太陽光発電診断装置
【課題】 太陽電池ストリングなどの構成単位同士の比較により、当該構成単位間に出力のばらつきがあっても、確実な故障診断が可能な太陽光発電診断装置を提供する。
【解決手段】 発電量、日射量及び温度情報を取得し（図３中のＳ１００）、これらの情報を記憶しておき（Ｓ１１０）、評価時間帯におけるシステム１〜３間の発電量の乖離度を算出して記憶する（Ｓ１２０）。次に、サンプルとしての乖離度を読み出し（Ｓ１３０）、サンプルとしての乖離度の中央値を算出して（Ｓ１４０）、評価対象となる日の乖離度との差分を算出する（Ｓ１５０）。そして、この差分に基づき、システム１〜３の単位で故障を判断する（Ｓ１６０）。
【解決手段】 発電量、日射量及び温度情報を取得し（図３中のＳ１００）、これらの情報を記憶しておき（Ｓ１１０）、評価時間帯におけるシステム１〜３間の発電量の乖離度を算出して記憶する（Ｓ１２０）。次に、サンプルとしての乖離度を読み出し（Ｓ１３０）、サンプルとしての乖離度の中央値を算出して（Ｓ１４０）、評価対象となる日の乖離度との差分を算出する（Ｓ１５０）。そして、この差分に基づき、システム１〜３の単位で故障を判断する（Ｓ１６０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電システムの故障を診断する太陽光発電診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、化石燃料の使用に伴う二酸化炭素等の排出による地球の温暖化、原子力発電所の事故や放射性廃棄物による放射能汚染など、地球環境とエネルギーに対する関心が高まっている。このような状況の下、太陽の入射光を利用した光電変換素子である太陽電池は無尽蔵かつクリーンなエネルギー源として注目されている。
【０００３】
太陽光発電システムの一つに、図１に示すような、系統連系型のシステムがある。太陽電池アレイ１０にて発電される電力は、パワーコンディショナ２０を介して、商用系統などの電力系統へ供給される。パワーコンディショナ２０は、ＤＣ／ＡＣ変換を行い、効率的に電力を取り出す。
【０００４】
ところで、太陽電池アレイ１０は、一辺が１〜２ｍ程度の太陽電池モジュール１１で構成されている。太陽電池モジュール１１は、一辺が１０ｃｍ程度の太陽電池セル１２を縦横に並べて構成されている。太陽電池モジュール１１を直列に接続したものを太陽電池ストリング１３と呼ぶ。
【０００５】
このとき、例えば太陽電池ストリング１３を構成する太陽電池モジュール１１の一つが故障すると、その分だけ、該当する太陽電池ストリング１３からの発電量は小さくなり、太陽電池アレイ１０全体の発電量が小さくなる。
【０００６】
ところが、太陽光発電システムにおける発電量は、日射量によっても大きく変化するため、発電量が低下したとしても、太陽電池モジュール１１などの故障による発電量の低下なのか、日射量の低下による発電量の低下なのか、の判断は容易ではない。
【０００７】
これを解決するための技術として、太陽電池ストリング１３同士の出力を比較し、基準となる太陽電池ストリング１３に対する別の太陽電池ストリング１３の出力低下を判断して、異常を検知するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−３３４７６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、特許文献１に記載される方法は、測定時において最高値を出力する太陽電池ストリング１３を基準とするものである。そのため、各太陽電池ストリング１３が同様の出力となることを前提としている。
【００１０】
しかしながら、太陽電池アレイ１０の設置場所によっては、特定の太陽電池ストリング１３が障害物の陰になることがあり得る。このような場合には、太陽電池ストリング１３が故障していなくても、その出力にばらつきが現れる虞がある。あるいは、性能上のばらつきが生じる虞がある。従来技術では、このような正常時に現れる出力のばらつきを考慮することができない。
【００１１】
本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、その目的は、太陽電池ストリングなどの構成単位同士の比較により、当該構成単位間に出力のばらつきがあっても、確実な故障診断が可能な太陽光発電診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した目的を達成するためになされた請求項１に記載の太陽光発電診断装置は、情報取得部と、情報記憶部と、診断部とを備えている。
情報取得部は、太陽光発電システムに具備される計測器から、所定の構成単位での発電相当量を取得する。発電相当量は、発電量を導出可能なものであり、発電量そのものであってもよいし、発電量を導出可能な電流量であってもよい。例えば太陽電池アレイで発電される電力は数秒ごとにサンプリングされ、これらサンプリングデータを基に１分間の平均発電量を発電相当量とすることが考えられる。また、情報記憶部は、情報取得部にて取得される情報を過去から現在にわたって記憶するためのものである。なお、構成単位については後述するが、一例として、太陽電池ストリングの単位であることが考えられる。
【００１３】
そして、診断部により、情報記憶部に記憶された発電相当量に基づき、乖離算出処理及び故障判断処理が実行される。
乖離算出処理では、構成単位間での特定の評価時間帯における発電相当値の乖離が算出される。「乖離」とは、乖離量であってもよいし、乖離度（乖離率）であってもよい。例えば発電相当量が発電量であれば、発電量の差分が乖離量となり、発電量の差分率が乖離度となる。また、特定の評価時間帯は、例えば９時〜１１時といった数時間程度の時間帯であることが考えられる。ただし、評価時間帯は、任意に設定すればよく、例えば半日であってもよいし、１日であってもよい。また、数日〜数ヶ月という時間帯を設定してもよい。
【００１４】
故障判断処理では、例えば乖離度として算出される乖離に基づき、複数のサンプルとしての乖離から基準値が算出される。基準値については後述するが、一例として、平均値であることが考えられる。そして、この基準値と評価対象となる乖離との差分を求めることによって、構成単位での故障を判断する。
【００１５】
つまり、本発明では、構成単位間での乖離を算出することにより、この乖離の差分によって故障を判断するのである。すなわち、構成単位間で出力のばらつきがあっても、それは最初の時点の乖離となるため、評価時点の乖離との差分をとれば、確実な故障診断をすることができる。また、本発明では、日射量などを用いず故障診断を可能とするため、構成が簡単になる。
【００１６】
なお、評価時間帯における発電相当量は、積算処理されたものとしてもよいし、平均処理されたものとしてもよい。このように、発電相当量から評価時間帯における発電相当量を算出する際、積算処理や平均処理が必要なことを考えると、上述した情報記憶部には、積算処理や平均処理された後のデータを記憶するようにしてもよい。
【００１７】
ところで、サンプルとしての乖離を用いて過去の乖離を導出することから、請求項２に示すように、乖離算出処理にて算出される乖離を過去から現在にわたって記憶するための乖離記憶部を備える構成としてもよい。この場合、故障判断処理では、乖離記憶部に記憶された乖離を読み出して用いることになる。
【００１８】
ここで、「基準値」について言及する。基準値は、上述したように、サンプルとしての乖離の平均値であることが例示される（請求項３）。ただし、サンプルの中に故障した後のものが含まれると、平均値が大きく推移する虞がある。
【００１９】
そこで、請求項４に示すように、サンプルとしての乖離の中央値を用いるようにするとよい。また、請求項５に示すように、サンプルとしての乖離の標準偏差を用いて算出するようにするとよい。これらの構成によれば、たとえサンプルの中に故障した後のものが含まれた場合であっても、妥当な基準値を得られる可能性が高くなる。
【００２０】
また、「構成単位」について言及する。構成単位は、上述したように、太陽電池ストリングの単位や太陽電池ストリングを構成するサブストリングの単位であることが例示される（請求項８）。このようにすれば、太陽電池ストリング間に出力のばらつきがあっても、確実な故障診断をすることができる。
【００２１】
あるいは、請求項６に示すように、太陽光発電システムの単位とすることが考えられる。太陽光発電システムの単位であれば各システムの出力が異なっていることが往々にしてあるが、その場合でも、確実な故障診断をすることができる。また、請求項７に示すように、太陽光発電システムを構成する太陽電池アレイの単位であってもよい。これらの構成を採用すれば、太陽電池の種類が異なっていても、また、設置角度が異なっていても、確実な故障診断をすることができる。
【００２２】
ところで、日射量などの情報を用いずとも故障診断が可能になることは既に述べたが、日射量などの情報を積極的に取得する構成とすれば、より確実な故障診断が可能となる。例えば、請求項９に示すように、情報取得部が発電相当量に加え日射量を導出可能な日射情報を取得する構成の下、評価時間帯における日射情報に基づく日射量と予め設定される設定日射量とを比較し、日射量が設定日射量に満たない場合、当該評価時間帯における乖離をサンプルから外すことが考えられる。このようにすれば、日射量が十分な条件下で算出された乖離がサンプルとして採用されるため、基準値が妥当なものとなり、妥当な故障診断を行うことができる。
