(57)【要約】【課題】  電力変換効率を大きく低下させることなく、かつモジュール同士の接続作業が容易となるモジュールの配線経路を作成する。【解決手段】  各モジュールを複数のストリングにグループ分けして、各ストリングに属するモジュールの出力電圧の合計値が、パワーコンディショナの規定電圧範囲に収まるストリングの組合せを複数作成する。次に、配置領域２４で隣接する少なくとも２つのストリング間の境界に沿って配置されるモジュールを行方向または列方向に整列するように各ストリングを配置領域に割り当て、割り当てた各ストリングに属するモジュールを直列に接続する配線経路を作成する。ストリングは、規定電圧範囲内の出力電圧を出力することができ、パワーコンディショナの電力変換効率が大きく低下することがない。また配線経路を、２つのストリングの境界付近で直線状に延ばすことができ、接続ミスを低減して接続作業を容易に行うことができる。【選択図】      図１
2005107674.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一平面上で交差する予め定める行方向および列方向に整列して、予め定める配置領域に配置される複数の太陽電池モジュールと、互いに直列に接続される複数の太陽電池モジュールによって出力される直流電力を交流電力に変換する電力変換手段とを備える太陽光発電装置を設計する方法であって、
各太陽電池モジュールの出力電圧に関する出力電圧情報を取得し、
電力変換手段の規定電圧範囲を取得し、
配置領域のうち、各太陽電池モジュールがそれぞれ個別に配置される各個別領域の位置情報を取得し、
太陽電池モジュールの出力電圧情報に基づいて、各太陽電池モジュールを複数の太陽電池ストリングにグループ分けして、各太陽電池ストリングに属する太陽電池モジュールの出力電圧の合計値が、前記規定電圧範囲に収まる太陽電池ストリングの組合せを作成し、
各個別領域の位置情報に基づいて、前記太陽電池ストリングの組合せ毎に、各太陽電池ストリングに属する太陽電池モジュールを配置領域に整列するとともに、配置領域で隣接する少なくとも２つの太陽電池ストリング間の境界に沿って配置される太陽電池モジュールを行方向または列方向に整列するように各太陽電池ストリングを配置領域にそれぞれ割り当て、
配置領域に割り当てた各太陽電池ストリングに属する太陽電池モジュールを直列に接続する配線経路を作成することを特徴とする太陽光発電装置の設計方法。
【請求項２】
各太陽電池モジュールの形状情報と各個別領域の形状情報とをさらに取得し、
各個別領域の位置情報に基づいて、行方向または列方向に延びる分割線によって配置領域を複数の分割領域に分割し、
各太陽電池モジュールの出力電圧情報および形状情報ならびに各個別領域の形状情報に基づいて、前記太陽電池ストリングの組合せ毎に、１つ以上の太陽電池ストリングに属する太陽電池モジュールの出力電圧の合計値と、分割領域に配置可能な各太陽電池モジュールの出力電圧の合計値とが等しくなるような、分割領域と前記１つ以上の太陽電池ストリングとを対応付け、
対応付けた１つ以上の太陽電池ストリングに属する太陽電池モジュールを、対応付けた分割領域に整列するとともに、隣接する少なくとも２つの分割領域間の境界に沿って配置される太陽電池モジュールを行方向または列方向に整列するように太陽電池ストリングを分割領域にそれぞれ割り当てることを特徴とする請求項１記載の太陽光発電装置の設計方法。
【請求項３】
各分割領域に１つの太陽電池ストリングがそれぞれ割り当てられるまで、または各分割領域に配置される太陽電池モジュールの出力電圧の合計値が、１つ以上の太陽電池ストリングに属する太陽電池モジュールの出力電圧の合計値と等しくなるように割り当てることができなくなるまで、配置領域を複数の分割領域に分割すること繰り返すことを特徴とする請求項２記載の太陽光発電装置の設計方法。
【請求項４】
前記出力電圧情報は、形状および出力電圧の少なくともいずれかが異なる太陽電池モジュールの種類毎に異なることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の太陽光発電装置の設計方法。
【請求項５】
各太陽電池モジュールの出力電流を取得し、
電力変換手段の種類別に、入力端子数、規定電力範囲および規定電流範囲を取得し、
前記規定電圧範囲に収まる太陽電池ストリングの組合せ毎に、太陽電池ストリング数が前記入力端子数以下であり、各太陽電池ストリングに属する太陽電池モジュールが直列に接続された場合の出力電力値および出力電流値がそれぞれ規定電力範囲および規定電流範囲に収まるような、各太陽電池ストリングの組合せ毎の電力変換手段の組合せを作成することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の太陽光発電装置の設計方法。
【請求項６】
電力変換手段の種類毎に、費用に関する費用情報を取得し、
費用情報に基づいて、電力変換手段の費用が安価となるような、各太陽電池ストリングの組合せ毎の電力変換手段の組合せを作成することを特徴とする請求項５記載の太陽光発電装置の設計方法。
【請求項７】
各太陽電池モジュールの出力電流を取得し、
入力電力に対する出力電力の効率を示す電力変換手段の電力変換効率を取得し、
太陽電池ストリングの組合せ毎に、各太陽電池ストリングに属する太陽電池モジュールを直列に接続した場合に出力される出力電力値を求め、前記電力変換手段の電力変換効率に基づいて、各太陽電池ストリングの組合せ毎の電力変換手段の組合せを作成すること特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の太陽光発電装置の設計方法。
【請求項８】
作成した配線経路のうち、配置領域に隣接して配置される各太陽電池ストリング間の境界線の長さを総合した合計値が短くなる配線経路を作成することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の太陽光発電装置の設計方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の太陽光発電装置の設計方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１０】
請求項９記載のプログラムが記録されるコンピュータ読取可能な記憶媒体。
【請求項１１】
一平面上で交差する予め定める行方向および列方向に整列して、予め定める配置領域に配置される複数の太陽電池モジュールと、互いに直列に接続される複数の太陽電池モジュールによって出力される直流電力を交流電力に変換する電力変換手段とを備える太陽光発電装置の設計を支援する設計支援装置であって、
各太陽電池モジュールの出力電圧に関する出力電圧情報と、電力変換手段の規定電圧範囲と、配置領域のうち各太陽電池モジュールがそれぞれ個別に配置される各個別領域の位置情報とを取得する取得手段と、
太陽電池モジュールの出力電圧情報に基づいて、各太陽電池モジュールを複数の太陽電池ストリングにグループ分けして、各太陽電池ストリングに属する太陽電池モジュールの出力電圧の合計値が、前記規定電圧範囲に収まる太陽電池ストリングの組合せを作成し、各個別領域の位置に基づいて、前記太陽電池ストリングの組合せ毎に、各太陽電池ストリングに属する太陽電池モジュールを配置領域に整列するとともに、配置領域で隣接する少なくとも２つの太陽電池ストリング間の境界に沿って配置される太陽電池モジュールを行方向または列方向に整列するように各太陽電池ストリングを配置領域にそれぞれ割り当て、配置領域に割り当てた各太陽電池ストリングに属する太陽電池モジュールを直列に接続する配線経路を作成する演算手段と、
演算手段の演算結果を出力する出力手段とを有することを特徴とする太陽光発電装置の設計支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光などの光をエネルギ源として発電を行う太陽電池を用いた太陽光発電装置の設計方法および設計支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２４は、従来技術の太陽光発電装置１０を示すブロック図である。太陽光発電装置１０は、複数の太陽電池モジュール１（以下単にモジュールと称する場合がある）と、パワーコンディショナ５とを有する。
【０００３】
太陽電池モジュール１は、建築物の屋根面２に配置され、互いに直列に接続されて、太陽電池ストリング３ａ，３ｂ（以下単にストリングと称する場合がある）を構成する。太陽光発電装置１０は、複数のストリング３ａ，３ｂを有する。各ストリング３ａ，３ｂは、パワーコンディショナ４に並列に接続される。パワーコンディショナ５は、各ストリング３ａ，３ｂから入力される直流電力を、交流電力に変換し、変換した交流電力を家庭用機器６に供給する。
【０００４】
従来技術の太陽光発電装置１０は、複数のストリング３ａ，３ｂからパワーコンディショナ５に与えられる入力電圧が等しくなるように調整する電圧調整器が設けられる場合がある（たとえば特許文献１参照）。
【０００５】
太陽光発電装置１０を設計する場合には、モジュール１を互いに接続する配線経路７を作成する必要がある。配線経路７を作成するためには、まず、系統分解を行う。系統分解とは、屋根面２に配置される複数のモジュール１から１つ以上複数のストリング３ａ，３ｂにグループ分けすることである。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−４６２３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
パワーコンディショナ５は、与えられる各出力電圧が均一であるほうが、各出力電圧が一定でない場合よりも電力変換効率が高い。具体的には、出力電圧が８Ｖのストリングと出力電圧が１２Ｖのストリングとをパワーコンディショナ５に並列に接続する場合と、出力電圧が１０Ｖのストリング２つをパワーコンディショナ５に並列に接続する場合とを比較すると、前者の合計電圧は８＋１２＝２０Ｖ、後者の合計電圧は１０×２＝２０Ｖで同じである。しかしながら各ストリングの出力電圧の値が均一である後者のほうが、変換効率は高くなり、パワーコンディショナ５から出力される電力は大きくなる。したがってパワーコンディショナ５の出力電力を大きくするためには、各ストリングの出力電圧はできるだけ均一にするべきである。
【０００８】
またモジュール１が配置される屋根面２は、多様な形状に形成される。たとえば高い発電能力を得るために、太陽光発電装置１０が太陽光を受光する受光面積を可及的に広くしたうえで、各ストリング３ａ，３ｂの出力電圧を均一に揃えようとすると、ストリング３ａ，３ｂの形状が複雑にならざるを得ない場合がある。
【０００９】
