太陽光発電システム
【課題】太陽電池モジュールの異常を発見した場合に異常な太陽電池モジュールを容易に特定でき、安価で容易に導入できる太陽光発電システム。
【解決手段】各々が光照射により直流電力を発生する太陽電池モジュール1を直列に接続して成る複数の太陽電池ストリング8と、複数の太陽電池ストリングからの直流電力を入力する接続箱2を備え、接続箱は、各々が複数の太陽電池ストリングの内の一部の太陽電池ストリングに流れる電流を正値とし複数の太陽電池ストリングの内の一部の太陽電池ストリングを除く残りの太陽電池ストリングに流れる電流を負値とし正値と負値とを合算した合算電流値を検出する複数の電流検出器10と、各電流検出器毎に電流検出器で検出された合算電流値を計測する計測装置11と、計測装置で計測された電流値を送信するデータ送信装置12とを備える。
【解決手段】各々が光照射により直流電力を発生する太陽電池モジュール1を直列に接続して成る複数の太陽電池ストリング8と、複数の太陽電池ストリングからの直流電力を入力する接続箱2を備え、接続箱は、各々が複数の太陽電池ストリングの内の一部の太陽電池ストリングに流れる電流を正値とし複数の太陽電池ストリングの内の一部の太陽電池ストリングを除く残りの太陽電池ストリングに流れる電流を負値とし正値と負値とを合算した合算電流値を検出する複数の電流検出器10と、各電流検出器毎に電流検出器で検出された合算電流値を計測する計測装置11と、計測装置で計測された電流値を送信するデータ送信装置12とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光を用いて発電を行う太陽光発電システムに関し、特に直流電力を発生する太陽電池モジュールの異常検出を容易に行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電システムは、太陽電池モジュールに光が照射されることによって発生される直流電力をインバータによって交流電力に変換し、電力系統に供給する。図１３は、従来の太陽光発電システムの構成を示す図である。この太陽光発電システムは、太陽電池モジュール１、接続箱２、インバータ３、昇圧変圧器４、交流遮断器５、連系用変圧器６および連系用遮断器７を備える。
【０００３】
太陽電池モジュール１は、光が照射されることによって直流電力を発生する。この太陽電池モジュール１が複数個直列に接続されて太陽電池ストリング８が構成されている。太陽電池ストリング８は、各太陽電池モジュール１で発生された直流電力を積算し、正極端子（＋）と負極端子（−）との間に出力する。太陽光発電システムは、複数の太陽電池ストリング８を備えており、各太陽電池ストリング８の正極端子（＋）および負極端子（−）は、接続箱２に接続されている。
【０００４】
接続箱２は、複数の太陽電池ストリング８から送られてくる直流電力を集めてインバータ３に送る。インバータ３は、接続箱２から送られてくる直流電力を交流電力に変換して、昇圧変圧器４に送る。昇圧変圧器４は、インバータ３から送られてくる交流電力を所定の電圧を有する交流電力に変換し、交流遮断器５を経由して連系用変圧器６へ送る。連系用変圧器６は、受け取った交流電力を系統電力９との連系に適した電圧に変換し、連系用遮断器７を経由して系統電力９に送る。なお、太陽電池モジュール１に照射される光は、強力であるほど太陽電池モジュール１の出力電流が大きくなり、太陽光発電システムから得られる電力は大きくなる。
【０００５】
このような太陽光発電システムに関連する技術として、特許文献１は、太陽光発電システムをユーザ宅に設置した状態で、いつでも太陽電池システムの出力の異常を容易に監視可能なカーブトレース装置を開示している。このカーブトレース装置は、複数の太陽電池モジュールを直列および並列に配列した太陽電池システムと、接続箱と、直流電力を系統側（商用電源）の周波数（５０Ｈｚ／６０Ｈｚ）と交流電圧に同期させた交流電力に変換するパワーコンディショナとからなる太陽光発電システムに適用し、太陽光発電システムを実際に設置した状態で、パワーコンディショナに供給される太陽電池システムが正常か異常かを直流電流−直流電圧カーブまたは直流電力−直流電圧カーブを画面に表示して判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２０１８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来の太陽光発電システムは屋外に設置されるため、この太陽光発電システムで使用される太陽電池モジュールについては、鳥糞による表面ガラスの汚損または雹による表面ガラスの破損などといった予期できないトラブルが発生する。その結果、太陽電池モジュールの一部が異常発熱するなどの問題が発生する。
【０００８】
また、異常な太陽電池モジュールを放置すると、期待した発電量が得られず投資回収が遅れるという問題がある。また、異常発熱で太陽電池モジュールの裏面が焼損するなどといった安全上の問題も発生する可能性がある。したがって、太陽光発電システムでは、太陽電池モジュールの異常を検出し、異常な太陽電池モジュールを特定する必要がある。
【０００９】
また、太陽電池モジュールに問題が発生した場合には、その太陽電池モジュールが含まれる太陽電池ストリングの出力電流が低下するため、出力電流を監視することにより問題の発生を検知できる。しかし、例えば１０００ＫＷ以上の電力を出力する大規模な太陽光発電システムの場合、太陽電池モジュールの増加に比例して、太陽電池ストリングの数が増加する。上記異常を検出するためには、膨大な数の太陽電池ストリングに対して、出力電流を監視しなければならず、運用コストが高くなる。また、出力電流を監視するためには、電流検出器を太陽電池ストリング毎に設置する必要があり、太陽光発電システムの導入に手間がかかる。
【００１０】
本発明の課題は、太陽電池モジュールの異常を発見した場合に異常な太陽電池モジュールを容易に特定でき、しかも安価で容易に導入できる太陽光発電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の太陽光発電システムは、各々が光照射により直流電力を発生する太陽電池モジュールを直列に接続して成る複数の太陽電池ストリングと、複数の太陽電池ストリングからの直流電力を入力する接続箱を備え、接続箱は、各々が複数の太陽電池ストリングの内の一部の太陽電池ストリングに流れる電流を正値とし複数の太陽電池ストリングの内の一部の太陽電池ストリングを除く残りの太陽電池ストリングに流れる電流を負値とし正値と負値とを合算した合算電流値を検出する複数の電流検出器と、各電流検出器毎に電流検出器で検出された合算電流値を計測する計測装置と、計測装置で計測された電流値を送信するデータ送信装置とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、太陽電池ストリングの個数より少ない個数の電流検出器によって複数の太陽電池ストリングに流れる電流を合算して検出し、検出した合算電流値の変化状況から、故障または汚れによって正常な電力を出力できない異常な太陽電池モジュールを含む太陽電池ストリングを容易に特定き、しかも安価で容易に導入できる太陽光発電システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１に係る太陽光発電システムの要部の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例１に係る電流検出器の構成方法の１例を示す図である。
