太陽光発電装置
【課題】対環境性能が高く最低限の発電量を確保して発電量の低下や変動を抑えることができるとともに、大電力を確保するために多数の太陽電池モジュールを設置する必要がある場合においてもコストを抑えることができる太陽光発電装置を提供する。
【解決手段】複数の太陽電池モジュールと、複数の太陽電池モジュールが設置された場所の環境条件を測定する環境測定装置５と、環境測定装置５により測定された環境条件に基づいて、複数の太陽電池モジュールの各々がなすべき目標仰角を算出する演算装置６と、演算装置６により算出された目標仰角に基づいて、複数の太陽電池モジュールの各々の仰角を制御する方向制御装置７とを備える。
【解決手段】複数の太陽電池モジュールと、複数の太陽電池モジュールが設置された場所の環境条件を測定する環境測定装置５と、環境測定装置５により測定された環境条件に基づいて、複数の太陽電池モジュールの各々がなすべき目標仰角を算出する演算装置６と、演算装置６により算出された目標仰角に基づいて、複数の太陽電池モジュールの各々の仰角を制御する方向制御装置７とを備える。
【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備えた太陽光発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池モジュールを備えた太陽光発電装置は、有限の天然資源に依存せずに無尽蔵のエネルギーを安全に利用することができ、脱炭素社会への移行の機運の高まり及び再生可能エネルギー利用技術の低価格化に伴い注目を集めている技術である。太陽光発電装置に使用される太陽電池モジュールは、太陽光を効率良く吸収するために屋外に南向きに設置されるのが通常であり、大規模な電力を確保するためには複数の太陽電池モジュールを並べて設置する必要がある。
【０００３】
特許文献１には、陸屋根等の水平面にも設置することができ、且つ太陽電池モジュールに加わる風圧を軽減できる太陽電池モジュールが記載されている。この太陽電池モジュールは、太陽電池と、この太陽電池が取り付けられる少なくとも１つの取付面を有するフレームとを備えており、フレームには、風による風圧を軽減するための風圧軽減部材が取り付けられている。この従来の装置の構成について、図を用いて説明する。
【０００４】
図２３は、従来の太陽電池アレイの配置例を示す図であり、各太陽電池アレイが有する太陽電池モジュール８ａ〜８ｖの配置の様子を示している。また、図２４は、図２３に示す太陽電池アレイのＡＡ断面図である。なお、太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒの各々は、基礎４を土台として支えられているものとする。ただし、図２４中において、基礎４と太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒの各々との間をつなぐ構成は、記載を省略している。図２４に示すように、太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒの各々は、太陽光を効率良く吸収できるように太陽の向きに合わせて水平面に対して傾斜して設けられている。
【０００５】
従来の太陽光発電装置の太陽電池アレイが図２４に示すような構成で配置されている場合に、各太陽電池モジュールが風から受ける力は、図１７に「従来技術１」として示されている。横方向から風を受けた場合に、最も外側に配置されて風を受けやすい太陽電池モジュール８ａは、図２４及び図１７に示すように、許容範囲を超えた力を受け、破壊される危険性を有する。
【０００６】
また、従来の太陽光発電装置の太陽電池アレイが図２４に示すような構成で配置されている場合に、各太陽電池モジュールの発電量は、図１８に「従来技術１」として示されている。図１８に示すように、太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒの各々は、いずれも十分な発電量を有している。
【０００７】
風の影響による破壊の危険性を回避するために、特許文献１に記載された装置は、図２５に示すように遮風装置９ａ〜９ｅを備えている。また、図２６は、図２５に示す太陽電池アレイのＡＡ断面図である。図２６に示すように遮風装置９ａを備えている場合の各太陽電池モジュールが風から受ける力は、図１７に「従来技術２」として示されている。すなわち、横方向から風を受けた場合であっても遮風装置９ａを備えることにより、太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒは、図１７に示すように、いずれも風から受ける力が許容範囲内となり、破壊される危険性が解消される。
【０００８】
特許文献２には、太陽電池モジュール上の積雪を自動的に落下させ、強風時に太陽電池パネルがモジュール枠よりはずれることのない太陽電池モジュール装置が記載されている。この太陽電池モジュール装置は、太陽電池モジュール並びにこの太陽電池モジュールを水平面に対し傾斜して設置する取付台とからなる。この取付台は、太陽電池モジュールの上方部に配した太陽電池モジュール回転用支持部を備えており、さらに、太陽電池モジュールを太陽電池モジュール回転用支持部を回転軸にして変動させるべく、当該太陽電池モジュールの下方部に弾性体を備えている。
【０００９】
この太陽電池モジュール装置によれば、太陽電池モジュール上に雪が積もり、その重さによって太陽電池モジュール回転用支持部により太陽電池モジュールが回転するように変動し、これにより、太陽電池モジュールの傾斜が急になり、その結果、雪の自重により落下し、除雪することができる。また、この太陽電池モジュール装置によれば、太陽電池モジュールに向けて強い風が吹いた場合、この風力により太陽電池モジュール回転用支持部を支点にして変動するが、このような変動により風力の衝撃を緩和し、これにより、太陽電池モジュールの破損を防ぐことができる。
【００１０】
特許文献２に記載の太陽電池モジュール装置は、風力や雪の重さを利用して柔軟に太陽電池モジュールが動くことで余分な力を受け流す構造を有するものであるが、架台毎に自ら積極的に太陽電池モジュールの向きを制御する装置も存在する。図２７は、従来の太陽電池アレイの配置例を示す図であり、各太陽電池アレイが有する太陽電池モジュール８ａ〜８ｖの配置の様子を示している。また、図２８は、図２７に示す太陽電池アレイのＡＡ断面図である。なお、太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒの各々は、図２４に示す場合と同様に、基礎４を土台として支えられているものとする。図２８に示すように、太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒの各々は、横方向から吹く風の力を受け流すために、水平面に平行となるように向きを制御されている。
【００１１】
太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒの各々の向きが図２８に示すように制御されている場合に、各太陽電池モジュールが風から受ける力は、図１７に「従来技術３」として示されている。図１７に示すように、太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒはいずれも、風から受ける力が許容範囲内となり、破壊される危険性はない。
【００１２】
架台毎に自ら積極的に太陽電池モジュールの向きを制御する装置として別の例も挙げられる。図２９は、従来の太陽電池アレイの断面図であり、時間の経過とともに太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒの各々に雪１０が積もる様子を表している。なお、太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒの各々は、図２４に示す場合と同様に、基礎４を土台として支えられているものとする。
【００１３】
図２９に示す太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒの各々は、時刻４Ｔにおいて傾斜角度が急になるように制御することで、自身に積もった雪１０を下に落とし、積雪による発電量低下を回避するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０００−２０８８０２号公報
【特許文献２】特開２００５−１９８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、図２６や特許文献１に記載されている装置のように、遮風装置を備えている場合には、遮風装置を設置するスペースが必要になるとともに、コストがかかるという問題がある。また、遮風装置は、特定の方向の風にのみ有効であるため風向きが変わった場合に臨機応変に対応できず、あらゆる方向の風に対応するためには非常に多くの遮風装置が必要となってしまう。
【００１６】
また、特許文献２に記載された太陽電池モジュール装置は、太陽電池モジュール回転用支持部や弾性体を備えることにより風や雪に対応可能という利点を有するが、全ての太陽電池モジュールに対策機構を備える必要があるため、多くの太陽電池モジュールを並べて設置し、大電力を確保するような場合には、高コスト化が問題となる。
【００１７】
また、太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒの各々の向きが図２８に示すように水平面に平行になるように制御されている場合には、風の影響を避けることができる一方で、発電量の低下が問題となる。太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒの各々の向きが図２８に示すように制御されている場合に、各太陽電池モジュールの発電量は、図１８に「従来技術３」として示されている。図１８に示すように、太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒの各々は、風力の影響を回避するために太陽の方向を向いていないため、いずれも「従来技術１」に比して発電量が低下している。
【００１８】
さらに、雪を落とすために太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒの各々の向きが図２９に示すように所定時間毎に急な傾斜となる場合には、発電量の変動が問題となる。図３０は、図２９に示す従来の各太陽電池モジュールの発電量を示す図である。図３０に示すように、各太陽電池モジュールの発電量は、時刻Ｔ、２Ｔ、３Ｔと進むにつれて積雪により発電量が一様に低下し、時刻４Ｔにおいて発電量がゼロとなってしまう。太陽光発電装置に限らず一般的な発電装置は、安定した電力供給が望まれるため、このように時刻に応じて生じる発電量の変動は大きな問題となる。
【００１９】
特許文献２に記載された太陽電池モジュール装置は、上述したように雪の重さによって自動的に太陽電池モジュールの傾斜が急角度となり、雪を落とす構造である。したがって、同じ場所に複数の太陽電池モジュールを並べた場合には、各太陽電池モジュールに同じペースで雪が積もり、いずれの太陽電池モジュールも同じタイミングで傾くと考えられるので、特許文献２に記載された太陽電池モジュール装置も、発電量が変動する問題を抱えている。
【００２０】
本発明は上述した従来技術の問題点を解決するもので、対環境性能が高く最低限の発電量を確保して発電量の低下や変動を抑えることができるとともに、大電力を確保するために多数の太陽電池モジュールを設置する必要がある場合においてもコストを抑えることができる太陽光発電装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明に係る太陽光発電装置は、上記課題を解決するために、複数の太陽電池モジュールと、前記複数の太陽電池モジュールが設置された場所の環境条件を測定する環境条件測定部と、前記環境条件測定部により測定された環境条件に基づいて、前記複数の太陽電池モジュールの各々がなすべき目標仰角を算出する算出部と、前記算出部により算出された目標仰角に基づいて、前記複数の太陽電池モジュールの各々の仰角を制御する仰角制御部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、対環境性能が高く最低限の発電量を確保して発電量の低下や変動を抑えることができるとともに、大電力を確保するために多数の太陽電池モジュールを設置する必要がある場合においてもコストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例１の形態の太陽光発電装置における太陽電池アレイの配置例を示す図である。
【図２】本発明の実施例１の形態の太陽光発電装置における太陽電池アレイの側面図と背面図である。
【図３】本発明の実施例１の形態の太陽光発電装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施例１の形態の太陽光発電装置の動作を示すフローチャート図である。
【図５】本発明の実施例１の形態の太陽光発電装置の耐風性を説明する図である。
【図６】本発明の実施例１の形態の太陽光発電装置における太陽電池アレイの断面図である。
【図７】環境測定装置が風向と風速とを測定する場合の本発明の実施例１の形態の太陽光発電装置の動作を示すフローチャート図である。
【図８】本発明の実施例１の形態の太陽光発電装置における太陽電池モジュールの仰角と耐風速度及び防風性との関係を説明する図である。
【図９】本発明の実施例１の形態の太陽光発電装置における太陽電池モジュール通過前後の風速の計算例を示す図である。
【図１０】本発明の実施例１の形態の太陽光発電装置における太陽電池モジュールの仰角制御の１例を示す図である。
【図１１】本発明の実施例１の形態の太陽光発電装置における太陽電池モジュールの仰角制御の別例を示す図である。
【図１２】本発明の実施例１の形態の太陽光発電装置における太陽電池モジュールの仰角制御の別例を示す図である。
【図１３】環境測定装置が風向と風速とを測定する場合の本発明の実施例１の形態の太陽光発電装置の動作を示すフローチャート図の別例である。
【図１４】本発明の実施例１の形態の太陽光発電装置における太陽電池モジュールの仰角と耐風速度、防風性、及び発電量との関係を説明する図である。
【図１５】本発明の実施例１の形態の太陽光発電装置における太陽電池モジュールの仰角制御の１例を示す図である。
【図１６】本発明の実施例１の形態の太陽光発電装置における太陽電池モジュールの仰角制御の別例を示す図である。
【図１７】従来の装置及び本発明の実施例１の形態の太陽光発電装置における太陽電池モジュールが風から受ける力を示す図である。
【図１８】従来の装置及び本発明の実施例１の形態の太陽光発電装置における太陽電池モジュールの発電量を示す図である。
【図１９】本発明の実施例１の形態の太陽光発電装置における太陽電池アレイの配置例を示す図である。
【図２０】本発明の実施例２の形態の太陽光発電装置における太陽電池アレイの断面図である。
【図２１】環境測定装置が積雪量を測定する場合の本発明の実施例２の形態の太陽光発電装置の動作を示すフローチャート図である。
【図２２】本発明の実施例２の形態の太陽光発電装置における各太陽電池モジュールの発電量を示す図である。
【図２３】従来の太陽電池アレイの配置例を示す図である。
【図２４】従来の太陽電池アレイの断面図である。
【図２５】遮風装置を備えた従来の太陽電池アレイの配置例を示す図である。
【図２６】遮風装置を備えた従来の太陽電池アレイの断面図である。
【図２７】従来の太陽電池アレイの配置例を示す図である。
