JP5582338B2 - 電力調整装置および電力調整方法、太陽光発電システム、並びに管理装置 - Google Patents

Description

本発明は、電力調整装置および電力調整方法、太陽光発電システム、並びに管理装置に関し、特に、より高出力を得られるようにした電力調整装置および電力調整方法、太陽光発電システム、並びに管理装置に関する。

近年、二酸化炭素の排出量削減などの地球環境についての観点から、太陽電池により発電を行う太陽光発電システムの普及が推進されている。

図１０を参照して、太陽光発電システムの構成について説明する。

図１０の左下には、太陽電池の構成の最小単位である太陽電池セル１００が示されており、太陽電池セル１００は、太陽光の照射を受けることによる光電効果によって、電力を発生する。

また、複数の太陽電池セル１００が直列に接続されて太陽電池クラスタ１０２が構成される。図１０に示す例では、太陽電池クラスタ１０２は、６個の太陽電池セル１００_１乃至１００_６により構成されており、その両端の太陽電池セル１００_１と１００_６とは、バイパスダイオード１０１を介して接続される。

そして、複数の太陽電池クラスタ１０２が直列に接続されて太陽電池モジュール（パネル）１０４が構成される。図１０に示す例では、太陽電池モジュール１０４は、３個の太陽電池クラスタ１０２_１乃至１０２_３により構成されており、太陽電池クラスタ１０２_１乃至１０２_３それぞれが備えるバイパスダイオード１０１_１乃至１０１_３は端子箱１０３に収納される。

また、複数の太陽電池モジュール１０４が直列に接続されて太陽電池ストリング１０５が構成される。図１０に示す例では、太陽電池ストリング１０５は、３個の太陽電池モジュール１０４_１乃至１０４_３により構成されている。

さらに、複数の太陽電池ストリング１０５が並列に接続されて太陽電池アレイ１０６が構成される。図１０に示す例では、太陽電池アレイ１０６は、４個の太陽電池ストリング１０５_１乃至１０５_４により構成されている。太陽電池ストリング１０５_１乃至１０５_４は、接続箱１０７において接続された後、パワーコンディショナ１０８に接続される。

パワーコンディショナ１０８は、太陽電池アレイ１０６から出力される直流の電力を、交流の電力に変換し、負荷１０９に供給したり、電力会社が提供する商用の電力系統１１０に戻したりする。また、パワーコンディショナ１０８は、最大電力追従（MPPT：Maximum Power Point Tracking）制御に基づいて、太陽電池アレイ１０６から最大の出力を得られるような制御を行う機能を備えている。

このように構成されている太陽光発電システムでは、太陽光エネルギーを、より効率的に電力に変換することが望まれており、様々な技術が開発されている。例えば、太陽電池アレイごとにＤＣ／ＤＣコンバータを設け、太陽電池アレイから出力される電力の電圧および電流の検出結果に基づいて、太陽電池アレイからの出力を直流状態のままＤＣ／ＤＣコンバータにより最大電力追従制御を行う技術が開示されている（特許文献１参照）。

さらに、太陽電池ストリング単位や太陽電池モジュール単位で最大電力追従制御を行う技術も開発されている。

特開２０００−１１２５４５号公報

ところで、例えば、太陽電池モジュールごとにＤＣ／ＤＣコンバータを設けて最大電力追従制御を行うような太陽光発電システムでは、それぞれの太陽電池モジュールから出力される電力の電圧および電流が変動することになる。このような太陽光発電システムシステムにおいて、従来のパワーコンディショナを組み合わせただけでは、パワーコンディショナにおいても最大電力が得られるように制御されるため、太陽光発電システム全体として電力の電圧および電流が発振してしまい（ふらついてしまい）、発電量が確実に向上するとは限らない。従って、太陽電池モジュールごとにＤＣ／ＤＣコンバータが設けられた太陽光発電システムにおいて、より高出力を得られるような最適な制御を行うことができるパワーコンディショナが必要である。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、より高出力な発電を行うことができるようにするものである。

本発明の電力調整装置は、複数の太陽電池モジュールそれぞれから最大電力が取得されるように制御されて出力される直流の電力を、交流の電力に変換する変換手段と、前記変換手段に入力される直流の電力が所定の一定電圧となるように制御する電圧制御手段と、複数の前記太陽電池モジュールごとに、発電された電力の電圧を変換する直流電圧変換手段が設けられており、その直流電圧変換手段における変換損失、および、前記変換手段における変換損失に基づいて、前記所定の一定電圧を決定する電圧決定手段とを備えることを特徴とする。

