(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池アレイを構成する複数の太陽電池ストリングから、劣化した太陽電池モジュールを含む太陽電池ストリングを検出する、太陽電池ストリングの劣化検出方法であって、
複数の前記太陽電池ストリングのそれぞれの発電電流値を検出する電流検出ステップと、
前記電流検出ステップで検出された複数の前記太陽電池ストリングの発電電流値から、それぞれの前記太陽電池ストリングの発電電流値の相対電流比率を算出する算出ステップと、
複数の前記太陽電池ストリングを構成する複数の太陽電池モジュールの何れにもクラスタ劣化が生じていないときに前記算出ステップにより算出された、それぞれの前記太陽電池ストリングの相対電流比率を参照相対電流比率として記憶する記憶ステップと、
クラスタ劣化有無判定時に、時系列で測定された前記発電電流値に対して前記算出ステップにより算出されたクラスタ劣化有無判定用の相対電流比率が前記記憶ステップで記憶された前記参照相対電流比率に前記クラスタ劣化による発電損よりも小さい発電損に対して予め設定された因子を乗じた値未満であるという事象が連続して生起し、かつ該連続して生起した事象の数が予め設定された所定の数以上である場合に、当該太陽電池ストリングがクラスタ劣化した前記太陽電池モジュールを含むと判定する判定ステップと、
を有することを特徴とする太陽電池ストリングの劣化検出方法。
【請求項２】
太陽電池アレイを構成する複数の太陽電池ストリングから、劣化した太陽電池モジュールを含む太陽電池ストリングを検出する、太陽電池ストリングの劣化検出システムであって、
それぞれ対応する前記太陽電池ストリングに接続されて該太陽電池ストリングの発電電流値を検出する複数の電流検出部と、
複数の前記電流検出部に接続されたデータ処理部と、
ネットワークを介して前記データ処理部に接続されたサーバー装置と、
前記データ処理部または前記サーバー装置の何れか一方に設けられ、複数の前記電流検出部から入力された複数の前記太陽電池ストリングの発電電流値から、それぞれの前記太陽電池ストリングの発電電流値の相対電流比率を算出する相対電流比率算出部と、
前記データ処理部または前記サーバー装置の何れか一方に設けられ、複数の前記太陽電池ストリングを構成する複数の太陽電池モジュールの何れにもクラスタ劣化が生じていないときに前記相対電流比率算出部により算出された、それぞれの前記太陽電池ストリングの相対電流比率を参照相対電流比率として記憶する記録部と、
前記サーバー装置に設けられ、時系列で測定された前記発電電流値に対して前記相対電流比率算出部により算出されたクラスタ劣化有無判定用の相対電流比率が前記記録部に記憶されている前記参照相対電流比率に前記クラスタ劣化による発電損よりも小さい発電損に対して予め設定された因子を乗じた値未満であるという事象が連続して生起し、かつ該連続して生起した事象の数が予め設定された所定の数以上である場合に、当該太陽電池ストリングがクラスタ劣化した前記太陽電池モジュールを含むと判定する劣化検出処理部と、
を有することを特徴とする太陽電池ストリングの劣化検出システム。
【請求項３】
太陽電池アレイを構成する複数の太陽電池ストリングから、劣化した太陽電池モジュールを含む太陽電池ストリングを検出する、太陽電池ストリングの劣化検出装置であって、
それぞれ対応する前記太陽電池ストリングに接続されて該太陽電池ストリングの発電電流値を検出する複数の電流検出部と、
複数の前記電流検出部から入力された複数の前記太陽電池ストリングの発電電流値から、それぞれの前記太陽電池ストリングの発電電流値の相対電流比率を算出する相対電流比率算出部と、
複数の前記太陽電池ストリングを構成する複数の太陽電池モジュールの何れにもクラスタ劣化が生じていないときに前記相対電流比率算出部により算出された、それぞれの前記太陽電池ストリングの相対電流比率を参照相対電流比率として記憶する記録部と、
クラスタ劣化有無判定時に、時系列で測定された前記発電電流値に対して前記相対電流比率算出部により算出されたクラスタ劣化有無判定用の相対電流比率が前記記録部に記憶されている前記参照相対電流比率に前記クラスタ劣化による発電損よりも小さい発電損に対して予め設定された因子を乗じた値未満であるという事象が連続して生起し、かつ該連続して生起した事象の数が予め設定された所定の数以上である場合に、当該太陽電池ストリングがクラスタ劣化した前記太陽電池モジュールを含むと判定する劣化検出処理部と、
を有することを特徴とする太陽電池ストリングの劣化検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池アレイを構成する複数の太陽電池ストリングをパワーコンディショナにより電力系統と連系させた太陽光発電システムにおいて、複数の太陽電池ストリングから劣化（故障または発電不良等の機能劣化）した太陽電池モジュールまたはクラスタを含む太陽電池ストリングを検出する、太陽電池ストリングの劣化検出方法、劣化検出システム及び劣化検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電システムは、複数の太陽電池モジュールを電気的に直列に接続した太陽電池ストリングを１単位とし、これを並列に複数接続して構成された太陽電池アレイを備えている。太陽電池アレイを構成する複数の太陽電池ストリングは、１つの接続箱を介してパワーコンディショナ（電力変換装置）に接続され、発電した電力が電力会社の商用電力系統に連系されるように構成されている。
【０００３】
太陽電池ストリングを構成する太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルを電気的に直列に接続したセルストリングと、セルストリングを迂回する経路上に設けられて当該セルストリングが発電不良を生じたときに他のセルストリングによる発電電流を迂回させるバイパスダイオードとを含むクラスタを１単位とし、これを直列に複数接続して構成されている。
【０００４】
太陽電池モジュールは、半導体と金属などの、熱膨張率の異なる材質を電気的に接合した構造を有しているので、日夜ないし季節毎の寒暖の繰り返しによる熱ストレス等のため、長期的には漸次機能劣化を生じる上、落雷、暴風雨等に際して部材が突発的に破損することもあり、こうした要因によって太陽電池モジュール全体として発電不良に至ることは不可避である。太陽電池モジュールの劣化を放置すると、当該太陽電池モジュールを有する太陽電池ストリング全体の発電損に至ることから、早期に劣化した太陽電池モジュールを特定し、交換する必要がある。
【０００５】
太陽電池アレイを構成する複数の太陽電池モジュールの中から劣化した太陽電池モジュールを検出する方法として、計測機器を用いてオンサイトで劣化した太陽電池モジュールを特定する方法や、ドローンに搭載した赤外線カメラにより撮影した赤外線カメラ画像に基づいて、劣化により異常に高温化した太陽電池モジュールを検知する方法などが知られている。しかし、例えば１ＭＷ規模の太陽光発電システムでは数千枚の太陽電池モジュールが配置されることから、上記の計測機器を用いた方法では、多数の太陽電池モジュールの中から劣化した太陽電池モジュールを効率的に特定することは容易ではなかった。また、ドローンに搭載した赤外線カメラを利用する方法であっても、太陽電池アレイの所在場所でドローン操作を行うことから、ドローン操作者が現地に行く必要があった。
【０００６】
