(57)【要約】【課題】太陽電池モジュールの出力を検出する出力検出部の交換が容易であり、尚且つ、出力をモニタする太陽電池モジュールの数や位置を簡単に所望の設定に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】太陽光発電システムは、太陽電池モジュールの出力を検出する出力検出部を有する太陽電池モジュールを複数備える。前記出力検出部は、前記太陽電池モジュールによって生成される電力の出力部となる端子ボックスの外部に設けられ、前記出力検出部を前記端子ボックスに対して着脱可能とするための着脱部材を介して前記端子ボックスに接続される。【選択図】図１Ｃ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池モジュールの出力を検出する出力検出部を有する第１太陽電池モジュールを複数備え、
前記出力検出部は、前記第１太陽電池モジュールによって生成される電力の出力部となる端子ボックスの外部に設けられ、前記出力検出部を前記端子ボックスに対して着脱可能とするための着脱部材を介して前記端子ボックスに接続されることを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項２】
太陽電池モジュールの出力を検出する出力検出部を有さない第２太陽電池モジュールを複数備える請求項１に記載の太陽光発電システム。
【請求項３】
前記第１太陽電池モジュールの個数が前記第２太陽電池モジュールの個数よりも少ない請求項２に記載の太陽光発電システム。
【請求項４】
複数の太陽電池モジュールを接続している太陽電池ストリング毎に、前記第１太陽電池モジュールを少なくとも１つ設けている請求項２または請求項３に記載の太陽光発電システム。
【請求項５】
前記第１太陽電池モジュールは、前記出力検出部の検出結果を送信する送信部を有し、前記出力検出部および前記送信部は前記第１太陽電池モジュールの裏面に固定される請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽光発電システム。
【請求項６】
最大出力が４００ｋＷ以上である請求項１〜５のいずれか１項に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、複数の太陽電池モジュールを備える太陽光発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境保護の重要性の高まりとともに太陽光発電への期待が大きくなっており、住宅用太陽光発電システムの他に、住宅用太陽光発電システムに比して出力電力が格段に大きい産業用太陽光発電システムが積極的に導入あるいは計画されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２８７６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
太陽光発電システムの出力状態を細かく把握するために、太陽電池モジュールの出力を検出する出力検出部を設ける構成（例えば特許文献１参照）にすることが考えられる。
【０００５】
しかしながら、出力検出部を構成する電子部品は太陽電池モジュールよりも寿命が短いため、出力検出部の修理や交換が必要となる。したがって、出力検出部の修理あるいは交換が簡単な構成であることが好ましい。
【０００６】
また、太陽光発電システムの出力状態を把握して何に利用するかによって、出力をモニタしなければならない必要最低限の太陽電池モジュールの数や位置が変わってくる。このため、出力をモニタする太陽電池モジュールの数や位置を簡単に利用目的に適した設定にできることが好ましい。
【０００７】
なお、出力検出部を設けても太陽光発電システムの発電電力が増えるわけではないため、出力検出部の設置費用および保守費用の分だけ発電コストが増加することになる。つまり、太陽光発電システムの発電電力を電力会社に売電することで太陽光発電システムに投資した費用を回収するといったコスト面から考えると、出力検出部を太陽電池モジュール毎に設ける構成は好ましくない。
【０００８】
本発明は、上記の状況に鑑み、太陽電池モジュールの出力を検出する出力検出部の交換が容易であり、尚且つ、出力をモニタする太陽電池モジュールの数や位置を簡単に所望の設定に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】
上記目的を達成するために本発明に係る太陽光発電システムは、太陽電池モジュールの出力を検出する出力検出部を有する第１太陽電池モジュールを複数備え、前記出力検出部は、前記第１太陽電池モジュールによって生成される電力の出力部となる端子ボックスの外部に設けられ、前記出力検出部を前記端子ボックスに対して着脱可能とするための着脱部材を介して前記端子ボックスに接続される構成とする。
【００１０】
このような構成によると、着脱部材（例えばコネクタ）によって出力検出部を端子ボックスに対して着脱することができるので、出力検出部の交換が容易であり、尚且つ、出力をモニタする太陽電池モジュールの数や位置を簡単に所望の設定にすることができる。
【００１１】
また、太陽電池モジュールの出力を検出する出力検出部を有さない第２太陽電池モジュールを複数備えるようにすることが好ましい。
【００１２】
このような構成によると、出力検出部を太陽電池モジュール毎に設けないので、発電コストの増加を抑えることができる。
【００１３】