図２４に示すように、各ストリング３ａ，３ｂの出力電圧を均一に揃えると、隣接する２つのストリング３ａ，３ｂの境界線４が、階段状に折れ曲がって延びる場合がある。この場合、２つのストリング間の境界付近で、一方のストリング３ａに属するモジュールと、他方のストリング３ｂに属するモジュールとを電気接続するといったミスを犯す可能性が高くなる。
【００１０】
したがって本発明の目的は、電力変換効率を大きく低下させることなく、かつモジュール同士の接続作業が容易となる太陽電池モジュールの配線経路を作成する太陽光発電装置の設計方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、一平面上で交差する予め定める行方向および列方向に整列して、予め定める配置領域に配置される複数の太陽電池モジュールと、互いに直列に接続される複数の太陽電池モジュールによって出力される直流電力を交流電力に変換する電力変換手段とを備える太陽光発電装置を設計する方法であって、
各太陽電池モジュールの出力電圧に関する出力電圧情報を取得し、
電力変換手段の規定電圧範囲を取得し、
配置領域のうち、各太陽電池モジュールがそれぞれ個別に配置される各個別領域の位置情報を取得し、
太陽電池モジュールの出力電圧情報に基づいて、各太陽電池モジュールを複数の太陽電池ストリングにグループ分けして、各太陽電池ストリングに属する太陽電池モジュールの出力電圧の合計値が、前記規定電圧範囲に収まる太陽電池ストリングの組合せを作成し、
各個別領域の位置情報に基づいて、前記太陽電池ストリングの組合せ毎に、各太陽電池ストリングに属する太陽電池モジュールを配置領域に整列するとともに、配置領域で隣接する少なくとも２つの太陽電池ストリング間の境界に沿って配置される太陽電池モジュールを行方向または列方向に整列するように各太陽電池ストリングを配置領域にそれぞれ割り当て、
配置領域に割り当てた各太陽電池ストリングに属する太陽電池モジュールを直列に接続する配線経路を作成することを特徴とする太陽光発電装置の設計方法である。
【００１２】
本発明に従えば、作成される配線経路に従って太陽電池モジュールが直列に接続されて各太陽電池ストリングが構成される。各太陽電池ストリングに属する太陽電池モジュールの出力電圧の合計値は、電力変換手段の規定電圧範囲に収まるので、太陽電池ストリングは、電力変換手段の規定電圧範囲内の出力電圧を出力し、太陽光発電装置の電力変換効率が大きく低下することを防止することができる。
【００１３】
また配置領域で隣接する少なくとも２つの太陽電池ストリング間の境界に沿って配置される太陽電池モジュールを行方向または列方向に並べることによって、その境界付近で各太陽電池モジュールを直線状に整列することができ、ジグザグに並ぶことがない。これによって２つのうち一方の太陽電池ストリングに属する太陽電池モジュールと、２つのうち他方の太陽電池ストリングに属する太陽電池モジュールとを接続するような接続ミスを低減させることができる。
【００１４】
また本発明は、各太陽電池モジュールの形状情報と各個別領域の形状情報とをさらに取得し、
各個別領域の位置情報に基づいて、行方向または列方向に延びる分割線によって配置領域を複数の分割領域に分割し、
各太陽電池モジュールの出力電圧情報および形状情報ならびに各個別領域の形状情報に基づいて、前記太陽電池ストリングの組合せ毎に、１つ以上の太陽電池ストリングに属する太陽電池モジュールの出力電圧の合計値と、分割領域に配置可能な各太陽電池モジュールの出力電圧の合計値とが等しくなるような、分割領域と前記１つ以上の太陽電池ストリングとを対応付け、
対応付けた１つ以上の太陽電池ストリングに属する太陽電池モジュールを、対応付けた分割領域に整列するとともに、隣接する少なくとも２つの分割領域間の境界に沿って配置される太陽電池モジュールを行方向または列方向に整列するように太陽電池ストリングを分割領域にそれぞれ割り当てることを特徴とする。
【００１５】
本発明に従えば、分割領域と太陽電池ストリングとを対応付けることによって、分割領域に、１つ以上の太陽電池ストリングに属する太陽電池モジュールを過不足なく配置することができる。これによって配置領域で隣接する少なくとも２つの太陽電池ストリング間の境界に沿って配置される太陽電池モジュールを行方向または列方向に整列するように各太陽電池ストリングを配置領域に容易に割り当てることができる。
【００１６】
また配置領域における分割領域の組合せを順次変更していくことによって、分割領域と前記１つ以上の太陽電池ストリングとの組合せを多く探索することができ、太陽電池ストリングの配置領域における割り当てを複数求めたうえで、より最適な割り当てを選ぶことができる。
【００１７】
また本発明は、各分割領域に１つの太陽電池ストリングがそれぞれ割り当てられるまで、または各分割領域に配置される太陽電池モジュールの出力電圧の合計値が、１つ以上の太陽電池ストリングに属する太陽電池モジュールの出力電圧の合計値と等しくなるように割り当てることができなくなるまで、配置領域を複数の分割領域に分割すること繰り返すことを特徴とする。
【００１８】
本発明に従えば、配置領域の分割を繰り返し、配置領域を複数の分割領域に分割することによって、２つの太陽電池ストリング間の境界付近で配線経路が直線状に延びる箇所を可及的に増やすことができ、太陽電池モジュールの接続ミスをさらに低減することができる配線経路を作成することができる。
【００１９】
また本発明は、前記出力電圧情報は、形状および出力電圧の少なくともいずれかが異なる太陽電池モジュールの種類毎に異なることを特徴とする。
【００２０】
本発明に従えば、形状および出力電圧の少なくともいずれかが異なる太陽電池モジュールの種類毎に異なる情報を用いることによって、太陽電池モジュールの種類毎に出力電圧に関する情報が異なる場合であっても、配線経路を作成することができる。
【００２１】
また本発明は、各太陽電池モジュールの出力電流を取得し、
電力変換手段の種類別に、入力端子数、規定電力範囲および規定電流範囲を取得し、
前記規定電圧範囲に収まる太陽電池ストリングの組合せ毎に、太陽電池ストリング数が前記入力端子数以下であり、各太陽電池ストリングに属する太陽電池モジュールが直列に接続された場合の出力電力値および出力電流値がそれぞれ規定電力範囲および規定電流範囲に収まるような、各太陽電池ストリングの組合せ毎の電力変換手段の組合せを作成することを特徴とする。
【００２２】
本発明に従えば、作成される各太陽電池ストリングの組合せ毎の電力変換手段の組合せを用いることで、太陽電池ストリングは、電力変換手段の規定電力範囲および規定電流範囲に収まる出力電力および出力電流を出力する。これによって太陽電池ストリングの出力を確実に電力変換手段に与えることができる。また電力変換手段の入力端子数を太陽電池ストリング数より多くすることで、電力変換手段に接続できない余剰な太陽電池ストリングが生じることをなくすことができる。
【００２３】
また本発明は、電力変換手段の種類毎に、費用に関する費用情報を取得し、
費用情報に基づいて、電力変換手段の費用が安価となるような、各太陽電池ストリングの組合せ毎の電力変換手段の組合せを作成することを特徴とする。
【００２４】
本発明に従えば、費用が安価となる電力変換手段を用いて太陽光発電装置を構成することができ、電力変換効率の大きい低下を防ぐとともに太陽電池モジュールの接続ミスを防止したうえで、さらに生産コストを低下することができる。
【００２５】
また本発明は、各太陽電池モジュールの出力電流を取得し、
入力電力に対する出力電力の効率を示す電力変換手段の電力変換効率を取得し、
太陽電池ストリングの組合せ毎に、各太陽電池ストリングに属する太陽電池モジュールを直列に接続した場合に出力される出力電力値を求め、前記電力変換手段の電力変換効率に基づいて、各太陽電池ストリングの組合せ毎の電力変換手段の組合せを作成すること特徴とする。
【００２６】
本発明に従えば、電力変換効率が高くなる太陽光発電装置を構成することができ、太陽電池モジュールの接続ミスを防止したうえで、電力変換効率が高い配線経路を求めることができる。
【００２７】
また本発明は、作成した配線経路のうち、配置領域に隣接して配置される各太陽電池ストリング間の境界線の長さを総合した合計値が短くなる配線経路を作成することを特徴とする。
【００２８】
本発明に従えば、作成した配線経路のうち、配置領域に隣接して配置される各太陽電池ストリング間の境界線の長さを総合した合計値が短くすることで、２つのうち一方の太陽電池ストリングに属する太陽電池モジュールと、２つのうち他方の太陽電池ストリングに属する太陽電池モジュールとを接続するような接続ミスをさらに低減させることができる。
【００２９】
また本発明は、前記太陽光発電装置の設計方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。
【００３０】
本発明に従えば、前記太陽光発電装置の設計方法をコンピュータに実行させることができる。プログラムを実行するコンピュータが、出力電圧情報、規定電圧範囲および個別領域の位置情報などの取得すべき各情報を取得することで、短時間で太陽光発電装置の配線経路を作成することができる。
【００３１】
また本発明は、前記プログラムが記録されるコンピュータ読取可能な記憶媒体である。
本発明に従えば、コンピュータが記憶媒体のプログラムを読み取ることで、前記太陽光発電の設計方法をコンピュータに実行させることができる。
【００３２】
また本発明は、一平面上で交差する予め定める行方向および列方向に整列して、予め定める配置領域に配置される複数の太陽電池モジュールと、互いに直列に接続される複数の太陽電池モジュールによって出力される直流電力を交流電力に変換する電力変換手段とを備える太陽光発電装置の設計を支援する設計支援装置であって、
各太陽電池モジュールの出力電圧に関する出力電圧情報と、電力変換手段の規定電圧範囲と、配置領域のうち各太陽電池モジュールがそれぞれ個別に配置される各個別領域の位置情報とを取得する取得手段と、
太陽電池モジュールの出力電圧情報に基づいて、各太陽電池モジュールを複数の太陽電池ストリングにグループ分けして、各太陽電池ストリングに属する太陽電池モジュールの出力電圧の合計値が、前記規定電圧範囲に収まる太陽電池ストリングの組合せを作成し、各個別領域の位置に基づいて、前記太陽電池ストリングの組合せ毎に、各太陽電池ストリングに属する太陽電池モジュールを配置領域に整列するとともに、配置領域で隣接する少なくとも２つの太陽電池ストリング間の境界に沿って配置される太陽電池モジュールを行方向または列方向に整列するように各太陽電池ストリングを配置領域にそれぞれ割り当て、配置領域に割り当てた各太陽電池ストリングに属する太陽電池モジュールを直列に接続する配線経路を作成する演算手段と、
