(57)【要約】本発明は、少なくとも一つの光起電力発電マイクログリッドと、インターネットを介して各光起電力発電マイクログリッドと通信可能なセンターサーバとを備える光起電力発電システムおよびその故障検出方法を提供し、各光起電力発電マイクログリッドは、複数の光起電力発電ノードであって、各々が光起電力発電モジュールと、光起電力発電ノードの状態パラメータを採集するためのセンサモジュールと、光起電力発電ノードの状態パラメータを無線送信するための無線通信モジュールとを備える光起電力発電ノードと、各光起電力発電ノードの状態パラメータを受信し、各光起電力発電ノードの稼動状態を特定し、受信した状態パラメータと特定した稼動状態とをインターネットを介してセンターサーバに送信することができるマイクログリッドローカルサーバと、を備える。本発明は、柔軟なマルチマイクログリッド構成を有し、光起電力発電ノード毎の作動状態パラメータを精確にモニタリングすることができ、データのネットワーク構成の階層が明確し、光起電力発電システムの作動効率を向上することができる。【選択図】図１
2017513452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの光起電力発電マイクログリッドと、インターネットを介して各前記光起電力発電マイクログリッドと通信可能なセンターサーバとを備える光起電力発電システムであって、
各前記光起電力発電マイクログリッドは、
複数の光起電力発電ノードであって、各々が光起電力発電モジュールと、前記光起電力発電ノードの状態パラメータを採集するためのセンサモジュールと、前記光起電力発電ノードの状態パラメータを無線送信するための無線通信モジュールとを備える光起電力発電ノードと、
各前記光起電力発電ノードの状態パラメータを受信し、受信した光起電力発電ノードの状態パラメータに基づいて各前記光起電力発電ノードの稼動状態を特定し、受信した状態パラメータと特定した稼動状態とをインターネットを介して前記センターサーバに送信することができるマイクログリッドローカルサーバと、
を備えることを特徴とする光起電力発電システム。
【請求項２】
メモリをさらに備え、
前記メモリは、各前記光起電力発電ノードの物理アドレスをＩＤ番号と関連付けて記憶し、
前記マイクログリッドローカルサーバは、
受信した光起電力発電ノードの状態パラメータに基づいて、ある光起電力発電ノードの稼動に故障が発生したと特定した場合に、当該光起電力発電ノードのＩＤ番号に基づいて前記メモリから対応する物理アドレスを取得し、前記センターサーバを介して当該物理アドレスの光起電力発電ノードに故障が発生したことを示すメッセージを特定のクライアントに送信するように配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の光起電力発電システム。
【請求項３】
位置決め補助端末をさらに備え、
前記位置決め補助端末は、光起電力発電ノードを取り付ける物理アドレスを特定し、当該物理アドレスに取り付けられる光起電力発電ノードのＩＤ番号を取得し、当該物理アドレスを当該ＩＤ番号と関連付けて前記メモリに記憶した後、作業者に当該光起電力発電ノードを当該物理アドレスに取り付けるよう提示する、
ことを特徴とする請求項２に記載の光起電力発電システム。
【請求項４】
少なくとも一つのインバータであって、各々が少なくとも一つの前記光起電力発電ノードが出力する直流電力を交流電力に変換する直流−交流変換モジュールと、前記インバータの状態パラメータを採集するためのセンサモジュールと、前記インバータの状態パラメータを無線送信するための無線通信モジュールとを備えるインバータと、
各前記インバータの状態パラメータを受信し、受信した前記インバータの状態パラメータをインターネットを介して前記センターサーバに送信することができるインバータローカルサーバと、
をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の光起電力発電システム。
【請求項５】
前記インバータのセンサモジュールは、
前記インバータの電流パラメータを採集するための計器用変流器と、
前記インバータの電圧パラメータを採集するための計器用変圧器と、
前記インバータの温湿度パラメータを採集するための温湿度センサと、
前記インバータの環境ノイズパラメータを採集するためのノイズセンサと、
のうちの少なくとも１種類を含む、
ことを特徴とする請求項４に記載の光起電力発電システム。
【請求項６】
各前記光起電力発電ノードのセンサモジュールは、
前記光起電力発電モジュールの電圧パラメータを採集するための電圧サンプリング回路と、
前記光起電力発電モジュールの電流パラメータを採集するための電流サンプリング回路と、
前記光起電力発電モジュールの温湿度パラメータを採集するための温湿度センサと、
前記光起電力発電モジュールの置かれた環境の光強度パラメータを採集するための光強度センサと、
のうちの少なくとも１種類を含む、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の光起電力発電システム。
【請求項７】
光起電力発電システムの故障検出方法であって、
前記光起電力発電システムには、請求項１から６のいずれか一つに記載の光起電力発電システムが用いられ、
前記故障検出方法は、
各前記マイクログリッドローカルサーバが、受信した光起電力発電ノードの状態パラメータに基づいて各前記光起電力発電ノードの稼動状態を特定することと、
ある光起電力発電ノードの稼動に故障が発生したと特定した場合に、前記マイクログリッドローカルサーバが、当該光起電力発電ノードのＩＤ番号に基づいて対応する物理アドレスを取得し、前記センターサーバを介して当該物理アドレスの光起電力発電ノードに故障が発生したことを示すメッセージを特定のクライアントに送信することと、
を含むことを特徴とする光起電力発電システムの故障検出方法。
【請求項８】
各前記光起電力発電ノードの物理アドレスをＩＤ番号と関連付けて記憶することをさらに含む、
ことを特徴とする請求項７に記載の光起電力発電システムの故障検出方法。
【請求項９】
各前記光起電力発電ノードの物理アドレスをＩＤ番号と関連付けて記憶することは、
光起電力発電ノードを取り付ける物理アドレスを特定することと、
当該物理アドレスに取り付けられる光起電力発電ノードのＩＤ番号を取得することと、
当該物理アドレスを当該ＩＤ番号と関連付けて記憶した後、作業者に当該光起電力発電ノードを当該物理アドレスに取り付けるよう提示することと、
を含むことを特徴とする請求項８に記載の光起電力発電システムの故障検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光起電力発電に関し、特に光起電力発電システムおよびその故障検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光は、光起電力発電モジュールにより電気エネルギーに変換されて、蓄積され利用されることができ、現在最も発展の可能性がある新エネルギーとされている。
【０００３】
従来の光起電力発電システムは、主に光起電力発電モジュールアレイ、コンバイナ、およびインバータを含む。一般的には、直列や並列に接続された光起電力発電モジュールアレイが出力する電気エネルギーは、コンバイナで集められた後にインバータで交流電力に変換されることにより、特定領域における負荷に給電されるか、あるいはそのまま電力網に取り込まれる。
【０００４】
しかしながら、光起電力発電システムの作動効率は低く、これは光起電力発電システムの適用を広める上でネックになっている。その理由は、主に、現在実験室で開発される単結晶シリコンセルの変換効率が２５．０％以下であり、多結晶シリコンセルの変換効率が２０．４％以下であり、単結晶シリコン光起電力発電モジュール全体の効率が２１％以下であるので、光起電力発電システム全体の作動効率がさらに低くなることである。換言すれば、現在、光起電力変換効率の向上が難しいので、別の方法を開発して光起電力発電システム全体の作動効率を効果的に向上させる必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような実情に鑑みて、電気代コストをできるだけ削減するために、どのように光起電力発電システムの作動効率を向上させるかを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、少なくとも一つの光起電力発電マイクログリッドと、インターネットを介して各前記光起電力発電マイクログリッドと通信可能なセンターサーバとを備える光起電力発電システムであって、各前記光起電力発電マイクログリッドは、複数の光起電力発電ノードであって、各々が光起電力発電モジュールと、前記光起電力発電ノードの状態パラメータを採集するためのセンサモジュールと、前記光起電力発電ノードの状態パラメータを無線送信するための無線通信モジュールとを備える光起電力発電ノードと、各前記光起電力発電ノードの状態パラメータを受信し、受信した光起電力発電ノードの状態パラメータに基づいて各前記光起電力発電ノードの稼動状態を特定し、受信した状態パラメータと特定した稼動状態とをインターネットを介して前記センターサーバに送信することができるマイクログリッドローカルサーバと、を備える光起電力発電システムを提供する。
