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図面 (5)

課題

発電電力または消費電力に変動が生じた場合であってもリアルタイム性を保持しつつ誤差を抑えて電力情報を算出して表示する太陽光発電システムを得ること。

解決手段

複数の太陽電池モジュールが配置された太陽電池アレイ1及び直流交流に変換するパワーコンディショナ2を複数有し、交流を商用電源系統連系する太陽光発電システムであって、買電電力及び売電電力電流を測定する電流センサ9と、パワーコンディショナ2からの発電電力情報及び電流センサ9の検出値による売買電力情報を取得し、消費電力を演算する消費電力演算部75並びに消費電力を表示する消費電力表示部76を含むモニター装置7と、を備え、消費電力は、発電電力の総和と買電電力のパワーコンディショナ1台あたりの相加平均値との和から、売電電力のパワーコンディショナ1台あたりの相加平均値を引いた差分により算出される。

概要

背景

太陽電池モジュール低価格化により太陽光発電システムが広く普及している。特に、我が国においては再生可能エネルギーの全量買取制度が太陽光発電システムの普及を強く後押ししている。太陽光発電システムの普及に伴い、太陽光発電システムが大規模化し、太陽電池アレイパワーコンディショナとを複数組有する構成の太陽光発電システムも増加しつつある。従来、太陽光発電システムには、発電電力情報売電電力情報買電電力情報及び消費電力情報を表示する太陽光発電表示装置を設けることが一般的であり、太陽光発電システムの大規模化に伴い、太陽光発電表示装置にも大容量発電に対応した機能及び性能が要求されている。なお、売電電力は、我が国においては、再生可能エネルギーの全量買取制度を背景として売却される余剰電力であり、買電電力は、例えば電力会社から購入する供給電力である。

例えば、特許文献1には、「太陽光発電システムによる発電電力積算発電電力量などの運転状態、さらには住宅内の消費電力、買電電力、売電電力などの電力状況をより判り易く使用者に伝えることができる表示手段を有する太陽光発電システムを提供する」ことを目的とし、「太陽電池1の直流出力交流に変換して商用電源6に系統連系する太陽光発電システムにおいて、太陽光発電による発電電力を計測する発電電力計測手段3bと、商用電源6から供給または商用電源6に逆潮する電力を計測する売買電力計測手段7と、計測された発電電力と売電電力を表示するか、または計測された発電電力と買電電力を表示するドットマトリクス表示部5bを有する表示手段5とを備えて構成する」太陽光発電システムが開示されている。

概要

発電電力または消費電力に変動が生じた場合であってもリアルタイム性を保持しつつ誤差を抑えて電力情報を算出して表示する太陽光発電システムを得ること。複数の太陽電池モジュールが配置された太陽電池アレイ1及び直流を交流に変換するパワーコンディショナ2を複数有し、交流を商用電源に系統連系する太陽光発電システムであって、買電電力及び売電電力の電流を測定する電流センサ9と、パワーコンディショナ2からの発電電力情報及び電流センサ9の検出値による売買電力情報を取得し、消費電力を演算する消費電力演算部75並びに消費電力を表示する消費電力表示部76を含むモニター装置7と、を備え、消費電力は、発電電力の総和と買電電力のパワーコンディショナ1台あたりの相加平均値との和から、売電電力のパワーコンディショナ1台あたりの相加平均値を引いた差分により算出される。

目的

例えば、特許文献1には、「太陽光発電システムによる発電電力や積算発電電力量などの運転状態、さらには住宅内の消費電力、買電電力、売電電力などの電力状況をより判り易く使用者に伝えることができる表示手段を有する太陽光発電システムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

