(57)【要約】【課題】出力電流の相対比較法による異常検出機能を備えた太陽光発電システムについて、その異常検出機能に伴う配線の簡素化を図れるようにする。【解決手段】複数の太陽電池ストリング１１で構成されるストリングアレイ２を複数備えるとともに、太陽電池ストリングが発生する直流電力を交流電力に変換するインバータ５を備えた太陽光発電システムについて、ストリングアレイにおける複数の太陽電池ストリングの各出力を並列に接続する接続箱３をストリングアレイごとに設け、また複数のストリングアレイのいずれか１つを指標用ストリングアレイとし、接続箱からの出力電流について、指標用ストリングアレイとそれ以外の各ストリングアレイを比較することにより各ストリングアレイの異常を検出するようにされた異常検出装置６を設けている。【選択図】  図１
2008271693.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の太陽電池ストリングで構成されるストリングアレイを複数備えるとともに、前記太陽電池ストリングが発生する直流電力を交流電力に変換するインバータを備えた太陽光発電システムにおいて、
前記ストリングアレイにおける複数の太陽電池ストリングの各出力を並列に接続する接続箱が前記ストリングアレイごとに設けられ、また前記複数のストリングアレイのいずれか１つを指標用ストリングアレイとし、前記接続箱からの出力電流について、前記指標用ストリングアレイとそれ以外の前記各ストリングアレイを比較することにより前記各ストリングアレイの異常を検出するようにされた異常検出装置が設けられていることを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項２】
複数の太陽電池ストリングで構成されるストリングアレイを複数備えるとともに、前記太陽電池ストリングが発生する直流電力を交流電力に変換するインバータを備えた太陽光発電システムにおいて、
前記ストリングアレイにおける複数の太陽電池ストリングの各出力を並列に接続する接続箱が前記ストリングアレイごとに設けられ、また前記ストリングアレイにおける複数の太陽電池ストリングのいずれか１つを指標用ストリングとし、前記指標用ストリングの出力電流とそれ以外の前記太陽電池ストリングの出力電流を比較することにより前記ストリングアレイにおける各太陽電池ストリングの異常を検出するようにされるとともに、前記ストリングアレイにおける複数の太陽電池ストリングのいずれかに異常ありとなった場合に、前記ストリングアレイを単位とした異常報知を出力できるようにされた異常検出装置が前記ストリングアレイごとに設けられていることを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項３】
前記ストリングアレイごとの接続箱からの各出力を並列に接続する直流集電盤が前記接続箱と前記インバータの間に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の太陽光発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電システムに関し、特に、大規模化を図る場合に好適な太陽光発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電システムは、一般に、太陽電池モジュールを直列に接続した構成の太陽電池ストリングとそれが発生する直流電力を交流電力に変換するインバータ（連系インバータ）を含む構成とされ、太陽電池ストリングの設置数を増やすことでその規模を拡大することができる。
【０００３】
こうした太陽光発電システムは、複数の太陽電池ストリングのいずれもが正常に作動している場合に最も効率的に機能させることができる。したがって太陽光発電システムでは、複数の太陽電池ストリングのいずれかに故障や受光障害などの異常を生じた場合に、それに迅速に対応できるようにすることが望まれ、そのためには太陽電池ストリングの異常を自動的に検出できるようにする必要がある。
【０００４】
太陽電池ストリングの自動的な異常検出は、各太陽電池ストリングの出力電流の相対比較で行うのが有効である。すなわち複数の太陽電池ストリングのいずれか１つ、例えば出力電流が最大である太陽電池ストリングを指標用とし、それ以外の太陽電池ストリングの出力電流を指標用の太陽電池ストリングの出力電流と比較することで各太陽電池ストリングについて異常の有無を判定して検出する手法である。
【０００５】
例えば特許文献１〜特許文献３にそのような異常検出技術が開示されている。これら従来の異常検出技術では、インバータの筐体内に設けた異常検出装置で各太陽電池ストリングの異常を検出するようにしている。すなわちインバータに接続されている各太陽電池ストリングの配線路で出力電流を計測しながら各太陽電池ストリングの出力電流の相対比較による異常検出を行うようになっている。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２８０８４号公報
【特許文献２】特開２０００−２１７２５９号公報
