(57)【要約】【課題】これまでの太陽光発電システムでは、影が生じる出力が低下するなどの要因から、落雷対策として避雷機構を用いることができなかった。【解決手段】上記課題を解決するため、本発明の太陽光発電システムでは、架台等に設置されるとともに所定間隔をもって配置された複数の太陽電池モジュールと、この太陽電池モジュールへの直撃雷を回避可能に設けられた受雷部を有する避雷機構を備え、前記避雷機構は、伸長または収縮可能に構成されていることを特徴としている。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
架台等に設置されるとともに所定間隔をもって配置された複数の太陽電池モジュールと、この太陽電池モジュールへの直撃雷を回避可能に設けられた受雷部を有する避雷機構を備えた太陽光発電システムにおいて、
前記避雷機構は、伸長または収縮可能に構成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】
前記避雷機構は、収縮状態では、前記受雷部を前記太陽電池モジュールの下方に位置させることが可能な請求項１記載の太陽光発電システム。
【請求項３】
前記避雷機構には制御部を有し、前記制御部は雷情報があったとき収縮状態とすることを特徴とする請求項１または２記載の太陽光発電システム。
【請求項４】
前記避雷機構には制御部を有し、前記制御部は外部指示により収縮可能であることを特徴とする請求項１または２記載の太陽光発電システム。
【請求項５】
前記避雷機構を複数備えたものにおいて、少なくとも前記複数の太陽電池モジュールのうち、最後方の避雷機構は常時伸長状態であることを特徴とする請求項１乃至４記載の太陽光発電システム。
【請求項６】
直撃雷を受雷可能な受雷部と、大地への接地極と、受雷部および接地極を接続する導線とを備えた避雷機構において、前記受雷部は前記接地極とが接続した状態で上昇または下降可能に構成されていることを特徴とする太陽光発電システムに用いる避雷機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光を用いて発電を行う太陽光発電システムに関し、特に太陽電池モジュール表面に生じる影により出力が低下することを防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な太陽光発電システムでは、太陽電池モジュール（ストリング）により太陽光のエネルギーを直流電力に変換した後、各ストリング電圧を各ストリング毎に接続箱などにより直列接続した後に１つにまとめ、まとめられた直流電力をパワーコンディショナシステム（以下、「ＰＣＳ」という。）により交流電力に変換する。
【０００３】
すなわち、太陽光発電システムは、太陽電池モジュールに設けられたセルに太陽光などの光が照射されることで発電することで直流電力を発生し、ＰＣＳによって交流電力に変換され、電力系統に電力を供給すべく系統連系されている。また、発電量を確保するために、複数の太陽電池モジュールを接続し敷設している。
【０００４】
特に、１メガワット以上の発電を行ういわゆるメガソーラシステムにおいては、広大なエリアに広域にわたって太陽電池モジュールが設置される。
【０００５】
ところが、各太陽電池モジュールは、表面（発電するセルを有する面）に影がかかった場合、該当する太陽電池モジュールのストリングだけ、他のストリングと比較し発電電力が落ち込むため、設置する際には、受光する側の太陽電池モジュール等の影にならないように配慮している。
【０００６】
一方、このような太陽光発電システムでは、落雷に対し次のような対策がなされている。
【０００７】
すなわち、図８に示すように、送電線１０１に落ちた直撃雷Ａが高電圧となって柱状部１０３を経由して太陽光発電システム１０５に導かれ、いわゆる誘導雷により太陽光発電システム１０５等の損傷を防止するため、遮断器１０７の上流やトランス１０９の上流、あるいはパワーコンディショナシステム１１１（以下、「ＰＣＳ」という。）の上流に避雷器１１３、１１５、１１７を設けている。
【０００８】
これにより、雷による送電線１０１の高電圧は避雷器１１３、１１５、１１７を介して大地と導かれ、ＰＣＳ１１１や太陽光発電システム１０５などの周辺機器の損傷の防止等を図っている。
【０００９】
ただ、落雷に対し誘導雷について対策がなされているが、直撃雷についての対策はなされていないことが少なくない。
【００１０】
これは、直撃雷に対しては避雷針を設ける必要があるが、建築基準法では、高さ２０ｍ以上の場合に避雷針の設置を義務付けられているが、太陽光発電システムでは、このような広大なエリアに設置する場合には高さ２０ｍとなることがほとんどないこと、また、前述したよう太陽電池モジュール表面に影ができると出力が低下することが考えられる。
【００１１】
ちなみに、避雷針については高さにより保護角は異なり、たとえば新ＪＩＳでは、２０ｍの場合５５度となっており、これを踏まえて所定間隔で設置することになる。このため、太陽光発電システムより高い位置に避雷機構が位置することになり、太陽光発電システムの最後方にのみ設けることでは全エリアをカバーすることはできず、直撃雷対策には、避雷機構を前後太陽電池モジュール間に設置せざるをえない。