【図３】本発明の実施例２に係る太陽光発電システムの要部の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施例３に係る太陽光発電システムの要部の構成を示す図である。
【図５】本発明の実施例３に係る電流検出器の構成方法の１例を示す図である。
【図６】本発明の実施例３の変形例に係る電流検出器の構成方法の１例を示す図である。
【図７】本発明の実施例４に係る太陽光発電システムの要部の構成を示す図である。
【図８】本発明の実施例５に係る太陽光発電システムの要部の構成を示す図である。
【図９】本発明の実施例５に係る電流検出器の構成方法の１例を示す図である。
【図１０】本発明の実施例５の変形例に係る太陽光発電システムの要部の構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施例５の変形例に係る電流検出器の構成方法の１例を示す図である。
【図１２】本発明の実施例６に係る電流検出器および温度検出器の構成方法の１例を示す図である。
【図１３】従来の一般的な太陽光発電システムの構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下においては、背景技術の欄で説明した従来の太陽光発電システムと同一または相当する構成部分には背景技術の欄で使用した符号と同一の符号を付して説明を省略または簡略化する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明の実施例１に係る太陽光発電システムの要部の構成を示す図である。なお、図１は、複数の太陽電池ストリング８および接続箱２のみを示しており、その他の構成部分は、図１２を参照して説明した従来の太陽光発電システムの構成部分と同じであるので、説明を省略する。
【００１６】
この太陽光発電システムは、太陽電池ストリング８ａ〜８ｄが接続箱２に接続されて構成されている。各太陽電池ストリング８ａ〜８ｄは、１個または複数個の太陽電池モジュール１が直列に接続されて構成されている。
【００１７】
接続箱２は、開閉器Ｆ、逆流防止ダイオード１３、正電極Ｐ、負電極Ｎ、電流検出器１０ａ，１０ｂ、計測装置１１およびデータ送信装置１２を備える。各太陽電池ストリング８ａ〜８ｄの正極端子（＋）は、開閉器Ｆ、電流検出器１０a、１０ｂおよび逆流防止ダイオード１３を経由して正電極Ｐに接続され、負極端子（−）は、開閉器Ｆを経由して負電極Ｎに接続されている。開閉器Ｆは、太陽光発電ストリング８ａ〜８ｄを夫々遮断できるため、点検などの際に作業を安全に遂行できる。逆流防止ダイオード１３は、太陽電池ストリング８ａ〜８ｄから正電極Ｐに向かって流れる電流の逆流を阻止する。
【００１８】
電流検出器１０ａ、１０ｂは、例えばカレントトランスから構成されている。電流検出器１０ａは、太陽電池ストリング８ａ，８ｂからの配線１４ａ，１４ｂを挿通して正値（＋）の電流として検出し、太陽電池ストリング８ｃ，８ｄからの配線１４ｃ，１４ｄを１ターン巻回して負値（−）の電流として検出し正値と負値とを合算した合算電流値を検出する。
【００１９】
電流検出器１０ｂは、太陽電池ストリング８ａ，８ｃからの配線１４ａ，１４ｃを挿通して正値（＋）の電流として検出し、太陽電池ストリング８ｂ，８ｄからの配線１４ｂ，１４ｄを１ターン巻回して負値（−）の電流として検出し正値と負値とを合算した合算電流値を検出する。各電流検出器毎の各太陽電池ストリング８ａ〜８ｄからの配線１４ａ〜１４ｄに流れる電流の正値または負値の極性を図２に示す。
【００２０】
検出された電流値を表す電流値信号は計測装置１１に送られる。計測装置１１は、各電流検出器１０ａ，１０ｂから受け取った電流値信号に基づき電流値を計測し、データ送信装置１２に送る。データ送信装置１２は、計測装置１１から受け取った電流値を表す電流データを有線または無線で外部に送信する。
【００２１】
次に、上記のように構成される本発明の実施例１に係る太陽光発電システムの動作を説明する。各太陽電池ストリング８ａ〜８ｄで発生された電力は、その正極端子（＋）から出力されて接続箱２に供給される。接続箱２では、太陽電池ストリング８ａ〜８ｄからの電流は、開閉器Ｆ、電流検出器１０ａ、１０ｂ、逆流防止ダイオード１３および正電極Ｐを経由して接続箱２の外部に出力される。
【００２２】
電流検出器１０ａ、１０ｂは、複数の太陽電池ストリング８ａ〜８ｄの各々から出力されて図２に示すように合算された電流を検出し、検出された合算電流値を電流値信号として計測装置１１に送る。計測装置１１は、各電流検出器１０ａ、１０ｂからの電流値信号に基づき電流値を計測してデータ送信装置１２へ送り、データ送信装置１２は、受け取った電流値を外部に送信する。
【００２３】
ここで、太陽電池ストリング８ａ〜８ｄの中に出力が低下した太陽電池モジュール１が存在した場合には、その太陽電池モジュール１を含む太陽電池ストリング８ａ〜８ｄから出力される電流は、他の太陽電池ストリング８ａ〜８ｄから出力される電流より小さくなる。このため、図２の正負の極性に従って、電流検出器１０ａ、１０ｂの合算電流値は変化する。
【００２４】
図２では、各太陽電池ストリング８ａ〜８ｄの電流が低下した場合に、各電流検出器１０ａ、１０ｂの合算電流の変化方向が一意となるように構成されている。即ち、各電流検出器１０ａ、１０ｂの合算電流は、各太陽電池ストリング８ａ〜８ｄの電流が変化しなければ、ほぼゼロである。
【００２５】
しかし、太陽電池ストリング８ａの電流が低下した場合には、電流検出器１０ａの合算電流の変化方向は負（−）方向となり、電流検出器１０ｂの合算電流の変化方向は負（−）方向となる。太陽電池ストリング８ｂの電流が低下した場合には、電流検出器１０ａの合算電流の変化方向は負（−）方向となり、電流検出器１０ｂの合算電流の変化方向は正（＋）方向となる。太陽電池ストリング８ｃの電流が低下した場合には、電流検出器１０ａの合算電流の変化方向は正（＋）方向となり、電流検出器１０ｂの合算電流の変化方向は負（−）方向となる。太陽電池ストリング８ｄの電流が低下した場合には、電流検出器１０ａの合算電流の変化方向は正（＋）方向となり、電流検出器１０ｂの合算電流の変化方向は正（＋）方向となる。
【００２６】
このため、計測装置１１は、各電流検出器１０ａ、１０ｂの合算電流の変化方向（正負方向）によって、出力が低下した太陽電池モジュール１が存在する太陽電池ストリング８ａ〜８ｄを特定できる。このため、太陽電池モジュール１の交換および保守作業に要する時間および費用を低減できる。また、従来の構成では、本発明と同様の効果を得るために太陽電池ストリング８ａ〜８ｄ毎に電流検出器１０ａ、１０ｂを設ける必要があった。
【００２７】
これに対して、本発明では、電流検出器１０の個数に指数関数的に比例する個数の低下した太陽電池モジュール１が存在する太陽電池ストリング８ａ〜８ｄを特定できる。このため、設置する電流検出器１０の個数を大幅に削減でき、安価な太陽光発電システムを提供できる。
【００２８】
また、太陽電池モジュール１の出力の低下を即時に検出することにより、出力が低下した太陽電池モジュール１を即時に交換できるため、太陽電池モジュール１の出力の低下に起因する発電電力量の低下を抑えることができる。また、各太陽電池ストリング８ａ〜８ｄに流れる電流値は、データ送信装置１２により外部へ送信されるため、遠隔から太陽光発電システムを監視することができる。