そこで、従来、太陽電池ストリングの発電電流値を遠隔監視する遠隔監視システムが開発されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１では、一つの太陽電池ストリングごとの電流値と、太陽光発電システム全体の合計電流値とを測定し、一つの太陽電池ストリングごとの電流値と、太陽光発電システム全体の合計電流値から計算された一つあたりの太陽電池ストリングの電流値とを比較し、一つの太陽電池ストリングごとの電流値がそれぞれ計算された一つあたりの太陽電池ストリングの電流値より一定割合以上低下している場合にその低下状態にある太陽電池ストリングを故障候補として抽出する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２０１１／１０１９１６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記従来の遠隔監視システムにおいて、太陽電池モジュールの劣化により太陽電池ストリングに発生した１クラスタ分の発電不良による発電損を検知することができれば、発電損を生じている太陽電池ストリングに劣化した太陽電池モジュールが含まれていると推定できることから、上記従来の計測機器やドローンを用いたオンサイトでの劣化した太陽電池モジュールの特定作業を大幅に効率化することができる。
【０００９】
そこで、本出願の発明者らは、それぞれ１４枚の太陽電池モジュールが直列に接続された、発電不良クラスタを含まない８つの太陽電池ストリングを有する太陽電池アレイを用い、一定時間、ある太陽電池モジュールの１クラスタ分の領域を遮光して発電損を発生させ、この発電損を従来の遠隔監視システムにより遠隔監視する実験を行った。
【００１０】
図１１は、上記実験において、１番〜８番の８つの太陽電池ストリングのうち、７番の太陽電池ストリング（図１１において破線で示す。）のみを、１１：３０〜１２：００の間、１クラスタ分遮光したときの、従来の遠隔監視システムによる、８つの太陽電池ストリングの発電電流の測定値を示す。また、図１２は、上記実験において、図１１の実験実施日とは異なる日に、１番〜８番の８つの太陽電池ストリングのうち、８番の太陽電池ストリングのみを、１１：４８〜１３：５１の間、１クラスタ分遮光（遮光１）した後（図１２において破線で示す。）、３番の太陽電池ストリングのみを、１３：５１〜１４：４２の間、１クラスタ分遮光（遮光２）したときの、従来の遠隔監視システムによる、８つの太陽電池ストリングの発電電流の測定値を示す。
【００１１】
発明者らは、上記実験結果から、従来の遠隔監視システムが有する、以下の技術的な課題を見出した。
【００１２】
なお、以下においては、１クラスタ分の発電不良（バイパスダイオードを含む経路に電流が迂回した状態）を「クラスタ劣化」、バイパスダイオードを含む電流回路を「電流迂回回路」、クラスタ劣化がない太陽電池ストリングの発電量とクラスタ劣化を含む太陽電池ストリングの発電量との差を「クラスタ発電損」という。
【００１３】
すなわち、図１１及び図１２において、クラスタ劣化により生じるクラスタ発電損（クラスタ劣化により生じる電流値の低下分）Ｒ１は、クラスタ劣化が発生していない正常な太陽電池ストリングの個体差により生じる電流値の相違幅Ｒ２と同程度であるため、クラスタ劣化を生じた太陽電池ストリングの発電量プロファイル（発電量の時間変化グラフ）と、クラスタ劣化を含まない正常な太陽電池ストリングの発電量プロファイルとの比較によっては、クラスタ発電損を正確に検出することはできない、という課題がある。
【００１４】
また、上記Ｒ１とＲ２が同程度であるため、発電量プロファイルの長期継続的な計測においてもクラスタ劣化がいつ生じたかを特定することが困難であるので、どの太陽電池ストリングの発電量プロファイルにクラスタ劣化が存在するかを判別することができない、という課題がある。
【００１５】
さらに、雲がかかることによる日射量の変動や、近辺の構造物等により部分的な影が生じることによって日射量が低下すると太陽電池ストリングの発電量も低下するので、図１２の遮光２の発電量プロファイルに示されるように、正常な太陽電池ストリングの発電量とクラスタ劣化を含む太陽電池ストリングの発電量との差は日射量が十分大きい場合よりも相対的に小さくなるので、クラスタ発電損の検出がより困難になる、という課題がある。例えば、１４枚の太陽電池モジュールで構成される太陽電池ストリングでは、発電電流値が１０Ａ（アンペア）の場合、１クラスタ分のクラスタ劣化による発電電流低下分は約０．２４Ａであるが、発電電流値が５Ａに低下すると１クラスタ分のクラスタ劣化による発電電流低下分は約０．１２Ａに減少する。
【００１６】
さらに、電流センサの測定精度（ＣＴ：Current Transformerでは±０．２Ａ程度）を考慮すると、上記の低日射の場合にはクラスタ発電損の検出ができなくなる、という課題がある。
【００１７】
特許文献１に開示された太陽光発電システムの故障検出方法を含む従来の遠隔監視システムでは、これらの技術的課題を有することにより、発電量プロファイルによるクラスタ発電損の検出は困難であった。
【００１８】
本発明は、上記課題を鑑みて成されたものであり、その目的は、太陽電池アレイを構成する複数の太陽電池ストリングから、劣化した太陽電池モジュールまたはクラスタを含む太陽電池ストリングを容易且つ正確に検出することが可能な、太陽電池ストリングの劣化検出方法、劣化検出システム及び劣化検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の太陽電池ストリングの劣化検出方法は、太陽電池アレイを構成する複数の太陽電池ストリングから、劣化した太陽電池モジュールを含む太陽電池ストリングを検出する、太陽電池ストリングの劣化検出方法であって、複数の前記太陽電池ストリングのそれぞれの発電電流値を検出する電流検出ステップと、前記電流検出ステップで検出された複数の前記太陽電池ストリングの発電電流値から、それぞれの前記太陽電池ストリングの発電電流値の相対電流比率を算出する算出ステップと、複数の前記太陽電池ストリングを構成する複数の太陽電池モジュールの何れにもクラスタ劣化が生じていないときに前記算出ステップにより算出された、それぞれの前記太陽電池ストリングの相対電流比率を参照相対電流比率として記憶する記憶ステップと、クラスタ劣化有無判定時に、時系列で測定された前記発電電流値に対して前記算出ステップにより算出されたクラスタ劣化有無判定用の相対電流比率が前記記憶ステップで記憶された前記参照相対電流比率に前記クラスタ劣化による発電損よりも小さい発電損に対して予め設定された因子を乗じた値未満であるという事象が連続して生起し、かつ該連続して生起した事象の数が予め設定された所定の数以上である場合に、当該太陽電池ストリングがクラスタ劣化した前記太陽電池モジュールを含むと判定する判定ステップと、を有することを特徴とする。
【００２０】