【０００７】
上記光起電力発電システムは、ある実現可能な態様では、メモリをさらに備え、前記メモリは、各前記光起電力発電ノードの物理アドレスをＩＤ番号と関連付けて記憶し、前記マイクログリッドローカルサーバは、受信した光起電力発電ノードの状態パラメータに基づいて、ある光起電力発電ノードの稼動に故障が発生したと特定した場合に、当該光起電力発電ノードのＩＤ番号に基づいて前記メモリから対応する物理アドレスを取得し、前記センターサーバを介して当該物理アドレスの光起電力発電ノードに故障が発生したことを示すメッセージを特定のクライアントに送信するように配置されている。
【０００８】
上記光起電力発電システムは、ある実現可能な態様では、位置決め補助端末をさらに備え、前記位置決め補助端末は、光起電力発電ノードを取り付ける物理アドレスを特定し、当該物理アドレスに取り付けられる光起電力発電ノードのＩＤ番号を取得し、当該物理アドレスを当該ＩＤ番号と関連付けて前記メモリに記憶した後、作業者に当該光起電力発電ノードを当該物理アドレスに取り付けるよう提示する。
【０００９】
上記光起電力発電システムは、ある実現可能な態様では、少なくとも一つのインバータであって、各々が少なくとも一つの前記光起電力発電ノードが出力する直流電力を交流電力に変換する直流−交流変換モジュールと、前記インバータの状態パラメータを採集するためのセンサモジュールと、前記インバータの状態パラメータを無線送信するための無線通信モジュールとを備えるインバータと、各前記インバータの状態パラメータを受信し、受信した前記インバータの状態パラメータをインターネットを介して前記センターサーバに送信することができるインバータローカルサーバと、をさらに備える。
【００１０】
上記光起電力発電システムは、ある実現可能な態様では、前記インバータのセンサモジュールは、前記インバータの電流パラメータを採集するための計器用変流器と、前記インバータの電圧パラメータを採集するための計器用変圧器と、前記インバータの温湿度パラメータを採集するための温湿度センサと、前記インバータの環境ノイズパラメータを採集するためのノイズセンサと、のうちの少なくとも１種類を含む。
【００１１】
上記光起電力発電システムは、ある実現可能な態様では、各前記光起電力発電ノードのセンサモジュールは、前記光起電力発電モジュールの電圧パラメータを採集するための電圧サンプリング回路と、前記光起電力発電モジュールの電流パラメータを採集するための電流サンプリング回路と、前記光起電力発電モジュールの温湿度パラメータを採集するための温湿度センサと、前記光起電力発電モジュールの置かれた環境の光強度パラメータを採集するための光強度センサと、のうちの少なくとも１種類を含む。
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明は、光起電力発電システムの故障検出方法であって、前記光起電力発電システムには、本発明の実施例におけるいずれか一つの構成の光起電力発電システムが用いられ、前記故障検出方法は、各前記マイクログリッドローカルサーバが、受信した光起電力発電ノードの状態パラメータに基づいて各前記光起電力発電ノードの稼動状態を特定することと、ある光起電力発電ノードの稼動に故障が発生したと特定した場合に、前記マイクログリッドローカルサーバが、当該光起電力発電ノードのＩＤ番号に基づいて対応する物理アドレスを取得し、前記センターサーバを介して当該物理アドレスの光起電力発電ノードに故障が発生したことを示すメッセージを特定のクライアントに送信することとを含むことを特徴とする光起電力発電システムの故障検出方法をさらに提供する。
【００１３】
上記故障検出方法は、ある実現可能な態様では、各前記光起電力発電ノードの物理アドレスをＩＤ番号と関連付けて記憶することをさらに含む。
【００１４】
上記故障検出方法は、ある実現可能な態様では、各前記光起電力発電ノードの物理アドレスをＩＤ番号と関連付けて記憶することは、光起電力発電ノードを取り付ける物理アドレスを特定することと、当該物理アドレスに取り付けられる光起電力発電ノードのＩＤ番号を取得することと、当該物理アドレスを当該ＩＤ番号と関連付けて記憶した後、作業者に当該光起電力発電ノードを当該物理アドレスに取り付けるよう提示することと、を含む。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の実施例における光起電力発電システムは、柔軟なマルチマイクログリッド構成を有し、各マイクログリッドにおける光起電力発電ノードの状態パラメータを取得することができ、光起電力発電ノード毎の作動状態パラメータを精確にモニタリングすることができ、データのネットワーク構成の階層が明確し、データが完全かつ精確で、安定性と信頼性が高く、ロバスト性が強いなどの特性を有し、光起電力発電システムの作動効率を向上することができ、電気代コストを削減することができる。
【００１６】
本発明の他の特徴および側面は、以下添付の図面を参考しつつ例示的な実施例を詳細に説明することにより、明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
明細書に含まれ、かつ明細書の一部を構成する図面は、明細書とともに本発明の例示的な実施例、特徴および側面を示し、本発明の原理を解釈するものである。
【図１】図１は、本発明の一実施例における光起電力発電システムの構成模式図である。
【図２】図２は、本発明の一実施例における光起電力発電システムの光起電力発電ノードの構成模式図である。
【図３】図３は、本発明の別の実施例における光起電力発電システムのマイクログリッドローカルサーバの例示的な構成模式図である。
【図４】図４は、本発明の別の実施例における光起電力発電システムのインバータの構成模式図である。
【図５】図５は、本発明の別の実施例における光起電力発電システムの位置決め補助端末の構成模式図である。
【図６】図６は、本発明の別の実施例における光起電力発電システムの位置決め補助端末の構成模式図である。
【図７】図７は、本発明の一実施例による光起電力発電システムの故障検出方法のフロー模式図である。
【図８】図８は、本発明の別の実施例による光起電力発電システムの故障検出方法のフロー模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付の図面を参照しながら本発明の各種の例示的な実施例、特徴および側面を詳細に説明する。図面において、同一の図面符号は、同一または類似する機能を有する素子を示す。図面には実施例の各種の側面が示されているが、特に明記しない限り、その比例に従い図面を描画する必要はない。
【００１９】
ここで使用した「例示的」という詞は「例、実施例として用いられるか、または説明性のものである」ことを意味する。ここで「例示的」に説明した実施例はいずれも他の実施例よりも優れる、または良いと解釈する必要はない。
【００２０】
また、本発明をより良く説明するために、以下の具体的な実施形態において具体的な細部を多く記載した。本発明は、何らかの具体的な細部が無くとも同様に実施できることは、当業者が理解すべきである。本発明の主旨を際立たせるために、一部の実例において、当業者に良く知られている方法、手段、素子、および回路については詳細に記述しない。
【００２１】
（実施例１）
図１は、本発明の一実施例における光起電力発電システムの構成模式図である。図１に示すように、前記光起電力発電システムは、少なくとも一つの光起電力発電マイクログリッド１０００と、インターネット（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ）を介して各前記光起電力発電マイクログリッドと通信可能なセンターサーバ１１００とを備え、各前記光起電力発電マイクログリッド１０００は、複数の光起電力発電ノード１００であって、各々が光起電力発電モジュール（例えば、図２における太陽電池モジュール１１０）と、前記光起電力発電ノードの状態パラメータを採集するためのセンサモジュール（例えば、図２におけるセンサモジュール１４０）と、前記光起電力発電ノードの状態パラメータを無線送信するための無線通信モジュール（例えば、図２におけるＣＣ２５３０モジュール１３０が無線通信モジュールとして機能することができる）とを備える光起電力発電ノード１００と、各前記光起電力発電ノード１００の状態パラメータを受信し、受信した光起電力発電ノード１００の状態パラメータに基づいて各前記光起電力発電ノード１００の稼動状態を特定し、前記センターサーバ１１００が各前記光起電力発電ノード１００の状態パラメータおよび稼動状態を表示することができるように、受信した状態パラメータと特定した稼動状態とをインターネットを介して前記センターサーバ１１００に送信することができるマイクログリッドローカルサーバ２００と、を備える。