本発明の電力調整方法は、複数の太陽電池モジュールそれぞれから最大電力が取得されるように制御されて出力される直流の電力を、交流の電力に変換し、前記直流の電力が所定の一定電圧となるように制御し、複数の前記太陽電池モジュールごとに発電された電力の電圧を変換する際の変換損失、および、前記直流の電力を交流の電力に変換する際の変換損失に基づいて、前記所定の一定電圧を決定するステップを含むことを特徴とする。

かかる構成においては、複数の太陽電池モジュールそれぞれから最大電力が取得されるように制御されて出力される直流の電力を交流の電力に変換する際に、入力される直流の電力が所定の一定電圧となるような制御が行われるので、発電が安定し、より高出力な発電を行うことができる。

かかる構成においては、複数の太陽電池モジュールにおいて電圧を変換する際における変換損失、および、直流の電力を交流の電力に変換する際における変換損失に基づいて、所定の一定電圧が決定されるので、さらに発電量を増加させることができる。

本発明の太陽光発電システムは、複数の太陽電池モジュールと、複数の前記太陽電池モジュールごとに設けられ、発電された電力の電圧を変換する直流電圧変換手段と、前記太陽電池モジュールそれぞれから最大電力が取得されるように制御されて出力される直流の電力を、交流の電力に変換する変換手段と、前記変換手段に入力される直流の電力が所定の一定電圧となるように制御する電圧制御手段と、前記直流電圧変換手段における変換損失、および、前記変換手段における変換損失に基づいて、前記所定の一定電圧を決定する電圧決定手段とを備えることを特徴とする。

かかる構成においては、太陽電池モジュールそれぞれから最大電力が取得されるように制御されて出力される直流の電力を交流の電力に変換する際に、入力される直流の電力が所定の一定電圧となるような制御が行われるので、発電が安定し、より高出力な発電を行うことができる。

本発明の管理装置は、複数の太陽電池モジュールごとに設けられ、発電された電力の電圧を変換する直流電圧変換手段における変換損失と、複数の前記太陽電池モジュールそれぞれから最大電力が取得されるように制御されて出力される直流の電力を、交流の電力に変換する変換手段における変換損失とに基づいて、所定の一定電圧を決定する電圧決定手段と、前記変換手段に入力される直流の電力が前記所定の一定電圧となるように制御する電圧制御手段に対して、決定された前記所定の一定電圧を設定するように指令を与える指令手段とを備えることを特徴とする。

かかる構成においては、複数の太陽電池モジュールごとに設けられた直流電圧変換手段における変換損失と、複数の前記太陽電池モジュールから出力される直流の電力を交流の電力に変換する変換手段における変換損失とに基づいて、所定の一定電圧が決定され、変換手段に入力される直流の電力が所定の一定電圧となるように制御する電圧制御手段に対して、その決定された所定の一定電圧が設定されるので、さらに発電量を増加させることができる。

本発明の電力調整装置および電力調整方法、太陽光発電システム、並びに管理装置によれば、より高出力な発電を行うことができる。

本発明を適用した太陽光発電システムの一実施の形態の構成例を示すブロック図である。 出力変換機の構成例を示すブロック図である。 パワーコンディショナの構成例を示すブロック図である。 パワーコンディショナが受け付ける電圧を一定に維持する処理を説明するフローチャートである。 本発明を適用した太陽光発電システムの他の実施の形態の構成例を示すブロック図である。 管理ユニットの構成例を示すブロック図である。 Duty値と変換効率とが対応付けられたテーブルを示す図である。 入力電圧の電圧値と変換効率とが対応付けられたテーブルを示す図である。 パワーコンディショナに基準電圧値を設定する処理を説明するフローチャートである。 太陽光発電システムの構成について説明する図である。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明を適用した太陽光発電システムの一実施の形態の構成例を示すブロック図である。なお、本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。

図１において、太陽光発電システム１１は、パワーコンディショナ１２と太陽電池ストリング１３とが接続されて構成されており、パワーコンディショナ１２により交流に変換された電力が負荷や電力系統（図１０参照）に供給される。なお、図１の太陽光発電システム１１では、１つの太陽電池ストリング１３がパワーコンディショナ１２に接続された構成となっているが、図１０を参照して説明したように、パワーコンディショナ１２には、複数の太陽電池ストリングが並列に接続されており、それらの図示は省略されている。