また、発電コストの増加をより効果的に抑える観点から、前記第１太陽電池モジュールの個数を前記第２太陽電池モジュールの個数よりも少なくすることが好ましい。
【００１４】
また、複数の太陽電池モジュールを接続している太陽電池ストリング毎に、前記第１太陽電池モジュールを少なくとも１つ設けることが好ましい。
【００１５】
このような構成によると、太陽電池ストリング単位で故障や異常を検出できるので、メンテナンス時間の短縮を図ることができ、太陽光発電システムの発電稼働率を向上することが可能となる。
【００１６】
また、前記第１太陽電池モジュールは、前記出力検出部の検出結果を送信する送信部を有し、前記出力検出部および前記送信部は前記第１太陽電池モジュールの裏面に固定されることが好ましい。
【００１７】
このような構成によると、出力検出部および送信部が第１太陽電池モジュールの発電に悪影響を与えない。
【００１８】
また、例えば最大出力が４００ｋＷ以上であれば、太陽電池モジュールの個数が非常に多くなるので、本発明が奏する効果が顕著になる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る太陽光発電システムによると、太陽電池モジュールの出力を検出する出力検出部の交換が容易であり、尚且つ、出力をモニタする太陽電池モジュールの数や位置を簡単に所望の設定にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１Ａ】本発明の第１実施形態に係る太陽光発電システムの概略構成を示す図である。
【図１Ｂ】本発明の第１実施形態に係る太陽光発電システムの概略配置を示す図である。
【図１Ｃ】ＰＬＣ子機が設けられている太陽電池モジュールの裏面の一例を示す図である。
【図１Ｄ】図１ＣのＡ−Ａ’線での部分拡大断面図である。
【図１Ｅ】ＰＬＣ子機を２回交換した後の太陽電池モジュールの裏面を示す図である。
【図１Ｆ】４つの太陽電池モジュールを接続する例を示す図である。
【図１Ｇ】太陽電池モジュールの変形例を示す図である。
【図１Ｈ】ＰＬＣ子機の一構成例を示す図である。
【図１Ｉ】太陽電池モジュールの変形例を示す図である。
【図２】接続箱の一構成例を示す図である。
【図３】集電箱の一構成例を示す図である。
【図４】電力変換装置の一構成例を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る太陽光発電システムの概略構成を示す図である。
【図６】接続箱の他の構成例を示す図である。
【図７】電力変換装置の他の構成例を示す図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る太陽光発電システムの概略構成を示す図である。
【図９】接続箱の他の構成例を示す図である。
【図１０】電力変換装置の他の構成例を示す図である。
【図１１Ａ】太陽電池モジュールの第１配置パターンを示す図である。
【図１１Ｂ】太陽電池モジュールの第２配置パターンを示す図である。
【図１１Ｃ】太陽電池モジュールの第２配置パターンでの温度分布例を示す図である。
【図１１Ｄ】太陽電池モジュールの第３配置パターンを示す図である。
【図１２】太陽光発電システムの最大出力値に応じて異なる必要な手続き等を示す図である。
【図１３】太陽光発電システムの最大出力値に応じて異なる必要な設備等を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。
【００２２】
＜第１実施形態＞
図１Ａは、本発明の第１実施形態に係る太陽光発電システムの概略構成を示す図である。本発明の第１実施形態に係る太陽光発電システムは、５００ｋＷ級の太陽光発電システムであって、１６０個の太陽電池ストリング１＿＃１〜１＿＃１６０と、２０台の接続箱２＿＃１〜２＿＃２０と、４台の集電箱３＿＃１〜３＿＃４と、２台の電力変換装置４＿＃１〜４＿＃２と、変電設備５と、日照計群６Ａ及び６Ｂと、気温計群７Ａ及び７Ｂと、２台の通信機器８＿＃１〜８＿＃２とを備えている。なお、図が煩雑になることを避けるため、図１Ａにおいては接続箱２＿＃１〜２＿＃１０と通信機器８＿＃１とを結ぶ通信線及び接続箱２＿＃１１〜２＿＃２０と通信機器８＿＃２とを結ぶ通信線の図示を省略している。また、以下の説明では、太陽電池ストリング１＿＃１〜１＿＃１６０について、個々の区分けが不要な場合は太陽電池ストリング１と称することがある。同様に以下の説明では、接続箱２、集電箱３、電力変換装置４、通信機器８と称することがある。また、本発明の第１実施形態に係る太陽光発電システムの概略配置は図１Ｂの通りである。
【００２３】
太陽電池ストリング１＿＃１〜１＿＃１６０はそれぞれ最大出力２４０Ｗの多結晶太陽電池モジュールＭ１を１３個直列に接続した構成である。
【００２４】
通常、太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルを備える太陽電池本体部と、前記太陽電池本体部の周囲を保持して一体化する枠体と、前記太陽電池本体部が生成する電力の出力部となる端子ボックスと、前記端子ボックスに接続される出力ケーブルとを備えており、表面から順に透光性のガラス、または、プラスチック材からなる受光面保護板、シート状のエチレンビニルアセテート等の太陽電池セル封止材、前記太陽電池セル封止材の中に封止された単結晶シリコンや多結晶シリコンやアモルファスシリコンや化合物半導体等の太陽電池セル（本実施形態では太陽電池モジュールが多結晶太陽電池モジュールであるため多結晶シリコンの太陽電池セルを用いる）、前記太陽電池セル封止材を裏面から保護するバックフィルムの積層体を一体化して前記枠体に組み込んだ構成とされている。前記端子ボックス及び前記出力ケーブルは太陽電池モジュール１の裏面側に設けられている。