【図２８】従来の太陽電池アレイの断面図である。
【図２９】従来の太陽電池アレイの断面図である。
【図３０】従来の太陽電池アレイにおける各太陽電池モジュールの発電量を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の太陽光発電装置の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００２５】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施例１の太陽光発電装置における太陽電池アレイの配置例を示す図であり、各太陽電池アレイが有する太陽電池モジュール８ａ〜８ｖの配置の様子を示している。すなわち、本発明の太陽光発電装置は、複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖを備えている。
【００２６】
図２は、本発明の実施例１の太陽光発電装置における太陽電池アレイ１の側面図と背面図である。図２に示すように、太陽電池アレイ１は、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池モジュール８と、太陽電池モジュール８の方向を制御する方向制御装置７と、方向制御装置７を制御する基準となる基礎４とを備える。なお、方向制御装置７は、仰角可変装置２と、方位角可変装置３とにより構成される。上述した図１は、複数の太陽電池アレイ１を同じ場所に並べて配置した様子を示している。
【００２７】
仰角可変装置２は、図２（ａ）に示す仰角方向に太陽電池モジュール８を駆動する。さらに、方位角可変装置３は、図２（ｂ）に示す方位角方向に太陽電池モジュール８を駆動する。なお、方位角可変装置３は、本発明を実現するうえで必ずしも必須の構成ではなく、単に太陽電池モジュール８を南側に向けた構成でもよい。
【００２８】
また、図３は、本実施例の太陽光発電装置の構成を示すブロック図である。図３に示すように、本実施例の太陽光発電装置は、環境測定装置５と、演算装置６と、複数の方向制御装置７ａ〜７ｆとを備えている。ただし、方向制御装置７は、太陽電池アレイ１の一部を構成しているため、太陽電池アレイ１（太陽電池モジュール８）と同数存在する。したがって、図１に示すように太陽電池モジュールの数が８ａ〜８ｖまである場合には、方向制御装置７は、それに対応して７ａ〜７ｖまで存在するものとする。なお、複数の方向制御装置７ａ〜７ｆの各々は、図２で説明したように仰角可変装置２と方位角可変装置３とを備えている。
【００２９】
環境測定装置５は、本発明の環境条件測定部に対応し、複数の太陽電池モジュール８が設置された場所の環境条件を測定する。ここで、環境条件は様々なものが考えられ、例として風向、風速、積雪量、雨量、温度、湿度、日射量等が挙げられる。環境測定装置５は、少なくとも１つの環境条件を定量的に測定できるものとする。環境測定装置５の詳細な動作については後述する。
【００３０】
演算装置６は、本発明の算出部に対応し、環境測定装置５により測定された環境条件に基づいて、複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖの各々がなすべき目標仰角を算出する。
【００３１】
方向制御装置７（仰角可変装置２）は、本発明の仰角制御部に対応し、演算装置６により算出された目標仰角に基づいて、複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖの各々の仰角を制御する。なお、方向制御装置７（仰角可変装置２）が単に仰角を調整する機構のみであるとし、実際に仰角を制御するのが演算装置６であるとすれば、演算装置６は、本発明の仰角制御部に対応し、自己が算出した目標仰角に基づいて、複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖの各々の仰角を制御する。
【００３２】
また、演算装置６は、環境測定装置５により測定された環境条件（例えば太陽の向き）に基づいて、複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖの各々の目標方位角を算出する。
【００３３】
方向制御装置７（方位角可変装置３）は、本発明の方位角制御部に対応し、演算装置６により算出された目標方位角に基づいて、複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖの各々の方位角を制御する。
【００３４】
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。基本的に複数の太陽電池アレイ１の各々は、方向制御装置７により（あるいは元々）複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖの各々から得られる電気エネルギーが最大になるように太陽の方向に向けて制御されている。しかしながら、太陽とは逆の方向から風を受けた場合に、演算装置６は、風上に近い太陽電池モジュール８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅが風から受ける力が許容範囲内になるように目標仰角を算出する必要がある。同様に、演算装置６は、次に風上に近い太陽電池モジュール８ｆ，８ｇ，８ｈ，８ｉ，８ｊが風から受ける力が許容範囲内になるように目標仰角を算出する必要がある。このように風上に近い順に目標仰角を算出した結果、複数の太陽電池モジュールの各々は、場所によって異なった方向を向くことになる。本明細書において、このように環境状況に応じて各太陽電池モジュールの方向を同時に制御することを空間的に協調動作させるという。
【００３５】
まず、環境測定装置５は、複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖが設置された場所の環境条件として風向を測定するものとする。また、演算装置６は、環境測定装置５により測定された風向に基づいて、必要とする耐風性能を確保するように複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖの各々がなすべき目標仰角を算出するものとする。
【００３６】
図４は、本実施例の太陽光発電装置の動作を示すフローチャート図である。最初に、環境測定装置５は、複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖが設置された場所の風向を測定する（ステップＳ１）。次に、演算装置６は、環境測定装置５により測定された風向に基づいて、最も風の来る方向に近い太陽電池モジュールを特定し、太陽電池モジュールの向きを測定あるいは推定し（ステップＳ２）、最も風の来る方向に近い太陽電池モジュールが耐風性の高い仰角となっているか確認する（ステップＳ３）。耐風性の高い仰角となっていない場合には、演算装置６は、最も風の来る方向に近い太陽電池モジュールの耐風性が高くなるように目標仰角を算出する。方向制御装置７（仰角可変装置２）は、演算装置６により算出された目標仰角となるように、太陽電池モジュールの仰角を制御する（ステップＳ４）。
【００３７】
なお、ステップＳ２，Ｓ３は必須のステップではなく、演算装置６は、現在の太陽電池モジュールの仰角を確認することなく目標仰角を算出し、方向制御装置７に仰角を制御させてもよい（ステップＳ４）。
【００３８】
図５は、本実施例の太陽光発電装置の耐風性を説明する図である。図５に示すように、本実施例の太陽光発電装置における太陽電池モジュールは、パネルの太陽光をあてる側を風の到来方向に向けることにより、高い耐風性を得られるものとする。
【００３９】
図６は、図１に示す本実施例の太陽光発電装置における太陽電池アレイのＡＡ断面図であり、太い矢印が太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒの各々が風から受ける力を示す。図６において、太陽電池モジュール８ａは、最も風の来る方向に近いため、演算装置６は、太陽電池モジュール８ａの耐風性が高くなるように目標仰角を算出し、図５に示すような高い耐風性を得られる仰角を目標仰角として出力する。方向制御装置７ａ（仰角可変装置２）は、演算装置６により算出された目標仰角となるように、太陽電池モジュールの仰角を制御する（図４のステップＳ４）。
【００４０】
なお、本実施例の太陽光発電装置は、風の来る方向に最も近い太陽電池モジュール８ａの仰角を制御するのみで終了してもよいが、以下に説明するように他の太陽電池モジュールの仰角も制御してもよい。太陽電池モジュール８ａは、図６に示すような仰角となることにより耐風性が高くなり、風下側に位置する他の太陽電池モジュールに対する風の力を弱めることができるが、完全になくすことはできない。そこで、演算装置６は、太陽電池モジュール８ａの次に風の来る方向に近い太陽電池モジュール８ｆが風の力を受け流すことができるように、太陽電池モジュール８ｆの目標仰角を水平に近い角度として算出し出力する。
【００４１】
また、太陽電池モジュール８ａ，８ｆの存在によって風の力がだいぶ弱まると考えられるため、演算装置６は、太陽電池モジュール８ｋ，８ｒの目標仰角を通常の角度（太陽の向きに合わせた角度）として算出し出力する。すなわち、演算装置６は、目標仰角を算出する際に、環境測定装置５により測定された環境条件に基づいて、現在の仰角を変える必要が無いと判断した太陽電池モジュールについては、現在の仰角を維持するように目標仰角を算出する。
【００４２】
次に、環境測定装置５が複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖが設置された場所の環境条件として風向と風速とを測定する場合について説明する。この場合には、演算装置６は、各太陽電池モジュールの目標仰角をより正確に算出することができ、環境測定装置５により測定された風向と風速とに基づいて、必要とする耐風性能を確保するように複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖの各々がなすべき目標仰角を算出する。
【００４３】
図７は、環境測定装置５が風向と風速とを測定する場合の本実施例の太陽光発電装置の動作を示すフローチャート図である。最初にｎ＝１とし（ステップＳ１１）、環境測定装置５は、複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖが設置された場所の風向と風速とを測定する。次に、演算装置６は、環境測定装置５により測定された風向に基づいて、最も風の来る方向に近い太陽電池モジュールを特定し、風の来る方向にｎ番目に近い太陽電池モジュールが受ける風速を算出するか、あるいはセンサ等を用いて測定する（ステップＳ１２）。
【００４４】
次に、演算装置６は、風の来る方向にｎ番目に近い太陽電池モジュールの向きを測定あるいは推定し（ステップＳ１３）、風の来る方向にｎ番目に近い太陽電池モジュールの耐風速度が、その太陽電池モジュールが受ける風速以上となっているか否か確認する（ステップＳ１４）。風の来る方向にｎ番目に近い太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっていない場合には、その太陽電池モジュールが破壊されるおそれがあるため、演算装置６は、その太陽電池モジュールの耐風速度が風速以上になるように、目標仰角を算出し（ステップＳ１５）、方向制御装置７（仰角可変装置２）にその太陽電池モジュールの仰角を制御させた後、ステップＳ１２に戻る。
【００４５】
風の来る方向にｎ番目に近い太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっている場合には、ｎを１つ増やし（ステップＳ１６）、演算装置６は、風の来る方向にｎ番目に近い太陽電池モジュールが存在するか否かを判断する（ステップＳ１７）。風の来る方向にｎ番目に近い太陽電池モジュールが存在する場合にはステップＳ１２に戻り、存在しない場合には演算装置６は演算を終了する。
【００４６】
図８は、本実施例の太陽光発電装置における太陽電池モジュールの仰角と耐風速度及び防風性との関係を説明する図である。図８に示すように、耐風速度は、太陽電池モジュールの向き（仰角）による、太陽電池モジュールが耐えられる風速である。また、防風性は、太陽電池モジュールを通過する前の風速から、太陽電池モジュールを通過した後の風速がどれくらい減少するかを示す割合である。
【００４７】
図９は、本実施例の太陽光発電装置における太陽電池モジュール通過前後の風速の計算例を示す図である。図９に示すように、風速Ｘ[ｍ／ｓ]の風が防風性ａの太陽電池モジュールを通過した場合には、通過後の風速はＹ[ｍ／ｓ]となる。ただし、風速Ｙ[ｍ／ｓ]は、Ｙ＝Ｘ＊（１−ａ）により算出することができる。演算装置６は、仰角と防風性との関係を示すデータを予め有することにより、太陽電池モジュール通過前の風速から、太陽電池モジュール通過後の風速を求めることができる。
【００４８】
図１０は、本実施例の太陽光発電装置における太陽電池モジュールの仰角制御の１例を示す図であり、風速が弱く、耐風制御が必要でない場合を示している。最初に、耐風速度が２５ｍ／ｓの太陽電池モジュールに風速２０ｍ／ｓの風が吹いているので、演算装置６は、太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっていると判断し、目標仰角を通常の仰角のままとする。また、防風性が６０％であるため、演算装置６は、太陽電池モジュール通過後の風速が８[ｍ／ｓ]（＝２０＊（１−０．６））であることを算出し、２番目の太陽電池モジュールの耐風速度（＝２５ｍ／ｓ）未満であるため、２番目の太陽電池モジュールの目標仰角も通常の仰角のままとする。同様に、演算装置６は、２番目の太陽電池モジュール通過後の風速が３．２ｍ／ｓ、３番目の太陽電池モジュール通過後の風速が１．３ｍ／ｓであることを算出し、３番目、４番目の太陽電池モジュールの仰角も変える必要がないと判断する。
【００４９】
一方、図１１は、本実施例の太陽光発電装置における太陽電池モジュールの仰角制御の別例を示す図であり、風速がやや強く、風上の１つを耐風制御した場合を示している。ただし、図１１は耐風制御後の状態を示したものであり、図１０の状態から図１１の状態に移行したものとする。最初に、耐風速度が２５ｍ／ｓの太陽電池モジュールに風速４０ｍ／ｓの風が吹いたため、演算装置６は、太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっていないと判断し、その太陽電池モジュールの耐風速度が風速以上になるように、目標仰角を算出し、方向制御装置７（仰角可変装置２）にその太陽電池モジュールの仰角を制御させる。
【００５０】
その結果、１番目の太陽電池モジュールの耐風速度が４０ｍ／ｓとなり、演算装置６は、１番目の太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっていると判断する。１番目の太陽電池モジュールの防風性が５０％となったため、演算装置６は、１番目の太陽電池モジュール通過後の風速が２０[ｍ／ｓ]（＝４０＊（１−０．５））であることを算出し、２番目の太陽電池モジュールの耐風速度（＝２５ｍ／ｓ）未満であるため、２番目の太陽電池モジュールの目標仰角を通常の仰角のままとする。同様に、演算装置６は、２番目の太陽電池モジュール通過後の風速が８ｍ／ｓ、３番目の太陽電池モジュール通過後の風速が３．２ｍ／ｓであることを算出し、３番目、４番目の太陽電池モジュールの仰角も変える必要がないと判断する。
【００５１】
