(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
設置されている太陽電池パネル（ＰＡ）に接近配置して、この太陽電池パネルと同一設置条件で太陽光を受光して発電する太陽電池センサ（ＰＢ）の、公表されている放射照度１０００Ｗ／ｍ２，分光分布ＡＭ１．５の基準条件下での、セルまたはモジュール温度２５℃における最大出力値と、セルまたはモジュール温度０℃における最大出力値を予め記憶させているＣＰＵ（２）に、太陽電池センサ（ＰＢ）が任意条件下で検出した太陽電池センサ（ＰＢ）の最大出力値と、太陽電池センサ（ＰＢ）に付属する温度センサ（ＴＳ）が検出した太陽電池センサ（ＰＢ）のセルまたはモジュール温度を、インタフェース部（１）により入力し、さらに測定しようとする太陽電池パネル（ＰＡ）の公表されている上記基準条件下での、モジュール温度２５℃における最大出力値と、モジュール温度０℃における最大出力値を、テンキー（４）によりＣＰＵ（２）に入力して、上記基準条件下でのモジュール温度２５℃における太陽電池センサ（ＰＢ）の最大出力値を１００とする太陽電池センサ（ＰＢ）の任意時点における測定直流出力比率値（ＲＢ(Ｕ，Ｔ)）に、太陽電池センサ（ＰＢ）のセルまたはモジュール温度による温度補正、及び太陽電池パネル（ＰＡ）の妥当直流出力比率値（ＲＡ(Ｕ，Ｔ)）への換算を行い、さらに太陽電池パネル（ＰＡ）の基準条件下でのモジュール温度２５℃における最大出力値を乗じた数値を、太陽電池パネル（ＰＡ）の正当な出力値として出力表示部（５）に表示することを特徴とする太陽光発電における出力測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、設置されている太陽電池パネルに接近して、この太陽電池パネルと同一設置条件で太陽光を受光して発電する太陽電池センサを用いて、設置されている太陽電池パネルの出力を推定する、出力測定方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽光発電システムは、無公害エネルギーとして注目され、産業用または民生用として本格的普及段階に入りつつあるのが現状である。
この太陽光発電システムの設置後の竣工検査の試験項目として、新エネルギー財団（通称ＮＥＦ）や、新エネルギー・産業技術総合開発機構（通称ＮＥＤＯ）では、「連係する電力会社の受電電圧測定」「発電電圧測定」「発生出力測定」「絶縁抵抗測定（引込口配線、配線機器一括、インバータ）」「接地抵抗測定（太陽電池パネル、インバータ、分電盤）」「警報表示試験」等を行うことを定めている。
【０００３】
上記試験項目のうち、発電電圧と発生出力については、設置場所の緯度、太陽電池パネルの傾斜設置角度及び設置方位、発電時の日射量、日陰の有無、モジュール温度等の設置条件によって変化するものである。
また発電電圧と発生出力は、工場出荷後の輸送や搬入据付時に生じる恐れがある、太陽電池セルのヒビ割れ等の損傷、太陽電池モジュールの汚れ、回路損失等の施工の不具合の影響等によっても数値が変動するものである。
【０００４】
即ち、太陽電池パネルは、設置場所の緯度とほぼ同じ角度に傾斜させ南向きに適正に設置すれば、年間を通じての発生電力量は最大とる。
但し、太陽の照度は季節、時刻、天候、障害物による日陰の有無等により変動しており、夏期の晴天日において太陽の南中時が最大である。
【０００５】
従来の竣工検査では、図３に示す如き放射照度（Ｗ／ｍ2 ）毎の開放電圧（ＶOC）と、短絡電流（ＩSC）の特性を参考に、モジュール温度による補正を考慮しながら出力を算出していた。
但しこの方法は、放射照度計、温度計、直流電圧計、直流電流計等の測定器が多種にわたり必要となるとともに、測定時間・工数ともに多くを要している。