【００２５】
本発明の第１実施形態に係る太陽光発電システムは、ＰＬＣ（Power Line Communications）子機が設けられている太陽電池モジュールを備えており、ＰＬＣ子機は太陽電池モジュールの出力を検出する出力検出部を内蔵している。なお、後述する本発明の第２実施形態に係る太陽光発電システム及び本発明の第３実施形態に係る太陽光発電システムも同様である。
【００２６】
ここで、ＰＬＣ（Power Line Communications）子機が設けられている太陽電池モジュールの裏面の一例を図１Ｃに示す。端子ボックス１０１から雄コネクタＣ１を有する出力ケーブルＣＢ１と雌コネクタＣ２を有する出力ケーブルＣＢ２とが延出している。図１ＣのＡ−Ａ’線での部分拡大断面図である図１Ｄに示す通り、ＰＬＣ子機１０２は一部が枠体１０３に嵌まり込んだ状態で太陽電池モジュールの裏面に接着剤等で固定される。
【００２７】
ＰＬＣ子機１０２から雌コネクタＣ３を有するケーブルＣＢ３と雄コネクタＣ４を有する出力ケーブルＣＢ４とが延出している。ケーブルＣＢ３及びＣＢ４は出力ケーブルＣＢ１の延長ケーブルとなっている。同様に、ＰＬＣ子機１０２から雄コネクタＣ５を有するケーブルＣＢ５と雌コネクタＣ６を有する出力ケーブルＣＢ６とが延出している。ケーブルＣＢ５及びＣＢ６は出力ケーブルＣＢ２の延長ケーブルとなっている。
【００２８】
例えば、太陽電池モジュールの発電出力を２０年保証した場合、ＰＬＣ子機１０２の寿命を８年とすると、ＰＬＣ子機１０２を２回交換する必要がある。ＰＬＣ子機１０２を交換する際にＰＬＣ子機１０２を太陽電池モジュールの裏面から剥がすと太陽電池モジュールにダメージを与えるおそれがあるため、新たなＰＬＣ子機１０２を追加で設置する交換形態が好ましい。この場合、太陽電池モジュールに対する各ＰＬＣ子機１０２の幅Ｗ１を太陽電池モジュールの幅Ｗ２の１／３よりも小さくし、ＰＬＣ子機１０２を追加設置する場合は、幅方向に並べて設置すればよい。そのようにすると、ＰＬＣ子機１０２を２回交換した後の太陽電池モジュールの裏面は図１Ｅに示すようになる。なお、幅方向は太陽電池モジュールの短辺に沿った方向に限らず、太陽電池モジュールの長辺に沿った方向であってもよい。
【００２９】
なお、太陽光発電システムの発電電力を電力会社に売電することで太陽光発電システムに投資した費用を回収するといったコスト面から考えると、出力検出部を太陽電池モジュール毎に設ける構成は好ましくない。そこで、一部の太陽電池モジュールにのみＰＬＣ子機を設け、残りの太陽電池モジュールにはＰＬＣ子機を設けない構成が好ましい。ＰＬＣ子機を設ける太陽電池モジュールとＰＬＣ子機を設けない太陽電池モジュールとの配置例については後述する。
【００３０】
ここで、太陽電池モジュール同士の接続方法について説明する。例えば、４つの太陽電池モジュールを、ＰＬＣ子機を設けない太陽電池モジュール、ＰＬＣ子機を設ける太陽電池モジュール、ＰＬＣ子機を設けない太陽電池モジュール、ＰＬＣ子機を設けない太陽電池モジュールの順に直列接続する場合、図１Ｆに示すように接続すればよい。
【００３１】
また、上述した実施例では、太陽電池モジュールを境界線Ｂ−Ｂ’で領域を二分割した場合、一方の領域に端子ボックス１０１が位置し、他方の領域にＰＬＣ子機１０２が位置している。これに対して、図１Ｇのように、太陽電池モジュールを境界線Ｂ−Ｂ’で領域を二分割した場合の一方の領域に端子ボックス１０１およびＰＬＣ子機１０２を集中して配置すると、ケーブル長を短くすることができる。
【００３２】
ＰＬＣ子機１０２の一構成例として図１Ｈに示すように、太陽光モジュールの出力を検出する出力検出部と、出力検出部の検出結果を送信するＰＬＣ通信部とを雄コネクタＣ４−雌コネクタＣ３間の電力搬送線上に設ける構成を挙げることができる。出力検出部は、例えば、太陽光モジュールの出力電流を検出してもよく、太陽光モジュールの出力電力を検出してもよく、両方を検出してもよい。
【００３３】
接続箱２＿＃１〜２＿＃２０はそれぞれ８回路入力の接続箱である。接続箱２＿＃ｉは、８個の太陽電池ストリング１＿＃（８ｉ−７）〜１＿＃８ｉから供給される電力を一つにまとめて出力する（ｉは２０以下の自然数）。
【００３４】
接続箱２の一構成例を図２に示す。図２に示す構成例では、接続箱２は、太陽電池ストリング１側に電流が逆流することを防止する逆流防止用ダイオードＤ１〜Ｄ８と、落雷時のサージ電圧を抑える避雷器２１と、過電流が流れると電路を開放するブレーカー２２と、ＰＬＣ親機２３とを備えている。なお、ＰＬＣ親機２３は、接続箱２と集電箱３との間、集電箱３の内部、集電箱３と電力変換装置４の間、あるいは電力変換装置４の内部などに設けてもよい。ＰＬＣ親機２３は、上流側（太陽電池モジュール側）の電力搬送線を経由してＰＬＣ子機から送られてくる太陽電池モジュールの出力情報を受信し、その受信した太陽電池モジュールの出力情報を通信機器８に送信する。
【００３５】
集電箱３＿＃１〜３＿＃４はそれぞれ５回路入力の集電箱である。集電箱３＿＃ｊは、５台の接続箱２＿＃（５ｊ−４）〜２＿＃５ｊから供給される電力を一つにまとめて出力する（ｊは４以下の自然数）。
【００３６】
集電箱３の一構成例を図３に示す。図３に示す構成例では、集電箱３は、落雷時のサージ電圧を抑える避雷器３１と、過電流が流れると電路を開放するブレーカー３２とを備えている。
【００３７】