図１２は、本実施例の太陽光発電装置における太陽電池モジュールの仰角制御の別例を示す図であり、風速が強く、風上の２つを耐風制御した場合を示している。ただし、図１２は耐風制御後の状態を示したものであり、図１０の状態から図１２の状態に移行したものとする。最初に、耐風速度が２５ｍ／ｓの太陽電池モジュールに風速６０ｍ／ｓの風が吹いたため、演算装置６は、太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっていないと判断し、その太陽電池モジュールの耐風速度が風速以上になるように、目標仰角を算出し、方向制御装置７（仰角可変装置２）にその太陽電池モジュールの仰角を制御させる。
【００５２】
その結果、１番目の太陽電池モジュールの耐風速度が６０ｍ／ｓとなり、演算装置６は、１番目の太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっていると判断する。１番目の太陽電池モジュールの防風性が４０％となったため、演算装置６は、１番目の太陽電池モジュール通過後の風速が３６[ｍ／ｓ]（＝６０＊（１−０．４））であることを算出する。したがって、耐風速度が２５ｍ／ｓの２番目の太陽電池モジュールに風速３６ｍ／ｓの風が吹いたため、演算装置６は、２番目の太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっていないと判断し、２番目の太陽電池モジュールの耐風速度が風速以上になるように、目標仰角を算出し、方向制御装置７（仰角可変装置２）にその太陽電池モジュールの仰角を制御させる。
【００５３】
その結果、２番目の太陽電池モジュールの耐風速度が４０ｍ／ｓとなり、演算装置６は、２番目の太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっていると判断する。２番目の太陽電池モジュールの防風性が５０％となったため、演算装置６は、２番目の太陽電池モジュール通過後の風速が１８[ｍ／ｓ]（＝３６＊（１−０．５））であることを算出し、３番目の太陽電池モジュールの耐風速度（＝２５ｍ／ｓ）未満であるため、２番目の太陽電池モジュールの目標仰角を通常の仰角のままとする。
【００５４】
同様に、演算装置６は、３番目の太陽電池モジュール通過後の風速が７．２ｍ／ｓであることを算出し、４番目の太陽電池モジュールの仰角も変える必要がないと判断する。
【００５５】
次に、環境測定装置５が複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖが設置された場所の環境条件として風向と風速とを測定するとともに、演算装置６が発電量も考慮に入れて目標仰角の算出を行う場合について説明する。この場合には、演算装置６は、環境測定装置５により測定された環境条件と複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖの各々の発電量とに基づいて、必要とする発電量を確保するように複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖの各々がなすべき目標仰角を算出する。なお、「必要とする発電量」とは、必ずしも所定の発電量を指すものではなく、例えば「耐風性能を確保した上で、最大限の発電量」でもよい。また、演算部６は、環境測定装置５により測定された風向と風速とに基づいて、必要とする耐風性能を確保するように複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖの各々がなすべき目標仰角を算出する。「発電量」と「耐風性能」が競合する場合には、演算部６は、どちらかに予め優先権を設定して仰角を算出してもよいし、自ら定めたルールに基づいて最終的な目標仰角を算出すればよい。
【００５６】
図１３は、環境測定装置５が風向と風速とを測定する場合の本実施例の太陽光発電装置の動作を示すフローチャート図であり、演算部６が発電量も考慮に入れて動作する。最初に、環境測定装置５は、複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖが設置された場所の風向と風速とを測定する。次に、演算装置６は、全ての太陽電池モジュール８ａ〜８ｖについて、最も発電量の大きくなる方向に仮定した目標仰角を算出する（ステップＳ２１）。
【００５７】
なお、発電量を考慮に入れた目標仰角の算出については、様々な方法が考えられる。例えば、演算装置６は、予め仰角に応じた発電量をデータとして有していてもよい。また、環境測定装置５は、複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖが設置された場所の環境条件として日射量を測定してもよい。この場合には、演算装置６は、環境測定装置５により測定された日射量に基づいて、複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖの各々の発電量を推定し、必要とする発電量を確保するように複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖの各々がなすべき目標仰角を算出する。
【００５８】
あるいは、環境測定装置５は、複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖが設置された場所の環境条件として太陽の向きを測定してもよい。この場合には、演算装置６は、環境測定装置５により測定された太陽の向きに基づいて、複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖの各々の発電量を推定し、必要とする発電量を確保するように複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖの各々がなすべき目標仰角を算出する。ただし、環境測定装置５は、必ずしもセンサ等を用いて太陽の向きを測定する必要があるわけではなく、日付や時刻、緯度経度等から計算により太陽の向きを求めてもよい。
【００５９】
次に、演算装置６は、ｎ＝１とし（ステップＳ２２）、環境測定装置５により測定された風向に基づいて、最も風の来る方向に近い太陽電池モジュールを特定し、風の来る方向にｎ番目に近い太陽電池モジュールが受ける風速を算出するか、あるいはセンサ等を用いて測定する（ステップＳ２３）。
【００６０】
次に、演算装置６は、風の来る方向にｎ番目に近い太陽電池モジュールの向きを測定あるいは推定し（ステップＳ２４）、風の来る方向にｎ番目に近い太陽電池モジュールの耐風速度が、その太陽電池モジュールが受ける風速以上となっているか否か確認する（ステップＳ２５）。風の来る方向にｎ番目に近い太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっていない場合には、その太陽電池モジュールが破壊されるおそれがあるため、演算装置６は、その太陽電池モジュールの耐風速度が風速以上になるように、目標仰角を算出し、方向制御装置７（仰角可変装置２）にその太陽電池モジュールの仰角を制御させる（ステップＳ２６）。その後、ステップＳ２３に戻る。
【００６１】
風の来る方向にｎ番目に近い太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっている場合には、ｎを１つ増やし（ステップＳ２７）、演算装置６は、風の来る方向にｎ番目に近い太陽電池モジュールが存在するか否かを判断する（ステップＳ２８）。風の来る方向にｎ番目に近い太陽電池モジュールが存在する場合にはステップＳ２３に戻り、存在しない場合には演算装置６は太陽電池モジュールの合計の発電量が最大であるか否かを判断する（ステップＳ２９）。合計の発電量が最大であれば演算装置６は演算を終了し、最大でなければ演算装置６はｎ＝１番目の太陽電池モジュールの向きを防風性が高くなる方向に仮定し（ステップＳ３０）、ステップＳ２２に戻る。
【００６２】
図１４は、本実施例の太陽光発電装置における太陽電池モジュールの仰角と耐風速度、防風性、及び発電量との関係を説明する図である。図１４に示すように、発電量は、太陽電池モジュールの向き（仰角）による、太陽電池モジュールの発電量の比を示す。また、図１４において、太陽は右斜め上方に位置すると仮定する。したがって、太陽電池モジュールのパネルが逆側（左側）を向いているときや地面に対して垂直なときには発電量が低い。
【００６３】
図１５は、本実施例の太陽光発電装置における太陽電池モジュールの仰角制御の１例を示す図である。ただし、図１５は耐風制御後の状態を示したものであり、図１３のフローチャート図でいうステップS２９の状態であるものとする。最初に、耐風速度が２５ｍ／ｓの太陽電池モジュールに風速９０ｍ／ｓの風が吹いたため、演算装置６は、太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっていないと判断し、その太陽電池モジュールの耐風速度が風速以上になるように、目標仰角を算出し、方向制御装置７（仰角可変装置２）にその太陽電池モジュールの仰角を制御させる。
【００６４】
その結果、１番目の太陽電池モジュールの耐風速度が１００ｍ／ｓとなり、演算装置６は、１番目の太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっていると判断する。１番目の太陽電池モジュールの防風性が２０％となったため、演算装置６は、１番目の太陽電池モジュール通過後の風速が７２[ｍ／ｓ]（＝９０＊（１−０．２））であることを算出する。したがって、耐風速度が２５ｍ／ｓの２番目の太陽電池モジュールに風速７２ｍ／ｓの風が吹いたため、演算装置６は、２番目の太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっていないと判断し、２番目の太陽電池モジュールの耐風速度が風速以上になるように、目標仰角を算出し、方向制御装置７（仰角可変装置２）にその太陽電池モジュールの仰角を制御させる。
【００６５】
その結果、２番目の太陽電池モジュールの耐風速度が８０ｍ／ｓとなり、演算装置６は、２番目の太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっていると判断する。２番目の太陽電池モジュールの防風性が３０％となったため、演算装置６は、２番目の太陽電池モジュール通過後の風速が５０[ｍ／ｓ]（＝７２＊（１−０．３））であることを算出する。したがって、耐風速度が２５ｍ／ｓの３番目の太陽電池モジュールに風速５０ｍ／ｓの風が吹いたため、演算装置６は、３番目の太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっていないと判断し、３番目の太陽電池モジュールの耐風速度が風速以上になるように、目標仰角を算出し、方向制御装置７（仰角可変装置２）にその太陽電池モジュールの仰角を制御させる。
【００６６】
その結果、３番目の太陽電池モジュールの耐風速度が６０ｍ／ｓとなり、演算装置６は、３番目の太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっていると判断する。３番目の太陽電池モジュールの防風性が４０％となったため、演算装置６は、３番目の太陽電池モジュール通過後の風速が３０[ｍ／ｓ]（＝５０＊（１−０．４））であることを算出する。したがって、耐風速度が２５ｍ／ｓの４番目の太陽電池モジュールに風速３０ｍ／ｓの風が吹いたため、演算装置６は、４番目の太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっていないと判断し、４番目の太陽電池モジュールの耐風速度が風速以上になるように、目標仰角を算出し、方向制御装置７（仰角可変装置２）にその太陽電池モジュールの仰角を制御させる。
【００６７】
その結果、４番目の太陽電池モジュールの耐風速度が４０ｍ／ｓとなり、演算装置６は、４番目の太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっていると判断する。４番目の太陽電池モジュールの防風性が５０％となったため、演算装置６は、４番目の太陽電池モジュール通過後の風速が１５[ｍ／ｓ]（＝３０＊（１−０．５））であることを算出する。したがって、耐風速度が２５ｍ／ｓの５番目の太陽電池モジュールに風速１５ｍ／ｓの風が吹いたため、５番目の太陽電池モジュールの耐風速度（＝２５ｍ／ｓ）未満であり、演算装置６は、５番目の太陽電池モジュールの目標仰角を通常の仰角のままとする。
【００６８】
ここで、図１５に示す１番目の太陽電池モジュールの発電量は６０％であり、２番目の太陽電池モジュールの発電量は７０％であり、３番目の太陽電池モジュールの発電量は８０％であり、４番目の太陽電池モジュールの発電量は９０％であり、５番目の太陽電池モジュールの発電量は１００％であるので、合計発電量は４００％である。
【００６９】
演算装置６は、太陽電池モジュールの合計の発電量が最大であるか否かを判断する（図１３のステップＳ２９）。合計の発電量が最大でないと判断した場合に、演算装置６は、１番目の太陽電池モジュールの向きを防風性が高くなる方向に仮定し（ステップＳ３０）、計算をし直す。その結果を図１６に示す。
【００７０】
図１６は、本実施例の太陽光発電装置における太陽電池モジュールの仰角制御の１例を示す図である。図１５において１番目の太陽電池モジュールの防風性は２０％であったが、演算装置６は、図１６に示すように、１番目の太陽電池モジュールの防風性を４０％とする。この場合には、図１５に比して耐風速度が１００ｍ／ｓから９０ｍ／ｓに落ちてしまうが、吹いている風の風速が９０ｍ／ｓであるため、１番目の太陽電池モジュールは耐えることができる。
【００７１】
１番目の太陽電池モジュールの防風性が４０％となったため、演算装置６は、１番目の太陽電池モジュール通過後の風速が５４[ｍ／ｓ]（＝９０＊（１−０．４））であることを算出する。したがって、耐風速度が２５ｍ／ｓの２番目の太陽電池モジュールに風速５４ｍ／ｓの風が吹いたため、演算装置６は、２番目の太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっていないと判断し、２番目の太陽電池モジュールの耐風速度が風速以上になるように、目標仰角を算出し、方向制御装置７（仰角可変装置２）にその太陽電池モジュールの仰角を制御させる。
【００７２】
その結果、２番目の太陽電池モジュールの耐風速度が６０ｍ／ｓとなり、演算装置６は、２番目の太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっていると判断する。２番目の太陽電池モジュールの防風性が４０％となったため、演算装置６は、２番目の太陽電池モジュール通過後の風速が３２[ｍ／ｓ]（＝５４＊（１−０．４））であることを算出する。したがって、耐風速度が２５ｍ／ｓの３番目の太陽電池モジュールに風速３２ｍ／ｓの風が吹いたため、演算装置６は、３番目の太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっていないと判断し、３番目の太陽電池モジュールの耐風速度が風速以上になるように、目標仰角を算出し、方向制御装置７（仰角可変装置２）にその太陽電池モジュールの仰角を制御させる。
【００７３】
その結果、３番目の太陽電池モジュールの耐風速度が４０ｍ／ｓとなり、演算装置６は、３番目の太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっていると判断する。３番目の太陽電池モジュールの防風性が５０％となったため、演算装置６は、３番目の太陽電池モジュール通過後の風速が１６[ｍ／ｓ]（＝３２＊（１−０．５））であることを算出する。したがって、耐風速度が２５ｍ／ｓの４番目の太陽電池モジュールに風速１６ｍ／ｓの風が吹いたため、演算装置６は、４番目の太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっていると判断し、４番目の太陽電池モジュールの目標仰角を通常の仰角のままとする。
