(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のパネルが直列に接続されてなるストリングが、複数並列に接続されて構成された太陽光アレイを含む太陽光発電装置の検査方法であって、
第一検査装置を用いて異常状態のストリングを検出する工程（ａ）と、
前記工程（ａ）において前記異常状態のストリングが検出された場合に限り、前記工程（ａ）で検出された前記異常状態のストリングに含まれる複数のパネルの発熱状態を測定する工程（ｂ）と、
前記工程（ｂ）の結果に基づいて、前記異常状態のストリングに含まれる特定のパネルの発熱状態が、前記異常状態のストリングに含まれる前記特定のパネル以外のパネルの発熱状態よりも閾値以上に高いことが確認された場合に、前記特定のパネルを異常状態であると判定する工程（ｃ）と、
前記工程（ｂ）による結果に基づいて、特定のパネルの発熱状態が他のパネルよりも閾値以上に高いことが確認されなかった場合に、第二検査装置を用いて前記異常状態のストリングをスキャンすることで、前記異常状態のストリングに含まれる複数のパネルから、異常状態であるパネルを特定する工程（ｄ）とを含み、
前記工程（ａ）は、前記第一検査装置から各ストリングに対して所定の出射信号を出射してから、前記第一検査装置が各ストリングから反射信号を受信するまでの時間に基づいて前記異常状態のストリングを検出する工程であり、
前記工程（ｄ）は、前記異常状態のストリングを通電状態とした状態で、前記第二検査装置によって、前記異常状態のストリングに含まれる各パネルから発生される磁気を検出し、当該検出された磁気の情報に基づいて前記異常状態のパネルを特定する工程であることを特徴とする太陽光発電装置の検査方法。
【請求項２】
前記工程（ｂ）は、サーモカメラによって異常状態のストリングに含まれる複数のパネルを撮影する工程を含み、
前記工程（ｃ）は、前記サーモカメラで撮影されたデータに基づいて判定する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電装置の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽光発電装置の検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光発電装置の普及が高まっている。太陽光発電装置は、半導体層に太陽光エネルギーが照射されることで、直流の起電力を生じさせ、これを交流に変換して利用する装置である。このため、太陽光発電装置は、原理的に回転機が不要であるため、故障しにくく長期間にわたって安定的な発電が可能であるとされていた。
【０００３】
しかし、太陽光発電装置の利用が進むのに伴い、パネル自体の初期不良や、施工時の不良、断線等による不具合の発生が報告されるようになってきている。このため、このような不具合を早期に発見することが求められている。
【０００４】
不具合を検査する方法として、検査員がパネル（「モジュール」とも呼ばれる。）の受光側を目視して変色箇所を探す方法や、各パネルにテスタを接続して電流値の異常を探す方法が知られている。しかし、このような方法では、故障した太陽光パネルを発見するために多大な作業量が必要となる。近年、メガソーラーと呼ばれる大規模な太陽光発電装置も普及してきているところ、このような大規模な太陽光発電装置を検査するにあたっては、このような検査方法では極めて多くの時間と作業員を必要としてしまう。
【０００５】
そこで、各パネルに通信手段を設け、各パネルの電気的な特性を測定した結果をこの通信手段から制御装置へ送信することで、故障が生じた太陽光パネルを容易に確認できるシステムが提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２２１４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記の構成では、各パネル毎に通信手段を備える必要があり、システムの導入に多大なコストが発生する。
【０００８】
本発明は、通信手段を備えていないパネルが複数配置されてなる太陽光アレイを含む太陽光発電装置を、高い確実性を有しつつ簡便に検査する方法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】
【０００９】
本発明は、複数のパネルが直列に接続されてなるストリングが、複数並列に接続されて構成された太陽光アレイを含む太陽光発電装置の検査方法であって、
第一検査装置を用いて異常状態のストリングを検出する工程（ａ）と、
前記工程（ａ）で検出された前記異常状態のストリングに含まれる複数のパネルの発熱状態を測定する工程（ｂ）と、
前記工程（ｂ）の結果に基づいて、前記異常状態のストリングに含まれる特定のパネルの発熱状態が、前記異常状態のストリングに含まれる前記特定のパネル以外のパネルの発熱状態よりも閾値以上に高いことが確認された場合に、前記特定のパネルを異常状態であると判定する工程（ｃ）と、