演算手段の演算結果を出力する出力手段とを有することを特徴とする太陽光発電装置の設計支援装置である。
【００３３】
本発明に従えば、演算手段によって作成される配線経路に従って各太陽電池ストリングが構成される。各太陽電池ストリングに属する太陽電池モジュールの出力電圧の合計値は、電力変換手段の規定電圧範囲に収まるので、太陽電池ストリングは、電力変換手段の規定電圧範囲内の出力電圧を出力し、太陽光発電装置の電力変換効率が大きく低下することを防止することができる。
【００３４】
また配置領域で隣接する少なくとも２つの太陽電池ストリング間の境界に臨む太陽電池モジュールを行方向または列方向に並べることによって、各太陽電池モジュールを直列に接続する配線経路を、その境界付近で直線状に延ばすことができ、ジグザグに延びることがない。これによって２つのうち一方の太陽電池ストリングに属する太陽電池モジュールと、２つのうち他方の太陽電池ストリングに属する太陽電池モジュールとを接続するような接続ミスを低減させることができる。
【発明の効果】
【００３５】
以上のように本発明によれば、作成される配線経路に従って太陽電池ストリングを構成することによって、各太陽電池ストリングは、電力変換手段の規定電圧範囲内の出力電圧を出力し、太陽光発電装置の電力変換効率が大きく低下することを防止することができる。これによって交流電力として出力される電力を大きくすることができ、発電効率を向上することができる。
【００３６】
また各太陽電池モジュールを互いに接続する配線経路を、境界付近で直線状にすることで、太陽電池モジュールの接続ミスを防止することができる。これによって容易にかつ短時間に太陽光発電装置を施工することができる。
【００３７】
本発明によれば、分割領域と太陽電池ストリングとを対応付けることによって、配置領域で隣接する少なくとも２つの太陽電池ストリング間の境界に沿って配置される太陽電池モジュールを、行方向または列方向に整列するように容易に割り当てることができる。
【００３８】
また配置領域における分割領域の組合せを順次変更していくことによって、分割領域と前記１つ以上の太陽電池ストリングとの対応付けの組合せを多く探索することができ、太陽電池ストリングの配置領域における割り当てを複数求めたうえで、より最適な割り当てを選ぶことができる。
【００３９】
また本発明によれば、配置領域の分割を繰り返し、配置領域を複数の分割領域に分割することによって、２つの太陽電池ストリング間の境界付近で配線経路が直線状に延びる箇所を可及的に増やすことができ、太陽電池モジュールの接続ミスをさらに低減することができる配線経路を作成することができる。これによってさらに容易にかつ短時間に太陽光発電装置を施工可能な配線経路を作成することができる。
【００４０】
また本発明によれば、太陽電池モジュールの種類毎に異なる情報を用いることによって、太陽電池モジュールの種類毎に出力電圧に関する情報が異なる場合であっても、配線経路を作成することができる。これによって利便性を向上することができる。
【００４１】
また本発明によれば、作成される各太陽電池ストリングの組合せ毎の電力変換手段の組合せを用いることで、太陽電池ストリングは、電力変換手段の規定電力範囲内の出力電力を出力し、また電力変換手段の規定電流範囲内の出力電流を出力する。これによって太陽電池ストリングの出力電力を確実に電力変換手段に与えることができる。また電力変換手段の入力端子数を太陽電池ストリング数より多くすることで、電力変換手段に接続できない余剰な太陽電池ストリングが生じることをなくすことができる。
【００４２】
また本発明によれば、費用が安価となる電力変換手段を用いて太陽光発電装置を構成することができ、電力変換効率の大きい低下を防ぐとともに太陽電池モジュールの接続ミスを防止したうえで、さらに生産コストを低下することができる。
【００４３】
また本発明によれば、電力変換効率が高くなる太陽光発電装置を構成することができ、太陽電池モジュールの接続ミスを防止したうえで、電力変換効率を大きくすることができる。
【００４４】
また本発明によれば、２つの太陽電池ストリング間の境界に沿う太陽電池モジュールの数を少なくすることで、２つのうち一方の太陽電池ストリングに属する太陽電池モジュールと、２つのうち他方の太陽電池ストリングに属する太陽電池モジュールとを接続するような接続ミスをさらに低減させることができる。
【００４５】
また本発明によれば、前記太陽光発電装置の設計方法をコンピュータに実行させることができる。プログラムを実行するコンピュータが、出力電圧情報、規定電圧範囲および個別領域の位置情報などの取得すべき各情報を取得することで、短時間で太陽光発電装置の配線経路を作成することができる。
【００４６】
また本発明によれば、コンピュータが記憶媒体のプログラムを読み取ることで、前記太陽光発電の設計方法をコンピュータに実行させることができる。
【００４７】
また本発明によれば、設計支援装置によって作成される配線経路に従って太陽電池ストリングを構成することによって、各太陽電池ストリングは、電力変換手段の規定電圧範囲内の出力電圧を出力し、太陽光発電装置の電力変換効率が大きく低下することを防止することができる。これによって交流電力として出力される電力を大きくすることができ、発電効率を向上することができる。また各太陽電池モジュールを直列に接続するための配線経路を境界付近で直線状にすることで、太陽電池モジュールの接続ミスを防止することができる。これによって容易にかつ短時間に太陽光発電装置を施工することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
図１は、本発明の実施の一形態である太陽光発電装置２０の設計手順を示すフローチャートである。また図２は、太陽光発電装置２０の構成を示すブロック図である。図３は、複数の屋根面２２ａ，２２ｂのうちの１つの屋根面２２ａを拡大して示す平面図である。
【００４９】
図２に示すように、太陽光発電装置２０は、太陽電池モジュール２１（以下単にモジュールと称する場合がある）と、電力変換手段であるパワーコンディショナ２３とを有する。
【００５０】
各モジュール２１は、たとえば住宅用家屋の屋根面２２ａ，２２ｂに配置される。モジュール２１は、太陽光を光エネルギ源として受光することによって、直流電力を発電する。太陽光発電装置２０は、複数種類のモジュール２１を含むことで、屋根面２２ａ，２２ｂの形状が様々な場合であっても、太陽光発電装置２０が太陽光を受光する受光面積を可及的に広げることができる。
【００５１】
図３に示すように、屋根面２２ａには、モジュール２１が配置される配置領域２４が形成される。配置領域２４には、大きな形状の太陽電池モジュール２１ａと、小さな形状の太陽電池モジュール２１ｂ，２１ｃとがそれぞれ配置される。大きな形状の太陽電池モジュール２１ａを配置することによって、小さな形状の太陽電池モジュール２１ｂ，２１ｃのみを用いる場合に比べて、モジュールの設置工数を少なくすることができる。また大きな形状の太陽電池モジュール２１ａを配置できない狭い領域には、小さな形状の太陽電池モジュール２１ｂ，２１ｃを配置することによって、受光面積を広くすることができる。また面積あたりの発電能力が高く、いわゆる配置効率の良いモジュールと、そうでないモジュールとが、混在して配置領域２４に配置されてもよい。また複数の屋根面２２ａ，２２ｂに各モジュール２１ａ，２１ｂが配置されてもよい。
【００５２】
モジュール２１は、複数個直列に接続されて太陽電池ストリング２５（以下単にストリングと称する場合がある）を構成する。太陽光発電装置２０は、図３に示すように、複数のストリング２５ａ〜２５ｄを有し、各ストリング２５ａ〜２５ｄは、パワーコンディショナ２３に並列に接続される。したがって太陽光発電装置２０は、ストリング２５ａ〜２５ｄ毎に、各モジュール２１を直列にそれぞれ接続する配線経路２６と、ストリング２５とパワーコンディショナ２３とを接続し、モジュール２１で発電される電力をパワーコンディショナ２３に伝える伝達経路４０が形成される。
【００５３】
パワーコンディショナ２３は、ストリング２５から与えられる直流電力を交流電流に変化し、さらに電流の安定化、変圧および交流化を行い、家庭用電気機器２８に使用可能な電力状態に変換して、家庭用電気機器２８に供給する。
【００５４】
またパワーコンディショナ２３は、各ストリング２５の出力電力が与えられる入力端子の少なくともいずれかに、独立した昇圧回路（図示せず）が設けられてもよい。昇圧回路がそれぞれ設けられることによって、パワーコンディショナ２３に入力可能な規定電圧の範囲を広げることができる。これによって各ストリング２５から入力される入力電圧がさほど均一でない場合においても、電力変換効率が大きく低下することを防止することができる。
【００５５】
したがって各ストリング２５の出力電圧を厳密に揃える必要がなくなり、昇圧回路を設けない場合に比べて、ストリング２５として直列に接続されるモジュール２１の選択の自由度を大きくすることができる。太陽光発電装置２０は、複数のストリング２５に対応して、１つまたは複数のパワーコンディショナ２３を有する。
【００５６】
図４は、本発明の太陽光発電装置２０の設計を支援する設計支援装置１００を示すブロック図である。本発明の設計支援装置１００は、配置領域２４に配置される各モジュール２１をそれぞれ直列に接続する配線経路２６を作成する。
【００５７】
設計支援装置１００は、配置情報取得手段１０１と、コンディショナ情報取得手段１０２と、モジュール情報取得手段１０３と、ストリング組合せ作成手段１０４と、コンディショナ組合せ作成手段１０５と、ストリング組合せ優先順位付け手段１０６と、配線経路作成手段１０７と、結果出力手段１０８とを有する。
【００５８】
図５は、太陽電池モジュール２１配置前の屋根面２２ａを示す正面図である。配置情報取得手段１０１は、配置情報を取得する。配置情報は、各太陽電池モジュール２１の配置に関する情報である。たとえば配置情報は、各モジュール２１が個別に配置される個別領域２９の位置情報および形状情報を含む。なお配置領域２４は、個別領域２９によって複数に分割される。個別領域２９は、予め定められる一平面上で交差する予め定める行方向Ｘおよび列方向Ｙに整列して並ぶ。
【００５９】
本実施の形態の太陽光発電装置２０では、個別領域２９は、第１〜第３個別領域２９ａ，２９ｂ，２９ｃの３種類がある。第１個別領域２９ａは、略正方形状に形成される。また第２および第３個別領域２９ｂ，２９ｃは、第１個別領域２９ａの半分の面積を有し、略直角三角形状に形成される。第２個別領域２９ｂと第３個別領域２９ｃとは、列方向Ｙに関して対称な形状に形成される。配置領域２４は、台形形状に形成され、その台形形状の一方の斜辺に沿って第２個別領域が並び、台形形状の他方の斜辺に沿って第３個別領域が並ぶ。また第２個別領域の斜辺は、配置領域の一方の斜辺に沿って延びる。また第３個別領域の斜辺は、配置領域の他方の斜辺に沿って延びる。
