(57)【要約】【課題】生成された電気エネルギーが効率的に、高電圧ＤＣ送電線を介して最小限の技術的労力で需要家サイドに送電されるように設計された太陽電池装置およびそれを含む電力供給システムを提供する。【解決手段】複数のＤＣ電圧生成太陽電池モジュール（ＰＶＭ）を含む、電力供給システム（ＳＹＳ）およびそのための太陽電池装置（ＰＶＥ）が、提案される。ここで、太陽電池モジュールの耐電圧（Ｕｍｏｄｍａｘ）を越えるＤＣ電圧（Ｕｄｃ＊）を生成し、高電圧ＤＣ送電に適している太陽電池モジュール（ＰＶＭ）は、相互に並列または直列に接続される。また、電力供給システム（ＳＹＳ）は、需要家のために設置された電力供給ネットワーク（ＳＶＮ）に接続されうる変換変電所（ＵＦＳ）を含み、太陽電池装置（ＰＶＥ）によって生成されたＤＣ電圧（Ｕｄｃ＊）を変換変電所（ＵＦＳ）に高電圧帯で送電する、高電圧ＤＣ送電線（ＨＧＵＥ）を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＤＣ電圧生成太陽電池モジュール（ＰＶＭ）を含む太陽電池装置（ＰＶＥ）を有する電力供給システム（ＳＹＳ）において、
前記太陽電池モジュール（ＰＶＭ）は、相互に並列および／または直列に接続され、前記太陽電池モジュールの耐電圧（Ｕｍｏｄｍａｘ）を越えるＤＣ電圧（Ｕｄｃ*）を生成し、高電圧ＤＣ送電に適しており、
前記電力供給システム（ＳＹＳ）は、需要家のために設置される電力供給ネットワーク（ＳＶＮ）に接続されうる、少なくとも１つの変換変電所（ＵＦＳ）を含み、前記太陽電池装置（ＰＶＥ）によって生成された前記ＤＣ電圧（Ｕｄｃ*）を、高電圧帯で前記変換変電所に送電する高電圧ＤＣ送電線（ＨＧＵＥ）を含む電力供給システム。
【請求項２】
各ケースにおいて、第１数（Ｎ）の前記太陽電池モジュール（ＰＶＭ）が、絶縁要素（ＩＳ）によって地電位（ＥＰ）に対して絶縁されるモジュールブロック（ＰＶＢ）に接続されており、
各ケースにおいて、第２数（Ｍ）の前記モジュールブロック（ＰＶＢ）は、前記生成されたＤＣ電圧（Ｕｄｃ*）の少なくとも部分電圧（Ｕｄｃ’）を配電するモジュールストリング（ＰＶＳ）を形成する、請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項３】
各ケースにおいて、前記高電圧ＤＣ送電に適した前記ＤＣ電圧（Ｕｄｃ*）を生成するために、少なくとも２つの前記モジュールストリング（ＰＶＳ）は直列に接続され、複数の当該直列に接続されたモジュールストリング（ＰＶＳ）は並列に接続される、請求項２に記載の電力供給システム。
【請求項４】
前記モジュールストリング（ＰＶＳ）の接続は、第１のバスバー（Ｓ＋）および第２のバスバー（Ｓ−）を含み、
前記バスバーを介して、前記高電圧ＤＣ送電に適する前記ＤＣ電圧（Ｕｄｃ*）が分岐されうる、請求項３に記載の電力供給システム。
【請求項５】
前記太陽電池装置（ＰＶＥ）は、前記バスバー（Ｓ＋，Ｓ−）を短絡するための、１つ以上の短絡回路スイッチ（ＫＳ）を含む、請求項４に記載の電力供給システム。
【請求項６】
前記太陽電池装置（ＰＶＥ）または前記電力供給システム（ＳＹＳ）は、前記高電圧ＤＣ送電線（ＨＧＵＥ）を分離するための、１つ以上のＤＣ回路ブレーカー（ＧＳＬＳ）を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電力供給システム。
【請求項７】
前記生成されたＤＣ電圧（Ｕｄｃ*）は、前記太陽電池モジュール（ＰＶＭ）の耐電圧（Ｕｍｏｄｍａｘ）より複数倍大きい、請求項１〜６のいずれか一項に記載の電力供給システム。