パワーコンディショナ１２は、太陽電池ストリング１３から出力される電力を、図示しない負荷に供給可能なように調整して出力する電力調整装置である。

太陽電池ストリング１３では、８個の出力変換機２１−１乃至２１−８が直列に接続されており、出力変換機２１−１乃至２１−８に太陽電池モジュール２２−１乃至２２−８がそれぞれ接続されている。また、直列に接続された両端の出力変換機２２−１および出力変換機２２−８がパワーコンディショナ１２に接続されている。なお、出力変換機２１−１乃至２１−８および太陽電池モジュール２２−１乃至２２−８はそれぞれ同様に構成されており、以下、適宜、出力変換機２１−１乃至２１−８を区別する必要がない場合には出力変換機２１と称し、図２を参照して後述するように出力変換機２１−１乃至２１−８の内部構成についても同様とする。また、太陽電池モジュール２２−１乃至２２−８についても同様に、太陽電池モジュール２２と称する。

このように、太陽光発電システム１１は、太陽電池モジュール２２ごとに出力変換機２１が設けられた構成となっている。そして、太陽電池モジュール２２が太陽光の照射に応じて出力する直流の電力が出力変換機２１により所定の電圧の直流の電力に変換されて、パワーコンディショナ１２に供給される。

図２を参照して、出力変換機２１の構成について説明する。図２には、太陽電池ストリング１３の一部分（出力変換機２１−１乃至２１−３および太陽電池モジュール２２−１乃至２２−３）が示されている。

図２に示すように、出力変換機２１は、DC/DC変換部３１、電圧検出部３２、電流検出部３３、電力線通信部３４、および制御部３５を備えて構成される。

DC/DC変換部３１（直流電圧変換手段）の入力側の端子には太陽電池モジュール２２が接続されており、太陽電池モジュール２２により発電された直流の電力がDC/DC変換部３１に供給され、DC/DC変換部３１は、太陽電池モジュール２２から出力される電力の電圧を、制御部３５の制御に従った変換比率の電圧に変換する。また、DC/DC変換部３１の出力側の端子には、パワーコンディショナ１２に直接または間接的に接続される電力線が接続されており、DC/DC変換部３１は、変換後の電圧の電力を、その電力線に出力する。

電圧検出部３２は、太陽電池モジュール２２からDC/DC変換部３１に供給される電力の電圧、即ち、太陽電池モジュール２２とDC/DC変換部３１とを接続する２本の配線間の電圧を検出し、その電圧値を示す信号を制御部３５に供給する。

電流検出部３３は、太陽電池モジュール２２からDC/DC変換部３１に供給される電力の電流を検出し、その電流値を示す信号を制御部３５に供給する。例えば、電流検出部３３は、太陽電池モジュール２２とDC/DC変換部３１とを接続する配線に配置された抵抗（図示せず）の両端の電圧を測定することにより電流を求めることができる。

電力線通信部３４は、パワーコンディショナ１２への電力の供給に使用される電力線を介して、他の出力変換機２１の制御部３５と通信を行うための通信部である。なお、本実施の形態では、電力線通信により通信が行われるが、電力線通信以外の手段で通信が行われてもよい。

制御部３５には、DC/DC変換部３１に供給される電力の電圧値および電流値を示す信号が、電圧検出部３２および電流検出部３３からそれぞれ供給される。また、制御部３５には、DC/DC変換部３１の出力側の電力線が接続されており、制御部３５は、DC/DC変換部３１から出力される電力の電圧および電流を測定する。そして、制御部３５は、DC/DC変換部３１に入力される電力の電圧および電流と、DC/DC変換部３１から出力される電力の電圧および電流とに基づいて、DC/DC変換部３１の出力が最大となるDuty値を探索し、そのDuty値で動作するようにDC/DC変換部３１を制御（最大動作点制御）する。即ち、制御部３５は、最大電力制御手段である。また、制御部３５は、必要に応じて、電力線通信部３４を介して他の出力変換機２１の制御部３５との通信を行う。

このように出力変換機２１は構成されており、出力変換機２１−１乃至２１−８（図１参照）それぞれにおいて最大の出力が得られるような制御が行われる。そのため、出力変換機２１−１乃至２１−８それぞれからは異なる電圧の電力が出力され、パワーコンディショナ１２には、それらの電圧を加算した電圧値の電力が供給される。

このように、出力変換機２１−１乃至２１−８それぞれにおいて最大動作点制御が行われるような構成において、パワーコンディショナ１２においても最大動作点制御が行われると、太陽光発電システム全体として電力が発振してしまい、発電が不安定になる。そこで、太陽光発電システム１１では、パワーコンディショナ１２は、予め基準として設定された電圧値（以下、適宜、基準電圧値と称する）で電力を受け取るように構成されている。これにより、太陽電池ストリング１３を構成する出力変換機２１−１乃至２１−８それぞれから出力される電力の電圧を加算した電圧値は、パワーコンディショナ１２に設定される基準電圧値に収束するようになる。