【００６０】
各個別領域２９ａ〜２９ｃには、それぞれ対応する種類の太陽電池モジュール２１が配置される。また配置情報は、個別領域２９の法線方向である法線情報を含む。同じ屋根面に形成される各個別領域の法線方向は等しくなる。
【００６１】
コンディショナ情報取得手段１０２は、コンディショナ情報を取得する。コンディショナ情報は、太陽光発電装置２０に用いられるパワーコンディショナ２３に関する情報である。コンディショナ情報は、パワーコンディショナ２３の規定電圧範囲、規定電力範囲、規定電流範囲、電力変換効率、入力端子の数および価格に関する情報を含む。
【００６２】
規定電圧範囲、規定電力範囲および規定電流範囲は、パワーコンディショナ２３に入力可能な電気的な規定入力範囲であり、上限値と下限値を示す。たとえば本実施の形態では、パワーコンディショナ２３の規定電圧範囲は、パワーコンディショナ２３の種類に係らず、６ボルト以上でかつ１２ボルト以下である。また規定電力範囲および規定電流範囲は、パワーコンディショナ２３の種類毎に異なり、たとえば一例として規定電圧範囲は、１７００ワット以上でかつ３９４９ワット以下であり、規定電流範囲は、２２．５アンペア以下である。
【００６３】
入力端子の数は、パワーコンディショナ２３に接続可能なストリング２５の数を示す。また電力変換効率は、パワーコンディショナ２３に入力される入力電力に対して、パワーコンディショナ２３が出力する出力電力の対応関係を示す。
【００６４】
たとえば電力変換効率については、その低下率を求めることによって導くことができる。電力変換効率の低下率は、次式によって表わされる。
Ｅｕ＝φ・Ｒ
【００６５】
上式において、Ｅｕは、パワーコンディショナ２３の電力変換に関する低下率を表わす。またＲは、予め定める演算方法によって求められるばらつき値を表わし、φは、単位ばらつき値あたりの低下率を示す。ばらつき値Ｒは、次式によって求められる。
【００６６】
【数１】
2005107674.tif 000003
【００６７】
上式において、Ｖｍａｘは、パワーコンディショナ２３に接続される各ストリングのうち、最も出力電圧が高いストリングの出力電圧を表わす。またＶｍｉｎは、パワーコンディショナ２３に接続される各ストリングのうち、最も出力電圧が低いストリングの出力電圧を表わす。
【００６８】
上式に従うと、パワーコンディショナ２３に接続される各ストリングの出力電圧のずれが小さい場合には、電力変換効率の低下率が小さくなり、パワーコンディショナの変換効率が高くなる。また複数のストリングからパワーコンディショナ２３に与えられる電圧が等しくなるように電圧を調整する電圧調整器によって電圧が調整される場合には、単位ばらつき値あたりの低下率φは、ゼロとみなされる。
【００６９】
図６は、パワーコンディショナの電力変換効率を示すグラフである。図６には、入力端子数が異なる３種類のパワーコンディショナ２３について、各ストリングから与えられる電力の合計と、変換効率との関係を示す。パワーコンディショナ２３は、与えられる電力の合計が大きくなるにつれて、電力変換効率が向上する。なお、パワーコンディショナ２３は、複数設けられても、単数設けられてもよい。また規定電圧範囲は、パワーコンディショナの種類毎に異なってもよい。
【００７０】
モジュール情報取得手段１０３は、太陽光発電装置２０に用いられる各太陽電池モジュール２１に関する情報であるモジュール情報を取得する。モジュール情報は、各モジュールの出力電圧に関する情報のほか、出力電力および出力電流に関する情報、形状に関する情報を含む。
【００７１】
本実施の形態の太陽光発電装置２０では、上述した各個別領域２９ａ，２９ｂ，２９ｃにそれぞれ対応する３種類の太陽電池モジュール２１ａ，２１ｂ，２１ｃが用いられ、略正方形板状の第１太陽電池モジュール２１ａと、略直角三角形板状の第２太陽電池モジュール２１ｂと、略直角三角形板状の第３太陽電池モジュール２１ｃとを含む。
【００７２】
第１太陽電池モジュール２１ａは、第１個別領域２９ａに対応した形状であり、発電時に出力する出力電圧は１ボルト、出力電力は、９８ワットであり、出力電流は、４．８８アンペアである。また第２太陽電池モジュール２１ｂは、第２個別領域２９ｂに対応した形状であり、また第３太陽電池モジュール２１ｃは、第３個別領域２９ｃに対応した形状である。第２および第３太陽電池モジュール２１ｂ，２１ｃの発電時に出力する出力電圧は、０．５ボルト、出力電力は、４９ワットであり、出力電流は、４．８８アンペアである。
【００７３】
【表１】
2005107674.tif 000004
【００７４】
表１は、本実施の形態における図５に示す屋根面２２ａの配置領域２４に配置可能な太陽電池モジュールの種類毎の枚数を示す。図５に示す屋根面２２ａの配置領域２４は、略台形形状に形成される。各モジュール２１ａ〜２１ｃの形状と、各個別領域２９ａ〜２９ｃの位置情報とに基づいて、配置領域２４に配置可能な各モジュール２１ａ〜２１ｃの種類毎の枚数を求めることができる。
【００７５】
またこのような配置領域２４に配置可能な各モジュール２１ａ〜２１ｃの種類毎の枚数は、予めモジュール情報に含まれてもよい。なお複数の屋根面２２ａ,２２ｂにモジュール２１が配置される場合には、屋根面２２ａ,２２ｂ毎に配置可能な各モジュール２１ａ〜２１ｃの種類毎の枚数が、予めモジュール情報に含まれる。
【００７６】
ストリング組合せ作成手段１０４は、各モジュール２１ａ，２１ｂ，２１ｃを複数のストリング２５にグループ分けして、ストリングの組合せを作成する。表２は、本実施の形態における屋根面２２ａのストリングの組合せの一例を示す。ストリングの組合せは、複数のストリングにグループ分けされた各モジュールの種類毎の枚数を備えた情報である。なお、場合によっては、ストリングの組合せは、グループ分けされた各ストリングの出力電圧のみの組合せとなる。
【００７７】
【表２】
2005107674.tif 000005
【００７８】
上述したようにストリングの組合せは、配置領域２４に配置可能な各モジュール２１を複数のストリングにグループ分けした組合せである。したがってストリングの組合せ毎に、全てのストリングに属するモジュール２１を種類別に合計した合計枚数と、配置領域２４に配置可能なモジュール２１を種類別に合計した合計枚数とは等しくなる。すなわち表２に示す合計枚数と、表１に示す合計枚数とは等しくなる。
【００７９】
具体的には、表２に示されるストリングの組合せは、第１〜第４ストリングとから構成される。この第１および第２ストリングは、第１太陽電池モジュール２１ａが１１枚からなる。また第３ストリングは、第１太陽電池モジュール２１ａが９枚と第２太陽電池モジュール２１ｂが５枚とからなる。また第４ストリングは、第１太陽電池モジュール２１ａが９枚と第３太陽電池モジュール２１ｃが５枚とからなる。
【００８０】
第１ストリング〜第４ストリングのモジュールの枚数を前記種類毎に合計した枚数は、第１太陽電池モジュール２１ａが４０枚、第２太陽電池モジュール２１ｂが５枚、第３太陽電池モジュール２１ｃが５枚となり、これは表１に示した各種類毎の枚数に等しい。
【００８１】
コンディショナ組合せ手段１０５は、ストリング組合せ作成手段１０４の作成結果とコンディショナ情報とに基づいて、ストリングの組合せ毎に、太陽光発電装置２０として構成可能なパワーコンディショナの組合せを作成する。
【００８２】
ストリング組合せ優先順位付け手段１０６は、ストリング組合せ作成手段１０４の作成結果と、コンディショナ情報とに基づいて、複数のストリングの組合せのうち、安価でかつ変換効率が高くなる順に、ストリングの組合せを順位付けする。
【００８３】
配線経路作成手段１０７は、ストリングの組合せ毎に、各ストリングに属するモジュール２１を直列に接続する配線経路２６を決定する。結果出力手段１０８は、配線経路作成手段１０７が作成した配線経路を出力する。
【００８４】
図７は、設計支援装置１００を実現するための具体的構成を示すブロック図である。設計支援装置１００は、たとえば設計支援用コンピュータ４０によって実現される。設計支援用コンピュータ４０は、動作プログラムが記憶されるメモリ４１と、メモリ４１に記憶される動作プログラムを実行する演算装置４２と、モジュール情報、配置情報、コンディショナ情報のいずれかを含む設計情報がデータベース化されて記憶されるハードディスク４３と、設計担当者から前記設計情報が入力される入力装置４４と、作成した配線経路を出力する出力装置４５とを含む。
【００８５】
入力装置４４は、設計担当者が設計支援用コンピュータ４０に情報入力可能な、キーボード、ポインティングデバイスであるマウス、スキャナなどによって実現される。出力装置４５は、ディスプレイなどの画像表示装置またはプリンタなどの画像形成装置などによって実現される。さらに設計支援用コンピュータ４０は、記録媒体４８に記憶されるデータを読み取り可能な記録媒体読取装置４６およびネットワークに接続するためのネットワーク接続装置４７を備えていてもよい。
【００８６】
設計支援装置１００において、図４に示す配置情報取得手段１０１、コンディショナ情報取得手段１０２およびモジュール情報取得手段１０３は、図７に示す入力装置４４が兼用してもよい。また各取得手段１０１，１０２，１０３は、ハードディスク４３に記憶される情報から取得してもよい。
【００８７】
また図４に示すストリング組合せ作成手段１０４、コンディショナ組合せ作成手段１０５、ストリング組合せ優先順位付け手段１０６および配線経路作成手段１０７は、図７に示す演算装置４２がメモリ４１に記憶される動作プログラムを実行することによって実現される。また図４に示す結果出力手段１０８は、図７に示す出力装置４５によって実現される。
【００８８】
また前記設計情報および動作プログラムは、コンピュータ読取可能な記憶媒体４８に記憶されていてもよい。この場合、記憶媒体読取装置４６によって、演算装置４２が、記憶媒体４８に記憶される情報を読み出す。また設計支援用コンピュータ４０がネットワーク接続可能な場合には、前記設計情報および動作プログラムは、ネットワークを介して接続されるサーバまたは他のコンピュータに設けられる記憶装置に記憶されていてもよい。
【００８９】
設計支援装置１００は、図１に示す設計手順に従って動作し、太陽光発電装置２０の配線経路を作成する。図１を参照して、設計支援装置１００の動作を説明する。まずステップｓ０では、設計支援装置１００は、待機状態である。設計支援装置１００は、配線経路２６の作成命令が与えられるとステップｓ１に進み、配線経路２６の作成動作を開始する。
【００９０】
ステップｓ１では、各取得手段１０１，１０２，１０３を用いて、取得すべき設計情報を取得する。具体的には、配置情報取得手段１０１、コンディショナ情報取得手段１０２およびモジュール情報取得手段１０３によって、配置情報、コンディショナ情報およびモジュール情報をそれぞれ取得する。各情報を取得すると、ステップｓ２に進む。