【００１２】
このような、各ストリング間に出力電圧値の不均衡が生じた場合であっても、各ストリングから発電電力を安定的に取り出すものとして、たとえば特許文献１のような太陽光発電システムが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０１１−８３４８号公報（図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、特許文献１にかかる技術では、太陽電池モジュールに影ができた場合でも、なるべく出力を出そうとするもので、出力低下を抑制する思想のものは見当たらなかった。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明の太陽光発電システムでは、架台等に設置されるとともに所定間隔をもって配置された複数の太陽電池モジュールと、この太陽電池モジュールへの直撃雷を回避可能に設けられた受雷部を有する避雷機構を備え、前記避雷機構は、伸長または収縮可能に構成されていることを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の太陽光発電システムの設置例を示した図である。
【図２】本発明の太陽光発電システムにおける上面図である。
【図３】本発明の太陽光発電システムにおける拡大側面図である。
【図４】本発明の太陽光発電システムにおける避雷機構の収縮時の内部構造を示した図である。
【図５】本発明の太陽光発電システムにおける避雷機構の伸張した状態を示した図である。
【図６】本発明の太陽光発電システムにおけるブロック図である。
【図７】本発明の太陽光発電システムにおけるブロック図である。
【図８】本発明の電力系統から太陽光発電システムまで一般的な構成を示したである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施例を説明する。
【００１８】
本発明による太陽光発電システムにおける実施例１につき、図１を参照して説明する。
【００１９】
図１は、太陽光発電システムの全体概要を示した図である。
【００２０】
太陽光発電システム１は、複数の太陽電池モジュール３を所定枚数（例えば２０枚）ごとに区分けし配置している。太陽電池モジュール３は、地面より所定高さ（例えば２ｍ）上方に位置し、且つ、所定角度（例えば２０度）となるよう、架台５に設置している。
【００２１】
所定高さとしているのは、積雪やメンテナンス性等を考慮しているためのである。また、太陽電池モジュール３の設置傾斜角度は、年間を通して太陽光を最適に受光できる角度としている。
【００２２】
複数の太陽電池モジュール３は、所定電圧となるよう配線７により直列接続しており、これによりストリングを形成している。また、所望の発電電力となるよう複数のストリングを構成している。
【００２３】
本実施例では、区分けした隣接する太陽電池モジュールと直列接続している。
【００２４】
図２は、本願発明の太陽光発電システムを上方から見た図である。
【００２５】
太陽光Ｓは太陽光の照射方向を示している。
【００２６】
傾斜に設置した複数の太陽電池モジュール３は、晴天時には、それぞれ全面で太陽光Ｓを受光できるよう配置している。
【００２７】
符合１３は、本願発明の太陽光発電システム１における避雷機構である。
【００２８】
符合１４も避雷機構であり、太陽光発電システム1の最後方に配置している。
【００２９】
太陽電池モジュール３は、直列接続することでストリングを構成し、所定数のストリングが接続箱９に並列接続することで束ねられている。また、同様の接続箱９が複数個も受けられ、これら複数の接続箱９がパワーコンディショナシステム１１（以下、「ＰＣＳ」という。）に接続されている。ストリング数および並列数については、接続するＰＣＳの定格電圧および定格電流内におさまるようにしている。
【００３０】
図３は、本願発明の太陽光発電システムの側面図である。
【００３１】
区分けされた前方側の太陽電池モジュール（図中３Ａ）の後方には、避雷機構１３が配置され、隣接する後方の太陽電池モジュール３（図中３Ｂ）は、前方の太陽電池モジュール３が影とならないよう所定間隔を設けて、太陽光を全面で受光できるよう配置されている。
【００３２】
このとき、避雷機構１３は、収縮した状態（最も高さを低くした状態）となっており、避雷機構１３の先端に設けた受雷部１５を含め、後方の太陽電池モジュールに対して影とならない高さとしている。
【００３３】
図４は、本願発明の太陽光発電システムにおける避雷機構の収縮時の内部構造を示した図である。
【００３４】
避雷機構１３は、図に示すように、発生した雷による直撃雷の高電圧を安全に大地に流すべく、受雷部１５、導線１７および接地極１９で構成している。
【００３５】
また、受雷部１５を所定高さまで伸長可能に受雷部１５を保持する円筒部２２が設けられている。円筒部２２は、最外側の第一の円筒部２３、その内側に設けられた第二の円筒部２５、同様に第三の円筒部２７、第四の円筒部２９、そして最内側の第五の円筒部３１により構成している。本実施例では、受雷部１５は、第五の円筒部によって支持されている。
