，１Ａ・・太陽光発電装置、２・・交流負荷、１０Ａ〜１０Ｃ，６０Ａ，６０Ｂ・・第１の発電部、２０Ａ〜２０Ｃ・・第２の発電部、３０，３０Ａ・・接続箱、４０・・パワーコンディショナ、５０，５０Ａ・・第一群の発電部、５１，５１Ａ・・第二群の発電部、５２・・第三群の発電部。
【図１】
2015211620.tif 000003
【図２】
2015211620.tif 000004