【００９１】
ステップｓ２では、ストリング組合せ作成手段１０４が、モジュール情報、配置情報およびコンディショナ情報に基づいて、各モジュール２１ａ，２１ｂ，２１ｃを複数のストリングにグループ分けし、複数のストリングの組合せを作成し、ステップｓ３に進む。
【００９２】
ステップｓ３では、コンディショナ組合せ作成手段１０５が、ステップｓ２で求めたストリングの組合せ毎に、パワーコンディショナ２３の組合せを作成し、ステップｓ４に進む。ステップｓ４では、ストリング組合せ優先順位付け手段１０６が、ステップｓ２で作成された複数のストリングの組合せのうちから、予め定める規則に従って優先順位付けし、ステップｓ５に進む。
【００９３】
ステップｓ５では、配線経路作成手段１０７が、ステップｓ４で作成されたストリングの組合せの優先順位順に、複数の配線経路２６の組合せを作成し、予め定める規則に従って最適な配線経路２６を決定しステップｓ６に進む。ステップｓ６では、結果出力手段１０８が、ステップｓ５で決定された配線経路２６を出力し、ステップｓ７に進む。ステップｓ７では、設計支援装置１００は、配線経路２６の作成動作を終了する。
【００９４】
図８は、図１に示すステップｓ２の具体的な動作手順を示すフローチャートである。ステップｓ２では、ストリング組合せ作成手段１０４によって各太陽電池モジュールを、複数のストリングにグループ分けしたストリングの組合せを、可能な限り複数作成する。
【００９５】
まずステップａ０で、各取得手段１０１，１０２，１０３が各設計情報を取得すると、ステップａ１に進み、ストリング組合せ作成手段１０４が、ストリング組合せ作成動作を開始する。
【００９６】
ステップａ１では、コンディショナ情報に基づいて、パワーコンディショナ２３の規定電圧範囲を取得し、ステップａ２に進む。ステップａ２では、配置情報のうち、個別領域２９の法線情報に基づいて、日照類似領域を作成し、ステップａ３に進む。日照類似領域は、法線方向が略同一である配置領域２４によって構成される。
【００９７】
たとえば図２に示すように向きが同じ屋根面２２ａ，２２ｂが複数存在する場合、向きが同じ屋根面２２ａ，２２ｂに形成される個別領域２９が１つの日照類似領域としてグループ化される。したがって向きが異なる複数の屋根面に太陽電池モジュールが配置される場合には、ストリング組合せ作成手段１０４は、複数の日照類似領域を作成する。
【００９８】
太陽電池モジュールは日当たりによって、発電能力が変化する。日当たりは屋根面の向き、すなわち法線が略同方向であればほぼ同じであるが、屋根面の向きが異なる場合（たとえば、南向きと東向き）の場合、日当たりが異なり発電能力が異なってしまう。発電能力の異なる太陽電池モジュールを１つのストリングに含めると発電効率が下がるので、１つストリングに属する太陽電池モジュールは１つの日照類似領域に配置される太陽電池モジュールから構成する方が望ましい。
【００９９】
ステップａ３では、モジュール情報および配置情報に基づいて、日照類似領域毎に過不足なく配置可能なモジュールの種類別の枚数を算出し、ステップａ４に進む。なお、日照類似領域が複数存在する場合において、パワーコンディショナの許容範囲内であれば、１つのストリングが２つの日照類似領域にまたがって割り当てられてもよい。また異なる日照類似領域に配置される複数のストリングが、１つのパワーコンディショナにそれぞれ接続されてもよい。
【０１００】
たとえば日照類似領域が図５に示す配置領域２４と一致する場合には、日照類似領域に過不足なく配置可能なモジュールの種類別の枚数は、表１のように示され、第１太陽電池モジュール２１ａが４０枚、第２太陽電池モジュール２１ｂが５枚、第３太陽電池モジュール２１ｃが５枚となる。
【０１０１】
ステップａ４では、パワーコンディショナ２３の規定電力範囲に収まることを条件として、日照類似領域に過不足なく配置可能な太陽電池モジュールを複数のストリングにグループ分けする。ストリング組合せ作成手段１０４は、ストリングの組合せを、可能な限り多く求め、ステップａ５に進む。グループ分けされる各ストリングは、ストリングとして出力される出力電圧、すなわちストリングに属する各モジュールの出力電圧の合計値が規定電力範囲内の値となる。たとえば表３〜表５に、表２で示すストリングの組合せ以外の他のストリングの組合せの一例を示す。
【０１０２】
【表３】
2005107674.tif 000006
【０１０３】
【表４】
2005107674.tif 000007
【０１０４】
【表５】
2005107674.tif 000008
【０１０５】
ステップａ５では、各ストリングの出力電圧が同じ組合せとなるような、ストリングの組合せについては、１つを除いて残りを削除する。ストリングの出力電圧は、ストリングに属するモジュールの出力電圧の値を全て加算した値となる。
【０１０６】
たとえば表２に示すストリングの組合せの場合、第１ストリングおよび第２ストリングの出力電圧は１１×１＋０×０．５＋０×０．５＝１１ボルト、第３ストリングの出力電圧は、９×１＋５×０．５＋０×０．５＝１１．５ボルト、第４ストリングの出力電圧は、９×１＋０×０．５＋５×０．５＝１１．５ボルトとなる。したがって表２に示したストリングの組合せは、出力電圧が１１Ｖのストリングが２つ、出力電圧が１１．５Ｖのストリングが２つからなるストリングの組合せといえる。
【０１０７】
【表６】
2005107674.tif 000009
【０１０８】
ここで、別のストリングの組合せとして、表６に示すストリングの組合せを考える。表６に示すストリングの組合せは、第１〜第４ストリングによって構成される。このストリングの組合せの第１ストリングは、第１太陽電池モジュール２１ａが１０枚と第２太陽電池モジュール２１ｂが２枚とからなる。また第２ストリングは、第１太陽電池モジュール２１ａが１０枚と第２太陽電池モジュール２１ｂが３枚とからなる。また第３ストリングは、第２太陽電池モジュール２１ａが１０枚と第３太陽電池モジュール２１ｃが２枚とからなる。また第４ストリングは、第１太陽電池モジュール２１ａが１０枚と第３太陽電池モジュール２１ｃが３枚とからなる。
【０１０９】
表６に示すストリングの組合せの場合、第１ストリングの出力電圧は１１Ｖ、第２ストリングの出力電圧は１１．５Ｖ、第３ストリングの出力電圧は１１Ｖ、第４ストリングの出力電圧は１１．５Ｖである。したがって表６に示したストリングの組合せは、出力電圧が１１Ｖのストリングが２つ、出力電圧が１１．５Ｖのストリングが２つからなるストリングの組合せといえる。
【０１１０】
ステップａ５においては、第１ストリング〜第４ストリングの順序は関係がない。したがって表２に示すストリングの組合せと、表６に示すストリングの組合せとは、各ストリングの出力電圧が同じとなるような、ストリングの組合せであるので、表２および表６のうち一つの組合せを残して、残余のストリングの組合せを削除する。
【０１１１】
複数のストリングの組合せのうちから、各ストリングの出力電圧の組合せが重複する組合せを削除したとしても、後述するステップｓ５の配線経路作成手順で各ストリングの合計電圧を満たすように各ストリングに属するモジュールが割付けられる。いいかえると、ステップｓ３からステップｓ５までの処理においては、各ストリングの電圧のみに基づいて処理を行うので、各ストリングの電圧が全て同じストリングの組合せを複数必要としない。
【０１１２】
したがってステップａ５において、コンピュータが抽出するストリングの組合せは、各ストリングの出力電圧が同じで、モジュールの種類が異なる複数の組合せのうちいずれか１つであればよい。このように作成した複数のストリングの組合せから、一部を削除することによって、以後の処理の高速化を図ることができる。
【０１１３】
また、表３に示したストリングの組合せは、出力電圧が１０．５Ｖの２つのストリングと、出力電圧が１２Ｖの２つのストリングから構成される。また表４に示したストリングの組合せは、出力電圧が１１Ｖの３つのストリングと、出力電圧が１２Ｖの１つのストリングから構成される。
【０１１４】
したがって表２に示したストリングの組合せとは、ストリング毎の出力電圧の組合せがそれぞれ同じとならないので、表２に示したストリングの組合せと、表３に示したストリングの組合せとは、１つのストリングの組合せとはならない。
【０１１５】
このように複数のストリングの組合せのうちから、ストリング毎に属するモジュールの出力電圧の合計値がそれぞれ同じとならないストリングの組合せを抽出すると、ステップａ６に進む。
【０１１６】
ステップａ６では、ステップａ５で残された複数のストリングの組合せを、日照類似領域ごとに組合せて、各太陽光発電装置２０のストリングの組合せを作成する。たとえば第１および第２日照類似領域が作成される場合であって、第１日照類似領域におけるストリングの組合せが５つであり、第２日照類似領域におけるストリングの組合せが６つである場合、それぞれの太陽光発電装置のストリングの組合せは、全部で５×６＝３０通りの組合せが求められる。
【０１１７】
ストリング組合せ作成手段１０４は、各太陽光発電装置のストリングの組合せを全て作成すると、ステップａ７に進み、ストリング組合せ作成動作を終了する。このように図８に示す手順に従ってストリング組合せ作成手段１０４が、ストリングの組合せを作成すると、設計支援装置１００は、図１に示すステップｓ３に進む。
【０１１８】
図９は、図１に示すステップｓ３の具体的な動作手順を示すフローチャートである。ステップｓ３では、コンディショナ組合せ作成手段１０５によって太陽光発電装置として用いられるパワーコンディショナの組合せを作成する。また図１０は、コンディショナ組合せ動作における各組合せの一例を示す系統図である。
【０１１９】
まずステップｂ０で、ストリング組合せ作成手段１０４が各太陽光発電装置のストリングの組合せを全て作成すると、ステップｂ１に進み、コンディショナ組合せ作成手段１０５が、コンディショナ組合せ作成動作を開始する。
【０１２０】
ステップｂ１では、ストリング組合せ作成手段１０４が作成した太陽光発電装置のストリングの組合せ２０１，２０２毎に、コンディショナ情報の入力端子数に基づいて、組合せ２０１，２０２に含まれる全てのストリングが接続可能であるパワーコンディショナの組合せ２０３，２０４，２０５，２０６を全て作成し、ステップｂ２に進む。
【０１２１】
たとえばパワーコンディショナ組合せ作成手段１０５は、ストリングの組合せ毎に、グループ分けされるストリングの数よりも、１または複数のパワーコンディショナの入力端子数を合計した値が大きくなるパワーコンディショナの組合せを作成する。
【０１２２】