電力変換装置４＿＃１〜４＿＃２はそれぞれ最大出力が２４０ｋＷであって２回路入力の電力変換装置である。電力変換装置４＿＃ｋは、集電箱３＿＃（２ｋ−１）から供給される電力と集電箱３＿＃２ｋから供給される電力との合計電力であるＤＣ電力をＡＣ電力に変換して出力する（ｋは２以下の自然数）。
【００３８】
電力変換装置４の一構成例を図４に示す。図４に示す構成例では、電力変換装置４は、２台の集電箱３から受け取ったＤＣ電力をＡＣ電力に変換して出力するＤＣ／ＡＣインバータ４１と、日照計群６Ａ及び気温計群７Ａの出力信号（アナログ信号）又は日照計群６Ｂ及び気温計群７Ｂの出力信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換して通信機器８に出力するＡ／Ｄ変換器４２と、電源部４３とを備えている。電源部４３は、外部から供給される商用交流電圧（例えば、ＡＣ１００Ｖ電圧、ＡＣ２００Ｖ電圧など）を、Ａ／Ｄ変換器４２の駆動電圧となる所定のＤＣ電圧（例えば、ＤＣ１２Ｖ電圧、ＤＣ２４Ｖ電圧など）に変換して、Ａ／Ｄ変換器４２に供給する。なお、２台の電力変換装置４それぞれにＡ／Ｄ変換器４２及び電源部４３を設けてもよいが、２台の電力変換装置４で１つのＡ／Ｄ変換器４２を共用してもよく、同様に２台の電力変換装置４で１つの電源部４３を共用してもよい。
【００３９】
また、日照計群６Ａ及び気温計群７Ａの出力信号（アナログ信号）又は日照計群６Ｂ及び気温計群７Ｂの出力信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換して通信機器８に出力するＡ／Ｄ変換器４２と、Ａ／Ｄ変換器４２に駆動電圧を供給する電源部４３とは接続箱ないし集電箱に備えても構わない。
【００４０】
変電設備５は２回路入力の変電設備である。変電設備５は、電力変換装置４＿＃１から供給されるＡＣ電力と電力変換装置４＿＃２から供給されるＡＣ電力との合計電力を高圧（例えば６６００Ｖ）や特別高圧（７０００Ｖ以上）昇圧して電力系統（不図示）に出力する。
【００４１】
日照計群６Ａは１０個の日照計を有し、日照計群６Ａの各日照計は接続箱２＿＃１〜２＿＃１０それぞれに１個ずつ割り当てられて設置される。気温計群７Ａは１０個の気温計を有し、気温群７Ａの各気温計は接続箱２＿＃１〜２＿＃１０それぞれに１個ずつ割り当てられて設置される。
【００４２】
同様に、日照計群６Ｂは１０個の日照計を有し、日照計群６Ｂの各日照計は接続箱２＿＃１１〜２＿＃２０それぞれに１個ずつ割り当てられて設置される。気温計群７Ｂは１０個の気温計を有し、気温群７Ｂの各気温計は接続箱２＿＃１１〜２＿＃２０それぞれに１個ずつ割り当てられて設置される。
【００４３】
尚、日照計群６Ａ及び６Ｂの配置については太陽電池ストリング１それぞれの代表する日射量を測定できれば良く、日射計の個数については、少なくとも日照計群６Ａと６Ｂを合わせて複数以上あれば好ましい。この際に日射計を相互に比較できる位置に設置すれば、日射計の適切な校正時期の管理が行え保守が精度よく行える。また、太陽電池ストリング１の配置によっては日照計群６Ａもしくは６Ｂの片方で構成されても構わない。
【００４４】
同様に、気温計群７Ａ及び７Ｂの配置については太陽電池ストリング１それぞれの代表する気温を測定できれば良く、気温計の個数については、少なくとも気温計群７Ａと７Ｂを合わせて複数以上あれば好ましい。この際に温度計を相互に比較できる位置に設置すれば、温度計の適切な校正時期の管理が行え保守が精度よく行える。また、太陽電池ストリング１の配置によっては気温計群７Ａもしくは７Ｂの片方で構成されても構わない。
【００４５】
また、気温計群７Ａもしくは７Ｂは任意の太陽電池モジュールＭ１の温度を計測するのが好ましく、例えば発電を妨げない太陽電池モジュールの裏面に熱電対素子などの温度センサを裏面の中心付近に貼り付けて、太陽電池モジュール裏面温度を計測しても構わない。太陽電池モジュールの裏面に温度センサを貼り付けて太陽電池モジュール裏面温度を計測する場合、例えば図１Ｉに示すように、温度センサ１０４とＰＬＣ子機１０２とをコネクタとケーブルを介して接続可能としておき、温度センサ１０４の出力をＰＬＣ通信でＰＬＣ子機からＰＬＣ親機に送信するようにしてもよい。なお、温度センサ１０４も寿命に応じてＰＬＣ子機１０２の同様の手法すなわち追加設置により交換するとよい。
【００４６】
通信機器８＿＃１は接続箱２＿＃１〜２＿＃１０の各ＰＬＣ親機２３から伝送されてきた信号と電力変換装置４＿＃１のＡ／Ｄ変換器４２から伝送されてきたデジタル信号とを所定の通信プロトコルに従ってネットワークを経由して外部サーバー（不図示）に送信する。同様に、通信機器８＿＃２は接続箱２＿＃１１〜２＿＃２０の各ＰＬＣ親機２３から伝送されてきた信号と電力変換装置４＿＃２のＡ／Ｄ変換器４２から伝送されてきたデジタル信号とを所定の通信プロトコルに従ってネットワークを経由してサーバー（不図示）に送信する。なお、通信機器８＿＃１と通信機器８＿＃２とを統合して、１台の通信機器にしてもよい。
【００４７】
サーバーは例えば太陽光発電システムの監視装置や解析装置として機能する。なお、サーバーは太陽光発電システムの外部に設けてもよく、太陽光発電システムの内部に設けてもよい。
【００４８】
本実施形態で採用した太陽電池モジュールの仕様あるいは各構成部品の個数はあくまで一例であり、本発明は本実施形態で採用した太陽電池モジュールの仕様あるいは各構成部品の個数に限定されるものではない。他の例としては、最大出力１３０Ｗの薄膜太陽電池モジュールを３８４０個設け、最大出力１３０Ｗの薄膜太陽電池モジュールを８直列３並列に接続した太陽電池ストリングを８０個設け、８回路入力の接続箱を２０台設け、５回路入力の集電箱を４台設け、最大出力が５００ｋＷであって２回路入力の電力変換装置を２台設ける構成を挙げることができる。この構成の太陽光発電システムの場合、例えば短辺約１５０ｍ、長辺約２００ｍの長方形形状の敷地にシステムを設置することができる。