本発明の太陽電池ストリングの劣化検出システムは、太陽電池アレイを構成する複数の太陽電池ストリングから、劣化した太陽電池モジュールを含む太陽電池ストリングを検出する、太陽電池ストリングの劣化検出システムであって、それぞれ対応する前記太陽電池ストリングに接続されて該太陽電池ストリングの発電電流値を検出する複数の電流検出部と、複数の前記電流検出部に接続されたデータ処理部と、ネットワークを介して前記データ処理部に接続されたサーバー装置と、前記データ処理部または前記サーバー装置の何れか一方に設けられ、複数の前記電流検出部から入力された複数の前記太陽電池ストリングの発電電流値から、それぞれの前記太陽電池ストリングの発電電流値の相対電流比率を算出する相対電流比率算出部と、前記データ処理部または前記サーバー装置の何れか一方に設けられ、複数の前記太陽電池ストリングを構成する複数の太陽電池モジュールの何れにもクラスタ劣化が生じていないときに前記相対電流比率算出部により算出された、それぞれの前記太陽電池ストリングの相対電流比率を参照相対電流比率として記憶する記録部と、前記サーバー装置に設けられ、時系列で測定された前記発電電流値に対して前記相対電流比率算出部により算出されたクラスタ劣化有無判定用の相対電流比率が前記記録部に記憶されている前記参照相対電流比率に前記クラスタ劣化による発電損よりも小さい発電損に対して予め設定された因子を乗じた値未満であるという事象が連続して生起し、かつ該連続して生起した事象の数が予め設定された所定の数以上である場合に、当該太陽電池ストリングがクラスタ劣化した前記太陽電池モジュールを含むと判定する劣化検出処理部と、を有することを特徴とする。
【００２１】
本発明の太陽電池ストリングの劣化検出装置は、太陽電池アレイを構成する複数の太陽電池ストリングから、劣化した太陽電池モジュールを含む太陽電池ストリングを検出する、太陽電池ストリングの劣化検出装置であって、それぞれ対応する前記太陽電池ストリングに接続されて該太陽電池ストリングの発電電流値を検出する複数の電流検出部と、複数の前記電流検出部から入力された複数の前記太陽電池ストリングの発電電流値から、それぞれの前記太陽電池ストリングの発電電流値の相対電流比率を算出する相対電流比率算出部と、複数の前記太陽電池ストリングを構成する複数の太陽電池モジュールの何れにもクラスタ劣化が生じていないときに前記相対電流比率算出部により算出された、それぞれの前記太陽電池ストリングの相対電流比率を参照相対電流比率として記憶する記録部と、クラスタ劣化有無判定時に、時系列で測定された前記発電電流値に対して前記相対電流比率算出部により算出されたクラスタ劣化有無判定用の相対電流比率が前記記録部に記憶されている前記参照相対電流比率に前記クラスタ劣化による発電損よりも小さい発電損に対して予め設定された因子を乗じた値未満であるという事象が連続して生起し、かつ該連続して生起した事象の数が予め設定された所定の数以上である場合に、当該太陽電池ストリングがクラスタ劣化した前記太陽電池モジュールを含むと判定する劣化検出処理部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、太陽電池アレイを構成する複数の太陽電池ストリングから、劣化した太陽電池モジュールまたはクラスタを含む太陽電池ストリングを容易且つ正確に検出することが可能な、太陽電池ストリングの劣化検出方法、劣化検出システム及び劣化検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施の形態である太陽電池ストリングの劣化検出システムの構成を概略で示す説明図である。
【図２】図１に示す太陽電池モジュールの構成を示す説明図である。
【図３】図１に示す太陽電池ストリングの劣化検出システムのブロック図である。
【図４】パラメータ入力とクラスタ劣化検出プログラムの動作を示すフローチャート図である。
【図５】クラスタ劣化検出プログラムの処理を示すフローチャート図である。
【図６】参照相対電流比率の一例を示す説明図である。
【図７】複数の測定時刻における判定用の相対電流比率の一例を、日射指数とともに示す説明図である。
【図８】クラスタ劣化の有無を判定するための発電損判定データ長の例を示す説明図である。
【図９】本発明を適用してクラスタ発電損を検出するためのパラメータ設定例を示す図である。
【図１０】変形例の太陽電池ストリングの劣化検出システムのブロック図である。
【図１１】従来の遠隔監視システムによる、８つの太陽電池ストリングの発電電流値の測定例を示す特性線図である。
【図１２】従来の遠隔監視システムによる、８つの太陽電池ストリングの発電電流値の他の測定例を示す特性線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明をより具体的に例示説明する。
【００２５】
図１に示す太陽光発電システム１は、太陽電池アレイ２をインバータからなるパワーコンディショナ（電力変換装置：ＰＣＳ）３により電力系統に連携させた構成を有している。
【００２６】
太陽電池アレイ２は、それぞれ８つの太陽電池モジュール４が電気的に直列に接続されて構成された複数（Ｍ台）の太陽電池ストリング５を有している。複数の太陽電池ストリング５は、それぞれ接続箱６の内部で電気的に並列に接続されることで集電され、接続箱６を介してパワーコンディショナ３に電気的に接続されている。接続箱６は、それぞれの太陽電池ストリング５に対応した複数の断路器６ａと、それぞれの断路器６ａに対応した逆流防止用ダイオード６ｂとを備えている。
【００２７】
パワーコンディショナ３は、太陽電池アレイ２により発電された直流の発電電流を交流に変換して電力系統に出力するとともに、全ての太陽電池ストリング５の発電電力を最大にするようにＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）方式により電圧を制御する。
【００２８】
図２に示すように、それぞれの太陽電池モジュール４は、その内部構成として、それぞれ１０個の太陽電池セル（発電素子）４ａが５個ずつ２列に並べて配置されるとともに電気的に直列に接続されたセルストリング４ｂと、セルストリング４ｂを迂回する電流経路（電流迂回回路）上に設けられたバイパスダイオード（ＢＰＤ）４ｃと、を含んで構成される３つのクラスタ４ｄを有し、それぞれのクラスタ４ｄが互いに電気的に直列に接続された構成となっている。なお、便宜上、図２においては、それぞれのセルストリング４ｂにおいて１つの太陽電池セル４ａにのみ符号を付してある。
【００２９】
バイパスダイオード４ｃは、遮光物による影等によってセルストリング４ｂに不均一に太陽光が照射されたり、太陽電池セル４ａの発電性能が低下するなどして、クラスタ４ｄ内のセルストリング４ｂの発電量が相対的に低下した部分の両端電圧が、同じクラスタ４ｄ内のセルストリング４ｂの正常に発電している部分によって発生した発電電圧より高くなってバイパスダイオード４ｃの順方向電圧に等しくなったときに瞬時に作動し、セルストリング４ｂを迂回するように発電電流を電流迂回回路へバイパスさせて、セルストリング４ｂにホットスポット（発電電流の熱変換による損失）が発生することを回避するためのものである。したがって、正常な太陽電池モジュール４の全体に均一に太陽光が照射されると、各太陽電池セル４ａの発電によって生じる起電力の合計がバイパスダイオード４ｃの順方向電圧以上となるので、図２中に太線で示すように、発電電流はバイパスダイオード４ｃを通らずに各セルストリング４ｂを順に流れる。
【００３０】
なお、太陽電池アレイ２を構成する太陽電池ストリング５の数は任意である。また、太陽電池ストリング５を構成する太陽電池モジュール４の数も任意である。さらに、太陽電池モジュール４を構成するクラスタ４ｄの数及びクラスタ４ｄを構成する太陽電池セル４ａの数もそれぞれ任意である。
【００３１】
上記の太陽光発電システム１において、太陽電池モジュール４に劣化（発電性能の低下）が生じると、当該太陽電池モジュール４を有する太陽電池ストリング５の全体に発電損が生じることから、早期に劣化した太陽電池モジュール４を特定し、交換する必要がある。本発明の一実施の形態である太陽電池ストリングの劣化検出方法によれば、太陽電池アレイ２を構成する複数の太陽電池ストリング５から、劣化した太陽電池モジュール４を含む太陽電池ストリング５を容易且つ正確に検出することができる。