複数の太陽電池モジュールが配置された太陽電池アレイ及び前記太陽電池アレイからの直流電力交流電力に変換するパワーコンディショナを複数有し、前記交流電力を商用電源系統連系する太陽光発電システムであって、前記商用電源から供給される買電電力及び前記商用電源に逆潮する売電電力電流を測定する電流センサと、前記パワーコンディショナからの発電電力情報及び前記電流センサの検出値による売買電力情報を取得し、前記発電電力情報及び前記売買電力情報から消費電力演算する消費電力演算部並びに前記消費電力を表示する消費電力表示部を含む太陽光発電表示装置と、を備え、前記消費電力は、前記発電電力の総和と前記買電電力の前記パワーコンディショナ1台あたりの相加平均値との和から、前記売電電力の前記パワーコンディショナ1台あたりの相加平均値を引いた差分により算出されることを特徴とする太陽光発電システム。

請求項2

前記消費電力表示部に表示する前記消費電力は、表示時点における最新の前記発電電力、前記売電電力及び前記買電電力を用いて演算し、前記消費電力表示部に表示する前記消費電力は、一定の間隔により更新することを特徴とする請求項1に記載の太陽光発電システム。

技術分野

0001

本発明は、交流電力商用電源系統連系する太陽光発電システムに関する。

背景技術

0002

太陽電池モジュール低価格化により太陽光発電システムが広く普及している。特に、我が国においては再生可能エネルギーの全量買取制度が太陽光発電システムの普及を強く後押ししている。太陽光発電システムの普及に伴い、太陽光発電システムが大規模化し、太陽電池アレイパワーコンディショナとを複数組有する構成の太陽光発電システムも増加しつつある。従来、太陽光発電システムには、発電電力情報売電電力情報買電電力情報及び消費電力情報を表示する太陽光発電表示装置を設けることが一般的であり、太陽光発電システムの大規模化に伴い、太陽光発電表示装置にも大容量発電に対応した機能及び性能が要求されている。なお、売電電力は、我が国においては、再生可能エネルギーの全量買取制度を背景として売却される余剰電力であり、買電電力は、例えば電力会社から購入する供給電力である。

0003

例えば、特許文献1には、「太陽光発電システムによる発電電力積算発電電力量などの運転状態、さらには住宅内の消費電力、買電電力、売電電力などの電力状況をより判り易く使用者に伝えることができる表示手段を有する太陽光発電システムを提供する」ことを目的とし、「太陽電池1の直流出力交流に変換して商用電源6に系統連系する太陽光発電システムにおいて、太陽光発電による発電電力を計測する発電電力計測手段3bと、商用電源6から供給または商用電源6に逆潮する電力を計測する売買電力計測手段7と、計測された発電電力と売電電力を表示するか、または計測された発電電力と買電電力を表示するドットマトリクス表示部5bを有する表示手段5とを備えて構成する」太陽光発電システムが開示されている。

先行技術

0004

特開2004−12376号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、上記従来の技術によれば、複数のパワーコンディショナが接続された場合には、各パワーコンディショナから通信により順番に発電電力情報を取得するため、全てのパワーコンディショナから発電電力情報を取得するまでに時間を要する。そのため、電力センサから取得する売買電力情報との間にタイムラグが発生し、その間に日射の変化による発電電力の変動または負荷の変化による売買電力の変動があると、消費電力の演算にずれが生じる、という問題があった。なお、売買電力情報は、売電電力及び買電電力の双方を示す情報である。

0006

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数のパワーコンディショナが接続された太陽光発電システムの太陽光発電表示装置において、全てのパワーコンディショナから発電電力情報を取得する間に発電電力または消費電力に変動が生じた場合であっても誤差を抑えて発電電力、売電電力、買電電力及び消費電力を算出して表示することを可能とする太陽光発電システムを得ることを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の太陽電池モジュールが配置された太陽電池アレイ及び前記太陽電池アレイからの直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナを複数有し、前記交流電力を商用電源に系統連系する太陽光発電システムであって、前記商用電源から供給される買電電力及び前記商用電源に逆潮する売電電力の電流を測定する電流センサと、前記パワーコンディショナからの発電電力情報及び前記電流センサの検出値による売買電力情報を取得し、前記発電電力情報及び前記売買電力情報から消費電力を演算する消費電力演算部並びに前記消費電力を表示する消費電力表示部を含む太陽光発電表示装置と、を備え、前記消費電力は、前記発電電力の総和と前記買電電力の前記パワーコンディショナ1台あたりの相加平均値との和から、前記売電電力の前記パワーコンディショナ1台あたりの相加平均値を引いた差分により算出されることを特徴とする。