【００２３】
また、このような構成を前提として、次のような構成を採用することが考えられる。
すなわち、請求項１０に示すように、診断部が、評価対象の乖離に対応する日射情報に基づく日射量と設定日射量とを比較して、判断処理の信頼度を判定する構成を採用することが考えられる。例えば、設定日射量よりも実際の日射量が大きい場合、信頼度が高い旨を示す情報を出力するという具合である。また例えば、設定日射量よりも実際の日射量が小さい場合、信頼度が低い旨を示す情報を出力するという具合である。なお、信頼度は、「高い」、「低い」といった情報であってもよいし、設定日射量との離れ具合を示す数値などの情報であってもよい。このようにすれば、単に故障の診断が行われる構成と比べて、故障診断の正当性まで判断することができる。
【００２４】
また、請求項１１に示すように、診断部が、評価対象の乖離に対応する日射情報に基づく日射量と設定日射量とを比較して、判断処理の実行の有無を決定する構成を採用することが考えられる。例えば、設定日射量よりも実際の日射量が大きい場合に、故障判断処理を実行するという具合である。また例えば、設定日射量よりも実際の日射量が小さい場合に、故障判断処理を実行しないという具合である。このようにすれば、上述した故障診断の正当性が不十分な場合、故障診断自体をキャンセルすることができる。
【００２５】
なお、日射量が十分な場合に故障診断の正当性が高くなることに鑑み、請求項１２に示すように、評価時間帯が太陽の南中時刻を含むようにするとよい。このようにすれば、故障診断の正当性が高くなる。
【００２６】
また、サンプルの数は、例えば２０日分の２０個とすることが考えられるが、請求項１３に示すように、設定変更可能にしてもよい。例えば季節などで異なる日射量を考慮して妥当なサンプル数を設定すれば、確実な故障診断に寄与する。評価時間帯の乖離がサンプルから外される場合（請求項９）、サンプル数を減らしてもよいし、サンプル数が同じになるように過去に遡ってデータ取得するようにしてもよい。
【００２７】
ところで、請求項１４に示すように、故障判断処理によって故障したと判断された回数が予め設定された設定回数を越えると、通知部が、構成単位の故障を外部へ通知するようにしてもよい。このようにすれば、例えば利用者以外の第三者が故障を管理することもできるため、確実な故障の発見につながる。
【００２８】
また、複数回の故障判断を行うような構成では、請求項１５に示すように、故障判断処理によって故障したと判断された場合、当該判断時の評価対象の乖離を、次の故障判断処理では、サンプルから外すようにすることが好ましい。このようにすれば、サンプルとしての乖離の信頼性を向上させることができ、サンプルの精度を向上させることができる。
【００２９】
同様の観点から、情報取得部が発電相当量に加え日射情報を取得する構成では、一方のデータが存在するのに他方のデータが存在しない場合など、取得される情報に欠損があった場合には、当該情報に基づくデータを除外するようにしてもよい。例えば、日射情報があるにもかかわらず発電相当量が「０」であるような場合、当該発電相当量を用いた積算データや平均データを除外するという具合である。このようにすれば、異常値をとるデータが除外されるため、妥当な診断を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】太陽光発電システムを模式的に示す説明図である。
【図２】太陽光発電診断装置を示す機能ブロック図である。
【図３】診断処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】乖離度の算出及び故障判断の一例を示す説明図である。
【図５】診断処理の別例を示すフローチャートである。
【図６】システム間乖離度の算出記憶の別例を示すフローチャートである。
【図７】診断処理の別例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。図２は、太陽光発電診断装置の機能ブロック図である。
図２に示すように、太陽光発電診断装置３０は、太陽光発電システム（以下「システム」という）１，２，３に対して用いられる。以下、３つのシステム１〜３を区別するため、図中の記号Ａ〜Ｃを適宜用いる。また、以下では、発電量の差分（発電量差）などを求めるが、Ａシステム１とＢシステム２との間を「Ａ−Ｂ間」と記述する。同様に、Ａシステム１とＣシステム３との間を「Ａ−Ｃ間」、Ｂシステム２とＣシステム３との間を「Ｂ−Ｃ間」と記述する。なお、図１に示したように、システム１〜３では、太陽電池アレイ１０にて発電される電力がＰＣＳ２０にて取り出されて商用系統などの電力系統へ供給される。
【００３２】
太陽光発電診断装置３０は、計測データ受信部３１、実績履歴ＤＢ部３２、ユーザ設定部３３、診断部３４、表示部３５、及び、送信部３６を備えている。
計測データ受信部３１は、システム１〜３側の計測器５０から各種の情報を取得するための構成である。例えば、コンピュータシステムの入力ポートとして具現化される。なお、計測器５０からの情報は、有線で取得されるようにしてもよいし、無線で取得されるようにしてもよい。
【００３３】
計測器５０は、日射／温度計測部５１と、電力計測部５２とを有している。日射／温度計測部５１は、日射量及び温度情報を送信する。一方、電力計測部５２は、発電量を送信する。なお、電力計測部５２はＰＣＳ２０の機能として実現されるが、計測器５０自体がＰＣＳ２０の機能として実現されることもある。
【００３４】
発電量は、１分間の平均発電量となっている。詳しく言うと、電力計測部５２は、太陽電池アレイ１０にて発電される電力を所定秒（例えば６秒）ごとにサンプリングし、１分間の平均の発電量を送信する。
【００３５】
日射／温度計測部５１は、電力計測部５２と同一の間隔で、あるいは所定間隔（例えば１０分間隔）で、日射量及び温度情報を送信する。ここでは、１０分間隔で、その時点での日射量及び太陽電池アレイ１０のパネル周りの気温が送信されるものとする。もちろん、所定期間における平均日射量や平均温度を送信するようにしてもよい。また、温度情報は、気温でなく、パネルの温度そのものとしてもよい。パネルの温度の場合、通常、パネルの裏面温度となる。
【００３６】
計測データ受信部３１にて受信された情報は、実績履歴ＤＢ部３２に記憶される。上述したように、発電量は１分間の平均発電量であり、日射量及び温度情報は、１０分ごとの日射量及び気温である。
【００３７】
また、実績履歴ＤＢ部３２には、ユーザ設定部３３にて設定される各種のパラメータが記憶されている。
診断部３４は、乖離度算出処理部３７、乖離度ＤＢ部３８、及び、故障判断処理部３９を有している。
【００３８】
乖離度算出処理部３７は、評価時間帯におけるＡ〜Ｃの３つのシステム１〜３間の乖離度、すなわちＡ−Ｂ間、Ａ−Ｃ間及びＢ−Ｃ間の発電量の乖離度を算出する。本実施形態では、評価時間帯は、１２時〜１３時の太陽の南中時刻を含む時間帯である。乖離度算出処理部３７は、実績履歴ＤＢ部３２に記憶された１分間の発電量を基に、積算処理を行い、Ａ〜Ｃの３つのシステム１〜３毎の評価時間帯の発電量を求める。そして、発電量差を求め、乖離度（乖離率）を求める。
【００３９】
乖離度ＤＢ部３８は、ハードディスク装置などの記憶媒体として具現化される。この乖離度ＤＢ部３８には、日ごとに、評価時間帯におけるＡ〜Ｃの各システム１〜３間の乖離度が記憶される。
【００４０】
故障判断処理部３９は、乖離度ＤＢ部３８から、各システム１〜３間の乖離度をサンプルとして読み出し、乖離度の中央値を算出する。本実施形態において、サンプル数は、評価対象となる日から遡って２０日分の２０個とする。例えば８月３１日が評価対象となる日であれば、８月１１日〜３０日までの２０個のデータがサンプルとなる。そして、故障判断処理部３９は、算出した乖離度の中央値と評価対象となる日の乖離度とを比較し、システム１〜３の故障診断を行う。
【００４１】
表示部３５は、例えば液晶表示装置として具現化される。表示部３５には、故障判断処理部３９によってシステム１〜３のいずれかが故障したとの判断がなされた場合、その旨が表示される。また、送信部３６は、コンピュータシステムの出力ポートとして具現化され、所定条件成立時に、外部コンピュータシステムへ、システム１〜３の故障診断結果を通知する。
【００４２】
次に、診断処理の一例を、図３のフローチャートに基づいて説明する。
最初のＳ１００では、発電量、日射量、及び、温度情報を取得する。この処理は、図２中の計測器５０からの情報を、計測データ受信部３１にて取得するものである。
【００４３】
続くＳ１１０では、各種情報を記憶する。この処理は、Ｓ１００にて受信した情報を、図２中の実績履歴ＤＢ部３２に記憶するものである。これにより、上述したように、1分間の平均発電量、１０分ごとの日射量及び気温が記憶されることになる。
【００４４】
次のＳ１２０では、システム間の乖離度を算出して記憶する。ここではまず、１分間の発電量を積算処理し、評価時間帯における発電量を求める。そして、各システム１〜３間の発電量の乖離量である発電量差を求め、発電量差から乖離度を求める。具体的には、図４（ａ）に示すように、Ａ−Ｂ間の発電量差を求め、Ａを基準とするＡ−Ｂ間の乖離度を求める。同様に、Ａ−Ｃ間の発電量差を求めＡを基準とするＡ−Ｃ間の乖離度を、また、Ｂ−Ｃ間の発電量差を求めＢを基準とするＢ−Ｃ間の乖離度を求める。その後、乖離度ＤＢ部３８に、算出した乖離度を記憶する。これにより、評価時間帯におけるシステム１〜３間の乖離度が日毎に記憶されることになる。