【特許文献３】特開平１０−６３３５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
太陽光発電システムは地球環境に優しいエネルギシステムであり、そのより一層の普及が望まれる。太陽光発電システムをさらに普及させる上で有効な手段の１つは、太陽光発電システムの大規模化である。太陽光発電システムの規模拡大は、上述のように太陽電池ストリングの設置数を増やすことで行うことができ、例えば一定数の太陽電池ストリングをストリングアレイとしてグループ化し、そのストリングアレイをさらに複数設けるという形態で行うことができる。
【０００８】
こうした太陽光発電システムの規模拡大に伴っては、配線量が膨大になるという問題を生じる。特に、上述した出力電流の相対比較法による異常検出機能を設ける場合には、その異常検出機能の配線も必要になることから、上述した従来技術のように異常検出機能をインバータの筐体内に設ける構成であると、配線量の膨大化がより大きな問題となり、その改善が望まれる。
【０００９】
本発明は以上のような事情を背景になされたものであり、その課題は、太陽光発電システムについて配線の簡素化を図れ、特に出力電流の相対比較法による異常検出機能を備えた太陽光発電システムについて、その異常検出機能に伴う配線の簡素化を図れるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明では、上記課題を解決するために、複数の太陽電池ストリングで構成されるストリングアレイを複数備えるとともに、前記太陽電池ストリングが発生する直流電力を交流電力に変換するインバータを備えた太陽光発電システムにおいて、前記ストリングアレイにおける複数の太陽電池ストリングの各出力を並列に接続する接続箱が前記ストリングアレイごとに設けられ、また前記複数のストリングアレイのいずれか１つを指標用ストリングアレイとし、前記接続箱からの出力電流について、前記指標用ストリングアレイとそれ以外の前記各ストリングアレイを比較することにより前記各ストリングアレイの異常を検出するようにされた異常検出装置が設けられていることを特徴としている。
【００１１】
このように複数の太陽電池ストリングをグループ化したストリングアレイを単位にして出力電流の相対比較法による異常検出を行うようにしたことにより、異常検出のための配線の数を減らすことができ、異常検出に伴う配線の簡素化を図ることができる。また接続箱をストリングアレイごとに設けるようにしたことで、接続箱をストリングアレイに近接させて設置することができ、したがって接続箱までの電力出力線の配線距離を短いもので済ませることができ、これにより電力出力線についても配線の簡素化を図ることができる。
【００１２】
また本発明では、上記課題を解決するために、複数の太陽電池ストリングで構成されるストリングアレイを複数備えるとともに、前記太陽電池ストリングが発生する直流電力を交流電力に変換するインバータを備えた太陽光発電システムにおいて、前記ストリングアレイにおける複数の太陽電池ストリングの各出力を並列に接続する接続箱が前記ストリングアレイごとに設けられ、また前記ストリングアレイにおける複数の太陽電池ストリングのいずれか１つを指標用ストリングとし、前記指標用ストリングの出力電流とそれ以外の前記太陽電池ストリングの出力電流を比較することにより前記ストリングアレイにおける各太陽電池ストリングの異常を検出するようにされるとともに、前記ストリングアレイにおける複数の太陽電池ストリングのいずれかに異常ありとなった場合に、前記ストリングアレイを単位とした異常報知を出力できるようにされた異常検出装置が前記ストリングアレイごとに設けられていることを特徴としている。
【００１３】
このようにストリングアレイにおける太陽電池ストリングの個々について異常の有無を検出する異常検出装置をストリングアレイごとに設けたことにより、異常検出に伴う配線の簡素化を図りつつ、異常監視に伴う人的負担を軽減することができる。すなわち、異常検出装置をストリングアレイごとに設けることで、異常検出装置をストリングアレイに近接させて設置することができ、したがって異常検出に関する配線の距離を短いもので済ませることができ、これにより異常検出に伴う配線の簡素化を図れ、その一方で太陽電池ストリングごとに異常検出を行えるので異常な太陽電池ストリングの特定が容易となり、異常監視に伴う人的負担を軽減することができる。また接続箱をストリングアレイごとに設けるようにしたことで、接続箱をストリングアレイに近接させて設置することができ、したがって接続箱までの電力出力線の配線距離を短いもので済ませることができ、これにより電力出力線についても配線の簡素化を図ることができる。
【００１４】