【００７４】
４番目の太陽電池モジュールの防風性が６０％であるため、演算装置６は、４番目の太陽電池モジュール通過後の風速が６．５[ｍ／ｓ]（＝１６＊（１−０．６））であることを算出する。したがって、耐風速度が２５ｍ／ｓの５番目の太陽電池モジュールに風速６．５ｍ／ｓの風が吹いたため、演算装置６は、５番目の太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっていると判断し、５番目の太陽電池モジュールの目標仰角を通常の仰角のままとする。
【００７５】
ここで、図１６に示す１番目の太陽電池モジュールの発電量は５０％であり、２番目の太陽電池モジュールの発電量は８０％であり、３番目の太陽電池モジュールの発電量は９０％であり、４番目の太陽電池モジュールの発電量は１００％であり、５番目の太陽電池モジュールの発電量は１００％であるので、合計発電量は４２０％である。すなわち、本実施例の太陽光発電装置は、図１５の場合でも図１６の場合でも必要とする耐風性能を確保することができるが、図１６の方がより多くの発電量を得ることができる。
【００７６】
上述のとおり、本発明の実施例１の形態に係る太陽光発電装置によれば、対環境性能が高く最低限の発電量を確保して発電量の低下を抑えることができるとともに、大電力を確保するために多数の太陽電池モジュールを設置する必要がある場合においてもコストを抑えることができる。
【００７７】
図１７は、従来の装置及び本実施例の太陽光発電装置における太陽電池モジュールが風から受ける力を示す図である。なお、図１７に示す本発明のデータは、図６に示すように太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒの各々の仰角が制御された場合のものである。本実施例の太陽光発電装置は、複数の太陽電池モジュールを空間的に協調動作させることにより、特許文献１のように遮風装置を必要とせず、太陽電池モジュールが風から受ける力を許容範囲内に入れ、破壊されるのを回避することができる。
【００７８】
また、図１８は、従来の装置及び本実施例の太陽光発電装置における太陽電池モジュールの発電量を示す図である。なお、図１８に示す本発明のデータは、図６に示すように太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒの各々の仰角が制御された場合のものである。本実施例の太陽光発電装置は、複数の太陽電池モジュールを空間的に協調動作させることにより、風上に近い太陽電池モジュール８ａ，８ｆを遮風に使用し、風下に近い太陽電池モジュール８ｋ，８ｒの仰角を太陽の向きに制御することで最低限の発電量を確保することができる。
【００７９】
すなわち、図１８の「従来技術３」に示すように太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒを全て水平面に平行となるように制御する場合に比して、本実施例の太陽光発電装置は、遮風と発電を両立するように太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒの仰角を個別に制御するので、より多くの合計発電量を得ることができる。
【００８０】
また、多くの太陽電池モジュールが風上から風下に並べられ、風上から風下への距離が長い太陽光発電装置である場合には、より空間的な協調動作の恩恵を得ることができるといえる。コスト的に考えても、風下側の太陽電池モジュール（例えば縦横に多数の太陽電池モジュールが並べられた場合の内部側に位置する太陽電池モジュール）は風の影響をそれほど受けないと考えられるため、仰角制御の機構を省略することができ、全ての太陽電池モジュールに対策機構を必要とする従来の装置に比してコストを抑えることができる。
【００８１】
なお、図１９は、本実施例の太陽光発電装置における太陽電池アレイの配置例を示す図であり、風向きに応じて柔軟に対応しうることを示す。例えば図１９（ａ）に示すような風向の場合には、本実施例の太陽光発電装置は、太陽電池モジュール８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｇを耐風性能の高い仰角に制御する。また、図１９（ｂ）に示すような風向の場合には、太陽の向きと一致しているため、本実施例の太陽光発電装置は、各太陽電池モジュールの仰角を通常の仰角のままとしている。風の方向に近いのは太陽電池モジュール８ｇ，８ｈ，８ｉであるが、通常の太陽の向きに合わせた仰角が、そのまま耐風性能の高い仰角となっているからである。
【実施例２】
【００８２】
図２０は、本実施例の太陽光発電装置における太陽電池アレイの断面図であり、時間の推移とともに雪１０が太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒの各々に積もる様子を示す。本実施例の太陽光発電装置の構成は、実施例１と同様であり、重複した説明を省略する。
【００８３】
ただし、環境測定装置５は、複数の太陽電池モジュール８が設置された場所の環境条件として積雪量を測定するものとする。
【００８４】
また、演算装置６は、環境測定装置５により測定された環境条件に基づいて、安定した発電量を確保するように複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖの各々がなすべき所定時間毎の目標仰角を算出する。
【００８５】
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。基本的に複数の太陽電池アレイ１の各々は、方向制御装置７により（あるいは元々）複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖの各々から得られる電気エネルギーが最大になるように太陽の方向に向けて制御されている。しかしながら、雪１０が降ってきて太陽電池モジュールの上に積もると、積もった雪１０の影響により日光が届きにくくなり、発電量が低下してしまう。そこで、本実施例の太陽光発電装置における演算装置６は、所定時間毎に積もった雪１０を落とすように目標仰角を算出する。ただし、全ての太陽電池モジュールがいっせいに雪を落とすと、図２９，３０で説明した従来装置のように、発電量が一様に低下し、発電量の変動が生じるため、本実施例の太陽光発電装置は、所定時間毎に異なる太陽電池モジュール上の雪１０を落とすように目標仰角を算出する。本明細書において、このように環境状況に応じて時間の経過に基づき各太陽電池モジュールの方向を制御することを時間的に協調動作させるという。
【００８６】
具体的には、環境測定装置５は、複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖが設置された場所の環境条件として積雪量を測定する。演算装置６は、環境測定装置５により測定された積雪量が一定量を超えた場合に、図２０に示すような時間的な協調動作を開始する。すなわち、演算装置６は、最初に太陽電池モジュール８ａに積もった雪１０を落とす（時刻Ｔ）ように目標仰角を算出し、それから時間Ｔが経過した後（時刻２Ｔ）に、太陽電池モジュール８ｆに積もった雪１０を落とすように目標仰角を算出し、それから時間Ｔが経過した後（時刻３Ｔ）に、太陽電池モジュール８ｋに積もった雪１０を落とすように目標仰角を算出し、それから時間Ｔが経過した後（時刻４Ｔ）に、太陽電池モジュール８ｒに積もった雪１０を落とすように目標仰角を算出し、一連の動作を繰り返すようにする。
【００８７】
図２１は、環境測定装置５が積雪量を測定する場合の本実施例の太陽光発電装置の動作を示すフローチャート図である。最初に、演算装置６は、全ての太陽電池モジュール８ａ〜８ｖの向きを、最も発電量の大きくなる方向に仮定し（ステップＳ３１）、またｎ＝１とする（ステップＳ３２）。
【００８８】
環境測定装置５は、複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖが設置された場所の積雪量を測定する（ステップＳ３３）。次に、演算装置６は、環境測定装置５により測定された積雪量に基づいて、位置ｎの太陽電池モジュールの積雪量を推定するか、あるいはセンサ等を用いて測定した位置ｎの太陽電池モジュールの積雪量を環境測定装置５を介して得る（ステップＳ３４）。
【００８９】
次に、演算装置６は、環境測定装置５により測定された積雪量に基づいて、位置ｎの太陽電池モジュールの雪を落とすか否かを判断し（ステップＳ３５）、安定した発電量を確保するように位置ｎの太陽電池モジュールがなすべき所定時間毎の目標仰角を算出する。
【００９０】
ステップＳ３５で位置ｎの太陽電池モジュールの雪を落とすと判断した場合に、方向制御装置７（仰角可変装置２）は、算出された目標仰角に基づいて、雪が落ちる角度に位置ｎの太陽電池モジュールの仰角を制御し（ステップＳ３６）、雪を落とすのに必要な時間、太陽電池モジュールの方向を保持（ステップＳ３７）した後、位置ｎの太陽電池アレイを、最も発電量が大きくなる方向に制御する（ステップＳ３８）。その後、ステップＳ３３に戻る。
【００９１】
ステップＳ３５で位置ｎの太陽電池モジュールの雪を落とすと判断しない場合にはｎを１つ増やし（ステップＳ３９）、演算装置６は、位置ｎの太陽電池モジュールが存在するか否かを判断し（ステップＳ４０）、存在する場合にはステップＳ３３に戻り、存在しない場合には処理を終了する。
【００９２】
上述のとおり、本発明の実施例２の形態に係る太陽光発電装置によれば、対環境性能が高く最低限の発電量を確保して発電量の変動を抑えることができる。図２２は、本実施例の太陽光発電装置における太陽電池モジュールの発電量を示す図である。本実施例の太陽光発電装置は、複数の太陽電池モジュールを時間的に協調動作させることにより、複数の太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒの発電量の合計を平準化することができる。
【００９３】
すなわち、図２２に示すように、太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒの各々は、雪１０を落とす直前には発電量がなくなってしまうが、いずれの瞬間においても別の太陽電池モジュールが発電を継続しているため、結果として発電量の合計は変化せず、発電量の変動を抑えることができる。
【００９４】
また、雪１０が降っていない場合には、実施例１と同様に、本実施例の太陽光発電装置は、環境測定装置５が風向等を測定することにより、耐風性能を確保するような空間的な協調動作を行うことができる。
【００９５】
なお、環境測定装置５は、複数の太陽電池モジュール８が設置された場所の環境条件として降雪量を測定するものでもよい。ここで、降雪量とは、単位時間に降っている雪の量である。また、積雪量は、降雪した雪の累計である。例えば、前日の雪が残っている場合には、現時点における降雪量がゼロであっても積雪量は存在することになる。環境測定装置５は、降雪量を測定して、測定結果を演算装置６に出力する。演算装置６は、環境測定装置５により測定された降雪量に基づいて、例えば現在の積雪量を推定し、安定した発電量を確保するように複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖの各々がなすべき所定時間毎の目標仰角を算出する。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明に係る太陽光発電装置は、複数の太陽電池モジュールを備えた太陽光発電装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００９７】
１ 太陽電池アレイ
２ 仰角可変装置
３ 方位角可変装置
４ 基礎
５ 環境測定装置
６ 演算装置
７，７ａ〜７ｆ 方向制御装置
８，８ａ〜８ｖ 太陽電池モジュール
９ａ〜９ｅ 遮風装置
１０ 雪
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の太陽電池モジュールを備えた太陽光発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池モジュールを備えた太陽光発電装置は、有限の天然資源に依存せずに無尽蔵のエネルギーを安全に利用することができ、脱炭素社会への移行の機運の高まり及び再生可能エネルギー利用技術の低価格化に伴い注目を集めている技術である。太陽光発電装置に使用される太陽電池モジュールは、太陽光を効率良く吸収するために屋外に南向きに設置されるのが通常であり、大規模な電力を確保するためには複数の太陽電池モジュールを並べて設置する必要がある。
【０００３】
特許文献１には、陸屋根等の水平面にも設置することができ、且つ太陽電池モジュールに加わる風圧を軽減できる太陽電池モジュールが記載されている。この太陽電池モジュールは、太陽電池と、この太陽電池が取り付けられる少なくとも１つの取付面を有するフレームとを備えており、フレームには、風による風圧を軽減するための風圧軽減部材が取り付けられている。この従来の装置の構成について、図を用いて説明する。
【０００４】
図２３は、従来の太陽電池アレイの配置例を示す図であり、各太陽電池アレイが有する太陽電池モジュール８ａ〜８ｖの配置の様子を示している。また、図２４は、図２３に示す太陽電池アレイのＡＡ断面図である。なお、太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒの各々は、基礎４を土台として支えられているものとする。ただし、図２４中において、基礎４と太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒの各々との間をつなぐ構成は、記載を省略している。図２４に示すように、太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒの各々は、太陽光を効率良く吸収できるように太陽の向きに合わせて水平面に対して傾斜して設けられている。
【０００５】
従来の太陽光発電装置の太陽電池アレイが図２４に示すような構成で配置されている場合に、各太陽電池モジュールが風から受ける力は、図１７に「従来技術１」として示されている。横方向から風を受けた場合に、最も外側に配置されて風を受けやすい太陽電池モジュール８ａは、図２４及び図１７に示すように、許容範囲を超えた力を受け、破壊される危険性を有する。
【０００６】
また、従来の太陽光発電装置の太陽電池アレイが図２４に示すような構成で配置されている場合に、各太陽電池モジュールの発電量は、図１８に「従来技術１」として示されている。図１８に示すように、太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒの各々は、いずれも十分な発電量を有している。
【０００７】
風の影響による破壊の危険性を回避するために、特許文献１に記載された装置は、図２５に示すように遮風装置９ａ〜９ｅを備えている。また、図２６は、図２５に示す太陽電池アレイのＡＡ断面図である。図２６に示すように遮風装置９ａを備えている場合の各太陽電池モジュールが風から受ける力は、図１７に「従来技術２」として示されている。すなわち、横方向から風を受けた場合であっても遮風装置９ａを備えることにより、太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒは、図１７に示すように、いずれも風から受ける力が許容範囲内となり、破壊される危険性が解消される。
