(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の太陽電池モジュールが配置された太陽電池アレイ及び前記太陽電池アレイからの直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナを複数有し、前記交流電力を商用電源に系統連系する太陽光発電システムであって、
前記商用電源から供給される買電電力及び前記商用電源に逆潮する売電電力の電流を測定する電流センサと、
前記パワーコンディショナからの発電電力情報及び前記電流センサの検出値による売買電力情報を取得し、前記発電電力情報及び前記売買電力情報から消費電力を演算する消費電力演算部並びに前記消費電力を表示する消費電力表示部を含む太陽光発電表示装置と、
を備え、
前記消費電力は、前記発電電力の総和と前記買電電力の前記パワーコンディショナ１台あたりの相加平均値との和から、前記売電電力の前記パワーコンディショナ１台あたりの相加平均値を引いた差分により算出され、
複数の前記パワーコンディショナは、複数の前記パワーコンディショナから構成される第１のパワーコンディショナ群と、複数の前記パワーコンディショナから構成される第２のパワーコンディショナ群とから構成され、
前記消費電力表示部に表示する前記消費電力は、表示時点における最新の前記発電電力を有する前記第１のパワーコンディショナ群の前記発電電力と前記表示時点において最新の前記発電電力へ更新される前の前記発電電力を有する前記第２のパワーコンディショナ群の前記発電電力との総和と、各パワーコンディショナの前記発電電力情報の取得と同期して得られた前記買電電力及び前記売電電力とを用いて演算され、
前記消費電力表示部に表示する前記消費電力は、一定の間隔により更新されることを特徴とする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、交流電力を商用電源に系統連系する太陽光発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池モジュールの低価格化により太陽光発電システムが広く普及している。特に、我が国においては再生可能エネルギーの全量買取制度が太陽光発電システムの普及を強く後押ししている。太陽光発電システムの普及に伴い、太陽光発電システムが大規模化し、太陽電池アレイとパワーコンディショナとを複数組有する構成の太陽光発電システムも増加しつつある。従来、太陽光発電システムには、発電電力情報、売電電力情報、買電電力情報及び消費電力情報を表示する太陽光発電表示装置を設けることが一般的であり、太陽光発電システムの大規模化に伴い、太陽光発電表示装置にも大容量発電に対応した機能及び性能が要求されている。なお、売電電力は、我が国においては、再生可能エネルギーの全量買取制度を背景として売却される余剰電力であり、買電電力は、例えば電力会社から購入する供給電力である。
【０００３】
例えば、特許文献１には、「太陽光発電システムによる発電電力や積算発電電力量などの運転状態、さらには住宅内の消費電力、買電電力、売電電力などの電力状況をより判り易く使用者に伝えることができる表示手段を有する太陽光発電システムを提供する」ことを目的とし、「太陽電池１の直流出力を交流に変換して商用電源６に系統連系する太陽光発電システムにおいて、太陽光発電による発電電力を計測する発電電力計測手段３ｂと、商用電源６から供給または商用電源６に逆潮する電力を計測する売買電力計測手段７と、計測された発電電力と売電電力を表示するか、または計測された発電電力と買電電力を表示するドットマトリクス表示部５ｂを有する表示手段５とを備えて構成する」太陽光発電システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１２３７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術によれば、複数のパワーコンディショナが接続された場合には、各パワーコンディショナから通信により順番に発電電力情報を取得するため、全てのパワーコンディショナから発電電力情報を取得するまでに時間を要する。そのため、電力センサから取得する売買電力情報との間にタイムラグが発生し、その間に日射の変化による発電電力の変動または負荷の変化による売買電力の変動があると、消費電力の演算にずれが生じる、という問題があった。なお、売買電力情報は、売電電力及び買電電力の双方を示す情報である。