【００２２】
図１に示すように、この光起電力発電システムは、一つのセンターサーバ１１００と、インターネットを介してセンターサーバ１１００と通信する互いに独立する複数（Ｍ＋１）の無線センサマイクログリッド１０００とを備え得る。ここで、Ｍは光起電力発電マイクログリッドの数であり、１はインバータマイクログリッドの数である。各光起電力発電マイクログリッドには、一つのマイクログリッドローカルサーバと、各マイクログリッドローカルサーバと無線通信するＮ個の光起電力発電ノードとが含まれ得る。例えば、マイクログリッドローカルサーバ２００＃１には光起電力発電ノード１００＃１１〜１００＃１Ｎが接続され、マイクログリッドローカルサーバ２００＃２には光起電力発電ノード１００＃２１〜１００＃２Ｎが接続され、マイクログリッドローカルサーバ２００＃Ｍには光起電力発電ノード１００＃Ｍ１〜１００＃ＭＮが接続される。なお、このシステムは、インターネットを介してセンターサーバ１１００と通信するパーソナルコンピュータ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ,  ＰＣ)クライアント１２００と、３Ｇ基地局１３００を介してセンターサーバ１１００と無線通信するモバイルクライアント１４００とをさらに備えてもよい。このシステムにおけるすべての光起電力発電ノード１００により構成される情報型光起電力モジュールアレイは直流電気エネルギーを出力し、直列や並列に接続され、コンバイナ３００＃１〜３００＃Ｌを介して、無線によりインバータローカルサーバ５００と通信するＬ個のインバータ４００＃１〜４００＃Ｌに接続される。ここで、ＬおよびＮは、１以上１００よりも小さい整数であり、Ｍは１以上の整数であり、ＬとＮは等しくても、等しくなくてもよい。本発明の実施例では、Ｌ、Ｎ、Ｍの具体的な数値を限定しない。なお、コンバイナおよびインバータの数は等しくなくてもよい。
【００２３】
図２に示すように、この光起電力発電ノード１００は、太陽電池モジュール１１０と、直流−直流（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ−Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ,  ＤＣ−ＤＣ）モジュール１２０と、（無線通信機能を持つ）ＣＣ２５３０モジュール１３０と、センサモジュール１４０とを備え得る。そのうち、センサモジュール１４０は、電圧サンプリング回路１４１と、電流サンプリング回路１４２と、温湿度センサ１４３と、光強度センサ１４４のうちの少なくとも１種類を含み得り、当然のことながら、具体的なニーズに応じて、他の機能を持つセンサモジュールを設けてもよい。具体的には、太陽電池モジュール１１０は、ＤＣ−ＤＣモジュール１２０とコンバイナ３００とにそれぞれ接続される。ＤＣ−ＤＣモジュール１２０の出力端は、ＣＣ２５３０モジュール１３０とセンサモジュール１４０とにそれぞれ接続される。電圧サンプリング回路１４１および電流サンプリング回路１４２は、それぞれ太陽電池モジュール１１０の電圧パラメータおよび電流パラメータを採集するためのもので、一端が太陽電池モジュール１１０の出力端に接続され、他端がＣＣ２５３０モジュール１３０内に組み込まれた８０５１シングルチップのＩ／Ｏポートに接続される。太陽電池モジュール１１０の温湿度パラメータを採集するための温湿度センサ１４３、および太陽電池モジュール１１０の置かれた環境の光強度パラメータを採集するための光強度センサ１４４は、ＣＣ２５３０モジュール１３０内に組み込まれた８０５１シングルチップのＩ／Ｏポートに接続される。
【００２４】
光起電力発電ノード１００の作動中において、太陽電池モジュール１１０が太陽光を電気エネルギーに変換して出力ポートを介してコンバイナ３００に伝送する一方、太陽電池モジュール１１０の出力端に接続されたＤＣ−ＤＣモジュール１２０が、太陽電池モジュール１１０が出力する直流電力を、例えば＋１２Ｖ、＋５Ｖ、＋３．３Ｖの低電圧の直流電力に降圧して、光起電力発電ノード１００の他のモジュールに給電する。なお、電圧サンプリング回路１４１および電流サンプリング回路１４２は、太陽電池モジュール１１０の出力端の電圧パラメータおよび電流パラメータを採集して、ＣＣ２５３０モジュール１３０内に組み込まれた８０５１シングルチップのＩ／Ｏポートに伝送して、電気パラメータの採集を実現することができる。温湿度センサ１４３は、太陽電池モジュール１１０のバックシートに密着され、その温湿度などのパラメータを検出する。光強度センサ１４４は、太陽電池モジュール１１０の表面に埋め込まれ、環境光強度パラメータを採集する。環境パラメータおよび電気パラメータは、太陽電池モジュール１１０の作動状態を総合的に判定するための重要な根拠となる。光起電力発電ノード１００におけるＣＣ２５３０モジュール１３０は、センサモジュール１４０により採集されたパラメータを、対応するマイクログリッドローカルサーバ２００に無線により送信して、光起電力発電ノード１００の状態パラメータの無線伝送を実現することができる。
【００２５】
例を挙げると、光起電力発電ノード１００には、ＳＵＮ−２２０型の高効率の結晶シリコン太陽電池モジュール１１０が用いられ、ＤＣ−ＤＣモジュール１２０には、高性能のＬＴＣ３２５５のスイッチドキャパシタ型降圧コンバータ設計が用いられ、電流サンプリング回路１４２は、直流電流センサＴＢＣ１０ＳＹによって光起電力モジュールの出力電流を採集し、電圧サンプリング回路１４１は、分圧回路とボルテージフォロワ回路によって光起電力モジュールの出力電圧をサンプリングし、温湿度センサ１４３は、ＳＨＴ１１のデジタル式の温湿度センサによって太陽電池モジュール１１０のバックシートの環境パラメータを採集し、光強度センサ１４４は、ＴＳＬ２５６１型デジタル式の光強度センサによって太陽電池モジュール１１０の表面の光強度パラメータを採集することができる。上記したすべてのセンサモジュールにより採集された電気パラメータおよび環境パラメータはいずれも、ＣＣ２５３０モジュール１３０内に組み込まれた８０５１シングルチップのＩ／Ｏポートに伝送され得る。ＣＣ２５３０モジュール１３０には、ＣＣ２５３０Ｆ１２８チップ設計が用いられ得り、初期化プログラムおよびアプリケーションプログラムを書き込むことにより、光起電力発電ノード１００の初期化およびネットワーキングを実現することができる。
【００２６】
本発明の実施例において、まず、光起電力発電所の建設規模と地理的位置に基づいて、以下のルールに従って光起電力発電システムのネットワークトポロジー構成を設計することができる。すなわち、すべての光起電力発電ノード１００を、幾つかのマトリックスユニット（正方マトリックスであってもよく、ある小さい領域に相対的に集中された任意の形状であってもよい）に区画し、マトリックスユニット毎の幾何学的中心に一つのマイクログリッドローカルサーバ２００を取り付け、発電所の工事規制と光起電力発電ノード１００の物理アドレス指定はマトリックスユニットの区画ルールに従って行う必要があり、発電所の工事中に位置決め補助端末により光起電力発電ノード１００の識別（ＩＤ）番号を読み取る。光起電力発電ノード１００をすべて取り付けた後に、さらにネットワーク構成のトポロジー関係および発電所全体の電気パラメータの要求に応じて、対応する数のマイクログリッドローカルサーバ２００、インバータローカルサーバ５００、およびインバータ４００を取り付け、すべての光起電力発電ノード１００の出力端を、直列や並列に接続し、コンバイナ３００を介してインバータ４００に接続する。最後に、マイクログリッドローカルサーバ２００、インバータローカルサーバ５００、センターサーバ１１００、およびＰＣクライアント１２００などをインターネットに接続して、システムのネットワーキング稼動を実現する。なお、３Ｇモジュール付きのモバイルクライアント１４００は、主に、インターネットに接続された３Ｇ基地局１３００を介してセンターサーバ１１００にアクセスすることができる。
【００２７】
好ましくは、ＰＣクライアント１２００は、デスクトップＰＣ、ラップトップＰＣ、産業用ＰＣなどを含み得り、有効な方式でインターネットに接続し、ＰＣクライアントのソフトウェアは、光起電力発電所の履歴データを含むすべての作動状態情報をセンターサーバ１１００から直接にダウンロードし、モバイルクライアント１４００は、３Ｇモジュール付きの携帯電話、ＰＡＤおよびラップトップＰＣであり得り、その上で稼動するソフトウェアは、通常、センターサーバ１１００から主なリアルタイムパラメータ、例えばシステム全体の状態パラメータや故障警報データなどしかダウンロードできない。
【００２８】
（実施例２）
