JP2004094660A

JP2004094660A - Design support device for solar generator and solar generator design method

Info

Publication number: JP2004094660A
Application number: JP2002255785A
Authority: JP
Inventors: Kumiko Kasuga; 春日　久美子
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2004-03-25
Anticipated expiration: 2022-08-30
Also published as: JP3984127B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a practical design support device for a solar generator and a solar generator design method, for designing the solar generator suppressing reduction in output current caused by uneven quantity of solar radiation in each solar battery module. <P>SOLUTION: A value of the output current of the solar battery module according to a radiation illuminance in each arrangement position is calculated on the basis of received light illuminance information, a value of the output current of the solar battery module in each arrangement position is calculated, and the solar battery modules are classified into a plurality of groups by the solar battery module having a small loss of an electric amount when two different solar battery modules are connected in series. The solar battery modules belonging to the classified group constitute a solar battery string. The solar battery string can be composed of the plurality of the solar battery modules each having the nearly same output current value. Even when the radiation illuminance in each the arrangement position is uneven, a loss of a generated power amount of the solar battery string can be reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽光発電装置に設けられる複数の太陽電池モジュールを、太陽電池ストリングを構成するために複数のグループに分類する太陽光発電装置用設計支援装置および太陽光発電装置設計方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽光発電装置は、太陽光を受光することによって、光エネルギーを直接電力に変換する装置である。太陽光発電装置は、発電時に二酸化炭素などを発生せず、他の発電装置に比べて周囲の環境への影響が少なく、クリーンな発電装置として用いられている。近年、環境問題への意識の高まりとともに、公共建築物だけでなく、一般家屋にも太陽光発電装置が設置されつつある。
【０００３】
太陽光発電装置は、数個〜数１０個の太陽電池モジュールが組合わされて構成される。太陽電池モジュールは、太陽光を受光することによって直流電流を出力し、太陽電池モジュールが複数接続される太陽光発電装置もまた、直流電流を生じて、直流電力を発電する。太陽光発電装置は、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有する。発電した直流電力は、パワーコンディショナによって交流電力に変換されて、コンセントなどの各電力供給端末に配電される。
【０００４】
太陽光発電装置は、太陽電池モジュールが複数直列に接続される太陽電池ストリングを複数備える。各太陽電池ストリングは、パワーコンディショナに並列に接続される。太陽電池ストリングの出力電圧は、太陽電池モジュールが複数直列に接続されることによって調整されて、パワーコンディショナの定格入力電圧に設定される。
【０００５】
たとえばパワーコンディショナの定格入力電圧が直流２００Ｖの場合、太陽電池ストリングは、複数の太陽電池モジュールが直列接続されて直流２００Ｖの電圧が出力電圧となるように構成される。このように太陽電池ストリングは、直列接続される太陽電池モジュールの集合である。
【０００６】
太陽電池ストリングの出力電流は、直列接続した太陽電池モジュールのうちで、最小の出力電流に制限される。したがって受光面に照射される日射量が低下して、太陽電池ストリングを構成する太陽電池モジュールのうちの１つの出力電流が低下すると、太陽電池ストリング全体の出力電流が低下してしまい、ひいては太陽光発電装置の発電能力が低下してしまう。
【０００７】
複数の太陽電池ストリングを備える太陽光発電装置全体としての出力電流の低下を小さくするために、複数の太陽電池ストリングに影がかかることを防いで、影が１つの太陽電池ストリングに集中するように太陽電池ストリングを構成するという考え方がある。このような考え方がたとえば「新太陽エネルギー利用ハンドブック（日本太陽エネルギー学会発行）」に示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
屋外に設置される太陽光発電装置などの場合、太陽光発電装置の設置位置、日射量の時間的変化および太陽光を遮る遮蔽物の影響などによって、太陽電池モジュール毎に日射量にばらつきが生じてしまう。
【０００９】
上述するように受光面に照射される日射量が低下した太陽電池モジュールを含んで構成される太陽電池ストリングはその出力電流が低下し、ひいては太陽光発電装置の出力電流が低下してしまう。したがって、太陽電池モジュールの公称最大出力に基づいて推定される太陽光発電装置の出力電流に比較して、実際の出力電流が著しく低下するという問題がある。
【００１０】
従来、太陽電池モジュールが受光する日射量のばらつきに応じて、太陽電池ストリングとして構成される各太陽電池モジュールを決定する考え方はあっても、具体的に太陽電池ストリングを構成する太陽電池モジュールのグループを決定することが容易ではなく、実用的な方法および装置が実現されていない。
【００１１】
したがって、太陽電池モジュール毎に照射される日射量にばらつきがある場合には、太陽電池ストリングを構成する各太陽電池モジュールの出力電流をそろえることができない。これによって太陽電池ストリングの出力電流は構成される太陽電池モジュールのうち最小の出力電流に制限され、太陽光発電装置の発電電力量が低下してしまう。
【００１２】
したがって本発明の目的は、太陽電池モジュール毎の日射量のばらつきに起因する出力電流の低下を抑える太陽光発電装置を設計する実用的な太陽光発電装置用設計支援装置および太陽光発電装置設計方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の太陽電池モジュールが直列接続されて太陽電池ストリングが構成され、複数の太陽電池ストリングを備える太陽光発電装置を設計するための太陽光発電装置用設計支援装置であって、
各太陽電池モジュールが配置される位置である配置位置毎に受光する光の放射照度を表す受光照度情報を算出する受光照度情報算出手段と、
前記受光照度情報に基づいて、配置位置に応じた各太陽電池モジュールの出力電流の値をそれぞれ算出する出力電流算出手段と、
各太陽電池モジュールの出力電流の値に基づいて、異なる２つの太陽電池モジュールが直列接続された場合の電気量の損失を表す差分情報を算出する差分情報算出手段と、
前記差分情報に基づいて、直列接続した場合に、電気量の損失が少なくなる太陽電池モジュールが１つのグループに属するように、各太陽電池モジュールを複数のグループに分類し、各グループを表すグループ情報を作成するグループ情報作成手段とを有することを特徴とする太陽光発電装置用設計支援装置である。
【００１４】
本発明に従えば、受光照度情報に基づいて、配置位置毎の放射照度に応じた太陽電池モジュールの出力電流の値を算出し、出力電流の値に基づいて、２つの太陽電池モジュールが直列接続された場合の電気量の損失を算出し、この損失が少なくなる太陽電池モジュール同士の集まる複数のグループに分類する。直列接続された太陽電池モジュールの電気量の損失を数値化して比較することによって、その２つの太陽電池モジュールの出力電流の近似度を容易に判断することができる。これによって出力電流が近似するグループに複数の太陽電池モジュールを、分類することができる。
【００１５】
このように分類されるグループに基づいて太陽電池ストリングを設計することによって、出力電流の値が近似する複数の太陽電池モジュールを備える太陽電池ストリングを実用可能に設計することができる。
【００１６】
したがって、配置位置毎の放射照度がばらつく場合であっても、出力電流の値が近似する太陽電池モジュールによって、太陽電池ストリングを構成することができる。これによって太陽電池ストリングを構成する各太陽電池モジュールの出力電流の値に比べて、太陽電池ストリングの出力電流の値が著しく低下することなく、太陽光発電装置の発電電力量の低下を抑えることができる。
【００１７】
また本発明は、前記受光照度情報に表される放射照度は、配置位置における時間帯別の太陽光の放射照度である時間帯別照度であり、前記出力電流の値は、時間帯別照度に応じて算出される時間帯別の出力電流の値であることを特徴とする。
【００１８】
本発明に従えば、時間帯別照度を用いて、太陽電池モジュールの時間帯別の出力電流の値を算出する。したがって各時間帯毎の電気量の損失に基づいて、差分情報をより正確に算出することができる。これによって太陽電池モジュールの出力電流がさらに近似する太陽電池モジュールのグループを算出して太陽電池ストリングを設計することができる。また太陽電池ストリングは、時間帯毎に出力電流が低下することが防止されるので、さらに発電電力量の低下を抑えた太陽電池ストリングを設計することができる。なお時間帯は、分単位、時間単位、日単位、月単位および季節単位のいずれであってもよい。
【００１９】
また本発明は、前記受光照度情報算出手段は、配置位置を表す太陽電池モジュール配置情報と、各配置位置との相対的な位置関係が既知であり、予め設定される観測位置における観測平面の日射量を表す観測照度情報とに基づいて前記受光照度情報を算出することを特徴とする。
【００２０】
本発明に従えば、受光照度情報算出手段によって、観測平面の日射量を表す観測照度情報と、配置位置を表す太陽電池モジュール配置情報とに基づいて、配置位置毎に受光する放射照度を表す受光照度情報を算出する。このように観測照度情報を用いて、配置位置での放射照度を表す受光照度情報を算出することによって、より現実的な放射照度を算出し、信頼性の高い受光照度情報を算出することができる。
【００２１】
また本発明は、太陽光発電装置が設置される地域である設置地域を特定する地域情報を取得する地域情報取得手段をさらに備え、
前記受光照度情報算出手段は、地域情報に基づいて、設置地域に対応する受光照度情報を算出することを特徴とする。
【００２２】
本発明に従えば、地域情報取得手段によって、太陽光発電装置が設置される地域である設置地域を特定する地域情報を取得し、受光照度情報算出手段が、地域情報に基づいて受光照度情報を算出する。これによって太陽光発電装置が設置される設置地域に応じた放射照度を算出することができる。したがってさらに現実的な放射照度を算出することができ、より信頼性の高い受光照度情報を算出することができる。
【００２３】
また本発明は、太陽光発電装置が設置される地域である設置地域を特定する地域情報を取得する地域情報取得手段と、
予め設定される複数の観測位置における各観測平面の日射量を表す各観測照度情報を蓄積する観測照度情報蓄積手段とをさらに備え、
前記受光照度情報算出手段は、各観測照度情報と前記地域情報とに基づいて、設置地域に対応する観測照度情報を算出することを特徴とする。
【００２４】
本発明に従えば、受光照度情報算出手段が、観測照度情報蓄積手段によって蓄積される複数の観測照度情報のうちから、地域情報に対応する観測照度情報を算出し、この観測照度情報と太陽電池モジュール配置情報とに基づいて、放射照度を算出することによって、設置地域に応じた実用的な受光照度情報を算出することができる。また太陽光発電装置の設計者が、設置地域に応じた観測照度情報を別途入力する必要がなく、利便性を向上することができる。
【００２５】
また本発明は、前記受光照度情報算出手段は、太陽光発電装置に対して太陽光を遮蔽する遮蔽物の位置および形状を含む遮蔽物情報に基づいて、前記受光照度情報を算出することを特徴とする。
【００２６】
本発明に従えば、受光照度情報算出手段が、遮蔽物情報に基づいて受光照度情報を算出する。受光照度情報算出手段によって、太陽光を遮蔽する遮蔽物によって生じる配置位置毎の放射照度のばらつきを算出することができ、より信頼性の高い受光照度情報を得ることができる。
【００２７】
また本発明は、前記受光照度情報算出手段は、前記遮蔽物情報に基づいて、太陽電池モジュールの配置位置が、遮蔽物によって太陽光が遮蔽される陰位置であるか、または太陽光が照射される陽位置であるかを判定し、この判定結果に基づいて前記受光照度情報を算出することを特徴とする。
【００２８】
本発明に従えば、受光照度情報算出手段が、配置位置が陰位置であるか陽位置であるかを判定し、判定結果に基づいて受光照度情報を算出する。遮蔽物によって太陽光が遮蔽される場合と、太陽光が直接照射される場合とで、配置位置の放射照度を異ならせることによって、遮蔽物による影の影響を考慮した受光照度情報を算出することができ、より信頼性の高い受光照度情報を算出することができる。
【００２９】
また本発明は、前記受光照度情報算出手段は、各配置位置に予め定められる基準位置と太陽の位置とを結ぶ仮想直線が遮蔽物を挿通する場合に、太陽電池モジュールの配置位置を陰位置と判定することを特徴とする。
【００３０】
本発明に従えば、配置位置の基準位置と太陽の位置とを結ぶ仮想直線が遮蔽物を挿通する場合の配置位置を、陰位置と判定することによって、配置位置毎の陰位置の判定を実現することができる。
【００３１】
また本発明は、太陽光発電装置が設置される地域である設置地域を特定する地域情報を取得する地域情報取得手段と、
予め設定される複数の観測位置における太陽の位置を表す各太陽位置情報を蓄積する太陽位置情報蓄積手段とをさらに備え、
前記受光照度情報算出手段は、各太陽位置情報と前記地域情報とに基づいて、設置地域に対応する太陽の位置を算出または抽出して、配置位置が、遮蔽物によって太陽光が遮蔽される陰位置であるかまたは太陽光が照射される陽位置であるかを、判定することを特徴とする。
【００３２】
本発明に従えば、太陽位置情報蓄積手段によって蓄積される複数の太陽位置情報を用いて、受光照度情報算出手段が、地域情報に対応する太陽位置情報を算出または抽出する。これによって設置地域に応じた太陽の位置に基づいて、配置位置が陰位置であるかそうでないかを判定することができ、より信頼性の高い受光照度情報を算出することができる。また太陽光発電装置の設計者が、設置地域に応じた太陽の位置を別途入力する必要がなく、利便性を向上することができる。
【００３３】
また本発明は、太陽光発電装置が設置される設置地域における代表位置の緯度および経度を含む緯度経度情報を取得する緯度経度情報取得手段と、
緯度経度情報に基づいて、代表位置における太陽の位置を表す太陽位置情報を算出する太陽位置算出手段とをさらに備え、
前記受光照度情報算出手段は、太陽位置算出手段によって算出された太陽位置情報に基づいて、設置地域に対応する太陽の位置を算出して、配置位置が、遮蔽物によって太陽光が遮蔽される陰位置であるかまたは太陽光が照射される陽位置であるかを、判定することを特徴とする。
【００３４】
本発明に従えば、緯度経度情報取得手段によって、設置地域における太陽の位置を算出するための緯度および経度を含む緯度経度情報を取得し、緯度経度情報に基づいて、太陽位置算出手段が設置地域における太陽の位置を表す太陽位置情報を算出する。これによって設置地域に応じた太陽の位置に基づいて、配置位置が陰位置であるかそうでないかを判定することができ、より信頼性の高い受光照度情報を算出することができる。
【００３５】
また太陽光発電装置の設計者が、設置地域に応じた太陽の位置を別途入力する必要がなく、受光照度情報算出手段が、配置位置が陰位置か陽位置かを判定することができ、利便性を向上することができる。
【００３６】
また本発明は、前記グループ情報作成手段は、前記差分情報に基づいて、予め定める時間帯の電気量の損失が少なくなるように前記グループ情報を算出することを特徴とする。
【００３７】
本発明に従えば、予め定める時間帯の電気量の損失が少なくなるようにグループ情報を算出することによって、予め定める時間帯の発電電力量の損失を、他の時間帯に比べて優先的に少なくすることができる。たとえば、冬季に比べて夏季の電気量の損失を優先的に少なくするようにグループ情報を算出することによって、冬季よりも夏季に多くの発電電力を得る太陽光発電装置を設計することができる。
【００３８】
また本発明は、差分情報算出手段は、異なる位置に配置される２つの太陽電池モジュールの各出力電流の差の絶対値を時間で積分して差分情報を算出することを特徴とする。
【００３９】
本発明に従えば、２つの太陽電池モジュールの各出力電流の差の絶対値を時間で積分して電気量の損失を表す差分情報を算出する。このように電気量の損失を表すことによって、２つの太陽電池モジュールを接続したときの電気量の損失を容易に、かつ実用的に数値計算によって算出することができる。電気量の損失が少なくなる太陽電池モジュール同士は、その時間帯毎の出力電流が近似することになる。
【００４０】
直列接続した場合に、電気量の損失が少なくなる太陽電池モジュールが１つのグループに属するように、各太陽電池モジュールを複数のグループに分類し、各グループに属する太陽電池モジュールによって太陽電池ストリングをそれぞれ構成することによって、発電電力量の低下を抑えた太陽電池ストリングを設計することができる。
【００４１】
また本発明は、前記差分情報算出手段は、異なる位置に配置される２つの太陽電池モジュールの各出力電流の差の絶対値に、時間帯に対応して変化する変数を積算した値を時間で積分して差分情報を算出することを特徴とする。
【００４２】
本発明に従えば、２つの太陽電池モジュールの各出力電流の差の絶対値に時間帯に対応して変化する変数を積算した値を時間で積分することによって、差分情報に時間帯毎の重み付けを与えることができ、時間帯毎の電気量の損失に時間帯分布を持たせることができる。これによって所定の時間帯での損失を、他の時間帯での損失よりも少なくすることができる。このように計算によって２つの太陽電池モジュールを接続したときの電気量の損失に時間分布を与えたグループ情報を算出することができ、利便性を向上することができる。
【００４３】
また本発明は、前記グループ情報作成手段は、２つの太陽電池モジュールを互いに直列接続する場合の接続の難易度を表す接続難易度情報に基づいて、グループ情報を作成することを特徴とする。
【００４４】
本発明に従えば、グループ情報作成手段が、接続難易度情報に基づいてグループ情報を作成するので、太陽電池モジュールの接続が容易または適切なグループ情報を作成することができ、太陽電池モジュールの接続が容易または適切な太陽電池ストリングを設計することができる。
【００４５】
また本発明は、前記グループ情報作成手段は、前記差分情報および前記接続難易度情報をともに用いてグループ情報を作成することを特徴とする。
【００４６】
本発明に従えば、差分情報と接続難易度情報とに基づいて、グループ情報を作成するので、太陽電池モジュールの接続が容易または適切でかつ、太陽電池ストリングの発電電力量の損失が少ないグループ情報を作成することができる。したがって太陽電池モジュールの接続が容易または適切でかつ、発電電力量の損失が少ない太陽電池ストリングを設計することができる。
【００４７】
また本発明は、前記グループ情報作成手段は、前記差分情報に予め定める損失重み係数を積算した重み付け損失量と、接続難易度情報に予め定める難易度重み係数を積算した重み付け難易度とに基づいて、グループ情報を作成することを特徴とする。
【００４８】
本発明に従えば、重み付け損失量と、重み付け難易度とに基づいて、グループ情報を作成することによって、グループ情報作成時に、太陽電池モジュール同士の接続の難易度と太陽電池ストリングの発電電力量とのバランスの取れたグループ情報を作成することができる。これによって接続が容易または適切でかつ発電電力量の損失が少ない太陽電池ストリングを設計することができる。
【００４９】
また本発明は、前記グループ情報作成手段は、クラスタ分析手法を用いて、各太陽電池モジュールを複数のグループに分類することを特徴とする。
【００５０】
本発明に従えば、クラスタ分析手法を用いて、太陽電池モジュールを複数のグループに分類することによって、グループに属する太陽電池モジュールを複数接続して、太陽電池ストリングとしたときに、発電電力の損失が少ない太陽電池モジュールのグループを、数値計算によって容易に分類することができる。
【００５１】
また本発明は、複数の太陽電池モジュールが電気的に直列接続されて太陽電池ストリングが構成され、複数の太陽電池ストリングを備える太陽光発電装置を設計するための太陽光発電装置設計方法であって、
各太陽電池モジュールが配置される位置である配置位置毎に受光する光の放射照度を表す受光照度情報を算出する受光照度情報算出工程と、
前記受光照度情報に基づいて、配置位置に応じた各太陽電池モジュールの出力電流の値をそれぞれ算出する出力電流算出工程と、
各太陽電池モジュールの出力電流の値に基づいて、異なる２つの太陽電池モジュールが直列接続された場合の電気量の損失を表す差分情報を算出する差分情報算出工程と、
前記差分情報に基づいて、直列接続した場合に、電気量の損失が少なくなる太陽電池モジュールが１つのグループに属するように、各太陽電池モジュールを複数のグループに分類し、各グループを表すグループ情報を作成するグループ情報作成工程とを有することを特徴とする太陽光発電装置設計方法である。
【００５２】
本発明に従えば、出力電流算出工程で、受光照度情報に基づいて配置位置毎の放射照度に応じた太陽電池モジュールの出力電流の値を算出し、差分情報算出工程で、２つの太陽電池モジュールを直列接続した場合の電気量の損失を表す差分情報を算出し、差分情報に基づいて、グループ情報作成工程で、太陽電池モジュールが接続される場合の損失が少なくなる複数のグループを算出する。太陽電池モジュールの電気量の損失を数値化して比較することによって、その２つの太陽電池モジュールの出力電流の近似度を容易に判断することができる。これによって出力電流が近似するグループに複数の太陽電池モジュールを分類することができる。
【００５３】
このように分類されるグループを表すグループ情報によって太陽電池ストリングを設計することによって、出力電流の値が近似する太陽電池モジュールを備える太陽電池ストリングを実用可能に設計することができる。
【００５４】
したがって配置位置毎の放射照度がばらつく場合であっても、出力電流の値が近似する太陽電池モジュールによって、太陽電池ストリングを構成することができる。これによって太陽電池ストリングを構成する各太陽電池モジュールの出力電流の値に比べて、太陽電池ストリングの出力電流の値が著しく低下することなく、太陽光発電装置の発電電力量の低下を抑えることができる。
【００５５】
また本発明は、前記受光照度情報に表される放射照度は、配置位置における時間帯別の太陽光の放射照度である時間帯別照度であり、前記出力電流の値は、時間帯別照度に応じて算出される時間帯別の出力電流の値であることを特徴とする。
【００５６】
本発明に従えば、時間帯別の出力電流の値を算出する。したがって各時間帯毎に電気量の損失に基づいて、差分情報を算出することができる。これによって太陽電池モジュールの出力電流がさらに近似する太陽電池モジュールのグループを算出して太陽電池ストリングを設計することができる。
【００５７】
また本発明は、前記受光照度情報算出工程は、各配置位置を表す太陽電池モジュール配置情報と、各配置位置との相対的な位置関係が既知であり、予め設定される観測位置における観測平面の日射量を表す観測照度情報とに基づいて前記受光照度情報を算出することを特徴とする。
【００５８】
本発明に従えば、受光照度情報算出工程によって、観測位置における観測平面の日射量を表す観測照度情報と、配置位置を表す太陽電池モジュール配置情報とに基づいて、配置位置毎に受光する光の放射照度を表す受光照度情報を算出することができる。観測平面の日射量を用いることによって、信頼性の高い受光照度情報を算出することができる。
【００５９】
また本発明は、太陽光発電装置が設置される地域である設置地域を特定する地域情報を取得する地域情報取得工程をさらに備え、
前記受光照度情報算出工程は、地域情報に基づいて、設置地域に対応する受光照度情報を算出することを特徴とする。
【００６０】
本発明に従えば、地域情報取得工程で、太陽光発電装置が設置される地域である設置地域を特定する地域情報を取得し、受光照度情報算出手段が、地域情報に基づいて受光照度情報を算出する。これによって太陽光発電装置が設置される設置地域毎に受光照度情報を算出することができ、より信頼性の高い受光照度情報を算出することができる。
【００６１】
また本発明は、太陽光発電装置が設置される地域である設置地域を特定する地域情報を取得する地域情報取得工程と、
予め設定される複数の観測位置における各観測平面の各観測照度情報を蓄積する観測照度情報蓄積工程とをさらに備え、
前記受光照度情報算出工程は、各観測照度情報と前記地域情報とに基づいて、設置地域に対応する観測照度情報を算出することを特徴とする。
【００６２】
本発明に従えば、蓄積する複数の観測照度情報のうちから、受光照度情報算出工程で、地域情報に対応する観測照度情報を算出する。これによって、太陽光発電装置の設計者が、太陽光発電装置を設計する度に、設置地域に応じた観測照度情報を別途調べる必要がなく、利便性を向上することができる。
【００６３】
また本発明は、前記受光照度情報算出工程は、太陽光発電装置に対して太陽光を遮蔽する遮蔽物の位置および形状を含む遮蔽物情報に基づいて、前記受光照度情報を算出することを特徴とする。
【００６４】
本発明に従えば、受光照度情報算工程で、遮蔽物情報に基づいた受光照度情報を算出する。これによって太陽光発電装置に対して太陽光を遮蔽する遮蔽物によって、配置位置毎に異なる受光照度情報を算出することができ、より信頼性の高い受光照度情報を得ることができる。
【００６５】
また本発明は、前記受光照度情報算出工程は、前記遮蔽物情報に基づいて、太陽電池モジュールの配置位置が、遮蔽物によって太陽光が遮蔽される陰位置であるか、または太陽光が照射される陽位置であるかを判定し、この判定結果に基づいて前記受光照度情報を算出することを特徴とする。
【００６６】
本発明に従えば、受光照度情報算出工程で、太陽電池モジュールの配置位置が陰位置であるか陽位置であるかを判定し、判定結果に基づいて受光照度情報を算出する。各配置位置が遮蔽物によって太陽光が遮蔽される場合と太陽光が直接照射される場合とで、その放射照度を変えることによって、遮蔽物による影の影響を考慮した受光照度情報を算出することができ、より信頼性の高い受光照度情報を算出することができる。
【００６７】
また本発明は、前記受光照度情報算出工程は、各配置位置に予め定められる基準位置と太陽の位置とを結ぶ仮想直線が遮蔽物を挿通する場合に、太陽電池モジュールの配置位置を陰位置と判定することを特徴とする。
【００６８】
本発明に従えば、受光照度情報算出工程で、配置位置の基準位置と太陽の位置とを結ぶ仮想直線が遮蔽物を挿通する場合の配置位置を、陰位置と判定することによって、配置位置毎の陰位置の判定を実現することができる。