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数のパワーコンディショナが接続された太陽光発電システムの太陽光発電表示装置において、全てのパワーコンディショナから発電電力情報を取得する間に発電電力または消費電力に変動が生じた場合であっても誤差を抑えて発電電力、売電電力、買電電力及び消費電力を算出して表示することを可能とする太陽光発電システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の太陽電池モジュールが配置された太陽電池アレイ及び前記太陽電池アレイからの直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナを複数有し、前記交流電力を商用電源に系統連系する太陽光発電システムであって、前記商用電源から供給される買電電力及び前記商用電源に逆潮する売電電力の電流を測定する電流センサと、前記パワーコンディショナからの発電電力情報及び前記電流センサの検出値による売買電力情報を取得し、前記発電電力情報及び前記売買電力情報から消費電力を演算する消費電力演算部並びに前記消費電力を表示する消費電力表示部を含む太陽光発電表示装置と、を備え、前記消費電力は、前記発電電力の総和と前記買電電力の前記パワーコンディショナ１台あたりの相加平均値との和から、前記売電電力の前記パワーコンディショナ１台あたりの相加平均値を引いた差分により算出され、複数の前記パワーコンディショナは、複数の前記パワーコンディショナから構成される第１のパワーコンディショナ群と、複数の前記パワーコンディショナから構成される第２のパワーコンディショナ群とから構成され、前記消費電力表示部に表示する前記消費電力は、表示時点における最新の前記発電電力を有する前記第１のパワーコンディショナ群の前記発電電力と前記表示時点において最新の前記発電電力へ更新される前の前記発電電力を有する前記第２のパワーコンディショナ群の前記発電電力との総和と、各パワーコンディショナの前記発電電力情報の取得と同期して得られた前記買電電力及び前記売電電力とを用いて演算され、前記消費電力表示部に表示する前記消費電力は、一定の間隔により更新されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、複数のパワーコンディショナが接続された太陽光発電システムの太陽光発電表示装置において、全てのパワーコンディショナから発電電力情報を取得する間に発電電力または消費電力に変動が生じた場合であっても誤差を抑えて発電電力、売電電力、買電電力及び消費電力を算出して表示することを可能とするという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態にかかる太陽光発電システムの構成を示す図
【図２】消費電力演算部の演算方法の一例を示す図
【図３】消費電力演算部の演算手順の一例を示すフローチャート
【図４】発電電力、売電電力及び買電電力のリアルタイム性を確保する手順について説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明にかかる太陽光発電システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態．
図１は、本発明にかかる太陽光発電システムの実施の形態の構成を示す図である。図１に示す太陽光発電システムは、太陽電池アレイ１、パワーコンディショナ２、分電盤３、電気機器４、出力線５、計測装置６、モニター装置７、通信線８、電流センサ９及び電力線１０を備える。太陽電池アレイ１は、例えば建造物の屋上に設置された複数の太陽電池モジュールが、直列または並列に接続され、太陽光を受けて発電し、直流電力を発生させる。各太陽電池アレイ１には、パワーコンディショナ２が接続されている。パワーコンディショナ２は、太陽電池アレイ１で発生した直流電力を交流電力へ変換する。分電盤３には、パワーコンディショナ２の出力線５が接続されている。パワーコンディショナ２により変換された交流電力は、分電盤３内の分岐ブレーカーを経由して、電気機器４で消費される。電気機器４は、例えば、宅内に設置された家電製品である。複数のパワーコンディショナの出力が分電盤３にて商用電源に接続されている。
【００１２】
太陽電池アレイ１における発電電力量が少ない場合または発電できない場合には、分電盤３に接続された商用電源の電力が分電盤３を経由して各電気機器４に供給される。なお、発電電力が少ない場合には、曇天時または雨天時を例示することができる。発電できない場合には、夜間を例示することができる。逆に、発電電力量が電気機器４で消費されている全消費電力より多い場合には、余剰電力が生じる。余剰電力は、分電盤３を経由して商用電源に逆潮流される。本明細書において、前者の分電盤３を経由した各電気機器４への商用電源からの電力の供給を買電と呼び、後者の余剰電力の商用電源への逆潮流を売電と呼ぶ。
【００１３】
計測装置６は、パワーコンディショナ２と計測装置６との間の通信線８を介して、パワーコンディショナ２から発電電力情報を受信する。また、分電盤３内に装着された電流センサ９は、商用電源と分電盤３との間に流れる電流値と電流の向きを計測する売買電力検出用の電流センサである。計測装置６は、電流センサ９での計測結果から、売電時の電流または買電時の電流の値を収集する。