【００３２】
本発明の一実施の形態である太陽電池ストリングの劣化検出方法は、例えば、図１に示す構成を有する本発明の一実施の形態である太陽電池ストリングの劣化検出システム１０を用いて実施することができる。
【００３３】
太陽電池ストリングの劣化検出システム１０は、太陽電池アレイ２を構成する複数の太陽電池ストリング５から、劣化した太陽電池モジュール４を含む太陽電池ストリング５を検出するものであり、データロガー２０とサーバー装置３０とを有している。
【００３４】
データロガー２０は、それぞれ対応する太陽電池ストリング５に接続された複数の電流検出部としての電流センサ２１を備えている。複数の電流センサ２１は、それぞれ対応する太陽電池ストリング５の発電電流値を検出することができる。発電電流値の測定は、全ての電流センサ２１が同期して数秒間隔で行われる。
【００３５】
また、データロガー２０は、複数の太陽電池ストリング５の電圧値を検出する電圧センサ２２を備えている。ここで、全ての太陽電池ストリング５の電圧はパワーコンディショナ３によるＭＰＰＴ制御によって同電圧になるので、電圧センサ２２は任意の一つの太陽電池ストリング５の電圧値を測定すればよい。
【００３６】
データロガー２０はデータ処理部２３を備えている。データ処理部２３は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）等を備えたマイクロコンピュータにより構成することができる。
【００３７】
複数の電流センサ２１及び電圧センサ２２はデータ処理部２３に接続されており、複数の電流センサ２１により検出された各太陽電池ストリング５の発電電流値の測定データ及び各太陽電池ストリング５に加わる電圧の測定データは、それぞれデータ処理部２３に入力される。複数の電流センサ２１が同期して数秒間隔で発電電流値を測定すると、データ処理部２３では測定された各々の発電電流値について所定の時間（例えば１分間）の平均値を算出することによって発電電流値の読み取り誤差を極小化する。
【００３８】
データロガー２０には、日射量検出部としての日射量センサ２４が接続されている。日射量センサ２４は太陽電池アレイ２が設置された場所における日射量を検出することができる。日射量センサ２４により検出された日射量のデータはデータ処理部２３に入力される。
【００３９】
データロガー２０には、温度センサ２５が接続されている。温度センサ２５は太陽電池セル４ａの温度を検出することができる。温度センサ２５により検出された太陽電池セル４ａの温度のデータはデータ処理部２３に入力される。
【００４０】
データロガー２０には、データ処理部２３で処理したデータやグラフ等を表示可能な表示部２６が設けられるとともに、データ処理部２３に対して各種の指令等を入力するための入力部２７が設けられている。表示部２６は、例えば液晶パネル等のディスプレイで構成することができ、入力部２７は表示部２６にタッチパネルとして設けた構成とすることができる。また、データロガー２０には図示しないデータ記録部が設けられ、電流センサ２１、電圧センサ２２、日射量センサ２４及び温度センサ２５の測定データやデータ処理部２３で処理したデータの一時蓄積が行われる。
【００４１】
データロガー２０にはネットワークインターフェース２８が設けられている。ネットワークインターフェース２８は、例えばインターネット等のネットワーク４０に接続可能であり、データ処理部２３はネットワーク４０を介してサーバー装置３０及び操作端末５０に接続可能となっている。
【００４２】
ネットワークインターフェース２８としては、例えば、Ｗｉ−ＦｉやＬＴＥ等、種々の通信規格を有する無線インターフェースを用いることができるが、有線のインターフェースであってもよい。
【００４３】
図３は、図１に示す太陽電池ストリングの劣化検出システム１０のブロック図である。図３に示すように、データロガー２０に設けられたデータ処理部２３は、その機能として、相対電流比率算出部２３ａを有している。相対電流比率算出部２３ａは、それぞれの電流センサ２１からデータ処理部２３に入力された複数の太陽電池ストリング５の発電電流値から、それぞれの太陽電池ストリング５の発電電流値の相対電流比率を算出することができる。相対電流比率は、例えば、複数の太陽電池ストリング５の発電電流値のうち、発電電流値が最大となった太陽電池ストリング５の発電電流値を１００とし、その他の太陽電池ストリング５の発電電流値を当該最大発電電流値に対する相対比率として算出することができる。
【００４４】
本実施の形態では、相対電流比率算出部２３ａは、それぞれの太陽電池ストリング５に対応する電流センサ２１が所定の時間（例えば１分間）数秒間隔で同期して発電電流値を測定してその所定時間の平均値を計算することで発電電流値の読み取り誤差を低減した上で各太陽電池ストリング毎の発電電流測定値（１分値）とする。さらに、各太陽電池ストリング５の発電電流測定値からクラスタ発電損有無の判定用の相対電流比率を、所定時間毎（例えば１分毎）に繰り返し算出するように構成されている。
【００４５】
なお、複数の電流センサ２１は、それぞれセンサインターフェース２１ａを介してデータ処理部２３に接続され、日射量センサ２４は、センサインターフェース２４ａを介してデータ処理部２３に接続されている。また、温度センサ２５は、センサインターフェース２５ａを介してデータ処理部２３に接続されている。
【００４６】
また、データロガー２０は、記録部としてのデータ記録部２９を有している。データ記録部２９はデータ処理部２３に接続されている。データ記録部２９は、複数の太陽電池ストリング５を構成する複数の太陽電池モジュール４の何れにも劣化が生じていないときに、相対電流比率算出部２３ａにより算出された、それぞれの太陽電池ストリング５の相対電流比率を参照相対電流比率として記憶することができる。参照相対電流比率としては、例えば、太陽電池アレイ２の現地における定期検査の際などにおいて、太陽電池ストリング５が太陽電池モジュール４のクラスタ劣化による発電損を生じていないことが確認されたときの、相対電流比率算出部２３ａにより算出された相対電流比率を採用することができる。即ち、各々の太陽電池ストリング５の参照相対電流比率は、それらが互いに異なる値であっても、その値のばらつきの原因がクラスタ劣化によるものではないことを意味している。
【００４７】
データ記録部２９は、データ処理部２３で処理された、その他のデータを記憶することもできる。
【００４８】
さらに、データ記録部２９は、相対電流比率算出部２３ａが相対電流比率を算出するために必要なプログラム等を記憶することもできる。
【００４９】
管理サーバーであるサーバー装置３０は、ネットワークインターフェース３１を備え、このネットワークインターフェース３１によりネットワーク４０に接続されている。サーバー装置３０は、ネットワーク４０を介してデータロガー２０のデータ処理部２３及び操作端末５０に接続可能となっている。
【００５０】