【００６９】
また本発明は、太陽光発電装置が設置される地域である設置地域を特定する地域情報を取得する地域情報取得工程と、
予め設定される複数の観測位置における太陽の位置を表す各太陽位置情報を蓄積する太陽位置情報蓄積工程とをさらに備え、
前記受光照度情報算出工程は、各太陽位置情報と前記地域情報とに基づいて、設置地域に対応する太陽の位置を算出または抽出して、配置位置が、遮蔽物によって太陽光が遮蔽される陰位置であるかまたは太陽光が照射される陽位置であるかを、判定することを特徴とする。
【００７０】
本発明に従えば、蓄積する複数の太陽位置情報を用いて、受光照度情報算出工程で、地域情報に対応する太陽位置情報を算出または抽出する。これによって、太陽光発電装置の設計者が、太陽光発電装置を設計する度に、設置地域に応じた太陽の位置を別途調べる必要がなく、利便性を向上することができる。
【００７１】
また本発明は、前記グループ情報作成工程は、前記差分情報に基づいて、予め定める時間帯の電気量の損失が少なくなるように前記グループ情報を算出することを特徴とする。
【００７２】
本発明に従えば、グループ情報作成工程で、予め定める時間帯の電気量の損失が少なくなるようにグループ情報を算出することによって、予め定める時間帯の発電量を他の時間帯の発電量に比べて優先させることができる。
【００７３】
また本発明は、差分情報算出工程は、異なる位置に配置される２つの太陽電池モジュールの各出力電流の差の絶対値を時間で積分して差分情報を算出し、
前記グループ情報作成工程は、差分情報に基づいて、グループ情報を作成することを特徴とする。
【００７４】
本発明に従えば、２つの太陽電池モジュールの各出力電流の差の絶対値を時間で積分して電気量の損失を表す差分情報を算出する。このように計算によって電気量の損失を表すことによって、２つの太陽電池モジュールを接続したときの電気量の損失を容易に、かつ実用的に数値計算によって算出することができる。電気量の損失が少なくなる太陽電池モジュール同士は、その時間帯毎の発電電流が近似することになる。
【００７５】
直列接続した場合に、電気量の損失が少なくなる太陽電池モジュールが１つのグループに属するように、各太陽電池モジュールを複数のグループに分類し、各グループに属する太陽電池モジュールによって太陽電池ストリングをそれぞれ構成することによって、電気量の損失が少ない太陽電池ストリングを設計することができる。
【００７６】
また本発明は、前記差分情報算出工程は、異なる位置に配置される２つの太陽電池モジュールの各出力電流の差の絶対値に、時間帯に対応して変化する変数を積算した値を時間で積分して差分情報を算出し、
前記グループ情報作成工程は、差分情報に基づいて、グループ情報を作成することを特徴とする。
【００７７】
本発明に従えば、差分情報算出工程で、２つの太陽電池モジュールの各出力電流の差の絶対値に、時間帯に対応して変化する変数を積算した値を時間で積分した差分情報を算出する。時間帯に対応して変化する変数によって時間帯毎の重み付けを与えることができ、時間帯毎の電気量の損失に時間帯分布を持たせることができ、必要な時間帯での電気量の損失を、他の時間帯での電気量の損失よりも少なくすることができる。このように計算によって２つの太陽電池モジュールを接続したときの電気量の損失に時間分布を与えたグループ情報を算出することができ、利便性を向上することができる。
【００７８】
また本発明は、前記グループ情報作成工程は、太陽電池モジュールを互いに直列接続する場合の接続の難易度を表す接続難易度情報に基づいて、グループ情報を作成することを特徴とする。
【００７９】
本発明に従えば、グループ情報作成工程で、接続難易度情報に基づいてグループ情報を作成するので、太陽電池モジュールの接続が容易または適切なグループ情報を作成することができる。
【００８０】
また本発明は、前記グループ情報作成工程は、前記差分情報および前記接続難易度情報をともに用いてグループ情報を作成することを特徴とする。
【００８１】
本発明に従えば、グループ情報作成工程で、差分情報と接続難易度情報とに基づいて、グループ情報を作成するので、太陽電池モジュールの接続が容易または適切でかつ、太陽電池ストリングの発電電力量の損失が少ないグループ情報を作成することができる。
【００８２】
また本発明は、前記グループ情報作成工程は、前記差分情報に予め定める損失重み係数を積算した重み付け損失量と、接続難易度情報に予め定める難易度重み係数を積算した重み付け難易度とに基づいて、グループ情報を作成することを特徴とする。
【００８３】
本発明に従えば、グループ情報作成工程で、重み付け損失量と、重み付け難易度とに基づいて、グループ情報を作成することによって、太陽電池モジュール同士の接続の容易さまたは適切さと太陽電池ストリングの発電電力量とのいずれをどの程度優先するかを損失重み係数および難易度重み係数によって設定することができ、接続の容易さまたは適切さおよび発電電力量の優先程度を調整可能にグループ情報を設計することができる。
【００８４】
また本発明は、前記グループ情報作成工程は、クラスタ分析手法を用いて、各太陽電池モジュールを複数のグループに分類することを特徴とする。
【００８５】
本発明に従えば、グループ情報作成工程で、クラスタ分析手法を用いて、太陽電池モジュールを複数のグループに分類することによって、太陽電池モジュールの時間帯毎の出力電流が近似する太陽電池モジュールによって太陽電池ストリングを構成するように、各太陽電池モジュールを複数のグループに分類することができる。
【００８６】
また本発明は、前記太陽光発電装置設計方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。
【００８７】
本発明に従えば、コンピュータに前記太陽光発電装置設計方法を実行させることができる。これによって太陽電池ストリングの設計を短時間で容易に決定することができる。
【００８８】
また本発明は、前記プログラムを記載したコンピュータ読取可能な記憶媒体である。
【００８９】
本発明に従えば、記憶媒体をコンピュータに読み込ませることによって、前記太陽光発電装置設計方法をコンピュータに実行させることができる。
【００９０】
また本発明は、前記太陽光発電装置設計方法を用いて設計されることを特徴とする太陽電池ストリングである。
【００９１】
本発明に従えば、太陽電池ストリングが上述の太陽光発電装置設計方法によって設計されるので、直列接続した場合に電気量の損失が少なくなる太陽電池モジュールから構成されるため、出力電流の低下を抑えることができる。
【００９２】
また本発明は、前記太陽電池ストリングを備える太陽光発電装置である。
本発明に従えば、太陽電池ストリングが上述の太陽光発電装置設計方法によって設計されるので、直列接続した場合に電気量の損失が少なくなる太陽電池モジュールから構成されるため、出力電流の低下を抑えることができる。太陽電池ストリングを複数有する太陽光発電装置は、出力電流の低下が抑えられた太陽電池ストリングを有するので、太陽光発電装置もまた、その発電電力量の低下を抑えることができる。
【００９３】
また本発明は、前記太陽光発電装置を備える太陽光発電屋根である。
本発明に従えば、太陽電池ストリングは、上述の太陽光発電装置設計方法によって設計されるので、出力電流の低下を抑えることができる。太陽電池ストリングを複数有する太陽光発電屋根は、出力電流の低下が抑えられた太陽電池ストリングを有するので、太陽光発電屋根もまた、その発電電力量の低下を抑えることができる。
【００９４】
また本発明は、前記太陽光発電屋根を備える太陽光発電住宅である。
本発明に従えば、太陽電池ストリングは、上述の太陽光発電装置設計方法によって設計されるので、出力電流の低下を抑えることができる。太陽電池ストリングを複数有する太陽光発電住宅は、出力電流の低下が抑えられた太陽電池ストリングを有するので、太陽光発電住宅もまた、その発電電力量の低下を抑えることができる。
【００９５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態である太陽光発電装置用設計支援装置１を示すブロック図であり、図２は、太陽光発電装置２０の構成を簡略化して示す正面図である。図２に示すように、太陽光発電装置２０は、建造物の太陽光が照射される部分に設けられ、たとえば家屋の屋根面２１に設置される。
【００９６】
太陽光発電装置２０は、受光面が太陽に臨むように、複数の太陽電池モジュール２２が屋根面２１に配置される。太陽電池モジュール２２は、受光面で太陽光を受光することによって発電し、出力電流が流れる。太陽光発電装置２０は、構成される複数の太陽電池モジュール２２を総合した発電電力を発電する。太陽光発電装置２０を構成する太陽電池モジュール２２は、個々の太陽電池モジュール２２を特定する識別情報をそれぞれ有する。
【００９７】
太陽電池モジュール２２は、電気的に複数直列接続されて太陽電池ストリング２３，２４を構成し、複数の太陽電池ストリング２３，２４が電気的に複数並列に接続されて太陽電池アレイを構成する。複数の太陽電池ストリング２３，２４は、図示しないパワーコンディショナに並列に電気的に接続される。
【００９８】
太陽電池ストリング２３，２４の出力電流は、太陽電池モジュールが直列接続されるので、構成される複数の太陽電池モジュール２２のうち最も低い出力電流を発電する太陽電池モジュールの出力電流に限定される。したがって太陽電池ストリングを構成する太陽電池モジュールのうちの１つが受光する放射照度が低い場合には、その太陽電池モジュールの出力電流が低下し、太陽電池ストリングの出力電流もまた低下する。
【００９９】
太陽光発電装置用設計支援装置１（以下単に設計支援装置１と呼ぶ）は、太陽光発電装置２０に構成される複数の太陽電池モジュール２２を複数のグループに分類し、各グループに属する太陽電池モジュール２２によって太陽電池ストリング２３，２４を構成するように設計する。または設計支援装置１は、太陽光発電装置２０を構成する複数の太陽電池モジュール２２のうちから、直列接続される太陽電池モジュール２２を選択する。
【０１００】
設計支援装置１は、太陽電池モジュール２２が配置される配置位置別の受光する太陽光の放射照度を表す受光照度情報を算出し、受光照度情報に基づいて、配置位置に応じた各太陽電池モジュール２２の出力電流の値をそれぞれ算出する。また配置位置毎の太陽電池モジュール２２の出力電流の値に基づいて、異なる２つの配置位置に配置される太陽電池モジュール２２を直列に電気的に接続した場合の電気量の損失を求める。電気量の損失が少ない太陽電池モジュールによって太陽電池ストリング２３，２４を構成するように、各太陽電池モジュール２２を複数のグループに分類し、各グループの情報を表すグループ情報をそれぞれ作成する。
【０１０１】
すなわち設計支援装置１は、配置位置に照射される放射照度のばらつきによる発電電力量の損失を少なくするために、配置位置に配置される複数の太陽電池モジュール２２を分類して、太陽電池ストリングの電気量の損失が少なくなるように、太陽電池ストリングを設計する。
【０１０２】
なお本発明において「電気量」は電流の値を時間で積分した値であり単位は、Ｃ（クーロン）である。また「電力量」は、電気量に電圧を掛けた値である。
【０１０３】
２つの太陽電池モジュールの起電圧が同じである場合には、２つの太陽電池モジュールを直列接続したときの電気量の損失と電力量の損失とは、比例関係となる。しかし太陽電池モジュールの起電圧が同じであるとは、限らないので電気量の損失と電力量の損失とが比例しない。したがって本発明では太陽電池モジュール毎の発電電力量を求めずに、２つの太陽電池モジュールを直列接続したときの電気量の損失に基づいて太陽電池ストリングを構成する太陽電池モジュールを決定する。
【０１０４】
たとえば図２に示すように、個々の識別情報Ａ〜Ｏが与えられる１５個の太陽電池モジュールが屋根面に配置され、２つの太陽電池ストリング２３，２４が構成される場合、設計支援装置１は、太陽電池モジュール毎の放射照度分布に応じて、太陽電池ストリングとして構成したときの太陽電池ストリングの発電電力量の損失が少なくなるような、第１のグループ（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｍ，Ｎ，Ｏ）と、第２のグループ（Ｄ，Ｅ，Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌ）を表す各グループ情報を作成する。
【０１０５】
太陽光発電装置２０は、第１のグループに属する太陽電池モジュール２２によって、第１の太陽電池ストリング２３が構成され、第２のグループに属する太陽電池モジュール２２によって、第２の太陽電池ストリング２４が構成される。
【０１０６】
図１に示すように、設計支援装置１は、太陽光発電装置２０が設置される地域である設置地域を表す地域情報を取得する地域情報取得手段２と、太陽電池モジュール２２の配置位置毎の放射照度を表す受光照度情報を算出する受光照度情報算出手段３と、受光照度情報に応じた太陽電池モジュール２２毎の出力電流の値をそれぞれ算出する出力電流算出手段４と、出力電流の値に基づいて２つの太陽電池モジュールが接続された場合の電気量の損失を表す差分情報を算出する差分情報算出手段５と、差分情報に基づいて太陽電池モジュール２２を複数のグループに分類して太陽電池ストリング２３，２４を構成するためのグループを表すグループ情報を作成するグループ情報作成手段６とを含んで構成される。
【０１０７】
地域情報は、設置地域を特定する情報であって、予め設定される複数の地域のうち、１つの地域を表す。たとえば地域情報は、国内２５５箇所の地域のうち、設置地域が属する地域を表す。または地域情報は、太陽光発電装置２０が設置される住所、太陽光発電装置が設置される緯度および経度などの情報であってもよい。
【０１０８】
受光照度情報は、太陽電池モジュール２２が配置される配置位置毎の放射照度を表し、時間帯別の放射照度を含む情報である。本発明でいう時間帯は、分単位、時間単位、日単位、月単位および季節単位のいずれであってもよく、またたとえば時間的に不連続な放射照度の情報を補間することによって、連続的に時間変化する放射照度として与えられてもよい。
【０１０９】
さらに設計支援装置１は、予め定められる各情報を蓄積する複数の蓄積手段７〜１２を有する。設計支援装置１は、太陽光発電装置２０を構成する太陽電池モジュール２２が配置される配置位置を表す配置位置情報を蓄積する配置位置情報蓄積手段７と、地域情報によって特定される各地域をそれぞれ代表する観測位置での時間帯毎の放射照度を表す観測照度情報と前記観測位置での時間帯毎の太陽の方向または太陽の位置を表す太陽位置情報とを蓄積する観測照度太陽位置情報蓄積手段８と、太陽光発電装置２０に対して太陽光を遮蔽する遮蔽物を表す遮蔽物情報を蓄積する遮蔽物情報蓄積手段９と、受光面の放射照度に対する太陽電池モジュール２０の出力電流特性などの太陽電池モジュールの機能を表すモジュール機能情報を蓄積するモジュール機能情報蓄積手段１０と、予め定める時間帯での電気量の損失を少なくするための時間帯優先情報を蓄積する時間帯優先情報蓄積手段１１と、２つの太陽電池モジュールを直列接続した場合の接続の難易度を表す接続難易度情報および発電電力量と接続の難易度とに関する優先関係を表すグループ優先度情報を含む接続情報蓄積手段１２とを有する。これらの各蓄積手段７〜１２は、複数の情報がデータベース化されて蓄積される。
【０１１０】
配置位置情報は、太陽光発電装置に配置される太陽電池モジュール毎の位置と、受光面に垂直な仮想直線の水平面に対する角度すなわち受光面の傾斜面と、受光面に垂直な仮想直線の延びる方位すなわち受光面の方位角とを含んで表される。
【０１１１】
観測照度情報は、各地域毎に予め設定される観測位置における観測平面の太陽光による放射照度である観測照度を表す。観測平面は予め定められる位置に設定されるので、観測平面と太陽電池モジュール２２の受光面とは、相対的に既知な位置関係となる。また太陽位置情報は、各地域毎に予め設定される観測位置における時間帯毎の太陽の方向または位置を表す情報である。
【０１１２】
このような観測照度および太陽の位置は、たとえば日本気象協会が、新エネルギー産業技術総合開発機構（Ｎｅｗ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ：ＮＥＤＯ）の委託研究によってまとめた「日射量基礎調査」等を用いることによってデータベースとして予め作成することができる。「日射量基礎調査」には、観測平面の傾斜角毎、方位角毎の日射量が求められ、国内２５５箇所の年間および季節毎に日射量が最も高い最適傾斜角などが求められている。観測照度が測定される観測平面はたとえば水平に設定される。
【０１１３】
なお、日射量とは、単位時間内、単位面積に太陽光によって照射されるエネルギー量である。したがって基準とする単位は、エネルギーの単位であるＪ（ジュール）を面積であるｍ^２（平方メーター）と時間であるｓ（秒）とで割った単位Ｗ／ｍ^２である。すなわち日射量とは、太陽光による放射照度である。一般的には、１日を単位とする日射量を示し、（ｋＷｈ／ｍ^２・日）を単位とすることが多い。２４ｈ＝１日であるので、１０００（Ｗ／ｍ^２）＝２４（ｋＷｈ／ｍ^２・日）である。
【０１１４】
遮蔽物情報は、太陽電池モジュール２２が配置される太陽光発電装置２０の配置部分、太陽電池モジュール２２自体および太陽光発電装置２０の近隣の建造物などの太陽光を遮蔽する遮蔽物の位置および形状を含んで表される。
【０１１５】
太陽電池モジュールのモジュール機能情報は、少なくとも、受光面の放射照度に対する太陽電池モジュール２０の出力電流特性の情報を含み、その他に、温度に対する出力電流特性の情報、経年による出力電流の変化量を表す情報を含んでもよい。
【０１１６】
接続難易度情報は、太陽電池モジュール２２を直列接続する場合に、各太陽電池モジュール間の配線の難しさまたは不適切さ、すなわち接続の難易度を数値で表した情報である。接続難易度情報が大きくなればなるほど接続が困難になる。
【０１１７】
たとえば距離が遠く離れている太陽電池モジュール２２の間を配線するほうが、近い距離にある太陽電池モジュールの間を配線するより難しいまたは不適切である場合、各太陽電池モジュール間の距離に応じた値が接続難易度情報として与えられる。
【０１１８】
またたとえば配線ケーブルの長さが長いほうが難しいまたは不適切である場合、各太陽電池モジュール間に配線する場合のケーブルの長さに応じた値が接続難易度情報として与えられる。
【０１１９】
地域情報取得手段２は、設計支援装置１の外部から地域情報が入力されると、設置地域を特定する地域情報を取得し、地域情報を受光照度情報算出手段３に与える。
【０１２０】
受光照度情報算出手段３は、地域情報取得手段２から与えられた地域情報と、太陽電池モジュール２２の配置位置情報と、地域情報が特定する観測照度情報と、地域情報が特定する太陽位置情報と、遮蔽物情報とに基づいて、太陽電池モジュール２２が配置される配置位置毎に照射される太陽光の放射照度を表す受光照度情報を算出する。
【０１２１】
出力電流算出手段４は、受光照度情報算出手段３によって算出された配置位置毎の放射照度と、モジュール機能情報とから各配置位置に配置される太陽電池モジュール２２の時間帯別の出力電流の値を算出する。
【０１２２】
差分情報算出手段５は、出力電流算出手段４によって算出された異なる２つの配置位置に配置される太陽電池モジュール２２の時間帯別出力電流の差の絶対値を所定時間積分して、２つの太陽電池モジュール２２が直列された場合に損失する電気量を表す差分情報を算出する。
【０１２３】
グループ情報作成手段６は、差分情報算出手段５によって算出された差分情報に基づいて、太陽電池モジュール２２を複数のグループに分類して太陽電池ストリング２３，２４を構成するためのグループ情報を作成する。
【０１２４】
図３は、設計支援装置１が行う動作を示すフローチャートである。設計支援装置１は、ステップｓ１で、装置外部から設置地域および、太陽光発電装置２０の種類を表す情報などを含む設計条件が決定され、太陽光発電装置の設計のための準備が終了すると、ステップｓ２に進み、動作を開始する。
【０１２５】
ステップｓ２では、地域情報取得工程が行われ、地域情報取得手段２によって、設置地域を表す地域情報を取得する。地域情報の取得が完了するとステップｓ３に進む。
【０１２６】
ステップｓ３では、受光照度算出工程が行われ、配置位置情報、観測照度情報、太陽位置情報および遮蔽物情報に基づいて、受光照度算出手段３によって太陽電池モジュール２２が配置される配置位置毎の受光照度情報を算出し、ステップｓ４に進む。
【０１２７】
ステップｓ４では、出力電流算出工程が行われ、モジュール機能情報と、ステップｓ３で算出した受光照度情報とに基づいて、出力電流算出手段４によって、配置位置毎の太陽電池モジュール２２の出力電流の値を算出し、ステップｓ５に進む。
【０１２８】
ステップｓ５では、差分情報算出工程が行われ、ステップｓ４で算出した出力電流の値に基づいて、差分情報算出手段５によって、２つの異なる配置位置に配置される太陽電池モジュールが接続された場合の電気量の損失を表す差分情報を算出し、ステップｓ６に進む。
【０１２９】
ステップｓ６では、グループ情報作成工程が行われ、グループ情報作成手段６によって、接続された場合の電気量の損失が少ない太陽電池モジュール毎に複数のグループに分類し、太陽電池ストリングを構成するためのグループ情報を作成し、ステップｓ７に進む。
【０１３０】
ステップｓ７では、設計支援装置１の動作を終了する。たとえば設計支援装置１は、ステップｓ６で作成したグループ情報を表示画面に表示および用紙に印刷する手段を有してもよく、太陽光発電装置の設計者が確認可能な状態に出力することによって、さらに利便性を向上させることができる。
【０１３１】
図４は、受光照度情報算出工程の動作を示すフローチャートである。受光照度情報算出工程は、受光照度情報算出手段３の動作によって行われる。受光照度情報算出手段３は、ステップａ１において、地域情報取得手段２によって地域情報が取得された状態になるとステップａ２に進み、動作が開始される。
【０１３２】
ステップａ２では、受光照度情報算出手段３は、地域情報取得手段２から地域情報を取得し、ステップａ３に進む。ステップａ３では、受光照度情報算出手段３は、設置地域に応じた観測照度と太陽の位置とを表す情報を、観測照度太陽位置情報蓄積手段８から取得し、ステップａ４に進む。
【０１３３】
ステップａ４では、受光照度情報算出手段３は、配置位置情報蓄積手段７から、太陽光発電装置２０を構成する太陽電池モジュール毎の配置位置を表す配置位置情報を取得し、ステップａ５に進む。
【０１３４】
ステップａ５では、受光照度情報算出手段３は、遮蔽物情報蓄積手段９から太陽光発電装置に対して太陽光を遮蔽する遮蔽物を表す遮蔽物情報を取得し、ステップａ６に進む。
【０１３５】
ステップａ６では、受光照度情報算出手段３は、ステップａ３で取得した太陽位置情報とステップａ５で取得した遮蔽物情報とに基づいて、各配置位置が、時間帯毎に、陰位置であるか陽位置であるかを判定する。陰位置は、遮蔽物によって太陽光が遮蔽される位置であり、陽位置は、太陽光が直接照射される位置である。
【０１３６】
具体的には、配置位置毎に予め定められる基準位置と光源すなわち太陽の位置とを結ぶ仮想直線が遮蔽物を挿通する場合に、太陽電池モジュールの配置位置を陰位置と判定し、そうでない場合は陽位置と判定する。たとえば基準位置として、配置位置の中心位置が定められる。
【０１３７】
太陽の位置は、太陽光発電装置に対して時間的に変位するので、配置位置が陰位置となるか陽位置となるかも時間的に変化する。したがって、受光照度情報算出手段３は、時間帯毎の太陽の位置に応じて、時間帯毎に配置位置が陰位置になるか陽位置になるかを判定する。このように配置位置毎に時間帯別に陰位置であるか陽位置であるかの判定が完了すると、ステップａ７に進む。
【０１３８】
ステップａ７では、配置位置毎の時間帯別の受光照度情報を算出する。受光照度情報算出手段３は、ステップａ３で取得した観測照度とステップａ４で取得した配置位置情報とに基づいて、各配置位置に照射される放射照度を算出する。陽位置として判定された配置位置での受光照度は、観測照度に設定され、陰位置として判定された配置位置での受光照度は、陰位置に対応した受光照度に設定する。たとえば陽位置の放射照度は陰位置の放射照度よりも高く設定される。
【０１３９】
また受光照度算出手段３は、観測照度が測定される観測平面に対する配置位置の位置関係と、配置位置に対する太陽の位置関係とによって、各配置位置のさらに正確な放射照度を算出してもよく、この場合にも、配置位置が陰位置である場合は、陰位置に対応した放射照度に決定し、配置位置が陽位置である場合は、陽位置に対応した放射照度に決定してもよい。
【０１４０】
なお、遮蔽物による太陽光の遮蔽だけではなく、受光照度情報算出手段３は、遮蔽物による太陽光の反射、吸収、透過および屈折などによる放射照度の変化を考慮して、受光照度情報を算出してもよい。このように反射、吸収、透過および屈折による放射照度の変化を考慮することによって、より現実的な信頼性の高い放射照度を算出することができる。各配置位置の時間帯別の受光照度情報を算出するとステップａ８に進み、ステップａ８では、受光照度情報算出手段３は、動作を終了する。
【０１４１】
図５は、出力電流算出工程の動作を示すフローチャートである。出力電流算出工程は、出力電流算出手段４の動作によって行われる。出力電流算出手段４は、ステップｂ１において、受光照度情報算出手段３によって受光照度情報が算出された状態になると、ステップｂ２に進み、動作が開始される。
【０１４２】
ステップｂ２では、出力電流算出手段４は、受光照度情報算出手段３が算出した配置位置毎の時間帯別の放射照度を取得し、ステップｂ３に進む。ステップｂ３では、出力電流算出手段４は、モジュール機能情報蓄積手段１０から受光面の放射照度に対する太陽電池モジュールの出力電流の特性を取得し、ステップｂ４に進む。
【０１４３】
ステップｂ４では、出力電流算出手段４は、ステップｂ２で取得した配置位置毎の時間帯別の放射照度と、ステップｂ３で取得した受光面の放射照度に対する太陽電池モジュールの出力電流の特性とに基づいて、太陽電池モジュールが各配置位置に配置された場合の、太陽電池モジュールの出力電流を算出する。なお、出力電流算出手段４は、陰位置、受光面の汚れ、温度上昇における出力電流の低下を算出し、この低下分を減算して時間帯別の出力電流の値としてもよい。
【０１４４】
配置位置毎の時間帯別の出力電流の値が算出されると、ステップｂ５に進み、ステップｂ５では、出力電流算出手段４は、動作を終了する。
【０１４５】
差分情報算出工程は、差分情報算出手段５によって行われる。差分情報算出工程は、差分情報算出手段５が、異なる２つの太陽電池モジュールの時間帯別出力電流の差の絶対値を時間で積分して、配置位置に配置された太陽電池モジュールを直列接続した場合の電気量の損失を表す差分情報を算出する。
【０１４６】
２つの太陽電池モジュールを直列接続した場合には、接続された２つの太陽電池モジュールから出力される出力電流は、２つの太陽電池モジュールのうちの少ないほうの出力電流となる。太陽電池モジュールが接続された場合の電気量の損失は、２つの太陽電池モジュールの時間帯毎の出力電流の値の差の絶対値を時間で積分した値とする。
【０１４７】
図６は、２つの太陽電池モジュールの時間帯毎の出力電流を示すグラフである。図６（１）は、識別情報がＡである太陽電池モジュールである太陽電池モジュール２２Ａと、識別情報がＢである太陽電池モジュールである太陽電池モジュール２２Ｂとの２つの太陽電池モジュールの時間帯毎の出力電流を示し、図６（２）は、太陽電池モジュール２２Ａと、識別情報がＣである太陽電池モジュールである太陽電池モジュール２２Ｃとの２つの太陽電池モジュールの時間帯毎の出力電流を示す。
【０１４８】
太陽電池モジュール２２Ｂの出力電流５２と、太陽電池モジュール２２Ａの出力電流５１との時間帯毎の差の絶対値を時間で積分した損失量５３は、太陽電池モジュール２２Ｃの出力電流５５と、太陽電池モジュール２２Ａの出力電流５１との時間帯毎の差の絶対値を時間で積分した損失量５６に比べて多い。
【０１４９】
すなわち太陽電池モジュール２２Ａと太陽電池モジュール２２Ｃとは時間帯毎の出力電流が近似しており、太陽電池モジュール２２Ａと太陽電池モジュール２２Ｂとは時間帯毎の出力電流が近似していない。
【０１５０】
このように２つの太陽電池モジュールを接続したときの電気量の損失は、２つの太陽電池モジュールの出力電流の時間帯毎の差分の絶対値を時間で積分した値に対応する。
【０１５１】
時間的に変化する一方の太陽電池モジュールの出力電流をＩ_１（ｔ）とし、時間的に変化する他方の太陽電池モジュールの出力電流をＩ_２（ｔ）とすると、２つの太陽電池モジュールを直列接続したときの２つの太陽電池モジュールの電気量の損失を表す差分情報Ｆは、次式によって表される。
【数１】