【００１４】
電力線１０は、分電盤３と計測装置６とを接続する。計測装置６には、電力線１０を介して分電盤３から電源としての電力が供給される。分電盤３と計測装置６においては、例えば、分電盤３内の１分岐ブレーカーから配線されたコンセントに計測装置６が接続され、または１分岐ブレーカーの二次側に計測装置６が直接接続されることで接続されている。計測装置６は、電力線１０から商用電源の電圧値を計測し、電流センサ９の検出電流値との演算により、売電電力データまたは買電電力データを得る。
【００１５】
モニター装置７は、計測装置接続部７０により計測装置６と通信を行い、計測装置６からの入力に応じて、発電電力取得部７１及び売買電力取得部７３によりパワーコンディショナ２の発電電力及び売買電力を取得する。消費電力演算部７５は、消費電力Ｃを算出する。発電電力取得部７１、売買電力取得部７３及び消費電力演算部７５により得られたデータは、発電電力表示部７２、売買電力表示部７４及び消費電力表示部７６に、発電電力、売買電力及び消費電力のデータまたはグラフの形式で表示される。計測装置６及びモニター装置７は、互いのデータの授受を有線通信にて行う。
【００１６】
また、モニター装置７は、発電電力取得部７１及び売買電力取得部７３より取得した発電電力及び売買電力を用いて、消費電力演算部７５にて消費電力Ｃを演算する。モニター装置７は、計測または演算により得た発電電力情報、売電電力情報、買電電力情報及び各電気機器４の消費電力情報を、発電電力表示部７２、売買電力表示部７４及び消費電力表示部７６に表示する。
【００１７】
図２は、消費電力演算部７５の演算方法の一例を示す図である。図２では、１０台のパワーコンディショナを備える太陽光発電システムにおいて、消費電力演算部７５が、発電電力情報、売電電力情報及び買電電力情報を用いて消費電力情報を算出する場合を例示している。
【００１８】
図２において、１０台のパワーコンディショナは、パワコン２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ，２Ｆ，２Ｇ，２Ｈ，２Ｉ，２Ｊとそれぞれ表記する。まず、パワコン２Ａの発電電力Ｇ１を取得し、パワコン２Ａと同期して売電電力Ｂ１及び買電電力Ｋ１をそれぞれ取得する。その後、同様に、パワコン２Ｂの発電電力Ｇ２を取得し、パワコン２Ｂと同期して売電電力Ｂ２及び買電電力Ｋ２をそれぞれ取得し、順次パワコン２Ｊまで取得を行う。パワコン２Ｊの発電電力Ｇ１０、売電電力Ｂ１０及び買電電力Ｋ１０を取得した後には、パワコン２Ａの発電電力Ｇ１、売電電力Ｂ１及び買電電力Ｋ１の取得に戻り、これを繰り返す。なお、発電電力Ｇ１〜Ｇ１０は、モニター装置７の発電電力取得部７１内のメモリに記憶され、売電電力Ｂ１〜Ｂ１０及び買電電力Ｋ１〜Ｋ１０は、モニター装置７の売買電力取得部７３内のメモリに記憶される。
【００１９】
そして、上記取得した発電電力Ｇ１〜Ｇ１０、売電電力Ｂ１〜Ｂ１０及び買電電力Ｋ１〜Ｋ１０を用いると、消費電力Ｃは、発電電力Ｇ１〜Ｇ１０の総和ΣＧと買電電力Ｋ１〜Ｋ１０の相加平均ΣＫ／１０との和から、売電電力Ｂ１〜Ｂ１０の相加平均ΣＢ／１０を引いた差分により算出される。すなわち、Ｃ＝ΣＧ＋ΣＫ／１０−ΣＢ／１０である。パワーコンディショナの台数をｎとし、一般化すると、消費電力Ｃは下記の式（１）で表される。ここで、発電電力は総和を用い、売買電力は相加平均を用いることにより、それぞれ１周期分の値に揃えることができる。これは、各パワーコンディショナから得られる発電電力は各パワーコンディショナの分のみであるため、太陽光発電システム全体の発電電力は各パワーコンディショナの発電電力の総和であり、また、この総和は各パワーコンディショナからの情報収集１回り、すなわち１周期における発電電力である一方で、売電電力または買電電力は、商用電源と接続される部分の分電盤において全体値として一括計測され、且つ各パワーコンディショナの発電電力取得と同期して得られるため、売買電力は１周期に１０個の全体値が得られることになるためである。
【００２０】
【数１】
0006320240.tif 000002
【００２１】
図３は、消費電力演算部７５の演算手順の一例を示すフローチャートである。まず、処理をスタートし（Ｓ１）、発電電力取得部７１が発電電力Ｇ１〜Ｇｎを取得しつつ（Ｓ２）、売買電力取得部７３が売電電力Ｂ１〜Ｂｎ及び買電電力Ｋ１〜Ｋｎを取得する（Ｓ３）。消費電力演算部７５は、発電電力Ｇ１〜Ｇｎ、売電電力Ｂ１〜Ｂｎ及び買電電力Ｋ１〜Ｋｎを得て、ΣＧ、ΣＢ／ｎ及びΣＫ／ｎを演算し（Ｓ４）、ΣＧ、ΣＢ／ｎ及びΣＫ／ｎから消費電力Ｃを算出し（Ｓ５）、処理を終了する（Ｓ６）。このように、本発明によれば、複数のパワーコンディショナが接続された太陽光発電システムの太陽光発電表示装置において、全てのパワーコンディショナから発電電力情報を取得する間に発電電力または消費電力に変動が生じた場合であっても、誤差を抑えて発電電力、売電電力、買電電力及び消費電力を算出して表示することを可能とするという効果を奏する。
