(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光発電システムにおいて、
一定個数のストリングの同じ時刻の瞬時電流を全ストリングにわたり、一定周期で各時間帯ごとに一定期間測定して、全ストリングの第１の測定電流値の中央値を算出し、当該中央値から一定値以上乖離している第１の測定電流値を含む時間帯のデータを除外し、
残った各ストリングの各時間帯ごとの第１の測定電流値を一定期間積算し、各ストリングの各時間帯における積算電流値の平均値を算出し、各ストリングの各時間帯の積算電流値の前記平均積算電流値に対する割合を算出してこれを補正係数とし、
その後、各ストリングの各時間帯ごとに第２の電流値を測定し、当該各第２の測定電流値を相応する時間帯の補正係数で割ることにより、各ストリングの各時間帯ごとの補正電流値を算出し、
前記各ストリングの各時間帯ごとの補正電流値から中央値を算出し、前記第２の測定電流値が前記各ストリングの各時間帯の補正電流値の中央値より一定幅以上低い状態が一定期間連続した場合に、当該ストリングの性能低下と判定し、
ストリングの性能低下と判断したものが、実際、当該ストリングに属する太陽電池パネルの故障であったかどうかを判定してその結果をフィードバックし、前記補正電流値の中央値からの一定幅の増減又は前記中央値より一定幅以下低い状態の連続している期間の増減を調整することを特徴とする、太陽光発電システムの発電状況診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、太陽光発電システムの分岐計測を用いた発電状況診断方法及びその装置に関するもので、ストリング単位で太陽電池パネルの故障による性能劣化をできるだけ早く且つ確実に検出できる診断方法及びその装置を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
当該太陽光発電システムの構成は、図４に示すように、太陽電池パネル１を十数枚〜２０枚程度（但し、図では概略枚数を表す）を直列に接続した１個の分岐回路を１つのストリング２としてこれを複数個用意し、当該複数個のストリング２をそれぞれ接続箱３を介して集電箱４に集約し、パワーコンディショナ５でＤＣ／ＡＣ変換等を行い、連系変圧器６を介して発電電力を電力系統に供給している。
【０００３】
前記太陽光発電システムの発電電力は、日射量と太陽電池温度から推定可能であるが、例えば、メガワットクラスの太陽光発電所で、１枚の太陽電池パネル１が故障した場合の発電電力の低下は単純計算でも約０．０２５％となり、発電所全体の発電電力からの検出はほぼ不可能に近い。これは、１枚の太陽電池パネル１につき２５０Ｗ程度の発電能力のため上記メガワットクラスの太陽光発電所となると、最低４０００枚の太陽電池パネル１が使用される。このように１枚の太陽電池パネル１の発電電圧が低いことから、当該１枚の太陽電池パネル１の故障による発電所全体の発電電力の低下は極めて低く、検出できない。
【０００４】
そこで、昨今では、上記複数枚の太陽電池パネル１を直列接続したストリング２毎に計測を行うシステム（ストリングモニタ）を設置し、部分的な故障によるわずかな発電量の低下の検出が試みられている。このストリングモニタでは、各ストリング２を流れる電流は、同一時刻、同一気象条件であればほぼ同じ値になるため、他のストリング２と比較して電流値の少ないストリング２があれば、そのストリング２を構成する太陽電池パネル１が故障している可能性があると判断できる。
【０００５】
図５に、接続箱３内のストリング２を流れる電流及び分岐計測のイメージを示す。接続箱３に内蔵された計測システム（図示省略）により、各ストリング２の電流が計測される。
【０００６】
そして、太陽電池パネル１の一つが故障すると、その分だけ発電量が低下し、ストリング２の発電量が小さくなる。ところが、太陽光発電システムにおける発電量は、日射量によっても大きく変化するため、発電量が低下したとしても、太陽電池の故障による発電量の低下なのか、日射量の低下による発電量の低下なのか、判断は容易ではない。
【０００７】