サーバー装置３０には、情報処理部３２が設けられている。情報処理部３２は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）等を備えたマイクロコンピュータにより構成することができる。情報処理部３２には、ネットワーク４０を介してデータ処理部２３から相対電流比率算出部２３ａにより算出されたクラスタ劣化有無判定用の相対電流比率が入力されるとともに、データ記録部２９に記憶されている参照相対電流比率が入力される。また、サーバー装置３０には、ＤＢ（データベース）３３が設けられ、情報処理部３２からの要求に基づいてＤＢ３３に所定のデータを格納し、またはＤＢ３３に格納されたデータが読み出されて情報処理部３２に入力される。
【００５１】
また、サーバー装置３０の情報処理部３２には、データロガー２０から入力された、データの保存時刻、日射量センサ２４により検出された日射量、太陽電池セル４ａの温度、それぞれの電流センサ２１により検出された電流値、電圧センサ２２が検出した電圧値、電力及び電力量が入力される。ここで、上述したデータ記録部２９に格納された参照相対電流比率をＤＢ３３に転送して格納するか、もしくは参照相対電流比率の算出を情報処理部３２で行ってＤＢ３３に格納するようにしてもよい。また、情報処理部３２は電流センサ２１により検出された電流値の入力を受けて太陽電池ストリング５の相対電流比率を計算するようにしてもよい。
【００５２】
データロガー２０からサーバー装置３０への上記データの転送フォーマットは、例えば、所定時間毎（例えば１分毎）の上記各測定データを１つのＣＳＶデータ列に格納して転送するようにしてもよい。このとき、ＣＳＶデータ列に複数のデータ格納リザーブ領域を設けてもよい。ＣＳＶデータ列では、コンマで区切られたデータ領域がＣＳＶデータ列の何番目の位置にあるかによってそのデータ領域に格納されるデータの意味を定義することができる。従って、データ格納リザーブ領域に各太陽電池ストリング５の相対電流比率、参照相対電流比率を格納するデータ領域を割り当てることにより、相対電流比率算出部２３ａで算出された相対電流比率を情報処理部に転送可能となるとともに、データ記録部２９に格納された各太陽電池ストリング５の参照相対電流比率をＤＢ３３に転送することが可能となる。
【００５３】
なお、上述のようにクラスタ劣化有無判定用の相対電流比率、電力及び電力量は、電流値及び電圧値等のＲａｗデータから生成することができるので、サーバー装置３０に転送された、データの保存時刻、電流値及び電圧値に基づいて、サーバー装置３０の側において算出するようにしてもよい。
【００５４】
情報処理部３２は、その機能として、劣化検出処理部３２ａを有している。劣化検出処理部３２ａは、入力されたクラスタ劣化有無判定用の相対電流比率と参照相対電流比率との比較に基づいて、それぞれの太陽電池ストリング５が劣化した太陽電池モジュール４を含むか否かを判定することができる。
【００５５】
本実施の形態では、劣化検出処理部３２ａは、相対電流比率算出部２３ａにより算出されたクラスタ劣化有無判定用の相対電流比率が予め設定した所定回数以上連続して参照相対電流比率未満となった太陽電池ストリング５を、劣化した太陽電池モジュール４を含む太陽電池ストリング５であると判定するように構成されている。また、本実施の形態では、劣化検出処理部３２ａは、日射量センサ２４により検出された日射量が所定値未満（例えば５００Ｗ／ｍ２未満）となったときに上記判定を行わないように構成されている。当該構成の具体的な実施形態については後述する。
【００５６】
情報処理部３２は、その機能として、画面生成部３２ｂを有している。画面生成部３２ｂは、電流センサ２１により検出されたそれぞれの太陽電池ストリング５の発電電流値、相対電流比率算出部２３ａで算出された相対電流比率、日射量センサ２４により検出された日射量、劣化検出処理部３２ａにより処理された判定結果等の各種の情報を表示する画面データ（例えばHTMLで記述された画面）を生成することができるとともに、ネットワーク４０を介して当該画面データを操作端末５０に送信することができる。操作端末５０ではＷｅｂブラウザ等のソフトウェアによって画面生成部３２ｂで生成された画面データから表示画面を生成することができる。即ち、サーバー装置３０は画面生成部３２ｂを有することでＷｅｂサーバーの機能を有する。従って、操作端末５０のオペレータは操作端末５０に表示されたデータ入力のインターフェースによって所定のデータを入力することが可能であり、画面生成部３２ｂは操作端末５０から入力された所定のデータを用いて画面データを再構成することができる。
【００５７】
情報処理部３２にはＤＢ（データベース）３３が接続されている。ＤＢ３３には、劣化検出処理部３２ａによるクラスタ発電損有無の判定及び画面生成部３２ｂによる画面の生成を実行するために必要な劣化検出処理プログラムが格納されている。
【００５８】
操作端末５０は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）等を備えたマイクロコンピュータにより構成されており、ネットワーク４０を介してデータロガー２０及びサーバー装置３０に接続されて、これらとの間で相互に通信が可能となっている。操作端末５０は、例えば、太陽光発電システム１とは別の場所に設けられた監視センターに設置することができるが、太陽光発電システム１の現地で作業する作業者がサーバー装置３０にアクセスするためのノートパソコン、タブレット型パソコン等の携帯型の端末であってもよい。
【００５９】
操作端末５０は、データロガー２０及びサーバー装置３０に対して、太陽電池ストリング５が劣化した太陽電池モジュール４を含むか否かの判定を開始する指令信号を送信し、データロガー２０及びサーバー装置３０に判定を実行させることができる。また、操作端末５０は、液晶パネル等で構成された表示部に、サーバー装置３０の画面生成部３２ｂにより生成された判定結果等の情報を表示することができる。ここで、データロガー２０への、太陽電池ストリング５が劣化した太陽電池モジュール４を含むか否かの判定を開始する指令信号の入力は、入力部２７から行うようにしてもよい。また、表示部２６でデータロガー２０による判定結果等の情報を表示するようにしてもよい。
【００６０】
情報処理部３２のＤＢ３３に格納された劣化検出処理プログラムは、図４に示すように、画面生成部３２ｂに、発電損判定の操作を行うための発電損判定画面を操作端末５０の表示部に表示させるよう動作する。また、劣化検出処理プログラムは、オペレータにより操作端末５０の入力部が操作されて、判定対象となる複数の太陽電池ストリング５を含む太陽電池アレイ２のグループＩＤが選択されるとともに、測定日、グラフ表示を開始する時刻及び終了する時刻が指定されると、画面生成部３２ｂに、グループＩＤに対応した複数（Ｍ台）の太陽電池ストリング５の発電電流値のグラフ（測定点はＮ個）を操作端末５０の表示部に表示させるように動作する。例えば、グラフ表示時刻を、過去の１１：００〜１２：００と指定した場合、測定時間間隔が１分であれば、Ｎ＝約６０個の測定データをグラフに表示させる。なお、上記時間帯で測定中であれば、測定されたデータを随時表示する。さらに、劣化検出処理プログラムは、オペレータにより操作端末５０の入力部が操作されて、参照相対電流比率Ｉｏ、日射量の閾値Ｗｐ及び判定閾値αが情報処理部３２に入力または選択される度に、グループＩＤに対応した複数の太陽電池ストリング５が発電損を生じているか否かの発電損判定処理を開始し、発電損を生じている太陽電池ストリングがある場合には、発電損判定画面の発電損ストリング表示領域に「発電損あり」と表示し、発電損を生じている太陽電池ストリングがない場合には発電損判定画面の発電損ストリング表示領域には何も表示しないように動作する。上記処理の詳細については後述する。
【００６１】