【００４５】
次のＳ１３０では、サンプルの乖離度を読み出す。本実施形態では、評価対象日よりも過去の２０日分の乖離度をサンプルとして読み出す。例えば評価対象日が８月３１日であれば、８月１１〜３０日の乖離度を読み出すという具合である。
【００４６】
続くＳ１４０では、サンプルとして読み出した乖離度の中央値を算出する。
次のＳ１５０では、Ｓ１４０にて算出した乖離度の中央値と評価対象日の乖離度との差分を算出する。
【００４７】
続くＳ１６０では、Ｓ１５０で算出した乖離度の差分に基づき、故障を判断する。ここで故障判断の具体的な手法を説明する。
一例として、図４（ｂ）〜（ｄ）に示すような判断を行う。例えば、図４（ｂ）に示すように、過去乖離度（中央値）がＡ−Ｂ間で「１．５０」、Ａ−Ｃ間で「−３．０５」、Ｂ−Ｃ間で「−５．００」であるとし、評価乖離度（評価対象日の乖離度）がＡ−Ｂ間で「１．８６」、Ａ−Ｃ間で「６．８４」、Ｂ−Ｃ間で「５．０８」であるとすると、各差分は、Ａ−Ｂ間で「０．３６」、Ａ−Ｃ間で「９．８９」、Ｂ−Ｃ間で「１０．０８」となる。
【００４８】
このとき、差分が所定値（例えば５％）を上回っている場合、故障の可能性あり、と判断する。例えば図４（ｃ）に示すように、差分が５％以下となっているＡ−Ｂ間では、Ａシステム１もＢシステム２も共に正常であると判断される。一方、差分が５％を上回っているＡ−Ｃ間では、Ａシステム１を基準とするＡ−Ｃ間の乖離度であるため、Ａシステム１は正常でＣシステム３に故障の可能性あり、と判断する。同様に、差分が５％を上回っているＢ−Ｃ間では、Ｂシステム２を基準とするＢ−Ｃ間の乖離度であるため、Ｂシステム２は正常でＣシステム３に故障の可能性あり、と判断する。これらの結果から、図４（ｄ）に示すように、Ｃシステム３が故障した、と判断する。
【００４９】
故障判断後に実行されるＳ１７０では、故障したことを表示する。この処理は、表示部３５（図２参照）を介して故障したことを知らせるものである。
次のＳ１８０では、故障回数をインクリメントする。故障回数は、故障判断が累積して何回なされたかを示すものである。
【００５０】
続くＳ１９０では、故障回数が予め設定される設定回数を越えたか否かを判断する。ここで設定回数を越えたと判断された場合（Ｓ１９０：ＹＥＳ）、Ｓ２００にて故障したことを送信部３６（図１参照）から外部へ通知し、その後、診断処理を終了する。なお、故障診断結果及び故障回数は、例えば図２に示すように、実績履歴ＤＢ部３２に記憶しておくことが考えられる。一方、設定回数を越えていないと判断された場合（Ｓ１９０：ＮＯ）、Ｓ２００の処理を実行せず、診断処理を終了する。
【００５１】
次に、太陽光発電診断装置３０の発揮する効果を説明する。
本実施形態では、発電量、日射量及び温度情報を取得し（図３中のＳ１００）、これらの情報を記憶しておき（Ｓ１１０）、評価時間帯におけるシステム１〜３間の発電量の乖離度を算出して記憶する（Ｓ１２０）。次に、サンプルとしての乖離度を読み出し（Ｓ１３０）、サンプルとしての乖離度の中央値を算出して（Ｓ１４０）、評価対象となる日の乖離度との差分を算出する（Ｓ１５０）。そして、この差分に基づき、システム１〜３の単位で故障を判断する（Ｓ１６０）。
【００５２】
つまり、本実施形態では、システム１〜３間での乖離度を算出することにより、この乖離度の差分によって故障を判断するのである。すなわち、システム１〜３間で出力が異なっている場合でも、それは最初の時点の乖離度となるため、評価時点の乖離度との差分をとれば、確実な故障診断をすることができる。
【００５３】
また、図２に示すように日射量及び温度情報を取得する構成となっているが、図３に示した診断処理では、日射量などを用いず故障診断が可能となる。したがって、図２に示した日射／温度計測部５１の構成を省略してもよい。
【００５４】
さらにまた、システム１〜３間で太陽電池の種類が違っていても、また、太陽電池アレイ１０の設置角度が異なっていても、故障診断を行うことができる。
また、本実施形態では、過去の乖離度を求めるに際し、サンプルの乖離度の中央値を算出している（図３中のＳ１４０）。これにより、サンプルの乖離度に故障後のものが含まれていたとしても、基準となる過去の乖離度を適切に算出することができる。
【００５５】
さらにまた、本実施形態では、評価時間帯が１２時〜１３時となっており、太陽の南中時刻が含まれる。これにより、日射量が十分となる可能性が高くなり、故障診断の正当性が高くなる。
【００５６】
また、本実施形態では、故障回数をインクリメントし（図３中のＳ１８０）、予め設定される設定回数を故障回数が越えた場合（Ｓ１９０：ＹＥＳ）、外部へ通知する（Ｓ２００）。これにより、例えば利用者以外の第三者が故障を管理することもできるため、確実な故障の発見につながる。
【００５７】
なお、本実施形態における太陽光発電システム１〜３が「太陽光発電システム」に相当し、計測器５０が「太陽光発電システムに具備される計測器」に相当する。
また、本実施形態における太陽光発電診断装置３０が「太陽光発電診断装置」に相当し、計測データ受信部３１が「情報取得部」に相当し、実績履歴ＤＢ部３２が「情報記憶部」に相当し、乖離度ＤＢ部３８が「乖離記憶部」に相当し、診断部３４が「診断部」に相当し、送信部３６が「通知部」に相当する。
【００５８】
さらにまた、乖離度算出処理部３７の機能としての処理が「乖離算出処理」に相当し、図３中のＳ１２０として具現化される。さらにまた、故障判断処理部３９の機能としての処理が「故障判断処理」に相当し、図３中のＳ１３０〜Ｓ１６０として具現化される。
【００５９】
以上、本発明は、上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施できる。
（イ）診断処理の別例を図５のフローチャートに基づいて説明する。
【００６０】
Ｓ３００，Ｓ３１０の処理は、図３に示した診断処理におけるＳ１００，１１０の処理と同様である。また、Ｓ３３０〜Ｓ３６０の処理は、図３に示した診断処理におけるＳ１３０〜Ｓ１６０の処理と同様である。
【００６１】
Ｓ３２０では、評価時間帯におけるシステム１〜３間の乖離度を算出して乖離度ＤＢ部３８に記憶するのであるが、当該評価時間帯の日射量が予め設定される設定日射量に満たない場合、当該評価時間帯の乖離度をサンプルから外す。例えば図６に示すごとくである。
【００６２】
図６中のＳ３２１では、日射量が十分か否かを判断する。例えば、基準となる日射量を設定日射量として予め記憶しておき、この設定日射量との比較によって判断するという具合である。ここで日射量が十分であると判断された場合（Ｓ３２１：ＹＥＳ）、Ｓ３２２にて評価時間帯におけるシステム１〜３間の乖離度を算出し、Ｓ３２３にて乖離度をサンプルとして記憶する。一方、日射量が十分でないと判断された場合（Ｓ３２１：ＮＯ）、以降の処理を実行せず、処理を終了する。このとき、図５中のＳ３３０では、例えば、評価対象となる日以前でサンプルとして蓄積されている２０日分の乖離度を読み出すという具合である。
【００６３】
このようにするのは、曇天時においては、晴天時に比べ、システム１〜３間の乖離度が実際のものよりも大きくなる虞があるためである。このようにすれば、日射量が十分な条件下で算出された乖離度から中央値が算出されるため、中央値が妥当なものとなり、故障診断が妥当なものとなる。
【００６４】
また、図５に示す診断処理では特に、Ｓ３７０にて、評価対象となる日の評価時間帯における日射量が十分であるか否かを判断する。この処理は、図６中のＳ３２１と同様のものである。ここで日射量が十分であると判断された場合（Ｓ３７０：ＹＥＳ）、Ｓ３８０にて、故障したことを表示すると共に、故障診断の信頼度が高い旨を表示する。一方、日射量が十分でないと判断された場合（Ｓ３７０：ＮＯ）、故障したことを表示すると共に、故障診断の信頼度が低い旨を表示する。このようにすれば、上記実施形態の装置と同様の効果が奏されるとともに、単に故障の診断が行われる構成と比べて、故障診断の正当性まで判断することができる。
【００６５】
なお、ここでは、信頼度が高い旨、信頼度が低い旨のいずれかを表示するようにしたが（図５中のＳ３８０，Ｓ３９０）、例えば設定日射量との離れ具合などを数値として表示するようにしてもよい。
【００６６】
（ロ）診断処理の別例を図７のフローチャートに基づいて説明する。
Ｓ４００〜Ｓ４２０の処理は、図５に示した診断処理におけるＳ３００〜Ｓ３２０の処理と同様である。したがって、この場合も、評価時間帯の日射量が十分でない場合、当該評価時間帯におけるシステム１〜３間の乖離度がサンプルから外される。また、Ｓ４４０〜Ｓ４７０の処理は、図５に示した診断処理におけるＳ３３０〜Ｓ３６０の処理と同様である。
【００６７】
図７に示す診断処理では特に、Ｓ４２０に続くＳ４３０にて、日射量が十分であるか否かを判断する。この処理は、図５中のＳ３７０の処理と同様のものである。ここで日射量が十分であると判断された場合（Ｓ４３０：ＹＥＳ）、Ｓ４４０からの処理を実行する。一方、日射量が十分でないと判断された場合（Ｓ４３０：ＮＯ）、以降の処理を実行せずに、診断処理を終了する。つまり、日射量が不十分である場合には、診断処理を中止するのである。