これを解決するための技術として、特許文献１に示すように、太陽電池パネルの設置角度、設置場所の緯度、経度、設置方位、設置された地域における季節的な要因による平均の日射量などをパラメータとして予め設定することによって予測発電量を求め、この予測発電量を基準として故障を警報するシステムが開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−６７７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載されているように平均の日射量などを固定的なパラメータとして与える方法では、現実問題として、予測発電量を求めることは不可能に近い。日射量が比較的大きくなる晴天時においては良いが、日射量が比較的小さな曇天時には、発電量の予測は困難となる。結果として、例えば梅雨時など長期間にわたって曇天が続くような場合は、その期間に積算される予測発電量は、実際の発電量から大きく外れてしまうおそれがある。また、特許文献１に記載の技術では、定性的な警告表示を行うにとどまり、故障診断としては不十分である。
【００１０】
また一方、前記図５に示すように、各ストリング２の電流計測による電力量の低下を観察し、低下が検出された場合に当該ストリング２の太陽電池パネル１の故障と判断する際、直流電流の測定には以下の問題があり、計測誤差が発生し易い。まず、直流電流は変化がない（０Ｈｚ）ため、電流値のゼロ調整をしないと、計測誤差が発生し易い。また、分岐数が多く、電流値のゼロ調整など、オフセット調整機能を具備した計測システムは通常導入していないのが現状である。
【００１１】
また、各ストリング２を構成する太陽電池１パネルには個々に性能差があるため、気象条件が同じであっても電流値が等しいとは限らない。図６は、８個のストリング２ごとの計測誤差及び性能差による電流差の例をしめす。同時刻であっても、あるストリング２では８．３Ａ、最低値のストリングでは７．８Ａと約０．５Ａも異なり、測定値は各ストリングによってバラバラである。
【００１２】
また、面的な広がりの大きいメガソーラでは、一部のパネルに影がかかるようなレイアウトになっているケースもあり、故障が無くても一時的に発電量が低下することがある。また、点検等のため一部のストリング２の運転を停止した、いわゆる作業停止（以下、単に「作業停止」という）の場合も故障が無いにも関わらず発電量が低下することとなる。この部分影、作業停止による発電量の低下は誤検出の原因となる。
【００１３】
そこで、この発明は、ストリング単位での太陽電池パネルの故障による性能劣化をできるだけ早く且つ確実に検出できる発電状況診断方法及びその装置を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１の発明は、太陽光発電システムにおいて、一定個数のストリングの同じ時刻の瞬時電流を全ストリングにわたり、一定周期で各時間帯ごとに一定期間測定して、全ストリングの第１の測定電流値の中央値を算出し、当該中央値から一定値以上乖離している第１の測定電流値を含む時間帯のデータを除外し、残った各ストリングの各時間帯ごとの第１の測定電流値を一定期間積算し、各ストリングの各時間帯における積算電流値の平均値を算出し、各ストリングの各時間帯の積算電流値の前記平均積算電流値に対する割合を算出してこれを補正係数とし、その後、各ストリングの各時間帯ごとに第２の電流値を測定し、当該各第２の測定電流値を相応する時間帯の補正係数で割ることにより、各ストリングの各時間帯ごとの補正電流値を算出し、前記各ストリングの各時間帯ごとの補正電流値から中央値を算出し、前記第２の測定電流値が前記各ストリングの各時間帯の補正電流値の中央値より一定幅以上低い状態が一定期間連続した場合に、当該ストリングの性能低下と判定し、ストリングの性能低下と判断したものが、実際、当該ストリングに属する太陽電池パネルの故障であったかどうかを判定してその結果をフィードバックし、前記補正電流値の中央値からの一定幅の増減又は前記中央値より一定幅以下低い状態の連続している期間の増減を調整する、太陽光発電システムの発電状況診断方法とした。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１の発明によれば、太陽光発電の発電診断において、各ストリングの電流の初期計測データを用いて測定電流値を補正することで、計測誤差及び性能差による電流差の影響を除去し、精度の高い診断が可能となる。また、各ストリングの各時間帯の補正係数を出して、当該補正係数により実際の同ストリングの測定電流値を補正して電流値の低下による太陽電池パネルの故障を判定するため、常に機器自体の性能に基づいて補正するため、場所や環境を問わず迅速に且つ正確な判定ができる。
【００２０】
また、この発明によれば、各ストリングの発電量の低下を一定の時間の経過をもって判定するため、部分影や作業停止の影響を除去し、一時的な発電量低下と故障による永続的な発電量低下を正確に判別することが可能である。