上記のような太陽光発電システムについては、前記ストリングアレイごとの接続箱からの各出力を並列に接続する直流集電盤を前記接続箱と前記インバータの間に設けるのが好ましく、このようにすることで、距離の長くなる電力出力線を減らすことができ、電力出力線についての配線の簡素化をさらに高めることができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のような本発明によれば、出力電流の相対比較法による異常検出機能を備えた太陽光発電システムについて、その異常検出機能に伴う配線の簡素化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。図１に、第１の実施形態による太陽光発電システムの構成を示す。本実施形態の太陽光発電システム１は、複数のストリングアレイ２（２-１、２-２、…２-ｎ）、複数の接続箱３（３-１、３-２、…３-ｎ）、直流集電盤４、インバータ５、異常検出装置６、および太陽電池監視盤７を備えている。
【００１７】
ストリングアレイ２は、複数の太陽電池モジュールを直列に接続した太陽電池ストリング１１を一定数でグループ化した構成とされ、そこに含まれる太陽電池ストリング１１-１、１１-２、…１１-ｎのそれぞれにストリング出力線（電力出力線）１２が接続されている。
【００１８】
接続箱３は、ストリングアレイ２ごとに設けられており、太陽電池ストリング１１-１、１１-２、…１１-ｎの各出力電力を並列に接続することで集電し、その集電した電力を接続箱出力線（電力出力線）１３で直流集電盤４に出力する。ここで、以上のような接続箱３との関係でいえば、ストリングアレイ２は、１つの接続箱３が集電する太陽電池ストリンググループとなる。つまり１つの接続箱３で並列に接続される太陽電池ストリング１１のグループが１つのストリングアレイ２を形成するということである。
【００１９】
直流集電盤４は、接続箱３-１、３-２、…３-ｎからの各出力を並列に接続することで集電し、その集電した電力をインバータ５に出力する。
【００２０】
インバータ５は、太陽電池ストリング１１が発生し直流集電盤４で集電された直流電力を交流電力に変換する。このインバータ５の出力は、例えば配電用の系統１４に連系し、その系統１４における負荷１５に供給される。
【００２１】
異常検出装置６は、出力電流の相対比較によりストリングアレイ２-１、２-２、…２-ｎについて異常を検出する。そのために異常検出装置６は、図２に示すように、Ａ／Ｄ変換部１６、異常検出部１７、および異常報知出力部１８を備えている。
【００２２】
Ａ／Ｄ変換部１６は、ストリングアレイ２-１、２-２、…２-ｎのそれぞれに対応する接続箱３-１、３-２、…３-ｎそれぞれの接続箱出力線１３に直流集電盤４の上流で設けられている電流検出装置２１それぞれの計測出力２２-１、２２-２、…２２-ｎをＡ／Ｄ変換して異常検出部１７に入力させる。
【００２３】
異常検出部１７は、計測出力２２-１、２２-２、…２２-ｎを用いることでストリングアレイ２-１、２-２、…２-ｎのそれぞれについて異常の有無を判定し、異常のあるものを異常アレイとして検出する。具体的には、まずストリングアレイ２-１、２-２、…２-ｎの中から出力電流が最大であるものを選出し、それを指標用アレイとする。ここでは仮にストリングアレイ２-１が指標用アレイになったとする。指標用アレイが決まったら、指標用アレイ以外のストリングアレイ２-２、…２-ｎの各出力電流についてストリングアレイ２-１の出力電流との差分を算出する。それから、それぞれその差分を所定の基準値と比較し、例えばストリングアレイ２-２の差分が基準値を超えていたとすれば、そのストリングアレイ２-２に異常ありと判定とし、それを異常アレイとして検出する。
【００２４】
ここで、太陽電池ストリング１１は、受光面に異物が一時的に付着したり、あるいは一時的な遮光状態を生じたりすることで過渡的に出力を低下させることがある。こうした過渡的な出力低下は異常ではないので、これを異常と判定するのを避けることができるようにする必要がある。そこで、異常判定のための出力電流比較は、所定の時間幅をもって行うようにする。それには、例えば所定時間の電流積算値について差分比較を行うか、あるいは差分が基準値を超える状態が所定時間継続することを条件に異常と判定できるようにする。
【００２５】
以上のようにして異常アレイが検出されたら、異常検出部１７はその結果を異常報知出力部１８に出力する。これを受けて異常報知出力部１８が異常報知信号を出力して異常報知がなされる。異常報知は、異常検出装置６に設けてある表示部２３においてその表示色を変えることなどでなされ、また遠隔監視のために離れた場所に設置の太陽電池監視盤７に設けてある表示部２４においてもその表示色を変えることなどでなされる。
【００２６】
以上のように太陽光発電システム１では、複数の太陽電池ストリング１１をグループ化したストリングアレイ２を単位として出力電流の相対比較法による異常検出を行うようにされている。このため異常検出用の配線の数を減らすことができ、異常検出に伴う配線の簡素化を図ることができる。また太陽光発電システム１では、接続箱３をストリングアレイ２ごとに設けるようにしているので、接続箱３をストリングアレイ２に近接させて設置することができ、したがって接続箱３までのストリング出力線１２の配線距離を短いもので済ませることができ、これにより電力出力線についても配線の簡素化を図ることができる。さらに太陽光発電システム１では、接続箱３をストリングアレイ２ごとに設けるについて、各接続箱３の接続箱出力線１３を並列に接続する直流集電盤４を設けている。この場合、直流集電盤４を接続箱３に近接して設置することが可能であり、したがって接続箱出力線１３の配線距離を短くすることができ、電力出力線についての配線の簡素化をさらに高めることができる。