図３を参照して、パワーコンディショナ１２の構成例について説明する。

図３において、パワーコンディショナ１２は、DC/AC変換部４１、電圧検出部４２、電流調整部４３、および制御部４４を備えて構成される。

DC/AC変換部４１は、制御部４４の制御に従って、太陽電池ストリング１３からパワーコンディショナ１２に供給される直流の電力を、交流の電力に変換して出力する変換手段である。電圧検出部４２は、パワーコンディショナ１２に供給される電力の電圧を検出して、その電圧値を示す信号を制御部４４に供給する。電流調整部４３は、制御部４４の制御に従って、DC/AC変換部４１に入力される電力が基準電圧値となるように、電流調整部４３を通過する電流を調整する。

制御部４４は、電圧検出部４２により検出される電圧値に従って、DC/AC変換部４１に入力される電力が基準電圧値を維持するように、電流調整部４３により電流を調整させる電圧制御手段である。例えば、制御部４４は、電圧検出部４２により検出される電圧値が基準電圧値より低下した場合、電流調整部４４を制御して電流を低減させて、DC/AC変換部４１に入力される電力の電圧を基準電圧値まで上昇させる。一方、制御部４４は、電圧検出部４２により検出される電圧値が基準電圧値より上昇した場合、電流調整部４４を制御して電流を増加させて、DC/AC変換部４１に入力される電力の電圧を基準電圧値まで低下させる。

なお、この基準電圧値は、例えば、太陽光発電システム１１の設計時に、太陽電池モジュール２２の特性に応じて制御部４４に設定される。また、太陽光発電システム１１のメンテナンス時に、実際の発電状況に応じて、パワーコンディショナ１２に接続される端末などを介して設定されたり、図示しない通信部を介して有線または無線により設定される。例えば、基準電圧値としては、パワーコンディショナ１２の変換効率がいい定格電圧（例えば、２５０Ｖなど）や、太陽電池モジュール２２の直列数に比例した電圧値が設定される。例えば、図１の例では８枚の太陽電池モジュール２２が直列に接続されているので、１枚の（公称最大動作）電圧値を２５Ｖとした場合、基準電圧値として２００Ｖが設定される。

制御部４４によりDC/AC変換部４１に入力される電力の電圧を一定に維持する制御は、例えば、所定期間ごとに周期的に行われる。

図４は、制御部４４が、パワーコンディショナ１２が受け付ける電圧を一定に維持する処理を説明するフローチャートである。

例えば、太陽光の照射に応じて太陽電池ストリング１３が発電する電力の電圧値が、パワーコンディショナ１２が交流に変換することができる所定の電圧値以上となると処理が開始され、ステップＳ１１において、制御部４４は、電圧検出部４２により検出される電圧値を取得する。

ステップＳ１１の処理、処理はステップＳ１２に進み、制御部４４は、ステップＳ１１で電圧検出部４２から取得した電圧値が基準電圧値の範囲（基準電圧値を中心とした基準電圧値の数％の範囲）未満であるか否かを判定する。

ステップＳ１２において、電圧検出部４２から取得した電圧値が基準電圧値の範囲未満であると判定された場合、処理はステップＳ１３に進む。ステップＳ１３において、制御部４４は、電流調整部４３を制御し、DC/AC変換部４１に入力される電流を低減させて、処理はステップＳ１６に進む。なお、処理開始時など、電流調整部４３を通過する電流値が最低値に設定されている場合、ステップＳ１３の処理はスキップされて処理はステップＳ１６に進む。

一方、ステップＳ１２において、電圧検出部４２から取得した電圧値が基準電圧値の範囲未満でない（即ち、基準電圧値の範囲の下限値以上である）と判定された場合、処理はステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４において、制御部４４は、ステップＳ１１で電圧検出部４２から取得した電圧値が基準電圧値の範囲以上であるか否かを判定する。

ステップＳ１４において、電圧検出部４２から取得した電圧値が基準電圧値の範囲以上（即ち、基準電圧値の範囲の上限値以上）であると判定された場合、処理はステップＳ１５に進む。ステップＳ１５において、制御部４４は、電流調整部４３を制御し、DC/AC変換部４１に入力される電流を増加させて、処理はステップＳ１６に進む。

一方、ステップＳ１４において、電圧検出部４２から取得した電圧値が基準電圧値の範囲以上でないと判定された場合、処理はステップＳ１６に進む。即ち、この場合、ステップＳ１２での処理も含め、電圧検出部４２から取得した電圧値は基準電圧値の範囲内である。