【００２１】
また、この発明によれば、ストリングの性能低下と判断したものが、実際、当該ストリングに属する太陽電池パネルの故障であったかどうかを判定した結果をフィードバックして判定条件を調整することにより、さらにより正確な判定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の実施の形態例１の発電状況診断方法の概略構成図である。
【図２】この発明の実施の形態例１の発電状況診断方法の各ストリングのある時間帯における補正係数を表したグラフ図である。
【図３】この発明の実施の形態例１の発電状況診断方法の各ストリングの補正前の電流値と補正電流値を表すそれぞれのグラフ図である。
【図４】太陽光発電システムの概略構成図である。
【図５】太陽光発電システムの分岐計測を示す概略図である。
【図６】太陽光発電システムの分岐計測における各ストリングごとの測定電流値を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（実施の形態例１）
以下、この発明の実施の形態例１の太陽光発電システムの発電状況診断方法を図１〜図３に基づいて説明する。
【００２４】
まず、運転開始後、最初の１ヶ月で取得したデータを用いて加工を行い、以下の様に、計測誤差および電流差に起因する電流値を補正し、補正電流値を各ストリング、各時間帯ごとに求める。
【００２５】
瞬間電流を全ストリング分集約する。具体的には、例えば８個の全ストリングについて、同じ時刻の電流値を平均値で１分間周期で計測し、これを１時間の時間帯ごとに５時間にわたり電流計測手段１０で測定する。これによって得た全ストリングの第１の測定電流値から中央値を中央値算出手段１１により算出する。次に、当該中央値から±６％以上乖離しているかどうかをチェックする。±６％以上乖離している電流値を一つでも含んでいる時間帯のデータは異常があるものと推定して、データ除外手段１２で除外する。そして、全てのストリングの電流値が中央値から±６％以内に収まっていれば、その時間帯は特に異常がなかったと判定し、各ストリングごとにその時刻（時間帯）の第1の測定電流値を積算する。これは1日に例えば５時間行う。これらの第１の測定電流値を積算手段１３により積算する。
【００２６】
この様にして、この処理を1ヶ月行うと、各ストリングの各時間帯の電流の積算電流値が出る。これらの積算電流値から下記の式１によって電流差を補正する補正係数を、補正係数算出手段１４で算出する。これは１ヶ月間の全ストリングの積算電流値の合計をストリングの数ｎで割って平均積算電流値を出し、この平均積算電流値に対するｎ番目のストリングの1ヶ月間の積算電流値の割合を出すことによりｎ番目のストリングの各時間帯の補正係数を出すものである。
【００２７】
【数１】
0006501535.tif 000002
【００２８】
なお、上記式１において、
Ｋｎ：ｎ番目のストリングの補正係数（ｎ＝１〜ｎ）
Ａｈｎ：ｎ番目のストリングの1ヶ月間積算電流値
Ｎ：全ストリング数
【００２９】
この補正係数は各ストリングについて、各時間帯の補正係数を算出する。従って、各ストリングにつき、１日５時間の計測であれば５個の時間帯の補正係数を算出する。図２はある時間帯の各ストリングの補正係数を表したグラフ図である。
【００３０】
次に、２ヶ月以降、上記と同様に各ストリングの電流値を測定する。そして、日中、例えば、９時〜１４時の１時間毎に、発電量の低下を判定し、全ての時間帯で発電量の低下が発生していた時のみ故障による発電量の低下とみなすことで、部分影や作業停止の影響を除去する。
【００３１】
具体的には２ヶ月以降、上記と同様に各ストリングの電流値を前記電流計測手段１０で測定し、各ストリングの各時間帯ごとの第２の測定電流値を各ストリングの各時間帯ごとの補正係数で割り、各ストリングの各時間帯ごとの補正電流値を、補正電流値算出手段１５により算出する。図３の（ａ）図は各ストリングの補正前の電流値、（ｂ）図は各ストリングの補正後の補正電流値を示すグラフ図である。この様に、補正をかけると各ストリングの電流値のばらつきが無くなり、略1本の太い線となる。
【００３２】
さらに、各ストリングの全時間帯の補正電流値の中央値を前記中央値算出手段１１で算出し、各ストリングの各時間帯の第２の測定電流値が中央値から−３％以上乖離しているかどうかを第１判定手段１６でチェックする。１時間の内で、全体の半分（３０分）以上−３％以上乖離していた場合、当該ストリングの当該時間帯で発電量の低下が発生したとみなす。