発明の効果

0008

本発明によれば、複数のパワーコンディショナが接続された太陽光発電システムの太陽光発電表示装置において、全てのパワーコンディショナから発電電力情報を取得する間に発電電力または消費電力に変動が生じた場合であっても誤差を抑えて発電電力、売電電力、買電電力及び消費電力を算出して表示することを可能とするという効果を奏する。

図面の簡単な説明

0009

実施の形態にかかる太陽光発電システムの構成を示す図
消費電力演算部の演算方法の一例を示す図
消費電力演算部の演算手順の一例を示すフローチャート
発電電力、売電電力及び買電電力のリアルタイム性を確保する手順について説明する図

実施例

0010

以下に、本発明にかかる太陽光発電システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

0011

実施の形態.
図1は、本発明にかかる太陽光発電システムの実施の形態の構成を示す図である。図1に示す太陽光発電システムは、太陽電池アレイ1、パワーコンディショナ2、分電盤3、電気機器4、出力線5、計測装置6、モニター装置7、通信線8、電流センサ9及び電力線10を備える。太陽電池アレイ1は、例えば建造物の屋上に設置された複数の太陽電池モジュールが、直列または並列に接続され、太陽光を受けて発電し、直流電力を発生させる。各太陽電池アレイ1には、パワーコンディショナ2が接続されている。パワーコンディショナ2は、太陽電池アレイ1で発生した直流電力を交流電力へ変換する。分電盤3には、パワーコンディショナ2の出力線5が接続されている。パワーコンディショナ2により変換された交流電力は、分電盤3内の分岐ブレーカーを経由して、電気機器4で消費される。電気機器4は、例えば、宅内に設置された家電製品である。複数のパワーコンディショナの出力が分電盤3にて商用電源に接続されている。

0012

太陽電池アレイ1における発電電力量が少ない場合または発電できない場合には、分電盤3に接続された商用電源の電力が分電盤3を経由して各電気機器4に供給される。なお、発電電力が少ない場合には、曇天時または雨天時を例示することができる。発電できない場合には、夜間を例示することができる。逆に、発電電力量が電気機器4で消費されている全消費電力より多い場合には、余剰電力が生じる。余剰電力は、分電盤3を経由して商用電源に逆潮流される。本明細書において、前者の分電盤3を経由した各電気機器4への商用電源からの電力の供給を買電と呼び、後者の余剰電力の商用電源への逆潮流を売電と呼ぶ。

0013

計測装置6は、パワーコンディショナ2と計測装置6との間の通信線8を介して、パワーコンディショナ2から発電電力情報を受信する。また、分電盤3内に装着された電流センサ9は、商用電源と分電盤3との間に流れる電流値と電流の向きを計測する売買電力検出用の電流センサである。計測装置6は、電流センサ9での計測結果から、売電時の電流または買電時の電流の値を収集する。

0014

電力線10は、分電盤3と計測装置6とを接続する。計測装置6には、電力線10を介して分電盤3から電源としての電力が供給される。分電盤3と計測装置6においては、例えば、分電盤3内の1分岐ブレーカーから配線されたコンセントに計測装置6が接続され、または1分岐ブレーカーの二次側に計測装置6が直接接続されることで接続されている。計測装置6は、電力線10から商用電源の電圧値を計測し、電流センサ9の検出電流値との演算により、売電電力データまたは買電電力データを得る。