【００６８】
このようにすれば、上記実施形態と同様の効果が奏されると共に、故障診断の正当性が不十分な場合、故障診断自体をキャンセルすることができる。
（ハ）上記実施形態では、評価時間帯を１２時〜１３時の１時間としているが、例えば１時間を上回る時間帯を設定してもよい。半日、１日、数日、数ヶ月を評価時間帯とすることも考えられる。また、上記実施形態では評価時間帯の発電量を積算処理しているが、評価時間帯の平均の発電量を用いてシステム１〜３間の乖離度を算出するようにしてもよい。
【００６９】
（ニ）上記実施形態では、計測器５０から送信される情報をそのまま実績履歴ＤＢ３２に記憶しているが、上記（ハ）で説明した評価時間帯に合わせて積算処理をした後のデータを実績履歴ＤＢ部３２に記憶するようにしてもよい。この場合、図２に破線で示すように、計測データ受信部３１にて受信された情報を、データ処理部４０によって前処理することが例示される。
【００７０】
（ホ）計測データ受信部３１にて取得される情報に欠損があった場合、当該情報に基づくデータを除外するようにしてもよい。例えば、日射量があるにもかかわらず発電量が「０」であるような場合、当該発電量を用いた積算データを除外するという具合である。この場合、図２に破線で示したデータ処理部４０にてデータを除外するようにしてもよいし、診断部３４における処理に際しデータを除外するようにしてもよい。
【００７１】
（へ）上記実施形態ではシステム１〜３を単位として故障診断を行っていたが、システム１〜３を構成する太陽電池アレイ１０を単位として故障診断を行うようにしてもよい。この場合も、太陽電池の種類や設置角度、あるいは、木陰になっているなどの理由による太陽電池アレイ１０間のばらつきを考慮した故障診断を行うことができる。
【００７２】
また、太陽電池アレイ１０を構成する太陽電池ストリング１３（図１参照）や太陽電池ストリングの一部を構成するサブストリングを単位として故障診断を行ってもよい。この場合も、太陽電池ストリング１３やサブストリングの出力のばらつきを考慮した故障診断を行うことができる。
【００７３】
（ト）上記実施形態では、サンプルとしての乖離度の中央値を算出し（図３中のＳ１４０）、この中央値を基準値として故障を判断していた。これに対し、サンプルとしての乖離度の平均値を算出し、この平均値を基準値として故障を判断するようにしてもよい。ただし、サンプルの乖離度に故障後のものが含まれると平均値が大きく推移する虞があるため、上記実施形態のような中央値、あるいは、サンプルとしての乖離度の標準偏差を用いて基準値を算出するようにするとよい。
【００７４】
（チ）上記実施形態では、発電量を取得する構成であったが（図３中のＳ１００）、発電量を導出可能な電流量を取得するようにしてもよい。また、乖離度を算出するようにしていたが、発電量差（乖離量）で故障を判断するようにしてもよい。
【００７５】
（リ）上記実施形態では、故障診断結果及び故障回数を、実績履歴ＤＢ部３２に記憶している。このとき、故障診断結果に基づき、故障したと判断された日の乖離度はサンプルとして読み出さないようにしてもよい。具体的には、図３中のＳ１３０にて、故障判断がなされていない日の乖離度を読み出す構成とする。この場合、例えば、評価対象となる日以前で故障の判断がなされていない２０日分の乖離度を読み出すという具合である。このようにすれば、サンプルとしての乖離度の信頼性を向上させることができ、サンプルの精度を向上させることができる。
【００７６】
（ヌ）上記実施形態では、系統連系システムを例に挙げたが、系統連系しない独立型の太陽光発電システムでも、同様に適当することができる。
【符号の説明】
【００７７】
１，２，３：太陽光発電システム
１０：太陽電池アレイ
１１：太陽電池モジュール
１２：太陽電池セル
１３：太陽電池ストリング
２０：パワーコンディショナ（ＰＣＳ）
３０：太陽光発電診断装置
３１：計測データ受信部
３２：実績履歴ＤＢ部
３３：ユーザ設定部
３４：診断部
３５：表示部
３６：送信部
３７：乖離度算出処理部
３８：乖離度ＤＢ部
３９：故障判断処理部
４０：データ処理部
５０：計測器
５１：日射／温度計測部
５２：電力計測部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電システムの故障を診断する太陽光発電診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、化石燃料の使用に伴う二酸化炭素等の排出による地球の温暖化、原子力発電所の事故や放射性廃棄物による放射能汚染など、地球環境とエネルギーに対する関心が高まっている。このような状況の下、太陽の入射光を利用した光電変換素子である太陽電池は無尽蔵かつクリーンなエネルギー源として注目されている。
【０００３】
太陽光発電システムの一つに、図１に示すような、系統連系型のシステムがある。太陽電池アレイ１０にて発電される電力は、パワーコンディショナ２０を介して、商用系統などの電力系統へ供給される。パワーコンディショナ２０は、ＤＣ／ＡＣ変換を行い、効率的に電力を取り出す。
【０００４】
ところで、太陽電池アレイ１０は、一辺が１〜２ｍ程度の太陽電池モジュール１１で構成されている。太陽電池モジュール１１は、一辺が１０ｃｍ程度の太陽電池セル１２を縦横に並べて構成されている。太陽電池モジュール１１を直列に接続したものを太陽電池ストリング１３と呼ぶ。
【０００５】
このとき、例えば太陽電池ストリング１３を構成する太陽電池モジュール１１の一つが故障すると、その分だけ、該当する太陽電池ストリング１３からの発電量は小さくなり、太陽電池アレイ１０全体の発電量が小さくなる。
【０００６】
ところが、太陽光発電システムにおける発電量は、日射量によっても大きく変化するため、発電量が低下したとしても、太陽電池モジュール１１などの故障による発電量の低下なのか、日射量の低下による発電量の低下なのか、の判断は容易ではない。
【０００７】
これを解決するための技術として、太陽電池ストリング１３同士の出力を比較し、基準となる太陽電池ストリング１３に対する別の太陽電池ストリング１３の出力低下を判断して、異常を検知するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−３３４７６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、特許文献１に記載される方法は、測定時において最高値を出力する太陽電池ストリング１３を基準とするものである。そのため、各太陽電池ストリング１３が同様の出力となることを前提としている。
【００１０】
しかしながら、太陽電池アレイ１０の設置場所によっては、特定の太陽電池ストリング１３が障害物の陰になることがあり得る。このような場合には、太陽電池ストリング１３が故障していなくても、その出力にばらつきが現れる虞がある。あるいは、性能上のばらつきが生じる虞がある。従来技術では、このような正常時に現れる出力のばらつきを考慮することができない。
【００１１】
本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、その目的は、太陽電池ストリングなどの構成単位同士の比較により、当該構成単位間に出力のばらつきがあっても、確実な故障診断が可能な太陽光発電診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した目的を達成するためになされた請求項１に記載の太陽光発電診断装置は、情報取得部と、情報記憶部と、診断部とを備えている。
情報取得部は、太陽光発電システムに具備される計測器から、所定の構成単位での発電相当量を取得する。発電相当量は、発電量を導出可能なものであり、発電量そのものであってもよいし、発電量を導出可能な電流量であってもよい。例えば太陽電池アレイで発電される電力は数秒ごとにサンプリングされ、これらサンプリングデータを基に１分間の平均発電量を発電相当量とすることが考えられる。また、情報記憶部は、情報取得部にて取得される情報を過去から現在にわたって記憶するためのものである。なお、構成単位については後述するが、一例として、太陽電池ストリングの単位であることが考えられる。
【００１３】
そして、診断部により、情報記憶部に記憶された発電相当量に基づき、乖離算出処理及び故障判断処理が実行される。
乖離算出処理では、構成単位間での特定の評価時間帯における発電相当値の乖離が算出される。「乖離」とは、乖離量であってもよいし、乖離度（乖離率）であってもよい。例えば発電相当量が発電量であれば、発電量の差分が乖離量となり、発電量の差分率が乖離度となる。また、特定の評価時間帯は、例えば９時〜１１時といった数時間程度の時間帯であることが考えられる。ただし、評価時間帯は、任意に設定すればよく、例えば半日であってもよいし、１日であってもよい。また、数日〜数ヶ月という時間帯を設定してもよい。
【００１４】
故障判断処理では、例えば乖離度として算出される乖離に基づき、複数のサンプルとしての乖離から基準値が算出される。基準値については後述するが、一例として、平均値であることが考えられる。そして、この基準値と評価対象となる乖離との差分を求めることによって、構成単位での故障を判断する。
【００１５】
