(57)【要約】【課題】  バッテリーを有する場合においても、容易な形で商用系統への連系を可能にして、商用系統に接続している負荷に発電した電力を供給することができる太陽光発電システムを提供する。【解決手段】  太陽電池モジュール１と電力変換部とからなり、電力変換部が太陽電池モジュールに脱着可能な状態で取り付けられており、電力変換部としてバッテリーを含む独立電源用ユニット１０ａまたは商用系統に対する連系保護機能を備えた連系用ユニットが使用されており、モジュール出力端子２に一方のユニットを接続すると同時に他方のユニットを取り付けない構造を備えている。【選択図】  図１
2005341758.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池モジュールと電力変換部とからなる一体型の太陽光発電システムであって、
前記電力変換部が、太陽電池モジュールに脱着可能な状態で取り付けられており、電力変換部として、バッテリーを含む独立電源用ユニットまたは商用系統に対する連系保護機能を備えた連系用ユニットが使用さ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】
前記独立電源用ユニットが、バッテリー、電力変換器および自立運転用端子からなり、連系用ユニットが、インバータ、連系保護機能部および連系用交流出力端子からなる請求項１記載の太陽光発電システム。
【請求項３】
前記太陽電池モジュールと電力変換部との接続部が、太陽電池モジュールの出力端子を電力変換部で覆う構造を備えており、太陽電池モジュールが独立電源用ユニットおよび連系用ユニットのうちのいずれか一方のみと接続される請求項１記載の太陽光発電システム。
【請求項４】
前記電力変換部が直流出力端子を備えている請求項１記載の太陽光発電システム。
【請求項５】
太陽電池モジュールと電力変換器とからなる太陽光発電システムであって、
前記電力変換器が、電力変換前段部と電力変換後段部とからなり、前記電力変換後段部が、電力変換前段部に脱着可能な状態で取り付けられており、電力変換後段部として、バッテリーを含む独立電源用ユニットまたは商用系統に対する連系保護機能を備えた連系用ユニットが使用されていることを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項６】
前記独立電源用ユニットが、バッテリーおよび自立運転用端子からなり、前記連系用ユニットが、連系保護機能部および連系用交流出力端子からなる請求項５記載の太陽光発電システム。
【請求項７】
前記電力変換器が直流出力端子を備えている請求項５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、太陽電池モジュールからのＤＣ（直流）出力電力をバッテリーと負荷のみで完結する独立型太陽光発電システム、および商用系統に電力を送電する系統連系型太陽光発電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電システムは、商用系統への連系の有無により大きく２つに分類できる。１つは、電力会社が所有し、発電所や他の需要家とつながっている送電網（即ち、商用系統）に連系を行う系統連系型太陽光発電システムであり、他の１つは、商用系統に連系しない独立型太陽光発電システムである。
【０００３】
系統連系型太陽光発電システムは、太陽電池モジュールと連系保護機能（即ち、ＡＣの過電圧、不足電圧、周波数上昇、周波数低下、単独運転等の検出および運転停止等の機能）を備えたインバータとで構成されている。太陽電池モジュールからのＤＣ出力は、インバータでＡＣ（交流）に変換された後、接続されている商用系統に送電される。
【０００４】
一方、独立型太陽光発電システムは、太陽電池モジュールとバッテリーと、バッテリー充電回路と、ＤＣまたはＡＣを所望の電圧に変換する電力変換回路とから構成されている。そして、得られた出力は、灯台、無電化村、携帯用電源等に使用され、商用系統への送電については考慮されない。
【０００５】
系統連系型太陽光発電システムにバッテリーを導入すると、夜間等の電力料金の安い時間帯に電力会社より電気を購入してバッテリーに充電し、昼間の電力料金の高い時間帯にバッテリーから放電して電力会社に電気を売ることが可能となる。そのため、系統連系型太陽光発電システムにバッテリーを導入し、商用系統へ接続することを電力会社から認めてもらうことは困難である。
【０００６】
そこで、バッテリー付き太陽光発電システムに逆潮流防止の制御機能を備えた家庭用蓄電装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−２０９７７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の太陽光発電システムによれば、バッテリーを備えている場合には、系統連系型太陽光発電システムを商用系統へ接続することが大抵認められないため、太陽光発電システムの利用範囲が狭くなるといった問題があった。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、バッテリーを有する場合においても、容易な形で商用系統への連系を可能にして、商用系統に接続している負荷に発電した電力を供給することができる太陽光発電システム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】