【００２９】
なお、図１では、太陽電池ストリング８を４個とし、電流検出器１０を２個としたが、ｎ個の太陽電池ストリング１を有する太陽光発電システムの場合には、電流検出器１０の必要個数はlog2(n-1)を超える整数個となる。この場合、電流検出器１０で検出される合算電流値の変化方向の組み合わせはn通り以上となるため、各太陽電池ストリング８の出力低下に対する各電流検出器１０における合算電流値の変化方向が一意となるように図２を構成すればよい。
【００３０】
さらに、各電流検出器１０は、太陽電池ストリング８の電流の定数倍（電流検出倍率）として検出されるように、例えば配線１４a〜１４ｄを複数ターン巻回することで、各太陽電池ストリング８に同じ光が当たった場合の合算電流値が０に近くなるように構成しても良い。この場合には、上下限閾値制御などの簡便なアルゴリズムによる検出方法を利用できる。また、定格値の低い電流検出器を利用でき、また、交流電流検出器を利用できる。また、日射計が不必要となるため、より高精度かつ安価なシステムを提供できる。
【００３１】
以上説明したように、本発明の実施例１に係る太陽光発電システムによれば、検出した合算電流値の変化状況から、出力の低下した太陽電池モジュール１を含む太陽電池ストリング８を容易に特定でき、しかも導入コストを低減できる。従って、出力が低下する期間を短縮して投資回収を早め、また、遠隔監視が可能となることで保守が容易になり、運用コストを低下できる太陽光発電システムを提供できる。
【実施例２】
【００３２】
図３は、本発明の実施例２に係る太陽光発電システムの要部の構成を示す図である。図３に示す実施例２に係る太陽光発電システムは、各電流検出器１０，２０および配線１４ａ〜１４ｄを筐体１７内に収納し、太陽電池ストリング８ａ〜８ｄに接続される太陽電池ストリング接続端子１８と、接続箱２に接続される接続箱接続端子１９と、計測装置１１へデータを送信する計測装置接続端子２０とを筐体１７から露出するようにしたことを特徴とする。
【００３３】
実施例２に係る太陽光発電システムによれば、重量が増加するが、筐体１７の接続箱２への着脱が簡便となり、汎用性を向上することができる。また、太陽電池ストリング８ａ〜８ｄの数が増加した場合にも配線ミスを防ぐことができ、出力の低下した太陽電池モジュール１を含む太陽電池ストリング８ａ〜８ｄを精度良く検出できる。
【実施例３】
【００３４】
図４は、本発明の実施例３に係る太陽光発電システムの要部の構成を示す図である。図４において、図１と同一構成部分については説明を省略する。
【００３５】
電流検出器１０ｂは、各太陽電池ストリング８ａ〜８ｄの電流が、図５の極性を正値とし、かつ図５の極性の前に記した数字倍の値（例えば２）として検出されるように、例えば配線１４ｃ２，１４ｄ２が複数回（例えば２ターン）巻回されて構成されている。
【００３６】
このように電流検出器１０ｂを構成すると、任意の２個の太陽電池ストリング８において出力が低下した太陽電池モジュール１ａ、１ｂを含む場合においても電流合算値が０とならないため、出力が同じように低下した太陽電池モジュール１ａ、１ｂが異なる太陽電池ストリング８に存在した場合においても検出が可能である。
【００３７】
図５では、太陽電池ストリング８を４個とし、電流検出器１０を２個としたが、太陽電池ストリングがｎ個の太陽光発電システムの場合には、電流検出器１０の必要個数はlog2(n-1)を超える整数個となる。
【００３８】
この場合、電流検出器１０で検出される合算電流値の変化方向の組み合わせは、ｎ通りとなるため、各太陽電池ストリング８の出力低下に対する各電流検出器１０における合算電流値の変化方向が一意となるように図５における正負の極性を構成し、かつ任意のｍ個の太陽電池ストリング８において同時に出力が低下した太陽電池モジュール１ａ、１ｂ、…、１ｍが含まれる場合、電流合算値が０とならないように構成する。
【００３９】
このように構成することで、２個以上の異なる太陽電池ストリング８において、同時に出力が低下した太陽電池モジュール１ａ、１ｂ、…、１ｍが存在した場合でも、出力が低下した太陽電池モジュール１ａ、１ｂ、…、１ｍを含む各太陽電池ストリング８を特定できる。
【００４０】
また図６に示すように、極性だけでなく巻き数によっても区別することで、太陽電池ストリング８を８個としても、電流検出器１０の必要個数を２個とすることもできる。例えば図６のように２ターンだけでなく、３ターン以上を利用することで、さらに多くの太陽電池ストリング８の出力低下を検出することができる。
【００４１】
以上説明したように、本発明の実施例３に係る太陽光発電システムによれば、太陽電池モジュール１ａ、１ｂ、…、１ｍにおける出力の低下が異なる太陽電池ストリング８に含まれる場合においても太陽電池ストリング８を特定できるので、同じコストではより精度の良い、また同精度ならばさらにコストの低い太陽光発電システムを提供できる。
【実施例４】
【００４２】
図７は、本発明の実施例４に係る太陽光発電システムの要部の構成を示す図である。なお、図７は、複数の太陽電池ストリング８および接続箱２のみを示しており、その他の構成部分は、図１３に示す従来の太陽光発電システムの構成部分と同じであるので、その説明を省略する。また、図７において、実施例１乃至３の構成と同一の構成部分は説明を省略し、異なる部分のみ説明する。
【００４３】
接続箱２は、開閉器Ｆ、逆流防止ダイオード１３、正電極Ｐ、負電極Ｎ、電圧検出器２１、計測装置１１およびデータ送信装置１２を備える。各太陽電池ストリング８ａ〜８ｄの正極端子（＋）は、開閉器Ｆ、逆流防止ダイオード１３を経由して正電極Ｐに接続され、負極端子（−）は、開閉器Ｆを経由して負電極Ｎに接続されている。開閉器Ｆは、太陽光発電ストリング８ａ〜８ｄを夫々遮断できるため、点検などの際に作業を安全に遂行できる。逆流防止ダイオード１３は、太陽電池ストリング８ａ〜８ｄから正電極Ｐに向かって流れる電流の逆流を阻止する。
【００４４】
電圧検出器２１は、各逆流防止ダイオード１３の両端電圧を検出する。検出された電圧値を表す電圧値信号は計測装置１１に送られる。計測装置１１は、各電圧検出器２１から受け取った電圧値信号に基づき電圧値を計測し、データ送信装置１２に送る。データ送信装置１２は、計測装置１１から受け取った電圧値を表すデータを有線または無線で外部に送信する。
【００４５】
次に、上記のように構成される本発明の実施例４に係る太陽光発電システムの動作を説明する。各太陽電池ストリング８ａ〜８ｄで発生された電力は、その正極端子（＋）から出力されて接続箱２に供給される。接続箱２において、太陽電池ストリング８ａ〜８ｄからの電流は、開閉器Ｆ、逆流防止ダイオード１３および正電極Ｐを経由して接続箱２の外部に出力される。このとき、逆流防止ダイオード１３の両端には、太陽電池ストリング８ａ〜８ｄの電流値に比例した電圧が発生する。電圧検出器２１は、逆流防止ダイオード１３の両端電圧を検出し、電圧値信号として計測装置１１に送る。
【００４６】
ここで、太陽電池ストリング８ａ〜８ｄの中に出力が低下した太陽電池モジュール１が存在した場合には、その太陽電池モジュール１を含む太陽電池ストリング８ａ〜８ｄから出力される電流は、他の太陽電池ストリング８ａ〜８ｄから出力される電流より小さくなる。このとき、出力が低下した太陽電池モジュール１を含む太陽電池ストリング８ａ〜８ｄに接続されている逆流防止ダイオード１３の両端電圧は、他の太陽電池ストリング８ａ〜８ｄに接続されている逆流防止ダイオード１３の両端電圧より小さくなる。このため、太陽電池モジュール１の出力の低下を、太陽電池ストリング８ａ〜８ｄ毎に即時に検出できる。