つまり、本発明では、構成単位間での乖離を算出することにより、この乖離の差分によって故障を判断するのである。すなわち、構成単位間で出力のばらつきがあっても、それは最初の時点の乖離となるため、評価時点の乖離との差分をとれば、確実な故障診断をすることができる。また、本発明では、日射量などを用いず故障診断を可能とするため、構成が簡単になる。
【００１６】
なお、評価時間帯における発電相当量は、積算処理されたものとしてもよいし、平均処理されたものとしてもよい。このように、発電相当量から評価時間帯における発電相当量を算出する際、積算処理や平均処理が必要なことを考えると、上述した情報記憶部には、積算処理や平均処理された後のデータを記憶するようにしてもよい。
【００１７】
ところで、サンプルとしての乖離を用いて過去の乖離を導出することから、請求項２に示すように、乖離算出処理にて算出される乖離を過去から現在にわたって記憶するための乖離記憶部を備える構成としてもよい。この場合、故障判断処理では、乖離記憶部に記憶された乖離を読み出して用いることになる。
【００１８】
ここで、「基準値」について言及する。基準値は、上述したように、サンプルとしての乖離の平均値であることが例示される（請求項３）。ただし、サンプルの中に故障した後のものが含まれると、平均値が大きく推移する虞がある。
【００１９】
そこで、請求項４に示すように、サンプルとしての乖離の中央値を用いるようにするとよい。また、請求項５に示すように、サンプルとしての乖離の標準偏差を用いて算出するようにするとよい。これらの構成によれば、たとえサンプルの中に故障した後のものが含まれた場合であっても、妥当な基準値を得られる可能性が高くなる。
【００２０】
また、「構成単位」について言及する。構成単位は、上述したように、太陽電池ストリングの単位や太陽電池ストリングを構成するサブストリングの単位であることが例示される（請求項８）。このようにすれば、太陽電池ストリング間に出力のばらつきがあっても、確実な故障診断をすることができる。
【００２１】
あるいは、請求項６に示すように、太陽光発電システムの単位とすることが考えられる。太陽光発電システムの単位であれば各システムの出力が異なっていることが往々にしてあるが、その場合でも、確実な故障診断をすることができる。また、請求項７に示すように、太陽光発電システムを構成する太陽電池アレイの単位であってもよい。これらの構成を採用すれば、太陽電池の種類が異なっていても、また、設置角度が異なっていても、確実な故障診断をすることができる。
【００２２】
ところで、日射量などの情報を用いずとも故障診断が可能になることは既に述べたが、日射量などの情報を積極的に取得する構成とすれば、より確実な故障診断が可能となる。例えば、請求項９に示すように、情報取得部が発電相当量に加え日射量を導出可能な日射情報を取得する構成の下、評価時間帯における日射情報に基づく日射量と予め設定される設定日射量とを比較し、日射量が設定日射量に満たない場合、当該評価時間帯における乖離をサンプルから外すことが考えられる。このようにすれば、日射量が十分な条件下で算出された乖離がサンプルとして採用されるため、基準値が妥当なものとなり、妥当な故障診断を行うことができる。
【００２３】
また、このような構成を前提として、次のような構成を採用することが考えられる。
すなわち、請求項１０に示すように、診断部が、評価対象の乖離に対応する日射情報に基づく日射量と設定日射量とを比較して、判断処理の信頼度を判定する構成を採用することが考えられる。例えば、設定日射量よりも実際の日射量が大きい場合、信頼度が高い旨を示す情報を出力するという具合である。また例えば、設定日射量よりも実際の日射量が小さい場合、信頼度が低い旨を示す情報を出力するという具合である。なお、信頼度は、「高い」、「低い」といった情報であってもよいし、設定日射量との離れ具合を示す数値などの情報であってもよい。このようにすれば、単に故障の診断が行われる構成と比べて、故障診断の正当性まで判断することができる。
【００２４】
また、請求項１１に示すように、診断部が、評価対象の乖離に対応する日射情報に基づく日射量と設定日射量とを比較して、判断処理の実行の有無を決定する構成を採用することが考えられる。例えば、設定日射量よりも実際の日射量が大きい場合に、故障判断処理を実行するという具合である。また例えば、設定日射量よりも実際の日射量が小さい場合に、故障判断処理を実行しないという具合である。このようにすれば、上述した故障診断の正当性が不十分な場合、故障診断自体をキャンセルすることができる。
【００２５】
なお、日射量が十分な場合に故障診断の正当性が高くなることに鑑み、請求項１２に示すように、評価時間帯が太陽の南中時刻を含むようにするとよい。このようにすれば、故障診断の正当性が高くなる。
【００２６】
また、サンプルの数は、例えば２０日分の２０個とすることが考えられるが、請求項１３に示すように、設定変更可能にしてもよい。例えば季節などで異なる日射量を考慮して妥当なサンプル数を設定すれば、確実な故障診断に寄与する。評価時間帯の乖離がサンプルから外される場合（請求項９）、サンプル数を減らしてもよいし、サンプル数が同じになるように過去に遡ってデータ取得するようにしてもよい。
【００２７】
ところで、請求項１４に示すように、故障判断処理によって故障したと判断された回数が予め設定された設定回数を越えると、通知部が、構成単位の故障を外部へ通知するようにしてもよい。このようにすれば、例えば利用者以外の第三者が故障を管理することもできるため、確実な故障の発見につながる。
【００２８】
また、複数回の故障判断を行うような構成では、請求項１５に示すように、故障判断処理によって故障したと判断された場合、当該判断時の評価対象の乖離を、次の故障判断処理では、サンプルから外すようにすることが好ましい。このようにすれば、サンプルとしての乖離の信頼性を向上させることができ、サンプルの精度を向上させることができる。
【００２９】
同様の観点から、情報取得部が発電相当量に加え日射情報を取得する構成では、一方のデータが存在するのに他方のデータが存在しない場合など、取得される情報に欠損があった場合には、当該情報に基づくデータを除外するようにしてもよい。例えば、日射情報があるにもかかわらず発電相当量が「０」であるような場合、当該発電相当量を用いた積算データや平均データを除外するという具合である。このようにすれば、異常値をとるデータが除外されるため、妥当な診断を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】太陽光発電システムを模式的に示す説明図である。
【図２】太陽光発電診断装置を示す機能ブロック図である。
【図３】診断処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】乖離度の算出及び故障判断の一例を示す説明図である。
【図５】診断処理の別例を示すフローチャートである。
【図６】システム間乖離度の算出記憶の別例を示すフローチャートである。
【図７】診断処理の別例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。図２は、太陽光発電診断装置の機能ブロック図である。
図２に示すように、太陽光発電診断装置３０は、太陽光発電システム（以下「システム」という）１，２，３に対して用いられる。以下、３つのシステム１〜３を区別するため、図中の記号Ａ〜Ｃを適宜用いる。また、以下では、発電量の差分（発電量差）などを求めるが、Ａシステム１とＢシステム２との間を「Ａ−Ｂ間」と記述する。同様に、Ａシステム１とＣシステム３との間を「Ａ−Ｃ間」、Ｂシステム２とＣシステム３との間を「Ｂ−Ｃ間」と記述する。なお、図１に示したように、システム１〜３では、太陽電池アレイ１０にて発電される電力がＰＣＳ２０にて取り出されて商用系統などの電力系統へ供給される。
【００３２】
太陽光発電診断装置３０は、計測データ受信部３１、実績履歴ＤＢ部３２、ユーザ設定部３３、診断部３４、表示部３５、及び、送信部３６を備えている。
計測データ受信部３１は、システム１〜３側の計測器５０から各種の情報を取得するための構成である。例えば、コンピュータシステムの入力ポートとして具現化される。なお、計測器５０からの情報は、有線で取得されるようにしてもよいし、無線で取得されるようにしてもよい。
【００３３】
計測器５０は、日射／温度計測部５１と、電力計測部５２とを有している。日射／温度計測部５１は、日射量及び温度情報を送信する。一方、電力計測部５２は、発電量を送信する。なお、電力計測部５２はＰＣＳ２０の機能として実現されるが、計測器５０自体がＰＣＳ２０の機能として実現されることもある。
【００３４】
発電量は、１分間の平均発電量となっている。詳しく言うと、電力計測部５２は、太陽電池アレイ１０にて発電される電力を所定秒（例えば６秒）ごとにサンプリングし、１分間の平均の発電量を送信する。
【００３５】
日射／温度計測部５１は、電力計測部５２と同一の間隔で、あるいは所定間隔（例えば１０分間隔）で、日射量及び温度情報を送信する。ここでは、１０分間隔で、その時点での日射量及び太陽電池アレイ１０のパネル周りの気温が送信されるものとする。もちろん、所定期間における平均日射量や平均温度を送信するようにしてもよい。また、温度情報は、気温でなく、パネルの温度そのものとしてもよい。パネルの温度の場合、通常、パネルの裏面温度となる。
【００３６】