このため、簡便法として図３の特性から、放射照度が１０００Ｗ／ｍ2 から４００Ｗ／ｍ2 に変化しても、開放電圧は数％降下するのみで殆ど変化しないことに着目し、容易に測定できるテスターによって開放電圧のみを測定することにより、太陽電池パネルの正・負極の接続間違い等の重大欠陥のチェックを行っているのが一般的であるが、例えば複数の太陽電池モジュールの中の１つにヒビ割れが生じていたり、複数のモジュールのうちの１個を接続忘れする等の結線不良があったといったような、太陽電池パネルの小さな欠陥を発見することはできなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
太陽電池を利用する太陽光発電装置は、基準となる性能が使用説明書等に明記されてはいるものの、設置される条件がその都度変わるため、設置の都度異なる特性を現わすものであり、設置工事完了後に品質・機能が適切であるか否かについて、上記試験項目のうち特に発電電圧と発生出力については施工者が確信を持てないのが現状であって、品質保証の面でユーザに自信をもって引き渡せないといった問題点があった。
【０００７】
即ち、発生出力は設置完了後に太陽光発電装置に付属しているパネル出力計等を用いて計測するのであるが、その数値に確信が持てない理由は、施工における部分的な接続不良等の不具合があって数値が変動しても、環境条件が満足な状態でないこととして見逃されるおそれがあって、この数値がパネル本来の正当な出力であるか否かを判断することが困難である。
【０００８】
また、設置工事の終了は、日照が弱い夕刻近くとなる場合が多く、評価に必要とする充分な出力は得られないため、出力の測定は翌日以後の日照の強い時間帯に改めて行う必要があり、二度手間となるといった施工能率の面での問題もあった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の問題点を解決するために、本発明は、設置されている太陽電池パネルに接近して、この太陽電池パネルと同じ環境条件で、太陽光を受光して発電する太陽電池センサを、温度センサを付属して設け、この太陽電池センサの最大出力値と、測定時の温度をＣＰＵに取り込むとともに、測定しようとする太陽電池パネルの使用説明書等に公表されている放射照度１０００Ｗ／ｍ2 ，分光分布ＡＭ１．５の基準条件下でのモジュール温度２５℃及び０℃における最大出力値を、テンキーにより同じくＣＰＵに入力して演算することにより、太陽電池パネルの妥当な発電電力推定値を表示して、この発電電力推定値を、太陽光発電装置に付属しているパネル出力計に示されている出力値と比較することにより、この太陽電池パネルの現在の出力が正当であるか否かを判定するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は、設置されている太陽電池パネルに接近配置して、この太陽電池パネルと同一設置条件で太陽光を受光して発電する太陽電池センサの、公表されている上記基準条件下でのモジュール温度２５℃及び０℃における最大出力値を、予め記憶させているＣＰＵに、上記太陽電池センサが検出したセンサの最大出力値と、この太陽電池センサに付属する温度センサが任意条件下で検出した上記太陽電池センサのモジュール温度を、それぞれの専用入力端子を介して入力する。
【００１１】
次に、測定しようとする上記太陽電池パネルの公表されている上記基準条件下でのモジュール温度２５℃及び０℃における最大出力値を、テンキーにより上記ＣＰＵに入力して、上記基準条件下でのモジュール温度２５℃における太陽電池センサの最大出力値を１００％とする、太陽電池センサの任意時点における測定直流出力値比率に、上記太陽電池センサのモジュール温度による温度補正及び、上記太陽電池パネルの特性への換算を行い、さらに上記太陽電池パネルの上記基準条件下でのモジュール温度２５℃における最大出力値を乗じた数値を、上記太陽電池パネルの正当な出力値として出力表示器に表示する、太陽光発電における出力測定方法である。
【００１２】
また、設置されている太陽電池パネルに接近して配置する、太陽電池セルまたはモジュールからなる太陽電池センサと、この太陽電池センサに付属する温度センサと、上記太陽電池センサの出力を調節する可変抵抗器と、太陽電池センサの出力及び上記温度センサの検出信号を接続する専用入力端子と、インタフェース部と、このインタフェース部に直結するＣＰＵと、上記太陽電池パネルの公表されている上記基準条件下における最大出力値を上記ＣＰＵに入力するためのテンキーと、このＣＰＵに接続してＣＰＵが演算した測定結果を正当な出力値として表示する出力表示器からなる太陽光発電における出力測定装置である。