0015

モニター装置7は、計測装置接続部70により計測装置6と通信を行い、計測装置6からの入力に応じて、発電電力取得部71及び売買電力取得部73によりパワーコンディショナ2の発電電力及び売買電力を取得する。消費電力演算部75は、消費電力Cを算出する。発電電力取得部71、売買電力取得部73及び消費電力演算部75により得られたデータは、発電電力表示部72、売買電力表示部74及び消費電力表示部76に、発電電力、売買電力及び消費電力のデータまたはグラフ形式で表示される。計測装置6及びモニター装置7は、互いのデータの授受を有線通信にて行う。

0016

また、モニター装置7は、発電電力取得部71及び売買電力取得部73より取得した発電電力及び売買電力を用いて、消費電力演算部75にて消費電力Cを演算する。モニター装置7は、計測または演算により得た発電電力情報、売電電力情報、買電電力情報及び各電気機器4の消費電力情報を、発電電力表示部72、売買電力表示部74及び消費電力表示部76に表示する。

0017

図2は、消費電力演算部75の演算方法の一例を示す図である。図2では、10台のパワーコンディショナを備える太陽光発電システムにおいて、消費電力演算部75が、発電電力情報、売電電力情報及び買電電力情報を用いて消費電力情報を算出する場合を例示している。

0018

図2において、10台のパワーコンディショナは、パワコン2A,2B,2C,2D,2E,2F,2G,2H,2I,2Jとそれぞれ表記する。まず、パワコン2Aの発電電力G1を取得し、パワコン2Aと同期して売電電力B1及び買電電力K1をそれぞれ取得する。その後、同様に、パワコン2Bの発電電力G2を取得し、パワコン2Bと同期して売電電力B2及び買電電力K2をそれぞれ取得し、順次パワコン2Jまで取得を行う。パワコン2Jの発電電力G10、売電電力B10及び買電電力K10を取得した後には、パワコン2Aの発電電力G1、売電電力B1及び買電電力K1の取得に戻り、これを繰り返す。なお、発電電力G1〜G10は、モニター装置7の発電電力取得部71内のメモリに記憶され、売電電力B1〜B10及び買電電力K1〜K10は、モニター装置7の売買電力取得部73内のメモリに記憶される。

0019

そして、上記取得した発電電力G1〜G10、売電電力B1〜B10及び買電電力K1〜K10を用いると、消費電力Cは、発電電力G1〜G10の総和ΣGと買電電力K1〜K10の相加平均ΣK/10との和から、売電電力B1〜B10の相加平均ΣB/10を引いた差分により算出される。すなわち、C=ΣG+ΣK/10−ΣB/10である。パワーコンディショナの台数をnとし、一般化すると、消費電力Cは下記の式(1)で表される。ここで、発電電力は総和を用い、売買電力は相加平均を用いることにより、それぞれ1周期分の値に揃えることができる。これは、各パワーコンディショナから得られる発電電力は各パワーコンディショナの分のみであるため、太陽光発電システム全体の発電電力は各パワーコンディショナの発電電力の総和であり、また、この総和は各パワーコンディショナからの情報収集1回り、すなわち1周期における発電電力である一方で、売電電力または買電電力は、商用電源と接続される部分の分電盤において全体値として一括計測され、且つ各パワーコンディショナの発電電力取得と同期して得られるため、売買電力は1周期に10個の全体値が得られることになるためである。

0020

0021

図3は、消費電力演算部75の演算手順の一例を示すフローチャートである。まず、処理をスタートし(S1)、発電電力取得部71が発電電力G1〜Gnを取得しつつ(S2)、売買電力取得部73が売電電力B1〜Bn及び買電電力K1〜Knを取得する(S3)。消費電力演算部75は、発電電力G1〜Gn、売電電力B1〜Bn及び買電電力K1〜Knを得て、ΣG、ΣB/n及びΣK/nを演算し(S4)、ΣG、ΣB/n及びΣK/nから消費電力Cを算出し(S5)、処理を終了する(S6)。このように、本発明によれば、複数のパワーコンディショナが接続された太陽光発電システムの太陽光発電表示装置において、全てのパワーコンディショナから発電電力情報を取得する間に発電電力または消費電力に変動が生じた場合であっても、誤差を抑えて発電電力、売電電力、買電電力及び消費電力を算出して表示することを可能とするという効果を奏する。