【００４９】
＜第２実施形態＞
図５は、本発明の第２実施形態に係る太陽光発電システムの概略構成を示す図である。図５において図１Ａと同一種類の部分には同一の符号を付す。
【００５０】
本発明の第２実施形態に係る太陽光発電システムは、本発明の第１実施形態に係る太陽光発電システムとは異なり集電箱を備えていない構成であって、４０個の太陽電池ストリング１１＿＃１〜１１＿＃４０と、２台の接続箱１２＿＃１〜１２＿＃２と、１台の電力変換装置１４と、変電設備１５と、日照計群１６と、気温計群１７と、１台の通信機器１８とを備えている。
【００５１】
太陽電池ストリング１１＿＃１〜１１＿＃４０はそれぞれ太陽電池モジュールを複数直列に接続した構成である。なお、隣接する２つの太陽電池ストリングは分岐ケーブルによって並列接続されてから接続箱２に接続される。
【００５２】
接続箱１２＿＃１〜１２＿＃２はそれぞれ１０回路入力の接続箱である。接続箱１２＿＃１は、２０個の太陽電池ストリング１１＿＃１〜１１＿＃２０から供給される電力を一つにまとめて出力する。同様に、接続箱１２＿＃２は、２０個の太陽電池ストリング１１＿＃２１〜１１＿＃４０から供給される電力を一つにまとめて出力する。
【００５３】
接続箱１２の一構成例を図６に示す。図６に示す構成例では、接続箱１２は、太陽電池ストリング１１側に電流が逆流することを防止する逆流防止用ダイオードＤ１１〜Ｄ２０と、落雷時のサージ電圧を抑える避雷器２４と、過電流が流れると電路を開放するブレーカー２５と、ＰＬＣ親機２６とを備えている。なお、ＰＬＣ親機２６は、接続箱１２と電力変換装置１４との間あるいは電力変換装置１４の内部などに設けてもよい。ＰＬＣ親機２６は、上流側（太陽電池モジュール側）の電力搬送線を経由してＰＬＣ子機から送られてくる太陽電池モジュールの出力情報を受信し、その受信した太陽電池モジュールの出力情報を通信機器１８に送信する。
【００５４】
電力変換装置１４は２回路入力の電力変換装置である。電力変換装置１４は、接続箱１２＿＃１から供給される電力と接続箱１２＿＃２から供給される電力との合計電力であるＤＣ電力をＡＣ電力に変換して出力する。
【００５５】
電力変換装置１４の一構成例を図７に示す。図７に示す構成例では、電力変換装置１４は、２台の接続箱１２から受け取ったＤＣ電力をＡＣ電力に変換して出力するＤＣ／ＡＣインバータ４４と、日照計群１６及び気温計群１７の出力信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換して通信機器１８に出力するＡ／Ｄ変換器４５と、電源部４６とを備えている。電源部４６は、外部から供給される商用交流電圧（例えば、ＡＣ１００Ｖ電圧、ＡＣ２００Ｖ電圧など）を、Ａ／Ｄ変換器４５の駆動電圧となる所定のＤＣ電圧（例えば、ＤＣ１２Ｖ電圧、ＤＣ２４Ｖ電圧など）に変換して、Ａ／Ｄ変換器４５に供給する。
【００５６】
変電設備１５は１回路入力の変電設備である。変電設備１５は、電力変換装置１４から供給されるＡＣ電力を高圧（例えば６６００Ｖ）や特別高圧（７０００Ｖ以上）昇圧して電力系統（不図示）に出力する。
【００５７】
日照計群１６は１０個の日照計を有し、日照計群１６の各日照計は各分岐ケーブルに１個ずつ割り当てられて設置される。気温計群１７は１０個の気温計を有し、気温群１７の各気温計は各分岐ケーブルに１個ずつ割り当てられて設置される。
【００５８】
また、気温計群１７は任意の太陽電池モジュールの温度を計測するのが好ましく、例えば発電を妨げない太陽電池モジュールの裏面に熱電対素子などの温度センサを裏面の中心付近に貼り付けて、太陽電池モジュール裏面温度を計測しても構わない。太陽電池モジュールの裏面に温度センサを貼り付けて太陽電池モジュール裏面温度を計測する場合、例えば図１Ｉに示すように、温度センサ１０４とＰＬＣ子機１０２とをコネクタとケーブルを介して接続可能としておき、温度センサ１０４の出力をＰＬＣ通信でＰＬＣ子機からＰＬＣ親機に送信するようにしてもよい。なお、温度センサ１０４も寿命に応じてＰＬＣ子機１０２の同様の手法すなわち追加設置により交換するとよい。
【００５９】
通信機器１８は接続箱１２＿＃１及び１２＿＃２の各ＰＬＣ親機２６から伝送されてきた信号と電力変換装置１４のＡ／Ｄ変換機４５から伝送されてきたデジタル信号とを所定の通信プロトコルに従ってネットワークを経由してサーバー（不図示）に送信する。
【００６０】
サーバーは例えば太陽光発電システムの監視装置や解析装置として機能する。なお、サーバーは太陽光発電システムの外部に設けてもよく、太陽光発電システムの内部に設けてもよい。
【００６１】
＜第３実施形態＞
図８は、本発明の第３実施形態に係る太陽光発電システムの概略構成を示す図である。図８において図１Ａと同一種類の部分には同一の符号を付す。
【００６２】
本発明の第３実施形態に係る太陽光発電システムは、本発明の第１実施形態に係る太陽光発電システムとは異なり集電箱を備えていない構成であって、１６０個の太陽電池ストリング１２１＿＃１〜１２１＿＃１６０と、２０台の接続箱１２２＿＃１〜１２２＿＃２０と、１台の電力変換装置１２４と、変電設備１２５と、日照計群１２６と、気温計群１２７と、１台の通信機器１２８とを備えている。
【００６３】