【００４７】
本発明では、電圧検出器２１によって従来の太陽光発電システムに含まれる逆流防止ダイオード１３の電圧を計測し、出力が低下した太陽電池モジュール１を含む太陽電池ストリング８ａ〜８ｄを特定できる。このため、従来のシステムよりも追加する設備が少なくなり、コストを低減でき、しかも容易に導入できる汎用性の高い太陽光発電システムを提供できる。また、電流検出器２１よりも安価な電圧検出器を利用することで、さらにコストを低減できる。
【実施例５】
【００４８】
図８は、本発明の実施例５に係る太陽光発電システムの要部の構成を示す図である。実施例５のの太陽光発電システムにおける接続箱２は、各太陽電池ストリング８ａ〜８ｄの電流の合算値を図２に示した極性を正値として検出する１個または複数個の電流検出器１０と、逆流防止ダイオード１３の両端電圧を検出する電圧検出器２１とを備える。
【００４９】
太陽電池ストリング８ａ〜８ｄの中に出力が低下した太陽電池モジュール１が存在した場合には、図９に示す正負の極性に従って電流検出器１０の合算電流値は変化する。また、出力が低下した太陽電池モジュール１を含む太陽電池ストリング８ａ〜８ｄに接続されている逆流防止ダイオード１３の両端電圧は低下するため、逆流防止ダイオード１３に電圧検出器２１がある場合には逆流防止ダイオード１３の両端電圧を検出し、逆流防止ダイオード１３に電圧検出器２１がない場合には逆流防止ダイオード１３の両端電圧を検出しない。
【００５０】
図８に示す実施例５では、図９に示すように、太陽電池ストリング８ａ，８ｂには電圧検出器２１が無し、太陽電池ストリング８ｃ，８ｄには電圧検出器２１がある場合を示している。このため、図９に示すように、電流検出器１０で検出された合算電流値の変化方向と、電圧検出器２１による電圧低下の検出の有無によって、出力が低下した太陽電池モジュール１を含む太陽電池ストリング８ａ〜８ｄが一意に定まるように設定されている。このため、太陽電池モジュール１の出力の低下を、太陽電池ストリング８ａ〜８ｄ毎に即時に検出できる。
【００５１】
また、図８および図９の構成に対して、図１０および図１１の変形例に示すように、電流検出器１０が太陽電池ストリング８ａ，８ｂからの配線１７ａ，１７ｂに流れる電流を合算して合算電流値を検出するように構成しても、出力が低下した太陽電池モジュール１を含む太陽電池ストリング８ａ〜８ｄが一意に定まるように設定される。このため、太陽電池モジュール１の出力の低下を太陽電池ストリング８ａ〜８ｄ毎に即時に検出できる。
【００５２】
このように構成することで、接続箱２に電流検出器１０または電圧検出器２１を設置する十分なスペースがない場合でも太陽光発電システムを構成できる。また、充分なスペースがある場合には、電流検出器１０と電圧検出器２１の一方または両方の数を増やすことで、より精度の良い太陽光発電システムを提供できる。
【実施例６】
【００５３】
図１２に示す実施例６に係る太陽光発電システムは、図８に示す電圧検出器２１に代えて、温度検出器２２を用いたことを特徴とする。太陽電池ストリング８ａ〜８ｄの中に出力が低下した太陽電池モジュール１が存在した場合には、出力が低下した太陽電池モジュール１を含む太陽電池ストリング８ａ〜８ｄに接続されている逆流防止ダイオード１３の発熱量が減少し、温度が低下する。
【００５４】
この逆流防止ダイオード１３に温度検出器２２がある場合には温度検出器２２は、逆流防止１３のダイオード温度の低下を検出し、逆流防止ダイオード１３に温度検出器２２がない場合には逆流防止１３のダイオード温度の低下を検出しない。即ち、温度検出器２２を用いた場合でも、電圧検出器２１を用いたときと同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、太陽電池モジュールの異常を容易に検出できる太陽光発電システムに利用できる。
【符号の説明】
【００５６】
１ 太陽電池モジュール
２ 接続箱
３ インバータ
４ 昇圧変圧器
５ 交流遮断器
６ 連系用変圧器
７ 連系用遮断器
８ａ〜８ｄ 太陽電池ストリング
９ 電力系統
１０，１０ａ，１０ｂ 電流検出器
１１ 計測装置
１２ データ送信装置
１３，１３ａ〜１３ｄ 逆流防止ダイオード
１４ データ受信装置
１５ 信号処理部
１６ データベース
１７ 筐体
１８ 太陽電池ストリング接続端子
１９ 接続箱接続端子
２０ 計測装置接続端子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光を用いて発電を行う太陽光発電システムに関し、特に直流電力を発生する太陽電池モジュールの異常検出を容易に行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電システムは、太陽電池モジュールに光が照射されることによって発生される直流電力をインバータによって交流電力に変換し、電力系統に供給する。図１３は、従来の太陽光発電システムの構成を示す図である。この太陽光発電システムは、太陽電池モジュール１、接続箱２、インバータ３、昇圧変圧器４、交流遮断器５、連系用変圧器６および連系用遮断器７を備える。
【０００３】
太陽電池モジュール１は、光が照射されることによって直流電力を発生する。この太陽電池モジュール１が複数個直列に接続されて太陽電池ストリング８が構成されている。太陽電池ストリング８は、各太陽電池モジュール１で発生された直流電力を積算し、正極端子（＋）と負極端子（−）との間に出力する。太陽光発電システムは、複数の太陽電池ストリング８を備えており、各太陽電池ストリング８の正極端子（＋）および負極端子（−）は、接続箱２に接続されている。
【０００４】
接続箱２は、複数の太陽電池ストリング８から送られてくる直流電力を集めてインバータ３に送る。インバータ３は、接続箱２から送られてくる直流電力を交流電力に変換して、昇圧変圧器４に送る。昇圧変圧器４は、インバータ３から送られてくる交流電力を所定の電圧を有する交流電力に変換し、交流遮断器５を経由して連系用変圧器６へ送る。連系用変圧器６は、受け取った交流電力を系統電力９との連系に適した電圧に変換し、連系用遮断器７を経由して系統電力９に送る。なお、太陽電池モジュール１に照射される光は、強力であるほど太陽電池モジュール１の出力電流が大きくなり、太陽光発電システムから得られる電力は大きくなる。
【０００５】
このような太陽光発電システムに関連する技術として、特許文献１は、太陽光発電システムをユーザ宅に設置した状態で、いつでも太陽電池システムの出力の異常を容易に監視可能なカーブトレース装置を開示している。このカーブトレース装置は、複数の太陽電池モジュールを直列および並列に配列した太陽電池システムと、接続箱と、直流電力を系統側（商用電源）の周波数（５０Ｈｚ／６０Ｈｚ）と交流電圧に同期させた交流電力に変換するパワーコンディショナとからなる太陽光発電システムに適用し、太陽光発電システムを実際に設置した状態で、パワーコンディショナに供給される太陽電池システムが正常か異常かを直流電流−直流電圧カーブまたは直流電力−直流電圧カーブを画面に表示して判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２０１８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来の太陽光発電システムは屋外に設置されるため、この太陽光発電システムで使用される太陽電池モジュールについては、鳥糞による表面ガラスの汚損または雹による表面ガラスの破損などといった予期できないトラブルが発生する。その結果、太陽電池モジュールの一部が異常発熱するなどの問題が発生する。