【０００８】
特許文献２には、太陽電池モジュール上の積雪を自動的に落下させ、強風時に太陽電池パネルがモジュール枠よりはずれることのない太陽電池モジュール装置が記載されている。この太陽電池モジュール装置は、太陽電池モジュール並びにこの太陽電池モジュールを水平面に対し傾斜して設置する取付台とからなる。この取付台は、太陽電池モジュールの上方部に配した太陽電池モジュール回転用支持部を備えており、さらに、太陽電池モジュールを太陽電池モジュール回転用支持部を回転軸にして変動させるべく、当該太陽電池モジュールの下方部に弾性体を備えている。
【０００９】
この太陽電池モジュール装置によれば、太陽電池モジュール上に雪が積もり、その重さによって太陽電池モジュール回転用支持部により太陽電池モジュールが回転するように変動し、これにより、太陽電池モジュールの傾斜が急になり、その結果、雪の自重により落下し、除雪することができる。また、この太陽電池モジュール装置によれば、太陽電池モジュールに向けて強い風が吹いた場合、この風力により太陽電池モジュール回転用支持部を支点にして変動するが、このような変動により風力の衝撃を緩和し、これにより、太陽電池モジュールの破損を防ぐことができる。
【００１０】
特許文献２に記載の太陽電池モジュール装置は、風力や雪の重さを利用して柔軟に太陽電池モジュールが動くことで余分な力を受け流す構造を有するものであるが、架台毎に自ら積極的に太陽電池モジュールの向きを制御する装置も存在する。図２７は、従来の太陽電池アレイの配置例を示す図であり、各太陽電池アレイが有する太陽電池モジュール８ａ〜８ｖの配置の様子を示している。また、図２８は、図２７に示す太陽電池アレイのＡＡ断面図である。なお、太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒの各々は、図２４に示す場合と同様に、基礎４を土台として支えられているものとする。図２８に示すように、太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒの各々は、横方向から吹く風の力を受け流すために、水平面に平行となるように向きを制御されている。
【００１１】
太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒの各々の向きが図２８に示すように制御されている場合に、各太陽電池モジュールが風から受ける力は、図１７に「従来技術３」として示されている。図１７に示すように、太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒはいずれも、風から受ける力が許容範囲内となり、破壊される危険性はない。
【００１２】
架台毎に自ら積極的に太陽電池モジュールの向きを制御する装置として別の例も挙げられる。図２９は、従来の太陽電池アレイの断面図であり、時間の経過とともに太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒの各々に雪１０が積もる様子を表している。なお、太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒの各々は、図２４に示す場合と同様に、基礎４を土台として支えられているものとする。
【００１３】
図２９に示す太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒの各々は、時刻４Ｔにおいて傾斜角度が急になるように制御することで、自身に積もった雪１０を下に落とし、積雪による発電量低下を回避するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０００−２０８８０２号公報
【特許文献２】特開２００５−１９８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、図２６や特許文献１に記載されている装置のように、遮風装置を備えている場合には、遮風装置を設置するスペースが必要になるとともに、コストがかかるという問題がある。また、遮風装置は、特定の方向の風にのみ有効であるため風向きが変わった場合に臨機応変に対応できず、あらゆる方向の風に対応するためには非常に多くの遮風装置が必要となってしまう。
【００１６】
また、特許文献２に記載された太陽電池モジュール装置は、太陽電池モジュール回転用支持部や弾性体を備えることにより風や雪に対応可能という利点を有するが、全ての太陽電池モジュールに対策機構を備える必要があるため、多くの太陽電池モジュールを並べて設置し、大電力を確保するような場合には、高コスト化が問題となる。
【００１７】
また、太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒの各々の向きが図２８に示すように水平面に平行になるように制御されている場合には、風の影響を避けることができる一方で、発電量の低下が問題となる。太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒの各々の向きが図２８に示すように制御されている場合に、各太陽電池モジュールの発電量は、図１８に「従来技術３」として示されている。図１８に示すように、太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒの各々は、風力の影響を回避するために太陽の方向を向いていないため、いずれも「従来技術１」に比して発電量が低下している。
【００１８】
さらに、雪を落とすために太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒの各々の向きが図２９に示すように所定時間毎に急な傾斜となる場合には、発電量の変動が問題となる。図３０は、図２９に示す従来の各太陽電池モジュールの発電量を示す図である。図３０に示すように、各太陽電池モジュールの発電量は、時刻Ｔ、２Ｔ、３Ｔと進むにつれて積雪により発電量が一様に低下し、時刻４Ｔにおいて発電量がゼロとなってしまう。太陽光発電装置に限らず一般的な発電装置は、安定した電力供給が望まれるため、このように時刻に応じて生じる発電量の変動は大きな問題となる。
【００１９】
特許文献２に記載された太陽電池モジュール装置は、上述したように雪の重さによって自動的に太陽電池モジュールの傾斜が急角度となり、雪を落とす構造である。したがって、同じ場所に複数の太陽電池モジュールを並べた場合には、各太陽電池モジュールに同じペースで雪が積もり、いずれの太陽電池モジュールも同じタイミングで傾くと考えられるので、特許文献２に記載された太陽電池モジュール装置も、発電量が変動する問題を抱えている。
【００２０】
本発明は上述した従来技術の問題点を解決するもので、対環境性能が高く最低限の発電量を確保して発電量の低下や変動を抑えることができるとともに、大電力を確保するために多数の太陽電池モジュールを設置する必要がある場合においてもコストを抑えることができる太陽光発電装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明に係る太陽光発電装置は、上記課題を解決するために、複数の太陽電池モジュールと、前記複数の太陽電池モジュールが設置された場所の環境条件を測定する環境条件測定部と、前記環境条件測定部により測定された環境条件に基づいて、前記複数の太陽電池モジュールの各々がなすべき目標仰角を算出する算出部と、前記算出部により算出された目標仰角に基づいて、前記複数の太陽電池モジュールの各々の仰角を制御する仰角制御部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、対環境性能が高く最低限の発電量を確保して発電量の低下や変動を抑えることができるとともに、大電力を確保するために多数の太陽電池モジュールを設置する必要がある場合においてもコストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例１の形態の太陽光発電装置における太陽電池アレイの配置例を示す図である。
【図２】本発明の実施例１の形態の太陽光発電装置における太陽電池アレイの側面図と背面図である。
【図３】本発明の実施例１の形態の太陽光発電装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施例１の形態の太陽光発電装置の動作を示すフローチャート図である。
【図５】本発明の実施例１の形態の太陽光発電装置の耐風性を説明する図である。
【図６】本発明の実施例１の形態の太陽光発電装置における太陽電池アレイの断面図である。
【図７】環境測定装置が風向と風速とを測定する場合の本発明の実施例１の形態の太陽光発電装置の動作を示すフローチャート図である。
【図８】本発明の実施例１の形態の太陽光発電装置における太陽電池モジュールの仰角と耐風速度及び防風性との関係を説明する図である。
【図９】本発明の実施例１の形態の太陽光発電装置における太陽電池モジュール通過前後の風速の計算例を示す図である。
【図１０】本発明の実施例１の形態の太陽光発電装置における太陽電池モジュールの仰角制御の１例を示す図である。
【図１１】本発明の実施例１の形態の太陽光発電装置における太陽電池モジュールの仰角制御の別例を示す図である。
【図１２】本発明の実施例１の形態の太陽光発電装置における太陽電池モジュールの仰角制御の別例を示す図である。
【図１３】環境測定装置が風向と風速とを測定する場合の本発明の実施例１の形態の太陽光発電装置の動作を示すフローチャート図の別例である。
【図１４】本発明の実施例１の形態の太陽光発電装置における太陽電池モジュールの仰角と耐風速度、防風性、及び発電量との関係を説明する図である。
【図１５】本発明の実施例１の形態の太陽光発電装置における太陽電池モジュールの仰角制御の１例を示す図である。
【図１６】本発明の実施例１の形態の太陽光発電装置における太陽電池モジュールの仰角制御の別例を示す図である。
【図１７】従来の装置及び本発明の実施例１の形態の太陽光発電装置における太陽電池モジュールが風から受ける力を示す図である。
【図１８】従来の装置及び本発明の実施例１の形態の太陽光発電装置における太陽電池モジュールの発電量を示す図である。
【図１９】本発明の実施例１の形態の太陽光発電装置における太陽電池アレイの配置例を示す図である。
【図２０】本発明の実施例２の形態の太陽光発電装置における太陽電池アレイの断面図である。
【図２１】環境測定装置が積雪量を測定する場合の本発明の実施例２の形態の太陽光発電装置の動作を示すフローチャート図である。
【図２２】本発明の実施例２の形態の太陽光発電装置における各太陽電池モジュールの発電量を示す図である。
【図２３】従来の太陽電池アレイの配置例を示す図である。
【図２４】従来の太陽電池アレイの断面図である。
【図２５】遮風装置を備えた従来の太陽電池アレイの配置例を示す図である。
【図２６】遮風装置を備えた従来の太陽電池アレイの断面図である。
【図２７】従来の太陽電池アレイの配置例を示す図である。
【図２８】従来の太陽電池アレイの断面図である。
【図２９】従来の太陽電池アレイの断面図である。
【図３０】従来の太陽電池アレイにおける各太陽電池モジュールの発電量を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の太陽光発電装置の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００２５】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施例１の太陽光発電装置における太陽電池アレイの配置例を示す図であり、各太陽電池アレイが有する太陽電池モジュール８ａ〜８ｖの配置の様子を示している。すなわち、本発明の太陽光発電装置は、複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖを備えている。
【００２６】
図２は、本発明の実施例１の太陽光発電装置における太陽電池アレイ１の側面図と背面図である。図２に示すように、太陽電池アレイ１は、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池モジュール８と、太陽電池モジュール８の方向を制御する方向制御装置７と、方向制御装置７を制御する基準となる基礎４とを備える。なお、方向制御装置７は、仰角可変装置２と、方位角可変装置３とにより構成される。上述した図１は、複数の太陽電池アレイ１を同じ場所に並べて配置した様子を示している。
【００２７】
仰角可変装置２は、図２（ａ）に示す仰角方向に太陽電池モジュール８を駆動する。さらに、方位角可変装置３は、図２（ｂ）に示す方位角方向に太陽電池モジュール８を駆動する。なお、方位角可変装置３は、本発明を実現するうえで必ずしも必須の構成ではなく、単に太陽電池モジュール８を南側に向けた構成でもよい。
【００２８】
また、図３は、本実施例の太陽光発電装置の構成を示すブロック図である。図３に示すように、本実施例の太陽光発電装置は、環境測定装置５と、演算装置６と、複数の方向制御装置７ａ〜７ｆとを備えている。ただし、方向制御装置７は、太陽電池アレイ１の一部を構成しているため、太陽電池アレイ１（太陽電池モジュール８）と同数存在する。したがって、図１に示すように太陽電池モジュールの数が８ａ〜８ｖまである場合には、方向制御装置７は、それに対応して７ａ〜７ｖまで存在するものとする。なお、複数の方向制御装置７ａ〜７ｆの各々は、図２で説明したように仰角可変装置２と方位角可変装置３とを備えている。
【００２９】
環境測定装置５は、本発明の環境条件測定部に対応し、複数の太陽電池モジュール８が設置された場所の環境条件を測定する。ここで、環境条件は様々なものが考えられ、例として風向、風速、積雪量、雨量、温度、湿度、日射量等が挙げられる。環境測定装置５は、少なくとも１つの環境条件を定量的に測定できるものとする。環境測定装置５の詳細な動作については後述する。
【００３０】
演算装置６は、本発明の算出部に対応し、環境測定装置５により測定された環境条件に基づいて、複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖの各々がなすべき目標仰角を算出する。
【００３１】
方向制御装置７（仰角可変装置２）は、本発明の仰角制御部に対応し、演算装置６により算出された目標仰角に基づいて、複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖの各々の仰角を制御する。なお、方向制御装置７（仰角可変装置２）が単に仰角を調整する機構のみであるとし、実際に仰角を制御するのが演算装置６であるとすれば、演算装置６は、本発明の仰角制御部に対応し、自己が算出した目標仰角に基づいて、複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖの各々の仰角を制御する。
【００３２】
また、演算装置６は、環境測定装置５により測定された環境条件（例えば太陽の向き）に基づいて、複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖの各々の目標方位角を算出する。
【００３３】
方向制御装置７（方位角可変装置３）は、本発明の方位角制御部に対応し、演算装置６により算出された目標方位角に基づいて、複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖの各々の方位角を制御する。
【００３４】