太陽電池ストリング１２１＿＃１〜１２１＿＃１６０はそれぞれ太陽電池モジュールを複数直列に接続した構成である。
【００６４】
接続箱１２２＿＃１〜１２２＿＃２０はそれぞれ８回路入力の接続箱である。接続箱１２２＿＃１は、８個の太陽電池ストリング１２１＿＃１〜１２１＿＃８から供給される電力を一つにまとめて出力する。同様に、接続箱１２２＿＃２は、８個の太陽電池ストリング１２１＿＃９〜１２１＿＃１６から供給される電力を一つにまとめて出力する。接続箱１２２＿＃３〜１２２＿＃８についても同様である。
【００６５】
接続箱１２２の一構成例を図９に示す。図９に示す構成例では、接続箱１２２は、太陽電池ストリング１２１側に電流が逆流することを防止する逆流防止用ダイオードＤ２１〜Ｄ２８と、落雷時のサージ電圧を抑える避雷器２０１と、過電流が流れると電路を開放するブレーカー２０２と、ＰＬＣ親機２０３とを備えている。また、図９に示すにように、太陽電池ストリングのメンテナンスの際に安全性を高める為のブレーカー（断路器）Ｂ１〜Ｂ８を逆流防止用ダイオードＤ２１〜Ｄ２８のアノード側に備えていても構わない。なお、ＰＬＣ親機２０３は、接続箱１２２と電力変換装置１２４との間あるいは電力変換装置１２４の内部などに設けてもよい。ＰＬＣ親機２０３は、上流側（太陽電池モジュール側）の電力搬送線を経由してＰＬＣ子機から送られてくる太陽電池モジュールの出力情報を受信し、その受信した太陽電池モジュールの出力情報を通信機器１２８に送信する。
【００６６】
電力変換装置１２４は２０回路入力の電力変換装置である。電力変換装置１２４は、接続箱１２２＿＃１ないし１２２＿＃２０から供給される合計電力であるＤＣ電力をＡＣ電力に変換して出力する。
【００６７】
電力変換装置１２４の一構成例を図１０に示す。図１０に示す構成例では、電力変換装置１２４は、２０台の接続箱１２２から受け取ったＤＣ電力をＡＣ電力に変換して出力するＤＣ／ＡＣインバータ２０４と、日照計群１２６及び気温計群１２７の出力信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換して通信機器１２８に出力するＡ／Ｄ変換器２０５と、電源部２０６とを備えている。
【００６８】
電源部２０６は、外部から供給される商用交流電圧（例えば、ＡＣ１００Ｖ電圧、ＡＣ２００Ｖ電圧など）を、Ａ／Ｄ変換器２０５の駆動電圧となる所定のＤＣ電圧（例えば、ＤＣ１２Ｖ電圧、ＤＣ２４Ｖ電圧など）に変換して、Ａ／Ｄ変換器２０５に供給する。尚、Ａ／Ｄ変換器２０５等は電力変換装置１２４と別体で構成されても構わない。
【００６９】
変電設備１２５は１回路入力の変電設備である。変電設備１２５は、電力変換装置１２４から供給されるＡＣ電力を高圧（例えば６６００Ｖ）や特別高圧（７０００Ｖ以上）昇圧して電力系統（不図示）に出力する。
【００７０】
日照計群１２６は２０個の日照計を有し、日照計群１２６の各日照計は接続箱１２２＿＃１〜１２２＿＃２０それぞれに１個ずつ割り当てられて設置される。気温計群１２７は２０個の気温計を有し、気温群１２７の各気温計は接続箱１２２＿＃１〜１２２＿＃２０それぞれに１個ずつ割り当てられて設置される。
【００７１】
また、気温計群１２７は任意の太陽電池モジュールの温度を計測するのが好ましく、例えば発電を妨げない太陽電池モジュールの裏面に熱電対素子などの温度センサを裏面の中心付近に貼り付けて、太陽電池モジュール裏面温度を計測しても構わない。太陽電池モジュールの裏面に温度センサを貼り付けて太陽電池モジュール裏面温度を計測する場合、例えば図１Ｉに示すように、温度センサ１０４とＰＬＣ子機１０２とをコネクタとケーブルを介して接続可能としておき、温度センサ１０４の出力をＰＬＣ通信でＰＬＣ子機からＰＬＣ親機に送信するようにしてもよい。なお、温度センサ１０４も寿命に応じてＰＬＣ子機１０２の同様の手法すなわち追加設置により交換するとよい。
【００７２】
通信機器１２８は接続箱１２２＿＃１〜１２２＿＃２０の各ＰＬＣ親機２０３から伝送されてきた信号と電力変換装置１２４のＡ／Ｄ変換器２０５から伝送されてきたデジタル信号を所定の通信プロトコルに従ってネットワークを経由してサーバー（不図示）に送信する。
【００７３】
サーバーは例えば太陽光発電システムの監視装置や解析装置として機能する。なお、サーバーは太陽光発電システムの外部に設けてもよく、太陽光発電システムの内部に設けてもよい。
【００７４】
＜太陽電池モジュールの配置＞
上述した各実施形態は、太陽電池ストリング数や１つの太陽電池ストリング内の太陽電池モジュール数がまちまちである。しかしながら、ＰＬＣ子機を設ける太陽電池モジュールとＰＬＣ子機を設けない太陽電池モジュールとの配置に関する基本的な考え方は、太陽電池ストリング数や１つの太陽電池ストリング内の太陽電池モジュール数に依存しない。そこで、以下の説明では、太陽電池ストリング数を２１とし、７つの太陽電池モジュールを直列接続したものを１つの太陽電池ストリングとした場合を例に挙げて、ＰＬＣ子機を設ける太陽電池モジュールとＰＬＣ子機を設けない太陽電池モジュールとの配置例を以下に説明する。
【００７５】
［第１配置パターン］