ステップＳ１６において、制御部４４は所定期間だけ待機した後、処理はステップＳ１１に戻り、以下、同様の処理が繰り返される。なお、例えば、太陽電池モジュール２２への太陽光の照射量が低下し、パワーコンディショナ１２による変換可能な電力量以下の発電量となった場合、処理は終了される。

以上のように、制御部４４は、DC/AC変換部４１に入力される電力の電圧が基準電圧値の範囲内で維持されるように制御を行い、パワーコンディショナ１２が受け付ける電圧が一定の範囲で維持される。

これにより、直列に接続されている出力変換機２１−１乃至２１−８から出力される電力の電圧が、パワーコンディショナ１２の基準電圧を基準として収束するので、太陽光発電システム１１全体として発電が安定する。このように、出力変換機２１−１乃至２１−８それぞれから安定して最大電力量での電力が出力されるので、太陽光発電システム１１全体として発電量を増加させることができる。即ち、太陽光発電システム１１が、より高出力で発電することができる。

なお、制御部４４には、時刻や日付に対応付けられた基準電圧値を設定するスケジュールが予め設定されており、制御部４４は、そのスケジュールに従って、DC/AC変換部４１に入力される電力が基準電圧値を制御することができる。即ち、例えば、一日のうちでも朝方の時間帯や昼間の時間帯などで、それぞれ適した基準電圧値を使用したり、季節に応じて、それぞれ適した基準電圧値を使用することで、より発電量を増加させることができる。

ところで、パワーコンディショナ１２において基準電圧値で電力を受け付けるような制御を行った場合、出力変換機２１において高い変換比率で電圧を変換することも想定される。その場合、出力変換機２１によっては、Duty値が低下する結果、電力の変換効率が低下することもある。この場合、例えば、太陽光発電システム１１の全体として発電量が向上するように、パワーコンディショナ１２においても、出力変換機２１においても高出力な動作が行われるような管理を行うことにより、発電量が低下することを回避することができる。

次に、図５は、本発明を適用した太陽光発電システムの他の実施の形態の構成例を示すブロック図である。

図５において、太陽光発電システム１１’は、パワーコンディショナ１２、太陽電池ストリング１３、および管理ユニット１４を備えて構成されている。なお、太陽光発電システム１１’は、パワーコンディショナ１２と太陽電池ストリング１３とが接続されて構成されている点で、図１の太陽光発電システム１１と同様に構成されており、その詳細な説明は省略する。一方、太陽光発電システム１１’は、管理ユニット１４を備える点で、図１の太陽光発電システム１１と異なっている。

管理ユニット１４は、太陽電池ストリング１３の出力変換機２１−１乃至２１−８と通信を行い、それぞれの状態を考慮してパワーコンディショナ１２に対して動作を指示する。

例えば、管理ユニット１４と出力変換機２１−１乃至２１−８それぞれの制御部３５（図２）とは信号線を介して接続されており、制御部３５は、現在のDC/DC変換部３１におけるDuty値を示す信号を管理ユニット１４に供給する。なお、管理ユニット１４と制御部３５とは信号線を介して通信を行う他、例えば、パワーコンディショナ１２に電力を供給する電力線を介して通信を行ったり、無線により通信を行ってもよい。

管理ユニット１４は、それらのDuty値に応じた変換効率と、パワーコンディショナ１２における変換効率とに基づいて、太陽光発電システム１１’の全体として高出力となるような基準電圧値を決定してパワーコンディショナ１２に設定する。

図６を参照して、管理ユニット１４の構成例について説明する。

図６において、管理ユニット１４は、通信部５１、記憶部５２、損失算出部５３、電圧決定部５４、指令部５５、および接続端子５６を備えて構成される。

通信部５１は、出力変換機２１−１乃至２１−８それぞれの制御部３５、および、パワーコンディショナ１２の制御部４４（図３）と通信を行う。通信部５１は、出力変換機２１−１乃至２１−８それぞれの制御部３５との通信により、出力変換機２１−１乃至２１−８それぞれのDC/DC変換部３１のDuty値を取得する。また、通信部５１は、制御部４４との通信によりパワーコンディショナ１２の現在の基準電圧値を取得する。そして、通信部５１は、Duty値および基準電圧値を損失算出部５３に供給する。

記憶部５２は、太陽光発電システム１１’の管理に必要な各種のテーブルを記憶する。例えば、記憶部５２には、図７に示すように、DC/DC変換部３１のDuty値と変換効率とが対応付けられたテーブルや、図８に示すように、パワーコンディショナ１２の入力電圧の電圧値と変換効率とが対応付けられたテーブルなどが記憶されている。