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。基本的に複数の太陽電池アレイ１の各々は、方向制御装置７により（あるいは元々）複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖの各々から得られる電気エネルギーが最大になるように太陽の方向に向けて制御されている。しかしながら、太陽とは逆の方向から風を受けた場合に、演算装置６は、風上に近い太陽電池モジュール８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅが風から受ける力が許容範囲内になるように目標仰角を算出する必要がある。同様に、演算装置６は、次に風上に近い太陽電池モジュール８ｆ，８ｇ，８ｈ，８ｉ，８ｊが風から受ける力が許容範囲内になるように目標仰角を算出する必要がある。このように風上に近い順に目標仰角を算出した結果、複数の太陽電池モジュールの各々は、場所によって異なった方向を向くことになる。本明細書において、このように環境状況に応じて各太陽電池モジュールの方向を同時に制御することを空間的に協調動作させるという。
【００３５】
まず、環境測定装置５は、複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖが設置された場所の環境条件として風向を測定するものとする。また、演算装置６は、環境測定装置５により測定された風向に基づいて、必要とする耐風性能を確保するように複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖの各々がなすべき目標仰角を算出するものとする。
【００３６】
図４は、本実施例の太陽光発電装置の動作を示すフローチャート図である。最初に、環境測定装置５は、複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖが設置された場所の風向を測定する（ステップＳ１）。次に、演算装置６は、環境測定装置５により測定された風向に基づいて、最も風の来る方向に近い太陽電池モジュールを特定し、太陽電池モジュールの向きを測定あるいは推定し（ステップＳ２）、最も風の来る方向に近い太陽電池モジュールが耐風性の高い仰角となっているか確認する（ステップＳ３）。耐風性の高い仰角となっていない場合には、演算装置６は、最も風の来る方向に近い太陽電池モジュールの耐風性が高くなるように目標仰角を算出する。方向制御装置７（仰角可変装置２）は、演算装置６により算出された目標仰角となるように、太陽電池モジュールの仰角を制御する（ステップＳ４）。
【００３７】
なお、ステップＳ２，Ｓ３は必須のステップではなく、演算装置６は、現在の太陽電池モジュールの仰角を確認することなく目標仰角を算出し、方向制御装置７に仰角を制御させてもよい（ステップＳ４）。
【００３８】
図５は、本実施例の太陽光発電装置の耐風性を説明する図である。図５に示すように、本実施例の太陽光発電装置における太陽電池モジュールは、パネルの太陽光をあてる側を風の到来方向に向けることにより、高い耐風性を得られるものとする。
【００３９】
図６は、図１に示す本実施例の太陽光発電装置における太陽電池アレイのＡＡ断面図であり、太い矢印が太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒの各々が風から受ける力を示す。図６において、太陽電池モジュール８ａは、最も風の来る方向に近いため、演算装置６は、太陽電池モジュール８ａの耐風性が高くなるように目標仰角を算出し、図５に示すような高い耐風性を得られる仰角を目標仰角として出力する。方向制御装置７ａ（仰角可変装置２）は、演算装置６により算出された目標仰角となるように、太陽電池モジュールの仰角を制御する（図４のステップＳ４）。
【００４０】
なお、本実施例の太陽光発電装置は、風の来る方向に最も近い太陽電池モジュール８ａの仰角を制御するのみで終了してもよいが、以下に説明するように他の太陽電池モジュールの仰角も制御してもよい。太陽電池モジュール８ａは、図６に示すような仰角となることにより耐風性が高くなり、風下側に位置する他の太陽電池モジュールに対する風の力を弱めることができるが、完全になくすことはできない。そこで、演算装置６は、太陽電池モジュール８ａの次に風の来る方向に近い太陽電池モジュール８ｆが風の力を受け流すことができるように、太陽電池モジュール８ｆの目標仰角を水平に近い角度として算出し出力する。
【００４１】
また、太陽電池モジュール８ａ，８ｆの存在によって風の力がだいぶ弱まると考えられるため、演算装置６は、太陽電池モジュール８ｋ，８ｒの目標仰角を通常の角度（太陽の向きに合わせた角度）として算出し出力する。すなわち、演算装置６は、目標仰角を算出する際に、環境測定装置５により測定された環境条件に基づいて、現在の仰角を変える必要が無いと判断した太陽電池モジュールについては、現在の仰角を維持するように目標仰角を算出する。
【００４２】
次に、環境測定装置５が複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖが設置された場所の環境条件として風向と風速とを測定する場合について説明する。この場合には、演算装置６は、各太陽電池モジュールの目標仰角をより正確に算出することができ、環境測定装置５により測定された風向と風速とに基づいて、必要とする耐風性能を確保するように複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖの各々がなすべき目標仰角を算出する。
【００４３】
図７は、環境測定装置５が風向と風速とを測定する場合の本実施例の太陽光発電装置の動作を示すフローチャート図である。最初にｎ＝１とし（ステップＳ１１）、環境測定装置５は、複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖが設置された場所の風向と風速とを測定する。次に、演算装置６は、環境測定装置５により測定された風向に基づいて、最も風の来る方向に近い太陽電池モジュールを特定し、風の来る方向にｎ番目に近い太陽電池モジュールが受ける風速を算出するか、あるいはセンサ等を用いて測定する（ステップＳ１２）。
【００４４】
次に、演算装置６は、風の来る方向にｎ番目に近い太陽電池モジュールの向きを測定あるいは推定し（ステップＳ１３）、風の来る方向にｎ番目に近い太陽電池モジュールの耐風速度が、その太陽電池モジュールが受ける風速以上となっているか否か確認する（ステップＳ１４）。風の来る方向にｎ番目に近い太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっていない場合には、その太陽電池モジュールが破壊されるおそれがあるため、演算装置６は、その太陽電池モジュールの耐風速度が風速以上になるように、目標仰角を算出し（ステップＳ１５）、方向制御装置７（仰角可変装置２）にその太陽電池モジュールの仰角を制御させた後、ステップＳ１２に戻る。
【００４５】
風の来る方向にｎ番目に近い太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっている場合には、ｎを１つ増やし（ステップＳ１６）、演算装置６は、風の来る方向にｎ番目に近い太陽電池モジュールが存在するか否かを判断する（ステップＳ１７）。風の来る方向にｎ番目に近い太陽電池モジュールが存在する場合にはステップＳ１２に戻り、存在しない場合には演算装置６は演算を終了する。
【００４６】
図８は、本実施例の太陽光発電装置における太陽電池モジュールの仰角と耐風速度及び防風性との関係を説明する図である。図８に示すように、耐風速度は、太陽電池モジュールの向き（仰角）による、太陽電池モジュールが耐えられる風速である。また、防風性は、太陽電池モジュールを通過する前の風速から、太陽電池モジュールを通過した後の風速がどれくらい減少するかを示す割合である。
【００４７】
図９は、本実施例の太陽光発電装置における太陽電池モジュール通過前後の風速の計算例を示す図である。図９に示すように、風速Ｘ[ｍ／ｓ]の風が防風性ａの太陽電池モジュールを通過した場合には、通過後の風速はＹ[ｍ／ｓ]となる。ただし、風速Ｙ[ｍ／ｓ]は、Ｙ＝Ｘ＊（１−ａ）により算出することができる。演算装置６は、仰角と防風性との関係を示すデータを予め有することにより、太陽電池モジュール通過前の風速から、太陽電池モジュール通過後の風速を求めることができる。
【００４８】
図１０は、本実施例の太陽光発電装置における太陽電池モジュールの仰角制御の１例を示す図であり、風速が弱く、耐風制御が必要でない場合を示している。最初に、耐風速度が２５ｍ／ｓの太陽電池モジュールに風速２０ｍ／ｓの風が吹いているので、演算装置６は、太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっていると判断し、目標仰角を通常の仰角のままとする。また、防風性が６０％であるため、演算装置６は、太陽電池モジュール通過後の風速が８[ｍ／ｓ]（＝２０＊（１−０．６））であることを算出し、２番目の太陽電池モジュールの耐風速度（＝２５ｍ／ｓ）未満であるため、２番目の太陽電池モジュールの目標仰角も通常の仰角のままとする。同様に、演算装置６は、２番目の太陽電池モジュール通過後の風速が３．２ｍ／ｓ、３番目の太陽電池モジュール通過後の風速が１．３ｍ／ｓであることを算出し、３番目、４番目の太陽電池モジュールの仰角も変える必要がないと判断する。
【００４９】
一方、図１１は、本実施例の太陽光発電装置における太陽電池モジュールの仰角制御の別例を示す図であり、風速がやや強く、風上の１つを耐風制御した場合を示している。ただし、図１１は耐風制御後の状態を示したものであり、図１０の状態から図１１の状態に移行したものとする。最初に、耐風速度が２５ｍ／ｓの太陽電池モジュールに風速４０ｍ／ｓの風が吹いたため、演算装置６は、太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっていないと判断し、その太陽電池モジュールの耐風速度が風速以上になるように、目標仰角を算出し、方向制御装置７（仰角可変装置２）にその太陽電池モジュールの仰角を制御させる。
【００５０】
その結果、１番目の太陽電池モジュールの耐風速度が４０ｍ／ｓとなり、演算装置６は、１番目の太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっていると判断する。１番目の太陽電池モジュールの防風性が５０％となったため、演算装置６は、１番目の太陽電池モジュール通過後の風速が２０[ｍ／ｓ]（＝４０＊（１−０．５））であることを算出し、２番目の太陽電池モジュールの耐風速度（＝２５ｍ／ｓ）未満であるため、２番目の太陽電池モジュールの目標仰角を通常の仰角のままとする。同様に、演算装置６は、２番目の太陽電池モジュール通過後の風速が８ｍ／ｓ、３番目の太陽電池モジュール通過後の風速が３．２ｍ／ｓであることを算出し、３番目、４番目の太陽電池モジュールの仰角も変える必要がないと判断する。
【００５１】
図１２は、本実施例の太陽光発電装置における太陽電池モジュールの仰角制御の別例を示す図であり、風速が強く、風上の２つを耐風制御した場合を示している。ただし、図１２は耐風制御後の状態を示したものであり、図１０の状態から図１２の状態に移行したものとする。最初に、耐風速度が２５ｍ／ｓの太陽電池モジュールに風速６０ｍ／ｓの風が吹いたため、演算装置６は、太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっていないと判断し、その太陽電池モジュールの耐風速度が風速以上になるように、目標仰角を算出し、方向制御装置７（仰角可変装置２）にその太陽電池モジュールの仰角を制御させる。
【００５２】
その結果、１番目の太陽電池モジュールの耐風速度が６０ｍ／ｓとなり、演算装置６は、１番目の太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっていると判断する。１番目の太陽電池モジュールの防風性が４０％となったため、演算装置６は、１番目の太陽電池モジュール通過後の風速が３６[ｍ／ｓ]（＝６０＊（１−０．４））であることを算出する。したがって、耐風速度が２５ｍ／ｓの２番目の太陽電池モジュールに風速３６ｍ／ｓの風が吹いたため、演算装置６は、２番目の太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっていないと判断し、２番目の太陽電池モジュールの耐風速度が風速以上になるように、目標仰角を算出し、方向制御装置７（仰角可変装置２）にその太陽電池モジュールの仰角を制御させる。
【００５３】
その結果、２番目の太陽電池モジュールの耐風速度が４０ｍ／ｓとなり、演算装置６は、２番目の太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっていると判断する。２番目の太陽電池モジュールの防風性が５０％となったため、演算装置６は、２番目の太陽電池モジュール通過後の風速が１８[ｍ／ｓ]（＝３６＊（１−０．５））であることを算出し、３番目の太陽電池モジュールの耐風速度（＝２５ｍ／ｓ）未満であるため、２番目の太陽電池モジュールの目標仰角を通常の仰角のままとする。
【００５４】
同様に、演算装置６は、３番目の太陽電池モジュール通過後の風速が７．２ｍ／ｓであることを算出し、４番目の太陽電池モジュールの仰角も変える必要がないと判断する。
【００５５】
次に、環境測定装置５が複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖが設置された場所の環境条件として風向と風速とを測定するとともに、演算装置６が発電量も考慮に入れて目標仰角の算出を行う場合について説明する。この場合には、演算装置６は、環境測定装置５により測定された環境条件と複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖの各々の発電量とに基づいて、必要とする発電量を確保するように複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖの各々がなすべき目標仰角を算出する。なお、「必要とする発電量」とは、必ずしも所定の発電量を指すものではなく、例えば「耐風性能を確保した上で、最大限の発電量」でもよい。また、演算部６は、環境測定装置５により測定された風向と風速とに基づいて、必要とする耐風性能を確保するように複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖの各々がなすべき目標仰角を算出する。「発電量」と「耐風性能」が競合する場合には、演算部６は、どちらかに予め優先権を設定して仰角を算出してもよいし、自ら定めたルールに基づいて最終的な目標仰角を算出すればよい。
【００５６】
図１３は、環境測定装置５が風向と風速とを測定する場合の本実施例の太陽光発電装置の動作を示すフローチャート図であり、演算部６が発電量も考慮に入れて動作する。最初に、環境測定装置５は、複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖが設置された場所の風向と風速とを測定する。次に、演算装置６は、全ての太陽電池モジュール８ａ〜８ｖについて、最も発電量の大きくなる方向に仮定した目標仰角を算出する（ステップＳ２１）。
【００５７】