計測データ受信部３１にて受信された情報は、実績履歴ＤＢ部３２に記憶される。上述したように、発電量は１分間の平均発電量であり、日射量及び温度情報は、１０分ごとの日射量及び気温である。
【００３７】
また、実績履歴ＤＢ部３２には、ユーザ設定部３３にて設定される各種のパラメータが記憶されている。
診断部３４は、乖離度算出処理部３７、乖離度ＤＢ部３８、及び、故障判断処理部３９を有している。
【００３８】
乖離度算出処理部３７は、評価時間帯におけるＡ〜Ｃの３つのシステム１〜３間の乖離度、すなわちＡ−Ｂ間、Ａ−Ｃ間及びＢ−Ｃ間の発電量の乖離度を算出する。本実施形態では、評価時間帯は、１２時〜１３時の太陽の南中時刻を含む時間帯である。乖離度算出処理部３７は、実績履歴ＤＢ部３２に記憶された１分間の発電量を基に、積算処理を行い、Ａ〜Ｃの３つのシステム１〜３毎の評価時間帯の発電量を求める。そして、発電量差を求め、乖離度（乖離率）を求める。
【００３９】
乖離度ＤＢ部３８は、ハードディスク装置などの記憶媒体として具現化される。この乖離度ＤＢ部３８には、日ごとに、評価時間帯におけるＡ〜Ｃの各システム１〜３間の乖離度が記憶される。
【００４０】
故障判断処理部３９は、乖離度ＤＢ部３８から、各システム１〜３間の乖離度をサンプルとして読み出し、乖離度の中央値を算出する。本実施形態において、サンプル数は、評価対象となる日から遡って２０日分の２０個とする。例えば８月３１日が評価対象となる日であれば、８月１１日〜３０日までの２０個のデータがサンプルとなる。そして、故障判断処理部３９は、算出した乖離度の中央値と評価対象となる日の乖離度とを比較し、システム１〜３の故障診断を行う。
【００４１】
表示部３５は、例えば液晶表示装置として具現化される。表示部３５には、故障判断処理部３９によってシステム１〜３のいずれかが故障したとの判断がなされた場合、その旨が表示される。また、送信部３６は、コンピュータシステムの出力ポートとして具現化され、所定条件成立時に、外部コンピュータシステムへ、システム１〜３の故障診断結果を通知する。
【００４２】
次に、診断処理の一例を、図３のフローチャートに基づいて説明する。
最初のＳ１００では、発電量、日射量、及び、温度情報を取得する。この処理は、図２中の計測器５０からの情報を、計測データ受信部３１にて取得するものである。
【００４３】
続くＳ１１０では、各種情報を記憶する。この処理は、Ｓ１００にて受信した情報を、図２中の実績履歴ＤＢ部３２に記憶するものである。これにより、上述したように、1分間の平均発電量、１０分ごとの日射量及び気温が記憶されることになる。
【００４４】
次のＳ１２０では、システム間の乖離度を算出して記憶する。ここではまず、１分間の発電量を積算処理し、評価時間帯における発電量を求める。そして、各システム１〜３間の発電量の乖離量である発電量差を求め、発電量差から乖離度を求める。具体的には、図４（ａ）に示すように、Ａ−Ｂ間の発電量差を求め、Ａを基準とするＡ−Ｂ間の乖離度を求める。同様に、Ａ−Ｃ間の発電量差を求めＡを基準とするＡ−Ｃ間の乖離度を、また、Ｂ−Ｃ間の発電量差を求めＢを基準とするＢ−Ｃ間の乖離度を求める。その後、乖離度ＤＢ部３８に、算出した乖離度を記憶する。これにより、評価時間帯におけるシステム１〜３間の乖離度が日毎に記憶されることになる。
【００４５】
次のＳ１３０では、サンプルの乖離度を読み出す。本実施形態では、評価対象日よりも過去の２０日分の乖離度をサンプルとして読み出す。例えば評価対象日が８月３１日であれば、８月１１〜３０日の乖離度を読み出すという具合である。
【００４６】
続くＳ１４０では、サンプルとして読み出した乖離度の中央値を算出する。
次のＳ１５０では、Ｓ１４０にて算出した乖離度の中央値と評価対象日の乖離度との差分を算出する。
【００４７】
続くＳ１６０では、Ｓ１５０で算出した乖離度の差分に基づき、故障を判断する。ここで故障判断の具体的な手法を説明する。
一例として、図４（ｂ）〜（ｄ）に示すような判断を行う。例えば、図４（ｂ）に示すように、過去乖離度（中央値）がＡ−Ｂ間で「１．５０」、Ａ−Ｃ間で「−３．０５」、Ｂ−Ｃ間で「−５．００」であるとし、評価乖離度（評価対象日の乖離度）がＡ−Ｂ間で「１．８６」、Ａ−Ｃ間で「６．８４」、Ｂ−Ｃ間で「５．０８」であるとすると、各差分は、Ａ−Ｂ間で「０．３６」、Ａ−Ｃ間で「９．８９」、Ｂ−Ｃ間で「１０．０８」となる。
【００４８】
このとき、差分が所定値（例えば５％）を上回っている場合、故障の可能性あり、と判断する。例えば図４（ｃ）に示すように、差分が５％以下となっているＡ−Ｂ間では、Ａシステム１もＢシステム２も共に正常であると判断される。一方、差分が５％を上回っているＡ−Ｃ間では、Ａシステム１を基準とするＡ−Ｃ間の乖離度であるため、Ａシステム１は正常でＣシステム３に故障の可能性あり、と判断する。同様に、差分が５％を上回っているＢ−Ｃ間では、Ｂシステム２を基準とするＢ−Ｃ間の乖離度であるため、Ｂシステム２は正常でＣシステム３に故障の可能性あり、と判断する。これらの結果から、図４（ｄ）に示すように、Ｃシステム３が故障した、と判断する。
【００４９】
故障判断後に実行されるＳ１７０では、故障したことを表示する。この処理は、表示部３５（図２参照）を介して故障したことを知らせるものである。
次のＳ１８０では、故障回数をインクリメントする。故障回数は、故障判断が累積して何回なされたかを示すものである。
【００５０】
続くＳ１９０では、故障回数が予め設定される設定回数を越えたか否かを判断する。ここで設定回数を越えたと判断された場合（Ｓ１９０：ＹＥＳ）、Ｓ２００にて故障したことを送信部３６（図１参照）から外部へ通知し、その後、診断処理を終了する。なお、故障診断結果及び故障回数は、例えば図２に示すように、実績履歴ＤＢ部３２に記憶しておくことが考えられる。一方、設定回数を越えていないと判断された場合（Ｓ１９０：ＮＯ）、Ｓ２００の処理を実行せず、診断処理を終了する。
【００５１】
次に、太陽光発電診断装置３０の発揮する効果を説明する。
本実施形態では、発電量、日射量及び温度情報を取得し（図３中のＳ１００）、これらの情報を記憶しておき（Ｓ１１０）、評価時間帯におけるシステム１〜３間の発電量の乖離度を算出して記憶する（Ｓ１２０）。次に、サンプルとしての乖離度を読み出し（Ｓ１３０）、サンプルとしての乖離度の中央値を算出して（Ｓ１４０）、評価対象となる日の乖離度との差分を算出する（Ｓ１５０）。そして、この差分に基づき、システム１〜３の単位で故障を判断する（Ｓ１６０）。
【００５２】
つまり、本実施形態では、システム１〜３間での乖離度を算出することにより、この乖離度の差分によって故障を判断するのである。すなわち、システム１〜３間で出力が異なっている場合でも、それは最初の時点の乖離度となるため、評価時点の乖離度との差分をとれば、確実な故障診断をすることができる。
【００５３】
また、図２に示すように日射量及び温度情報を取得する構成となっているが、図３に示した診断処理では、日射量などを用いず故障診断が可能となる。したがって、図２に示した日射／温度計測部５１の構成を省略してもよい。
【００５４】
さらにまた、システム１〜３間で太陽電池の種類が違っていても、また、太陽電池アレイ１０の設置角度が異なっていても、故障診断を行うことができる。
また、本実施形態では、過去の乖離度を求めるに際し、サンプルの乖離度の中央値を算出している（図３中のＳ１４０）。これにより、サンプルの乖離度に故障後のものが含まれていたとしても、基準となる過去の乖離度を適切に算出することができる。
【００５５】
さらにまた、本実施形態では、評価時間帯が１２時〜１３時となっており、太陽の南中時刻が含まれる。これにより、日射量が十分となる可能性が高くなり、故障診断の正当性が高くなる。
【００５６】
また、本実施形態では、故障回数をインクリメントし（図３中のＳ１８０）、予め設定される設定回数を故障回数が越えた場合（Ｓ１９０：ＹＥＳ）、外部へ通知する（Ｓ２００）。これにより、例えば利用者以外の第三者が故障を管理することもできるため、確実な故障の発見につながる。
【００５７】
なお、本実施形態における太陽光発電システム１〜３が「太陽光発電システム」に相当し、計測器５０が「太陽光発電システムに具備される計測器」に相当する。
また、本実施形態における太陽光発電診断装置３０が「太陽光発電診断装置」に相当し、計測データ受信部３１が「情報取得部」に相当し、実績履歴ＤＢ部３２が「情報記憶部」に相当し、乖離度ＤＢ部３８が「乖離記憶部」に相当し、診断部３４が「診断部」に相当し、送信部３６が「通知部」に相当する。
【００５８】
さらにまた、乖離度算出処理部３７の機能としての処理が「乖離算出処理」に相当し、図３中のＳ１２０として具現化される。さらにまた、故障判断処理部３９の機能としての処理が「故障判断処理」に相当し、図３中のＳ１３０〜Ｓ１６０として具現化される。
【００５９】
以上、本発明は、上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施できる。
（イ）診断処理の別例を図５のフローチャートに基づいて説明する。
【００６０】
Ｓ３００，Ｓ３１０の処理は、図３に示した診断処理におけるＳ１００，１１０の処理と同様である。また、Ｓ３３０〜Ｓ３６０の処理は、図３に示した診断処理におけるＳ１３０〜Ｓ１６０の処理と同様である。
【００６１】
