(57)【要約】【課題】異常発生太陽電池モジュールに流れる電流を格段に小さくすることでホットスポットの発生を防止可能にした太陽光発電システムを提供する。【解決手段】電力取出し用の電力線(11a,11b) を夫々備えた複数の太陽電池モジュール(10)を並べて電気的に接続してなる太陽光発電システム(1) において、一部の太陽電池モジュール(10)に異常が発生した場合には、異常発生太陽電池モジュール(10e) の電力線(11a,11b) と正常な太陽電池モジュール(10)の電力線(11a,11b) との接続を解除し、正常な太陽電池モジュール(10)同士の電力線(11a,11b) を電力ケーブル(18)を介して再接続して発電運転を継続すると共に、異常発生太陽電池モジュール(10e) の負極側電力線(11a) と正極側電力線(11b) とは電気抵抗器(17)を介して短絡させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力取出し用の電力線を夫々備えた複数の太陽電池モジュールを並べて電気的に接続してなる太陽光発電システムにおいて、
一部の前記太陽電池モジュールに異常が発生した場合には、異常発生太陽電池モジュールの電力線と正常な太陽電池モジュールの電力線との接続を解除し、前記正常な太陽電池モジュール同士の電力線を再接続して発電運転を継続すると共に、前記異常発生太陽電池モジュールの正極側と負極側の電力線は電気抵抗器を介して短絡させることを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項２】
前記異常発生太陽電池モジュール又は前記電気抵抗器に送風する送風手段を設け、
前記異常発生太陽電池モジュールが発電する場合には異常発生太陽電池モジュールの発電電力によって前記送風手段を駆動するように構成したことを特徴とする請求項１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並べて電気的に接続してなる太陽光発電システムに関し、特に異常発生太陽電池モジュールの発電電力を電気抵抗器により消費するようにしたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電システムは、複数の太陽電池モジュールを備え、各太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルを直列接続すると共にその直列接続された太陽電池セル群を複数並列接続したものである。
【０００３】
太陽光発電システムにおいて、何れかの太陽電池モジュールにおいて内部回路の接続不良や断線等が発生した場合には、その異常発生太陽電池モジュールを交換する場合もあるが、代替可能な太陽電池モジュールが入手できない等の場合には交換しないこともある。その場合には、その異常発生太陽電池モジュールの出力用電力線を切り離した状態で、太陽光発電システムの発電運転を継続する。このとき、異常発生太陽電池モジュールにおいても発電するため、その太陽電池モジュール内の局部にホットスポットが発生し、火災が発生する等の危険な状態となる場合がある。
【０００４】
特許文献１の太陽光発電システムの第１の異常回避技術においては、各太陽電池モジュール内の４つの太陽電池セル群の近傍に４つのサーミスタを組み込み、何れかの太陽電池セル群が異常に温度上昇した場合に、その太陽電池モジュールの正極側と負極側の電力線を迂回回路により短絡させることで、その太陽電池モジュールを太陽光発電システムから電気的に分離する。
【０００５】
上記特許文献１の太陽光発電システムの第２の異常回避技術においては、１６組の太陽電池セルを８組の太陽電池セル群に分け、各太陽電池セル群毎に、サーミスタと、メーク接点を含むバイパス回路を設け、何れかの太陽電池セルに異常が発生した場合には、その異常発生太陽電池セル群に対応するメーク接点を接続状態に切換えることでバイパス回路に電流を迂回させ、残りの太陽電池セル群では通常通り発電させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−２０７１７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