【０１５２】
図６（１）に示すように、出力電流の値が時間帯毎に近似していない２つの太陽電池モジュール２２Ａ，２２Ｃは、その出力電流の差が大きく、したがって２つの太陽電池モジュール２２Ａ，２２Ｃを接続した場合の電気量の損失が多くなる。また図６（２）に示すように、出力電流の値が近似している２つの太陽電池モジュール２２Ａ，２２Ｃは、その出力電流の差が小さく、したがって２つの太陽電池モジュール２２Ａ，２２Ｃを接続した場合の電気量の損失が少なくなる。
【０１５３】
差分情報算出工程では、差分情報算出手段５が、各配置位置に配置される太陽電池モジュール毎の時間帯別出力電流の値を出力電流算出手段４から取得し、２つの太陽電池モジュールを接続した場合の電気量の損失を表す差分情報を算出する。
【０１５４】
【表１】

【０１５５】
表１は、差分情報算出手段５によって算出され、図２に示される識別情報がＡ〜Ｅまでの５つの太陽電池モジュールのうちの２つを直列接続した場合の差分情報を例示した表である。差分情報が小さいほど各時間帯毎の出力電流が近似し、接続された２つの太陽電池モジュールの損失量が少なくなる。例えば、表１に示すように識別情報Ｃで示される太陽電池モジュールと識別情報Ｅで示される太陽電池モジュールとを接続した場合の差分情報は、１．０となる。
【０１５６】
図７は、グループ情報作成工程の動作を示すフローチャートである。グループ情報作成工程は、グループ情報作成手段６によって行われる。グループ情報作成手段６は、ステップｃ１において、差分情報算出手段５によって差分情報が取得された状態になるとステップｃ２に進み、動作が開始される。
【０１５７】
ステップｃ２では、グループ情報作成手段６は、差分情報算出手段５から差分情報を取得し、ステップｃ３に進む。ステップｃ３では、太陽電池モジュールを接続するための配線の難しさまたは不適切さを数値で表した接続の難易度を表す接続難易度情報を取得または算出する。たとえば、グループ情報作成手段６は、接続情報蓄積手段１２から接続の難易度を表す接続難易度情報を取得する。または太陽電池モジュールが配置される配置位置に基づいて算出する。
【０１５８】
【表２】

【０１５９】
表２は、図２に示される識別情報がＡ〜Ｅまでの５つの太陽電池モジュールのうちの２つを直列接続した場合の接続の難易度を例示した表である。接続難易度情報が大きいほど２つの太陽電池モジュールの接続が難しくまたは不適切になる。例えば、表２に示すように、識別情報Ｃで示される太陽電池モジュールと識別情報Ｅで示される太陽電池モジュールとを接続した場合の接続難易度情報は、２．５となる。このような接続難易度情報を取得するとステップｃ５に進む。
【０１６０】
ステップｃ５では、グループ情報作成手段６は、グループ化係数を算出する。グループ化係数は、差分情報と接続難易度情報とを複合したものであり、２つの太陽電池モジュールを接続した場合の電気量の損失および接続の難易度を含む太陽電池モジュールの総合的な接続の適正度を示す。
【０１６１】
グループ化係数は、（２）式によって算出される。
【数２】