【請求項８】
前記生成されたＤＣ電圧（Ｕｄｃ*）は、１ｋＶから２ＭＶの高電圧帯にある、請求項７に記載の電力供給システム。
【請求項９】
各ケースにおいて前記モジュールブロック（ＰＶＢ）に接続される前記太陽電池モジュール（ＰＶＭ）は、支持フレーム構造（ＲＫ）に設置される請求項２〜８のいずれか一項に記載の電力供給システム。
【請求項１０】
前記各モジュールと前記フレーム構造（ＲＫ）間の電圧差（Ｕｍｏｄ）が、モジュールブロック（ＰＶＢ）上のどの前記太陽電池モジュール（ＰＶＭ）の耐電圧（Ｕｍｏｄｍａｘ）を越えないように、前記支持フレーム構造（ＲＫ）は、電位結合（ＭＰ）を介して前記モジュールブロック（ＰＶＢ）の中レベル、最高レベルの電位に接続される、請求項９に記載の電力供給システム。
【請求項１１】
前記フレーム構造は、２次元構造として形成され、特に導電性のグリッドとして形成される、請求項９または１０に記載の電力供給システム。
【請求項１２】
前記高電圧ＤＣ送電線（ＨＧＵＥ）は、少なくとも一つの架空送電線および／または少なくとも一つのケーブルによって、単極形態に配線される、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の電力供給システム。
【請求項１３】
前記変換変電所（ＵＦＳ）は、生成されて送電されたＤＣ電圧（Ｕｄｃ*）をＡＣ電圧（Ｕａｃ）に変換するための電力インバーター（ＷＲ）を含む、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の電力供給システム。
【請求項１４】
前記変換変電所（ＵＦＳ）または前記電力インバーター（ＷＲ）は、前記太陽電池装置（ＰＶＥ）によって生成された変動する電気的出力に従って、前記電力インバーター（ＷＲ）の動作点の調整を最大電力引出しに一致させる、請求項１３に記載の電力供給システム。
【請求項１５】
複数のＤＣ電圧生成太陽電池モジュール（ＰＶＭ）を含む太陽電池装置（ＰＶＥ）において、
前記太陽電池モジュール（ＰＶＭ）は、相互に並列および／または直列に接続され、前記太陽電池モジュールの耐電圧（Ｕｍｏｄｍａｘ）を越えるＤＣ電圧（Ｕｄｃ*）を生成し、高電圧ＤＣ送電に適している太陽電池装置。
【請求項１６】
各ケースにおいて、第１数（Ｎ）の前記太陽電池モジュール（ＰＶＭ）が、絶縁要素（ＩＳ）によって地電位（ＥＰ）に対して絶縁される、モジュールブロック（ＰＶＢ）に接続されており、
各ケースにおいて、第２数（Ｍ）の前記モジュールブロック（ＰＶＢ）は、前記生成されたＤＣ電圧（Ｕｄｃ*）の少なくとも部分電圧（Ｕｄｃ’）を配電するモジュールストリング（ＰＶＳ）を形成する、請求項１５に記載の太陽電池装置。
【請求項１７】
各ケースにおいて、前記高電圧ＤＣ送電に適した前記ＤＣ電圧（Ｕｄｃ*）を生成するために、少なくとも２つの前記モジュールストリング（ＰＶＳ）は直列に接続され、複数の当該直列に接続されたモジュールストリング（ＰＶＳ）は並列に接続される、請求項１６に記載の太陽電池装置。
【請求項１８】
前記モジュールストリング（ＰＶＳ）の接続は、第１のバスバー（Ｓ＋）および第２のバスバー（Ｓ−）を含み、
前記バスバーを介して、前記高電圧ＤＣ送電に適する前記ＤＣ電圧（Ｕｄｃ*）が分岐されうる、請求項１７に記載の太陽電池装置。
【請求項１９】
前記バスバー（Ｓ＋，Ｓ−）を短絡するための、１つ以上の短絡回路スイッチ（ＫＳ）を含む、請求項１８に記載の太陽電池装置。
【請求項２０】