図３は、本発明の別の実施例における光起電力発電システムのマイクログリッドローカルサーバの例示的な構成模式図である。この光起電力発電システムは、前の実施例に加えて、各前記光起電力発電ノード１００の物理アドレスをＩＤ番号と関連付けて記憶するメモリ（図３におけるマイクログリッドローカルサーバ２００のメモリ２５０を参照）をさらに備え得る。図１を参照して、マイクログリッドローカルサーバ２００は、受信した光起電力発電ノード１００の状態パラメータに基づいて、ある光起電力発電ノード１００の稼動に故障が発生したと特定した場合に、当該光起電力発電ノード１００のＩＤ番号に基づいて前記メモリから対応する物理アドレスを取得し、センターサーバ１１００を介して当該物理アドレスの光起電力発電ノード１００に故障が発生したことを示すメッセージを特定のクライアント１２００、１４００に送信する。
【００２９】
ただし、図３においてメモリ２５０がマイクログリッドローカルサーバ２００に設けられているが、これは単なる一例に過ぎず、メモリは、センターサーバ１１００に設けられてもよく、あるいは、独立したメモリを用いてもよい。
【００３０】
図３に示すように、光起電力発電マイクログリッドにおけるマイクログリッドローカルサーバ２００は、パワーモジュール２２０と、ＡＲＭプロセッサ２１０と、ＣＣ２５３０モジュール２３０と、ＷｉＦｉモジュール２８０と、ＵＳＢモジュール２７０と、４８５通信モジュール２６０と、メモリ２５０と、ＲＪ−４５ネットワークモジュール２４０とを備え得る。そのうち、パワーモジュール２２０は、ＡＲＭプロセッサ２１０、ＣＣ２５３０モジュール２３０、ＷｉＦｉモジュール２８０、ＵＳＢモジュール２７０、４８５通信モジュール２６０、メモリ２５０、およびＲＪ−４５ネットワークモジュール２４０にそれぞれ接続され、上記のモジュールに給電する。ＣＣ２５３０モジュール２３０は、高速マイクロプロセッサ、例えばＡＲＭプロセッサ２１０とシリアルポートで接続され、ＡＲＭプロセッサ２１０は、各種のインタフェースモジュール、例えば４８５通信モジュール２６０、ＵＳＢモジュール２７０、ＷｉＦｉモジュール２８０、ＲＪ−４５ネットワークモジュール２４０などを介して、さまざまな方法で他の周辺機器との情報のやり取りを行うことができる。
【００３１】
ここで、高速の組み込みシステムは、主にＡＲＭプロセッサを用いて実現され、ＦＰＧＡやＣＰＬＤなどの態様で実現されてもよい。ＵＳＢモジュールは、主に現場デバッグや、データの直接な読み取り、および、ＵＳＢで接続された他のモジュールとのデータ伝送に用いられ、使用中にＵＳＢデータケーブルを介して接続して、デバッグソフトウェアにより現場デバッグを行うか、あるいはマイクログリッドローカルサーバのメモリのデータを読み取ることができる。４８５通信モジュールは、標準的な産業用データ伝送モジュールであり、マイクログリッドローカルサーバ間のデータ伝送に用いられてもよく、マイクログリッドローカルサーバと他の周辺機器、例えばセンターサーバ、インバータなどの電力機器との通信に用いられてもよく、使用中にデータケーブルを直接に接続することができる。ＷｉＦｉモジュールは、主にマイクログリッドローカルサーバと周辺機器との間の短距離無線伝送を補助するものであり、伝送の対象としては、センターサーバに接続された交換機であってもよく、専用のデータアクセスおよび受信の端末、例えば専門ソフトウェアがインストールされたラップトップＰＣであってもよく、隣接するマイクログリッドローカルサーバがインターネットへ接続するための無線信号中継局などであってもよい。マイクログリッドローカルサーバのコントロールパネルでは、通信設定欄でクリックによりＷｉＦｉをオンすることができ、ＷｉＦｉモジュールは実際の必要に応じて作動し始める。インターネットに接続する必要があれば、ＲＪ−４５モジュールが優先され、有線綱による接続の場合には、ＷｉＦｉモジュールは待機モードに入り、待機モードにおいて、隣接するローカルサーバの無線中継となり得る。
【００３２】
光起電力発電マイクログリッドにおけるマイクログリッドローカルサーバ２００の作動中において、パワーモジュール２２０が、まず、２２０Ｖの交流電力（商用電源による給電であり、無停電作動可能）を例えば＋１２Ｖ、＋５Ｖ、＋３．３Ｖの低電圧の直流電力に変換して、他のモジュールに給電する。システムのネットワーキングに成功した後、ＣＣ２５３０モジュール２３０は、それに接続されたＡＲＭプロセッサ２１０に、光起電力発電ノード１００から送信された状態パラメータをシリアル通信でリアルタイムに伝送し、ＡＲＭプロセッサ２１０は、受信したデータを、状態パラメータフォームに従ってメモリ２５０に直接保持し得る。なお、ＲＪ−４５ネットワークモジュール２４０がインターネットに接続すると、ＡＲＭプロセッサ２１０は、メモリ２５０のデータをセンターサーバ１１００にリアルタイムに送信することにより、光起電力発電システムの状態パラメータの永続的な記憶を実現することができる。
【００３３】
例を挙げると、マイクログリッドローカルサーバ２００において、ＷｉＦｉモジュール２８０には、ＲＴＬ８１８８ＣＵＳチップ設計が用いられ、ＵＳＢモジュール２７０には、ＰＬ２３０３ＨＸチップ設計が用いられ、４８５通信モジュール２６０には、ＭＡＸ４８５ＣＰＡチップ設計が用いられ、ＣＣ２５３０モジュール２３０には、ＣＣ２５３０Ｆ１２８チップ設計が用いられ、ＲＪ−４５ネットワークモジュール２４０には、ＤＭ９０００チップ設計が用いられ、ＡＲＭプロセッサ２１０には、Ｓ３Ｃ６４１０ＸＨチップ設計が用いられ、メモリ２５０には、Ｍ２９Ｗ０３２ＤＢチップ設計が用いられる。さらに、ＣＣ２５３０Ｆ１２８チップおよびＳ３Ｃ６４１０ＸＨチップにプログラムを書き込むことで、マイクログリッドローカルサーバのネットワーキングを実現することができる。
【００３４】
ある実現可能な態様では、光起電力発電システムは、図１および図４に示すように、さらに、少なくとも一つのインバータ４００であって、各々が少なくとも一つの前記光起電力発電ノードが出力する直流電力を交流電力に変換する直流−交流変換モジュール（図４におけるＤＣ−ＡＣモジュール４１０を参照）と、前記インバータの状態パラメータを採集するためのセンサモジュール４６０と、前記インバータの状態パラメータを無線送信するための無線通信モジュール（図４におけるＣＣ２５３０モジュール４２０を参照）とを備えるインバータ４００と、各前記インバータの状態パラメータを受信し、受信した前記インバータの状態パラメータをインターネットを介して前記センターサーバに送信することができるインバータローカルサーバ５００と、を備え得る。
【００３５】
ここで、インバータローカルサーバ５００の構成については、図３におけるマイクログリッドローカルサーバ２００の関連記述を参照してよい。インバータローカルサーバ５００と、それに接続される各インバータ４００とは、一つの無線センサマイクログリッドを構成することもできる。
【００３６】
図４に示すように、インバータ４００は、パワーモジュール４３０と、ＤＣ−ＡＣモジュール４１０と、ＣＣ２５３０モジュール４２０と、４８５通信モジュール４７０と、センサモジュール４６０とを備え得る。そのうち、センサモジュール４６０は、計器用変流器４６１と、計器用変圧器４６２と、温湿度センサ４６３と、ノイズセンサ４６４のうちの少なくとも１種類を含み得る。ここで、パワーモジュール４３０は、ＣＣ２５３０モジュール４２０、４８５通信モジュール４７０、およびセンサモジュール４６０に接続され、上記のモジュールに給電する。ＤＣ−ＡＣモジュール４２０は、入力端がインバータに接続され、出力端が交流コンバイナ３００に接続される。ＤＣ−ＡＣモジュールは、さらに計器用変流器４６１および計器用変圧器４６２を介してＣＣ２５３０モジュール４２０内に組み込まれた８０５１シングルチップのＩ／Ｏポートにそれぞれ接続される。温湿度センサ４６３およびノイズセンサ４６４は、インバータの筐体内部のパラメータを採集するもので、ＣＣ２５３０モジュール４２０内に組み込まれた８０５１シングルチップのＩ／Ｏポートに接続される。ＣＣ２５３０モジュール４２０は、さらに４８５通信モジュール４７０を介して、他の周辺機器との情報のやり取りを行う。
【００３７】
インバータ４００の作動中において、パワーモジュール４３０は、２２０Ｖの交流電力を、例えば＋１２Ｖ、＋５Ｖ、＋３．３Ｖの低電圧の直流電力に変換して、他のモジュールに給電することができる。ここで、計器用変流器４６１は、インバータの電流パラメータを採集するもので、計器用変圧器４６２は、インバータの電圧パラメータを採集するものである。計器用変流器４６１および計器用変圧器４６２は、主幹線における直流側及び交流側の電気パラメータを採集し、信号調整回路を介してＣＣ２５３０モジュール４２０内に組み込まれた８０５１シングルチップのＡ／Ｄ機能付きＩ／Ｏポートに伝送して、電気パラメータの採集を実現する。温湿度センサ４６３およびノイズセンサ４６４は、インバータの筐体内部に置かれ、インバータ４００の筐体内部の温湿度およびノイズなどのパラメータを検出する。インバータ４００におけるＣＣ２５３０モジュール４２０は、ＲＦトランシーバモジュールを有し、採集された電気パラメータを無線ＲＦによりインバータローカルサーバ５００に定期的に送信することにより、インバータの状態パラメータの無線伝送を実現することができる。