異常が発生した太陽電池モジュールの出力用電力線を切り離した状態で、太陽光発電システムの発電運転を継続する場合には、異常発生太陽電池モジュールにおいても発電が継続されるため、ホットスポットの発生により危険な状態になる場合がある。尚、異常発生太陽電池モジュールを取り外したままの状態にすると太陽光発電システムの外観が損なわれる。
【０００８】
特許文献１の第１の異常回避技術では、太陽電池モジュールの正極側と負極側の電力線を迂回回路により短絡させるため、正常な太陽電池モジュールからの発電電流は異常発生太陽電池モジュールの内部を流れるなくなるものの、異常発生陽電池モジュールにおいても発電は継続されるため、ホットスポットの発生の可能性は解消されない。第２の異常回避技術では、各太陽電池モジュールに複数のサーミスタと複数のメーク接点及びその信号線を組み込む必要があるため、製作コストが高価になる。
【０００９】
本発明の目的は、異常発生太陽電池モジュールに流れる電流を小さくすることでホットスポットの発生を防止可能にした太陽光発電システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の太陽光発電システムは、電力取出し用の電力線を夫々備えた複数の太陽電池モジュールを並べて電気的に接続してなる太陽光発電システムにおいて、一部の前記太陽電池モジュールに異常が発生した場合には、異常発生太陽電池モジュールの電力線と正常な太陽電池モジュールの電力線との接続を解除し、前記正常な太陽電池モジュール同士の電力線を再接続して発電運転を継続すると共に、前記異常発生太陽電池モジュールの正極側と負極側の電力線は電気抵抗器を介して短絡させることを特徴としている。
【００１１】
請求項２の太陽光発電システムは、請求項１の発明において、前記異常発生太陽電池モジュール又は前記電気抵抗器に送風する送風手段を設け、前記異常発生太陽電池モジュールが発電する場合には異常発生太陽電池モジュールの発電電力によって前記送風手段を駆動するように構成したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、異常発生太陽電池モジュールの電力線と正常な太陽電池モジュールの電力線との接続を解除し、正常な太陽電池モジュール同士の電力線を再接続して発電運転を継続すると共に、異常発生太陽電池モジュールの正極側と負極側の電力線は電気抵抗器を介して短絡させるため、異常発生太陽電池モジュールで発電されて電気抵抗器に流れる電流（異常発生モジュールに流れる電流）を、電気抵抗器を接続しない場合の電流の数分の１〜数十分の１程度の低電流にすることができるうえ、異常発電太陽電池モジュールの発電電力を電気抵抗器で効果的に消費させることができる。それ故、異常発生太陽電池モジュールにおけるホットスポットの発生を確実に防止することができる。しかも、１つの異常発生太陽電池モジュールに１つの電気抵抗器を設ければよいため、コスト面で有利である。
【００１３】
請求項２の発明によれば、送風手段により異常発生太陽電池モジュール又は前記電気抵抗器に送風して冷却することができるため、異常発生太陽電池モジュール又は電気抵抗器の過熱を確実に防止することができる。しかも、異常発生太陽電池モジュールの発電電力によって送風手段を駆動するため、外部から送風手段に給電する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例に係る太陽光発電システムの平面図である。
【図２】太陽光発電システムの裏面側に設けた電力線接続系統を示す図である。
【図３】異常発生太陽電池モジュールの電力線を電気抵抗器を介して短絡させ、異常発生太陽電池モジュールをバイパスする電力ケーブルにより正常な太陽電池モジュール同士を接続した電力線接続系統を示す図である。
【図４】電気抵抗器の平面図である。
【図５】異常発生太陽電池モジュールの下面側に送風機を設けた状態を示す要部縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１、図５示すように、太陽光発電システム１は、住宅の南側の傾斜屋根の設置面Ｓ上に固定架台２を介して設置されたものであり、３行４列のマトリックス状に並べて配置され電気的に接続された１２枚の太陽電池モジュール１０を備えている。