【０１６２】
（２）式において、Ｒｉｊは、識別番号がｉの太陽電池モジュールと、識別番号がｊの太陽電池モジュールとを接続したときのグループ化係数である。またＥｉｊは、識別番号がｉの太陽電池モジュールと識別番号がｊの太陽電池モジュールとを接続したときの差分情報である。またＣｉｊは、識別番号がｉの太陽電池モジュールと、識別番号がｊの太陽電池モジュールとを接続したときの接続難易度情報である。またＫおよびＬは予め定められる係数であり、Ｋは、差分情報に重み付けをする損失重み係数であり、Ｌは、接続難易度情報に重み付けをする難易度重み係数である。
【０１６３】
（２）式に示すように、グループ化係数は、損失重み係数を差分情報に積算した重み付け損失量と、難易度重み係数を接続難易度情報に積算した重み付け難易度とを足し合わせた差分難易度複合情報である。
【０１６４】
グループ情報作成手段６は、接続される２つの太陽電池モジュール毎に上述するグループ化係数を算出し、すべての接続の組合わせのグループ化係数を算出すると、ステップｃ５に進む。
【０１６５】
ステップｃ５では、グループ情報作成手段６が、ステップｃ４で算出したグループ化係数に基づいて、グループ化係数が小さい太陽電池モジュール同士が１つのグループに含まれるように複数のグループ情報を作成する。グループ情報は、たとえば識別情報のリストとして構成される。このグループに含まれる識別情報を有する太陽電池モジュールによって太陽電池ストリングが設計される。
【０１６６】
グループ情報作成手段６は、１つのグループで１つの太陽電池ストリングを構成するための制約条件を満足するようにグループ情報を作成する。
【０１６７】
たとえばグループ情報作成手段６は、複数のグループにともに、同一の識別情報を有する太陽電池モジュールが含まれることがなく、また１つの太陽電池ストリングを構成する太陽電池モジュールの出力電圧の合計をパワーコンディショナの定格入力電圧に設定するなどの設計上の制約条件を満足するようにグループ情報を作成する。
【０１６８】
グループ情報を作成する具体的な方法は、たとえばグループ化係数を基とするクラスタ分析手法などの統計的手法に、前記設計上の制約条件を加えたアルゴリズムを用いればよい。また設計上の制約条件を充たすグループ情報を求め、前記グループ情報に含まれる識別情報の太陽電池モジュール間のグループ化係数に基づいて評価して、評価が高いものをグループ情報として選択してもよい。
【０１６９】
以上のような設計支援装置１は、たとえば数値演算可能なコンピュータによって実現可能である。地域情報取得手段２は、キーボードなどの外部からの命令を取得可能な手段によって実現される。各蓄積手段７〜１２は、コンピュータが有する読出し可能な記憶媒体によって実現され、記憶媒体内に各情報が蓄積される。
【０１７０】
また受光照度情報算出手段３、出力電流算出手段４、差分情報算出手段５およびグループ情報作成手段６は、上述する各工程を実行させるためのプログラムをコンピュータが取得し、プログラムによって各工程を実行することによって各手段の機能を実現することができる。このような各工程を実行させるプログラムは、コンピュータ読取可能な記憶媒体に記憶されていてもよい。このように上述する太陽光発電装置設計方法をコンピュータによって実行させることによって、太陽電池ストリングを短時間でかつ容易に設計することができる。また上述する太陽光発電装置設計方法は、手動で計算してもよい。
【０１７１】
また本発明の方法および装置によって、設計される太陽電池ストリングは、放射照度に基づいて算出される各時間帯毎の電流の値が近似するグループに属する太陽電池モジュールによって構成される。いいかえると２つの太陽電池モジュールを接続したときの電気量の損失が少なくなる太陽電池モジュールによって太陽電池ストリングが構成される。
【０１７２】
これによって太陽電池モジュール毎の受光面の放射照度のばらつきに起因する発電電力の低下を防止することができる。またこのような太陽電池ストリングを含んで構成される太陽光発電装置、太陽光発電装置を有する太陽光発電屋根、太陽光発電屋根を有する太陽光発電住宅もまた、放射照度のばらつきによる発電力低下を防止することができる。
【０１７３】
以上のように本発明の実施の一形態によれば、グループ情報作成手段によって、差分情報に基づいて、時間帯毎の出力電流が互いに近似する太陽電池モジュールを１つのグループとすることによって電気量の損失が少ない複数のグループに分類することができる。
【０１７４】
したがって、各グループに属する識別情報の太陽電池モジュールによって太陽電池ストリングを構成することで、発電電力量の損失が少ない太陽電池ストリングを設計することができる。
【０１７５】
また時間帯別の日射量の変化に基づいて、放射照度が算出されるので、時間帯別の発電電力量の低下を抑えて、さらに発電電力量の損失が少ない太陽光発電装置を設計することができる。
【０１７６】
また設置地域を特定する地域情報に基づいて、観測照度情報蓄積手段から、設置地域に応じた観測照度情報を算出することによって、設置地域に応じた実用的な受光照度情報を算出することができる。また太陽光発電装置の設計者が、設置地域に応じた観測照度情報を別途入力する必要がなく、利便性を向上することができる。
【０１７７】
また遮蔽物情報に基づいて、配置位置が陰位置であるか陽位置であるかを判定でき、遮蔽物による影の影響を考慮した受光照度情報を算出することができ、より信頼性の高い受光照度情報を算出することができる。
【０１７８】
また２つの太陽電池モジュールの各出力電流の差の絶対値を時間によって積分することによって、時間的に変化する各出力電流の損失の総和を表す差分情報を算出する。このような計算によって電気量の損失を数値的に表すことによって、２つの太陽電池モジュールを接続したときの電気量の損失を容易に、かつ実現可能に算出することができる。
【０１７９】
また接続難易度情報に基づいてグループ情報を作成するので、太陽電池モジュール同士の接続が容易または適切でかつ、太陽電池ストリングの発電電力量の損失の少ないグループ情報を作成することができる。したがって太陽電池モジュールの接続が容易または適切でかつ、発電電力量の損失が少ない太陽電池ストリングを設計することができる。
【０１８０】
また重み付け損失量と、重み付け難易度とに基づいて、グループ情報を作成することによって、グループ情報作成時に、太陽電池モジュール同士の接続の難易度と太陽電池ストリングの発電電力量とのバランスの取れたグループ情報を作成することができる。
【０１８１】
またクラスタ分析手法を用いて、差分難易度複合情報に基づいて、各太陽電池モジュールを複数のグループに分類するので、太陽電池モジュールの接続が容易または適切でかつ太陽電池ストリングの発電電力量の損失が少ない太陽電池ストリングを構成するように、数値計算によって容易に各太陽電池モジュールを複数のグループに分類することができる。
【０１８２】
また本発明の他の実施の形態として、差分情報算出手段５が、異なる位置に配置される２つの太陽電池モジュール２２の各時間帯毎の出力電流の差の絶対値に、時間帯に対応して変化する変数Ｗ（ｔ）を積算した積算値を積分して差分情報を算出してもよい。すなわち時間的に変化する変数をＷ（ｔ）とすると、次式で表される。
【数３】