第１配置パターンは、図１１Ａに示すように太陽電池ストリング毎に１つずつＰＬＣ子機を設ける太陽電池モジュールを配置するパターンである。図１１Ａにおいて、ＰＬＣ子機を設ける太陽電池モジュールには斜線を付し、ＰＬＣ子機を設けない太陽電池モジュールには斜線を付していない。また、各太陽電池ストリングを点線で囲っている。ＰＬＣ子機を設ける太陽電池モジュールの上に記載している数値はＰＬＣ子機内の出力検出部によって検出される太陽電池モジュールの出力電流値の例を示している。図１１Ａに示した数値例では、出力電流値が１Ａの太陽電池モジュールを含む中央の太陽電池ストリングに故障、受光面への汚れの付着、受光面に影がさしている、ヒューズ切れ等の現象が起こっていることが分かる。すなわち、太陽電池ストリング間での出力電流値を比較することによって、故障箇所あるいは異常発生箇所を太陽電池ストリング単位で絞り込むことができる。これにより、メンテナンス時間の短縮を図ることができ、太陽光発電システムの発電稼働率を向上することが可能となる。
【００７６】
［第２配置パターン］
第２配置パターンは、図１１Ｂに示すように、太陽電池モジュールがマトリクス状に配置されているアレイ状態において、ＰＬＣ子機を設ける太陽電池モジュールを田の字型に配置するパターンである。図１１Ｂにおいて、ＰＬＣ子機を設ける太陽電池モジュールには斜線を付し、ＰＬＣ子機を設けない太陽電池モジュールには斜線を付していない。また、各太陽電池ストリングを点線で囲っている。さらに、ＰＬＣ子機を設ける太陽電池モジュールの裏面には温度センサを設けるようにする。ＰＬＣ子機を設ける太陽電池モジュールの上に記載している数値はＰＬＣ子機内の出力検出部によって検出される太陽電池モジュールの出力電流値の例を示している。
【００７７】
ＰＬＣ子機を設ける太陽電池モジュールの裏面には温度センサを設けているので、アレイ状態での太陽電池モジュールの温度分布を把握することができる。アレイ状態での太陽電池モジュールの温度分布を把握できると、温度ばらつきを考慮することができるので、太陽電池モジュールの性能をより正確に把握することができる。
【００７８】
また、アレイ状態での太陽電池モジュールの温度分布の平均値を発電量保証や出力試験時の温度補正に用いることもできる。あるいは、アレイ状態での太陽電池モジュールの温度分布を考慮して、太陽電池モジュールの出力の加重平均値を求めることで、発電量保証や出力試験時の温度補正を行うこともできる。
【００７９】
また、アレイ状態での太陽電池モジュールの温度分布をアレイ配置の設計に活用することもできる。太陽電池モジュールの温度変化が所定値になる境界を見極め、その見極めた境界の間隔で太陽電池モジュールを配置するようにするとよい。通常、太陽電池モジュールの温度が１０℃下がれば、太陽電池モジュールの出力は２．５％〜５％程度上昇するため、太陽光発電システムの効率を向上させることができる。また、上述した境界よりも広い間隔で太陽電池モジュールを配置すると、余分な敷地が必要となるため、上述した境界の見極めは重要である。
【００８０】
例えば、西風が吹いた場合、図１１Ｃに示すような温度分布になる場合、ストリング毎に東西方向に適切な間隔をあければ、アレイ温度を全体的に下げることができる。ストリング間の南北方向についても適切な間隔をあければ、アレイ温度を全体的に下げることができる。さらに、アレイの温度分布ばらつきを抑えることで、ストリング間の電圧ばらつきを抑え、電圧差異に起因する損失を低減することができる。このような解析によるシステム設計は、風がある程度常時一定方向に吹くような敷地に太陽光発電システムを設置する場合に有用である。
【００８１】
［第３配置パターン］
第３配置パターンは、図１１Ｄに示すように、太陽電池モジュールがマトリクス状に配置されているアレイ状態において、太陽電池ストリング毎に１つずつＰＬＣ子機を設ける太陽電池モジュールを配置し、尚且つ、ＰＬＣ子機を設ける太陽電池モジュールをアレイの両端および中央に配置するパターンである。図１１Ｄにおいて、ＰＬＣ子機を設ける太陽電池モジュールには斜線を付し、ＰＬＣ子機を設けない太陽電池モジュールには斜線を付していない。図１１Ｄでは、太陽電池モジュールの温度に応じて斜線の状態を変えている。また、各太陽電池ストリングを点線で囲っている。ＰＬＣ子機を設ける太陽電池モジュールの上に記載している数値はＰＬＣ子機内の出力検出部によって検出される太陽電池モジュールの出力電流値の例を示している。
【００８２】
図１１Ｄに示した数値例では、出力電流値が１Ａの太陽電池モジュールを含む中央の太陽電池ストリングに故障、受光面への汚れの付着、受光面に影がさしている、ヒューズ切れ等の現象が起こっていることが分かる。すなわち、太陽電池ストリング間での出力電流値を比較することによって、故障箇所あるいは異常発生箇所を太陽電池ストリング単位で絞り込むことができる。これにより、メンテナンス時間の短縮を図ることができ、太陽光発電システムの発電稼働率を向上することが可能となる。
【００８３】
ＰＬＣ子機を設ける太陽電池モジュールの裏面には温度センサを設けているので、アレイ状態での太陽電池モジュールの大まかな温度分布を把握することができる。アレイ状態での太陽電池モジュールの温度分布を把握できると、温度ばらつきを考慮することができるので、太陽電池モジュールの性能をより正確に把握することができる。
【００８４】
また、アレイ状態での太陽電池モジュールの温度分布の平均値を発電量保証や出力試験時の温度補正に用いることもできる。あるいは、アレイ状態での太陽電池モジュールの温度分布を考慮して、太陽電池モジュールの出力の加重平均値を求めることで、発電量保証や出力試験時の温度補正を行うこともできる。
【００８５】
また、アレイ状態での太陽電池モジュールの温度分布をアレイ配置の設計に活用することもできる。太陽電池モジュールの温度変化が所定値になる境界を見極め、その見極めた境界の間隔で太陽電池モジュールを配置するようにするとよい。通常、太陽電池モジュールの温度が１０℃下がれば、太陽電池モジュールの出力は２．５％〜５％程度上昇するため、太陽光発電システムの効率を向上させることができる。また、上述した境界よりも広い間隔で太陽電池モジュールを配置すると、余分な敷地が必要となるため、上述した境界の見極めは重要である。