前記高電圧ＤＣ送電線（ＨＧＵＥ）を分離するための、１つ以上のＤＣ回路ブレーカー（ＧＳＬＳ）を含む、請求項１５〜１９のいずれか一項に記載の太陽電池装置。
【請求項２１】
前記生成されたＤＣ電圧（Ｕｄｃ*）は、前記太陽電池モジュール（ＰＶＭ）の耐電圧（Ｕｍｏｄｍａｘ）より複数倍大きい、請求項１５〜２０のいずれか一項に記載の太陽電池装置。
【請求項２２】
前記生成されたＤＣ電圧（Ｕｄｃ*）は、１ｋＶから２ＭＶの高電圧帯にある、請求項２１に記載の太陽電池装置。
【請求項２３】
各ケースにおいて前記モジュールブロック（ＰＶＢ）に接続される前記太陽電池モジュール（ＰＶＭ）は、支持フレーム構造（ＲＫ）に設置される請求項１６〜２２のいずれか一項に記載の太陽電池装置。
【請求項２４】
前記各モジュールと前記フレーム構造（ＲＫ）間の電圧差（Ｕｍｏｄ）が、モジュールブロック（ＰＶＢ）上のどの前記太陽電池モジュール（ＰＶＭ）の耐電圧（Ｕｍｏｄｍａｘ）を越えないように、前記支持フレーム構造（ＲＫ）は、電位結合（ＭＰ）を介して前記モジュールブロック（ＰＶＢ）の中レベル、最高レベルの電位に接続される、請求項２３に記載の太陽電池装置。
【請求項２５】
前記フレーム構造は、２次元構造として形成され、特に導電性のグリッドとして形成される、請求項２３または２４に記載の太陽電池装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提としての電力供給システムと、そのために提供される独立請求項の前提としての太陽電池装置とに関する。特に、本発明は、太陽電池装置から遠くまたは近くに位置する需要家に電力を供給することに適した電力供給装置および太陽電池装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池装置および太陽電池プラントは、いわゆる太陽光発電所においてますます使用されている。このような発電所は、主に多くの太陽光を得られる地域に建設され、既存のおよびしばしば遠隔の需要家サイド電力供給ネットワークのために、電力を集中的に生成するように意図される。そのような太陽電池装置は、好ましくは広大な土地に建設され、太陽エネルギーから電力を生成するために、たとえば砂漠地帯に建設される。これらのプラントは、「大規模太陽光発電システム」、略してＶＬＳ−ＰＶシステムとも称され、たとえば、集合テーマのボリューム「ＦＶＳ−Ｔｈｅｍｅｎ２００２」６７〜７０ページのルドルフ・ミンダー博士による記事「大規模太陽光発電システム」（フォルシュングスフェアブント  ゾンネンエネルギー  ベルリン，ドイツ出版。インターネットでは、以下を参照：www.fv-sonnenergie.de。）において提案されている。より詳細には触れていないが、複数のＰＶモジュールのモジュラー構造がそこで提案されている。高電圧直流（ＤＣ）送電、略してＨＶＤＣ（またはＨＧＵＥは、ドイツ語用語で「高圧−直流−転送」である）のような様々な送電技術が、得られた電気を送電するために提案されている。
【０００３】
したがって、大規模な集中発電用の太陽光発電所を含む電力供給システムにおいて、高電圧ＤＣ送電（ＨＧＵＥ）方法によって、遠隔需要家または需要家サイド電力ネットワークに長距離送電線にわたって、効率的に生成された電力を送電することが知られている。この目的のために、ＰＶモジュールによって発電所サイドで生成されたＤＣ電圧は、まず、電力インバーターによってＡＣ電圧に変換され、それから変圧器により高ＡＣ電圧に変換される（第１変換）。発電所サイドに設置された中央変換変電所は、この高交流電圧（ＡＣ高電圧）をＤＣ高電圧に変換（第２変換）し、これをＨＧＵＥ電線または区画に供給する。