【０１８３】
このように時間に対応して変化する変数Ｗ（ｔ）を積算することによって、差分情報に時間帯毎の重み付けを与えることができ、時間帯毎の電気量の損失に時間帯分布を持たせることができる。これによって必要な時間帯での電気量の損失を、他の時間帯での電気量の損失よりも少なくすることができる。計算によって２つの太陽電池モジュールを接続したときの電気量の損失に時間分布を与えたグループ情報を数値的に実現可能に算出することができ、利便性を向上することができる。このような実施の他の形態について、説明を省略した構成については、上述の実施の一形態と同様であり、同様の効果を得ることができる。
【０１８４】
このような方法は、ある特定の時間帯の発電量を他の時間帯の発電より優先して多くしたい場合などに用いることができる。たとえば他の季節に比べて、夏季に多くの発電を行いたい場合には、夏季に対して大きくなるように変数Ｗ（ｔ）を設定することによって夏季の発電電力量の損失が少ない太陽光発電装置を設計することができる。
【０１８５】
上述するように、ある時間帯の損失を優先的に少なくするときの差分情報は、２つの太陽電池モジュールの各出力電流の差の絶対値に、時間帯に対応して変化する変数を積算した値を積分して算出することができ、数値計算によって容易に求めることができる。
【０１８６】
また本発明のさらに他の実施の形態として、太陽の位置を表す太陽位置情報を蓄積せずに、設置地域の緯度および経度を取得する緯度経度取得手段と、太陽の位置を算出する太陽位置算出手段とを有していてもよい。
【０１８７】
緯度経度情報取得手段によって取得された緯度経度情報に基づいて、太陽位置算出手段が設置地域における太陽位置情報を算出または抽出することができる。受光照度情報算出手段は、太陽位置算出手段が算出した設置地域における太陽の位置に基づいて、配置位置が陰位置か陽位置かを判定することができる。これによって、太陽光発電装置の設計者が、設置地域に応じた太陽の位置を別途入力する必要がなく、利便性を向上することができる。このような実施のさらに他の形態について、説明を省略した構成については、上述の実施の一形態と同様であり、同様の効果を得ることができる。
【０１８８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、太陽電池モジュール毎の放射照度がばらつく場合であっても、出力電流が近似する複数の太陽電池モジュールによって、太陽電池ストリングを設計することができる。出力電流が近似する太陽電池モジュールによって太陽電池ストリングを構成することによって、太陽電池モジュールの配置位置における放射照度のばらつきに起因する出力電流の低下による発電電力量の低下を抑え、発電電力量の損失が少ない太陽光発電装置を設計することができる。発電電力量の損失を少なくすることによって、安定した発電電力量を供給する太陽光発電装置を設計することができる。
【０１８９】
また本発明によれば、時間帯別の放射照度を用いて、太陽電池モジュールの時間帯別の出力電流の値を算出する。したがって各時間帯毎の電気量の損失に基づいて、差分情報をより正確に算出することができる。これによって、太陽電池モジュールの出力電流がさらに近似する太陽電池モジュールのグループを算出して太陽電池ストリングを設計することができる。また、太陽電池ストリングは、時間帯毎に出力電流が低下することが防止されるので、さらに発電電力の低下を抑えた太陽電池ストリングを設計することができる。
【０１９０】
受光照度情報算出手段によって算出される時間帯別の放射照度に基づいて太陽電池ストリングを設計する。これによって時間帯別の発電電力量の低下を抑えて、さらに発電電力量の損失が少ない太陽光発電装置を設計することができる。
【０１９１】
また本発明によれば、受光照度情報算出手段が、観測照度情報と太陽電池モジュール配置情報とに基づいて、太陽電池モジュールが配置される配置位置毎に受光する日射量を表す受光照度情報を算出することによって、より現実的な放射照度を算出して、信頼性の高い受光照度情報を算出することができる。したがって、太陽電池モジュールの配置位置に起因する出力電流の低下による発電電力量の損失がさらに少ない太陽光発電装置を設計することができる。
【０１９２】
また本発明によれば、太陽光発電装置が設置される地域である設置地域を特定する地域情報に基づいて、受光照度情報算出手段が受光照度情報を算出するので、より信頼性の高い受光照度情報を算出することができる。したがって、太陽電池モジュールの配置位置に起因する出力電流の低下による発電電力量の損失がさらに少ない太陽光発電装置を設計することができる。
【０１９３】
また本発明によれば、観測照度情報蓄積手段を備えることによって、設置地域に応じた実用的な受光照度情報を算出することができる。したがって、太陽電池モジュールの配置位置に起因する出力電流の低下による発電電力量の損失がさらに少ない太陽光発電装置を設計することができる。また太陽光発電装置の設計者が、設置地域に応じた観測照度情報を別途入力する必要がなく、利便性を向上することができる。
【０１９４】
また本発明によれば、受光照度情報算出手段が、遮蔽物情報に基づいた受光照度情報を算出するので、遮蔽物によって放射照度が異なる配置位置毎の受光照度情報を算出することができ、より信頼性の高い受光照度情報を得ることができる。
【０１９５】
また本発明によれば、受光照度情報算出手段が、配置位置が陰位置であるか陽位置であるかを判定することによって、遮蔽物による影の影響を考慮した受光照度情報を算出することができ、より信頼性の高い受光照度情報を算出することができる。したがって、太陽電池モジュールの配置位置に起因する出力電流の低下による発電電力量の損失がさらに少ない太陽光発電装置を設計することができる。
【０１９６】
また本発明によれば、配置位置の基準位置と太陽の位置とを結ぶ仮想直線が遮蔽物を挿通する場合の配置位置を、陰位置と判定することによって、配置位置毎の陰位置の判定を実現することができる。配置位置が陰位置であるか陽位置であるかを判定することによって、遮蔽物による影の影響を考慮した受光照度情報を算出することができ、より信頼性の高い受光照度情報を算出することができる。
【０１９７】
また本発明によれば、太陽位置情報蓄積手段が蓄積する太陽位置情報を用いて、設置地域に対応する太陽の位置を算出または抽出することができ、前記太陽の位置に基づいて配置位置が、陰位置であるか陽位置であるかを判定することができる。これによって、太陽光発電装置の設計者が、設置地域に応じた太陽の位置を別途入力する必要がなく、利便性を向上することができる。
【０１９８】
また本発明によれば、緯度経度情報取得手段によって取得された緯度経度情報に基づいて、太陽位置算出手段が設置地域における太陽位置情報を算出することができる。受光位置情報算出手段は、太陽位置算出手段が算出した設置地域における太陽の位置に基づいて、配置位置が陰位置か陽位置かを判定することができる。これによって、太陽光発電装置の設計者が、設置地域に応じた太陽の位置を別途入力する必要がなく、利便性を向上することができる。
【０１９９】
また本発明によれば、予め定める時間帯の電気量の損失が少なくなるようにグループ情報を算出することによって、予め定める時間帯の発電電力量の損失を、他の時間帯の発電電力量の損失に比べて優先的に少なくすることができ、利便性を向上することができる。たとえば、冬季に比べて夏季の発電電力量の損失を少なくするようにグループ情報を算出することによって、冬季よりも夏季に多くの発電電力を得ることができる太陽光発電装置を設計することができる。
【０２００】
また本発明によれば、２つの太陽電池モジュールの各出力電流の差の絶対値を時間によって積分して損失を表すことによって、差分情報を算出する。このような計算によって電気量の損失を数値的に表すことによって、２つの太陽電池モジュールを接続したときの電気量の損失を容易に、かつ実現可能に算出することができる。
【０２０１】
また本発明によれば、２つの太陽電池モジュールの各出力電流の差の絶対値に、時間帯に対応して変化する変数を積算した値を積分した差分情報を算出するので、時間帯毎の発電電力量の損失に時間帯分布を持たせることができ、必要な時間帯での損失を、他の時間帯での損失よりも少なくすることができる。
【０２０２】
また本発明によれば、グループ情報作成手段が、接続難易度情報に基づいてグループ情報を作成するので、太陽電池モジュール同士の接続が容易または適切なグループ情報を作成することができる。したがって太陽電池モジュールの接続が容易または適切な太陽電池ストリングを設計することができる。
【０２０３】
また本発明によれば、グループ情報作成手段が、接続難易度情報に基づいてグループ情報を作成するので、太陽電池モジュール同士の接続が容易または適切でかつ、太陽電池ストリングの発電電力量の低下が少ないグループ情報を作成することができる。したがって太陽電池モジュールの接続が容易または適切でかつ、発電電力量の損失が少ない太陽電池ストリングを設計することができる。
【０２０４】
また本発明によれば、重み付け損失量と、重み付け難易度とに基づいて、グループ情報を作成することによって、グループ情報作成時に、太陽電池モジュール同士の接続の難易度と太陽電池ストリングの発電電力量とのバランスの取れたグループ情報を作成することができる。これによって接続が容易または適切でかつ発電電力量の損失の少ない太陽電池ストリングを設計することができる。
【０２０５】
また本発明によれば、グループ情報作成手段が、クラスタ分析手法を用いて、太陽電池モジュールを複数のグループに分類することによって、接続したときの電気量の損失が少ない太陽電池モジュールのグループを分類することができる。これによって太陽電池ストリングの発電電力量の損失を少なくするように、各太陽電池モジュールを複数のグループに分類することができる。
【０２０６】
また本発明によれば、受光照度情報算出工程で算出された配置位置毎の受光照度情報に基づいて、出力電流算出工程で、太陽電池モジュールの出力電流の値を算出する。差分情報算出工程では、この太陽電池モジュールの出力電流の値に基づいて異なる２つの太陽電池モジュールを接続した場合の、電気量の損失を算出し、グループ情報作成工程では、前記電気量の損失が小さくなる太陽電池モジュールによって太陽電池ストリングを構成するように設計する。これによって太陽電池モジュールの配置位置における放射照度のばらつきに起因する出力電流の低下による発電電力量の低下を抑え、発電電力量の損失が少ない太陽光発電装置を実用可能に、設計することができる。発電電力量の損失を少なくすることによって、安定した発電電力量を供給する太陽光発電装置を設計することができる。
【０２０７】
また本発明によれば、受光照度情報算出工程で算出される時間帯別の日射量に基づいて、グループ情報作成工程で、太陽電池ストリングを構成する太陽電池モジュールを設計する。これによって、発電電力量の低下を抑えて、さらに発電電力量の損失が少ない太陽光発電装置を設計することができる。
【０２０８】
また本発明によれば、受光照度情報算出工程で、観測照度情報と太陽電池モジュール配置情報とに基づいて、太陽電池モジュールが配置される配置位置毎に受光する光の放射照度を表す受光照度情報を算出することによって、信頼性の高い受光照度情報を算出することができる。
【０２０９】
また本発明によれば、地域情報取得工程で、太陽光発電装置が設置される設置地域を特定する地域情報を取得し、受光照度情報算出工程で、受光照度情報を算出するので、より信頼性の高い受光照度情報を算出することができる。
【０２１０】
また本発明によれば、観測照度情報蓄積工程で、観測照度情報蓄積手段に観測照度情報を蓄積することによって、太陽光発電装置の設計者が、設置地域に応じた観測照度情報を別途調べる必要がなく、利便性を向上することができる。
【０２１１】
また本発明によれば、受光照度情報算出工程で、遮蔽物情報に基づいた受光照度情報を算出するので、遮蔽物によって放射照度が異なる配置位置毎の受光照度情報を算出することができ、より信頼性の高い受光照度情報を得ることができる。
【０２１２】
また本発明によれば、受光照度情報算出工程で、配置位置が陰位置であるか陽位置であるかを判定することによって、遮蔽物による影の影響を考慮した受光照度情報を算出することができ、より信頼性の高い受光照度情報を算出することができる。
【０２１３】
また本発明によれば、受光照度情報算出工程で、配置位置の基準位置と太陽の位置とを結ぶ仮想直線が遮蔽物を挿通する場合の配置位置を、陰位置と判定することによって、配置位置毎の陰位置の判定を実現することができる。
【０２１４】
また本発明によれば、太陽位置情報蓄積工程で、太陽位置情報を蓄積することによって、受光位置情報算出工程で、設置地域における太陽の位置に基づいて配置位置が、陰位置か陽位置かを判定することができる。これによって、太陽光発電装置の設計者が、太陽光発電設計毎に、設置地域に応じた太陽の位置を別途調べる必要がなく、利便性を向上することができる。
【０２１５】
また本発明によれば、グループ情報作成工程で、予め定める時間帯の電気量の損失が少なくなるようにグループ情報を算出することによって、予め定める時間帯の発電量を、他の時間帯の発電量に比べて優先させることができる。
【０２１６】
また本発明によれば、差分情報算出工程で、２つの太陽電池モジュールの各出力電流の差の絶対値を時間によって積分して表す差分情報を算出する。このような計算によって電気量の損失を数値的に表すことによって、２つの太陽電池モジュールを接続したとき電気量の損失を容易に、かつ実現可能に算出することができる。直列接続した場合に電気量の損失が少なくなる太陽電池モジュールが１つのグループに属するように各太陽電池モジュールを複数のグループに分類し、各グループに属する太陽電池モジュールによって太陽電池ストリングをそれぞれ構成することによって、損失が少ない太陽電池ストリングを設計することができる。
【０２１７】
また本発明によれば、差分情報算出工程で、２つの太陽電池モジュールの各出力電流の差の絶対値に、時間帯に対応して変化する変数を積算した値を時間で積分して差分情報を算出する。時間帯に対応して変化する変数によって時間帯毎の重み付けを与えることができ、数値計算によって予め定める時間帯の発電量を他の時間帯の発電量に比べて優先させることができる。
【０２１８】
また本発明によれば、グループ情報作成工程で、接続難易度情報に基づいてグループ情報を作成するので、太陽電池モジュール同士の接続が容易または適切なグループ情報を作成することができる。
【０２１９】
また本発明によれば、グループ情報作成工程で、接続難易度情報に基づいてグループ情報を作成するので、太陽電池モジュール同士の接続が容易または適切でかつ、太陽電池ストリングの発電電力量の損失が少ないグループ情報を作成することができる。
【０２２０】
また本発明によれば、グループ情報作成工程で、差分情報に損失重み係数を積算した重み付け損失量と、接続難易度情報に難易度重み係数を積算した重み付け難易度とに基づいて、グループ情報を作成することによって、太陽電池モジュール同士の接続の容易さまたは適切さと太陽電池ストリングの発電電力量のいずれをどの程度優先するかを損失重み係数および難易度重み係数によって設定することができ、接続の容易さまたは適切さおよび発電電力量の優先の程度を調整可能にグループ情報を設計することができる。
【０２２１】
また本発明によれば、グループ情報作成工程で、クラスタ分析手法を用いて、太陽電池モジュールを複数のグループに分類することによって、太陽電池モジュールの時間帯毎の出力電流が近似する太陽電池モジュールによって太陽電池ストリングを構成するように、各太陽電池モジュールを複数のグループに分類することができる。
【０２２２】
また本発明によれば、コンピュータに実行させるためのプログラムによって、コンピュータに上述する太陽光発電装置設計方法を実現させることができ、短時間で容易に設計を行うことができる。
【０２２３】
また本発明によれば、コンピュータに実行させるためのプログラムを記憶したコンピュータ読取可能な記憶媒体が、コンピュータに読み込まれることによって、コンピュータに上述する太陽光発電装置設計方法を実現させることができ、短時間で容易に設計を行うことができる。
【０２２４】
また本発明によれば、太陽電池ストリングが上述の太陽光発電装置設計方法によって設計されるので、太陽電池ストリングは、直列接続した場合に電気量の損失が少なくなる太陽電池モジュールから構成されるため、出力電流の低下を抑えることができる。
【０２２５】
また本発明によれば、太陽電池ストリングを複数有する太陽光発電装置は、出力電流の低下が抑えられた太陽電池ストリングを有するので、太陽光発電装置もまた、その発電電力量の損失を少なくすることができる。
【０２２６】
また本発明によれば、太陽電池ストリングを複数有する太陽光発電屋根は、出力電流の低下が抑えられた太陽電池ストリングを有するので、太陽光発電屋根もまた、その発電電力量の損失を少なくすることができる。
【０２２７】
また本発明によれば、太陽電池ストリングを複数有する太陽光発電住宅は、出力電流の低下が抑えられた太陽電池ストリングを有するので、太陽光発電住宅もまた、その発電電力量の損失を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態である太陽光発電装置用設計支援装置１を示すブロック図である。
【図２】太陽光発電装置２０の構成を簡略化して示す正面図である。
【図３】設計支援装置１が行う動作を示すフローチャートである。
【図４】受光照度情報算出工程の動作を示すフローチャートである。
【図５】出力電流算出工程の動作を示すフローチャートである。
【図６】２つの太陽電池モジュールの時間帯毎の出力電流を示すグラフである。
【図７】グループ情報作成工程の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１　太陽光発電装置用設計支援装置
２　地域情報取得手段
３　受光照度情報算出手段
４　出力電流算出手段
５　差分情報算出手段
６　グループ情報作成手段
７　配置位置情報蓄積手段
８　観測照度太陽位置情報蓄積手段
９　遮蔽物情報蓄積手段
１０　モジュール機能情報蓄積手段
１１　時間帯優先度蓄積手段
１２　接続情報蓄積手段
２０　太陽光発電装置
２１　屋根面
２２　太陽電池モジュール
２３，２４　太陽電池ストリング[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a photovoltaic power generation device design support device and a photovoltaic power generation device design method for classifying a plurality of photovoltaic modules provided in a photovoltaic power generation device into a plurality of groups for forming a photovoltaic string.
[0002]
[Prior art]
A solar power generation device is a device that directly converts light energy into electric power by receiving sunlight. A solar power generation device does not generate carbon dioxide or the like at the time of power generation, has less influence on the surrounding environment than other power generation devices, and is used as a clean power generation device. In recent years, with increasing awareness of environmental issues, solar power generation devices are being installed not only in public buildings but also in ordinary houses.
[0003]
The photovoltaic power generator is configured by combining several to several tens of solar cell modules. The solar cell module outputs a DC current by receiving sunlight, and a solar power generation device to which a plurality of solar cell modules are connected also generates a DC current to generate DC power. The photovoltaic power generator has a power conditioner that converts DC power into AC power. The generated DC power is converted into AC power by a power conditioner and distributed to each power supply terminal such as an outlet.
[0004]
The photovoltaic power generator includes a plurality of solar cell strings in which a plurality of solar cell modules are connected in series. Each solar cell string is connected in parallel to the power conditioner. The output voltage of the solar cell string is adjusted by connecting a plurality of solar cell modules in series, and set to the rated input voltage of the power conditioner.
[0005]
For example, when the rated input voltage of the power conditioner is DC 200 V, the solar cell string is configured such that a plurality of solar cell modules are connected in series and a voltage of DC 200 V becomes an output voltage. Thus, the solar cell string is a set of solar cell modules connected in series.
[0006]
The output current of the solar cell string is limited to the minimum output current among the solar cell modules connected in series. Therefore, when the amount of solar radiation irradiated on the light receiving surface decreases and the output current of one of the solar cell modules constituting the solar cell string decreases, the output current of the entire solar cell string decreases, and as a result, sunlight The power generation capacity of the power generation device is reduced.
[0007]
In order to reduce a decrease in output current as a whole of a photovoltaic power generation device including a plurality of photovoltaic strings, a plurality of photovoltaic strings are prevented from being shadowed so that the shadows are concentrated on one photovoltaic string. There is an idea to construct a solar cell string. Such a concept is shown, for example, in "New Solar Energy Utilization Handbook" (published by the Japan Solar Energy Society).
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In the case of solar power generators installed outdoors, the solar irradiance varies depending on the solar cell module due to the installation position of the solar power generator, the temporal change in the amount of solar radiation, and the effects of shields that block sunlight. Would.
[0009]
As described above, the output current of the solar cell string including the solar cell module in which the amount of solar radiation irradiated on the light receiving surface is reduced is reduced, and the output current of the solar power generation device is reduced. Therefore, there is a problem that the actual output current is significantly reduced as compared with the output current of the photovoltaic power generator estimated based on the nominal maximum output of the solar cell module.
[0010]
Conventionally, although there is a concept of determining each solar cell module configured as a solar cell string in accordance with the variation in the amount of solar radiation received by the solar cell module, a group of solar cell modules that specifically configure the solar cell string Is not easy to determine, and a practical method and apparatus have not been realized.
[0011]
Therefore, when the amount of solar radiation applied to each solar cell module varies, the output current of each solar cell module constituting the solar cell string cannot be made uniform. As a result, the output current of the solar cell string is limited to the minimum output current among the configured solar cell modules, and the amount of power generated by the photovoltaic power generator decreases.
[0012]
Therefore, an object of the present invention is to provide a practical photovoltaic power generation apparatus design support apparatus and a photovoltaic power generation apparatus design method for designing a photovoltaic power generation apparatus that suppresses a decrease in output current due to variation in the amount of solar radiation for each solar cell module. It is to provide.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a photovoltaic power generation device design support device for designing a photovoltaic power generation device including a plurality of photovoltaic strings, wherein a photovoltaic string is configured by connecting a plurality of photovoltaic modules in series,
Light-receiving illuminance information calculating means for calculating light-receiving illuminance information representing irradiance of light received for each arrangement position that is a position where each solar cell module is arranged,
Based on the received light illuminance information, output current calculation means for calculating the value of the output current of each solar cell module according to the arrangement position,
Difference information calculation means for calculating difference information representing a loss of electricity when two different solar cell modules are connected in series, based on a value of an output current of each solar cell module;
Based on the difference information, when connected in series, each solar cell module is classified into a plurality of groups so that the solar cell modules that reduce the loss of electric energy belong to one group, and group information representing each group And a group information creating unit for creating a photovoltaic power generation device.
[0014]
According to the invention, the output current value of the solar cell module according to the irradiance at each arrangement position is calculated based on the received illuminance information, and the two solar cell modules are connected in series based on the output current value. In this case, the loss of the amount of electricity is calculated, and the solar cell modules are classified into a plurality of groups in which the solar cell modules that reduce the loss are collected. By quantifying the loss of electricity of the solar cell modules connected in series and comparing them, it is possible to easily determine the degree of approximation of the output current of the two solar cell modules. Thereby, the plurality of solar cell modules can be classified into groups whose output currents are similar.
[0015]
By designing a solar cell string based on the groups classified in this way, a solar cell string including a plurality of solar cell modules having similar output current values can be designed to be practicable.
[0016]
Therefore, even when the irradiance at each arrangement position varies, the solar cell string can be configured by a solar cell module having a similar output current value. As a result, compared to the output current value of each solar cell module constituting the solar cell string, it is possible to suppress a decrease in the amount of power generated by the solar power generation device without significantly reducing the output current value of the solar cell string. it can.
[0017]
Further, according to the present invention, the irradiance represented in the received light illuminance information is illuminance by time that is irradiance of sunlight by time zone at the arrangement position, and the value of the output current is illuminance by time zone. It is characterized by the output current value for each time zone calculated accordingly.
[0018]
According to the present invention, the output current value for each time zone of the solar cell module is calculated using the illuminance for each time zone. Therefore, the difference information can be more accurately calculated based on the loss of the electricity amount for each time zone. As a result, a group of solar cell modules whose output currents of the solar cell modules are further approximated can be calculated to design a solar cell string. Further, since the output current of the solar cell string is prevented from decreasing every time period, it is possible to design a solar cell string in which a decrease in the amount of generated power is further suppressed. The time zone may be any of a minute unit, an hour unit, a day unit, a month unit, and a seasonal unit.
[0019]
Further, in the present invention, the light receiving illuminance information calculating means may be configured such that the relative positional relationship between the solar cell module arrangement information indicating the arrangement position and each arrangement position is known, and the solar radiation of the observation plane at the observation position set in advance. The received light illuminance information is calculated based on observation illuminance information indicating an amount.
[0020]
According to the present invention, the received illuminance information calculating means receives the irradiance received for each arrangement position based on the observation illuminance information indicating the amount of solar radiation on the observation plane and the solar cell module arrangement information indicating the arrangement position. Calculate light illuminance information. By calculating the received illuminance information representing the irradiance at the arrangement position using the observed illuminance information in this way, it is possible to calculate more realistic irradiance and calculate highly reliable received illuminance information. .
[0021]
Further, the present invention further includes a regional information acquisition unit that acquires regional information that specifies an installation area that is an area where the solar power generation device is installed,
The light receiving illuminance information calculating means calculates light receiving illuminance information corresponding to an installation area based on the area information.
[0022]
According to the present invention, the area information obtaining means obtains area information for specifying an installation area where the photovoltaic power generation device is installed, and the received light illuminance information calculating means obtains the received light illuminance information based on the area information. calculate. This makes it possible to calculate the irradiance according to the installation area where the solar power generation device is installed. Therefore, more realistic irradiance can be calculated, and more reliable received illuminance information can be calculated.
[0023]
Further, the present invention is a region information acquisition means for acquiring region information that specifies an installation region that is a region where the solar power generation device is installed,
Further comprising observation illuminance information storage means for accumulating each observation illuminance information representing the amount of solar radiation of each observation plane at a plurality of observation positions set in advance,
The light receiving illuminance information calculation means calculates observation illuminance information corresponding to the installation area based on each observation illuminance information and the area information.
[0024]
According to the present invention, the received illuminance information calculation means calculates observation illuminance information corresponding to regional information from among a plurality of observation illuminance information accumulated by the observation illuminance information accumulation means, and calculates the observation illuminance information and the solar cell. By calculating the irradiance based on the module arrangement information, it is possible to calculate practical light-receiving illuminance information corresponding to the installation area. Further, the designer of the photovoltaic power generator does not need to separately input observation illuminance information according to the installation area, so that the convenience can be improved.
[0025]
Further, the present invention is characterized in that the received light illuminance information calculating means calculates the received light illuminance information based on shield information including a position and a shape of a shield that blocks sunlight with respect to the solar power generation device. And
[0026]
According to the invention, the received light illuminance information calculating means calculates the received light illuminance information based on the obstacle information. The received light illuminance information calculation means can calculate the variation in irradiance for each arrangement position caused by a shielding object that blocks sunlight, and can obtain more reliable received light illuminance information.
[0027]
Also, in the present invention, the light receiving illuminance information calculating means may be configured such that, based on the shielding object information, the arrangement position of the solar cell module is a shadow position where sunlight is shielded by the shielding object, or the sunlight is irradiated. The received light illuminance information is calculated based on the result of the determination.
[0028]
According to the present invention, the received light illuminance information calculating means determines whether the arrangement position is the hidden position or the positive position, and calculates the received light illuminance information based on the determination result. Calculating received illuminance information in consideration of the influence of a shadow caused by an obstacle by making the irradiance different at the arrangement position between the case where sunlight is shielded by the obstacle and the case where sunlight is directly irradiated Thus, it is possible to calculate more reliable received light illuminance information.
[0029]
Further, in the present invention, the received light illuminance information calculating means, when a virtual straight line connecting a reference position and the sun position predetermined in each arrangement position penetrates a shield, the arrangement position of the solar cell module is a shadow position. It is characterized by determining.
[0030]
According to the present invention, the placement position when a virtual straight line connecting the reference position of the placement position and the position of the sun penetrates the shielding object is determined as a shadow position, thereby realizing the determination of the shadow position for each layout position. can do.
[0031]
Further, the present invention is a region information acquisition means for acquiring region information that specifies an installation region that is a region where the solar power generation device is installed,
Further provided is a solar position information storage unit that stores solar position information indicating the position of the sun at a plurality of observation positions set in advance,
The light receiving illuminance information calculating means calculates or extracts the position of the sun corresponding to the installation area based on each of the sun position information and the area information, and arranges the position so that the sun is blocked by a shield. It is characterized by determining whether it is a position or a positive position where sunlight is irradiated.
[0032]
According to the present invention, the received light illuminance information calculating means calculates or extracts the sun position information corresponding to the regional information by using the plurality of sun position information stored by the sun position information storing means. Thereby, it is possible to determine whether the arrangement position is a shadow position or not based on the position of the sun according to the installation area, and it is possible to calculate more reliable received light illuminance information. In addition, it is not necessary for the designer of the solar power generation device to separately input the position of the sun according to the installation area, and the convenience can be improved.
[0033]
Further, the present invention, latitude and longitude information acquisition means for acquiring latitude and longitude information including the latitude and longitude of the representative position in the installation area where the photovoltaic power generation device is installed,
A sun position calculator that calculates sun position information representing the position of the sun at the representative position based on the latitude and longitude information,
The light receiving illuminance information calculating means calculates the position of the sun corresponding to the installation area based on the sun position information calculated by the sun position calculating means, and the arrangement position is determined by the shade in which the sunlight is blocked by the shield. It is characterized by determining whether it is a position or a positive position where sunlight is irradiated.
[0034]
According to the present invention, the latitude / longitude information acquiring means acquires latitude / longitude information including the latitude and longitude for calculating the position of the sun in the installation area, and based on the latitude / longitude information, the sun position calculation means Calculates sun position information indicating the position of the sun at. Thereby, it is possible to determine whether the arrangement position is a shadow position or not based on the position of the sun according to the installation area, and it is possible to calculate more reliable received light illuminance information.
[0035]
Also, the designer of the photovoltaic power generator does not need to separately input the position of the sun according to the installation area, and the received light illuminance information calculation means can determine whether the arrangement position is the shadow position or the sun position, which is convenient. Performance can be improved.
[0036]
Further, the invention is characterized in that the group information creating means calculates the group information based on the difference information such that a loss of electricity in a predetermined time period is reduced.
[0037]
According to the present invention, by calculating the group information so that the loss of the electricity amount in the predetermined time period is reduced, the loss of the generated power amount in the predetermined time period is given priority over other time periods. Can be reduced. For example, by calculating group information so as to preferentially reduce the loss of electricity in summer compared to winter, a solar power generation device that can obtain more generated power in summer than in winter can be designed.
[0038]
Further, the present invention is characterized in that the difference information calculation means calculates difference information by integrating the absolute value of the difference between the respective output currents of the two solar cell modules arranged at different positions with time.
[0039]
According to the present invention, the absolute value of the difference between the respective output currents of the two solar cell modules is integrated over time to calculate difference information representing the loss of the amount of electricity. By expressing the loss of the amount of electricity in this way, the loss of the amount of electricity when two solar cell modules are connected can be easily and practically calculated by numerical calculation. The output current of each solar cell module in which the loss of the amount of electricity is small is approximated.
[0040]
When connected in series, each solar cell module is classified into a plurality of groups so that the solar cell modules in which the loss of the amount of electricity is reduced belong to one group, and the solar cell strings are respectively arranged by the solar cell modules belonging to each group. With this configuration, it is possible to design a solar cell string in which a decrease in the amount of generated power is suppressed.
[0041]
Also, in the present invention, the difference information calculating means may calculate, by time, a value obtained by integrating a variable that changes in accordance with a time zone to an absolute value of a difference between output currents of two solar cell modules arranged at different positions. The difference information is calculated by integration.
[0042]