【００３６】
円筒部２２は、地面に設置されたベース部２１の上方に設けられている。
【００３７】
ベース部２１には、内部に制御部３３、受信部３５、前記円筒部２２を上昇または下降させる駆動部３７および巻回部３９が配置されている。
【００３８】
巻回部３９には、導線１７が巻回されている。導線１７は、一端側は接地極１９を構成し地中に埋設されており、他端側は受雷部１５と接続されている。
【００３９】
円筒部２２は駆動部３７により上昇する際、第二の円筒部２５が上昇し、上昇仕切ると、第二の円筒部２５の上昇状態を保持しつつ第三の円筒部２７が上昇する、以下同様に、第四の円筒部２９、第五の円筒部３１が上昇するよう構成されている。
【００４０】
円筒部２２の上昇時、受雷部１５と接続された導線１７は、受雷部１５の上昇とともに巻回部３９に巻回された導線１７も連動して引き上げられ、避雷機構１３の伸長状態でも受雷部１５と接地極１９と電気的に接続されているよう構成されている。
【００４１】
円筒部２２の下降時は、円筒部２２の下降と駆動部３７と同期して、巻回部３９が導線１７を巻回する方向に駆動軸４０が駆動するよう制御部３３により制御する構成となっている。
【００４２】
図６は、本発明の太陽光発電システムにおけるブロック図である。
【００４３】
受信部３５については、後述する雷情報判定部４３にて、太陽光発電システム１が設置された地域または近辺で落雷があるとの気象情報４７を送信部４９から送信し、受信部３５にて受信する。受信部３５にて受信した雷情報にもとづき、制御部３３にて駆動部３７を制御する。
【００４４】
また、雷情報判定部４３については、落雷の可能性がある場合、たとえば、太陽光発電システム１の上空が曇っている場合も、避雷機構１３を伸長状態としている。たとえば、日中、本来太陽光が照射され発電している時間帯にもかかわらず、発電していない場合は上空に雲が掛かっている可能性があり、発電していない状態では、避雷機構１３を伸長状態としても影響がなく、落雷の可能性も否定できないため、伸長状態とする。これは、時計機能４５と発電状態検知手段（図示せず）を設けることで、設定された時間帯に太陽電池モジュール３による発電状態を検知し、発電していない場合は、上空が曇っていると推定できる。これにより雷情報判定部４３から送信部４９により送信し、受信部３５にて受信することで、同様に、避雷機構１３の収縮および伸長状態に制御することができる。
【００４５】
図５は、避雷機構１３の伸長状態を示した図である。
【００４６】
避雷機構１３は、傾斜状に配置された太陽電池モジュール３に対して、避雷針としての機能を発揮すべく受雷部１５を太陽電池モジュールより上方に位置するよう円筒部２２を上昇させている。このときの受雷部１５の高さは、保護する太陽電池システムの配置および避雷機構１３の設置位置から保護角法に基づき決定している。
【００４７】
図７は、雷情報を管理者等により直接制御部に送信可能とする場合のブロック図である。
【００４８】
前述では、雷情報を、気象庁などの気象情報４７により基づいて行ったが、太陽光発電システム１を管理する管理センター４１があり、管理センター４１における管理者周辺状況等によりが雷の可能性があると判断した場合は、管理者が避雷機構高さ入力部５１により直接受信部３５に避雷機構１３を伸長または収縮させる指示を送信部４９を介して送信可能に構成している。
【００４９】
以上の通り、本発明の太陽光発電システムでは、太陽電池モジュール等周辺機器に対し、直撃雷の対策を行いつつ、影による出力低下を抑制することができる。
【００５０】
本実施例では、最後方の避雷機構を常時伸長状態のものを用いたが、本願発明の避雷機構を用いてもかまわない。
【００５１】
また、架台の形状、避雷機構の設置位置、設置数、円筒部の段数や形状または内部の導線の配置・保持については本願発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更であることはいうまでもない。
【００５２】
さらには、避雷機構への雷情報の送信は、無線で行ったが有線で行ってもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１、太陽光発電システム
３、太陽電池モジュール
５、架台
７、配線
９、接続箱
１１、パワーコンディショナシステム（ＰＣＳ）
１３、避雷機構
Ｓ、太陽光
１５、受雷部
１７、導線
１９、接地極
２１、ベース部
２２、円筒部
２３、第一の円筒部
２５、第二の円筒部
２７、第三の円筒部
２９、第四の円筒部
３１、第五の円筒部
３３、制御部
３５、受信部
３７、駆動部
３９、巻回部
４１、管理センター
４３、雷情報判定部
４５、時計機能
４７、気象情報
４９、送信部
５１、避雷機構高さ入力部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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