【００３８】
例を挙げると、本発明の実施例における情報型インバータにおいて、４８５通信モジュール４７０には、ＭＡＸ４８５ＣＰＡチップ設計が用いられ、計器用変流器４６１には、ＫＣＥ−ＩＺ０１型の直流計器用変流器やＴＡ１６２６−４Ｍ型の交流計器用変流器が用いられ、計器用変圧器４６２には、ＪＬＢＶ１０００ＦＡ型の直流計器用変圧器やＴＶＳ１９０８−０３型交流計器用変圧器が用いられ、ＳＨＴ１１デジタル式の温湿度センサ４６３およびＴＺ−２ＫＡ型のノイズセンサ４６４によってインバータ筐体の環境パラメータを採集することができる。上記したすべてのセンサモジュール４６０により採集された電気パラメータおよび環境パラメータはいずれも、ＣＣ２５３０モジュール４２０内に組み込まれた８０５１シングルチップのＩ／Ｏポートに伝送され得る。なお、ＣＣ２５３０モジュール４２０には、ＣＣ２５３０Ｆ１２８チップ設計が用いられ得り、アプリケーションプログラムを書き込むことにより、インバータ４００のネットワーキングを実現することができる。ＤＣ−ＡＣモジュール４１０には、光起電力発電所に汎用する、直流を交流に変換する機能を持つインバータが用いられ得り、４８５通信モジュール４７０は、ＣＣ２５３０Ｆ１２８チップのシリアルポートに接続され、他の周辺機器と接続する。
【００３９】
ある実現可能な態様では、本発明の実施例は、図５に示すように、位置決め補助端末６００により、光起電力発電ノード１００のＩＤ番号と物理アドレスとの関連付け記憶を実現し得る。本発明の実施例において、位置決め補助端末６００は、光起電力発電ノード１００を取り付ける物理アドレスを特定し、当該物理アドレスに取り付けられる光起電力発電ノード１００のＩＤ番号を取得し、当該物理アドレスを当該ＩＤ番号と関連付けて記憶した後、作業者に当該光起電力発電ノードを当該物理アドレスに取り付けるよう提示する。物理アドレスとＩＤ番号との関連付けは、対照テーブルデータベースとして格納され、後で対応するマイクログリッドローカルサーバ２００に導入され得る。
【００４０】
具体的には、光起電力発電ノード１００の製造の一環、例えば最後の一環において、対応するアプリケーションプログラムおよび初期化プログラムを書き込むことができる。光起電力発電ノードは、太陽電池モジュール１１０が受光すると、ＣＣ２５３０モジュール１３０が作動し始め、まずは初期化プログラムを稼動させて、自体のＩＤ番号を周りの位置決め補助端末６００に送信する。ＩＤ番号のデータ情報を受信して所定の物理アドレスとのマッチングに成功した位置決め補助端末６００があれば、その位置決め補助端末６００は、この光起電力発電ノード１００のＣＣ２５３０モジュール１３０に確認指令を送信するとともに、音と光による情報で現場のスタッフに提示する。光起電力発電ノード１００のＣＣ２５３０モジュール１３０が確認指令を受信すると、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ,  ＬＥＤ）であるインジケータライトが固定の時間、例えば５秒間長く点灯してから消灯して、初期化手順が完了したことを示し、アプリケーションプログラムを稼動させる。また再度パワーオンリセットすると、初期化された光起電力発電ノード１００は、直接にアプリケーションプログラムを稼動させる。光起電力発電ノードは、パッケージが開けられて光に曝されＣＣ２５３０モジュールが初期化プログラムを稼動させ、その後いずれの位置決め補助端末からの確認指令も受信していなければ、そのまま初期化プログラムを繰り返して稼動させる。通常、初期化手順が完了していない光起電力発電ノードは、ネットワーキングに加入できないことに注意されたい。
【００４１】
図６に示すように、位置決め補助端末６００は、パワーモジュール６１０と、ＣＣ２５３０モジュール６２０と、ＵＳＢモジュール６３０と、ＲＳ２３２モジュール６４０とを備え得る。そのうち、パワーモジュール６１０は、ＣＣ２５３０モジュール６２０、ＵＳＢモジュール６３０、およびＲＳ２３２モジュール６４０にそれぞれ接続され、上記のモジュールに給電する。ＣＣ２５３０モジュール６２０は、ＲＳ２３２モジュール６４０およびＵＳＢモジュール６３０を介してユーザ端末、例えばラップトップＰＣに接続され、光起電力発電ノード１００のＩＤ番号を伝送するものである。
【００４２】
位置決め補助端末６００の作動中において、パワーモジュール６１０は、まず、＋５Ｖを＋３．３Ｖに変換して、ＣＣ２５３０モジュール６２０、ＵＳＢモジュール６３０、およびＲＳ２３２モジュール６４０に給電する。位置決め補助端末はＵＳＢインタフェース６３０を介してラップトップＰＣに接続された後、ＣＣ２５３０モジュール６２０によりサーチ指令を発行し、光起電力発電ノードから送信された自体のＩＤ番号を受信すると、ＲＳ２３２モジュール６４０およびＵＳＢモジュール６３０を介してラップトップＰＣに伝送する。ラップトップＰＣはＩＤ番号と物理アドレスとのデータフォームのマッチングを完了した後、一つの指令をＣＣ２５３０モジュール６２０に伝送し、さらにＣＣ２５３０モジュール６２０がこの指令を光起電力発電ノードに送信して、初期化手順が完了したことを報知する。
【００４３】
例を挙げると、位置決め補助端末６００において、ＵＳＢモジュール６３０には、ＰＬ２３０３ＨＸチップ設計が用いられ、ＲＳ２３２モジュール６４０には、ＭＡＸ３２３２Ｅチップ設計が用いられ、ＣＣ２５３０モジュール６２０には、ＣＣ２５３０Ｆ１２８チップ設計が用いられ、位置決め補助端末プログラムを書き込み、それに接続するラップトップＰＣのアプリケーションプログラムを稼動させることにより、光起電力発電ノードのＩＤ番号−物理アドレスの対照テーブルの作成を補助することができ、情報型光起電力モジュールアレイのネットワーキングを実現することができる。
【００４４】
本発明の実施例において、光起電力発電ノード、マイクログリッドローカルサーバ、インバータ、インバータローカルサーバ、および位置決め補助端末などの内部に設けられたＣＣ２５３０モジュールは、主に無線通信モジュールとマイクロプロセッサとを備え、信号の処理やデータの無線伝送を実現することができ、ネットワーク自己組織化機能を有するが、ＭＣＵ＋ＣＣ２４２０、ＣＣ２４３０、ＣＣ２４３１、ＣＣ２５３１、ＣＣ２５３３、ＬＰＲ２４３０、ＭＣＵ＋ｎＲＦ９０５、ＭＣＵ＋ｎＲＦ２４０１などの態様で実現されてもよいことに注意されたい。
【００４５】
本発明による光起電力発電システムは、柔軟なマルチマイクログリッド構成を有し、各マイクログリッドにおける光起電力発電ノードの状態パラメータを取得することができ、光起電力発電ノード毎の作動状態パラメータを精確にモニタリングすることができ、データのネットワーク構成の階層が明確し、データが完全かつ精確で、安定性と信頼性が高く、ロバスト性が強いなどの特性を有し、光起電力発電システムの作動効率を向上することができ、電気代コストを削減することができる。
【００４６】
なお、無線センサネットワーク技術を用いて、有線や無線通信による有機的に結合された複雑な情報ネットワークシステムを構築することは、便利で確実な情報伝送や、システムのインテリジェントマネジメントに有利であり、システム稼動の安定性と信頼性を向上させ、寿命を延ばすことができる。
【００４７】
なお、インバータに対する遠隔制御により、システムの電気エネルギー変換の最適化対策を実現して、システム全体の作動効率を向上させることができる。複数の種類のクライアントモードを用いることで、身分の異なる顧客のニーズを満たすことができ、情報が完全で、表示が直感的で、操作が簡易であるなどの特性を有する。
【００４８】
なお、センターサーバは、専門のデータベースを用いてデータを管理および記憶することができ、情報が統合され、管理が科学的で、安全かつ安定で、使用が便利である。複数の種類のクライアントを用いることで、身分の異なるユーザのニーズを満たすことができ、表示が直感的で、操作が簡易で、管理が有効であるなどの顕著な利点を有する。
具体的には、マルチマイクログリッド構成の情報型光起電力発電システムは、アレイ型に配列される大型の光起電力発電所、複数の分散領域に分散的に取り付けられる光起電力発電所、小型の光起電力発電所、複数の独立して分散される家庭用光起電力発電所、屋根の光起電力発電所などに適用することができる。そのうち、光起電力発電マイクログリッドの各々は、一つのマイクログリッドローカルサーバと幾つかの光起電力発電ノードとを備え、ネットワーク自己組織化でネットワーキングするので、ネットワーク構成が柔軟で、ネットワークへの加入やネットワーキングが便利かつ快速で、ネットワークトポロジーの拡張性が強いなどの特性を有する。独立したマイクログリッドは、インターネットを介してセンターサーバに接続することができるので、顧客によるリモートアクセスでのマネージメントおよびメンテナンスが便利になるとともに、マイクログリッドは、光起電力発電ノードの作動状態の履歴データをローカルメモリに固定時間格納するので、ネットワークから離脱しても独立して稼動することができ、また、再度ネットワークに加入するときに履歴データをセンターサーバにアップロードする。マイクログリッドがネットワークから離脱した場合においても、ユーザは、クライアント機器（例えばノートパソコン）によりマイクログリッドローカルサーバに直接接続（例えばＵＳＢ接続）して、ある独立したマイクログリッドの各光起電力発電ノードの状態パラメータにアクセスすることができる。