【００３３】
日中、９時〜１４時の１時間毎に上記処理を行い、全ての時間帯で発電量の低下が発生していた時のみ、第２判定手段１７で異常と認定し、表示手段１８で表示又は警報を発する。これにより部分影や作業停止等の一時的な発電電力低下と故障による永続的な発電電力低下を判別する。
【００３４】
なお、上記実施の形態例１においては、各測定電流値等を記憶する記憶手段１９、各手段を制御する、ＣＰＵ等から成る制御手段２０等を備えている。前記記憶手段１９は、大容量メモリとして機能する、ハードディスクドライブを有しており、アプリケーションプログラム、ＯＳ、制御プログラム、関連プログラム等が記憶される。前記式（１）や前記各手段の演算式等は、アプリケーションプログラムとして当該記憶手段１９のハードディスクドライブに記憶されている。
【００３５】
その他、内部に基本Ｉ／Ｏプログラム、基本処理において使用する各種データを記憶するＲＯＭ（＝Read Only Memory）を有し、また、各種データを一時記憶するための制御手段２０の主メモリ、ワークエリア等として機能する、ＲＡＭ（Random AccessMemory）を有する。前記表示手段１８は液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＣＲＴ等である。また、図示は省略したが、入力手段を有している。当該入力手段は、キーボード、タッチパネル、マウス等から構成されている。また、本件装置内の前記各手段は相互に信号線で接続されている。
【００３６】
また、上記実施の形態例１の各ストリングの電流測定周期、１日の測定時間帯、１ヶ月の測定積算期間等の数値は限定的なものではなく、任意に設定できるものである。
【００３７】
また、前記補正電流値の算出は判定精度を向上させるための処理であり、部分影や作業停止の影響を除去した発電量低下の検出自体は、１ヶ月目からでも可能である。
【００３８】
また、上記実施の形態例１に代えて、第１判定手段において、補正電流値の中央値を算出せず、前記第２の測定電流値が前記各補正電流値に対して一定幅以上低い場合に、当該ストリングの性能低下と判定し、これを表示手段１８で表示又は警報しても良い。
【００３９】
なお、上記実施の形態例では最初の１ヶ月間モニタリングして、各ストリングの各時間帯の電流値の補正係数を求め、２ヶ月後からの各ストリングの電流値を計測して前記補補正係数から補正電流値を求めているが、上記期間に限定されるものではない。
【００４０】
また、前記補正係数の算出のモニタリングを、一年後の相応する月の発電診断に使用しても良く、また、直近の１ヶ月前のモニタリングを発電診断に使用しても良い。さらには、当該モニタリングを順次更新して、使用することができる。
【００４１】
また、第２判定手段１７でストリングの性能低下と判断したものが、実際、当該ストリングに属する太陽電池パネルの故障であったかどうかを判定してその結果をフィードバックし、前記補正電流値の中央値からの一定幅の増減又は前記中央値より一定幅以下低い状態の連続している期間の増減を調整することもできる。
【００４２】
実施例では、ストリング単位の部分故障の検出を示したが、パネル単位、接続箱単位、集電箱単位、ＰＣＳ単位で電流値を測定し、ストリング単位と同様な処理をすることにより、それぞれの単位での部分故障を検出できる。
【符号の説明】
【００４３】
１      太陽電池パネル            ２       ストリング
３      接続箱                    ４       集電箱
５      パワーコンディショナ      ６        連系変圧器
１０    電流計測手段              １１      中央値算出手段
１２    データ除外手段            １３      積算手段
１４    補正係数算出手段          １５      補正電流値算出手段
１６    第1判定手段               １７      第２判定手段
１８    表示手段                  １９      記憶手段
２０    制御手段        
【図１】
0006501535.tif 000003
【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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