なお、発電量を考慮に入れた目標仰角の算出については、様々な方法が考えられる。例えば、演算装置６は、予め仰角に応じた発電量をデータとして有していてもよい。また、環境測定装置５は、複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖが設置された場所の環境条件として日射量を測定してもよい。この場合には、演算装置６は、環境測定装置５により測定された日射量に基づいて、複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖの各々の発電量を推定し、必要とする発電量を確保するように複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖの各々がなすべき目標仰角を算出する。
【００５８】
あるいは、環境測定装置５は、複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖが設置された場所の環境条件として太陽の向きを測定してもよい。この場合には、演算装置６は、環境測定装置５により測定された太陽の向きに基づいて、複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖの各々の発電量を推定し、必要とする発電量を確保するように複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖの各々がなすべき目標仰角を算出する。ただし、環境測定装置５は、必ずしもセンサ等を用いて太陽の向きを測定する必要があるわけではなく、日付や時刻、緯度経度等から計算により太陽の向きを求めてもよい。
【００５９】
次に、演算装置６は、ｎ＝１とし（ステップＳ２２）、環境測定装置５により測定された風向に基づいて、最も風の来る方向に近い太陽電池モジュールを特定し、風の来る方向にｎ番目に近い太陽電池モジュールが受ける風速を算出するか、あるいはセンサ等を用いて測定する（ステップＳ２３）。
【００６０】
次に、演算装置６は、風の来る方向にｎ番目に近い太陽電池モジュールの向きを測定あるいは推定し（ステップＳ２４）、風の来る方向にｎ番目に近い太陽電池モジュールの耐風速度が、その太陽電池モジュールが受ける風速以上となっているか否か確認する（ステップＳ２５）。風の来る方向にｎ番目に近い太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっていない場合には、その太陽電池モジュールが破壊されるおそれがあるため、演算装置６は、その太陽電池モジュールの耐風速度が風速以上になるように、目標仰角を算出し、方向制御装置７（仰角可変装置２）にその太陽電池モジュールの仰角を制御させる（ステップＳ２６）。その後、ステップＳ２３に戻る。
【００６１】
風の来る方向にｎ番目に近い太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっている場合には、ｎを１つ増やし（ステップＳ２７）、演算装置６は、風の来る方向にｎ番目に近い太陽電池モジュールが存在するか否かを判断する（ステップＳ２８）。風の来る方向にｎ番目に近い太陽電池モジュールが存在する場合にはステップＳ２３に戻り、存在しない場合には演算装置６は太陽電池モジュールの合計の発電量が最大であるか否かを判断する（ステップＳ２９）。合計の発電量が最大であれば演算装置６は演算を終了し、最大でなければ演算装置６はｎ＝１番目の太陽電池モジュールの向きを防風性が高くなる方向に仮定し（ステップＳ３０）、ステップＳ２２に戻る。
【００６２】
図１４は、本実施例の太陽光発電装置における太陽電池モジュールの仰角と耐風速度、防風性、及び発電量との関係を説明する図である。図１４に示すように、発電量は、太陽電池モジュールの向き（仰角）による、太陽電池モジュールの発電量の比を示す。また、図１４において、太陽は右斜め上方に位置すると仮定する。したがって、太陽電池モジュールのパネルが逆側（左側）を向いているときや地面に対して垂直なときには発電量が低い。
【００６３】
図１５は、本実施例の太陽光発電装置における太陽電池モジュールの仰角制御の１例を示す図である。ただし、図１５は耐風制御後の状態を示したものであり、図１３のフローチャート図でいうステップS２９の状態であるものとする。最初に、耐風速度が２５ｍ／ｓの太陽電池モジュールに風速９０ｍ／ｓの風が吹いたため、演算装置６は、太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっていないと判断し、その太陽電池モジュールの耐風速度が風速以上になるように、目標仰角を算出し、方向制御装置７（仰角可変装置２）にその太陽電池モジュールの仰角を制御させる。
【００６４】
その結果、１番目の太陽電池モジュールの耐風速度が１００ｍ／ｓとなり、演算装置６は、１番目の太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっていると判断する。１番目の太陽電池モジュールの防風性が２０％となったため、演算装置６は、１番目の太陽電池モジュール通過後の風速が７２[ｍ／ｓ]（＝９０＊（１−０．２））であることを算出する。したがって、耐風速度が２５ｍ／ｓの２番目の太陽電池モジュールに風速７２ｍ／ｓの風が吹いたため、演算装置６は、２番目の太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっていないと判断し、２番目の太陽電池モジュールの耐風速度が風速以上になるように、目標仰角を算出し、方向制御装置７（仰角可変装置２）にその太陽電池モジュールの仰角を制御させる。
【００６５】
その結果、２番目の太陽電池モジュールの耐風速度が８０ｍ／ｓとなり、演算装置６は、２番目の太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっていると判断する。２番目の太陽電池モジュールの防風性が３０％となったため、演算装置６は、２番目の太陽電池モジュール通過後の風速が５０[ｍ／ｓ]（＝７２＊（１−０．３））であることを算出する。したがって、耐風速度が２５ｍ／ｓの３番目の太陽電池モジュールに風速５０ｍ／ｓの風が吹いたため、演算装置６は、３番目の太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっていないと判断し、３番目の太陽電池モジュールの耐風速度が風速以上になるように、目標仰角を算出し、方向制御装置７（仰角可変装置２）にその太陽電池モジュールの仰角を制御させる。
【００６６】
その結果、３番目の太陽電池モジュールの耐風速度が６０ｍ／ｓとなり、演算装置６は、３番目の太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっていると判断する。３番目の太陽電池モジュールの防風性が４０％となったため、演算装置６は、３番目の太陽電池モジュール通過後の風速が３０[ｍ／ｓ]（＝５０＊（１−０．４））であることを算出する。したがって、耐風速度が２５ｍ／ｓの４番目の太陽電池モジュールに風速３０ｍ／ｓの風が吹いたため、演算装置６は、４番目の太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっていないと判断し、４番目の太陽電池モジュールの耐風速度が風速以上になるように、目標仰角を算出し、方向制御装置７（仰角可変装置２）にその太陽電池モジュールの仰角を制御させる。
【００６７】
その結果、４番目の太陽電池モジュールの耐風速度が４０ｍ／ｓとなり、演算装置６は、４番目の太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっていると判断する。４番目の太陽電池モジュールの防風性が５０％となったため、演算装置６は、４番目の太陽電池モジュール通過後の風速が１５[ｍ／ｓ]（＝３０＊（１−０．５））であることを算出する。したがって、耐風速度が２５ｍ／ｓの５番目の太陽電池モジュールに風速１５ｍ／ｓの風が吹いたため、５番目の太陽電池モジュールの耐風速度（＝２５ｍ／ｓ）未満であり、演算装置６は、５番目の太陽電池モジュールの目標仰角を通常の仰角のままとする。
【００６８】
ここで、図１５に示す１番目の太陽電池モジュールの発電量は６０％であり、２番目の太陽電池モジュールの発電量は７０％であり、３番目の太陽電池モジュールの発電量は８０％であり、４番目の太陽電池モジュールの発電量は９０％であり、５番目の太陽電池モジュールの発電量は１００％であるので、合計発電量は４００％である。
【００６９】
演算装置６は、太陽電池モジュールの合計の発電量が最大であるか否かを判断する（図１３のステップＳ２９）。合計の発電量が最大でないと判断した場合に、演算装置６は、１番目の太陽電池モジュールの向きを防風性が高くなる方向に仮定し（ステップＳ３０）、計算をし直す。その結果を図１６に示す。
【００７０】
図１６は、本実施例の太陽光発電装置における太陽電池モジュールの仰角制御の１例を示す図である。図１５において１番目の太陽電池モジュールの防風性は２０％であったが、演算装置６は、図１６に示すように、１番目の太陽電池モジュールの防風性を４０％とする。この場合には、図１５に比して耐風速度が１００ｍ／ｓから９０ｍ／ｓに落ちてしまうが、吹いている風の風速が９０ｍ／ｓであるため、１番目の太陽電池モジュールは耐えることができる。
【００７１】
１番目の太陽電池モジュールの防風性が４０％となったため、演算装置６は、１番目の太陽電池モジュール通過後の風速が５４[ｍ／ｓ]（＝９０＊（１−０．４））であることを算出する。したがって、耐風速度が２５ｍ／ｓの２番目の太陽電池モジュールに風速５４ｍ／ｓの風が吹いたため、演算装置６は、２番目の太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっていないと判断し、２番目の太陽電池モジュールの耐風速度が風速以上になるように、目標仰角を算出し、方向制御装置７（仰角可変装置２）にその太陽電池モジュールの仰角を制御させる。
【００７２】
その結果、２番目の太陽電池モジュールの耐風速度が６０ｍ／ｓとなり、演算装置６は、２番目の太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっていると判断する。２番目の太陽電池モジュールの防風性が４０％となったため、演算装置６は、２番目の太陽電池モジュール通過後の風速が３２[ｍ／ｓ]（＝５４＊（１−０．４））であることを算出する。したがって、耐風速度が２５ｍ／ｓの３番目の太陽電池モジュールに風速３２ｍ／ｓの風が吹いたため、演算装置６は、３番目の太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっていないと判断し、３番目の太陽電池モジュールの耐風速度が風速以上になるように、目標仰角を算出し、方向制御装置７（仰角可変装置２）にその太陽電池モジュールの仰角を制御させる。
【００７３】
その結果、３番目の太陽電池モジュールの耐風速度が４０ｍ／ｓとなり、演算装置６は、３番目の太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっていると判断する。３番目の太陽電池モジュールの防風性が５０％となったため、演算装置６は、３番目の太陽電池モジュール通過後の風速が１６[ｍ／ｓ]（＝３２＊（１−０．５））であることを算出する。したがって、耐風速度が２５ｍ／ｓの４番目の太陽電池モジュールに風速１６ｍ／ｓの風が吹いたため、演算装置６は、４番目の太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっていると判断し、４番目の太陽電池モジュールの目標仰角を通常の仰角のままとする。
【００７４】
４番目の太陽電池モジュールの防風性が６０％であるため、演算装置６は、４番目の太陽電池モジュール通過後の風速が６．５[ｍ／ｓ]（＝１６＊（１−０．６））であることを算出する。したがって、耐風速度が２５ｍ／ｓの５番目の太陽電池モジュールに風速６．５ｍ／ｓの風が吹いたため、演算装置６は、５番目の太陽電池モジュールの耐風速度がその太陽電池モジュールが受ける風速以上となっていると判断し、５番目の太陽電池モジュールの目標仰角を通常の仰角のままとする。
【００７５】
ここで、図１６に示す１番目の太陽電池モジュールの発電量は５０％であり、２番目の太陽電池モジュールの発電量は８０％であり、３番目の太陽電池モジュールの発電量は９０％であり、４番目の太陽電池モジュールの発電量は１００％であり、５番目の太陽電池モジュールの発電量は１００％であるので、合計発電量は４２０％である。すなわち、本実施例の太陽光発電装置は、図１５の場合でも図１６の場合でも必要とする耐風性能を確保することができるが、図１６の方がより多くの発電量を得ることができる。
【００７６】
上述のとおり、本発明の実施例１の形態に係る太陽光発電装置によれば、対環境性能が高く最低限の発電量を確保して発電量の低下を抑えることができるとともに、大電力を確保するために多数の太陽電池モジュールを設置する必要がある場合においてもコストを抑えることができる。
【００７７】
図１７は、従来の装置及び本実施例の太陽光発電装置における太陽電池モジュールが風から受ける力を示す図である。なお、図１７に示す本発明のデータは、図６に示すように太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒの各々の仰角が制御された場合のものである。本実施例の太陽光発電装置は、複数の太陽電池モジュールを空間的に協調動作させることにより、特許文献１のように遮風装置を必要とせず、太陽電池モジュールが風から受ける力を許容範囲内に入れ、破壊されるのを回避することができる。
【００７８】
また、図１８は、従来の装置及び本実施例の太陽光発電装置における太陽電池モジュールの発電量を示す図である。なお、図１８に示す本発明のデータは、図６に示すように太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒの各々の仰角が制御された場合のものである。本実施例の太陽光発電装置は、複数の太陽電池モジュールを空間的に協調動作させることにより、風上に近い太陽電池モジュール８ａ，８ｆを遮風に使用し、風下に近い太陽電池モジュール８ｋ，８ｒの仰角を太陽の向きに制御することで最低限の発電量を確保することができる。
【００７９】
すなわち、図１８の「従来技術３」に示すように太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒを全て水平面に平行となるように制御する場合に比して、本実施例の太陽光発電装置は、遮風と発電を両立するように太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒの仰角を個別に制御するので、より多くの合計発電量を得ることができる。
【００８０】
また、多くの太陽電池モジュールが風上から風下に並べられ、風上から風下への距離が長い太陽光発電装置である場合には、より空間的な協調動作の恩恵を得ることができるといえる。コスト的に考えても、風下側の太陽電池モジュール（例えば縦横に多数の太陽電池モジュールが並べられた場合の内部側に位置する太陽電池モジュール）は風の影響をそれほど受けないと考えられるため、仰角制御の機構を省略することができ、全ての太陽電池モジュールに対策機構を必要とする従来の装置に比してコストを抑えることができる。
【００８１】
なお、図１９は、本実施例の太陽光発電装置における太陽電池アレイの配置例を示す図であり、風向きに応じて柔軟に対応しうることを示す。例えば図１９（ａ）に示すような風向の場合には、本実施例の太陽光発電装置は、太陽電池モジュール８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｇを耐風性能の高い仰角に制御する。また、図１９（ｂ）に示すような風向の場合には、太陽の向きと一致しているため、本実施例の太陽光発電装置は、各太陽電池モジュールの仰角を通常の仰角のままとしている。風の方向に近いのは太陽電池モジュール８ｇ，８ｈ，８ｉであるが、通常の太陽の向きに合わせた仰角が、そのまま耐風性能の高い仰角となっているからである。