【００４９】
（実施例３）
図７は、本発明の一実施例による光起電力発電システムの故障検出方法のフロー模式図である。この故障検出方法は、上記の実施例のいずれかの構成の光起電力発電システムに適用されてもよい。具体的には、この方法は、各前記マイクログリッドローカルサーバが、受信した光起電力発電ノードの状態パラメータに基づいて各前記光起電力発電ノードの稼動状態を特定するステップ７０４と、ある光起電力発電ノードの稼動に故障が発生したと特定した場合に、前記マイクログリッドローカルサーバが、当該光起電力発電ノードのＩＤ番号に基づいて対応する物理アドレスを取得し、前記センターサーバを介して当該物理アドレスの光起電力発電ノードに故障が発生したことを示すメッセージを特定のクライアントに送信するステップ７０５と、を含み得る。
【００５０】
ある実現可能な態様では、予め各前記光起電力発電ノードの物理アドレスをＩＤ番号と関連付けて記憶し得り、具体的には、光起電力発電ノードを取り付ける物理アドレスを特定するステップ７０１と、当該物理アドレスに取り付けられる光起電力発電ノードのＩＤ番号を取得するステップ７０２と、当該物理アドレスを当該ＩＤ番号と関連付けて記憶した後、作業者に当該光起電力発電ノードを当該物理アドレスに取り付けるよう提示するステップ７０３と、を含み得る。
【００５１】
ここで、各マイクログリッドサーバに、それに接続される各光起電力発電ノードのＩＤ番号と物理アドレスとの関係を導入し得り、ある光起電力発電ノードに故障が発生したと特定した場合に、故障位置を便利に特定して、故障除去などの処理を行うことができる。
【００５２】
（実施例４）
図８は、本発明の別の実施例による光起電力発電システムの故障検出方法のフロー模式図である。この故障検出方法は、上記の実施例のいずれかの構成の光起電力発電システムに適用されてもよい。具体的には、この方法は、以下のステップを含み得る。
【００５３】
ステップ８０１では、光起電力発電ノードを製造する。
【００５４】
具体的には、図２を参照して、光起電力発電ノード１００の製造過程において、センサモジュール１４０およびＣＣ２５３０モジュール１３０などの部品を含む無線センサネットワークノードを製造し、無線センサネットワークノードにおけるＣＣ２５３０モジュール１３０に、対応するプログラムを書き込み、ユニークなＩＤ番号を付与する。例えば、光起電力発電ノード１００のＣＣ２５３０モジュール１３０に書き込まれるプログラムは二つの部分に分けられ、一つの部分は、ユニークな６４ビットのバイナリのＩＤ番号の編成を含む初期化プログラムであり、もう一つの部分は、センサモジュールの情報採集、処理、および記憶などの機能を実現し、採集されたデータを無線により定期的に送信することができるアプリケーションプログラムである。そして、製造された太陽電池モジュール１１０と無線センサネットワークノードとを組み立てて光起電力発電ノードを得ることができる。
【００５５】
ステップ８０２では、取り付けられる光起電力発電ノードの太陽電池モジュール１１０が作動し、ノードが初期化して自体のＩＤ番号を位置決め補助端末に送信する。
【００５６】
具体的には、図２、図５および図６を参照して、現場で光起電力発電ノード１００を取り付けるとき、光起電力発電ノード１００のパッケージを開けて、その太陽電池モジュール１１０を受光させ、ＣＣ２５３０モジュール１３０が作動し始め、まずＩＤ番号を位置決め補助端末６００に送信する。
【００５７】
ステップ８０３では、位置決め補助端末６００は、取り付けられる光起電力発電ノードのＩＤ番号を物理アドレスと関連付ける。
【００５８】
具体的には、位置決め補助端末６００に接続されたラップトップＰＣは、ソフトウェアを稼動させ、所定の取付規程に従って実際の物理アドレスをＩＤ番号と対応付ける。
【００５９】
ステップ８０４では、関連付けに成功した後、この光起電力発電ノード１００を取り付けるよう提示する。
【００６０】
例えば、光起電力発電システムにおける光起電力発電アレイを、各々が合計５行＊１０列である５０個の光起電力発電ノードを含む幾つかのマトリックスユニット（光起電力発電マイクログリッド）に区画すると仮定する。ここで、一番目のマトリックスユニットの物理アドレスの命名規則としては、一行目の光起電力発電ノードの物理アドレスがＡ０１０１−Ａ０１１０（Ａは領域を示し、先頭の２桁は行番号を示し、後の２桁は列番号を示す）であり、二行目の光起電力発電ノードの物理アドレスがＡ０２０１−Ａ０２１０であり、・・・、五行目の光起電力発電ノードの物理アドレスがＡ０５０１−Ａ０５１０であるとする。二番目のマトリックスユニットの物理アドレスの命名規則としては、一行目の光起電力発電ノードの物理アドレスがＡ０１１１−Ａ０１２０であり、二行目の光起電力発電ノードの物理アドレスがＡ０２１１−Ａ０２２０であり、・・・、五行目の光起電力発電ノードの物理アドレスがＡ０５１１−Ａ０５２０であるとする。以後同様に繰り返す。
【００６１】
現場での取付工事中には、上記の区画ルールで区画されたネットワークトポロジー構成に従って取り付ける必要があり、複数のマトリックスユニットについて同時に工事してもよい。一番目のマトリックスユニットの工事手順を例とすると、Ａ０１０１、Ａ０１０２、Ａ０１０３、・・・、Ａ０１１０、Ａ０２０１、Ａ０２０２、Ａ０２０３、・・・、Ａ０２１０、Ａ０３０１、Ａ０３０２、Ａ０３０３、・・・、Ａ０３１０、Ａ０４０１、Ａ０４０２、Ａ０４０３、・・・、Ａ０４１０、Ａ０５０１、Ａ０５０２、Ａ０５０３、・・・、Ａ０５１０という物理アドレスの順に取り付けることを要求する。
【００６２】
まず、位置決め補助端末６００と、それに接続されるラップトップＰＣにインストールされた位置決め補助ソフトウェアとは、物理アドレスの指定規則に応じて、最初のデフォルトの物理アドレスをＡ０１０１とする。一番目の光起電力発電ノード１００のパッケージが開けられると、その太陽電池モジュール１１０が受光して発電し始めるため、光起電力発電ノード１００のＤＣ−ＤＣモジュール１２０が作動し、ＣＣ２５３０モジュール１３０がパワーオンして作動し、初期化プログラムを稼動させて、外への自体のＩＤ番号の送信を定期的に繰り返す。光起電力発電ノード１００と位置決め補助端末６００との直線距離が固定長さ、例えば５メートルよりも小さい場合に、位置決め補助端末は、光起電力発電ノード１００のＣＣ２５３０モジュール１３０によって送信されるＩＤ番号を有効に読み取ることができる。
【００６３】
位置決め補助端末６００は、一つのＩＤ番号を取得すると、このＩＤ番号をＵＳＢインタフェース６３０によってそれに接続されるラップトップＰＣに送信する。ラップトップＰＣは、ソフトウェアによりこの光起電力発電ノード１００の物理アドレスＡ０１０１およびＩＤ番号を記録した後、一つの確認指令を位置決め補助端末６００に送信するとともに、音と光で現場のスタッフに提示する。位置決め補助端末６００は、ＣＣ２５３０モジュール６２０によって、取り付けられる光起電力発電ノード１００に確認指令を送信する。光起電力発電ノード１００は、確認指令を受信すると、プログラム初期化を完了し、光起電力発電ノードのＬＥＤインジケータライトは５秒間長く点灯してから消灯することにより、現場のスタッフに、初期化された光起電力発電ノード１００を、物理アドレスがＡ０１０１である位置に取り付けることができることを提示する。初期化に成功した光起電力発電ノード１００は、再度パワーオンリセットされると、初期化プログラムを稼動させず、直接にアプリケーションプログラムを稼動させる。
【００６４】
同様なステップによって残りの光起電力発電ノードを順次に取り付ける。ただし、本実施例において、各マトリックスユニットには一つのマイクログリッドローカルサーバ２００が取り付けられる必要があり、その位置は、マトリックスユニットの幾何学的中心であることが好ましい。本発明の実施例における光起電力発電ノードでは、無差別化取り付けを採用する。すなわち、複数の光起電力発電ノードは、現場で任意の順序で取り付けられ、複数の光起電力発電ノードのうちいずれか一つを抽出していずれかの位置に取り付けてもよい。しかし、製造中に光起電力発電ノード毎にユニークなＩＤ番号を付与しており、このＩＤ番号は、この太陽電池モジュール１１０を識別するユニークな識別子でもある。現場での点検や保守のためには、現場で取り付けられる光起電力発電ノードに対してさらに例えばＡ０２０６（二行目、六列目の太陽電池モジュール１１０であることを示す）のような物理アドレスの指定を行う必要があり、現場のスタッフも、物理アドレスでしか光起電力発電ノードを探すことができないため、現場での取り付け中に、物理アドレスを、この物理アドレスに取り付けられた光起電力発電ノードのＩＤ番号と対応付ける必要がある。