【００８６】
＜太陽光発電所＞
日本国内においては、図１２に示すように太陽光発電システムの最大出力値に応じて、必要な手続きや発電電力の買取金額等が異なっており、最大出力値が小さいほど、システムの所有者にとってメリットが多くなっている。したがって、各区分の上限ぎりぎりを狙う仕様（５００ｋＷ未満であって限りなく５００ｋＷに近い最大出力値、１ＭＷ未満であって限りなく１ＭＷに近い最大出力値、２ＭＷ未満であって限りなく２ＭＷに近い最大出力値）が好ましい。しかしながら、一般的な電力変換装置の最大出力が１００ｋＷまたは２５０ｋＷであるため、最大出力値を４００ｋＷ、９００ｋＷ、１．９ＭＷのいずれかに設定する仕様が一般的であると言える。特に最大出力値が２ＭＷ以上の場合は特別高圧変電設備が必要となり、例えば１．９ＭＷの太陽光発電システムと２．１ＭＷの太陽光発電システムでは、１．９ＭＷの太陽光発電システムの方が設備投資費用を少なくできる。
【００８７】
したがって、本発明に係る太陽光発電システムでは、最大出力値を、４００ｋＷ以上５００ｋＷ未満の範囲内の所定値、９００ｋＷ以上１ＭＷ未満の範囲内の所定値、１．９ＭＷ以上２ＭＷ未満の範囲内の所定値のいずれに設定することが望ましい。
【００８８】
また、例えばタイ国では、図１３に示すように太陽光発電システムの最大出力値に応じて、必要な設備等が異なっており、最大出力値が小さいほど、システムの所有者にとってメリットが多くなっている。日本国においても、今後同一または類似の規制が実施される可能性がある。したがって、法規制によって太陽光発電システムの最大出力値が複数の区分に分類される場合、各区分において、区分の上限閾値から１００ｋＷを引いた値以上、区分の上限閾値未満の範囲内の所定値に、本発明に係る太陽光発電システムの最大出力値を設定することが望ましい。
【００８９】
また、上述した第１実施形態では、接続箱と集電箱とが別体であるが、接続箱と集電箱とが一体構造になっていても構わない。
【００９０】
また、上述した実施形態では、電力変換装置がＤＣ／ＡＣインバータを備える構成であったが、本発明に係る太陽光発電システムがＤＣ電力系統に電力を供給する場合には、電力変換装置を、或る電圧値のＤＣ電力を異なる電圧値のＤＣ電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータを備える構成にし、変電設備を、ＤＣ電圧を昇圧する設備にするとよい。
【００９１】
また、上述した実施形態では、太陽電池モジュールの出力情報がＰＬＣ通信によって伝送されたが、他の伝送方式、例えば無線通信によって太陽電池モジュールの出力情報が伝送されてもよい。
【符号の説明】
【００９２】
１＿＃１〜１＿＃１６０、１１＿＃１〜１１＿＃４０、１２１＿＃１〜１２１＿１６０  太陽電池ストリング
２＿＃１〜２＿＃２０、１２＿＃１〜１２＿＃２、１２２＿＃１〜１２２＿＃２０  接続箱
３＿＃１〜３＿＃４  集電箱
４＿＃１〜４＿＃２、１４、１２４  電力変換装置
５、１５、１２５  変電設備
６Ａ、６Ｂ、１６、１２６  日照計群
７Ａ、７Ｂ、１７、１２７  気温計群
８＿＃１〜８＿＃２、１８、１２８  通信機器
２１、２４、３１、２０１  避雷器
２２、２５、３２、２０２  ブレーカー
２３、２６、２０３  ＰＬＣ親機
２５、４２、４５、２０５  Ａ／Ｄ変換器
２６、４３、４６、２０６  電源部
４１、４４、２０４  ＤＣ／ＡＣインバータ
１０１  端子ボックス
１０２  ＰＬＣ子機
１０３  枠体
Ｂ１〜Ｂ８  ブレーカー（断路器）
Ｃ１、Ｃ４、Ｃ５  雄コネクタ
Ｃ２、Ｃ３、Ｃ６  雌コネクタ
ＣＢ１、ＣＢ２  出力ケーブル
ＣＢ３〜ＣＢ６  ケーブル
Ｄ１〜Ｄ８、Ｄ１１〜Ｄ２８  逆流防止用ダイオード
Ｗ１  ＰＬＣ子機の幅
Ｗ２  太陽光モジュールの幅
【図１Ａ】
2013171866.tif 000003
【図１Ｂ】
2013171866.tif 000004
【図１Ｃ】
2013171866.tif 000005
【図１Ｄ】
2013171866.tif 000006
【図１Ｅ】
2013171866.tif 000007
【図１Ｆ】
2013171866.tif 000008
【図１Ｇ】
2013171866.tif 000009
【図１Ｈ】
2013171866.tif 000010
【図１Ｉ】
2013171866.tif 000011
【図２】
2013171866.tif 000012
【図３】
2013171866.tif 000013
【図４】
2013171866.tif 000014
【図５】
2013171866.tif 000015
【図６】
2013171866.tif 000016
【図７】
2013171866.tif 000017
【図８】
2013171866.tif 000018
【図９】
2013171866.tif 000019
【図１０】
2013171866.tif 000020
【図１１Ａ】
2013171866.tif 000021
【図１１Ｂ】
2013171866.tif 000022
【図１１Ｃ】
2013171866.tif 000023
【図１１Ｄ】
2013171866.tif 000024
【図１２】
2013171866.tif 000025
【図１３】
2013171866.tif 000026