損失算出部５３は、通信部５１から供給される出力変換機２１−１乃至２１−８それぞれのDC/DC変換部３１のDuty値に基づいて、記憶部５２に記憶されているテーブル（図７）を参照し、DC/DC変換部３１ごとに変換損失を算出する。また、損失算出部５３は、通信部５１から供給されるパワーコンディショナ１２の現在の基準電圧値に基づいて、記憶部５２に記憶されているテーブル（図８）を参照し、パワーコンディショナ１２のDC/AC変換部４１での変換損失を算出する。このように、損失算出部５３は、DC/DC変換部３１およびDC/AC変換部４１の変換損失を算出して取得する変換損失取得手段である。

電圧決定部５４は、出力変換機２１−１乃至２１−８それぞれのDC/DC変換部３１の変換損失、およびパワーコンディショナ１２の変換損失に基づいて、太陽光発電システム１１’の全体として高出力となる基準電圧値を決定する電圧決定手段である。例えば、電圧決定部５４は、出力変換機２１−１乃至２１−８それぞれのDC/DC変換部３１の変換損失の合計よりも、パワーコンディショナ１２の変換損失が大きい場合、パワーコンディショナ１２の基準電圧値を変換効率の良い電圧値（現在の基準電圧値より大きな値）に変更する。そして、電圧決定部５４は、変更後の変換損失に基づいて電圧値を変更する処理を繰り返すことにより基準電圧値を収束させ、最適な基準電圧値を決定する。

ここで、基本的に、基準電圧値はパワーコンディショナ１２において一意に決まるものであり、例えば約３００Ｖが最も変換効率のよい電圧値である場合、電圧決定部５４は、まず、基準電圧値を３００Ｖに近づけてパワーコンディショナ１２の変換損失を低減させる。それから、電圧決定部５４は、出力変換機２１−１乃至２１−８それぞれのDC/DC変換部３１の変換損失が低減するように、基準電圧値を変動させながら、全体として変換効率の良い基準電圧値を探して決定する。理想的には、パワーコンディショナ１２の変換損失と、出力変換機２１−１乃至２１−８それぞれのDC/DC変換部３１の変換損失との総和が最小となるような基準電圧値が求められる。

指令部５５（指令手段）は、電圧決定部５４において決定された電圧値を、パワーコンディショナ１２の基準電圧値として設定するように、通信部５１を介して、パワーコンディショナ１２の制御部４４に対する指令を出力する。なお、指令部５５においてパワーコンディショナ１２に設定した基準電圧値を記憶しておく場合、通信部５１は、制御部４４との通信によりパワーコンディショナ１２の現在の基準電圧値を取得せずに、指令部５５に記憶されている基準電圧値を取得してもよい。

接続端子５６には、例えば、メンテナンス用の端末（図示せず）などが接続され、通信部５１を介して、その端末と管理ユニット１４との通信が行われる。例えば、ユーザは、その端末を操作して、パワーコンディショナ１２の基準電圧値を端末の表示部に表示させたり、記憶部５２に記憶されているテーブルを更新したりすることができる。

次に、図９は、管理ユニット１４が、パワーコンディショナ１２に基準電圧値を設定する処理を説明するフローチャートである。

例えば、パワーコンディショナ１２において電力の変換が開始されると処理が開始され、ステップＳ２１において、通信部５１は、出力変換機２１−１乃至２１−８それぞれの制御部３５と通信を行う。そして、通信部５１は、出力変換機２１−１乃至２１−８それぞれのDC/DC変換部３１のDuty値を取得して、それらのDuty値を損失算出部５３に供給する。損失算出部５３は、記憶部５２に記憶されているテーブル（図７）を参照して、出力変換機２１−１乃至２１−８それぞれのDC/DC変換部３１の変換損失を算出して、電圧決定部５４に通知する。

ステップＳ２２において、通信部５１は、パワーコンディショナ１２の制御部４４と通信を行い、パワーコンディショナ１２の現在の基準電圧値を取得し、その基準電圧値を損失算出部５３に供給する。損失算出部５３は、記憶部５２に記憶されているテーブル（図８）を参照して、現在の基準電圧値に基づいて、パワーコンディショナ１２のDC/AC変換部４１での変換損失を算出して、電圧決定部５４に通知する。