次に、上記構成を有する太陽電池ストリングの劣化検出システム１０により、Ｍ台の太陽電池ストリング５を含む太陽電池アレイ２を判定対象として、本実施の形態の太陽電池ストリングの劣化検出方法を実行する手順について説明する。
【００６２】
図５に示すように、まず、複数の電流センサ２１が、判定対象となる所定のグループＩＤに属する複数の太陽電池ストリング５の発電電流値を検出し（電流検出ステップ）、データロガー２０がこれらの発電電流値を測定データとして取得する。測定データの取得は、例えば１分毎など、所定時間間隔で、所定の日射量がある時間、例えば早朝から夕刻まで行われる。本実施形態では測定データの取得が連続して行われるものとする。
【００６３】
次に、オペレータにより操作端末５０の入力部が操作されて、図５に示すように、予めデータ記録部２９に記憶されている参照相対電流比率Ｉｏがサーバー装置３０の情報処理部３２に入力されるとともに、判定閾値α、調整パラメータβ及び日射量の閾値Ｗｐがサーバー装置３０の情報処理部３２に入力される。図５に示すように、クラスタ劣化検出プログラムは、発電電流値測定データ、参照相対電流比率Ｉｏ、判定閾値α、調整パラメータβ及び日射量の閾値Ｗｐの入力を受けてステップＳ１以降の処理を実行するので、発電電流値測定データは所定の時間（１分間）間隔で入力される毎にクラスタ劣化有無の判定処理を行う。同様に、オペレータにより参照相対電流比率Ｉｏ、判定閾値α、調整パラメータβ及び日射量の閾値Ｗｐが更新（再入力）される毎にクラスタ劣化有無の判定処理を行う。
【００６４】
ここで、参照相対電流比率Ｉｏは、上記の通り、複数の太陽電池ストリング５を構成する複数の太陽電池モジュール４の何れにもクラスタ劣化が生じていないときに相対電流比率算出部２３ａにより算出された、それぞれの太陽電池ストリング５の相対電流比率である。本実施の形態では、太陽電池アレイ２の現地における定期検査の際などにおいて、太陽電池ストリング５が太陽電池モジュール４のクラスタ劣化による発電損を生じていないことが確認されているときに相対電流比率算出部２３ａにより算出された相対電流比率を参照相対電流比率Ｉｏとしてデータ記録部２９に記憶し（記憶ステップ）、当該参照相対電流比率Ｉｏをクラスタ劣化有無の判定の際にサーバー装置３０の情報処理部３２に入力する。図６に、データ記録部２９に記憶された参照相対電流比率Ｉｏの一例を示す。なお、計測チャネルは、クラスタ劣化有無の判定対象となる複数の太陽電池ストリング５に割り当てられた番号である。図６においては、発電電流値が最大となるｃｈ３とｃｈ６に対応する太陽電池ストリング５の参照相対電流比率Ｉｏを１００として、その他の計測チャネルの参照相対電流比率Ｉｏを相対比率で示しているが、上述のとおり、参照相対電流比率Ｉｏはクラスタ劣化による発電損が生じていないことが確認されているときの相対電流比率であるから、各計測チャネルの参照相対電流比率Ｉｏの値のばらつきは、クラスタ劣化による発電損よりも小さい発電損を含む各太陽電池ストリング５の発電性能の個体差と考えてよい。この場合、各太陽電池ストリング５の発電性能の個体差に含まれる発電損とは、クラスタ劣化に至らない程度の太陽電池セル４ａの劣化や太陽電池ストリング５全体における抵抗成分の増大によるものである。ただし、参照相対電流比率Ｉｏは太陽電池ストリング５の発電電流の測定値から算出されるので、電流センサ２１の測定精度に起因する不確定さを含んでいる。
【００６５】
複数の電流センサ２１が検出した複数の太陽電池ストリング５の発電電流値の測定データがデータロガー２０に入力されると、相対電流比率算出部２３ａは、複数の太陽電池ストリング５の発電電流値の測定データから、それぞれの太陽電池ストリング５の発電電流値の相対電流比率Ｉ（ｔｋ）をクラスタ劣化有無判定用の相対電流比率として算出する（算出ステップ）。相対電流比率Ｉｋ＝Ｉ（ｔｋ）（ｋ＝１〜Ｎ）は、同一時刻ｔｋにおいて取得したそれぞれの太陽電池ストリング５の発電電流値のうち、最大の発電電流値を１００とし、その他の発電電流値を当該最大発電電流値に対する相対比率として算出する。図７に、複数の測定時刻ｔ１〜ｔＮにおけるクラスタ劣化有無判定用の相対電流比率Ｉ１〜ＩＮの一例を示す。相対電流比率Ｉｋは、同一時刻ｔｋ、即ち各太陽電池ストリング５への日射量が同じ状態で測定された太陽電池ストリング５の発電電流で決まるので、相対電流比率が１００未満の太陽電池ストリング５は、相対電流比率が１００である太陽電池ストリング５に対して相対的に発電性能が低下している可能性があることを示唆する。各計測チャネルで異なる時刻の相対電流比率を見ると、ｃｈ３とｃｈ６の間で一方の相対電流比率が１００である時刻では他方の相対電流比率は９９となっている。そして、ｃｈ３とｃｈ６以外の計測チャネルの相対電流比率は９４から９９の間で時間的に変動している。このように、最大電流比率を与える計測チャネルはｃｈ３とｃｈ６に対応する太陽電池ストリング５であって両者の発電性能は同等であるが、その他の計測チャネルに対応する太陽電池ストリング５の発電性能は相対的に低下していることを示唆している。しかし、従来技術の課題として記載したように、日射量が低い時に測定された相対電流比率ではクラスタ発電損の検出は困難である。また、相対発電電流比率はクラスタ発電損よりも小さい発電損を含む各太陽電池ストリング５の発電性能の個体差の影響を含むので、正味のクラスタ発電損以外の影響を排除する必要がある。また、相対電流比率は電流センサ２１の測定精度に起因する不確定さも含んでいる。
【００６６】
そこで、まず以下の日射指数Ｓ（ｋ）を導入して低日射で測定された相対電流比率をクラスタ発電損有無の判定から除外する処理を行う。日射量センサ２４により日射量の検出が行われ（日射量検出ステップ）、そして、情報処理部３２の劣化検出処理部３２ａが、日射量センサ２４から入力される日射量に基づいて、日射指数Ｓ（ｋ）を計算する（ステップＳ１）。ｋ＝１〜Ｎであり、日射指数Ｓ（ｋ）の計算は、１回目からＮ回目までの測定点毎に行われる。日射指数Ｓ（ｋ）の算出は、Ｍ台の各太陽電池ストリング５の一組について行われる。即ち、Ｍ台の太陽電池ストリングがほぼ等しい日射量を受けるものとして日射量が測定される。データ処理部２３は、日射量センサ２４から入力される日射量が閾値Ｗｐ以上のときにはＳ（ｋ）＝１、日射量センサ２４から入力される日射量が閾値Ｗｐ未満のときはＳ（ｋ）＝０、と計算する。日射指数Ｓ（ｋ）の一例は図７に示されている通りである。
【００６７】
日射量の閾値Ｗｐは、例えば１００〜１０００Ｗ／ｍ２の範囲の中の所定の値に設定することができる。本実施の形態では、日射量の閾値Ｗｐは５００Ｗ／ｍ２である。
【００６８】
ステップＳ２において、劣化検出処理部３２ａにより算出されたＳ（ｋ）＝１ではないと判断されると、ステップＳ３において、劣化検出処理部３２ａは当該太陽電池ストリング５には発電損が検出できないと判断し、処理を完了する。このステップＳ３の処理は、クラスタ劣化有無の判定を行うステップ４以降の処理の前に行われるので、Ｗｐに満たない日射条件で取得されたデータをクラスタ劣化有無の判定には用いられない。
【００６９】
次に、相対電流比率から太陽電池ストリング５の発電性能の個体差の影響を排除するために相対電流比率の連続性指数Ａ（ｋ）を導入する。ステップＳ２において、劣化検出処理部３２ａにより算出されたＳ（ｋ）＝１であると判断されると、ステップＳ４において、劣化検出処理部３２ａは、相対電流比率の連続性指数Ａ（ｋ）を算出する。
【００７０】