【実施例２】
【００８２】
図２０は、本実施例の太陽光発電装置における太陽電池アレイの断面図であり、時間の推移とともに雪１０が太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒの各々に積もる様子を示す。本実施例の太陽光発電装置の構成は、実施例１と同様であり、重複した説明を省略する。
【００８３】
ただし、環境測定装置５は、複数の太陽電池モジュール８が設置された場所の環境条件として積雪量を測定するものとする。
【００８４】
また、演算装置６は、環境測定装置５により測定された環境条件に基づいて、安定した発電量を確保するように複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖの各々がなすべき所定時間毎の目標仰角を算出する。
【００８５】
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。基本的に複数の太陽電池アレイ１の各々は、方向制御装置７により（あるいは元々）複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖの各々から得られる電気エネルギーが最大になるように太陽の方向に向けて制御されている。しかしながら、雪１０が降ってきて太陽電池モジュールの上に積もると、積もった雪１０の影響により日光が届きにくくなり、発電量が低下してしまう。そこで、本実施例の太陽光発電装置における演算装置６は、所定時間毎に積もった雪１０を落とすように目標仰角を算出する。ただし、全ての太陽電池モジュールがいっせいに雪を落とすと、図２９，３０で説明した従来装置のように、発電量が一様に低下し、発電量の変動が生じるため、本実施例の太陽光発電装置は、所定時間毎に異なる太陽電池モジュール上の雪１０を落とすように目標仰角を算出する。本明細書において、このように環境状況に応じて時間の経過に基づき各太陽電池モジュールの方向を制御することを時間的に協調動作させるという。
【００８６】
具体的には、環境測定装置５は、複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖが設置された場所の環境条件として積雪量を測定する。演算装置６は、環境測定装置５により測定された積雪量が一定量を超えた場合に、図２０に示すような時間的な協調動作を開始する。すなわち、演算装置６は、最初に太陽電池モジュール８ａに積もった雪１０を落とす（時刻Ｔ）ように目標仰角を算出し、それから時間Ｔが経過した後（時刻２Ｔ）に、太陽電池モジュール８ｆに積もった雪１０を落とすように目標仰角を算出し、それから時間Ｔが経過した後（時刻３Ｔ）に、太陽電池モジュール８ｋに積もった雪１０を落とすように目標仰角を算出し、それから時間Ｔが経過した後（時刻４Ｔ）に、太陽電池モジュール８ｒに積もった雪１０を落とすように目標仰角を算出し、一連の動作を繰り返すようにする。
【００８７】
図２１は、環境測定装置５が積雪量を測定する場合の本実施例の太陽光発電装置の動作を示すフローチャート図である。最初に、演算装置６は、全ての太陽電池モジュール８ａ〜８ｖの向きを、最も発電量の大きくなる方向に仮定し（ステップＳ３１）、またｎ＝１とする（ステップＳ３２）。
【００８８】
環境測定装置５は、複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖが設置された場所の積雪量を測定する（ステップＳ３３）。次に、演算装置６は、環境測定装置５により測定された積雪量に基づいて、位置ｎの太陽電池モジュールの積雪量を推定するか、あるいはセンサ等を用いて測定した位置ｎの太陽電池モジュールの積雪量を環境測定装置５を介して得る（ステップＳ３４）。
【００８９】
次に、演算装置６は、環境測定装置５により測定された積雪量に基づいて、位置ｎの太陽電池モジュールの雪を落とすか否かを判断し（ステップＳ３５）、安定した発電量を確保するように位置ｎの太陽電池モジュールがなすべき所定時間毎の目標仰角を算出する。
【００９０】
ステップＳ３５で位置ｎの太陽電池モジュールの雪を落とすと判断した場合に、方向制御装置７（仰角可変装置２）は、算出された目標仰角に基づいて、雪が落ちる角度に位置ｎの太陽電池モジュールの仰角を制御し（ステップＳ３６）、雪を落とすのに必要な時間、太陽電池モジュールの方向を保持（ステップＳ３７）した後、位置ｎの太陽電池アレイを、最も発電量が大きくなる方向に制御する（ステップＳ３８）。その後、ステップＳ３３に戻る。
【００９１】
ステップＳ３５で位置ｎの太陽電池モジュールの雪を落とすと判断しない場合にはｎを１つ増やし（ステップＳ３９）、演算装置６は、位置ｎの太陽電池モジュールが存在するか否かを判断し（ステップＳ４０）、存在する場合にはステップＳ３３に戻り、存在しない場合には処理を終了する。
【００９２】
上述のとおり、本発明の実施例２の形態に係る太陽光発電装置によれば、対環境性能が高く最低限の発電量を確保して発電量の変動を抑えることができる。図２２は、本実施例の太陽光発電装置における太陽電池モジュールの発電量を示す図である。本実施例の太陽光発電装置は、複数の太陽電池モジュールを時間的に協調動作させることにより、複数の太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒの発電量の合計を平準化することができる。
【００９３】
すなわち、図２２に示すように、太陽電池モジュール８ａ，８ｆ，８ｋ，８ｒの各々は、雪１０を落とす直前には発電量がなくなってしまうが、いずれの瞬間においても別の太陽電池モジュールが発電を継続しているため、結果として発電量の合計は変化せず、発電量の変動を抑えることができる。
【００９４】
また、雪１０が降っていない場合には、実施例１と同様に、本実施例の太陽光発電装置は、環境測定装置５が風向等を測定することにより、耐風性能を確保するような空間的な協調動作を行うことができる。
【００９５】
なお、環境測定装置５は、複数の太陽電池モジュール８が設置された場所の環境条件として降雪量を測定するものでもよい。ここで、降雪量とは、単位時間に降っている雪の量である。また、積雪量は、降雪した雪の累計である。例えば、前日の雪が残っている場合には、現時点における降雪量がゼロであっても積雪量は存在することになる。環境測定装置５は、降雪量を測定して、測定結果を演算装置６に出力する。演算装置６は、環境測定装置５により測定された降雪量に基づいて、例えば現在の積雪量を推定し、安定した発電量を確保するように複数の太陽電池モジュール８ａ〜８ｖの各々がなすべき所定時間毎の目標仰角を算出する。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明に係る太陽光発電装置は、複数の太陽電池モジュールを備えた太陽光発電装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００９７】
１ 太陽電池アレイ
２ 仰角可変装置
３ 方位角可変装置
４ 基礎
５ 環境測定装置
６ 演算装置
７，７ａ〜７ｆ 方向制御装置
８，８ａ〜８ｖ 太陽電池モジュール
９ａ〜９ｅ 遮風装置
１０ 雪
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の太陽電池モジュールと、
前記複数の太陽電池モジュールが設置された場所の環境条件を測定する環境条件測定部と、
前記環境条件測定部により測定された環境条件に基づいて、前記複数の太陽電池モジュールの各々がなすべき目標仰角を算出する算出部と、
前記算出部により算出された目標仰角に基づいて、前記複数の太陽電池モジュールの各々の仰角を制御する仰角制御部と、
を備えることを特徴とする太陽光発電装置。
【請求項２】
前記算出部は、目標仰角を算出する際に、前記環境条件測定部により測定された環境条件に基づいて、現在の仰角を変える必要が無いと判断した前記太陽電池モジュールについては、現在の仰角を維持するように目標仰角を算出することを特徴とする請求項１記載の太陽光発電装置。
【請求項３】
前記環境条件測定部は、前記複数の太陽電池モジュールが設置された場所の環境条件として風向を測定し、
前記算出部は、前記環境条件測定部により測定された風向に基づいて、必要とする耐風性能を確保するように前記複数の太陽電池モジュールの各々がなすべき目標仰角を算出することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の太陽光発電装置。
【請求項４】
前記環境条件測定部は、前記複数の太陽電池モジュールが設置された場所の環境条件として風速を測定し、
前記算出部は、前記環境条件測定部により測定された風向と風速とに基づいて、必要とする耐風性能を確保するように前記複数の太陽電池モジュールの各々がなすべき目標仰角を算出することを特徴とする請求項３記載の太陽光発電装置。
【請求項５】
前記算出部は、前記環境条件測定部により測定された環境条件と前記複数の太陽電池モジュールの各々の発電量とに基づいて、必要とする発電量を確保するように前記複数の太陽電池モジュールの各々がなすべき目標仰角を算出することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の太陽光発電装置。
【請求項６】
前記環境条件測定部は、前記複数の太陽電池モジュールが設置された場所の環境条件として日射量を測定し、
前記算出部は、前記環境条件測定部により測定された日射量に基づいて、必要とする発電量を確保するように前記複数の太陽電池モジュールの各々がなすべき目標仰角を算出することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の太陽光発電装置。
【請求項７】
前記環境条件測定部は、前記複数の太陽電池モジュールが設置された場所の環境条件として太陽の向きを測定し、
前記算出部は、前記環境条件測定部により測定された太陽の向きに基づいて、必要とする発電量を確保するように前記複数の太陽電池モジュールの各々がなすべき目標仰角を算出することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の太陽光発電装置。
【請求項８】
前記算出部は、前記環境条件測定部により測定された環境条件に基づいて、安定した発電量を確保するように前記複数の太陽電池モジュールの各々がなすべき所定時間毎の目標仰角を算出することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載の太陽光発電装置。
【請求項９】
前記環境条件測定部は、前記複数の太陽電池モジュールが設置された場所の環境条件として積雪量を測定することを特徴とする請求項８記載の太陽光発電装置。
【請求項１０】
前記算出部は、前記環境条件測定部により測定された環境条件に基づいて、前記複数の太陽電池モジュールの各々の目標方位角を算出し、
前記算出部により算出された目標方位角に基づいて、前記複数の太陽電池モジュールの各々の方位角を制御する方位角制御部を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項記載の太陽光発電装置。
【請求項１】
複数の太陽電池モジュールと、
前記複数の太陽電池モジュールが設置された場所の環境条件を測定する環境条件測定部と、
前記環境条件測定部により測定された環境条件に基づいて、前記複数の太陽電池モジュールの各々がなすべき目標仰角を算出する算出部と、
前記算出部により算出された目標仰角に基づいて、前記複数の太陽電池モジュールの各々の仰角を制御する仰角制御部と、
を備えることを特徴とする太陽光発電装置。
【請求項２】
前記算出部は、目標仰角を算出する際に、前記環境条件測定部により測定された環境条件に基づいて、現在の仰角を変える必要が無いと判断した前記太陽電池モジュールについては、現在の仰角を維持するように目標仰角を算出することを特徴とする請求項１記載の太陽光発電装置。
【請求項３】
前記環境条件測定部は、前記複数の太陽電池モジュールが設置された場所の環境条件として風向を測定し、
前記算出部は、前記環境条件測定部により測定された風向に基づいて、必要とする耐風性能を確保するように前記複数の太陽電池モジュールの各々がなすべき目標仰角を算出することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の太陽光発電装置。
【請求項４】
前記環境条件測定部は、前記複数の太陽電池モジュールが設置された場所の環境条件として風速を測定し、
前記算出部は、前記環境条件測定部により測定された風向と風速とに基づいて、必要とする耐風性能を確保するように前記複数の太陽電池モジュールの各々がなすべき目標仰角を算出することを特徴とする請求項３記載の太陽光発電装置。
【請求項５】
前記算出部は、前記環境条件測定部により測定された環境条件と前記複数の太陽電池モジュールの各々の発電量とに基づいて、必要とする発電量を確保するように前記複数の太陽電池モジュールの各々がなすべき目標仰角を算出することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の太陽光発電装置。
【請求項６】
前記環境条件測定部は、前記複数の太陽電池モジュールが設置された場所の環境条件として日射量を測定し、
前記算出部は、前記環境条件測定部により測定された日射量に基づいて、必要とする発電量を確保するように前記複数の太陽電池モジュールの各々がなすべき目標仰角を算出することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の太陽光発電装置。
【請求項７】
前記環境条件測定部は、前記複数の太陽電池モジュールが設置された場所の環境条件として太陽の向きを測定し、
前記算出部は、前記環境条件測定部により測定された太陽の向きに基づいて、必要とする発電量を確保するように前記複数の太陽電池モジュールの各々がなすべき目標仰角を算出することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の太陽光発電装置。
【請求項８】
前記算出部は、前記環境条件測定部により測定された環境条件に基づいて、安定した発電量を確保するように前記複数の太陽電池モジュールの各々がなすべき所定時間毎の目標仰角を算出することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載の太陽光発電装置。
【請求項９】
前記環境条件測定部は、前記複数の太陽電池モジュールが設置された場所の環境条件として積雪量を測定することを特徴とする請求項８記載の太陽光発電装置。
【請求項１０】
前記算出部は、前記環境条件測定部により測定された環境条件に基づいて、前記複数の太陽電池モジュールの各々の目標方位角を算出し、
前記算出部により算出された目標方位角に基づいて、前記複数の太陽電池モジュールの各々の方位角を制御する方位角制御部を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項記載の太陽光発電装置。
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【公開番号】特開２０１１−２０３９５９（Ｐ２０１１−２０３９５９Ａ）
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６９９５６（Ｐ２０１０−６９９５６）
【出願日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]