【０００８】
また、異常な太陽電池モジュールを放置すると、期待した発電量が得られず投資回収が遅れるという問題がある。また、異常発熱で太陽電池モジュールの裏面が焼損するなどといった安全上の問題も発生する可能性がある。したがって、太陽光発電システムでは、太陽電池モジュールの異常を検出し、異常な太陽電池モジュールを特定する必要がある。
【０００９】
また、太陽電池モジュールに問題が発生した場合には、その太陽電池モジュールが含まれる太陽電池ストリングの出力電流が低下するため、出力電流を監視することにより問題の発生を検知できる。しかし、例えば１０００ＫＷ以上の電力を出力する大規模な太陽光発電システムの場合、太陽電池モジュールの増加に比例して、太陽電池ストリングの数が増加する。上記異常を検出するためには、膨大な数の太陽電池ストリングに対して、出力電流を監視しなければならず、運用コストが高くなる。また、出力電流を監視するためには、電流検出器を太陽電池ストリング毎に設置する必要があり、太陽光発電システムの導入に手間がかかる。
【００１０】
本発明の課題は、太陽電池モジュールの異常を発見した場合に異常な太陽電池モジュールを容易に特定でき、しかも安価で容易に導入できる太陽光発電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の太陽光発電システムは、各々が光照射により直流電力を発生する太陽電池モジュールを直列に接続して成る複数の太陽電池ストリングと、複数の太陽電池ストリングからの直流電力を入力する接続箱を備え、接続箱は、各々が複数の太陽電池ストリングの内の一部の太陽電池ストリングに流れる電流を正値とし複数の太陽電池ストリングの内の一部の太陽電池ストリングを除く残りの太陽電池ストリングに流れる電流を負値とし正値と負値とを合算した合算電流値を検出する複数の電流検出器と、各電流検出器毎に電流検出器で検出された合算電流値を計測する計測装置と、計測装置で計測された電流値を送信するデータ送信装置とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、太陽電池ストリングの個数より少ない個数の電流検出器によって複数の太陽電池ストリングに流れる電流を合算して検出し、検出した合算電流値の変化状況から、故障または汚れによって正常な電力を出力できない異常な太陽電池モジュールを含む太陽電池ストリングを容易に特定き、しかも安価で容易に導入できる太陽光発電システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１に係る太陽光発電システムの要部の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例１に係る電流検出器の構成方法の１例を示す図である。
【図３】本発明の実施例２に係る太陽光発電システムの要部の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施例３に係る太陽光発電システムの要部の構成を示す図である。
【図５】本発明の実施例３に係る電流検出器の構成方法の１例を示す図である。
【図６】本発明の実施例３の変形例に係る電流検出器の構成方法の１例を示す図である。
【図７】本発明の実施例４に係る太陽光発電システムの要部の構成を示す図である。
【図８】本発明の実施例５に係る太陽光発電システムの要部の構成を示す図である。
【図９】本発明の実施例５に係る電流検出器の構成方法の１例を示す図である。
【図１０】本発明の実施例５の変形例に係る太陽光発電システムの要部の構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施例５の変形例に係る電流検出器の構成方法の１例を示す図である。
【図１２】本発明の実施例６に係る電流検出器および温度検出器の構成方法の１例を示す図である。
【図１３】従来の一般的な太陽光発電システムの構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下においては、背景技術の欄で説明した従来の太陽光発電システムと同一または相当する構成部分には背景技術の欄で使用した符号と同一の符号を付して説明を省略または簡略化する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明の実施例１に係る太陽光発電システムの要部の構成を示す図である。なお、図１は、複数の太陽電池ストリング８および接続箱２のみを示しており、その他の構成部分は、図１２を参照して説明した従来の太陽光発電システムの構成部分と同じであるので、説明を省略する。
【００１６】
この太陽光発電システムは、太陽電池ストリング８ａ〜８ｄが接続箱２に接続されて構成されている。各太陽電池ストリング８ａ〜８ｄは、１個または複数個の太陽電池モジュール１が直列に接続されて構成されている。
【００１７】
接続箱２は、開閉器Ｆ、逆流防止ダイオード１３、正電極Ｐ、負電極Ｎ、電流検出器１０ａ，１０ｂ、計測装置１１およびデータ送信装置１２を備える。各太陽電池ストリング８ａ〜８ｄの正極端子（＋）は、開閉器Ｆ、電流検出器１０a、１０ｂおよび逆流防止ダイオード１３を経由して正電極Ｐに接続され、負極端子（−）は、開閉器Ｆを経由して負電極Ｎに接続されている。開閉器Ｆは、太陽光発電ストリング８ａ〜８ｄを夫々遮断できるため、点検などの際に作業を安全に遂行できる。逆流防止ダイオード１３は、太陽電池ストリング８ａ〜８ｄから正電極Ｐに向かって流れる電流の逆流を阻止する。
【００１８】
電流検出器１０ａ、１０ｂは、例えばカレントトランスから構成されている。電流検出器１０ａは、太陽電池ストリング８ａ，８ｂからの配線１４ａ，１４ｂを挿通して正値（＋）の電流として検出し、太陽電池ストリング８ｃ，８ｄからの配線１４ｃ，１４ｄを１ターン巻回して負値（−）の電流として検出し正値と負値とを合算した合算電流値を検出する。
【００１９】
電流検出器１０ｂは、太陽電池ストリング８ａ，８ｃからの配線１４ａ，１４ｃを挿通して正値（＋）の電流として検出し、太陽電池ストリング８ｂ，８ｄからの配線１４ｂ，１４ｄを１ターン巻回して負値（−）の電流として検出し正値と負値とを合算した合算電流値を検出する。各電流検出器毎の各太陽電池ストリング８ａ〜８ｄからの配線１４ａ〜１４ｄに流れる電流の正値または負値の極性を図２に示す。
【００２０】
検出された電流値を表す電流値信号は計測装置１１に送られる。計測装置１１は、各電流検出器１０ａ，１０ｂから受け取った電流値信号に基づき電流値を計測し、データ送信装置１２に送る。データ送信装置１２は、計測装置１１から受け取った電流値を表す電流データを有線または無線で外部に送信する。
【００２１】
次に、上記のように構成される本発明の実施例１に係る太陽光発電システムの動作を説明する。各太陽電池ストリング８ａ〜８ｄで発生された電力は、その正極端子（＋）から出力されて接続箱２に供給される。接続箱２では、太陽電池ストリング８ａ〜８ｄからの電流は、開閉器Ｆ、電流検出器１０ａ、１０ｂ、逆流防止ダイオード１３および正電極Ｐを経由して接続箱２の外部に出力される。