劣化検出処理部３２ａは、太陽電池ストリング５の相対電流比率の値が参照相対電流比率の値未満であるときにＡ（ｋ）＝１と算出し、太陽電池ストリング５の相対電流比率の値が参照相対電流比率の値以上であるときに、Ａ（ｋ）＝０と算出する。相対電流比率の連続性指数Ａ（ｋ）の計算は、計測チャネルの太陽電池ストリング５のそれぞれについて行われる。ここで、参照相対電流比率は所定のグループＩＤに属する複数の太陽電池ストリング５の中の相対比率として各太陽電池ストリング５に対して設定されるので、その値が１００未満であることは当該太陽電池ストリング５に発電損がある可能性があることを意味するが、クラスタ劣化がないことが確認済みの値であるので、ある特定の計測チャネルについてＡ（ｋ）＝１となることは、当該計測チャネルに該当する太陽電池ストリング５にはｋ番目のデータについてみれば参照相対電流比率を設定した時点以降に発電損が増加し、その原因としてクラスタ劣化の可能性があることを示唆している。
【００７１】
本実施の形態では、発電損の原因としてクラスタ劣化の有無を特定し、クラスタ劣化による発電損よりも小さい発電損の原因を排除するために、Ａ（ｋ）の算出の際に用いる参照相対電流比率の値として、データ処理部２３から劣化検出処理部３２ａに入力された参照相対電流比率の値に調整パラメータβを乗じた値を用いるようにしている。調整パラメータβは、例えば０．９０〜１．００に設定するなど、予め実験等により確定した値に設定することができる。例えば、β＝１．００とすると、ｋ番目の測定点に対して相対電流比率Ｉkが参照相対電流比率Ｉｏを僅かでも下回ればＡ（ｋ）＝１となり、この測定点に関してはクラスタ発電損があると算定されるので、実際にはクラスタ劣化がなくてもクラスタ発電損より小さな発電損の原因事象によってクラスタ劣化があると判定される。こうした場合を排除するために、βは１．００より小さな値に設定することが望ましい。一方、βの値を極端に小さい値に設定すると、常にＡ（ｋ）＝０となり実際にクラスタ劣化がある場合でもこれを判別することができない。
【００７２】
ステップＳ５において、劣化検出処理部３２ａにより算出されたＡ（ｋ）＝１ではないと判断されると、ステップＳ３において、劣化検出処理部３２ａは当該太陽電池ストリング５にはクラスタ劣化による発電損は検出できないと判断し、処理を完了する。
【００７３】
次に、発電電流値の測定精度の影響を除外してクラスタ発電損有無の判定確度を高めるために発電損データ長Ｌ（Ｎ）と発電損判定データ長Ｌｓを導入する。ステップＳ５において、劣化検出処理部３２ａにより算出されたＡ（ｋ）＝１であると判断されると、ステップＳ６において、劣化検出処理部３２ａは、発電損データ長Ｌ（Ｎ）を算出する。発電損データ長Ｌ（Ｎ）は、日射指数Ｓ（ｋ）と相対電流比率の連続性指数Ａ（ｋ）との乗算値の和により算出される。つまり、Ｌ（Ｎ）＝Ｓ(１)・Ａ(１)＋Ｓ(２)・Ａ(２)＋・・・＋Ｓ(Ｎ)・Ａ(Ｎ)で算出される。ｋ＝１〜Ｎに対して、Ｓ(ｋ)・Ａ(ｋ)＝１となるのは、Ｓ(ｋ)＝１でありかつＡ(ｋ)＝１の場合に限られる。即ち、所定の日射量以上で測定された発電電流値及び相対発電電流比率であって、かつ太陽電池ストリング５の発電性能の個体差が除外された場合の相対電流比率のみが発電損データ長Ｌ（Ｎ）の増加に寄与する。
【００７４】
次に、ステップＳ７において、劣化検出処理部３２ａは、ステップＳ６で算出された発電損データ長Ｌ（Ｎ）の最大値を発電損判定データ長Ｌｓとして算出する。図８に発電損判定データ長Ｌｓの算出例を示す。図８は太陽電池アレイ２を構成する特定の太陽電池ストリング５について発電損判定データ長Ｌｓの計算例を４つ示している。いずれの例でも、データ数はＮ＝２０である。例１についてみると、データ番号１から１０までは連続してＳ(ｋ)・Ａ(ｋ)＝１であるからデータ番号１０が測定された時点でＬ（１０）＝１０である。しかし、続くデータ番号１１でＳ(１１)・Ａ(１１)＝０となるのでＬ（１０）＝１０はリセットされＬ（１１）＝０となる。続くデータ番号１２から１６までは再び連続してＳ(ｋ)・Ａ(ｋ)＝１であるからデータ番号１６が測定された時点でＬ（１６）＝５である。さらに続くデータ番号１７でＳ(１７)・Ａ(１７)＝０となるのでＬ（１６）＝５はリセットされＬ（１７）＝０となる。さらに続くデータ番号１８から２０までは再び連続してＳ(ｋ)・Ａ(ｋ)＝１であるからデータ番号２０が測定された時点でＬ（２０）＝３である。ここで、発電損判定データ長Ｌｓは全データ数１〜２０を通じて発電損データ長Ｌ（Ｎ）の最大値であるから発電損判定データ長Ｌｓは１０である。同様にして例２から例４における発電損判定データ長Ｌｓはそれぞれ２、６、４である。
【００７５】
次に、ステップＳ８において、劣化検出処理部３２ａは、発電損判定データ長Ｌｓと判定閾値αとを比較し、発電損判定データ長Ｌｓが判定閾値α以上であると判断すると、ステップＳ９において、当該太陽電池ストリング５にクラスタ発電損があると判断する。判定閾値αは、予め行った実験結果等に基づいて任意に設定することができる。以下では、まず判定閾値αが５である場合について説明する。
【００７６】
図８に示す例においては、例１において発電損判定データ長Ｌｓが１０で、判定閾値α以上であるので、劣化検出処理部３２ａは太陽電池ストリング５にクラスタ発電損があると判定する（判定ステップ）。また、例３において発電損判定データ長Ｌｓが６で、判定閾値α以上であるので、劣化検出処理部３２ａは太陽電池ストリング５にクラスタ発電損があると判定する（判定ステップ）。
【００７７】
一方、ステップＳ８において、劣化検出処理部３２ａは、発電損判定データ長Ｌｓが判定閾値α未満であると判断すると、ステップＳ３において、当該太陽電池ストリング５にはクラスタ発電損は検出不可と判断し、処理を完了する。図８に示す例２、例４においては、発電損判定データ長Ｌｓは何れも５未満であるので、太陽電池ストリング５にクラスタ発電損がないと判断される。ここで、判定閾値αを３にすると、例４において発電損判定データ長Ｌｓが判定閾値αを上回るので、例４においても太陽電池ストリング５にクラスタ発電損があると判定される。
【００７８】
上記のように、クラスタ劣化検出処理プログラムの処理フローでは、まず所定の時間間隔で測定されたｋ＝１〜Ｎの個々のデータに対してＳ(ｋ)・Ａ(ｋ)＝１となる、即ち所定の日射量以上の下で測定された太陽電池ストリング５の発電電流値及び相対電流比率であって太陽電池ストリング５の発電性能の個体差が除外されたデータを抽出した上で、Ｓ(ｋ)・Ａ(ｋ)＝１を満たすｋが連続する場合のみを足し合わせて発電損データ長Ｌを算出する。特定のｋのみでは、発電電流値の測定精度や短時間の日射変動がクラスタ発電損有無の判定の不確定要因となる。しかし、発電電流値の読み取り誤差や一時的な日射変動は発電電流測定値のランダムな変動要因であるのに対して、クラスタ発電損は、太陽電池ストリングの発電性能の個体差と同程度であってランダム変動量よりも大きい。従って、発電損データ長Ｌを算出することで十分大きなＬではランダム変動量が確率的に除去されてクラスタ発電損が非変動量として抽出される。従ってＬの最大値である発電損判定データ長Ｌｓを発電損有無の判定指標として採用するこができる。
【００７９】