そのため、ＤＣ高電圧をＡＣ高電圧に変換するための、さらなる中央変換変電所は、ＨＧＵＥ電線の終端である需要家地域に位置している（第３変換）。このＡＣ高電圧は、需要家サイド電力ネットワークに供給するには適合されている。したがって、電気エネルギーの変換は、発電所サイドと需要家サイド両方で必要となる。すなわち、３段階の変換が必要とされる。そのため、これは、複数の電力インバーターと、特に発電所サイドにすなわち電力がＨＧＵＥ電線に供給される前に設置される、中央変換変電所とを必要とする。これには、投資コストが高くつく。また、電気エネルギーの損失が、各電圧変換に伴う。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、ゆえに、前書きで言及された種類の電力供給システムおよびそのための太陽電池装置を提供することである。当該システムおよび装置では、前書きで言及された短所は、有利に克服される。特に、太陽電池装置は、それによって生成された電気エネルギーが効率的に、高電圧ＤＣ送電線を介して最小限の技術的労力で需要家サイドに送電されるように、設計されるべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的は、請求項１の特徴を有する電力供給システムおよび独立請求項の特徴を有する太陽電池装置によって達成される。ゆえに、太陽電池モジュールの耐電圧または絶縁耐力を超える、高電圧ＤＣ送電に適したＤＣ電圧を生成するための太陽電池モジュールが、並列および／または直列に相互に接続されることが提案される。そして、電力供給システムは、需要家用に設置された電力供給ネットワークに接続されうる変換変電所を含み、太陽電池装置によって生成されたＤＣ電圧を変換変電所に高電位帯で送電する高電圧ＤＣ送電線を含む。これらの特徴の当該組合せにより、高電圧ＤＣ送電線に直接供給でき、需要家サイドに送電できる十分に高いＤＣ電圧が、太陽電池装置の設置点である発電サイドで事前に生成される。ＨＧＵＥ電線の終端では、単に送電されたＤＣ電圧を所望のＡＣ電圧に変換することが必要となる。特に、従来システムおよびＨＧＵＥ整流所において、発電サイドに必要とされた電力変換器が、省略される。太陽電池装置によって生成されたＤＣ電圧は、今日せいぜい約１ｋＶである個々の太陽電池モジュールの何倍もの耐電圧（絶縁耐力）を越え、かつ、たとえば１ｋＶから２ＭＶ間の高電位帯でありうる。
【０００６】
太陽電池装置は、好ましくは、各ケースにおいて第１数の太陽電池モジュールが、セラミックスやプラスチック絶縁体等の絶縁要素によって地電位に対して絶縁されるモジュールブロックに接続されるように設計される。また、太陽電池装置は、好ましくは、各ケース内において第２数のモジュールブロックが、生成されたＤＣ電圧の少なくとも部分電圧を配電する、モジュールストリングを形成する。こうすることで、ブロック単位に配置されるＰＶモジュールの、電気的に絶縁される支持配列が達成される。その結果、全てのＰＶモジュール、支持配列およびその極近傍にある部分は、所望の電位に上昇および／または変更されうる。また、ＨＧＵＥ送電に必要な高電位は、ＰＶモジュールの対応する直列および並列接続によってのみ生成される。
【０００７】