前記工程（ｂ）による結果に基づいて、特定のパネルの発熱状態が他のパネルよりも閾値以上に高いことが確認されなかった場合に、第二検査装置を用いて前記異常状態のストリングをスキャンすることで、前記異常状態のストリングに含まれる複数のパネルから、異常状態であるパネルを特定する工程（ｄ）とを含み、
前記工程（ａ）は、前記第一検査装置から各ストリングに対して所定の出射信号を出射してから、前記第一検査装置が各ストリングから反射信号を受信するまでの時間に基づいて前記異常状態のストリングを検出する工程であり、
前記工程（ｃ）は、前記異常状態のストリングを通電状態とした状態で、前記第二検査装置によって、前記異常状態のストリングに含まれる各パネルから発生される磁気を検出し、当該検出された磁気の情報に基づいて前記異常状態のパネルを特定する工程であることを特徴とする。
【００１０】
上記の方法によれば、まず工程（ａ）によって簡易な方法でストリング単位で異常状態を把握することができる。異常状態のストリングには、異常状態のパネルが含まれる。異常状態のパネルは、バイパスダイオードが作動することによって発熱を生じていることが多い。このため、異常状態のストリングに含まれるパネルの発熱状態を測定することで、他のパネルよりも著しく発熱が進んでいるパネルが存在する場合には、当該パネルを異常状態と認識することができる。
【００１１】
しかし、冬場や悪天候時等においては、正常なパネルと異常なパネルとの間で優位な温度差が確認できない場合がある。また、パネルの設置場所によっては、温度測定が困難な場合もある。なお、パネルの数が多い場合には、パネル単位で温度を測定することが難しいため、複数のパネル単位で一括して温度状況が測定される。この際、ピンポイントで発熱箇所を測定することができない。
【００１２】
しかし、上記の方法によれば、発熱状態の検知によって異常状態のパネルが特定できない場合には、磁気の検知によって異常状態のパネルが特定される。不良のパネルからは磁界が出ないか、又は正常なパネルから生じる磁界に比べて極めて小さい。よって、磁気信号を検出することで、異常状態のパネルを特定することができる。
【００１３】
ただし、この第二検査装置は、パネル単位で磁界の量を測定する構成であるため、アレイに含まれる全てのパネルに対してこの工程（ｄ）を実行すると、極めて作業量が膨大になってしまう。よって、まず工程（ａ）によって、異常状態のパネルを含むストリングを特定している。工程（ａ）は、単に第一検査装置から各ストリングに対して所定の信号を送受信することで実現できるため、全てのパネルに対して工程（ｄ）を実行する場合と比べて、極めて短時間で実現できる。
【００１４】
また、発熱状態を測定する工程（ｂ）は、複数のパネル単位で測定できる。このためストリングに含まれる各パネルから異常状態のパネルを特定するために必要な作業量としては、工程（ｄ）よりも少なくて済む。よって、本発明では、まずは発熱状態を測定することで、異常なパネルを特定している。
【００１５】
そして、工程（ｂ）で測定された発熱状態の結果に基づいても異常状態のパネルが特定できなかった場合において、工程（ｄ）によって異常状態のパネルを特定している。これにより、全体の作業量を減らしながら、異常状態のパネルを確実に特定することができる。
【００１６】
なお、前記工程（ｂ）は、サーモカメラによって異常状態のストリングに含まれる複数のパネルを撮影する工程を含み、
前記工程（ｃ）は、前記サーモカメラで撮影されたデータに基づいて判定する工程を含むものとしても構わない。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、通信手段を備えていないパネルが複数配置されてなる太陽光アレイを含む太陽光発電装置を、高い確実性を有しつつ簡便に検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】太陽光発電装置の一例を示す模式図である。
【図２】本発明の太陽光発電装置の検査方法を説明するフローチャートである。
【図３】第一検査装置を模式的に示すブロック図である。
【図４】サーモカメラを用いてパネルの温度を測定している状況を示す写真及び撮像画像の一例である。
【図５】第二検査装置の構造を模式的に示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
まず、本発明の前提となる太陽光発電装置の概要について、図面を参照して説明する。図１は、太陽光発電装置の一例を示す模式図である。
【００２０】
太陽光発電装置１は、太陽光アレイ１１を備える。この太陽光アレイ１１は、直列に接続された複数のパネル１３が並列に配設されたストリング１５を含む。パネル１３は、ｐｎ接合された半導体層を有しており、太陽光が照射されると直流電流が生じる。この直流電流が、各ストリング１５毎にケーブル１７によって、端子箱１９を介してパワーコンディショナ２１へと供給される。パワーコンディショナ２１は、この直流電流を交流電流に変換する。
【００２１】
パワーコンディショナ２１によって変換された交流電流は、分電盤２３を経由した後に負荷２５で消費される。消費されなかった余剰電力は、電力計２７を介して商用電力系統に逆潮流として供給される。
【００２２】