各太陽電池モジュール１０は、光を受光して発電する長方形の発電パネルと、この発電パネルの外周部を支持して固定するための外周フレーム６とを備えている。
【００１７】
発電パネルは、平板状の複数の太陽電池セルと、これら太陽電池セルの表面側を覆うカバーガラスと、複数の太陽電池セルを封止する合成樹脂封止材と、この合成樹脂封止材を覆う保護フィルムからなる背面保護材等から構成されている。
図２に示すように、太陽電池モジュール１０で発電された電力は、パネル裏面側の端子箱１１から延びる正極線１１ａ（電力線）と負極線１１ｂ（電力線）を介して外部に出力可能である。この発電パネルの構造は、一般的なものなのでこれ以上の説明は省略する。
【００１８】
次に、固定架台２について簡単に説明する。
図１、図５に示すように、固定架台２は、設置面Ｓに上下方向向きに且つ左右方向適当間隔おきに配設された複数の縦ラック３と、これら複数の縦ラック３の上に左右方向向きに且つ太陽電池モジュール５の上下幅とほぼ等しい間隔おきに配設された複数の横ラック４とを有する。
【００１９】
縦ラック３は、複数のビス５により設置面Ｓに固定され、横ラック４は、複数の連結金具４ａにより複数の縦ラック３に固定されている。尚、縦ラック３と横ラック４は、夫々、アルミニウム又はアルミニウム合金を押し出し成形した条材である。
太陽電池モジュール１０の外周フレーム６の上辺枠材６ａと下辺枠材６ｂが、上下両側の横ラック４に支持され、固定部材７とボルト８及びナット９により上辺枠材６ａと下辺枠材６ｂに固定されている。
【００２０】
図２は、太陽光発電システム１の裏面図であり、縦方向に並んだ各列の３枚の太陽電池モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃにおいて、最下側の太陽電池モジュール１０ａの負極線１１ａは、アース線１３に設けたコネクタ１２に接続されると共に正極線１１ｂは上側に隣接する太陽電池モジュール１０ｂの負極線１１ａにコネクタ１４を介して接続されている。
【００２１】
前記太陽電池モジュール１０ｂの正極線１１ｂは、その上側に隣接する太陽電池モジュール１０ｃの負極線１１ａにコネクタ１４を介して接続されている。太陽電池モジュール１０ｃの正極線１１ｂはコネクタ１５を介して電力出力線１６に接続されている。
【００２２】
この太陽光発電システム１の発電電力は、電力出力線１６を介して接続箱に供給され、接続箱において電圧を調整してからパワーコンディショナーへ供給され、そのパワーコンディショナーにおいて直流から交流に変換し、その後配電盤に供給される。
【００２３】
ここで、何れかの太陽電池モジュール１０（例えば、太陽電池モジュール１０ｅ）が、太陽電池セル内や太陽電池セル間の内部回路の接続不良や断線等により正常に機能しなくなった場合には、図３に示すように、異常が発生した太陽電池モジュール１０ｅの電力線（負極線１１ａ，正極線１１ｂ）と正常な太陽電池モジュール１０の電力線１１ａ，１１ｂとの接続を解除し、異常発生太陽電池モジュール１０ｅの負極線１１ａと正極線１１ｂを電気抵抗器１７を介して短絡させると共に、正常な太陽電池モジュール１０ａの正極線１１ｂと正常な太陽電池モジュール１０ｃの負極線１１ａとを電力ケーブル１８により接続して発電運転を継続する。前記電気抵抗器１７は、フィン付きの電気抵抗器であり、異常発生太陽電池モジュール１０ｅの下面側に取り付けられる。
【００２４】
例えば、太陽電池モジュール１０の正常作動時の最大出力が約２００Ｗ、最大電流が約８．０アンペア、電圧が約３０Ｖである場合、前記電気抵抗器１７の抵抗値は例えば５００〜１０００Ω程度に設定することができる。
【００２５】
異常発生太陽電池モジュール１０ｅにおいても、発電出力は低下するものの発電が継続され、図３に示すように、電気抵抗器１７を介装すると、この電気抵抗器１７に流れる電流（太陽電池モジュール１０ｅを流れる電流）が電気抵抗器１７を接続しない場合の電流の数分の１〜数十分の１程度まで低下する。このように、電気抵抗器１７にも電流が流れるため、電気抵抗器１７において発熱し、その熱が大気中へ放出される。