【００６５】
なお、各インバータについても同様に取り付けてもよい。
【００６６】
ステップ８０５では、位置決め補助端末６００およびソフトウェアによって生成された、ＩＤ番号および物理アドレスのデータベースを、対応するマイクログリッドローカルサーバ２００に導入して、マルチマイクログリッド構成の光起電力発電システム全体のネットワーキングを実現する。
【００６７】
例を挙げると、ステップ７０２において複数の工事チームがある場合には、複数の位置決め補助端末およびソフトウェアを用いて複数のＩＤ番号および物理アドレスのデータベースを生成することができる。そして、ネットワークのトポロジー構成に応じてデータベースの統合と再区分けを行って、ＩＤ番号および物理アドレスのデータベースと、マイクログリッドローカルサーバにより管理されるネットワークトポロジー構成との対応を確保することにより、新たなＩＤ番号および物理アドレスのデータベースを、対応するマイクログリッドローカルサーバに導入することができるようにする。光起電力発電ノードのＩＤ番号が、対応するマイクログリッドローカルサーバに導入されないと、この光起電力発電ノードはネットワークに加入できない。
【００６８】
なお、すべての光起電力発電ノードを現場で取り付けた後に、センターサーバとローカルサーバのプログラムを稼動させる。ここで、センターサーバ１１００は、専門のサーバプログラムをインストールすることができ、すべてのマイクログリッドローカルサーバ２００、インバータローカルサーバ５００からのデータを収集、処理、解析、および記憶し、データベースによりデータ管理を行うためのものであり、データはセンターサーバの超大容量のハードディスクに永続的に保存される。マイクログリッドローカルサーバ２００、インバータローカルサーバ５００にも専門ソフトウェアがインストールされている。マイクログリッドローカルサーバ２００、インバータローカルサーバ５００はパワーオンして作動すると、まずＣＣ２５３０モジュール２３０をオンして、光起電力発電ノード１００からのデータ情報を受信し、受信したデータを、シリアル通信によりＡＲＭプロセッサ２１０に送信する。ＡＲＭプロセッサ２１０は、データを受信すると、導入されたＩＤ番号フォームと対照し、受信したデータが記憶する必要があるＩＤ番号の光起電力発電ノードの状態パラメータであれば記憶し、受信したデータのＩＤ番号がメモリに格納されたＩＤ番号フォームに存在しなければ、データを削除してもよい。
【００６９】
同様に、センターサーバは、さらにインバータローカルサーバ５００から各インバータ４００の状態パラメータを取得してもよい。
【００７０】
ステップ８０６では、クライアントによりセンターサーバから各光起電力発電ノードの状態パラメータを読み取って、リアルタイム状態および履歴パラメータを問い合わせる。
【００７１】
具体的には、モバイルクライアント１４００および／またはＰＣクライアント１２００のソフトウェアを稼動させ、センターサーバ１０００からシステムデータを読み取り、クライアントソフトウェアにより、情報型光起電力発電システムの稼動状態を調べる。
【００７２】
例えば、ＰＣクライアント１２００は、有線や無線によりインターネットに接続されるデスクトップＰＣ、産業用ＰＣ、およびラップトップＰＣであり、専門のＰＣクライアントソフトウェアがインストールされており、ソフトウェアが起動されると、インターネットを介してセンターサーバ１１００から光起電力発電ノード１００毎の電圧、電流、温湿度、光強度や、インバータの直流側および交流側の電圧と電流、変換効率、交流側の電気エネルギー品質係数や、インバータ筐体の温湿度、ノイズや、システムの総発電量などのパラメータを含む光起電力発電システム全体のデータをダウンロードする。ＰＣクライアントソフトウェアでは、ネットワークトポロジー構成に応じて、光起電力発電アレイを幾つかのエリアに分けることができ、各エリアは、一つのマイクログリッドローカルサーバにより管理されるすべての光起電力発電ノードを含む。ある光起電力発電ノードアイコンがユーザによってクリックされると、ダイアログウィンドウは、このノードの現在の特徴パラメータ、および物理アドレスなどの情報を表示することができる。
【００７３】
別の例として、モバイルクライアント１４００は、３Ｇ回線を介して通信する携帯電話、ＰＡＤ、およびラップトップＰＣなどであり、専門のモバイルクライアントソフトウェアがインストールされてもよい。ソフトウェアが起動されると、インターネットに接続された３Ｇ基地局１３００を介してセンターサーバ１１００から光起電力発電ノード１００毎の電圧、電流や、インバータの直流側および交流側の電圧と電流、変換効率や、システム総発電量などのパラメータを含む光起電力発電システムの一部のデータをダウンロードする。同様に、モバイルクライアントソフトウェアには、ネットワークトポロジー構成が保持されており、ノードアイコンがクリックされると、ダイアログウィンドウは、このノードの現在の特徴パラメータ、および物理アドレスなどの情報を表示する。
【００７４】
同様に、センターサーバは、さらにインターネットを介して、取得された各インバータの状態パラメータを特定のクライアントに送信してもよい。
【００７５】
ステップ８０７では、光起電力発電ノードの稼動に故障が発生した場合に、この光起電力発電ノードのＩＤ番号に基づいて対応する物理アドレスを取得する。
【００７６】
具体的には、ある光起電力発電ノード１００の作動に異常がある場合に、センターサーバに接続されるクライアントソフトウェアは、マーキングおよび提示を行うことができ、故障が発生した光起電力発電ノードのアイコンをクリックして、提示される故障情報および故障が発生した光起電力発電ノードの物理アドレスを取得する。
【００７７】
例えば、システムにおけるある光起電力発電ノードに故障が発生すると、この光起電力発電ノードを代表するアイコンおよびその所在領域のアイコンは、異なる色でマーキングされ、フリッカして提示することができる。ノードアイコンがクリックされると、ダイアログウィンドウは、故障ノードの物理アドレスを提示し、スタッフは、それを記録した後に調べ済みと確認し、メンテナンスに必要な時間を現場で入力する。ただし、このノードメンテナンス時間内において、故障のフリッカ提示は再びしなくなってもよいが、ノードアイコンは故障未解除の色のままで、故障が解除された後に、ノードアイコンの色が自動的に正常に戻る。メンテナンスの時間になっても、故障が効果的に除去されていない場合、故障ノードは、再度故障情報を提示する。通常、例えば、モバイルクライアントは、現在の故障ノードの故障情報および物理アドレスを調べることができるが、故障メンテナンス時間や故障解除を設定する権限はないなど、モバイルクライアントの権限を限定してもよい。
【００７８】
同様に、センターサーバは、インバータの稼動に故障が発生したと発見すると、このインバータに故障が発生したことを示すメッセージを特定のクライアントに送信してもよい。
【００７９】
ステップ８０８では、現場スタッフは、物理アドレスに基づいて故障が発生した光起電力発電ノードを探して、故障提示に応じて故障を除去する。
【００８０】
ここで、ノード故障状態は、太陽電池モジュール１１０が出力する電圧および電流パラメータ、温湿度や光照射などの環境パラメータの異常を含み得り、光起電力発電ノードの他の回路の作動異常を含んでもよく、現場交換または返品修理することができる。同様に、故障が発生したインバータを処理してもよい。
【００８１】
ステップ８０９では、故障が除去された後、クライアントは、マネージメントソフトウェアにより故障提示情報を解除し、システムを正常に戻す。
【００８２】
本発明は、光起電力発電システムの稼動状態をリアルタイムにモニタリングすることだけでなく、よくある故障状態を検出して、精確な位置決めの対策で故障解除を補助することもでき、従来の光起電力発電所の管理レベルおよび情報化の度合いを向上させる上で重要な現実的意義を有し、光起電力発電適用分野およびその関連電力業界への適用を広める価値がある。
【００８３】
当業者であれば、本文に記述された実施例における例示的なユニットおよびアルゴリズムステップのそれぞれは、電子ハードウエア、またはコンピュータソフトウエアと電子ハードウエアの組み合わせで実現できることを認識できるだろう。これらの機能がハードウエアで実現されるか、またはソフトウエアで実現されるかは、技術ソリューションの特定の適用や設計制約条件により決められる。当業者であれば、特定の適用に対して異なる方法を選択して、上述した機能を実現することができ、このような実現は、本発明の範囲を超えると解釈すべきではない。
【００８４】