なお、図１では、太陽光アレイ１１が、屋根に搭載されている場合を一例として示しているが、この態様に限られるものではない。
【００２３】
図２は、本発明の太陽光発電装置の検査方法を説明するフローチャートである。まず、第一検査装置によって異常状態のストリング１５を検出する（ステップＳ１）。ステップＳ１が工程（ａ）に対応する。異常状態のストリング１５が存在しなければ、検査は終了する。
【００２４】
ステップＳ１において、異常状態のストリング１５が見つかった場合には、この異常状態のストリング１５に含まれる複数のパネル１３の発熱状態を測定する（ステップＳ２）。ステップＳ２は、一例としてサーモカメラによって対象となるストリング１５に含まれる複数のパネル１３を撮影することで行われる。このステップＳ２が工程（ｂ）に対応する。
【００２５】
次に、測定された複数のパネル１３のうち、他のパネル１３と比較して著しく発熱しているパネル１３が存在しているか否かを検出する（ステップＳ３）。そして、このパネル１３が存在している場合には（ステップＳ３においてＹｅｓ）、当該パネル１３を異常状態と判定し、検査を終了する。ステップＳ３が工程（ｃ）に対応する。
【００２６】
ステップＳ３において、他のパネル１３と比較して著しく発熱しているパネル１３が確認されなかった場合には（ステップＳ３においてＮｏ）、第二検査装置を用いて対象となるストリング１５をスキャンする（ステップＳ４）。これにより、異常状態のストリング１５に含まれる複数のパネル１３の中から、異常状態のパネル１３を特定する。このステップＳ４が工程（ｄ）に対応する。
【００２７】
以下、ステップＳ１の詳細について説明する。
【００２８】
図３は、ステップＳ１で用いられる第一検査装置の一例を模式的に示すブロック図である。第一検査装置３０は、信号発生部３１、受信部３２、判定部３３、及び切替部３４を備える。信号発生部３１は、入力信号を生成し、検査対象のストリング１５に対して印加する。受信部３２は、入力信号をストリング１５に対して印加した後、当該ストリング１５から反射される信号を受信する。判定部３３は、受信部３２で受信した信号からストリング１５の故障箇所を診断する。切替部３４は、不図示の制御部からの制御信号に基づいて、信号発生部３１及び受信部３２との接続を、ストリング１５の正極１５ａと負極１５ｂとの間で切り替える。また、切替部３４は、減衰部３５を有する。
【００２９】
信号発生部３１及び受信部３２が接続された極とは反対側の極は、減衰部３５が接続されるか、又は、減衰器３５が接続されずに開放端とされる。開放端に入力信号が達した場合、反射波が生成される。ストリング１５内の故障箇所に入力信号が達した場合も、反射波が生成される。一方、減衰部３５に達した信号は、減衰されて反射波は生成されない。
【００３０】
判定部３３は、メモリ及び演算部を備えている。メモリには、ストリング１５の正極１５ａから負極１５ｂまでの距離（ストリング長）が記憶されている。演算部は、受信部３２において信号が受信された時間に基づいて、正極１５ａ又は負極１５ｂから故障箇所までの距離を演算して推定する。具体的なストリング１５内における故障箇所の特定方法の一例を下記に示す。
【００３１】
まず、切替部３４によって、信号発生部３１及び受信部３２を、ストリング１５の正極１５ａ又は負極１５ｂのいずれか一方に接続させる。次に、信号発生部３１が、入力信号を生成してストリング１５に対して印加する。ストリング１５が正常であれば、印加された入力信号は、ストリング１５の極のうち、入力された極とは反対側の極において反射される。一方、ストリング１５内のどこかに故障があれば、入力信号はその故障箇所で反射される。
【００３２】
受信部３２は、反射された信号を受信する。判定部３３は、信号発生部３１が信号を出力した時刻と、受信部３２が信号を受信した時刻とに基づいて、入力信号の印加から出力信号の観測までの時間Ｔ１を算出する。
【００３３】
次に、切替部３４によって、信号発生部３１及び受信部３２の接続先を、ストリング１５の極のうち、さきほどとは反対側の極に接続させる。そして、同様に、信号発生部３１が、入力信号を生成してストリング１５に対して印加し、受信部３２が反射波を受信する。判定部３３は、信号発生部３１が信号を出力した時刻と、受信部３２が信号を受信した時刻とに基づいて、入力信号の印加から出力信号の観測までの時間Ｔ２を算出する。
【００３４】
そして、判定部３３は、Ｔ１とＴ２が異なる場合には、ストリング１５内に故障箇所が存在すると判定する。そして、判定部３３は、最初に信号を入力した方の極から、故障箇所までの距離Ｘを、ストリング１５の長さＬ×Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２）に基づいて演算し、故障箇所を推定する。
【００３５】