上記課題を解決するため、本発明の太陽光発電システムは、太陽電池モジュールと電力変換部とからなり、前記電力変換部が、太陽電池モジュールに脱着可能な状態で取り付けられており、電力変換部として、バッテリーを含む独立電源用ユニットまたは商用系統に対する連系保護機能を備えた連系用ユニットが選択的に使用されていることを特徴とするものである。この太陽光発電システムを独立型太陽光発電システムとして使用するときには、連系用ユニットを取り外して独立電源用ユニットを接続し、一方、系統連系型太陽光発電システムとして使用するときには、独立電源用ユニットを取り外して連系用ユニットを接続する。
【００１０】
また、前記独立電源用ユニットは、得られた電力を蓄えておくためのバッテリーと、ＡＣまたはＤＣを所望の電圧に変換する電力変換器と、自立運転用端子とからなり、連系用ユニットは、連系保護機能部を備えたインバータと、太陽光発電システムと商用系統とを接続する際に系統連系用専用線が接続される連系用ＡＣ出力端子からなるものであってもよい。
【００１１】
また、前記太陽電池モジュールと電力変換部との接続部が、太陽電池モジュールのモジュール出力端子を電力変換部で覆う構造を備えており、太陽電池モジュールが独立電源用ユニットおよび連系用ユニットのうちのいずれか一方のみと接続される。即ち、太陽電池モジュールのモジュール出力端子が、接続されている１つのユニット（例えば、独立電源用ユニットまたは連系用ユニット）によって覆われているため、他方のユニットをモジュール出力端子に接続することが不可能となる。その結果、一方のユニットのみが太陽電池モジュールに接続可能となるといった制限を設けることができる。
【００１２】
また、前記電力変換部がＤＣ出力端子を備えているものであってよく、このＤＣ出力端子は太陽光発電システムのＤＣ出力端子として使用される。
【００１３】
また、本発明の太陽光発電システムは、太陽電池モジュールと電力変換器とからなり、前記電力変換器が、電力変換前段部と電力変換後段部とからなり、前記電力変換後段部が、電力変換前段部に脱着可能な状態で取り付けられており、電力変換後段部として、バッテリーを含む独立電源用ユニットまたは商用系統に対する連系保護機能を備えた連系用ユニットが選択的に使用されていることを特徴とするものである。この太陽光発電システムを独立型太陽光発電システムとして使用するときには、連系用ユニットを取り外して独立電源用ユニットを接続し、一方、系統連系型太陽光発電システムとして使用するときには、独立電源用ユニットを取り外して連系用ユニットを接続する。
【００１４】
また、前記独立電源用ユニットは、得られた電力を蓄えておくためのバッテリーと、自立運転用端子とからなり、前記連系用ユニットは、連系保護機能部と、太陽光発電システムおよび商用系統を接続する際に系統連系用専用線が接続される連系用ＡＣ出力端子とからなるものであってもよい。
【００１５】
また、前記電力変換器がＤＣ出力端子を備えているものであってよく、このＤＣ出力端子は太陽光発電システムのＤＣ出力端子として使用される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の太陽光発電システムは、電力変換部として、バッテリーを含む独立電源用ユニットまたは商用系統に対する連系保護機能を備えた連系用ユニットが選択的に使用されていることを特徴とするものであり、バッテリーから商用系統への逆潮流を物理的に防止することができる。その結果、容易な形で商用系統への連系を可能にして、商用系統に接続している負荷に発電した電力を供給することができる。
【００１７】
また、前記太陽電池モジュールと電力変換部との接続部が、太陽電池モジュールのモジュール出力端子を電力変換部で覆う構造を備えており、太陽電池モジュールが、独立電源用ユニットおよび連系用ユニットのうちのいずれか一方のみと接続される。その結果、バッテリーから商用系統への逆潮流を物理的に防止することができる。
【００１８】
また、本発明の太陽光発電システムは、電力変換後段部として、バッテリーを含む独立電源用ユニットまたは商用系統に対する連系保護機能を備えた連系用ユニットが選択的に使用されていることを特徴とするものであり、バッテリーから商用系統への逆潮流を物理的に防止することができる。その結果、容易な形で商用系統への連系を可能にして、商用系統に接続している負荷に発電した電力を供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００２０】