【００１３】
【実施例】
実施例について図面を参照して説明すると、図１は本発明に係わる太陽光発電における出力測定装置の使用状態を示す構成概要図であり、図２は建物の屋根上に設置した太陽電池パネルＰA の出力を測定する状態を示す斜視図である。
太陽電池パネルＰA 及び太陽電池センサＰB は、ほぼ北緯３５°に位置する我が国では、太陽電池パネルをＰA をできるだけ太陽に直面させるために約３５°傾斜させて南向きに設置すれば、年間を通じての発生電力量は最大となるが、通常は屋根勾配に合わせて建物の方位の向きに設置するのが一般的である。
【００１４】
太陽電池パネルＰA は、多数の太陽電池セルからなる太陽電池モジュールを複数個平板状に連結したものであって、太陽光を受けて直流電力を発電し、インバータ６により交流電力に変換し、産業用や民生用の負荷（図示省略）に接続して利用し、その交流出力をパネル出力計７に表示する。
【００１５】
この太陽電池パネルＰA に接近して、太陽電池モジュールからなる太陽電池センサＰB が配置され、この太陽電池センサＰB には温度センサＴS が付属していて、太陽電池センサＰB のモジュール温度を検出している。
【００１６】
太陽電池センサＰB が発電した直流電力を、センサ回路１０に設けた可変抵抗器１１により最大出力値に調整し、その電圧は電圧入力端子１３に、電流は電流入力端子１２に接続され、インタフェース部１を経てＣＰＵ２に入力される。
このＣＰＵ２には、太陽電池センサＰB の公表されている上記基準条件下での太陽電池モジュール温度２５℃及び０℃における最大出力値ＰB(1000,25)，ＰB(1000,0) を予め記憶させてある。
【００１７】
温度センサＴS が検出した太陽電池センサＰB のモジュール温度は、温度センサ回路１４により、温度入力端子３に接続され、インタフェース部１を経てＣＰＵ２  に入力される。
【００１８】
続いて、太陽電池パネルＰA の使用説明書等に公表されている、上記基準条件下での太陽電池モジュール温度２５℃及び０℃における最大出力値ＰA(1000,25)，ＰA(1000,0) をテンキー４によりＣＰＵ２に入力する。
太陽電池センサＰB と温度センサＴS に連なる２点鎖線で囲んだ範囲を、本発明の測定装置１５とする。
【００１９】
図４は、本発明を試験的に実施するに当たって使用した太陽電池パネルＰA のモジュール温度２５℃における放射照度（分光分布ＡＭ１．５）１０００，８００，６００( Ｗ／ｍ2)毎の出力特性を示す図で、太線は電流−電圧特性、細線は電力−電圧特性を示している。
【００２０】
図５は、同じく本発明に使用する太陽電池センサＰB の、モジュール温度２５℃における放射照度１０００，８００，６００( Ｗ／ｍ2)毎の出力特性を示す図で、図１に示す可変抵抗器１１をＲ1,Ｒ2,Ｒ3 と可変して、電流・電圧特性曲線の１０００，８００，６００（Ｗ／ｍ2 ）との交点Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 を、それぞれの放射照度毎の最大出力値とし、Ａ1 ×Ｖ1 ，Ａ2 ×Ｖ2 ，Ａ3 ×Ｖ3 の長方形の角として示している。
【００２１】
次にＣＰＵ２の演算について説明する。
〔演算条件１〕太陽電池パネルＰA と太陽電池センサＰB の温度環境及び太陽光入射条件は同一とする。（太陽電池パネルＰA と太陽電池センサＰB を接近して設置する。）
【００２２】
〔演算条件２〕太陽電池パネルＰA と太陽電池センサＰB の、上記基準条件下での太陽電池モジュール温度２５℃及び０℃における最大出力値ＰA(1000,25)，ＰA(1000,0) ，ＰB(1000,25)，ＰB(1000,0) は既知とする。
【００２３】
〔演算条件３〕条件２の温度依存性は図６に示す如くリニア特性とし、その直線は、放射照度の変化に対し図７に示すように平行移動特性を持つものとする。