According to the present invention, the difference information is weighted for each time zone by integrating the absolute value of the difference between the output currents of the two solar cell modules and the variable that changes in accordance with the time zone with the time. Can be given, and the loss of the electric quantity for each time zone can be given a time zone distribution. As a result, the loss in a predetermined time zone can be made smaller than the loss in other time zones. As described above, it is possible to calculate the group information in which the time distribution is given to the loss of the amount of electricity when the two solar cell modules are connected, and the convenience can be improved.
[0043]
Further, the present invention is characterized in that the group information creating means creates group information based on connection difficulty information indicating the difficulty of connection when two solar cell modules are connected in series with each other.
[0044]
According to the present invention, the group information creating means creates the group information based on the connection difficulty information, so that the connection of the solar cell modules can be easily or appropriately made, and the connection of the solar cell modules can be made. Can easily or properly design a solar cell string.
[0045]
Further, the present invention is characterized in that the group information creating means creates group information using both the difference information and the connection difficulty information.
[0046]
According to the present invention, the group information is created based on the difference information and the connection difficulty information, so that the connection of the photovoltaic module is easy or appropriate, and the loss of the power generation amount of the photovoltaic string is small. Can be created. Therefore, it is possible to design a solar cell string in which the connection of the solar cell module is easy or appropriate and the loss of the generated power is small.
[0047]
Further, in the present invention, the group information creating means is configured to calculate a weighted loss amount obtained by integrating a predetermined loss weighting factor into the difference information and a weighted difficulty obtained by integrating a predetermined difficulty weighting factor into the connection difficulty information. , Creating group information.
[0048]
According to the present invention, by creating group information based on the weighted loss amount and the weighted difficulty level, at the time of group information creation, the difficulty level of connection between the solar cell modules and the power generation amount of the solar cell string are reduced. It is possible to create balanced group information. This makes it possible to design a solar cell string that is easy or appropriate to connect and has a small loss of generated power.
[0049]
Further, the invention is characterized in that the group information creating means classifies each solar cell module into a plurality of groups by using a cluster analysis technique.
[0050]
According to the present invention, the solar cell modules are classified into a plurality of groups by using a cluster analysis method, so that when a plurality of solar cell modules belonging to the group are connected to form a solar cell string, a loss of generated power is obtained. A group of solar cell modules with less number can be easily classified by numerical calculation.
[0051]
Further, the present invention is a photovoltaic power generation apparatus designing method for designing a photovoltaic power generation apparatus including a plurality of photovoltaic modules, wherein a plurality of photovoltaic modules are electrically connected in series to form a photovoltaic string. ,
A received light illuminance information calculation step of calculating received light illuminance information representing irradiance of light received at each arrangement position that is a position where each solar cell module is arranged,
Based on the received light illuminance information, an output current calculation step of calculating the output current value of each solar cell module according to the arrangement position,
A difference information calculating step of calculating difference information indicating a loss of an amount of electricity when two different solar cell modules are connected in series based on a value of an output current of each solar cell module;
Based on the difference information, each solar cell module is classified into a plurality of groups such that the solar cell modules that reduce the loss of electricity when connected in series belong to one group, and group information representing each group And a group information creating step of creating a photovoltaic power generation device.
[0052]
According to the present invention, in the output current calculation step, the output current value of the solar cell module according to the irradiance for each arrangement position is calculated based on the received light illuminance information, and the two solar cell modules are calculated in the difference information calculation step. The difference information indicating the loss of the amount of electricity when are connected in series is calculated, and based on the difference information, a plurality of groups that reduce the loss when the solar cell modules are connected are calculated in the group information creation step. By quantifying the loss of electricity of the solar cell modules and comparing them, it is possible to easily determine the degree of approximation of the output current of the two solar cell modules. Thereby, a plurality of solar cell modules can be classified into groups whose output currents are similar.
[0053]
By designing the solar cell string based on the group information indicating the groups classified in this way, it is possible to practically design a solar cell string including a solar cell module having an approximate output current value.
[0054]
Therefore, even when the irradiance at each arrangement position varies, a solar cell string can be configured by a solar cell module having a similar output current value. As a result, compared to the output current value of each solar cell module constituting the solar cell string, it is possible to suppress a decrease in the amount of power generated by the solar power generation device without significantly reducing the output current value of the solar cell string. it can.
[0055]
Further, according to the present invention, the irradiance represented in the received light illuminance information is illuminance by time that is irradiance of sunlight by time zone at the arrangement position, and the value of the output current is illuminance by time zone. It is characterized by the output current value for each time zone calculated accordingly.
[0056]
According to the present invention, the value of the output current for each time zone is calculated. Therefore, difference information can be calculated for each time zone based on the loss of the amount of electricity. As a result, a group of solar cell modules whose output currents of the solar cell modules are further approximated can be calculated to design a solar cell string.
[0057]
Further, in the present invention, in the light receiving illuminance information calculating step, the relative positional relationship between the solar cell module arrangement information indicating each arrangement position and each arrangement position is known, and an observation plane at an observation position set in advance is known. The received light illuminance information is calculated based on observation illuminance information indicating the amount of solar radiation.
[0058]
According to the present invention, by the received light illuminance information calculation step, based on the observed illuminance information indicating the amount of solar radiation on the observation plane at the observation position and the solar cell module arrangement information indicating the arrangement position, the light received for each arrangement position is determined. The received illuminance information representing the irradiance can be calculated. By using the amount of solar radiation on the observation plane, highly reliable received illuminance information can be calculated.
[0059]
The present invention further includes a regional information acquisition step of acquiring regional information specifying an installation area that is an area where the solar power generation device is installed,
In the light receiving illuminance information calculating step, light receiving illuminance information corresponding to the installation area is calculated based on the area information.
[0060]
According to the present invention, in the area information obtaining step, the area information for specifying the installation area, which is the area where the solar power generation device is installed, is obtained, and the received light illuminance information calculating means calculates the received light illuminance information based on the area information. calculate. Thereby, the received light illuminance information can be calculated for each installation area where the solar power generation device is installed, and more reliable received light illuminance information can be calculated.
[0061]
Further, the present invention, a regional information acquisition step of acquiring regional information specifying an installation area that is an area where the solar power generation device is installed,
Further comprising an observation illuminance information accumulation step of accumulating observation illuminance information of each observation plane at a plurality of observation positions set in advance,
The light receiving illuminance information calculating step is characterized in that, based on each observation illuminance information and the area information, the observation illuminance information corresponding to the installation area is calculated.
[0062]
According to the present invention, the observation illuminance information corresponding to the regional information is calculated in the received light illuminance information calculation step from the plurality of accumulated observation illuminance information. This eliminates the need for the designer of the photovoltaic power generation device to separately check the observation illuminance information according to the installation area every time the photovoltaic power generation device is designed, thereby improving the convenience.
[0063]
Further, in the invention, it is preferable that the received light illuminance information calculating step calculates the received light illuminance information based on shield information including a position and a shape of a shield that blocks sunlight with respect to the solar power generation device. And
[0064]
According to the present invention, in the received light illuminance information calculating step, the received light illuminance information is calculated based on the shielding object information. Thus, different light receiving illuminance information can be calculated for each arrangement position by a shielding object that blocks sunlight from the solar power generation device, and more reliable light receiving illuminance information can be obtained.
[0065]
Further, in the present invention, in the light receiving illuminance information calculating step, based on the shielding object information, the arrangement position of the solar cell module is a shadow position where sunlight is shielded by the shielding object, or sunlight is irradiated. The received light illuminance information is calculated based on the result of the determination.
[0066]
According to the invention, in the received light illuminance information calculating step, it is determined whether the arrangement position of the solar cell module is the shadow position or the positive position, and the received light illuminance information is calculated based on the determination result. Calculating received illuminance information that takes into account the shadow effect of the shield by changing the irradiance between when the sunlight is directly illuminated and when the sunlight is directly shielded by the shield at each location Thus, it is possible to calculate more reliable received light illuminance information.
[0067]
Further, in the present invention, the light receiving illuminance information calculating step, when a virtual straight line connecting a predetermined reference position and the sun position at each arrangement position penetrates a shield, the arrangement position of the solar cell module is a shadow position. It is characterized by determining.
[0068]
According to the present invention, in the received light illuminance information calculation step, the arrangement position when a virtual straight line connecting the reference position of the arrangement position and the position of the sun passes through the shielding object is determined as a shadow position, so that each arrangement position is determined. Can be determined.
[0069]
Further, the present invention, a regional information acquisition step of acquiring regional information specifying an installation area that is an area where the solar power generation device is installed,
Further comprising a solar position information storage step of storing each solar position information representing the position of the sun at a plurality of observation positions set in advance,
The light receiving illuminance information calculating step calculates or extracts the position of the sun corresponding to the installation area based on each of the sun position information and the area information, and arranges the position so that the sun is blocked by a shield. It is characterized by determining whether it is a position or a positive position where sunlight is irradiated.
[0070]
According to the present invention, in the received light illuminance information calculating step, the solar position information corresponding to the regional information is calculated or extracted using the plurality of accumulated solar position information. This eliminates the need for the designer of the photovoltaic power generation device to separately check the position of the sun according to the installation area every time the photovoltaic power generation device is designed, thereby improving the convenience.
[0071]
Further, in the invention, it is preferable that the group information creating step calculates the group information based on the difference information such that a loss of electricity in a predetermined time zone is reduced.
[0072]
According to the present invention, in the group information creating step, by calculating the group information so that the loss of the electricity amount in the predetermined time period is reduced, the power generation amount in the predetermined time period is changed to the power generation amount in another time period. You can give priority to comparison.
[0073]
Further, in the present invention, the difference information calculating step calculates difference information by integrating an absolute value of a difference between output currents of the two solar cell modules arranged at different positions with time,
The group information creating step is characterized in that group information is created based on the difference information.
[0074]
According to the present invention, the absolute value of the difference between the respective output currents of the two solar cell modules is integrated over time to calculate difference information representing the loss of the amount of electricity. By expressing the loss of the amount of electricity by the calculation in this way, the loss of the amount of electricity when the two solar cell modules are connected can be easily and practically calculated by numerical calculation. The photovoltaic modules in which the loss of electricity is small have similar generated currents in each time zone.
[0075]
When connected in series, each solar cell module is classified into a plurality of groups so that the solar cell modules in which the loss of the amount of electricity is reduced belong to one group, and the solar cell strings are respectively arranged by the solar cell modules belonging to each group. With this configuration, it is possible to design a solar cell string with a small loss of electricity.
[0076]
Further, in the present invention, in the difference information calculating step, a value obtained by multiplying an absolute value of a difference between respective output currents of two solar cell modules arranged at different positions by a variable that changes in accordance with a time zone is represented by time. Integrate to calculate difference information,
The group information creating step is characterized in that group information is created based on the difference information.
[0077]
According to the present invention, in the difference information calculating step, difference information is calculated by integrating the absolute value of the difference between the output currents of the two solar cell modules and the variable that changes in accordance with the time zone with time. I do. Weighting can be given for each time zone by a variable that changes according to the time zone, and the loss of electricity quantity for each time zone can be given a time zone distribution, and the loss of electricity quantity in the required time zone Can be made smaller than the loss of electricity in other time zones. As described above, it is possible to calculate the group information in which the time distribution is given to the loss of the amount of electricity when the two solar cell modules are connected, and the convenience can be improved.
[0078]
Further, in the invention, it is preferable that in the group information creating step, the group information is created based on connection difficulty information indicating the difficulty of connection when the solar cell modules are connected in series with each other.
[0079]
According to the present invention, in the group information creation step, the group information is created based on the connection difficulty level information, so that the connection of the solar cell modules can be easily or appropriately made.
[0080]
Further, in the invention, it is preferable that the group information creating step creates group information using both the difference information and the connection difficulty information.
[0081]
According to the present invention, in the group information creation step, the group information is created based on the difference information and the connection difficulty information, so that the connection of the solar cell module is easy or appropriate, and the power generation amount of the solar cell string. Group information with a small loss can be created.
[0082]
Further, in the present invention, the group information creating step is based on a weighted loss amount obtained by integrating a predetermined loss weighting factor into the difference information and a weighted difficulty obtained by integrating a predetermined difficulty weighting factor into the connection difficulty information. , Creating group information.
[0083]
According to the present invention, in the group information creation step, by creating group information based on the weight loss amount and the weighting difficulty, the ease or appropriateness of connection between the solar cell modules and the power generation of the solar cell string It is possible to set which of the power amount and the priority is higher by the loss weighting factor and the difficulty level weighting factor, and to design the group information so that the connection easiness or appropriateness and the priority of the generated power amount can be adjusted. be able to.
[0084]
Further, the invention is characterized in that the group information creating step classifies each solar cell module into a plurality of groups by using a cluster analysis method.
[0085]
According to the present invention, in the group information creating step, the solar cell modules are classified into a plurality of groups using a cluster analysis method, so that the output current of each solar cell module in each time zone is approximated by the solar cell module. Each solar cell module can be classified into a plurality of groups so as to form a battery string.
[0086]
The present invention is also a program for causing a computer to execute the method for designing a photovoltaic power generator.
[0087]
According to the present invention, it is possible to cause a computer to execute the photovoltaic power generator design method. Thereby, the design of the solar cell string can be easily determined in a short time.
[0088]
The present invention is also a computer-readable storage medium on which the program is described.
[0089]
According to the present invention, by causing a computer to read a storage medium, the computer can execute the method for designing a photovoltaic power generator.
[0090]
Further, the present invention is a solar cell string which is designed using the method for designing a solar power generation device.
[0091]
According to the present invention, since the photovoltaic string is designed by the above-described photovoltaic power generation device design method, it is configured from a photovoltaic module that reduces the loss of electricity when connected in series. Can be suppressed.
[0092]
Further, the present invention is a solar power generation device including the solar cell string.
According to the present invention, since the photovoltaic string is designed by the above-described photovoltaic power generation device design method, it is configured from a photovoltaic module that reduces the loss of electricity when connected in series. Can be suppressed. Since the photovoltaic power generation device having a plurality of photovoltaic strings has the photovoltaic string whose output current is suppressed from being reduced, the photovoltaic power generation device can also suppress the reduction in the amount of generated power.
[0093]
Further, the present invention is a solar power generation roof including the solar power generation device.
According to the present invention, since the solar cell string is designed by the above-described method of designing a photovoltaic power generator, a decrease in output current can be suppressed. A photovoltaic roof having a plurality of photovoltaic strings has a photovoltaic string in which a decrease in output current is suppressed, so that the photovoltaic roof can also suppress a decrease in the amount of generated power.
[0094]
The present invention is also a photovoltaic house provided with the photovoltaic roof.
According to the present invention, since the solar cell string is designed by the above-described method of designing a photovoltaic power generator, a decrease in output current can be suppressed. Since the photovoltaic power generation house having a plurality of solar cell strings has the photovoltaic string in which the decrease in the output current is suppressed, the photovoltaic power generation house can also suppress the decrease in the amount of generated power.
[0095]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a block diagram showing a design support device 1 for a photovoltaic power generation device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a front view showing a simplified configuration of a photovoltaic power generation device 20. As shown in FIG. 2, the photovoltaic power generation device 20 is provided in a part of a building where sunlight is irradiated, and is installed on a roof surface 21 of a house, for example.
[0096]
In the photovoltaic power generation device 20, a plurality of solar cell modules 22 are arranged on the roof surface 21 such that the light receiving surface faces the sun. The solar cell module 22 generates power by receiving sunlight on the light receiving surface, and an output current flows. The photovoltaic power generation device 20 generates power generated by integrating a plurality of configured solar cell modules 22. The solar cell modules 22 constituting the photovoltaic power generation device 20 each have identification information for specifying each solar cell module 22.
[0097]
A plurality of solar cell modules 22 are electrically connected in series to form solar cell strings 23 and 24, and a plurality of solar cell strings 23 and 24 are electrically connected in parallel to form a solar cell array. The plurality of solar cell strings 23 and 24 are electrically connected in parallel to a power conditioner (not shown).
[0098]
The output current of the solar cell strings 23 and 24 is limited to the output current of the solar cell module that generates the lowest output current among the plurality of configured solar cell modules 22 because the solar cell modules are connected in series. Therefore, when the irradiance received by one of the solar cell modules constituting the solar cell string is low, the output current of the solar cell module decreases, and the output current of the solar cell string also decreases.
[0099]
The photovoltaic power generation device design support device 1 (hereinafter simply referred to as the design support device 1) classifies the plurality of solar cell modules 22 included in the photovoltaic power generation device 20 into a plurality of groups, and the solar cells belonging to each group. The module 22 is designed to constitute the solar cell strings 23 and 24. Alternatively, the design support device 1 selects the solar cell modules 22 connected in series from the plurality of solar cell modules 22 constituting the solar power generation device 20.
[0100]
The design support device 1 calculates received light illuminance information indicating the irradiance of received sunlight at each arrangement position where the solar cell module 22 is arranged, and based on the received light illuminance information, calculates each solar cell module according to the arrangement position. 22 are calculated. Further, based on the value of the output current of the solar cell module 22 at each arrangement position, the loss of the amount of electricity when the solar cell modules 22 arranged at two different arrangement positions are electrically connected in series is determined. Each of the solar cell modules 22 is classified into a plurality of groups so that the solar cell strings 23 and 24 are constituted by the solar cell modules having a small loss of electricity, and group information representing information of each group is created.
[0101]
That is, the design support apparatus 1 classifies the plurality of solar cell modules 22 arranged at the arrangement position to reduce the loss of the generated power due to the variation in the irradiance irradiated to the arrangement position, and The solar cell string is designed to reduce the loss of electricity.
[0102]
In the present invention, the “quantity of electricity” is a value obtained by integrating a current value with time, and the unit is C (coulomb). The “power amount” is a value obtained by multiplying the electric amount by the voltage.
[0103]
When the electromotive voltages of the two solar cell modules are the same, the loss of electricity and the loss of power when the two solar cell modules are connected in series are in a proportional relationship. However, since the electromotive voltages of the solar cell modules are not necessarily the same, the loss of electricity and the loss of electricity are not proportional. Therefore, in the present invention, the solar cell module constituting the solar cell string is determined based on the loss of the amount of electricity when the two solar cell modules are connected in series, without obtaining the generated power amount for each solar cell module.
[0104]
For example, as shown in FIG. 2, when 15 solar cell modules to which individual identification information A to O are given are arranged on a roof surface and two solar cell strings 23 and 24 are configured, the design support device 1 The first group (A, B, C, F, G) in which the loss of the generated power of the solar cell string when configured as a solar cell string is reduced according to the irradiance distribution of each solar cell module. , H, M, N, O) and group information representing the second group (D, E, I, J, K, L).
[0105]
In the photovoltaic power generation device 20, a first solar cell string 23 is constituted by the solar cell modules 22 belonging to the first group, and a second solar cell string 24 is constituted by the solar cell modules 22 belonging to the second group. Be composed.
[0106]
As shown in FIG. 1, the design support device 1 includes a region information acquisition unit 2 that acquires region information indicating an installation region where a solar power generation device 20 is installed, and a region information acquisition unit 2 for each arrangement position of the solar cell module 22. Received light illuminance information calculating means 3 for calculating received light illuminance information representing irradiance, output current calculating means 4 for calculating the output current value of each solar cell module 22 according to the received light illuminance information, and output current value Difference information calculating means 5 for calculating difference information indicating a loss of the amount of electricity when two solar cell modules are connected based on the solar cell modules, and dividing the solar cell modules 22 into a plurality of groups based on the difference information. And group information creating means 6 for creating group information representing groups for constituting the