ステップＳ２３において、電圧決定部５４は、ステップＳ２２で算出されたパワーコンディショナ１２のDC/AC変換部４１での変換損失が、ステップＳ２１で算出された出力変換機２１−１乃至２１−８それぞれのDC/DC変換部３１の変換損失よりも大きいか否かを判定する。

ステップＳ２３において、パワーコンディショナ１２のDC/AC変換部４１での変換損失が大きいと判定された場合、処理はステップＳ２４に進み、電圧決定部５４は、太陽光発電システム１１’の全体として高出力となる基準電圧値を決定する。即ち、この場合、パワーコンディショナ１２のDC/AC変換部４１での変換損失が大きいので、DC/AC変換部４１での変換効率が向上するように、パワーコンディショナ１２の基準電圧値を上昇させるような電圧値に決定される。

一方、ステップＳ２３において、パワーコンディショナ１２のDC/AC変換部４１での変換損失が大きくない（パワーコンディショナ１２のDC/AC変換部４１での変換損失が出力変換機２１−１乃至２１−８それぞれのDC/DC変換部３１の変換損失以下である）と判定した場合、処理はステップＳ２５に進む。ステップＳ２５において、電圧決定部５４は、太陽光発電システム１１’の全体として高出力となる基準電圧値を決定する。即ち、この場合、パワーコンディショナ１２のDC/AC変換部４１での変換損失が大きくないので、出力変換機２１−１乃至２１−８それぞれのDC/DC変換部３１での変換効率が向上するように、パワーコンディショナ１２の基準電圧値を低下させるような電圧値に決定される。

ステップＳ２４またはＳ２５の処理後、処理はステップＳ２６に進み、電圧決定部５４は、ステップＳ２４またはＳ２５で決定した基準電圧値を指令部５５に通知する。そして、指令部５５は、通信部５１を介してパワーコンディショナ１２の制御部４４に対して、パワーコンディショナ１２の基準電圧値の更新を指示する指令を送信し、処理はステップＳ２１に戻り、以下、同様の処理が繰り返される。

以上のように、管理ユニット１４が、出力変換機２１のDC/DC変換部３１のDuty値を考慮してパワーコンディショナ１２の基準電圧値を設定することにより、太陽光発電システム１１全体としてバランス良く、最適な変換効率で電力を変換することができる。これにより、太陽光発電システム１１をより高出力で稼動することができる。

なお、本実施の形態においては、管理ユニット１４は、独立した構成となっているが、パワーコンディショナ１２の制御部４４が管理ユニット１４としての機能を備えていてもよい。即ち、パワーコンディショナ１２が、管理ユニット１４の通信部５１、記憶部５２、損失算出部５３、電圧決定部５４、指令部５５、および接続端子５６を備えていてもよい。または、出力変換機２１−１乃至２１−８のいずれかの制御部３５が、管理ユニット１４としての機能を備えていてもよい。

なお、太陽光発電システム１１’では、管理ユニット１４において出力変換機２１−１乃至２１−８の変換損失が算出される例について説明したが、例えば、出力変換機２１−１乃至２１−８それぞれの制御部３５において各自の変換損失を算出して、管理ユニット１４に変換損失を通知するようにしてもよい。また、同様に、パワーコンディショナ１２の制御部４４において変換損失を算出して、管理ユニット１４に変換損失を通知するようにしてもよい。

また、出力変換機２１−１乃至２１−８それぞれの変換損失は、Duty値に基づいてテーブルを参照することにより算出する他、例えば、制御部３５が、DC/DC変換部３１に入力される電力の電圧値および電流値と、DC/DC変換部３１から出力される電力の電圧値および電流値とを計測し、出力電力／入力電力を算出することで、変換損失を算出してもよい。パワーコンディショナ１２の変換損失についても同様に、パワーコンディショナ１２内蔵のセンサにより入力電力および出力電力を検出して、変換損失を算出してもよい。

さらに、管理ユニット１４は、通信部５１（通信手段）によりネットワークを介して外部のサーバと通信を行って、例えば、時刻情報や、日射情報、気温情報などを取得するとともに、それらの情報に対応付けてパワーコンディショナ１２の基準電圧値を記憶部５２（記憶手段）に記憶させることができる。そして、管理ユニット１４は、日射情報または気温情報に基づいて記憶部５２を参照することで、現在の日照または気温に近い過去の情報に対応付けられている基準電圧値を利用し、より最適なパワーコンディショナ１２の基準電圧値を決定することができる。また、それらの情報を利用することにより、基準電圧値の決定精度および決定速度を向上させることができる。