【００２４】
〔演算条件４〕太陽電池パネルＰA と太陽電池センサＰB の、上記基準条件下での太陽電池モジュール温度２５℃における最大出力値ＰA(1000,25), ＰB(1000,25)をそれぞれ、１００％とする比率を、ＲA(1000,25), ＲB(1000,25)とし、下記過程により太陽電池パネルＰA の妥当出力値ＰA(U,T)を表示する演算式を得るものとする。
【００２５】
上記妥当出力値ＰA(U,T)を求める導出過程は、上記条件１，２，３，４から太陽電池パネルＰA と太陽電池センサＰB の、上記基準条件と任意の時点（放射照度Ｕｗ／ｍ2,，T ℃）における温度依存性は、図８のように表すことができ、この図８から次の計算式が得られる。
0003731197.tif 000002
【００２６】
上記（式１），（式２）において、上記基準条件下での太陽電池モジュール温度２５℃における最大出力値を１００％とする比率ＲA(1000,0) ，ＲB(1000,0) ，ＲB(U,T)を、最大出力値ＰA ，ＰB の表現に戻すと、任意時点での太陽電池パネルＰA の妥当出力値（交流変換後）Ｐ' A(U,T)を求める次の計算式が得られる。
0003731197.tif 000003
【００２７】
上記（式３）において、Ｔは温度センサＴs が測定した太陽電池センサＰB のモジュール温度、Ａは電流入力端子１２から入力される太陽電池センサＰB の測定電流値、Ｖは電圧入力端子１３から入力される太陽電池センサＰB の測定電圧値、ηは太陽電池パネルＰA に接続されているインバータ６の効率を示す。
【００２８】
ＣＰＵ２の上記（式３）による計算例を次に示す。
測定時の入力値  ＰA(1000,25)＝３．０KW
〃              ＰA(1000,0) ＝３．３KW
〃              η─────＝０．９２
ＣＰＵの記憶値  ＰB(1000,25)＝１８．２w
〃              ＰB(1000,0  ＝２０．２w
測定値          Ｔ─────＝５０℃
〃              Ａ─────＝１．０３Ａ
〃              Ｖ─────＝１２．８Ｖ
0003731197.tif 000004
つまり、この場合の太陽電池パネルＰA の発電電力２．０３(KW)が出力表示器５に表示される。
【００２９】
この発電電力２．０３(KW)が、太陽電池パネルＰA のパネル出力計７に表示されていれば、この太陽電池パネルＰA は正常に機能していると判定し、これ以下の数値であれば何らかの異常があることを示しているのであるから、再点検して対処するものである。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００３１】
従来の太陽光発電装置の竣工検査で実施している太陽光発電装置に付属しているパネル出力計で、測定した出力がその時の日照や気温等の環境条件に対して妥当なものであるか否かを判定することが困難であるため、設置経験者の判断に依存していたが、本発明を利用することで計測が正確になり、自信をもって施主に引き渡すことができる。
【００３２】
従来の竣工検査における放射照度計，温度計，直流電圧計，直流電流計等、多種の計器を使用する測定法は、煩雑で手数がかかり実用的でない。
また、簡便法のテスターによる測定では、部分的な結線不良や太陽電池セルのヒビ割れ等の小さな欠陥を見出すことはできなかったが、本発明によれば簡易な装置で容易に太陽電池パネルの正常状態の出力を即時に知ることができ、実際の太陽電池パネルの出力計に現れる数値と比較することにより、その差によって小さな欠陥も発見することができる。
【００３３】
従来の竣工検査は、放射照度の高い晴天の日の正午頃に測定するのを理想としていたが、本発明によると放射照度の高低に応じて測定結果を評価できるので、竣工検査を後日に行う必要がなく、設置工事時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置を使用状態で示した構成概要の一例を示す図である。