strings

23 and 24.
[0107]
The region information is information for specifying the installation region, and represents one region among a plurality of regions set in advance. For example, the regional information indicates a region to which the installation region belongs out of 255 regions in Japan. Alternatively, the regional information may be information such as an address where the solar power generation device 20 is installed, and latitude and longitude where the solar power generation device is installed.
[0108]
The received light illuminance information indicates irradiance for each arrangement position where the solar cell module 22 is arranged, and is information including irradiance for each time zone. The time zone referred to in the present invention may be any of a minute unit, an hour unit, a day unit, a monthly unit and a seasonal unit. For example, by interpolating information of irradiance discontinuous in time, May be given as time-varying irradiance.
[0109]
Further, the design support apparatus 1 has a plurality of storage units 7 to 12 for storing predetermined information. The design support apparatus 1 includes an arrangement position information accumulating unit 7 that accumulates arrangement position information indicating an arrangement position where the solar cell modules 22 constituting the photovoltaic power generation device 20 are arranged, and stores each area specified by the area information. Observation illuminance solar position information storage means for storing observation illuminance information indicating irradiance at each representative time zone at each time zone and solar position information indicating the direction or position of the sun at each observation zone at each time zone. 8, shield information storage means 9 for storing shield information indicating a shield that blocks sunlight with respect to the solar power generation device 20, and output current characteristics of the solar cell module 20 with respect to the irradiance of the light receiving surface. Module function information storage means 10 for storing module function information representing the function of a solar cell module, and a time for reducing loss of electricity in a predetermined time zone The time zone priority information storage means 11 for storing the band priority information, the connection difficulty information indicating the connection difficulty when the two solar cell modules are connected in series, and the priority relation between the generated power amount and the connection difficulty. Connection information storage means 12 including group priority information to be represented. Each of these storage means 7 to 12 stores a plurality of information in a database.
[0110]
The arrangement position information includes the position of each solar cell module arranged in the photovoltaic power generator, the angle of the virtual straight line perpendicular to the light receiving surface with respect to the horizontal plane, that is, the inclined surface of the light receiving surface, and the direction in which the virtual straight line perpendicular to the light receiving surface extends. That is, it is expressed including the azimuth of the light receiving surface.
[0111]
The observation illuminance information indicates the observation illuminance, which is the irradiance of sunlight on the observation plane at the observation position preset for each region. Since the observation plane is set at a predetermined position, the observation plane and the light receiving surface of the solar cell module 22 have a relatively known positional relationship. The solar position information is information indicating the direction or position of the sun for each time zone at an observation position set in advance for each region.
[0112]
Such observation illuminance and the position of the sun can be obtained from the database by using, for example, the “Infrared Radiation Basic Survey” compiled by the Japan Meteorological Association through a commissioned research by the New Energy Development Organization (NEDO). Can be created in advance. In the “Survey on solar radiation amount”, the amount of solar radiation is obtained for each inclination angle and azimuth angle of the observation plane, and the optimum inclination angle and the like with the highest amount of solar radiation for 255 places in Japan every year and season are obtained. The observation plane on which the observation illuminance is measured is set, for example, horizontally.
[0113]
In addition, the amount of solar radiation is the amount of energy irradiated by sunlight to a unit area within a unit time. Therefore, the unit used as a reference is J (joule), which is the unit of energy, as m, which is the area. ² (Square meter) divided by the time, s (seconds), in units of W / m ² It is. That is, the amount of solar radiation is irradiance by sunlight. Generally, it indicates the amount of solar radiation in units of one day, and (kWh / m ² ・ Day) is often used as a unit. Since 24h = 1 day, 1000 (W / m ² ) = 24 (kWh / m) ² Day).
[0114]
The shielding object information includes the location of the solar power generation device 20 where the solar cell module 22 is disposed, the position of the solar cell module 22 itself, and the position of a shielding object that blocks sunlight, such as a building near the solar power generation device 20. It is expressed including the shape.
[0115]
The module function information of the solar cell module includes at least information on the output current characteristic of the solar cell module 20 with respect to the irradiance of the light receiving surface, and also information on the output current characteristic with respect to temperature and the amount of change in the output current with time. It may include information.
[0116]
The connection difficulty information is information expressing the difficulty or inadequacy of wiring between the solar cell modules when the solar cell modules 22 are connected in series, that is, the numerical value of the connection difficulty. The larger the connection difficulty information, the more difficult the connection.
[0117]
For example, if it is more difficult or inappropriate to wire between solar cell modules 22 that are far apart from each other, it is more difficult or inappropriate to wire between solar cell modules that are close together. Is given as connection difficulty information.
[0118]
Further, for example, when it is difficult or inappropriate to make the length of the distribution cable longer, a value corresponding to the length of the cable when wiring between the solar cell modules is given as the connection difficulty information.
[0119]
When the area information is input from outside the design support apparatus 1, the area information obtaining means 2 obtains area information for specifying the installation area, and gives the area information to the received light illuminance information calculation means 3.
[0120]
The received light illuminance information calculation means 3 includes the area information given from the area information acquisition means 2, the arrangement position information of the solar cell module 22, the observation illuminance information specified by the area information, and the sun position information specified by the area information. Based on the shield information, the light receiving illuminance information indicating the irradiance of the sunlight radiated for each arrangement position where the solar cell module 22 is arranged is calculated.
[0121]
The output current calculation means 4 calculates the output current value for each time zone of the solar cell module 22 arranged at each arrangement position from the irradiance for each arrangement position calculated by the received light illuminance information calculation means 3 and the module function information. Is calculated.
[0122]
The difference information calculating means 5 integrates, for a predetermined time, the absolute value of the difference between the time-series output currents of the solar cell modules 22 arranged at the two different arrangement positions calculated by the output current calculating means 4, and integrates the two solar cells. The difference information indicating the amount of electricity lost when the battery modules 22 are connected in series is calculated.
[0123]
The group information creating means 6 creates group information for classifying the solar cell modules 22 into a plurality of groups and configuring the solar cell strings 23 and 24 based on the difference information calculated by the difference information calculating means 5. .
[0124]
FIG. 3 is a flowchart showing the operation performed by the design support device 1. In step s1, the design support device 1 determines the installation area and the design conditions including information indicating the type of the photovoltaic power generation device 20 from outside the device, and completes the preparation for designing the photovoltaic power generation device. Proceed to step s2 to start the operation.
[0125]
In step s2, a local information obtaining step is performed, and the local information obtaining means 2 obtains local information indicating the installation area. When the acquisition of the regional information is completed, the process proceeds to step s3.
[0126]
In step s3, a received light illuminance calculation step is performed, and based on the arrangement position information, the observed illuminance information, the sun position information, and the shield information, the received light illuminance calculation means 3 receives the received light for each arrangement position where the solar cell module 22 is arranged. Light illuminance information is calculated, and the process proceeds to step s4.
[0127]
In step s4, an output current calculation step is performed. Based on the module function information and the received light illuminance information calculated in step s3, the output current calculation unit 4 outputs the value of the output current of the solar cell module 22 for each arrangement position. Is calculated, and the process proceeds to step s5.
[0128]
In step s5, a difference information calculation step is performed, and based on the value of the output current calculated in step s4, the difference information calculation unit 5 connects the solar cell modules arranged at two different arrangement positions. The difference information indicating the loss of the quantity of electricity is calculated, and the process proceeds to step s6.
[0129]
In step s6, a group information creating step is performed. The group information creating means 6 classifies the solar battery modules having a small loss of electricity when connected into a plurality of groups for each solar battery module to constitute a solar battery string. Group information is created, and the process proceeds to step s7.
[0130]
In step s7, the operation of the design support device 1 ends. For example, the design support apparatus 1 may have a unit for displaying the group information created in step s6 on a display screen and printing it on paper, and by outputting the group information in a state that can be confirmed by the designer of the solar power generation apparatus, Further, convenience can be improved.
[0131]
FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the received illuminance information calculation step. The received light illuminance information calculating step is performed by the operation of the received light illuminance information calculating means 3. The light receiving illuminance information calculating means 3 proceeds to step a2 when the local information is obtained by the local information obtaining means 2 in step a1, and the operation is started.
[0132]
In step a2, the received light illuminance information calculation means 3 acquires the area information from the area information acquisition means 2, and proceeds to step a3. In step a3, the received light illuminance information calculation means 3 acquires information representing the observed illuminance and the position of the sun corresponding to the installation area from the observed illuminance / sun position information storage means 8, and proceeds to step a4.
[0133]
In step a4, the received light illuminance information calculation unit 3 acquires arrangement position information indicating the arrangement position of each solar cell module constituting the photovoltaic power generation device 20 from the arrangement position information storage unit 7, and proceeds to step a5.
[0134]
In step a5, the received light illuminance information calculating unit 3 acquires shield information indicating a shield that blocks sunlight from the solar power generation device from the shield information storage unit 9, and proceeds to step a6.
[0135]
In step a6, the received light illuminance information calculating means 3 determines whether each arrangement position is a shadow position for each time period based on the sun position information obtained in step a3 and the shield information obtained in step a5. It is determined whether it is a position. The shade position is a position where sunlight is shielded by a shield, and the positive position is a position where sunlight is directly irradiated.
[0136]
Specifically, when a virtual straight line connecting a reference position predetermined for each arrangement position and a light source, that is, the position of the sun, penetrates the shield, the arrangement position of the solar cell module is determined to be a shadow position, otherwise. Is determined to be the positive position. For example, the center position of the arrangement position is determined as the reference position.
[0137]
Since the position of the sun is temporally displaced with respect to the photovoltaic power generator, whether the arrangement position is the shadow position or the sun position also changes with time. Therefore, the received light illuminance information calculating means 3 determines whether the arrangement position is a shadow position or a positive position for each time zone according to the position of the sun for each time zone. When the determination as to whether the position is the negative position or the positive position for each time slot for each arrangement position is completed, the process proceeds to step a7.
[0138]
In step a7, the received light illuminance information for each time zone for each arrangement position is calculated. The received light illuminance information calculation means 3 calculates the irradiance illuminated to each arrangement position based on the observation illuminance acquired in step a3 and the arrangement position information acquired in step a4. The received illuminance at the arrangement position determined as the positive position is set to the observation illuminance, and the received illuminance at the arrangement position determined as the shadow position is set to the received illuminance corresponding to the hidden position. For example, the irradiance at the positive position is set higher than the irradiance at the negative position.
[0139]
Further, the received light illuminance calculating means 3 may calculate more accurate irradiance at each of the arrangement positions based on the positional relationship between the arrangement positions with respect to the observation plane where the observation illuminance is measured and the positional relationship of the sun with respect to the arrangement positions. Also in this case, when the arrangement position is the shadow position, the irradiance may be determined to correspond to the shadow position, and when the arrangement position is the positive position, the irradiance may be determined to correspond to the positive position.
[0140]
The received light illuminance information calculating means 3 calculates the received light illuminance information in consideration of not only the shielding of the sunlight by the shield but also the change of the irradiance due to the reflection, absorption, transmission and refraction of the sunlight by the shield. May be. Thus, by considering the change in irradiance due to reflection, absorption, transmission, and refraction, more realistic and highly reliable irradiance can be calculated. When the received light illuminance information for each time slot of each arrangement position is calculated, the process proceeds to step a8, and in step a8, the received light illuminance information calculation unit 3 ends the operation.
[0141]
FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the output current calculation step. The output current calculation step is performed by the operation of the output current calculation means 4. When the received light illuminance information is calculated by the received light illuminance information calculating means 3 in step b1, the output current calculating means 4 proceeds to step b2 and starts operation.
[0142]
In step b2, the output current calculation unit 4 acquires the irradiance for each time slot calculated by the received light illuminance information calculation unit 3 for each time zone, and proceeds to step b3. In step b3, the output current calculation unit 4 acquires the characteristics of the output current of the solar cell module with respect to the irradiance of the light receiving surface from the module function information storage unit 10, and proceeds to step b4.
[0143]
In step b4, the output current calculating means 4 is based on the irradiance for each time slot for each arrangement position obtained in step b2 and the characteristic of the output current of the solar cell module with respect to the irradiance of the light receiving surface obtained in step b3. Then, the output current of the solar cell module when the solar cell module is arranged at each arrangement position is calculated. The output current calculation means 4 may calculate a decrease in the output current due to the shadow position, dirt on the light receiving surface, or a rise in temperature, and subtract the decrease to obtain an output current value for each time zone.
[0144]
When the output current value for each time slot for each arrangement position is calculated, the process proceeds to step b5, where the output current calculation means 4 ends the operation.
[0145]
The difference information calculation step is performed by the difference information calculation means 5. In the difference information calculation step, the difference information calculation means 5 integrates the absolute value of the difference between the time-series output currents of the two different solar cell modules with time, and connects the solar cell modules arranged at the arrangement position in series. The difference information indicating the loss of the quantity of electricity in the case is calculated.
[0146]
When two solar cell modules are connected in series, the output current output from the two connected solar cell modules is the output current of the smaller of the two solar cell modules. The loss of electricity when the solar cell modules are connected is a value obtained by integrating the absolute value of the difference between the output current values of the two solar cell modules in each time zone with time.
[0147]
FIG. 6 is a graph showing the output current of each of the two solar cell modules for each time zone. FIG. 6A shows, for each time zone of two solar cell modules, a solar cell module 22A that is a solar cell module whose identification information is A and a solar cell module 22B that is a solar cell module whose identification information is B. FIG. 6B shows the output current of each of the two solar cell modules, that is, the solar cell module 22A and the solar cell module 22C that is the solar cell module whose identification information is C, for each time zone. .
[0148]
The loss 53 obtained by integrating the absolute value of the difference between the output current 52 of the solar cell module 22B and the output current 51 of the solar cell module 22A for each time zone with time is represented by the output current 55 of the solar cell module 22C and the solar cell The absolute value of the difference from the output current 51 of the module 22A for each time zone is larger than the loss amount 56 obtained by integrating the absolute value with time.
[0149]
That is, the output currents of the solar cell module 22A and the solar cell module 22C are similar for each time period, and the output currents of the solar cell module 22A and the solar cell module 22B are not similar for each time period.
[0150]
As described above, the loss of the amount of electricity when the two solar cell modules are connected corresponds to a value obtained by integrating the absolute value of the difference between the output currents of the two solar cell modules for each time zone with time.
[0151]
The output current of one of the solar cell modules that changes with time is represented by I ₁ (T), and the output current of the other time-varying solar cell module is I ₂ Assuming that (t), the difference information F indicating the loss of the amount of electricity of the two solar cell modules when the two solar cell modules are connected in series is expressed by the following equation.
(Equation 1)

[0152]
As shown in FIG. 6A, the two solar cell modules 22A and 22C whose output current values are not approximated for each time zone have a large difference between the output currents, and thus the two solar cell modules 22A and 22C. , The loss of electricity increases. Further, as shown in FIG. 6 (2), the difference between the output currents of the two solar cell modules 22A and 22C whose output current values are similar is small, and therefore, the two solar cell modules 22A and 22C are connected. In this case, the loss of electricity is reduced.
[0153]
In the difference information calculation step, the difference information calculation means 5 obtains, from the output current calculation means 4, the value of the output current for each time slot for each solar cell module arranged at each arrangement position, and connects the two solar cell modules. The difference information indicating the loss of the quantity of electricity in the case is calculated.
[0154]
[Table 1]

[0155]
Table 1 is a table exemplifying difference information calculated by the difference information calculation means 5 and in which the identification information shown in FIG. 2 is obtained by connecting two of the five solar cell modules A to E in series. . The smaller the difference information is, the closer the output current for each time zone is, and the smaller the loss amount of the two connected solar cell modules is. For example, as shown in Table 1, the difference information when the solar cell module indicated by the identification information C and the solar cell module indicated by the identification information E are connected is 1.0.
[0156]
FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the group information creation step. The group information creation step is performed by the group information creation means 6. The group information creating means 6 proceeds to step c2 when the difference information is acquired by the difference information calculating means 5 in step c1, and the operation is started.
[0157]
In step c2, the group information creating means 6 acquires the difference information from the difference information calculating means 5, and proceeds to step c3. In step c3, connection difficulty information indicating the difficulty of connection in which the difficulty or inadequacy of wiring for connecting the solar cell module is represented by a numerical value is obtained or calculated. For example, the group information creating unit 6 acquires connection difficulty information indicating the connection difficulty from the connection information storage unit 12. Alternatively, it is calculated based on the arrangement position where the solar cell module is arranged.
[0158]
[Table 2]

[0159]
Table 2 is a table exemplifying the difficulty of connection when two of the five solar cell modules A to E with the identification information shown in FIG. 2 are connected in series. The larger the connection difficulty information, the more difficult or inappropriate connection between the two solar cell modules is. For example, as shown in Table 2, the connection difficulty information when the solar cell module indicated by the identification information C and the solar cell module indicated by the identification information E are connected is 2.5. When such connection difficulty information is obtained, the process proceeds to step c5.
[0160]
In step c5, the group information creating means 6 calculates a grouping coefficient. The grouping coefficient is a composite of the difference information and the connection difficulty information, and includes a loss of electricity when two solar cell modules are connected and a total connection of the solar cell modules including the connection difficulty. Indicates appropriateness.
[0161]
The grouping coefficient is calculated by equation (2).
(Equation 2)

[0162]
In the equation (2), Rij is a grouping coefficient when the solar cell module with the identification number i and the solar cell module with the identification number j are connected. Eij is difference information when the solar cell module with the identification number i and the solar cell module with the identification number j are connected. Cij is connection difficulty information when the solar cell module with the identification number i and the solar cell module with the identification number j are connected. K and L are predetermined coefficients, K is a loss weighting coefficient for weighting the difference information, and L is a difficulty weighting coefficient for weighting the connection difficulty information.
[0163]
As shown in the equation (2), the grouping coefficient is a difference difficulty obtained by adding a weighted loss amount obtained by integrating the loss weighting coefficient into the difference information and a weighting difficulty obtained by integrating the difficulty weighting coefficient into the connection difficulty information. Degree composite information.
[0164]
After calculating the above-described grouping coefficient for each of the two connected solar cell modules and calculating the grouping coefficient for all combinations of connections, the group information creating unit 6 proceeds to step c5.
[0165]
In step c5, the group information creating means 6 creates a plurality of group information based on the grouping coefficient calculated in step c4 such that the photovoltaic modules having smaller grouping coefficients are included in one group. The group information is configured as, for example, a list of identification information. A solar cell string is designed by a solar cell module having identification information included in this group.
[0166]
The group information creating means 6 creates group information so as to satisfy the constraints for forming one solar cell string in one group.
[0167]
For example, the group information creating means 6 does not include a solar cell module having the same identification information in each of the plurality of groups, and calculates the total of the output voltages of the solar cell modules constituting one solar cell string as a power condition. Group information is created so as to satisfy design constraints such as setting the rated input voltage of the power supply.
[0168]
As a specific method of creating group information, for example, an algorithm obtained by adding the above design constraint to a statistical method such as a cluster analysis method based on a grouping coefficient may be used. Alternatively, group information that satisfies design constraints may be obtained, evaluated based on the grouping coefficient between the solar cell modules of the identification information included in the group information, and a higher evaluation may be selected as the group information. .
[0169]
The design support apparatus 1 as described above can be realized by, for example, a computer capable of performing a numerical operation. The local information obtaining means 2 is realized by means such as a keyboard capable of obtaining an external command. Each of the storage means 7 to 12 is realized by a readable storage medium of a computer, and each information is stored in the storage medium.
[0170]
In addition, the light receiving illuminance information calculating means 3, the output current calculating means 4, the difference information calculating means 5, and the group information creating means 6 have a computer acquire a program for executing each of the above-described steps, and execute each of the steps by the program. Thereby, the function of each means can be realized. The program for executing each of these steps may be stored in a computer-readable storage medium. By causing the computer to execute the above-described method of designing a photovoltaic power generator, a solar cell string can be designed easily in a short time. The above-described method for designing a photovoltaic power generator may be calculated manually.
[0171]
Further, the solar cell string designed by the method and the apparatus of the present invention is constituted by solar cell modules belonging to a group in which the value of the current for each time zone calculated based on the irradiance is similar. In other words, a solar cell string is configured by a solar cell module that reduces the loss of electricity when two solar cell modules are connected.
[0172]
As a result, it is possible to prevent a decrease in generated power due to a variation in irradiance on the light receiving surface of each solar cell module. Also, a photovoltaic power generation device including such a photovoltaic cell string, a photovoltaic roof having the photovoltaic power generation device, and a photovoltaic power generation house having the photovoltaic power generation roof also have reduced power generation due to variation in irradiance. Can be prevented.
[0173]
As described above, according to one embodiment of the present invention, the group information creating unit sets the solar cell modules whose output currents for each time zone are close to each other to be one group based on the difference information, and Can be classified into a plurality of groups with low loss.
[0174]
Therefore, by configuring a solar cell string with the solar cell modules of the identification information belonging to each group, it is possible to design a solar cell string with a small loss of generated power.
[0175]
In addition, since the irradiance is calculated based on the change in the amount of solar radiation for each time zone, it is necessary to design a photovoltaic power generation device that suppresses the decrease in the amount of generated power for each time zone and further reduces the loss of generated power. Can be.
[0176]
Also, by calculating the observation illuminance information according to the installation area from the observation illuminance information storage unit based on the area information specifying the installation area, it is possible to calculate the practical received light illuminance information according to the installation area. . Further, the designer of the photovoltaic power generator does not need to separately input observation illuminance information according to the installation area, so that the convenience can be improved.
[0177]
Also, based on the shield information, it is possible to determine whether the arrangement position is a shadow position or a positive position, and it is possible to calculate the received light illuminance information in consideration of the influence of the shadow due to the shield, thereby providing a more reliable reception. Light illuminance information can be calculated.
[0178]
Also, by integrating the absolute value of the difference between the output currents of the two solar cell modules with time, difference information representing the sum of the loss of each output current that changes with time is calculated. By expressing the loss of the electricity amount numerically by such calculation, the loss of the electricity amount when the two solar cell modules are connected can be easily and feasibly calculated.
[0179]
In addition, since the group information is created based on the connection difficulty information, it is possible to create the group information in which the connection between the solar cell modules is easy or appropriate and the loss of the power generation amount of the solar cell string is small. Therefore, it is possible to design a solar cell string in which the connection of the solar cell module is easy or appropriate and the loss of the generated power is small.
[0180]
In addition, by creating group information based on the weight loss amount and the weighting difficulty level, when creating the group information, the difficulty level of connection between the solar cell modules and the power generation amount of the solar cell string are balanced. Group information can be created.
[0181]
In addition, since each of the solar cell modules is classified into a plurality of groups based on the difference difficulty complex information using the cluster analysis method, the connection of the solar cell modules is easy or appropriate, and the power generation amount loss of the solar cell string is reduced. Each solar cell module can be easily classified into a plurality of groups by numerical calculation so as to constitute a solar cell string having a small number.
[0182]
Further, as another embodiment of the present invention, the difference information calculating means 5 determines the absolute value of the difference between the output currents of the two photovoltaic modules 22 arranged at different positions for each time zone according to the time zone. The difference information may be calculated by integrating the integrated value obtained by integrating the variable W (t) that changes. That is, if a variable that changes with time is W (t), it is expressed by the following equation.
[Equation 3]