0022

図4は、発電電力、売電電力及び買電電力のリアルタイム性を確保する手順について説明する図である。

0023

複数のパワーコンディショナを備える太陽光発電システムでは、全てのパワーコンディショナの発電電力、売電電力及び買電電力の取得後に、演算した消費電力Cを画面表示すると、画面表示の更新間隔が長くなり、リアルタイム性が損なわれる。また、表示のリアルタイム性が損なわれることで表示に違和感を生じうる。そこで、本実施の形態においては、全てのパワーコンディショナのデータ取得後に画面を更新するのではなく、分割した表示を行う。

0024

図4(A)には、10台のパワーコンディショナを備え、1台のパワーコンディショナからのデータ取得に5/4秒を要し、その他のデータの送受信に5/4秒を要し、4台目のパワーコンディショナからのデータ取得後及び6台目のパワーコンディショナからのデータ取得後にその他のデータの送受信を行い、全てのパワーコンディショナのデータ取得に15秒を要する例を示す。ここで、画面表示は5秒間隔で行う。すなわち、1台目から4台目のパワーコンディショナのデータ取得完了後に画面表示を行い、他のデータの送受信を行い、5台目のパワーコンディショナ及び6台目のパワーコンディショナのデータ取得完了後に画面表示を行い、最後に7台目から10台目のパワーコンディショナのデータ取得完了後に画面表示を行う。このような動作を繰り返すことにより5秒間隔の表示の更新を実現できる。

0025

このとき、例えば、1台目から4台目のパワーコンディショナのデータ取得時には消費電力Cの演算は、今回取得した1台目から4台目のパワーコンディショナの発電電力及び前回取得した5台目から10台目のパワーコンディショナの発電電力の総和、及び各パワーコンディショナの発電電力情報取得と同期して得られた売電電力及び買電電力の相加平均データを用いることで、正確な演算が可能である。

0026

なお、ここではパワーコンディショナの台数が10台である場合を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではない。図4(B)には、パワーコンディショナの台数に応じた計測順序を示す。ただし、パワーコンディショナの台数が1台である場合の説明は省略する。

0027

パワーコンディショナの台数が2台である場合には、1台目のパワーコンディショナのデータを取得後、2台目のパワーコンディショナのデータを取得し、再度1台目のパワーコンディショナのデータを取得し、これを繰り返す。

0028

パワーコンディショナの台数が3台である場合には、1台目のパワーコンディショナのデータ取得後、2台目のパワーコンディショナのデータ取得し、その後3台目のパワーコンディショナのデータ取得し、再び1台目のパワーコンディショナのデータ取得し、これを繰り返す。

0029

このように、パワーコンディショナから順次データを取得していき、画面表示の際には各パワーコンディショナの最新のデータを用いることで、画面表示の更新間隔を短くすると、画面表示のリアルタイム性を確保することができる。

0030

なお、本実施の形態においては、パワーコンディショナ2と計測装置6との通信、及び計測装置6とモニター装置7との通信は、有線通信としたが、本発明はこれに限定されず、無線通信により行ってもよい。

0031

上記に示したように、本発明によれば、複数のパワーコンディショナが接続された太陽光発電システムの太陽光発電表示装置において、全てのパワーコンディショナのデータ取得後に画面を更新するのではなく分割した表示を行うことによりリアルタイム性を保持しつつ、発電電力または消費電力に変動が生じた場合であっても誤差を抑えて発電電力、売電電力、買電電力及び消費電力を算出して表示することを可能とするという効果を奏する。

0032

1太陽電池アレイ、2パワーコンディショナ、3分電盤、4電気機器、5出力線、6計測装置、7モニター装置、8通信線、9電流センサ、10電力線、70 計測装置接続部、71発電電力取得部、72 発電電力表示部、73売買電力取得部、74 売買電力表示部、75消費電力演算部、76消費電力表示部。

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