ステップｂ２では、全てのストリングを接続可能なパワーコンディショナの組合せ２０３，２０４，２０５，２０６毎に、どのパワーコンディショナの入力端子にどのストリングを接続するかという、接続の組合せ２０７〜２１４を全て作成し、ステップｂ３に進む。
【０１２３】
ステップｂ３では、接続の組合せ２０７〜２１２毎に、予め定められる接続条件を満たすものを抽出し、ステップｂ４に進む。本実施の形態では、複数の接続の組合せ２０７〜２１２から、パワーコンディショナの組合せ２０３，２０４，２０５，２０６毎に、ストリングの出力電力および出力電流が、パワーコンディショナ２３の規定電力範囲および規定電流範囲となる接続の組合せを抽出する。すなわちパワーコンディショナ各々について、入力されるストリングの電力の合計、電流量の合計がパワーコンディショナ特有のそれぞれ電力許容範囲内、すなわち入力電力の上限値と下限値の間であり、かつ電流許容範囲内、すなわち電流容量の上限値と下限値の間である接続の組合せを抽出する。
【０１２４】
ステップｂ４では、電力変換効率に基づいて、ステップｂ３で作成された接続の組合せのうち、ストリングの出力電力をパワーコンディショナに与えた場合に、パワーコンディショナが出力する出力電力が最も高くなる接続の組合せを決定し、ステップｂ５に進む。これによって各パワーコンディショナの組合せ２０３，２０４，２０５，２０６毎に、１つの接続の組合せが決定される。
【０１２５】
ステップｂ５では、各太陽光発電装置のストリングの組合せ２０１，２０２毎に、パワーコンディショナの組合せが、最も安価なパワーコンディショナの組合せを１つ抽出する。仮に同じ価格となるパワーコンディショナの組合せが複数存在する場合には、最も安価なパワーコンディショナの組合せのうちから、最も電力変換効率の高い組合せを選択する。これによって各太陽光発電装置のストリングの組合せ２０１，２０２毎に、１つのパワーコンディショナの組合せを決定することができ、ステップｂ６に進み、コンディショナ作成動作を終了する。
【０１２６】
このようにして各太陽光発電装置のストリングの組合せ２０１，２０２毎に、１つのパワーコンディショナの組合せおよび１つの接続の組合せを決定することができる。
【０１２７】
このように図９に示す手順に従ってコンディショナ組合せ作成手段１０５がコンディショナの組合せを作成すると、設計支援装置１００は、図１に示すステップｓ４に進む。ステップｓ４では、コンディショナ組合せ作成手段１０５の作成結果に基づいて、ストリング組合せ優先順位付け手段１０６が、各太陽光発電装置のストリングの組合せ２０１，２０２のうち対応するパワーコンディショナの価格が最も安価なものから順に、各太陽光発電装置のストリングの組合せ２０１,２０２を優先付けする。仮にパワーコンディショナの価格が同じとなる各太陽光発電装置のストリングの組合せが複数存在する場合には、電力変換効率の高いストリングの組合せを優先する。このようにして、各太陽光発電装置のストリングの組合せ２０１，２０２の優先順位を設定すると、図１に示すステップｓ５に進む。
【０１２８】
図１１は、図１に示すステップｓ５の具体的な動作手順を示すフローチャートである。ステップｓ５では、配線経路作成手段１０７によって太陽電池ストリングとして各太陽電池モジュールを互いに直列に接続する配線経路を作成する。また図１２は、配線経路作成動作における各組合せの一例を示す系統図である。
【０１２９】
まずステップｃ０で、ストリング組合せ優先順位付け手段１０６が太陽光発電装置のストリングの組合せを優先付けると、ステップｃ１に進み、配線経路作成手段１０７が、配線経路の作成動作を開始する。
【０１３０】
ステップｃ１では、各太陽光発電装置のストリングの組合せ２０１，２０２毎に、日照類似領域６０１，６０２のうちどの配置領域２４に、どのストリングを割り当てるかを示す割り当ての組合せ２２０，２２１，２２２，２２３を全て作成する。なお、１つの日照類似領域に複数の配置領域が含まれる場合には、１つのストリングを複数の配置領域にわたって割り当ててもよい。
【０１３１】
日照類似領域におけるストリングの組合せ６０３，６０４毎に、配置領域に割り当てるストリングの割り当ての組合せ２２０，２２１，２２２，２２３を全て求めると、ステップｃ２に進む。
【０１３２】
ステップｃ２では、各個別領域２９の位置情報に基づいて、行方向Ｘまたは列方向Ｙに延びる分割線によって配置領域２４を複数の分割領域に分割し、前記割り当ての組合せ２２０〜２２３毎に、各分割領域に過不足なく配置可能な１つ以上のストリングが存在する分割領域の組合せ２２４〜２２９を１つまたは複数作成し、ステップｃ３に進む。
【０１３３】
ステップｃ３では、ステップｃ２で作成した分割領域の組合せ２２４〜２２９毎に、各ストリングに対応する分割領域に属する太陽電池モジュールを直列に接続する配線経路の組合せ２３０〜２３８を複数作成し、ステップｃ４に進む。ステップｃ４では、ステップｃ３に作成した配線経路の組合せ２３０〜２３８のうちから、後述する予め定める条件を満足するような配線経路を決定し、ステップｃ５に進み、動作を終了する。ステップｃ１〜ｃ５は、ストリング組合せ優先順位付け手段１０６が決定した太陽光発電装置のストリングの組合せ２０１，２０２の優先順位に従って、優先順位が上位のものから予め定められる数の太陽光発電装置のストリングの組合せについて行われる。
【０１３４】
図１３は、互いに離れたモジュールを接続して構成されるストリング７００を示す平面図である。隣り合うモジュールを接続するだけでは、ストリングとして構成不可能な場合には、互いに離れたモジュール７０１，７０２を接続して構成されるストリングを割り当ててもよい。この場合、接続線、いわゆるジャンパ線７０３によって、互いに離れたモジュールが接続される。またジャンパ線７０３によって接続される２つのモジュール７０１，７０２の間には、他のストリング７０４が割り当てられる。
【０１３５】
図１４は、ステップｃ２における分割領域の組合せ手順をさらに具体的に示すフローチャートであり、図１５〜図１７は、分割領域の組合せ手順を説明するために屋根面２２ａを示す平面図である。図５に示す配置領域２４に、表３に示すストリングの組合せを割り当てる場合を例示して説明する。
【０１３６】
まず、ステップｄ０では、図１１に示すステップｃ１の動作が完了すると、ステップｄ１に進み、配線経路作成手段１０７は、分割領域の作成動作を行う。ステップｄ１では、配置領域を列方向Ｙに延びる境界線によって配置領域２４を分割した場合に、配置領域２４が分割されて形成される各分割領域が、１つ以上のストリングを過不足なく配置可能となる分割領域が探索される。また分割領域は、１つ以上のストリングの出力電圧の合計値が、分割領域に配置可能な太陽電池モジュールの出力電圧の合計値と等しくなるように設定される。
【０１３７】
具体的には、境界線を行方向Ｘに順にずらして、各分割領域に配置可能な太陽電池モジュールの出力電圧の合計値と、１つ以上のストリングの出力電圧とが一致するような境界線を探索し、一致した場合に境界線の両側を分割領域と設定する。
【０１３８】
本発明の実施の一形態では、領域を縦横に分割することでストリングの形状を制限し、最終的に縦横の境界線で区切った形のストリングを作成する。配置領域の全ての分割領域にストリングが唯１つ割り当てられた場合に理想的なストリング形状が実現される。
【０１３９】
理想的なストリング形状に実現することが不可能な場合、１つの分割領域に２つ以上のストリングが配置される。この場合、後述する図１９に示すフローチャートに従ってストリングにモジュールを割り当てる。理想的でないストリング形状となる配線経路が作成されたとしても、後述する図１９に示すフローチャートに従って、配線性の評価を行い最も良い結果を残すことで、次善の割り当てを得ることができる。
【０１４０】
図１５には、配置領域を列方向Ｙに通過する境界線３００によって、２つの分割領域３０１，３０２に分割した状態を示している。図１５に示すように配置領域を分割することで、第１ストリングと第３ストリングに属する太陽電池モジュールの出力電圧の合計値と、一方の分割領域３０１に配置可能な太陽電池モジュールの出力電圧の合計値とが等しくなる。したがって一方の分割領域３０１には、第１ストリングおよび第３ストリングを過不足なく割り当てることができる。
【０１４１】
また第２ストリングと第４ストリングに属する太陽電池モジュールの出力電圧の合計値と、他方の分割領域３０２に配置可能な太陽電池モジュールの出力電圧の合計値とが等しくなる。したがって他方の分割領域３０２には、第２ストリングおよび第４ストリングを過不足なく割り当てることができる。
【０１４２】
このように配置領域を分割する分割領域が１つ存在すると、配置領域をその分割領域で分割してステップｄ２に進む。また配置領域を列方向Ｙに延びる境界線で分割できない場合には、配置領域を分割せずにステップｄ２に進む。
【０１４３】
次に、ステップｄ２では、ステップｄ１の状態からさらに、配置領域を行方向Ｘに延びる境界線３０３によって配置領域を分割した場合に、配置領域が分割されて形成される各分割領域が、１つ以上のストリングを過不足なく配置可能となる分割領域が探索される。分割領域を設定する具体的な方法は、境界線の方向が異なるだけで、その他はステップｄ１と同様である。
【０１４４】
図１６には、配置領域を行方向Ｘに通過する境界線３０３によって、図１５に示す一方の分割領域３０１をさらに分割して、新たに２つの分割領域３０４，３０５に分割した状態を示している。
【０１４５】
図１６に示すように配置領域をさらに分割することで、第３ストリングに属する太陽電池モジュールの出力電圧の合計値と、第１分割領域３０４に配置可能な太陽電池モジュールの出力電圧の合計値とが等しくなる。したがって第１分割領域３０４には、第３ストリングを過不足なく割り当てることができる。
【０１４６】
また第１ストリングに属する太陽電池モジュールの出力電圧の合計値と、第２分割領域に配置可能な太陽電池モジュールの出力電圧の合計値とが等しくなる。したがって第２分割領域３０５には、第１ストリングを過不足なく割り当てることができる。
【０１４７】
このように配置領域を分割する分割領域が１つ存在すると、配置領域をその分割領域で分割してステップｄ３に進む。また配置領域を列方向Ｘに延びる境界線で分割できない場合には、配置領域を分割せずにステップｄ３に進む。
【０１４８】
ステップｄ３では、配線経路作成手段は、分割領域に配置される太陽電池モジュールの出力電圧の合計値が、１つ以上のストリングに属する太陽電池モジュールの出力電圧と等しくすることができなくなると、分割不可能であると判断し、ステップｄ４に進む。また分割可能であると判断すると、ステップｄ１に戻り、行方向Ｘおよび列方向Ｙの少なくともいずれかに、配置領域の分割を繰り返す。
【０１４９】