【００２２】
電流検出器１０ａ、１０ｂは、複数の太陽電池ストリング８ａ〜８ｄの各々から出力されて図２に示すように合算された電流を検出し、検出された合算電流値を電流値信号として計測装置１１に送る。計測装置１１は、各電流検出器１０ａ、１０ｂからの電流値信号に基づき電流値を計測してデータ送信装置１２へ送り、データ送信装置１２は、受け取った電流値を外部に送信する。
【００２３】
ここで、太陽電池ストリング８ａ〜８ｄの中に出力が低下した太陽電池モジュール１が存在した場合には、その太陽電池モジュール１を含む太陽電池ストリング８ａ〜８ｄから出力される電流は、他の太陽電池ストリング８ａ〜８ｄから出力される電流より小さくなる。このため、図２の正負の極性に従って、電流検出器１０ａ、１０ｂの合算電流値は変化する。
【００２４】
図２では、各太陽電池ストリング８ａ〜８ｄの電流が低下した場合に、各電流検出器１０ａ、１０ｂの合算電流の変化方向が一意となるように構成されている。即ち、各電流検出器１０ａ、１０ｂの合算電流は、各太陽電池ストリング８ａ〜８ｄの電流が変化しなければ、ほぼゼロである。
【００２５】
しかし、太陽電池ストリング８ａの電流が低下した場合には、電流検出器１０ａの合算電流の変化方向は負（−）方向となり、電流検出器１０ｂの合算電流の変化方向は負（−）方向となる。太陽電池ストリング８ｂの電流が低下した場合には、電流検出器１０ａの合算電流の変化方向は負（−）方向となり、電流検出器１０ｂの合算電流の変化方向は正（＋）方向となる。太陽電池ストリング８ｃの電流が低下した場合には、電流検出器１０ａの合算電流の変化方向は正（＋）方向となり、電流検出器１０ｂの合算電流の変化方向は負（−）方向となる。太陽電池ストリング８ｄの電流が低下した場合には、電流検出器１０ａの合算電流の変化方向は正（＋）方向となり、電流検出器１０ｂの合算電流の変化方向は正（＋）方向となる。
【００２６】
このため、計測装置１１は、各電流検出器１０ａ、１０ｂの合算電流の変化方向（正負方向）によって、出力が低下した太陽電池モジュール１が存在する太陽電池ストリング８ａ〜８ｄを特定できる。このため、太陽電池モジュール１の交換および保守作業に要する時間および費用を低減できる。また、従来の構成では、本発明と同様の効果を得るために太陽電池ストリング８ａ〜８ｄ毎に電流検出器１０ａ、１０ｂを設ける必要があった。
【００２７】
これに対して、本発明では、電流検出器１０の個数に指数関数的に比例する個数の低下した太陽電池モジュール１が存在する太陽電池ストリング８ａ〜８ｄを特定できる。このため、設置する電流検出器１０の個数を大幅に削減でき、安価な太陽光発電システムを提供できる。
【００２８】
また、太陽電池モジュール１の出力の低下を即時に検出することにより、出力が低下した太陽電池モジュール１を即時に交換できるため、太陽電池モジュール１の出力の低下に起因する発電電力量の低下を抑えることができる。また、各太陽電池ストリング８ａ〜８ｄに流れる電流値は、データ送信装置１２により外部へ送信されるため、遠隔から太陽光発電システムを監視することができる。
【００２９】
なお、図１では、太陽電池ストリング８を４個とし、電流検出器１０を２個としたが、ｎ個の太陽電池ストリング１を有する太陽光発電システムの場合には、電流検出器１０の必要個数はlog2(n-1)を超える整数個となる。この場合、電流検出器１０で検出される合算電流値の変化方向の組み合わせはn通り以上となるため、各太陽電池ストリング８の出力低下に対する各電流検出器１０における合算電流値の変化方向が一意となるように図２を構成すればよい。
【００３０】
さらに、各電流検出器１０は、太陽電池ストリング８の電流の定数倍（電流検出倍率）として検出されるように、例えば配線１４a〜１４ｄを複数ターン巻回することで、各太陽電池ストリング８に同じ光が当たった場合の合算電流値が０に近くなるように構成しても良い。この場合には、上下限閾値制御などの簡便なアルゴリズムによる検出方法を利用できる。また、定格値の低い電流検出器を利用でき、また、交流電流検出器を利用できる。また、日射計が不必要となるため、より高精度かつ安価なシステムを提供できる。
【００３１】
以上説明したように、本発明の実施例１に係る太陽光発電システムによれば、検出した合算電流値の変化状況から、出力の低下した太陽電池モジュール１を含む太陽電池ストリング８を容易に特定でき、しかも導入コストを低減できる。従って、出力が低下する期間を短縮して投資回収を早め、また、遠隔監視が可能となることで保守が容易になり、運用コストを低下できる太陽光発電システムを提供できる。
【実施例２】
【００３２】
図３は、本発明の実施例２に係る太陽光発電システムの要部の構成を示す図である。図３に示す実施例２に係る太陽光発電システムは、各電流検出器１０，２０および配線１４ａ〜１４ｄを筐体１７内に収納し、太陽電池ストリング８ａ〜８ｄに接続される太陽電池ストリング接続端子１８と、接続箱２に接続される接続箱接続端子１９と、計測装置１１へデータを送信する計測装置接続端子２０とを筐体１７から露出するようにしたことを特徴とする。
【００３３】
実施例２に係る太陽光発電システムによれば、重量が増加するが、筐体１７の接続箱２への着脱が簡便となり、汎用性を向上することができる。また、太陽電池ストリング８ａ〜８ｄの数が増加した場合にも配線ミスを防ぐことができ、出力の低下した太陽電池モジュール１を含む太陽電池ストリング８ａ〜８ｄを精度良く検出できる。
【実施例３】
【００３４】
図４は、本発明の実施例３に係る太陽光発電システムの要部の構成を示す図である。図４において、図１と同一構成部分については説明を省略する。
【００３５】
電流検出器１０ｂは、各太陽電池ストリング８ａ〜８ｄの電流が、図５の極性を正値とし、かつ図５の極性の前に記した数字倍の値（例えば２）として検出されるように、例えば配線１４ｃ２，１４ｄ２が複数回（例えば２ターン）巻回されて構成されている。
【００３６】
このように電流検出器１０ｂを構成すると、任意の２個の太陽電池ストリング８において出力が低下した太陽電池モジュール１ａ、１ｂを含む場合においても電流合算値が０とならないため、出力が同じように低下した太陽電池モジュール１ａ、１ｂが異なる太陽電池ストリング８に存在した場合においても検出が可能である。
【００３７】
図５では、太陽電池ストリング８を４個とし、電流検出器１０を２個としたが、太陽電池ストリングがｎ個の太陽光発電システムの場合には、電流検出器１０の必要個数はlog2(n-1)を超える整数個となる。
【００３８】
この場合、電流検出器１０で検出される合算電流値の変化方向の組み合わせは、ｎ通りとなるため、各太陽電池ストリング８の出力低下に対する各電流検出器１０における合算電流値の変化方向が一意となるように図５における正負の極性を構成し、かつ任意のｍ個の太陽電池ストリング８において同時に出力が低下した太陽電池モジュール１ａ、１ｂ、…、１ｍが含まれる場合、電流合算値が０とならないように構成する。
【００３９】
このように構成することで、２個以上の異なる太陽電池ストリング８において、同時に出力が低下した太陽電池モジュール１ａ、１ｂ、…、１ｍが存在した場合でも、出力が低下した太陽電池モジュール１ａ、１ｂ、…、１ｍを含む各太陽電池ストリング８を特定できる。
【００４０】