各ケース内においてモジュールブロックに接続される太陽電池モジュールは、支持フレーム構造に構成され、この場合、フレーム構造が電位結合により、モジュールブロックの最低、中間または最高電位レベルに接続されることは、また有利である。ＰＶブロック上の合計電圧Ｕｐｖｂが、個々のＰＶモジュールの絶縁耐力より低い電位を維持するように、ブロック上に配列される直列接続のＰＶモジュールの数が調節される場合、ＰＶブロックの最低または最高電位への電位結合は、適切である。耐電圧（絶縁耐力）の用語は、ここでは、内部セルストリングとモジュールフレームまたはモジュールの極近傍との間に発生させうる最大電圧を示す。使用されるＰＶモジュールの種類によっては、モジュールの内部セルストリングとモジュールフレームまたはフレーム構造との間の正または負の電圧差は、電圧結合の本質によって調整されうる。これは、可能な場合、モジュールの劣化効果を防止したり、製造業者によって設定された対応する推奨または限度を観察するために、必要かもしれない。合計電位Ｕｐｖｂが、個々のＰＶブロック上において、少なくとも個々のＰＶモジュールの絶縁耐力（たとえば１ｋＶ）より高くなるまで、ＰＶモジュールのＰＶブロックへの直列接続が維持される場合、ＰＶブロックの中電位への電圧結合は特に適切である。このようにして、各ＰＶブロックによって生成される電圧のせいぜい半分に相当する電位差だけが、個々のＰＶモジュールと支持部材との間に発生しうることが、保証される。このように、各モジュールの最大許容電圧の２倍の電圧が、ＰＶブロック上において生成されうる。
【０００８】
フレーム構造が（たとえば、導電性グリッドによって）２次元構造に形成されることも、また有利である。こうすることで、モジュールに対する地電位が検査され、モジュールはフレーム構造の電位差にのみ影響される。
【０００９】
好ましくは、各ケースにおいて、少なくとも２つのモジュールストリングが直列に接続され、直列に接続された複数のモジュールストリングは、高電位帯で送電されるＤＣ電圧を生成するように、並列に接続される。この場合、生成されたＤＣ電圧がバスバーを介して分岐できるように、モジュールストリングの接続が第１バスバーおよび第２バスバーを含むことは有利である。
【００１０】
ＤＣ電圧送電線の終端の変換変電所は、送電されたＤＣ電圧をＡＣ電圧に変換するための電力インバーターを有し、変換変電所は、いわゆる「ＭＰＰ追従」（ＭＰＰ：最大電力点）のための制御回路を備えることはさらに有利である。こうすることで、可能な限りの最大出力がＰＶ装置から得られ、需要家サイドネットワークに供給するために変換できるように、電力インバーターの動作点が調整される。１つのバスバーのみと１つの線（架空送電線またはケーブル）とが設置されるように、このシステムおよびＨＧＵＥ送電線自体は、単極システムとしても設計されうる。ＨＧＵＥ送電線は、架空送電線を好適に使用する遠距離用、および、ケーブルを好適に使用する短距離用に設計されうる。これらから帰結する発明および長所は、添付の図面を参照して、例示的な実施例をもって、以下により詳細に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明による電力供給システムの構成を概略的に示す図である。
【図２】本発明による太陽電池装置の概略的な構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明による電力供給システムＳＹＳの構成を概略的に示す図である。システムＳＹＳは主に、好ましくは好天な地域の発電所サイドの中心地点に設置された太陽電池装置ＰＶＥを含み、高電位ＤＣ送電線ＨＧＵＥに供給するためのエネルギーを供給する。太陽電池装置ＰＶＥは、その特別な設計上の長所により、数百ｋＶの高電位帯にあり、高電位ＤＣ送電線ＨＧＵＥに直接供給されうるＤＣ電圧Ｕｄｃを生成する。高電位ＤＣ送電線ＨＧＵＥは、数百または数千キロメートルにさえわたり得、中央変換変電所ＵＦＳにおいて需要家サイドに終端を有する。送電線はまた、しかしながら、小距離にわたる場合があり、この場合、ＨＧＵＥ送電線は、ケーブルにより好適に配線される。変換変電所ＵＦＳは、電力インバーターＷＲを含み、主に、送電されたＤＣ電圧Ｕｄｃを所望のＡＣ電圧Ｕａｃに変換する。それから、これをたとえば、ローカル電力供給ネットワークＳＶＮに供給する。