図１７には、配置領域を行方向Ｘに通過する境界線３０８によって、図１６に示す他方の分割領域３０２をさらに分割して、新たに２つの分割領域３０６，３０７に分割した状態を示している。他方の分割領域３０２を分割したうちの一方となる第３分割領域３０６と、他方の分割領域３０２を分割したうちの他方となる第４分割領域３０７とも同様であり、１つ以上のストリングを過不足なく割り当てることができる境界線によって分割される。
【０１５０】
これによって第３分割領域３０６には、表３の第４ストリングを過不足なく割り当てることができ、第４分割領域３０７には、表３の第２ストリングを過不足なく割り当てることができる。このようにステップｄ１〜ｄ３を繰り返して、各分割領域を形成するとともに、分割領域に配置される各第１〜第４ストリングを割り当てる。
【０１５１】
図１７に示すように分割されると、第１分割領域３０４に表３に示す第３ストリングが割り当てられ、第２分割領域３０５に表３に示す第１ストリングが割り当てられ、第３分割領域３０６に表３に示す第４ストリングが割り当てられ、第４分割領域３０７に表３に示す第２ストリングが割り当てられる。
【０１５２】
ステップｄ４では、配置領域を分割する分割領域の組合せを作成するとともに、以前に作成した分割領域の組合せのほかに、他の分割領域の組合せが存在すると判断すると、ステップｄ１に戻り、以前に作成した分割領域の組合せとは異なる分割領域の組合せを作成する。
【０１５３】
図１８は、図１７とは異なる分割領域の組合せで配置領域を分割した状態を示す。図１８に示す分割領域の組合せでは、まず、行方向に配置領域を分割し、第１太陽電池モジュール２１ａが３０枚と、第２太陽電池モジュール２１ｂが３枚と、第３太陽電池モジュール２１ｃが３枚とからなる下部分割領域３１０と、第１太陽電池モジュール２１ａが１０枚と第２太陽電池モジュール２１ｂが２枚と第３太陽電池モジュール２１ｃが２枚とからなる上部分割領域３１１とに分割する。
【０１５４】
次に、一方の分割領域３１０に表５に示す第１〜第３ストリングを割り当て、他方の分割領域に表５に示す第４ストリングを割り当て、次に下部分割領域３１０を行方向に分割し、第１太陽電池モジュール２１ａが９枚と第３太陽電池モジュール２１ｃが３枚とからなる左側分割領域３１２と、第１太陽電池モジュール２１ａが２１枚と、第２太陽電池モジュール２１ｂが３枚とからなる中央右側分割領域３１３とに分割し、左側分割領域３１２に表５に示す第２ストリングを割り当て、中央右側分領域３１３に表５に示す第１および第３ストリングを割り当てる。
【０１５５】
さらに中央右側分割領域３１３を行方向に分割し、第１太陽電池モジュール２１ａが１２枚からなる中央分割領域３１４と、第１太陽電池モジュール２１ａが９枚と第２太陽電池モジュール２１ｂが３枚とからなる右側分割領域３１５とに分割し、中央分割領域３１４に表５に示す第１ストリングを割り当て、右側分割領域３１５に第３ストリングを割り当てたものである。
【０１５６】
これによって、上部分割領域３１１に第４ストリングが、左側分割領域３１２に第２ストリングが、中央分割領域３１４に第１ストリングが、右側分割領域３１５に第２ストリングが割り当てられる。
【０１５７】
このようにステップｄ４において、１つ以上の分割パターンを求め、配置領域を分割する新たな分割パターンがなくなると、ステップｄ５に進み、分割領域の作成動作を終了する。
【０１５８】
図１９は、ステップｃ３における手順をさらに具体的に示すフローチャートである。ステップｅ０で、分割領域の作成動作が終了すると、ステップｅ１およびステップｅ２に進み、配線経路作成手段１０７は、ステップｃ２でストリングが割り当てられた分割領域の組合せ毎に、ストリングに属する太陽電池モジュールを直列に接続する配線経路の決定動作を開始する。
【０１５９】
ステップｅ１では、予めモジュールの配線方向の優先順位を設定する。モジュールの配線方向の優先順位は、縦方向優先と横方向優先との２種類が存在し、縦方向優先の場合は、列方向Ｙ、斜め方向、行方向Ｘの順に優先順位が設定される。また横方向優先の場合は、行方向Ｘ、斜め方向、列方向Ｙの順に優先順位が設定される。
【０１６０】
ステップｅ２では、予め定める第１条件に従って、対象とするストリングに属する先頭モジュールを割り付ける。たとえば第１条件に従うことで先頭モジュールは、上下左右斜の８方向に隣接する他のモジュールの数が一番少ないものが先頭モジュールとして選択される。第１条件に合致するモジュールが複数存在する場合はその全てをそれぞれ先頭モジュールとした場合の配線を求め、その中で最善のものを残す。このように配線方向の優先順位および先頭モジュールを決定すると、ステップｅ３に進む。
【０１６１】
ステップｅ３では、ステップｅ２で決定された先頭モジュールを、対象とするストリングに割り付け、その先頭モジュールを対象モジュールとし、ステップｅ４に進む。ステップｅ４では、ストリングに属する全てのモジュールが割り付けられたか同か否かを判断し、全てのモジュールが割り付けられていると、ステップｅ５に進んで動作を終了する。そうでないと、ステップｅ６に進む。
【０１６２】
ステップｅ６では、対象モジュールと隣り合うモジュールのうち、予め定める第２条件に従って、最優先に接続されるべきモジュールがあるかどうかを判断する。たとえば第２条件は、割り付けされていないこと、対象となるストリングに属するモジュールになりうること、対象モジュールに隣り合うことおよび割り付けされていない隣り合うモジュールが１つのみのモジュールであることの４つの条件を満足する。
【０１６３】
第２条件を満たすモジュールが存在すると、ステップｅ７に進み、そのモジュールを新たに対象モジュールとして割り付け、ステップｅ４に戻る。最優先のモジュールが無ければ、ステップｅ８に進む。
【０１６４】
ステップｅ８では、対象モジュールと隣り合うモジュールのうち、予め定める第３条件に従って、接続可能なモジュールがあるかどうかを判断する。たとえば第３条件は、割り付けされていないこと、対象となるストリングに属するモジュールになりうること、対象モジュールに隣り合うモジュールであることの３つの条件を満足する。
【０１６５】
第３条件を満たすモジュールが存在すると、ステップｅ９に進み、接続可能なモジュールを新たに対象モジュールとして割り付け、ステップｅ４に戻る。接続可能なモジュールが複数ある場合には、配線方向の優先順位に従って接続可能なモジュールが決定される。なお、接続可能なモジュールが無ければ、ステップｅ１０に進む。
【０１６６】
ステップｅ１０では、配置領域内に予め定める第４条件に従って、対象モジュールとなりうるものがあるかどうかを判断する。第４条件は、割り付けされていないこと、対象となるストリングに属するモジュールになりうることの２つの条件を満足するモジュールのうち、割り付けされてない隣り合うモジュールの数が最も少ないモジュールであるモジュールであることが条件となる。
【０１６７】
第４条件を満たすモジュールが複数存在すると、ステップｅ１１に進み、予め定められたルールに従って１つを選択し、そのモジュールをストリングに割り付け、ステップｅ４に戻る。ステップｅ１０において、第４条件を満足するモジュールが存在しないと、ステップｅ１２に進む。ステップｅ１２では、エラー情報を報知する。
【０１６８】
このようにしてストリングに属する各モジュールを割り付け、先頭モジュールから割り付けられた順に配線経路を設定する。このようにして複数の配線経路を作成し、ストリングが割り当てられた分割領域毎について、全ての配線経路の組合せを求める。
【０１６９】
なお、接続元モジュールに隣接して配置されているモジュール等、接続しやすい条件にあるモジュールを優先的に接続先モジュールとして選択し、配線経路が、隣接して配置された太陽電池モジュールを順に直列に接続したもの、すなわち一筆書きに延びることが好ましい。
【０１７０】
このようにして、ストリングが割り当てられた各分割領域の組合せ毎に、１つ以上複数の配線経路を求めることができる。このような図１９に示すフローチャートの動作をすべての分割領域の組合せで行うことによって、分割領域毎の配線経路を複数求めることができる。
【０１７１】
図２０は、１つの配線経路例を示す屋根面の平面図であり、図２１は、図２０に示す配線経路例とは異なる他の配線経路例を示す屋根面の平面図である。配線経路２６は、隣接する太陽電池モジュールが順に直列に配置されることが好ましい。
【０１７２】
図２２は、ステップｃ５における手順をさらに具体的に示すフローチャートである。配線経路作成手段１０７は、予め定める条件に従って太陽電池モジュールの配線経路を評価し、最適な配線経路を選択する。評価の一例を以下に示す。
【０１７３】
ステップｆ０で、太陽電池モジュールの割り付けが終了すると、ステップｆ１に進み、配線経路作成手段１０７は、モジュールの配線経路の評価動作を行う。
【０１７４】
ステップｆ１では、複数の配置領域にまたがるストリングの数の一番少ない配線経路を抽出し、ステップｆ２に進む。ステップｆ２では、配線経路のうち、隣接しているモジュールを接続するストリングが一番多い配線経路を抽出し、ステップｆ３に進む。ステップｆ３では、配線経路のうち、１つの分割領域と１つのストリングとが対応するパターンの数が多いものを抽出し、ステップｆ４に進む。
【０１７５】
ステップｆ４では、各ストリングの境界線の長さの合計が少ない順に配線経路を抽出し、ステップｆ５に進む。ステップｆ４においてたとえば、図２０に示す配線経路の場合、境界線の総長さは、太陽電池モジュールの一辺の１５倍の長さである。また、図２１に示す配線経路の場合、境界線の総長さは、太陽電池モジュールの一辺の１７倍の長さである。この場合、図２０に示した配線経路２６のほうが図２１に示した配線経路２６よりも境界線の長さの合計が少ないので、図２０に示した配線経路２６を選択する。
【０１７６】
ステップｆ５では、行方向Ｘまたは列方向Ｙの接続が多いもの、すなわち行方向Ｘおよび列方向Ｙに交差する斜め方向に延びる配線が少ないものを選択し、ステップｆ６に進む。ステップｆ６では、ステップｆ１〜ステップｆ５で最も条件に一致した配線経路を決定し、ステップｆ７に進む。ステップｆ７では、配線経路作成動作を終了する。ステップｆ１〜ｆ５のうち特に重要な条件については、重みつけを行い。配線経路を決定してもよい。またこのような評価は、一例であって、この評価に限定されるものではない。
【０１７７】
配線経路作成手段が配線経路を決定すると、図１に示すステップｓ６で結果出力手段が、配線経路作成手段が決定した配線経路を出力する。
【０１７８】
図２３は、本発明による配線経路で設計される太陽光発電装置４１０を示すブロック図である。図２３は、図２４に示す従来技術の太陽光発電装置１０に対して配線経路が異なる。したがって対応する構成については、説明を省略し、図２４に示す太陽光発電装置の参照符号に４００を加えた参照符号を付する。
【０１７９】