【００２７】
図２に、第２の実施形態による太陽光発電システムの構成を示す。本実施形態の太陽光発電システム３１は、異常検出装置６が異常検出装置６-１、６-２、…６-ｎとしてストリングアレイ２ごとに設けられている点、および異常検出装置６-１、６-２、…６-ｎそれぞれの異常報知信号を中継して１つの異常報知信号として出力する異常報知中継装置３２が設けられている点を除いて、第１の実施形態の太陽光発電システム１と同様である。
【００２８】
異常検出装置６は、図２に関して上述したのと同様の構成とされており、出力電流の相対比較によりストリングアレイ２ごとに太陽電池ストリング１１-１、１１-２、…１１-ｎの異常を検出し、ストリングアレイ２における太陽電池ストリング１１-１、１１-２、…１１-ｎのいずれかに異常ありとなった場合に、ストリングアレイ２を単位として異常報知を出力する。
【００２９】
すなわちＡ／Ｄ変換部１６は、接続箱３の上流で太陽電池ストリング１１-１、１１-２、…１１-ｎそれぞれのストリング出力線１２に設けられている電流検出装置３３それぞれの計測出力３４-１、３４-２、…３４-ｎを入力とし、これらをＡ／Ｄ変換して異常検出部１７に入力させる。
【００３０】
異常検出部１７は、計測出力３４-１、３４-２、…３４-ｎを用いることで太陽電池ストリング１１-１、１１-２、…１１-ｎについて異常の有無を判定し、異常のあるものを異常ストリングとして検出する。具体的には、まず太陽電池ストリング１１-１、１１-２、…１１-ｎの中から出力電流が最大であるものを選出し、それを指標用ストリングとする。ここでは仮に太陽電池ストリング１１-１が指標用ストリングになったとする。指標用ストリングが決まったら、指標用ストリング以外の太陽電池ストリング１１-２、…１１-ｎの各出力電流について太陽電池ストリング１１-１の出力電流との差分を算出する。それから、それぞれその差分を所定の基準値と比較し、例えば太陽電池ストリング１１-２の差分が基準値を超えていたとすれば、その太陽電池ストリング１１-２に異常ありと判定とし、それを異常ストリングとして検出する。ここで、異常判定のための出力電流比較を所定の時間幅で行うことは上述したのと同様である。
【００３１】
以上のようにして異常ストリングが検出されたら、異常検出部１７はその結果を異常報知出力部１８に出力する。これを受けて異常報知出力部１８がストリングアレイ２を単位とした異常報知信号を出力することで異常報知がなされる。異常報知は、第１の実施形態について説明したのと同様になされる。ただし、太陽電池監視盤７の表示部２４への異常報知信号の送信は異常報知中継装置３２による中継を経てなされる。
【００３２】
以上のように太陽光発電システム３１では、ストリングアレイ２における太陽電池ストリング１１の個々について異常の有無を検出できるように異常検出装置６をストリングアレイ２ごとに設けている。このため異常検出に伴う配線の簡素化を図りつつ、異常監視に伴う人的負担を軽減することができる。すなわち、異常検出装置６をストリングアレイ２ごとに設けることで、異常検出に関する配線の距離を短いもので済ませることができ、これにより異常検出に伴う配線の簡素化を図れ、その一方で太陽電池ストリング１１を単位として異常検出を行えるので、異常ストリングの特定が容易となり、異常監視に伴う人的負担を軽減することができる。また太陽光発電システム３１では、ストリングアレイ２ごとに設けられる６-１、６-２、…６-ｎそれぞれの異常報知信号を１つの異常報知信号として出力する異常報知中継装置３２を設けている。このため、遠隔監視用として離れた場所に設置の太陽電池監視盤７への異常報知信号の送信のための配線を簡素化することができる。これらの他にも、太陽光発電システム３１では、上述の太陽光発電システム１におけるのと同様な配線簡素化効果が得られる。
【００３３】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、これらは代表的な例に過ぎず、本発明は、その趣旨を逸脱することのない範囲で様々な形態で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】第１の実施形態による太陽光発電システムの構成を示す図である。
【図２】異常検出装置の構成例を示す図である。
【図３】第２の実施形態による太陽光発電システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１      太陽光発電システム
２      ストリングアレイ
３      接続箱
５      インバータ
６      異常検出装置
１１    太陽電池ストリング
３１    太陽光発電システム
【図１】
2008271693.tif 000003
【図２】
2008271693.tif 000004
【図３】
2008271693.tif 000005