上述した機能がコンピュータソフトウエアで実現され、独立した製品として販売又は使用される場合には、ある程度において、本発明の技術ソリューションの全部または一部（例えば、従来技術に寄与する部分）がコンピュータソフトウエア製品の形で表されたものとして理解してよい。このコンピュータソフトウエア製品は、通常、コンピュータ読み取り可能な不揮発性記憶媒体に記憶され、コンピュータ機器（パーソナルコンピュータ、サーバ、またはネットワーク機器などでよい）に本発明の各実施例の方法の全部または一部のステップを実行させるように、幾つかの指令を含む。上記の記憶媒体は、Ｕディスク、モバイルハードディスク、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ,  Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ,  Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、磁気ディスク、または、光ディスクなどの、プログラムコードを記憶可能な各種の媒体を含む。
【００８５】
以上に述べたのは、本発明の具体的な実施形態に過ぎず、本発明の保護範囲は、これに限定されず、本技術分野に熟知する任意の業者が本発明に開示された技術的範囲内で容易に想到できる変更や置き換えにまで及ぶ。したがって、本発明の保護範囲は、添付の特許請求の範囲を基準とすべきである。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成29年1月30日(2017.1.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの光起電力発電マイクログリッドと、インターネットを介して各前記光起電力発電マイクログリッドと通信可能なセンターサーバとを備える光起電力発電システムであって、
各前記光起電力発電マイクログリッドは、
複数の光起電力発電ノードであって、各々が光起電力発電モジュールと、前記光起電力発電ノードの状態パラメータを採集するためのセンサモジュールと、前記光起電力発電ノードの状態パラメータを無線送信するための無線通信モジュールとを備える光起電力発電ノードと、
各前記光起電力発電ノードの状態パラメータを受信し、受信した光起電力発電ノードの状態パラメータに基づいて各前記光起電力発電ノードの稼動状態を特定し、受信した状態パラメータと特定した稼動状態とをインターネットを介して前記センターサーバに送信することができるマイクログリッドローカルサーバと、
を備え、
光起電力発電システムは、メモリをさらに備え、
前記メモリは、各前記光起電力発電ノードの物理アドレスをＩＤ番号と関連付けて記憶し、
前記マイクログリッドローカルサーバは、
受信した光起電力発電ノードの状態パラメータに基づいて、ある光起電力発電ノードの稼動に故障が発生したと特定した場合に、当該光起電力発電ノードのＩＤ番号に基づいて前記メモリから対応する物理アドレスを取得し、前記センターサーバを介して当該物理アドレスの光起電力発電ノードに故障が発生したことを示すメッセージを特定のクライアントに送信するように配置され、
光起電力発電システムは、位置決め補助端末をさらに備え、
前記位置決め補助端末は、光起電力発電ノードを取り付ける物理アドレスを特定し、当該物理アドレスに取り付けられる光起電力発電ノードのＩＤ番号を取得し、当該物理アドレスを当該ＩＤ番号と関連付けて前記メモリに記憶した後、作業者に当該光起電力発電ノードを当該物理アドレスに取り付けるよう提示する、
ことを特徴とする光起電力発電システム。
【請求項２】
少なくとも一つのインバータであって、各々が少なくとも一つの前記光起電力発電ノードが出力する直流電力を交流電力に変換する直流−交流変換モジュールと、前記インバータの状態パラメータを採集するためのセンサモジュールと、前記インバータの状態パラメータを無線送信するための無線通信モジュールとを備えるインバータと、
各前記インバータの状態パラメータを受信し、受信した前記インバータの状態パラメータをインターネットを介して前記センターサーバに送信することができるインバータローカルサーバと、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の光起電力発電システム。
【請求項３】
前記インバータのセンサモジュールは、
前記インバータの電流パラメータを採集するための計器用変流器と、
前記インバータの電圧パラメータを採集するための計器用変圧器と、
前記インバータの温湿度パラメータを採集するための温湿度センサと、
前記インバータの環境ノイズパラメータを採集するためのノイズセンサと、
のうちの少なくとも１種類を含む、
ことを特徴とする請求項２に記載の光起電力発電システム。
【請求項４】
各前記光起電力発電ノードのセンサモジュールは、
前記光起電力発電モジュールの電圧パラメータを採集するための電圧サンプリング回路と、
前記光起電力発電モジュールの電流パラメータを採集するための電流サンプリング回路と、
前記光起電力発電モジュールの温湿度パラメータを採集するための温湿度センサと、
前記光起電力発電モジュールの置かれた環境の光強度パラメータを採集するための光強度センサと、
のうちの少なくとも１種類を含む、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の光起電力発電システム。
【請求項５】
光起電力発電システムの故障検出方法であって、
前記光起電力発電システムには、請求項１から４のいずれか一つに記載の光起電力発電システムが用いられ、
前記故障検出方法は、
各前記マイクログリッドローカルサーバが、受信した光起電力発電ノードの状態パラメータに基づいて各前記光起電力発電ノードの稼動状態を特定することと、
ある光起電力発電ノードの稼動に故障が発生したと特定した場合に、前記マイクログリッドローカルサーバが、当該光起電力発電ノードのＩＤ番号に基づいて対応する物理アドレスを取得し、前記センターサーバを介して当該物理アドレスの光起電力発電ノードに故障が発生したことを示すメッセージを特定のクライアントに送信することと、
を含むことを特徴とする光起電力発電システムの故障検出方法。
【請求項６】
各前記光起電力発電ノードの物理アドレスをＩＤ番号と関連付けて記憶することをさらに含む、
ことを特徴とする請求項５に記載の光起電力発電システムの故障検出方法。
【請求項７】
各前記光起電力発電ノードの物理アドレスをＩＤ番号と関連付けて記憶することは、
光起電力発電ノードを取り付ける物理アドレスを特定することと、
当該物理アドレスに取り付けられる光起電力発電ノードのＩＤ番号を取得することと、
当該物理アドレスを当該ＩＤ番号と関連付けて記憶した後、作業者に当該光起電力発電ノードを当該物理アドレスに取り付けるよう提示することと、
を含むことを特徴とする請求項６に記載の光起電力発電システムの故障検出方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、少なくとも一つの光起電力発電マイクログリッドと、インターネットを介して各前記光起電力発電マイクログリッドと通信可能なセンターサーバとを備える光起電力発電システムであって、各前記光起電力発電マイクログリッドは、複数の光起電力発電ノードであって、各々が光起電力発電モジュールと、前記光起電力発電ノードの状態パラメータを採集するためのセンサモジュールと、前記光起電力発電ノードの状態パラメータを無線送信するための無線通信モジュールとを備える光起電力発電ノードと、各前記光起電力発電ノードの状態パラメータを受信し、受信した光起電力発電ノードの状態パラメータに基づいて各前記光起電力発電ノードの稼動状態を特定し、受信した状態パラメータと特定した稼動状態とをインターネットを介して前記センターサーバに送信することができるマイクログリッドローカルサーバと、を備え、光起電力発電システムは、メモリをさらに備え、前記メモリは、各前記光起電力発電ノードの物理アドレスをＩＤ番号と関連付けて記憶し、前記マイクログリッドローカルサーバは、受信した光起電力発電ノードの状態パラメータに基づいて、ある光起電力発電ノードの稼動に故障が発生したと特定した場合に、当該光起電力発電ノードのＩＤ番号に基づいて前記メモリから対応する物理アドレスを取得し、前記センターサーバを介して当該物理アドレスの光起電力発電ノードに故障が発生したことを示すメッセージを特定のクライアントに送信するように配置され、光起電力発電システムは、位置決め補助端末をさらに備え、前記位置決め補助端末は、光起電力発電ノードを取り付ける物理アドレスを特定し、当該物理アドレスに取り付けられる光起電力発電ノードのＩＤ番号を取得し、当該物理アドレスを当該ＩＤ番号と関連付けて前記メモリに記憶した後、作業者に当該光起電力発電ノードを当該物理アドレスに取り付けるよう提示する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【国際調査報告】
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