図９は、図１１の８つの太陽電池ストリング５の発電電流の測定データを用いて本発明の太陽電池ストリングの劣化検知方法を適用し、クラスタ劣化の有無を正しく判定した時の判定閾値αと調整パラメータβを評価した実験結果の一例を示す。本実験では、１番〜８番の８つの太陽電池ストリングのうち、７番の太陽電池ストリングのみを、１１：３０〜１２：００の間、１クラスタ分遮光することで疑似的にクラスタ発電損を生じさせて各太陽電池ストリングの発電電流値を同時に数秒間隔で測定し、１分間の平均値をプロットしている。そこで、１クラスタ分遮光した直後の測定データ（測定時刻は１１：３１）をクラスタ発電損判定用の第１番目のデータとし、１クラスタ分遮光を解除した直前の測定データ（測定時刻は１１：５９）までの連続した２８個の測定データを用いた。ここで、日射量の閾値Ｗｐは５００Ｗ／ｍ２としたが、上記測定データ取得時間中の日射量は５００Ｗ／ｍ２を超えているので、この実験での日射指数はＳ（ｋ）＝１（ｋ＝１〜２８）である。また、参照相対電流比率は、遮光する前の１１：５７の電流値測定データから求めた太陽電池ストリング５の相対電流比率とし、１〜８の太陽電池ストリングに対してこの順に９６、９４、９９、９７、１００、１００、９５、９９であった。図９の●で示したαとβの組み合わせの時に、７番目の太陽電池ストリングのみがクラスタ発電損ありと判定した。図９の実験結果から、β＝０．９８、０，９９の場合であって、α≧５で常に正しくクラスタ発電損ありと判定できていることがわかる。
【００８０】
以上説明したように、本実施の形態の太陽電池ストリングの劣化検出システム１０では、劣化検出処理部３２ａが、そのクラスタ劣化有無判定時に相対電流比率算出部２３ａにより算出されたクラスタ劣化有無判定用の相対電流比率とデータ記録部２９に記憶されて劣化検出処理部３２ａに入力された参照相対電流比率との比較に基づいて、それぞれの太陽電池ストリング５が劣化した太陽電池モジュール４を含むか否かを判定することで、太陽電池アレイ２を構成する複数の太陽電池ストリング５から、劣化した太陽電池モジュール４を含む太陽電池ストリング５を容易且つ正確に検出することができる。従って、劣化した太陽電池モジュール４を含むと判断された太陽電池ストリング５の各太陽電池モジュール４を、従来の計測機器等を用いてオンサイトで検査することで、劣化した太陽電池モジュール４を容易に特定し、その交換作業を容易且つ効率的に行うことができる。
【００８１】
図１０は、変形例の太陽電池ストリングの劣化検出システム１０のブロック図である。なお、図１０においては、前述した部材に対応する部材に同一の符号を付してある。
【００８２】
図１０に示す変形例の太陽電池ストリングの劣化検出システム１０のように、データロガー２０を用いることなく、それぞれの電流センサ２１に、データ処理部２３及びネットワークインターフェース２８を分散して設けた構成とすることもできる。
【００８３】
それぞれの電流センサ２１に設けられたデータ処理部２３は、ネットワークインターフェース２８からゲートウェー６０を介してネットワーク４０に接続される。ここでネットワークインターフェース２８として低消費電力で遠距離データ転送が可能なＬＰＷＡ（Low Power Wide Area）を採用することができる。ＬＰＷＡには、例えばＬｏＲａＷＡＮ規格が含まれる。ＬｏＲａＷＡＮでは、電流センサ２１に設けられたデータ処理部２３とサーバー装置３０との間の測定データの送受信は、ネットワーク４０に設けられたネットワークサーバー６１を介して行われる。
【００８４】
この変形例の太陽電池ストリングの劣化検出システム１０においては、サーバー装置３０の情報処理部３２に、その機能として相対電流比率算出部３２ｃが設けられる。相対電流比率算出部３２ｃは、それぞれの電流センサ２１から入力された複数の太陽電池ストリング５の発電電流値から、それぞれの太陽電池ストリング５の発電電流値の相対電流比率を算出する。また、太陽電池アレイ２の現地における定期検査の際などにおいて、太陽電池ストリング５が太陽電池モジュール４のクラスタ劣化による発電損を生じていないことが確認されているときに相対電流比率算出部３２ｃにより算出された相対電流比率が参照相対電流比としてＤＢ３３に記憶される。そして、情報処理部３２の劣化検出処理部３２ａが、算出したクラスタ劣化有無判定用の相対電流比率とＤＢ３３から入力される参照相対電流比率との比較に基づいて、それぞれの太陽電池ストリング５が劣化した太陽電池モジュール４を含むか否かを判定する。
【００８５】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００８６】
例えば、前記実施の形態では、太陽電池ストリングの劣化検出システム１０は、データロガー２０と、データロガー２０にネットワーク４０を介して接続されるサーバー装置３０とを有するシステムとして構成されているが、これに限らず、データロガー２０のデータ処理部２３にサーバー装置３０の情報処理部３２の機能が実装され、オンサイトで本実施の形態の太陽電池モジュールの劣化検出方法を実行することが可能な太陽電池ストリングの劣化検出装置として構成することもできる。
【００８７】
この場合、操作端末５０は、図１に示す場合と同様に、ネットワーク４０を介して太陽電池ストリングの劣化検出装置と接続される構成としてもよく、または、太陽電池ストリングの劣化検出装置と一体の構成とすることもできる。
【符号の説明】
【００８８】
１    太陽光発電システム
２    太陽電池アレイ
３    パワーコンディショナ
４    太陽電池モジュール
４ａ  太陽電池セル
４ｂ  セルストリング
４ｃ  バイパスダイオード
４ｄ  クラスタ
５    太陽電池ストリング
６    接続箱
６ａ  断路器
６ｂ  逆流防止用ダイオード
１０    太陽電池ストリングの劣化検出システム
２０    データロガー
２１    電流センサ（電流検出部）
２１ａ  センサインターフェース
２２    電圧センサ
２３    データ処理部
２３ａ  相対電流比率算出部
２４    日射量センサ（日射量検出部）
２４ａ  センサインターフェース
２５    温度センサ
２５ａ  センサインターフェース
２６    表示部
２７    入力部
２８    ネットワークインターフェース
２９    データ記録部（記録部）
３０    サーバー装置
３１    ネットワークインターフェース
３２    情報処理部
３２ａ  劣化検出処理部
３２ｂ  画面生成部
３２ｃ  相対電流比率算出部
３３    ＤＢ（データベース）
４０    ネットワーク
５０    操作端末
６０    ゲートウェー
６１    ネットワークサーバー
【要約】
【課題】太陽電池アレイを構成する複数の太陽電池ストリングから、劣化した太陽電池モジュールを含む太陽電池ストリングを容易且つ正確に検出することを可能とする。
【解決手段】劣化した太陽電池モジュール４を含む太陽電池ストリング５を検出する、太陽電池ストリングの劣化検出方法であって、太陽電池ストリング５の発電電流値を検出する電流検出ステップと、複数の太陽電池ストリング５の発電電流値から相対電流比率を算出する算出ステップと、太陽電池モジュール４に劣化が生じていないときに算出ステップにより算出された相対電流比率を参照相対電流比率として記憶する記憶ステップと、クラスタ劣化有無判定用の相対電流比率と参照相対電流比率との比較に基づいて、太陽電池ストリング５が劣化した太陽電池モジュール４を含むか否かを判定する判定ステップと、を有する太陽電池ストリングの劣化検出方法、劣化検出システム及び劣化検出装置。
【選択図】図５【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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