【００１３】
たとえば５００ｋＶの高ＤＣ電圧Ｕｄｃの直接的な生成のために、太陽電池装置ＰＶＥは、直列および／または並列に接続された複数の太陽電池ストリングＰＶＳを含み、ＰＶＳは、各ケース内において、再び複数のＰＶモジュールを含む。
【００１４】
太陽電池ストリングＰＶＳの構成は、図２に詳細に示されている。図示されるように、モジュールブロックＰＶＢ形式の本発明に係る複数のＰＶモジュールＰＶＭによる配列が、各ストリングＰＶＳについて提案される。ここで、モジュールブロックは、各ケースに、接地に対して絶縁される支持フレーム構造ＲＫ上に設置される。絶縁により、ＰＶモジュールＰＶＭは、非常に高い電位に上昇されうる。たとえば、セラミックまたはプラスチック絶縁体ＩＳが、絶縁のために使用される。
【００１５】
各ケースにおけるブロックＰＶＢ毎の並列または直列接続のＮモジュールＰＶＭと、好ましくは直列接続のＭブロックとにより、合計してＮ×Ｍモジュールを有するストリングＰＶＳが作成される。
【００１６】
図１に示すように、設備または装置ＰＶＥにおいて、太陽電池ストリングＰＶＳは、それからさらに直列および並列に接続される。この接続において、各ケースの２つのストリングＰＶＳは、たとえば直列に接続され、電力ダイオードおよび上部バスバーＳ＋と下部バスバーＳ−とにつなげる遮断器ＴＳにより接続される。複数のこれらの直列に接続された線ＰＶＳは、並列に接続され、バスバーＳ＋およびＳ−に結合され、最終的には所望の高電圧帯のＤＣ電圧Ｕｄｃ*を出力側に配電する。たとえば、６００ＭＷ配列では、およそＹ＝６８モジュールストリングが必要である。したがって、合計でＹ×Ｎ×ＭモジュールＰＣＭが、装置ＰＶＥ内で相互に接続される。遮断器ＴＳに加えて、バスバーＳ＋，Ｓ−を短絡するための短絡スイッチＫＳと、高電圧ＤＣ送電線（ＨＧＵＥ）を隔離および非接続するためのＤＣ回路ブレーカーＧＳＬＳとが提供される。
【００１７】
各モジュールストリングＰＶＳは、最大出力電圧Ｕ’ｄｃ＝５００ｋＶを生成でき、最大電流２５Ａまでを送電できる。占積率約７０％のシステム特性では、これは、最大固有出力８．８ＭＷに相当する。したがって、地電位ＥＰに対する最大電位＋５００ｋＶが、上部バスバーＳ＋上にかかることになる。そのため、地電位ＥＰに対する最大負電位−５００ｋＶ（「最大」は、電圧の寄与を意味する）が、下部バスバーＳ−にかかることになる。全ての線を合わせると、最大約８５０Ａの電流をＨＧＵＥ電力線に配電することができる。この場合、太陽電池ＰＶＥによって生成された約１０００ｋＶのＤＣ電圧Ｕｄｃ*は、対応するスイッチＴＳおよびＫＳによって分岐され、高電圧ＤＣ送電力線ＨＧＵＥに直接接続される。
【００１８】
この構成によって、システム技術としての多大な節約が、電力が送電線ＨＧＵＥに供給される前に、発電所サイドで達成されることになる。特に、ＨＧＵＥ電力線の出力における従来システムおよび発電所サイド変圧器変電所において必要であった変換器および変圧器は、必要となくなる。さらに、ほとんど排他的に小導体交差電線が使用できるので、モジュールフィールドにケーブル接続するコストも節減される。さらなる利点は、全ての発電所サイド変換および変電損失が回避されるので、システムの全体的な効率が向上することである。