【００２６】
そこで、電気抵抗器１７を冷却すると共に異常発生太陽電池モジュール１０ｅを冷却するため、図５に示すように、異常発生太陽電池モジュール１０ｅの下面側に間隔をあけて電動ファン２０（送風手段）が設置される。この電動ファン２０は、例えば、１対の縦ラック３の上面に架着して固定した１対の水平部材２１と、これら水平部材２１に固定されて立ち上がる１対の脚部材２２とで支持され、電動ファン２０の下面側から吸入した空気を上方へ異常発太陽電池モジュール１０ｅの下面及び電気抵抗器１７へ向けて吹き出すように設置される。
【００２７】
この電動ファン２０は約２４〜３０Ｖ程度の電力で駆動可能なものであり、異常発生太陽電池モジュール１０ｅが発電する場合には、その発電電力により電動ファン２０が駆動される。そのため、異常発生太陽電池モジュール１０ｅの負極線１１ａと正極線１１ｂが
電圧と電流を調整する電源アダプター（図示略）を介して電動ファン２０の電力入力線２０ａ，２０ｂに接続される。
尚、複数の太陽電池モジュール１０に異常が発生した場合には、各異常発生太陽電池モジュール１０ｅに電気抵抗器１７と電動ファン２０を設けるものとする。
【００２８】
尚、前記電動ファン２０は必須のものではなく、省略可能である。この電動ファン２０を省略した場合においても、電気抵抗器１７はフィン付きの電気抵抗器であるため、フィンから大気中へ放熱させることで、電気抵抗器１７の電力消費機能と電流低減機能は維持される。
【００２９】
次に，前記太陽光発電システム１の作用、効果について説明する。
異常発生太陽電池モジュール１０ｅの電力線１１ａ，１１ｂを電気抵抗器１７を介して短絡させるため、異常発生太陽電池モジュール１０ｅで発電されて電気抵抗器１７に流れる電流（異常発生太陽電池モジュール１０ｅを流れる電流）を、電気抵抗器１７を接続しない場合の電流の数分の１〜数十分の１程度の低電流にすることができるうえ、異常発生太陽電池モジュール１０ｅの発電電力を電気抵抗器１７により効果的に消費させることができる。
【００３０】
それ故、異常発生太陽電池モジュール１０ｅの異常発生部位における発熱量を格段に少なくし、ホットスポットの発生を確実に防止することができる。異常が発生した１つの太陽電池モジュール１０ｅに１つの電気抵抗器１７を設ければよいため、コスト面で有利である。
【００３１】
電動ファン２０により異常発生太陽電池モジュール１０ｅと電気抵抗器１７に送風して冷却するため、異常発生太陽電池モジュール１０ｅと電気抵抗器１７の過熱を確実に防止することができ、異常発生太陽電池モジュール１０ｅにホットスポットが発生するのを確実に防止することができる。しかも、異常発生モジュール１０ｅの発電電力によって電動ファン２０を駆動するため、外部から電動ファン２０に給電する必要がない。
【００３２】
次に、前記実施例を部分的に変更する例について説明する。
（１）実施例１において、電動ファン２０により、電気抵抗１７のみに送風するように構成してもよく、異常発生太陽電池モジュール１０ｅのみに送風するように構成してもよい。
【００３３】
（２）前記実施例では、傾斜屋根の設置面に設置した太陽光発電システムを例にして説明したが、地上に設置した種々の容量の太陽光発電システムにも本発明を同様に適用可能である。
【００３４】
（３）異常発生太陽電池モジュールを冷却する冷却手段として、ペルチェ素子を組み込んだ冷却手段を採用してもよい。
（４）その他、当業者であれば本発明の趣旨を逸脱しない範囲で前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそれら変更形態を包含するものである。
【符号の説明】
【００３５】
１      太陽光発電システム
１０    太陽電池モジュール
１０ｅ  異常発生太陽電池モジュール
１１ａ  負極線
１１ｂ  正極線
１７    電気抵抗器
２０  電動ファン（送風手段）
【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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