【００２２】
図４は、発電電力、売電電力及び買電電力のリアルタイム性を確保する手順について説明する図である。
【００２３】
複数のパワーコンディショナを備える太陽光発電システムでは、全てのパワーコンディショナの発電電力、売電電力及び買電電力の取得後に、演算した消費電力Ｃを画面表示すると、画面表示の更新間隔が長くなり、リアルタイム性が損なわれる。また、表示のリアルタイム性が損なわれることで表示に違和感を生じうる。そこで、本実施の形態においては、全てのパワーコンディショナのデータ取得後に画面を更新するのではなく、分割した表示を行う。
【００２４】
図４（Ａ）には、１０台のパワーコンディショナを備え、１台のパワーコンディショナからのデータ取得に５／４秒を要し、その他のデータの送受信に５／４秒を要し、４台目のパワーコンディショナからのデータ取得後及び６台目のパワーコンディショナからのデータ取得後にその他のデータの送受信を行い、全てのパワーコンディショナのデータ取得に１５秒を要する例を示す。ここで、画面表示は５秒間隔で行う。すなわち、１台目から４台目のパワーコンディショナのデータ取得完了後に画面表示を行い、他のデータの送受信を行い、５台目のパワーコンディショナ及び６台目のパワーコンディショナのデータ取得完了後に画面表示を行い、最後に７台目から１０台目のパワーコンディショナのデータ取得完了後に画面表示を行う。このような動作を繰り返すことにより５秒間隔の表示の更新を実現できる。
【００２５】
このとき、例えば、１台目から４台目のパワーコンディショナのデータ取得時には消費電力Ｃの演算は、今回取得した１台目から４台目のパワーコンディショナの発電電力及び前回取得した５台目から１０台目のパワーコンディショナの発電電力の総和、及び各パワーコンディショナの発電電力情報取得と同期して得られた売電電力及び買電電力の相加平均データを用いることで、正確な演算が可能である。
【００２６】
なお、ここではパワーコンディショナの台数が１０台である場合を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではない。図４（Ｂ）には、パワーコンディショナの台数に応じた計測順序を示す。ただし、パワーコンディショナの台数が１台である場合の説明は省略する。
【００２７】
パワーコンディショナの台数が２台である場合には、１台目のパワーコンディショナのデータを取得後、２台目のパワーコンディショナのデータを取得し、再度１台目のパワーコンディショナのデータを取得し、これを繰り返す。
【００２８】
パワーコンディショナの台数が３台である場合には、１台目のパワーコンディショナのデータ取得後、２台目のパワーコンディショナのデータ取得し、その後３台目のパワーコンディショナのデータ取得し、再び１台目のパワーコンディショナのデータ取得し、これを繰り返す。
【００２９】
このように、パワーコンディショナから順次データを取得していき、画面表示の際には各パワーコンディショナの最新のデータを用いることで、画面表示の更新間隔を短くすると、画面表示のリアルタイム性を確保することができる。
【００３０】
なお、本実施の形態においては、パワーコンディショナ２と計測装置６との通信、及び計測装置６とモニター装置７との通信は、有線通信としたが、本発明はこれに限定されず、無線通信により行ってもよい。
【００３１】
上記に示したように、本発明によれば、複数のパワーコンディショナが接続された太陽光発電システムの太陽光発電表示装置において、全てのパワーコンディショナのデータ取得後に画面を更新するのではなく分割した表示を行うことによりリアルタイム性を保持しつつ、発電電力または消費電力に変動が生じた場合であっても誤差を抑えて発電電力、売電電力、買電電力及び消費電力を算出して表示することを可能とするという効果を奏する。
【符号の説明】
【００３２】
１  太陽電池アレイ、２  パワーコンディショナ、３  分電盤、４  電気機器、５  出力線、６  計測装置、７  モニター装置、８  通信線、９  電流センサ、１０  電力線、７０  計測装置接続部、７１  発電電力取得部、７２  発電電力表示部、７３  売買電力取得部、７４  売買電力表示部、７５  消費電力演算部、７６  消費電力表示部。
【図１】
0006320240.tif 000003
【図２】
0006320240.tif 000004
【図３】
0006320240.tif 000005
【図４】
0006320240.tif 000006