【００１９】
中央変換変電所ＵＦＳは、送電されたＤＣ電圧Ｕｄｃ*を所望のＡＣ電圧Ｕａｃに変換するＤＣ／ＡＣ電力インバーターを主に含むＨＧＵＥ送電線の終端である需要家サイドに位置する。さらに、変換変電所ＵＦＳはまた、モジュールフィールドを動作点最大電力点（いわゆるＭＰＰ追従）に制御する、制御および監視装置を含む。こうすることで、太陽電池ＰＶＥによって実際に生成された変動する電気エネルギーによっては、電力インバーターＷＲの動作点の調整は、最大電力分岐に一致させうる。
【００２０】
図示されたシステムＳＹＳにおいて発電所サイドでの高ＤＣ電圧Ｕｄｃの直接供給を達成するためには、ＰＶＳを相互に接続することに加え、各ストリングＰＶＳを構成することが特に重要である。図２に示されるように、各ストリングＰＶＳは、たとえば複数のモジュールブロックＰＶＢを含み、各ＰＶＢは、複数のモジュールＰＶＭを含む。各ブロックＰＶＢは、フレーム構造ＲＫに設けられており、絶縁ＩＳによって地電位から絶縁されている。相互接続および支持配列により、フレームＲＫ上およびその極近傍の各ケースに備えられるモジュールＰＶＭは、いかなる任意の電位まで充電されうる。ここで、各モジュールブロックＰＶＢの電圧降下量は、たとえば２ｋＶである。モジュールブロックの電位は、直列接続により上昇する。たとえば、本ケースの場合、それぞれ２ｋＶの２５０個のブロックが、合計５００ｋＶの電圧を得るために、相互に接続される（図１参照）。さらに、フレーム構造ＲＫは、支持配列およびフレーム構造の電位レベルを、各ブロックＰＶＢのこの電位レベルに適用するように、電位結合部ＭＰを介してモジュールブロックＰＶＢの電位レベルに接続される。電位結合部ＭＰは、モジュールブロックの最低レベル、中レベル、または最高レベルの電位レベルに接続されうる。ＰＶブロック上で合計電圧Ｕｐｖｂが、個々のＰＶモジュールの耐電圧（絶縁耐力）以下であるように、１ブロックに直列に接続されるＰＶモジュールの数が設定される場合、ＰＶブロックの最低または最高電位への電位結合は、適正である。
【００２１】
実装されるＰＶモジュールの種類によっては、モジュールの内部セルストリングとモジュールフレームおよびフレーム構造との間の正または負の電位差は、電位結合の本質によって調整されうる。これは、たとえば、モジュールの劣化効果を回避したり、生産者によって設定された対応する推奨または限度を観察するために必要となる。個々のＰＶモジュールの絶縁耐力（たとえば１ｋＶ）より高くなりうる合計電圧Ｕｐｖｂが、少なくとも個々のＰＶブロック上に存在するまで、ＰＶブロックへのＰＶモジュールの直列接続が維持される場合、ＰＶブロックの中電位への電位結合は、特に適正である。
【００２２】
ここで、Ｕｍｏｄｍａｘは、個々のモジュールの耐電圧（絶縁耐力）を示す。これは、内部セルストリングおよびゆえにモジュールの電気的接続と、モジュールフレームおよびその極近傍との間で許容される、最大許容電位差を特定する。
【００２３】
ここで、Ｕｍｏｄは、実際に存在する電圧または、内部セルストリングおよびゆえにモジュールの電気的接続と、モジュールフレームおよびその極近傍との間の電位差を示す。Ｕｍｏｄは、ＰＶＢへの直列接続されるモジュール毎に異なる。Ｕｍｏｄ＜Ｕｍｏｄｍａｘという条件が、常に成立していなくてはならない。ここで実装される太陽電池モジュールＰＶＭは、好ましくは構成的に同等であり、およそ同一の絶縁耐力を有する。異なる絶縁耐力を有するモジュールが使用される場合、Ｕｄｃ*が、全ての実装されるモジュールＰＶＭの絶縁耐力を超えるという状況となりかねない。