本実施例の太陽光発電システムは、太陽電池モジュールと、太陽電池モジュールに脱着可能な状態で取り付けられている電力変換部とからなる一体型の太陽光発電システムである。前記電力変換部としては、バッテリーを含む独立電源用ユニットまたは連系保護機能部を含む連系用ユニットが使用される。
【００２１】
まず初めに、電力変換部として独立電源用ユニットが使用されている状態の太陽光発電システムについて、図面を参照して説明する。
【００２２】
図１は、本発明の太陽光発電システムの実施例１のうち電力変換部として独立電源用ユニットが使用されている状態を示すブロック図である。
【００２３】
この太陽光発電システムは、定格出力６０Ｗの太陽電池モジュール１と、独立電源用ユニット１０ａとから構成されている。太陽電池モジュール１の裏面には、太陽電池モジュールの出力端子（以下、「モジュール出力端子」という）２があり、独立電源用ユニット１０ａはモジュール出力端子２を覆うように取り付けられている。
【００２４】
独立電源用ユニット１０ａは、バッテリー１１と、バッテリー充電回路１２と、電力変換器１３とで構成されている。バッテリー１１は、定格電圧１２Ｖ、充電容量５Ａｈである。独立電源用ユニット１０ａの外部には、電力変換器１３から取り出した自立運転用ＡＣ出力端子１４ａおよびＤＣ出力端子１５ａを備えている。ＡＣ出力端子１４ａは、ＡＣ１１０Ｖ〜２２０Ｖの出力電圧範囲で最大出力６０Ｗである。また、ＤＣ出力端子１５ａは電圧ＤＣ１２Ｖ、最大出力６０Ｗである。
【００２５】
なお、図１に示した形態は、商用系統から独立した負荷に対して使用されるものである。
【００２６】
次に、電力変換部として連系用ユニットが接続されている状態の太陽光発電システムについて、図面を参照して説明する。
【００２７】
図２は、本発明の太陽光発電システムの実施例１のうち電力変換部として連系用ユニットが使用されている状態を示すブロック図である。
【００２８】
ここでは、図１に示す上記太陽光発電システムから独立電源用ユニット１０ａを取り外し、連系用ユニット２０ａを取り付けた状態について説明する。
【００２９】
この太陽光発電システムは、定格出力６０Ｗの太陽電池モジュール１と、連系用ユニット２０ａとから構成されている。連系用ユニット２０ａは、上記独立電源用ユニット１０と同様に、モジュール出力端子２を覆うようにしてモジュール出力端子２に取り付けられている。
【００３０】
連系用ユニット２０ａは、連系保護機能をもつインバータ２１を内蔵しており、商用系統への連系用の出力端子（以下、「連系用出力端子」という）２２を備えている。連系用出力端子２２の出力電圧範囲はＡＣ２００〜２２０Ｖであり、この連系用出力端子２２に分電盤からの系統連系用の専用線（以下、「系統連系用専用線」という）２３を接続することにより、太陽光発電システムと商用系統２４とを接続することができる。
【００３１】
図２に示す形態は、太陽光発電システムを独立した負荷に対して使用しないときに、太陽電池モジュール１から得られた電力を商用系統２４に送電することにより、得られた電力を有効活用するために使用される。
【００３２】
この太陽光発電システムにおいて、太陽電池モジュール１のモジュール出力端子２は１つしか設けられていない。そのため、モジュール出力端子２に独立電源用ユニット１０ａおよび連系用ユニット２０ａのうちのいずれか１つのユニットを接続すると、モジュール出力端子２を塞ぐ構造となっているために、太陽電池モジュール１に独立電源用ユニット１０ａと連系用ユニット２０ａとの両方を同時に取り付けることはできない。
【００３３】
従って、この太陽光発電システムにおいては、バッテリーと商用系統２４とを同時に接続することはできない。その結果、本実施例の太陽光発電システムは、系統連系型太陽光発電システムとしてもバッテリーを備えた独立型太陽光発電システムとしても利用することができる。
【実施例２】
【００３４】
本実施例の太陽光発電システムは太陽電池モジュールと電力変換器とからなるものであり、電力変換器は電力変換前段部と電力変換後段部とからなる。さらに、電力変換後段部は、電力変換前段部に脱着可能な状態で取り付けられており、この電力変換後段部としては、バッテリーを含む独立電源用ユニットまたは商用系統に対する連系保護機能を備えた連系用ユニットが使用される。
【００３５】
まず初めに、電力変換後段部として独立電源用ユニット１０ｂが使用されている状態の太陽光発電システムについて、図面を参照して説明する。
【００３６】
図３は、本発明の太陽光発電システムの実施例２のうち電力変換後段部として独立電源用ユニットが使用されている状態を示すブロック図である。
【００３７】
この太陽光発電システムは、定格出力６０Ｗの太陽電池モジュール１と、電力変換器３とから構成されており、電力変換器３は、太陽電池モジュール１の裏面に設けられたモジュール出力端子２に接続されており、電力変換前段部４と独立電源用ユニット１０ｂとからなる。
【００３８】
電力変換前段部４はインバータ５を内蔵している。また、独立電源用ユニット１０ｂは、バッテリー１１と直流制御部１６とで構成されており、自立運転用ＡＣ出力端子１４ｂとＤＣ出力端子１５ｂとを備えている。
【００３９】