Ｔ１とＴ２が等しい場合には、ストリング１５内に故障箇所が存在しないか、ストリング１５のちょうど中央付近に故障が存在する場合の２通りが考えられる。そこで、Ｔ１とＴ２が等しい場合には、切替部３４によって、信号発生部３１及び受信部３２の接続先をそのままにした状態で、減衰部３５をストリング１５の反対側の極に接続させる。この状態で、信号発生部３１が、入力信号を生成してストリング１５に対して印加する。このとき、判定部３３は、受信部３２が反射波を受信した場合には、ストリング１５内、より詳細には、ストリング１５のほぼ中央付近に故障箇所が存在すると判定する。一方、受信部３２が反射波を受信しない場合には、信号が末端まで進行した後、減衰部３５によって減衰したものと考えられるため、判定部３３は、ストリング１５内に故障箇所が存在しないと判断する。
【００３６】
ステップＳ１でストリング１５の端から故障箇所までの距離がおおよそ推定されると、当該箇所に存在するパネル１３がほぼ特定される。ただし、あくまで信号の遅延時間に基づく評価であるため、誤差が存在する可能性が高い。そこで、特定されたパネル１３の近傍のパネルの温度状態を、ステップＳ２で評価する。図４は、サーモカメラを用いてパネル１３の温度を測定している状況を示す写真及びその撮像画像の一例である。図４（ａ）に示すように、作業員がサーモカメラを用いて、特定されたパネル１３の近傍を被写体として撮像する。発熱が確認された場合には、図４（ｂ）に示すように、他の領域と比較して色度が大きく異なるため、発熱部位が確認される。図４（ｂ）は、本来は、カラー画像であり、温度が著しく高い箇所が赤くなっている。図４（ｂ）では、白黒画像に変換されているが、周囲と比較して黒っぽく表示されている箇所が確認される。この領域が、周辺の箇所よりも著しく温度が高い領域である。
【００３７】
本ステップＳ２において、隣接するパネルと比較して明らかに温度が高いパネルが確認されれば、当該パネルが異常状態であると判定することができる。しかし、冬場や悪天候時等においては、正常なパネルと異常なパネルとの間で優位な温度差が確認できない場合がある。
【００３８】
そこで、第二検査装置を用いて対象となるストリング１５内の各パネルを検査するステップＳ４が追加で行われる。以下、ステップＳ４の詳細について説明する。
【００３９】
図５は、第二検査装置４０の構造を模式的に示す図面である。第二検査装置４０は、磁気検出部４１を内蔵したヘッド部４２と、先端にヘッド部４２が連結されたハンドル部４３とを備える。ハンドル部４３は、例えば中空構造を有しており、その中空部に判定部４４、及び電源ユニット等が内蔵されている。
【００４０】
磁気検出部４１は、パネル１３が通電することによる磁気変動を検出する構成であり、例えば、磁気抵抗素子等を含む。磁気検出部４１は、磁束密度を検出可能な磁気検知素子１１を備える。具体的な、ストリング１５内における故障箇所の特定方法の一例を下記に示す。
【００４１】
まず、第二検査装置４０を、対象となるストリング１５に含まれる各パネル１３に対して走査する。具体的には、作業員がハンドル部４３を持った状態で、ヘッド部４２をパネル１３の保護面に当接させた状態で、各パネル１３の一方側から他方側に移動させる。これにより、ヘッド部４２に搭載された磁気検出部４１が、各パネル１３内の磁気を検出する。
【００４２】
磁気検出部４１は、磁気の変動を検出することで電圧を出力する。判定部４４は、この電圧の変動によって、パネル１３内における磁気分布を認識し、予め記憶されている正常状態のパネル１３が示す磁気分布と対比する。そして、予め記憶されている磁気分布と大きく異なる磁気分布を示している場合には、判定部４４は、パネル１３が故障していると
判定する。
【００４３】
［別実施形態］
本発明の検査方法は、異常状態のパネルを含むストリングを特定するステップＳ１と、特定されたストリングに含まれるパネルの発熱状態を検出するステップＳ２と、発熱状態からは異常状態のパネルが特定できない場合に、磁気を検出することで、ストリング内の異常状態のパネルを特定するステップＳ４を有するという内容である。すなわち、上述した、ステップＳ１において用いられる第一検査装置３０、及びステップＳ５において用いられる第二検査装置４０の構成は、あくまで一例であって、この装置を用いる場合に本発明を限定する趣旨ではない。
【符号の説明】
【００４４】
１      ：    太陽光発電装置
１１      ：    太陽光アレイ
１３      ：    パネル
１５      ：    ストリング
１５ａ    ：    ストリングの正極
１５ｂ    ：    ストリングの負極
１７      ：    ケーブル
１９      ：    端子箱
２１      ：    パワーコンディショナ
２３      ：    分電盤
２５      ：    負荷
２７      ：    電力計
３０      ：    第一検査装置
３１      ：    信号発生部
３２      ：    受信部
３３      ：    判定部
３４      ：    切替部
３５      ：    減衰部
４０      ：    第二検査装置
４１      ：    磁気検出部
４２      ：    ヘッド部
４３      ：    ハンドル部
４４      ：    判定部
【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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