【図２】建物の屋根上に設置した太陽電池パネルに接近して本発明装置を配置して出力測定する状態の一例を示す斜視図である。
【図３】本発明の試験に利用した太陽電池パネルの、開放電圧・短絡電流−放射照度特性を示す図である。
【図４】太陽電池パネルの放射照度毎の電流・電力−電圧特性を示す図である。
【図５】太陽電池センサの放射照度毎の電流・電力−電圧特性及び最大出力点を示す図である。
【図６】太陽電池における、最大出力比率の温度依存特性を示す図である。
【図７】太陽電池における、放射照度変化時の最大出力比率の温度依存特性変化を示す図である。
【図８】太陽電池における放射照度１０００Ｗ／ｍ2 ，分光分布ＡＭ１．５の基準条件下と、任意時点での最大出力比率の温度依存特性点を示す図である。
【符号の説明】
ＰA   太陽電池パネル
ＰB   太陽電池センサ
ＴS   温度センサ
１  インタフェース部
２  ＣＰＵ
３  温度入力端子
４  テンキー
５  出力表示器
６  インバータ
７  パネル出力計
１０  太陽電池センサ回路
１１  可変抵抗器
１２  電流入力端子
１３  電圧入力端子
１４  温度センサ回路
１５  測定装置
Ａ    太陽電池センサの測定電流値
Ｖ    太陽電池センサの測定電圧値
Ｔ    太陽電池センサのモジュール温度
η    インバータ効率
ＰA(U,T)      太陽電池パネルの妥当出力値
Ｐ' A(U,T)    太陽電池パネルの妥当出力値（交流換算値）
ＰA(1000,0)   太陽電池パネルの放射照度１０００W/m2, 分光分布ＡＭ１．５の基準条件下でのモジュール温度０℃における最大出力値
ＰA(1000,25)  太陽電池パネルの放射照度１０００W/m2, 分光分布ＡＭ１．５の基準条件下でのモジュール温度２５℃における最大出力値
ＰB(1000,0)   太陽電池センサの放射照度１０００W/m2, 分光分布ＡＭ１．５の基準条件下でのモジュール温度０℃における最大出力値
ＰB(1000,25)  太陽電池センサの放射照度１０００W/m2, 分光分布ＡＭ１．５の基準条件下でのモジュール温度２５℃における最大出力値
ＲA(1000,0)   ＰA(1000,25)を１００％とする太陽電池パネルの、放射照度１０００W/m2, 分光分布ＡＭ１．５の基準条件下でのモジュール温度０℃における最大出力値比率
ＲA(1000,25)  ＰA(1000,25)を１００％とする太陽電池パネルの、放射照度１０００W/m2, 分光分布ＡＭ１．５の基準条件下でのモジュール温度２５℃における最大出力値比率（１００％）
ＲB(1000,0)   ＰB(1000,25)を１００％とする太陽電池センサの、放射照度１０００W/m2, 分光分布ＡＭ１．５の基準条件下でのモジュール温度０℃における最大出力値比率
ＲB(1000,25)  ＰB(1000,25)を１００％とする太陽電池センサの、放射照度１０００W/m2, 分光分布ＡＭ１．５の基準条件下でのモジュール温度２５℃における最大出力値比率（１００％）
ＲA(1000,T)   ＰA(1000,25)を１００％とする太陽電池パネルの、放射照度１０００W/m2, 分光分布ＡＭ１．５の基準条件下でのモジュール温度Ｔ℃における最大出力値比率
ＲB(1000,T)   ＰB(1000,25)を１００％とする太陽電池センサの、放射照度１０００W/m2, 分光分布ＡＭ１．５の基準条件下でのモジュール温度Ｔ℃における最大出力値比率
ＲA(U,T)      太陽電池パネルの妥当出力値比率
ＲB(U,T)      太陽電池センサの測定出力値比率
【図１】
0003731197.tif 000005
【図２】
0003731197.tif 000006
【図３】
0003731197.tif 000007
【図４】
0003731197.tif 000008
【図５】
0003731197.tif 000009
【図６】
0003731197.tif 000010
【図７】
0003731197.tif 000011
【図８】
0003731197.tif 000012