独立電源用ユニット１０ｂへは、インバータ５からのＡＣ１１０〜２２０Ｖと太陽電池モジュール１からの直流電力とが入力されている。インバータ５からの入力は、独立電源用ユニット１０ｂの外部に設けられた自立運転用ＡＣ出力端子１４ｂに出力され、一方、太陽電池モジュール１からの直流電力は、直流制御部１６に入力され、直流制御部１６からＤＣ出力端子１５ｂにＤＣ１２Ｖが出力されるとともに、直流制御部１６とバッテリー１１との間ではＤＣ１２Ｖの入出力が実施される。
【００４０】
なお、図３に示した形態は、商用系統から独立した負荷に対して使用されるものである。
【００４１】
次に、電力変換後段部として連系用ユニットが接続されている状態の太陽光発電システムについて、図面を参照して説明する。
【００４２】
図４は、本発明の太陽光発電システムの実施例２のうち電力変換後段部として連系用ユニットが使用されている状態を示すブロック図である。
【００４３】
ここでは、図１に示す上記太陽光発電システムにおいて、電力変換前段部４から独立電源用ユニット１０ｂを取り外し、連系用ユニット２０ｂを取り付けた状態について説明する。
【００４４】
この太陽光発電システムは、定格出力６０Ｗの太陽電池モジュール１と、電力変換器３とから構成されており、電力変換器３は、太陽電池モジュール１の裏面に設けられたモジュール出力端子２に接続されており、電力変換前段部４と連系用ユニット２０ｂとからなる。
【００４５】
連系用ユニット２０ｂは、連系保護機能部２５を内蔵しており、商用系統２４への連系用の出力端子である連系用出力端子２２を備えている。連系用出力端子２２はＡＣ２００〜２２０Ｖであり、この連系用出力端子２２に分電盤からの系統連系用の専用線である系統連系用専用線２３を接続することにより、太陽光発電システムと商用系統２４とを接続することができる。
【００４６】
図４に示す形態は、図３に示すような形態で太陽光発電システムを使用しないとき（即ち、太陽光発電システムを独立した負荷に対して使用しないとき）に、太陽電池モジュール１から得られた電力を商用系統２４に送電することにより有効活用するために使用する。
【００４７】
本実施例においては、電力変換前段部４にいずれかのユニット（独立電源ユニット１０ｂまたは連系用ユニット２０ｂ）が接続されているときには、電力変換前段部４の出力端子がそのユニットに覆われた状態となっている。従って、実施例２における太陽光発電システムも、実施例１における太陽光発電システムと同様に、電力変換器３に独立電源用ユニット１０ｂと連系用ユニット２０ｂとを同時に接続できない構造となっている。その結果、バッテリー１１が商用系統２４に接続されることはなく、本実施例の太陽光発電システムは、系統連系型太陽光発電システムとしてもバッテリーを備えた独立型太陽光発電システムとしても利用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の太陽光発電システムは、独立型太陽光発電システムとして使用する場合には、灯台、無電化村および携帯用電源等での使用に活用でき、系統連系型太陽光発電システムとして使用する場合には、商用系統に電力を供給するための電力供給源等としての使用に活用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の太陽光発電システムの実施例１のうち電力変換部として独立電源用ユニットが使用されている状態を示すブロック図である。
【図２】本発明の太陽光発電システムの実施例１のうち電力変換部として連系用ユニットが使用されている状態を示すブロック図である。
【図３】本発明の太陽光発電システムの実施例２のうち電力変換後段部として独立電源用ユニットが使用されている状態を示すブロック図である。
【図４】本発明の太陽光発電システムの実施例２のうち電力変換後段部として連系用ユニットが使用されている状態を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５０】
１              太陽電池モジュール
２              モジュール出力端子
３，１３        電力変換器
４              電力変換前段部
５              インバータ
１０ａ，１０ｂ  独立電源用ユニット
１１            バッテリー
１２            バッテリー充電回路
１３            電力変換器
１４ａ，１４ｂ  自立運転用ＡＣ出力端子
１５ａ，１５ｂ  ＤＣ出力端子
１６            直流制御部
２０ａ，２０ｂ  連系用ユニット
２１            インバータ
２２            連系用出力端子
２３            系統連系用専用線
２４            商用系統
２５            連系保護機能部
【図１】
2005341758.tif 000003
【図２】
2005341758.tif 000004
【図３】
2005341758.tif 000005
【図４】
2005341758.tif 000006