また図６に示すように、極性だけでなく巻き数によっても区別することで、太陽電池ストリング８を８個としても、電流検出器１０の必要個数を２個とすることもできる。例えば図６のように２ターンだけでなく、３ターン以上を利用することで、さらに多くの太陽電池ストリング８の出力低下を検出することができる。
【００４１】
以上説明したように、本発明の実施例３に係る太陽光発電システムによれば、太陽電池モジュール１ａ、１ｂ、…、１ｍにおける出力の低下が異なる太陽電池ストリング８に含まれる場合においても太陽電池ストリング８を特定できるので、同じコストではより精度の良い、また同精度ならばさらにコストの低い太陽光発電システムを提供できる。
【実施例４】
【００４２】
図７は、本発明の実施例４に係る太陽光発電システムの要部の構成を示す図である。なお、図７は、複数の太陽電池ストリング８および接続箱２のみを示しており、その他の構成部分は、図１３に示す従来の太陽光発電システムの構成部分と同じであるので、その説明を省略する。また、図７において、実施例１乃至３の構成と同一の構成部分は説明を省略し、異なる部分のみ説明する。
【００４３】
接続箱２は、開閉器Ｆ、逆流防止ダイオード１３、正電極Ｐ、負電極Ｎ、電圧検出器２１、計測装置１１およびデータ送信装置１２を備える。各太陽電池ストリング８ａ〜８ｄの正極端子（＋）は、開閉器Ｆ、逆流防止ダイオード１３を経由して正電極Ｐに接続され、負極端子（−）は、開閉器Ｆを経由して負電極Ｎに接続されている。開閉器Ｆは、太陽光発電ストリング８ａ〜８ｄを夫々遮断できるため、点検などの際に作業を安全に遂行できる。逆流防止ダイオード１３は、太陽電池ストリング８ａ〜８ｄから正電極Ｐに向かって流れる電流の逆流を阻止する。
【００４４】
電圧検出器２１は、各逆流防止ダイオード１３の両端電圧を検出する。検出された電圧値を表す電圧値信号は計測装置１１に送られる。計測装置１１は、各電圧検出器２１から受け取った電圧値信号に基づき電圧値を計測し、データ送信装置１２に送る。データ送信装置１２は、計測装置１１から受け取った電圧値を表すデータを有線または無線で外部に送信する。
【００４５】
次に、上記のように構成される本発明の実施例４に係る太陽光発電システムの動作を説明する。各太陽電池ストリング８ａ〜８ｄで発生された電力は、その正極端子（＋）から出力されて接続箱２に供給される。接続箱２において、太陽電池ストリング８ａ〜８ｄからの電流は、開閉器Ｆ、逆流防止ダイオード１３および正電極Ｐを経由して接続箱２の外部に出力される。このとき、逆流防止ダイオード１３の両端には、太陽電池ストリング８ａ〜８ｄの電流値に比例した電圧が発生する。電圧検出器２１は、逆流防止ダイオード１３の両端電圧を検出し、電圧値信号として計測装置１１に送る。
【００４６】
ここで、太陽電池ストリング８ａ〜８ｄの中に出力が低下した太陽電池モジュール１が存在した場合には、その太陽電池モジュール１を含む太陽電池ストリング８ａ〜８ｄから出力される電流は、他の太陽電池ストリング８ａ〜８ｄから出力される電流より小さくなる。このとき、出力が低下した太陽電池モジュール１を含む太陽電池ストリング８ａ〜８ｄに接続されている逆流防止ダイオード１３の両端電圧は、他の太陽電池ストリング８ａ〜８ｄに接続されている逆流防止ダイオード１３の両端電圧より小さくなる。このため、太陽電池モジュール１の出力の低下を、太陽電池ストリング８ａ〜８ｄ毎に即時に検出できる。
【００４７】
本発明では、電圧検出器２１によって従来の太陽光発電システムに含まれる逆流防止ダイオード１３の電圧を計測し、出力が低下した太陽電池モジュール１を含む太陽電池ストリング８ａ〜８ｄを特定できる。このため、従来のシステムよりも追加する設備が少なくなり、コストを低減でき、しかも容易に導入できる汎用性の高い太陽光発電システムを提供できる。また、電流検出器２１よりも安価な電圧検出器を利用することで、さらにコストを低減できる。
【実施例５】
【００４８】
図８は、本発明の実施例５に係る太陽光発電システムの要部の構成を示す図である。実施例５のの太陽光発電システムにおける接続箱２は、各太陽電池ストリング８ａ〜８ｄの電流の合算値を図２に示した極性を正値として検出する１個または複数個の電流検出器１０と、逆流防止ダイオード１３の両端電圧を検出する電圧検出器２１とを備える。
【００４９】
太陽電池ストリング８ａ〜８ｄの中に出力が低下した太陽電池モジュール１が存在した場合には、図９に示す正負の極性に従って電流検出器１０の合算電流値は変化する。また、出力が低下した太陽電池モジュール１を含む太陽電池ストリング８ａ〜８ｄに接続されている逆流防止ダイオード１３の両端電圧は低下するため、逆流防止ダイオード１３に電圧検出器２１がある場合には逆流防止ダイオード１３の両端電圧を検出し、逆流防止ダイオード１３に電圧検出器２１がない場合には逆流防止ダイオード１３の両端電圧を検出しない。
【００５０】
図８に示す実施例５では、図９に示すように、太陽電池ストリング８ａ，８ｂには電圧検出器２１が無し、太陽電池ストリング８ｃ，８ｄには電圧検出器２１がある場合を示している。このため、図９に示すように、電流検出器１０で検出された合算電流値の変化方向と、電圧検出器２１による電圧低下の検出の有無によって、出力が低下した太陽電池モジュール１を含む太陽電池ストリング８ａ〜８ｄが一意に定まるように設定されている。このため、太陽電池モジュール１の出力の低下を、太陽電池ストリング８ａ〜８ｄ毎に即時に検出できる。
【００５１】
また、図８および図９の構成に対して、図１０および図１１の変形例に示すように、電流検出器１０が太陽電池ストリング８ａ，８ｂからの配線１７ａ，１７ｂに流れる電流を合算して合算電流値を検出するように構成しても、出力が低下した太陽電池モジュール１を含む太陽電池ストリング８ａ〜８ｄが一意に定まるように設定される。このため、太陽電池モジュール１の出力の低下を太陽電池ストリング８ａ〜８ｄ毎に即時に検出できる。
【００５２】
このように構成することで、接続箱２に電流検出器１０または電圧検出器２１を設置する十分なスペースがない場合でも太陽光発電システムを構成できる。また、充分なスペースがある場合には、電流検出器１０と電圧検出器２１の一方または両方の数を増やすことで、より精度の良い太陽光発電システムを提供できる。
【実施例６】
【００５３】
図１２に示す実施例６に係る太陽光発電システムは、図８に示す電圧検出器２１に代えて、温度検出器２２を用いたことを特徴とする。太陽電池ストリング８ａ〜８ｄの中に出力が低下した太陽電池モジュール１が存在した場合には、出力が低下した太陽電池モジュール１を含む太陽電池ストリング８ａ〜８ｄに接続されている逆流防止ダイオード１３の発熱量が減少し、温度が低下する。
【００５４】
この逆流防止ダイオード１３に温度検出器２２がある場合には温度検出器２２は、逆流防止１３のダイオード温度の低下を検出し、逆流防止ダイオード１３に温度検出器２２がない場合には逆流防止１３のダイオード温度の低下を検出しない。即ち、温度検出器２２を用いた場合でも、電圧検出器２１を用いたときと同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、太陽電池モジュールの異常を容易に検出できる太陽光発電システムに利用できる。
【符号の説明】
【００５６】
１ 太陽電池モジュール
２ 接続箱
３ インバータ
４ 昇圧変圧器
５ 交流遮断器
６ 連系用変圧器
７ 連系用遮断器
８ａ〜８ｄ 太陽電池ストリング
９ 電力系統
１０，１０ａ，１０ｂ 電流検出器
１１ 計測装置
１２ データ送信装置