また、管理ユニット１４がパワーコンディショナ１２に基準電圧値を設定する処理は、例えば、１分ごと、１０分ごと、または１時間ごとなど所定の一定期間ごとに繰り返して行われる。これに対し、管理ユニット１４が日射情報や気温情報などを取得することができる場合は、日射や気温の変化をトリガにして処理を実行することで、そのときの日射や気温に則した変換損失を算出することができ、より最適な発電量となるような制御を行うことができる。例えば、天候が晴れから曇りに変化した場合、具体的には、以前に変換損失を算出したときの日射強度から500w/m²以上の変化があった場合に、管理ユニット１４が処理を実行するようにすることができる。また、以前に変換損失を算出したときの気温から１０度以上の変化があった場合に、管理ユニット１４が処理を実行するようにすることができる。

なお、上述のフローチャートを参照して説明した各処理は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）も含むものである。

また、各制御部は、CPU（Central Processing Unit）、ROM（Read Only Memory）、RAM（Random Access Memory）、フラッシュメモリ（例えば、EEPROM（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory））などを備えて構成されており、ROMまたはフラッシュメモリに記憶されているプログラムをRAMにロードして実行することで、電力システム１１の各部を制御する。なお、CPUが実行するプログラムは、あらかじめROMおよびフラッシュメモリに記憶されているものの他、適宜、フラッシュメモリにダウンロードして更新することができる。さらに、プログラムは、遠方のコンピュータに転送されて実行されるものであっても良い。

なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

１１ 太陽光発電システム
１２ パワーコンディショナ
１３ 太陽電池ストリング
１４ 管理ユニット
２１ 出力変換機
２２ 太陽電池モジュール
３１ DC/DC変換部
３２ 電圧検出部
３３ 電流検出部
３４ 電力線通信部
３５ 制御部

Claims (6)

1. 複数の太陽電池モジュールそれぞれから最大電力が取得されるように制御されて出力される直流の電力を、交流の電力に変換する変換手段と、
   前記変換手段に入力される直流の電力が所定の一定電圧となるように制御する電圧制御手段と、
   複数の前記太陽電池モジュールごとに、発電された電力の電圧を変換する直流電圧変換手段が設けられており、その直流電圧変換手段における変換損失、および、前記変換手段における変換損失に基づいて、前記所定の一定電圧を決定する電圧決定手段と
   を備えることを特徴とする電力調整装置。
2. 前記電圧制御手段は、予め設定されているスケジュールに従って、前記所定の一定電圧を変更して、前記変換手段に入力される直流の電力を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の電力調整装置。
3. 外部のネットワークを介して通信を行って、日射情報および気温情報のうちの少なくとも一方を取得する通信手段と、
   前記日射情報および気温情報のうちの少なくとも一方に対応付けて、前記所定の一定電圧を記憶する記憶手段と
   をさらに備え、
   前記電圧制御手段は、前記通信手段が取得した日射情報または気温情報に基き、前記記憶手段を参照して、前記変換手段に入力される直流の電力を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の電力調整装置。
4. 複数の太陽電池モジュールそれぞれから最大電力が取得されるように制御されて出力される直流の電力を、交流の電力に変換し、
   前記直流の電力が所定の一定電圧となるように制御し、
   複数の前記太陽電池モジュールごとに発電された電力の電圧を変換する際の変換損失、および、前記直流の電力を交流の電力に変換する際の変換損失に基づいて、前記所定の一定電圧を決定する
   ステップを含むことを特徴とする電力調整方法。
5. 複数の太陽電池モジュールと、
   複数の前記太陽電池モジュールごとに設けられ、発電された電力の電圧を変換する直流電圧変換手段と、
   前記太陽電池モジュールそれぞれから最大電力が取得されるように制御されて出力される直流の電力を、交流の電力に変換する変換手段と、
   前記変換手段に入力される直流の電力が所定の一定電圧となるように制御する電圧制御手段と、
   前記直流電圧変換手段における変換損失、および、前記変換手段における変換損失に基づいて、前記所定の一定電圧を決定する電圧決定手段と
   を備えることを特徴とする太陽光発電システム。
6. 複数の太陽電池モジュールごとに設けられ、発電された電力の電圧を変換する直流電圧変換手段における変換損失と、複数の前記太陽電池モジュールそれぞれから最大電力が取得されるように制御されて出力される直流の電力を、交流の電力に変換する変換手段における変換損失とに基づいて、所定の一定電圧を決定する電圧決定手段と、
   前記変換手段に入力される直流の電力が前記所定の一定電圧となるように制御する電圧制御手段に対して、決定された前記所定の一定電圧を設定するように指令を与える指令手段と
   を備えることを特徴とする管理装置。

Images