各ストリングの出力電圧をパワーコンディショナの規定電力範囲にしたうえで、図２４の従来の太陽光発電装置１０に比べて、各ストリングの形状、ストリング間の境界線を単純な形状とし、モジュールを電気接続する際のミスをへらすことができる。
【０１８０】
以上のように本発明の実施の一形態によれば、作成される配線経路に従ってモジュールが直流に接続されて各ストリングが構成される。各ストリングに属するモジュールの出力電圧の合計値は、パワーコンディショナの規定電圧範囲に収まるので、各ストリングは、パワーコンディショナの規定電圧範囲内の出力電圧を出力し、太陽光発電装置２０の発電能力が大きく低下することを防止することができる。
【０１８１】
また配置領域で隣接する少なくとも２つのストリング間の境界に臨む太陽電池モジュールを行方向または列方向に並べることができ、各モジュールを直列に接続する配線経路を、その境界付近で直線状に延ばすことができ、ジグザグに延びることがない。すなわちストリングの形状を単純な形状にすることができる。これによって太陽電池モジュールの施工作業において、２つのうち一方のストリングに属するモジュールと、２つのうち他方のストリングに属するモジュールとを接続するような接続ミスを低減させることができる。
【０１８２】
さらにパワーコンディショナに昇圧回路を組み込むことによって、パワーコンディショナの規定電圧範囲を広げることができ、ストリングの組合せを増やすことができる。これによってさらに配線経路の組合せを複数求めることができ、配線経路のうちから、さらに接続ミスの少ない配線経路を選択することができる。
【０１８３】
また複数の配線経路のうちから、太陽光発電装置の発電電力の下限値、価格の上限値、接続条件などの条件を満足する配線経路を決定することができ、施工の容易性と、価格と、発電能力とを、設計者のニーズに応じたバランスのよい配線経路を決定することができる。
【０１８４】
また分割領域とストリングとを対応付けることによって、分割領域に、１つ以上のストリングに属するモジュールを過不足なく配置することができる。これによって配置領域で隣接する少なくとも２つのストリング間の境界に沿って配置されるモジュールを行方向または列方向に整列するように各ストリングを配置領域に容易に割り当てることができる。
【０１８５】
また配置領域における分割領域の組合せを順次変更していくことによって、分割領域と前記１つ以上のストリングとの対応付けの組合せを多く探索することができ、ストリングの配置領域における割り当てを複数求めたうえで、より最適な割り当てを選ぶことができる。
【０１８６】
また図１４のステップｄ１〜ｄ３に示すように、配置領域の分割を繰り返し、配置領域を複数の分割領域に分割することによって、２つのストリング間の境界付近で配線経路が直線状に延びる箇所を可及的に増やすことができ、モジュールの接続ミスをさらに低減することができる配線経路を作成することができる。
【０１８７】
また形状および出力電圧の異なるモジュールの種類毎に異なる情報を用いることによって、モジュールの種類毎に出力電圧に関する情報が異なる場合であっても、配線経路を作成することができる。出力電圧に関する情報は、たとえばモジュールの大きさ、形状および出力電圧などである。本実施の形態では、形状および出力電圧が異なる３種類のモジュールを用いたが、さらに他の種類のモジュールを用いても、配線経路の作成することができる。たとえば形状が同じで出力電圧が異なるモジュールを用いてもよい。
【０１８８】
また作成される各ストリングの組合せ毎の、パワーコンディショナの組合せを作成することで、ストリングは、パワーコンディショナの規定電力範囲および規定電流範囲に収まる出力電力および出力電流を出力することができる。これによってストリングの出力を確実にパワーコンディショナに与えることができる。またパワーコンディショナの入力端子数をストリング数より多くすることで、パワーコンディショナに接続できない余剰なストリングが生じることをなくすことができる。
【０１８９】
また費用が安価となるパワーコンディショナの組合せを用いて太陽光発電装置を構成することができ、電力変換効率の大きい低下を防ぐとともにモジュールの接続ミスを防止したうえで、さらに生産コストを低下することができる。また電力変換効率が高くなる太陽光発電装置を構成することができ、モジュールの接続ミスを防止したうえで、電力変換効率が高い配線経路を求めることができる。
【０１９０】
また２つのストリング間の境界に沿うモジュールの数を少なくしする、すなわち境界線の長さを短くすることで、２つのうち一方の太陽電池ストリングに属するモジュールと、２つのうち他方のストリングに属するモジュールとを接続するような接続ミスをさらに低減させることができる。
【０１９１】
また前記太陽光発電装置の設計方法をコンピュータに実行させることによって、組合せが多数通り存在する場合であっても、太陽光発電装置の配線経路を作成することができる。また容易かつ短時間でミスなく、費用が安価で、電力変換効率が高く、かつ単純で施工しやすい配線経路を決定することができる。
【０１９２】
また本発明の実施の形態は、発明の一例示に過ぎず、発明の範囲内において構成を変更することができる。たとえばコンピュータを用いて、太陽光発電装置の配線経路を作成したが、設計者が設計手順のうち一部についてコンピュータを用いて、またはコンピュータを用いずに配線経路を作成してもよい。
【０１９３】
また設計手順の順序は、上述した手順の順番に限定されず、作成するための情報が予め既知の場合などには、一部の手順を省略してもよい。また上述した手順の順番を変更してもよい。また太陽電池モジュールは、家庭用住宅の屋根面に設けられるとしたが、屋外に配置されていればよく、他の建築物の屋根面以外の場所に配置されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１９４】
【図１】本発明の実施の一形態である太陽光発電装置２０の設計手順を示すフローチャートである。
【図２】太陽光発電装置２０の構成を示すブロック図である。
【図３】複数の屋根面２２ａ，２２ｂのうちの１つの屋根面２２ａを拡大して示す平面図である。
【図４】本発明の太陽光発電装置２０の設計を支援する設計支援装置１００を示すブロック図である。
【図５】太陽電池モジュール２１を配置前の屋根面２２ａを示す正面図である。
【図６】パワーコンディショナの電力変換効率を示すグラフである。
【図７】設計支援装置１００を実現するための具体的構成を示すブロック図である。
【図８】ストリング組合せ作成手段１０４の具体的な動作手順を示すフローチャートである。
【図９】コンディショナ組合せ作成手段１０５の具体的な動作手順を示すフローチャートである。
【図１０】コンディショナ組合せ動作における各組合せの一例を示す系統図である。
【図１１】配線経路作成手段１０７の動作手順を示すフローチャートである。
【図１２】配線経路作成動作における各組合せの一例を示す系統図である。
【図１３】互いに離れたモジュールを接続して構成されるストリング７００を示す平面図である。
【図１４】ステップｃ２における分割手順をさらに具体的に示すフローチャートである。
【図１５】分割手順を説明するために屋根面を示す平面図である。
【図１６】分割手順を説明するために屋根面を示す平面図である。
【図１７】分割手順を説明するために屋根面を示す平面図である。
【図１８】図１５とは異なる分割パターンで配置領域を分割した状態を示す。
【図１９】ステップｃ３における手順をさらに具体的に示すフローチャートである。
【図２０】１つの配線経路例を示す屋根面の平面図である。
【０１９５】
【図２１】図２０に示す配線経路例とは異なる他の配線経路例を示す屋根面の平面図である。
【図２２】ステップｃ５における手順をさらに具体的に示すフローチャートである。
【図２３】本発明による配線経路で設計される太陽光発電装置４１０を示すブロック図である。
【図２４】従来技術の太陽光発電装置１０を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１９６】
２０  太陽光発電装置
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ  太陽電池モジュール
２２ａ，２２ｂ  屋根面
２３ａ，２３ｂ  パワーコンディショナ
２４  配置領域
２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ  太陽電池ストリング
２６  配線経路
２７ａ，２７ｂ，２７ｄ，２７ｃ  分割領域
２９ａ，２９ｂ，２９ｃ  個別領域
１００  設計支援装置
１０１  配置情報取得手段
１０２  コンディショナ情報取得手段
１０３  モジュール情報取得手段
１０４  ストリング組合せ作成手段
１０５  コンディショナ組合せ作成手段
１０６  ストリング組合せ優先順位付け手段
１０７  配線経路作成手段
１０８  結果出力手段
３００，３０３，３０８  分割線
Ｘ  行方向
Ｙ  列方向
【図１】
2005107674.tif 000010
【図２】
2005107674.tif 000011
【図３】
2005107674.tif 000012
【図４】
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【図５】
2005107674.tif 000014
【図６】
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【図７】
2005107674.tif 000016
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2005107674.tif 000020
【図１２】
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【図１３】
2005107674.tif 000022
【図１４】
2005107674.tif 000023
【図１５】
2005107674.tif 000024
【図１６】
2005107674.tif 000025
【図１７】
2005107674.tif 000026
【図１８】
2005107674.tif 000027
【図１９】
2005107674.tif 000028
【図２０】
2005107674.tif 000029
【図２１】
2005107674.tif 000030
【図２２】
2005107674.tif 000031
【図２３】
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【図２４】
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