【００２４】
エネルギーが局所的に異なる地点において、ＨＧＵＥ電線に供給され、局所的に異なる地点において分岐（いわゆるマルチポイント接続）されうるようにも、ここに記載された電力供給システムが設計されうる。
【００２５】
電力が、複数地点において同一ＨＧＵＥ線に供給されるように、ここに記載されたようなモジュールフィールドは、複数並列に接続されうる。この接続では、モジュールフィールドの位置は、相互に長距離離れていてもよい。同時に、異なるフィールドはできるだけ一様に配列され、太陽への露出度がおよそ同一となるように設計されるべきである。この理由から、相互に並列に接続されたフィールドの最大許容距離は、５００ｋｍよりもはるかに短い。
【００２６】
ＵＧＵＥ電線からのいくつかの地点でエネルギーを分岐する可能性は、これらの地点において電力インバーターを有する変換変電所を必要とする。これは、複数の需要家センターが更なる送電路に沿っていかようにも供給される場合、十分に合理的である。この場合、全ての変換変電所は、技術的に制御される方法により、最大出力点におけるモジュールフィールドを操作するように連結されることが保証されるべきである。この場合、ＰＶ発電所の全体的な可能な最良の動作点が達成されるように、好ましくは、変電所の一つは「マスター」変電所として機能し、ＭＰＰ制御を前提とし、相互におよそ一致される動作点における全てのさらなる変電所を管理する。
【００２７】
本発明によれば、全体的な直接的および特に費用効率の高い、生成されたエネルギーの高電圧ＤＣ送電線へ供給が達成される。需要家サイドでは、その後エネルギーは、中央変換変電所においてローカルな所望電圧に変換されなくてはならないだけである。本発明は、特に、投資費用および稼動費という両方の点で有利な、費用効率の高いシステム技術によって特徴付けられる。
【符号の説明】
【００２８】
ＳＹＳ    電力供給システム、
ＰＶＥ    太陽電池、
ＰＶＳ    太陽電池ストリング（モジュールストリング）、
ＰＶＢ    太陽電池ブロック（モジュールブロック）、
ＰＶＭ    太陽電池モジュール、
ＴＳ      遮断器、
ＫＳ      短絡回路スイッチ、
ＧＳＬＳ  ＤＣ回路ブレーカー、
Ｄ        ダイオード（ダイオードパック）、
ＥＰ      地電位、
Ｓ＋，Ｓ−  バスバー、
ＨＧＵＥ  高電圧ＤＣ送電線、
ＵＦＳ    変換変電所、
ＷＲ      （ＭＰＰ制御可能な）電力インバーター、
ＳＶＮ    電力供給ネットワーク（需要家サイド）、
Ｕｄｃ＊  高電圧帯で生成され送電されたＤＣ電圧、
Ｕｄｃ’  （発電所サイド、ストリングＰＶＳ毎）部分電圧、
Ｕｍｏｄｍａｘ  １モジュールの耐電圧（絶縁耐力）、
Ｕｍｏｄ  実際に存在する電圧、または電位差（Ｕｍｏｄ＜Ｕｍｏｄｍａｘ）、
Ｕｐｖｂ  モジュールブロックの合計電圧、
Ｕａｓ    （需要家サイド）ＡＣ電圧、
ＲＫ      モジュールブロックのためのフレーム構造、
ＩＳ      支持配列のための絶縁体。
【図１】
2012515519.tif 000003
【図２】
2012515519.tif 000004
【国際調査報告】
2012515519.tif 000005
2012515519.tif 000006
2012515519.tif 000007
2012515519.tif 000008