１３，１３ａ〜１３ｄ 逆流防止ダイオード
１４ データ受信装置
１５ 信号処理部
１６ データベース
１７ 筐体
１８ 太陽電池ストリング接続端子
１９ 接続箱接続端子
２０ 計測装置接続端子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が光照射により直流電力を発生する太陽電池モジュールを直列に接続して成る複数の太陽電池ストリングと、
前記複数の太陽電池ストリングからの直流電力を入力する接続箱とを備え、
前記接続箱は、
各々が前記複数の太陽電池ストリングの内の一部の太陽電池ストリングに流れる電流を正値とし前記複数の太陽電池ストリングの内の一部の太陽電池ストリングを除く残りの太陽電池ストリングに流れる電流を負値とし正値と負値とを合算した合算電流値を検出する複数の電流検出器と、
各電流検出器毎に前記電流検出器で検出された合算電流値を計測する計測装置と、
前記計測装置で計測された電流値を送信するデータ送信装置と、
を備えることを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項２】
前記計測装置は、前記各電流検出器で検出された合算電流値の変化方向によって、出力が低下した前記太陽電池モジュールが存在する前記太陽電池ストリングを特定することを特徴とする請求項１記載の太陽光発電システム。
【請求項３】
前記複数の電流検出器の各々は、検出された合算電流値が零に近くなるように、前記複数の太陽電池ストリングの電流検出倍率を調整したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の太陽光発電システム。
【請求項４】
前記電流検出器および配線を筐体内に収納し、
前記太陽電池ストリングに接続される太陽電池ストリング接続端子と、
前記接続箱に接続される接続箱接続端子と、
前記計測装置へデータを送信する計測装置接続端子と、
を前記筐体から露出したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の太陽光発電システム。
【請求項５】
各々が光照射により直流電力を発生する太陽電池モジュールを直列に接続して成る複数の太陽電池ストリングと、
前記複数の太陽電池ストリングからの直流電力を入力する接続箱とを備え、
前記接続箱は、
前記太陽電池ストリングから発生する電流の逆流を防ぐ逆流防止ダイオードと、
前記逆流防止ダイオードの両端電圧を検出する電圧検出器と、
前記電圧検出器で検出された電圧を計測する計測装置と、
前記計測装置で計測された電圧値を送信するデータ送信装置と、
を備えることを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項６】
各々が光照射により直流電力を発生する太陽電池モジュールが直列に接続されて成る複数の太陽電池ストリングと、
前記複数の太陽電池ストリングからの直流電力を入力する接続箱とを備え、
前記接続箱は、
前記太陽電池ストリングから発生する電流の逆流を防ぐ逆流防止ダイオードと、
前記逆流防止ダイオードの温度を検出する温度検出器と、
前記温度検出器で検出された温度を計測する計測装置と、
前記計測装置で計測された温度値を送信するデータ送信装置と、
を備えることを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項１】
各々が光照射により直流電力を発生する太陽電池モジュールを直列に接続して成る複数の太陽電池ストリングと、
前記複数の太陽電池ストリングからの直流電力を入力する接続箱とを備え、
前記接続箱は、
各々が前記複数の太陽電池ストリングの内の一部の太陽電池ストリングに流れる電流を正値とし前記複数の太陽電池ストリングの内の一部の太陽電池ストリングを除く残りの太陽電池ストリングに流れる電流を負値とし正値と負値とを合算した合算電流値を検出する複数の電流検出器と、
各電流検出器毎に前記電流検出器で検出された合算電流値を計測する計測装置と、
前記計測装置で計測された電流値を送信するデータ送信装置と、
を備えることを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項２】
前記計測装置は、前記各電流検出器で検出された合算電流値の変化方向によって、出力が低下した前記太陽電池モジュールが存在する前記太陽電池ストリングを特定することを特徴とする請求項１記載の太陽光発電システム。
【請求項３】
前記複数の電流検出器の各々は、検出された合算電流値が零に近くなるように、前記複数の太陽電池ストリングの電流検出倍率を調整したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の太陽光発電システム。
【請求項４】
前記電流検出器および配線を筐体内に収納し、
前記太陽電池ストリングに接続される太陽電池ストリング接続端子と、
前記接続箱に接続される接続箱接続端子と、
前記計測装置へデータを送信する計測装置接続端子と、
を前記筐体から露出したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の太陽光発電システム。
【請求項５】
各々が光照射により直流電力を発生する太陽電池モジュールを直列に接続して成る複数の太陽電池ストリングと、
前記複数の太陽電池ストリングからの直流電力を入力する接続箱とを備え、
前記接続箱は、
前記太陽電池ストリングから発生する電流の逆流を防ぐ逆流防止ダイオードと、
前記逆流防止ダイオードの両端電圧を検出する電圧検出器と、
前記電圧検出器で検出された電圧を計測する計測装置と、
前記計測装置で計測された電圧値を送信するデータ送信装置と、
を備えることを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項６】
各々が光照射により直流電力を発生する太陽電池モジュールが直列に接続されて成る複数の太陽電池ストリングと、
前記複数の太陽電池ストリングからの直流電力を入力する接続箱とを備え、
前記接続箱は、
前記太陽電池ストリングから発生する電流の逆流を防ぐ逆流防止ダイオードと、
前記逆流防止ダイオードの温度を検出する温度検出器と、
前記温度検出器で検出された温度を計測する計測装置と、
前記計測装置で計測された温度値を送信するデータ送信装置と、
を備えることを特徴とする太陽光発電システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−１８７８０７（Ｐ２０１１−１８７８０７Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５３０６１（Ｐ２０１０−５３０６１）
【出願日】平成２２年３月１０日（２０１０．３．１０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（０００２２１０９６）東芝システムテクノロジー株式会社 (117)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１０日（２０１０．３．１０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（０００２２１０９６）東芝システムテクノロジー株式会社 (117)
【Ｆターム（参考）】
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