Ｓ３２０では、評価時間帯におけるシステム１〜３間の乖離度を算出して乖離度ＤＢ部３８に記憶するのであるが、当該評価時間帯の日射量が予め設定される設定日射量に満たない場合、当該評価時間帯の乖離度をサンプルから外す。例えば図６に示すごとくである。
【００６２】
図６中のＳ３２１では、日射量が十分か否かを判断する。例えば、基準となる日射量を設定日射量として予め記憶しておき、この設定日射量との比較によって判断するという具合である。ここで日射量が十分であると判断された場合（Ｓ３２１：ＹＥＳ）、Ｓ３２２にて評価時間帯におけるシステム１〜３間の乖離度を算出し、Ｓ３２３にて乖離度をサンプルとして記憶する。一方、日射量が十分でないと判断された場合（Ｓ３２１：ＮＯ）、以降の処理を実行せず、処理を終了する。このとき、図５中のＳ３３０では、例えば、評価対象となる日以前でサンプルとして蓄積されている２０日分の乖離度を読み出すという具合である。
【００６３】
このようにするのは、曇天時においては、晴天時に比べ、システム１〜３間の乖離度が実際のものよりも大きくなる虞があるためである。このようにすれば、日射量が十分な条件下で算出された乖離度から中央値が算出されるため、中央値が妥当なものとなり、故障診断が妥当なものとなる。
【００６４】
また、図５に示す診断処理では特に、Ｓ３７０にて、評価対象となる日の評価時間帯における日射量が十分であるか否かを判断する。この処理は、図６中のＳ３２１と同様のものである。ここで日射量が十分であると判断された場合（Ｓ３７０：ＹＥＳ）、Ｓ３８０にて、故障したことを表示すると共に、故障診断の信頼度が高い旨を表示する。一方、日射量が十分でないと判断された場合（Ｓ３７０：ＮＯ）、故障したことを表示すると共に、故障診断の信頼度が低い旨を表示する。このようにすれば、上記実施形態の装置と同様の効果が奏されるとともに、単に故障の診断が行われる構成と比べて、故障診断の正当性まで判断することができる。
【００６５】
なお、ここでは、信頼度が高い旨、信頼度が低い旨のいずれかを表示するようにしたが（図５中のＳ３８０，Ｓ３９０）、例えば設定日射量との離れ具合などを数値として表示するようにしてもよい。
【００６６】
（ロ）診断処理の別例を図７のフローチャートに基づいて説明する。
Ｓ４００〜Ｓ４２０の処理は、図５に示した診断処理におけるＳ３００〜Ｓ３２０の処理と同様である。したがって、この場合も、評価時間帯の日射量が十分でない場合、当該評価時間帯におけるシステム１〜３間の乖離度がサンプルから外される。また、Ｓ４４０〜Ｓ４７０の処理は、図５に示した診断処理におけるＳ３３０〜Ｓ３６０の処理と同様である。
【００６７】
図７に示す診断処理では特に、Ｓ４２０に続くＳ４３０にて、日射量が十分であるか否かを判断する。この処理は、図５中のＳ３７０の処理と同様のものである。ここで日射量が十分であると判断された場合（Ｓ４３０：ＹＥＳ）、Ｓ４４０からの処理を実行する。一方、日射量が十分でないと判断された場合（Ｓ４３０：ＮＯ）、以降の処理を実行せずに、診断処理を終了する。つまり、日射量が不十分である場合には、診断処理を中止するのである。
【００６８】
このようにすれば、上記実施形態と同様の効果が奏されると共に、故障診断の正当性が不十分な場合、故障診断自体をキャンセルすることができる。
（ハ）上記実施形態では、評価時間帯を１２時〜１３時の１時間としているが、例えば１時間を上回る時間帯を設定してもよい。半日、１日、数日、数ヶ月を評価時間帯とすることも考えられる。また、上記実施形態では評価時間帯の発電量を積算処理しているが、評価時間帯の平均の発電量を用いてシステム１〜３間の乖離度を算出するようにしてもよい。
【００６９】
（ニ）上記実施形態では、計測器５０から送信される情報をそのまま実績履歴ＤＢ３２に記憶しているが、上記（ハ）で説明した評価時間帯に合わせて積算処理をした後のデータを実績履歴ＤＢ部３２に記憶するようにしてもよい。この場合、図２に破線で示すように、計測データ受信部３１にて受信された情報を、データ処理部４０によって前処理することが例示される。
【００７０】
（ホ）計測データ受信部３１にて取得される情報に欠損があった場合、当該情報に基づくデータを除外するようにしてもよい。例えば、日射量があるにもかかわらず発電量が「０」であるような場合、当該発電量を用いた積算データを除外するという具合である。この場合、図２に破線で示したデータ処理部４０にてデータを除外するようにしてもよいし、診断部３４における処理に際しデータを除外するようにしてもよい。
【００７１】
（へ）上記実施形態ではシステム１〜３を単位として故障診断を行っていたが、システム１〜３を構成する太陽電池アレイ１０を単位として故障診断を行うようにしてもよい。この場合も、太陽電池の種類や設置角度、あるいは、木陰になっているなどの理由による太陽電池アレイ１０間のばらつきを考慮した故障診断を行うことができる。
【００７２】
また、太陽電池アレイ１０を構成する太陽電池ストリング１３（図１参照）や太陽電池ストリングの一部を構成するサブストリングを単位として故障診断を行ってもよい。この場合も、太陽電池ストリング１３やサブストリングの出力のばらつきを考慮した故障診断を行うことができる。
【００７３】
（ト）上記実施形態では、サンプルとしての乖離度の中央値を算出し（図３中のＳ１４０）、この中央値を基準値として故障を判断していた。これに対し、サンプルとしての乖離度の平均値を算出し、この平均値を基準値として故障を判断するようにしてもよい。ただし、サンプルの乖離度に故障後のものが含まれると平均値が大きく推移する虞があるため、上記実施形態のような中央値、あるいは、サンプルとしての乖離度の標準偏差を用いて基準値を算出するようにするとよい。
【００７４】
（チ）上記実施形態では、発電量を取得する構成であったが（図３中のＳ１００）、発電量を導出可能な電流量を取得するようにしてもよい。また、乖離度を算出するようにしていたが、発電量差（乖離量）で故障を判断するようにしてもよい。
【００７５】
（リ）上記実施形態では、故障診断結果及び故障回数を、実績履歴ＤＢ部３２に記憶している。このとき、故障診断結果に基づき、故障したと判断された日の乖離度はサンプルとして読み出さないようにしてもよい。具体的には、図３中のＳ１３０にて、故障判断がなされていない日の乖離度を読み出す構成とする。この場合、例えば、評価対象となる日以前で故障の判断がなされていない２０日分の乖離度を読み出すという具合である。このようにすれば、サンプルとしての乖離度の信頼性を向上させることができ、サンプルの精度を向上させることができる。
【００７６】
（ヌ）上記実施形態では、系統連系システムを例に挙げたが、系統連系しない独立型の太陽光発電システムでも、同様に適当することができる。
【符号の説明】
【００７７】
１，２，３：太陽光発電システム
１０：太陽電池アレイ
１１：太陽電池モジュール
１２：太陽電池セル
１３：太陽電池ストリング
２０：パワーコンディショナ（ＰＣＳ）
３０：太陽光発電診断装置
３１：計測データ受信部
３２：実績履歴ＤＢ部
３３：ユーザ設定部
３４：診断部
３５：表示部
３６：送信部
３７：乖離度算出処理部
３８：乖離度ＤＢ部
３９：故障判断処理部
４０：データ処理部
５０：計測器
５１：日射／温度計測部
５２：電力計測部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光発電システムに具備される計測器から、所定の構成単位での発電量を導出可能な発電相当量を取得する情報取得部と、
前記情報取得部にて取得される前記発電相当量を過去から現在にわたって記憶するための情報記憶部と、
前記情報記憶部にて記憶された前記発電相当量に基づき、前記構成単位間での特定の評価時間帯における発電相当量の乖離を算出する乖離算出処理、
及び、前記乖離算出処理にて算出される前記乖離に基づき、複数のサンプルとしての乖離から基準値を算出し、当該基準値と評価対象となる乖離との差分を求めることによって、前記構成単位での故障を判断する故障判断処理、
を実行可能な診断部と、
を備えていることを特徴とする太陽光発電診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽光発電診断装置において、
前記乖離算出処理にて算出される前記乖離を過去から現在にわたって記憶するための乖離記憶部を備えていること
を特徴とする太陽光発電診断装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の太陽光発電診断装置において、
前記基準値は、前記サンプルとしての前記乖離の平均値であること
を特徴とする太陽光発電診断装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の太陽光発電診断装置において、
前記基準値は、前記サンプルとしての前記乖離の中央値であること
を特徴とする太陽光発電診断装置。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の太陽光発電診断装置において、
前記基準値は、前記サンプルとしての前記乖離の標準偏差を用いて算出されること
を特徴とする太陽光発電診断装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の太陽光発電診断装置において、
前記構成単位は、前記太陽光発電システムの単位であること
を特徴とする太陽光発電診断装置。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の太陽光発電診断装置において、
前記構成単位は、前記太陽光発電システムを構成する太陽電池アレイの単位であること
を特徴とする太陽光発電診断装置。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の太陽光発電診断装置において、
前記構成単位は、前記太陽光発電システムの太陽電池アレイを構成する太陽電池ストリング又はそのサブストリングの単位であること
を特徴とする太陽光発電診断装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の太陽光発電診断装置において、
前記情報取得部は、前記発電相当量に加え、日射量を導出可能な日射情報を取得するようになっており、
前記評価時間帯における前記日射情報に基づく日射量と予め設定される設定日射量とを比較し、前記日射量が前記設定日射量に満たない場合、当該評価時間帯における前記乖離を前記サンプルから外すこと
を特徴とする太陽光発電診断装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の太陽光発電診断装置において、
前記診断部は、前記評価対象の前記乖離に対応する前記日射情報に基づく日射量と前記設定日射量とを比較して、前記故障判断処理の信頼度を判定すること
を特徴とする太陽光発電診断装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の太陽光発電診断装置において、
前記診断部は、前記評価対象の前記乖離に対応する前記日射情報に基づく日射量と前記設定日射量とを比較して、前記故障判断処理の実行の有無を決定すること
を特徴とする太陽光発電診断装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の太陽光発電診断装置において、
前記サンプルの数は、設定変更可能となっていること
を特徴とする太陽光発電診断装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の太陽光発電診断装置において、
前記評価時間帯は、南中時刻を含む時間帯であること
を特徴とする太陽光発電診断装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の太陽光発電診断装置において、
前記故障判断処理によって故障したと判断された回数が予め設定された設定回数を越えると、前記構成単位の故障を外部へ通知する通知部を備えていること
を特徴とする太陽光発電診断装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載の太陽光発電診断装置において、
前記故障判断処理によって故障したと判断された場合、当該判断時の前記評価対象の乖離を、次の故障判断処理では、前記サンプルから外すこと
を特徴とする太陽光発電診断装置。
【請求項１】
太陽光発電システムに具備される計測器から、所定の構成単位での発電量を導出可能な発電相当量を取得する情報取得部と、
前記情報取得部にて取得される前記発電相当量を過去から現在にわたって記憶するための情報記憶部と、
前記情報記憶部にて記憶された前記発電相当量に基づき、前記構成単位間での特定の評価時間帯における発電相当量の乖離を算出する乖離算出処理、
及び、前記乖離算出処理にて算出される前記乖離に基づき、複数のサンプルとしての乖離から基準値を算出し、当該基準値と評価対象となる乖離との差分を求めることによって、前記構成単位での故障を判断する故障判断処理、
を実行可能な診断部と、
を備えていることを特徴とする太陽光発電診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽光発電診断装置において、
前記乖離算出処理にて算出される前記乖離を過去から現在にわたって記憶するための乖離記憶部を備えていること
を特徴とする太陽光発電診断装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の太陽光発電診断装置において、
前記基準値は、前記サンプルとしての前記乖離の平均値であること
を特徴とする太陽光発電診断装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の太陽光発電診断装置において、
前記基準値は、前記サンプルとしての前記乖離の中央値であること
を特徴とする太陽光発電診断装置。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の太陽光発電診断装置において、
前記基準値は、前記サンプルとしての前記乖離の標準偏差を用いて算出されること
を特徴とする太陽光発電診断装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の太陽光発電診断装置において、
前記構成単位は、前記太陽光発電システムの単位であること
を特徴とする太陽光発電診断装置。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の太陽光発電診断装置において、
前記構成単位は、前記太陽光発電システムを構成する太陽電池アレイの単位であること
を特徴とする太陽光発電診断装置。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の太陽光発電診断装置において、
前記構成単位は、前記太陽光発電システムの太陽電池アレイを構成する太陽電池ストリング又はそのサブストリングの単位であること
を特徴とする太陽光発電診断装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の太陽光発電診断装置において、
前記情報取得部は、前記発電相当量に加え、日射量を導出可能な日射情報を取得するようになっており、
前記評価時間帯における前記日射情報に基づく日射量と予め設定される設定日射量とを比較し、前記日射量が前記設定日射量に満たない場合、当該評価時間帯における前記乖離を前記サンプルから外すこと
を特徴とする太陽光発電診断装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の太陽光発電診断装置において、
前記診断部は、前記評価対象の前記乖離に対応する前記日射情報に基づく日射量と前記設定日射量とを比較して、前記故障判断処理の信頼度を判定すること
を特徴とする太陽光発電診断装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の太陽光発電診断装置において、
前記診断部は、前記評価対象の前記乖離に対応する前記日射情報に基づく日射量と前記設定日射量とを比較して、前記故障判断処理の実行の有無を決定すること
を特徴とする太陽光発電診断装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の太陽光発電診断装置において、
前記サンプルの数は、設定変更可能となっていること
を特徴とする太陽光発電診断装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の太陽光発電診断装置において、
前記評価時間帯は、南中時刻を含む時間帯であること
を特徴とする太陽光発電診断装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の太陽光発電診断装置において、
前記故障判断処理によって故障したと判断された回数が予め設定された設定回数を越えると、前記構成単位の故障を外部へ通知する通知部を備えていること
を特徴とする太陽光発電診断装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載の太陽光発電診断装置において、
前記故障判断処理によって故障したと判断された場合、当該判断時の前記評価対象の乖離を、次の故障判断処理では、前記サンプルから外すこと
を特徴とする太陽光発電診断装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１０４７５０（Ｐ２０１２−１０４７５０Ａ）
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５３９５８（Ｐ２０１０−２５３９５８）
【出願日】平成２２年１１月１２日（２０１０．１１．１２）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成２２年９月１４日 社団法人電子情報通信学会発行の「２０１０ソサイエティ大会 講演論文集」に発表
【出願人】（５９３０６３１６１）株式会社ＮＴＴファシリティーズ (475)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１２日（２０１０．１１．１２）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成２２年９月１４日 社団法人電子情報通信学会発行の「２０１０ソサイエティ大会 講演論文集」に発表
【出願人】（５９３０６３１６１）株式会社ＮＴＴファシリティーズ (475)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]