[0183]
In this way, by integrating the variable W (t) that changes with time, the difference information can be weighted for each time zone, and the loss of the electric quantity for each time zone has a time zone distribution. be able to. As a result, the loss of electricity in the required time zone can be made smaller than the loss of electricity in other time zones. By calculation, group information in which a time distribution is given to the loss of electricity when two solar cell modules are connected can be numerically achievable, and convenience can be improved. In other aspects of the embodiment, the description of which is omitted is similar to that of the above-described embodiment, and similar effects can be obtained.
[0184]
Such a method can be used, for example, when it is desired to increase the amount of power generation in a specific time zone in preference to power generation in another time zone. For example, when it is desired to generate more power in summer than in other seasons, the variable W (t) is set so as to be larger than in summer, so that the photovoltaic power generation with less power generation loss in summer can be achieved. Equipment can be designed.
[0185]
As described above, the difference information when the loss in a certain time zone is preferentially reduced is obtained by integrating the variable that changes according to the time zone to the absolute value of the difference between the output currents of the two solar cell modules. It can be calculated by integrating the values, and can be easily obtained by numerical calculation.
[0186]
Further, as still another embodiment of the present invention, without accumulating solar position information indicating the position of the sun, a latitude / longitude obtaining means for obtaining the latitude and longitude of the installation area, and a solar position calculation for calculating the position of the sun Means.
[0187]
Based on the latitude / longitude information acquired by the latitude / longitude information acquisition means, the sun position calculation means can calculate or extract the sun position information in the installation area. The received light illuminance information calculation means can determine whether the arrangement position is a shadow position or a sun position based on the position of the sun in the installation area calculated by the sun position calculation means. This eliminates the need for the designer of the photovoltaic power generator to separately input the position of the sun according to the installation area, thereby improving convenience. Regarding still another embodiment of this embodiment, the configuration of which the description is omitted is similar to that of the above-described embodiment, and the same effect can be obtained.
[0188]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even when the irradiance of each solar cell module varies, a solar cell string can be designed with a plurality of solar cell modules having similar output currents. By configuring a solar cell string with solar cell modules whose output currents are similar, it is possible to suppress a decrease in the amount of generated power due to a decrease in output current due to a variation in irradiance at the arrangement position of the solar cell module, and a loss of generated power. It is possible to design a photovoltaic power generation device with less power. By reducing the loss of the generated power, a photovoltaic power generator that supplies a stable generated power can be designed.
[0189]
Further, according to the present invention, the value of the output current for each time zone of the solar cell module is calculated using the irradiance for each time zone. Therefore, the difference information can be more accurately calculated based on the loss of the electricity amount for each time zone. Thereby, the group of the solar cell module in which the output current of the solar cell module is further approximated can be calculated to design the solar cell string. Further, since the output current of the solar cell string is prevented from decreasing every time zone, it is possible to design a solar cell string in which a decrease in the generated power is further suppressed.
[0190]
The solar cell string is designed based on the irradiance for each time zone calculated by the received light illuminance information calculation means. As a result, it is possible to design a photovoltaic power generation device in which a decrease in the amount of generated power for each time zone is suppressed and loss of generated power is further reduced.
[0191]
Further, according to the present invention, the received light illuminance information calculation means calculates received light illuminance information indicating the amount of solar radiation received at each arrangement position where the solar cell module is arranged, based on the observed illuminance information and the solar cell module arrangement information. By doing so, more realistic irradiance can be calculated, and highly reliable received illuminance information can be calculated. Therefore, it is possible to design a photovoltaic power generator in which the loss of generated power due to a decrease in output current due to the arrangement position of the solar cell module is further reduced.
[0192]
Further, according to the present invention, the received light illuminance information calculating means calculates the received light illuminance information based on the area information for specifying the installation area where the photovoltaic power generation device is installed. Information can be calculated. Therefore, it is possible to design a photovoltaic power generator in which the loss of generated power due to a decrease in output current due to the arrangement position of the solar cell module is further reduced.
[0193]
Further, according to the present invention, by providing the observation illuminance information storage means, it is possible to calculate practical light reception illuminance information according to the installation area. Therefore, it is possible to design a photovoltaic power generator in which the loss of generated power due to a decrease in output current due to the arrangement position of the solar cell module is further reduced. Further, the designer of the photovoltaic power generator does not need to separately input observation illuminance information according to the installation area, so that the convenience can be improved.
[0194]
Further, according to the present invention, the received light illuminance information calculation means calculates the received light illuminance information based on the shielding object information, so that it is possible to calculate the received light illuminance information for each arrangement position where the irradiance differs depending on the shielding object. It is possible to obtain highly reliable received light illuminance information.
[0195]
Further, according to the present invention, the received light illuminance information calculating means can calculate the received light illuminance information in consideration of the influence of the shadow due to the obstacle by determining whether the arrangement position is the hidden position or the positive position. As a result, it is possible to calculate more reliable received light illuminance information. Therefore, it is possible to design a photovoltaic power generator in which the loss of generated power due to a decrease in output current due to the arrangement position of the solar cell module is further reduced.
[0196]
According to the present invention, the arrangement position when the virtual straight line connecting the reference position of the arrangement position and the position of the sun passes through the shielding object is determined as the shadow position, thereby determining the shadow position for each arrangement position. Can be realized. By determining whether the arrangement position is a shadow position or a sun position, it is possible to calculate received light illuminance information in consideration of the influence of a shadow caused by an obstruction, and to calculate more reliable received light illuminance information. Can be.
[0197]
Further, according to the present invention, the position of the sun corresponding to the installation area can be calculated or extracted using the solar position information accumulated by the solar position information accumulation means, and the arrangement position is determined based on the position of the sun, It is possible to determine whether the position is the hidden position or the positive position. This eliminates the need for the designer of the photovoltaic power generator to separately input the position of the sun according to the installation area, thereby improving convenience.
[0198]
Further, according to the present invention, the solar position calculating means can calculate the solar position information in the installation area based on the latitude and longitude information acquired by the latitude and longitude information acquiring means. The light receiving position information calculating means can determine whether the arrangement position is a negative position or a positive position based on the position of the sun in the installation area calculated by the sun position calculating means. This eliminates the need for the designer of the photovoltaic power generator to separately input the position of the sun according to the installation area, thereby improving convenience.
[0199]
Further, according to the present invention, by calculating the group information so that the loss of the electricity amount in the predetermined time period is reduced, the loss of the power generation amount in the predetermined time period can be reduced by the generation time amount of the other time period. Loss can be reduced preferentially as compared with loss, and convenience can be improved. For example, by calculating group information so as to reduce the loss of generated power in summer in comparison with winter, it is possible to design a solar power generation device that can obtain more generated power in summer than in winter. .
[0200]
Further, according to the present invention, the difference information is calculated by integrating the absolute value of the difference between the respective output currents of the two solar cell modules with time and expressing the loss. By expressing the loss of the electricity amount numerically by such calculation, the loss of the electricity amount when the two solar cell modules are connected can be easily and feasibly calculated.
[0201]
Further, according to the present invention, difference information is calculated by integrating the absolute value of the difference between the output currents of the two solar cell modules with the value obtained by integrating the variable that changes according to the time zone. The power generation loss can be given a time zone distribution, and the loss in the required time zone can be made smaller than the loss in other time zones.
[0202]
Further, according to the present invention, since the group information creating means creates the group information based on the connection difficulty information, it is possible to easily or appropriately connect the solar cell modules. Therefore, it is possible to design a solar cell string in which connection of the solar cell module is easy or appropriate.
[0203]
Further, according to the present invention, since the group information creating means creates the group information based on the connection difficulty information, the connection between the solar cell modules is easy or appropriate, and the power generation amount of the solar cell string is reduced. Less group information can be created. Therefore, it is possible to design a solar cell string in which the connection of the solar cell module is easy or appropriate and the loss of the generated power is small.
[0204]
Further, according to the present invention, by creating group information based on the weight loss amount and the weight difficulty level, the difficulty level of the connection between the solar cell modules and the power generation amount of the solar cell string can be improved when the group information is created. Group information can be created in a well-balanced manner. This makes it possible to design a solar cell string that is easy or appropriate to connect and has a small loss of generated power.
[0205]
Further, according to the present invention, the group information creating means classifies the photovoltaic module into a plurality of groups by using a cluster analysis method, thereby classifying the photovoltaic module group having a small loss of electricity when connected. can do. Thereby, each solar cell module can be classified into a plurality of groups so as to reduce the loss of the generated power amount of the solar cell string.
[0206]
Further, according to the present invention, the output current value of the solar cell module is calculated in the output current calculation step based on the received light illuminance information for each arrangement position calculated in the received light illuminance information calculation step. In the difference information calculating step, the loss of the amount of electricity when two different solar cell modules are connected is calculated based on the value of the output current of the solar cell module. In the group information creating step, the loss of the amount of electricity is calculated. It is designed so that a solar cell string is constituted by a solar cell module that becomes smaller. As a result, it is possible to suppress a decrease in the amount of generated power due to a decrease in output current due to a variation in irradiance at the arrangement position of the solar cell module, and to design a photovoltaic power generation device with a small loss of generated power in practical use. . By reducing the loss of the generated power, a photovoltaic power generator that supplies a stable generated power can be designed.
[0207]
Further, according to the present invention, a solar cell module constituting a solar cell string is designed in the group information creation step based on the amount of solar radiation for each time zone calculated in the received light illuminance information calculation step. As a result, it is possible to design a photovoltaic power generator in which a decrease in the generated power is suppressed and the loss of the generated power is further reduced.
[0208]
Further, according to the present invention, in the received illuminance information calculation step, based on the observed illuminance information and the solar cell module arrangement information, the received illuminance information representing the irradiance of light received at each arrangement position where the solar cell module is arranged. Is calculated, highly reliable received light illuminance information can be calculated.
[0209]
Further, according to the present invention, in the area information obtaining step, the area information for specifying the installation area where the photovoltaic power generation device is installed is obtained, and in the received light illuminance information calculation step, the received light illuminance information is calculated. The received illuminance information having a high value can be calculated.
[0210]
Further, according to the present invention, in the observation illuminance information accumulation step, by storing the observation illuminance information in the observation illuminance information accumulation means, the designer of the solar power generation device needs to separately check the observation illuminance information according to the installation area. Therefore, convenience can be improved.
[0211]
Further, according to the present invention, in the received light illuminance information calculation step, the received light illuminance information is calculated based on the shielding object information, so that it is possible to calculate the received light illuminance information for each arrangement position where the irradiance differs depending on the shielding object. It is possible to obtain highly reliable received light illuminance information.
[0212]
Further, according to the present invention, in the received light illuminance information calculating step, it is possible to calculate the received light illuminance information in consideration of the influence of the shadow due to the obstacle by determining whether the arrangement position is the shadow position or the positive position. As a result, it is possible to calculate more reliable received light illuminance information.
[0213]
Further, according to the present invention, in the received light illuminance information calculation step, the arrangement position when a virtual straight line connecting the reference position of the arrangement position and the position of the sun passes through the shielding object is determined as a shadow position. It is possible to realize the determination of each shadow position.
[0214]
According to the present invention, in the solar position information storing step, by storing the solar position information, in the light receiving position information calculating step, the arrangement position is determined based on the position of the sun in the installation area, whether the shadow position or the positive position. Can be determined. This eliminates the need for the designer of the photovoltaic power generator to separately check the position of the sun according to the installation area for each photovoltaic power generation design, thereby improving the convenience.
[0215]
Further, according to the present invention, in the group information creating step, the power generation amount in the predetermined time zone is reduced by calculating the group information so as to reduce the loss of electricity in the predetermined time zone. Can be prioritized over quantity.
[0216]
According to the present invention, in the difference information calculation step, difference information representing the absolute value of the difference between the output currents of the two solar cell modules integrated over time is calculated. By expressing the loss of electricity numerically by such a calculation, the loss of electricity when two solar cell modules are connected can be easily and feasibly calculated. Each of the solar cell modules is classified into a plurality of groups so that the solar cell modules that reduce the amount of electricity when connected in series belong to one group, and the solar cell strings are configured by the solar cell modules belonging to each group. Thereby, a solar cell string with low loss can be designed.
[0217]
According to the present invention, in the difference information calculating step, a value obtained by integrating a variable that changes in accordance with a time zone to an absolute value of a difference between output currents of the two solar cell modules is integrated over time to obtain difference information. Is calculated. Weighting can be given for each time zone by a variable that changes according to the time zone, and the power generation in a predetermined time zone can be prioritized over the power generation in other time zones by numerical calculation.
[0218]
Further, according to the present invention, in the group information creating step, the group information is created based on the connection difficulty information, so that it is possible to easily or appropriately create the group information for connection between the solar cell modules.
[0219]
Further, according to the present invention, in the group information creation step, the group information is created based on the connection difficulty information, so that the connection between the solar cell modules is easy or appropriate, and the loss of the generated power amount of the solar cell string is reduced. Less group information can be created.
[0220]
According to the present invention, in the group information creating step, the group information is calculated based on the weighted loss amount obtained by integrating the loss weighting factor into the difference information and the weighted difficulty obtained by integrating the difficulty weighting factor into the connection difficulty information. By creating, it is possible to set the priority of the ease or appropriateness of connection between the solar cell modules and the power generation amount of the solar cell string by the loss weight coefficient and the difficulty weight coefficient, and The group information can be designed so that the ease or appropriateness and the degree of priority of the generated power amount can be adjusted.
[0221]
Further, according to the present invention, in the group information creating step, the solar cell modules are classified into a plurality of groups by using the cluster analysis method, so that the output current of each solar cell module in each time zone is approximated. Each solar cell module can be classified into a plurality of groups so as to form a solar cell string.
[0222]
Further, according to the present invention, the above-described method for designing a photovoltaic power generator can be realized by a computer using a program to be executed by the computer, and the design can be easily performed in a short time.
[0223]
Further, according to the present invention, a computer-readable storage medium storing a program to be executed by a computer is read by the computer, whereby the method for designing a solar power generation device described above can be realized by the computer. Design can be done easily in time.
[0224]
Further, according to the present invention, since the solar cell string is designed by the above-described method of designing a photovoltaic power generation device, the solar cell string is configured by a solar cell module that reduces the loss of electricity when connected in series. In addition, a decrease in output current can be suppressed.
[0225]
Further, according to the present invention, the photovoltaic power generation device having the plurality of photovoltaic strings has the photovoltaic string in which the output current is suppressed from being reduced, so that the photovoltaic power generation device also reduces the loss of the generated power. be able to.
[0226]
According to the present invention, the photovoltaic roof having a plurality of photovoltaic strings has the photovoltaic strings in which the output current is suppressed from being reduced. Therefore, the photovoltaic roof also reduces the loss of the generated power amount. be able to.
[0227]
According to the present invention, the photovoltaic house having a plurality of photovoltaic strings has the photovoltaic string in which the decrease in the output current is suppressed, so that the photovoltaic house also reduces the loss of the generated power amount. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a design support device 1 for a photovoltaic power generation device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a simplified front view showing a configuration of a solar power generation device 20.
FIG. 3 is a flowchart illustrating an operation performed by the design support device 1.
FIG. 4 is a flowchart showing an operation of a received light illuminance information calculating step.
FIG. 5 is a flowchart illustrating an operation of an output current calculation step.
FIG. 6 is a graph showing output currents of two solar cell modules for each time zone.
FIG. 7 is a flowchart showing an operation of a group information creation step.
[Explanation of symbols]
1 Design support equipment for photovoltaic power generators
2 means for acquiring regional information
3 Receiving illuminance information calculation means
4 Output current calculation means
5 Difference information calculation means
6 Group information creation means
7 Location information storage means
8 Observation illuminance sun position information storage means
9 Shielding information storage means
10 Module function information storage means
11 Time zone priority accumulation means
12 Connection information storage means
20 Solar power generation equipment
21 Roof surface
22 Solar cell module
23, 24 solar cell string

Claims

A plurality of solar cell modules are connected in series to form a solar cell string, a solar cell power generation device design support device for designing a solar power generation device including a plurality of solar cell strings,
Light-receiving illuminance information calculating means for calculating light-receiving illuminance information representing irradiance of light received for each arrangement position that is a position where each solar cell module is arranged,
Based on the received light illuminance information, output current calculation means for calculating the value of the output current of each solar cell module according to the arrangement position,
Difference information calculation means for calculating difference information representing a loss of electricity when two different solar cell modules are connected in series, based on a value of an output current of each solar cell module;
Based on the difference information, each solar cell module is classified into a plurality of groups such that the solar cell modules that reduce the loss of electricity when connected in series belong to one group, and group information representing each group And a group information creating unit for creating a photovoltaic power generation device.

The irradiance represented by the received light illuminance information is illuminance by time that is irradiance of sunlight by time zone at the arrangement position, and the value of the output current is calculated according to illuminance by time zone. The design support device for a photovoltaic power generation device according to claim 1, wherein the output current value is a value for each time zone.

The light-receiving illuminance information calculating means includes a solar cell module arrangement information indicating an arrangement position, and a relative positional relationship between each arrangement position is known, and an observation illuminance indicating a solar radiation amount of an observation plane at an observation position set in advance. The design support apparatus for a photovoltaic power generator according to claim 1, wherein the received light illuminance information is calculated based on the information.

It further includes a local information acquisition unit that acquires local information that specifies an installation area that is an area where the solar power generation device is installed,
3. The design support device for a photovoltaic power generator according to claim 1, wherein the light receiving illuminance information calculating means calculates light receiving illuminance information corresponding to the installation area based on the area information.

A region information acquisition unit that acquires region information that specifies an installation region that is a region where the solar power generation device is installed,
Further comprising observation illuminance information storage means for accumulating each observation illuminance information representing the amount of solar radiation of each observation plane at a plurality of observation positions set in advance,
4. The photovoltaic power generation apparatus design support device according to claim 3, wherein the received light illuminance information calculating means calculates the observed illuminance information corresponding to the installation area based on each of the observed illuminance information and the area information. .

The said received light illuminance information calculation means calculates the said received light illuminance information based on the shielding object information containing the position and shape of the shielding object which shields sunlight with respect to a solar power generation device. The design support apparatus for a photovoltaic power generator according to any one of claims 1 to 5.

The light-receiving illuminance information calculating means is configured such that, based on the shield object information, the arrangement position of the solar cell module is a shadow position where sunlight is shielded by a shield object or a positive position where sunlight is irradiated. 7. The design support device for a photovoltaic power generator according to claim 6, wherein the light receiving illuminance information is calculated based on a result of the determination.

The light-receiving illuminance information calculating means determines the arrangement position of the solar cell module as a shadow position when a virtual straight line connecting a reference position predetermined at each arrangement position and the position of the sun passes through the shield. The design support device for a photovoltaic power generation device according to claim 7.

A region information acquisition unit that acquires region information that specifies an installation region that is a region where the solar power generation device is installed,
Further provided is a solar position information storage unit that stores solar position information indicating the position of the sun at a plurality of observation positions set in advance,
The light receiving illuminance information calculating means calculates or extracts the position of the sun corresponding to the installation area based on each of the sun position information and the area information, and arranges the position so that the sun is blocked by a shield. The design support device for a photovoltaic power generation device according to claim 7, wherein it is determined whether the position is a position or a positive position where sunlight is irradiated.

Latitude and longitude information acquisition means for acquiring latitude and longitude information including the latitude and longitude of the representative position in the installation area where the solar power generation device is installed,
A sun position calculator that calculates sun position information representing the position of the sun at the representative position based on the latitude and longitude information,
The light receiving illuminance information calculating means calculates the position of the sun corresponding to the installation area based on the sun position information calculated by the sun position calculating means, and the arrangement position is shaded by the shielding object. The design support device for a photovoltaic power generation device according to claim 7, wherein it is determined whether the position is a position or a positive position where sunlight is irradiated.

3. The photovoltaic power generation device design according to claim 2, wherein the group information creating unit calculates the group information based on the difference information so as to reduce a loss of electricity in a predetermined time zone. 4. Support device.

3. The photovoltaic power generation system according to claim 2, wherein the difference information calculating means calculates difference information by integrating an absolute value of a difference between respective output currents of two solar cell modules arranged at different positions with time. Equipment design support equipment.

The difference information calculating means integrates, over time, a value obtained by integrating a variable that changes in accordance with a time zone to an absolute value of a difference between output currents of two solar cell modules arranged at different positions, and obtains difference information. The design support device for a photovoltaic power generation device according to claim 2, wherein

14. The group information creating unit according to claim 1, wherein the group information creating unit creates group information based on connection difficulty information indicating a connection difficulty level when two solar cell modules are connected in series with each other. Design support equipment for photovoltaic power generators.

The design support device for a photovoltaic power generator according to claim 14, wherein the group information creating unit creates group information using both the difference information and the connection difficulty information.

The group information creating means creates group information based on a weighted loss amount obtained by integrating a predetermined loss weighting factor into the difference information and a weighted difficulty obtained by integrating a predetermined difficulty weighting factor into the connection difficulty information. The design support device for a photovoltaic power generation device according to claim 15, wherein:

17. The design support device for a photovoltaic power generator according to claim 1, wherein the group information creating unit classifies each solar cell module into a plurality of groups using a cluster analysis method.

A plurality of solar cell modules are electrically connected in series to form a solar cell string, a solar power generation apparatus design method for designing a solar power generation apparatus including a plurality of solar cell strings,
A received light illuminance information calculation step of calculating received light illuminance information representing irradiance of light received at each arrangement position that is a position where each solar cell module is arranged,
Based on the received light illuminance information, an output current calculation step of calculating the output current value of each solar cell module according to the arrangement position,
A difference information calculating step of calculating difference information indicating a loss of an amount of electricity when two different solar cell modules are connected in series based on a value of an output current of each solar cell module;
Based on the difference information, when connected in series, each solar cell module is classified into a plurality of groups so that the solar cell modules that reduce the loss of electric energy belong to one group, and group information representing each group And a group information creating step of creating a photovoltaic power generation device.

The irradiance represented by the received light illuminance information is illuminance by time that is irradiance of sunlight by time zone at the arrangement position, and the value of the output current is calculated according to illuminance by time zone. 19. The method of designing a photovoltaic power generation device according to claim 18, wherein the output current value is a value for each time zone.

The light-receiving illuminance information calculating step includes a step of determining the solar cell module arrangement information indicating each arrangement position, and a relative positional relationship between each arrangement position, and a solar radiation amount of an observation plane at an observation position set in advance. 20. The photovoltaic power generation apparatus designing method according to claim 18, wherein the received light illuminance information is calculated based on illuminance information.

It further includes a regional information acquisition step of acquiring regional information that specifies an installation area that is an area where the solar power generation device is installed,
20. The photovoltaic power generation apparatus designing method according to claim 18, wherein the light receiving illuminance information calculating step calculates light receiving illuminance information corresponding to the installation area based on the area information.

A region information acquisition step of acquiring region information for specifying an installation region where the solar power generation device is installed,
Further comprising an observation illuminance information accumulation step of accumulating observation illuminance information of each observation plane at a plurality of observation positions set in advance,
21. The photovoltaic power generation apparatus designing method according to claim 20, wherein the light receiving illuminance information calculating step calculates the observation illuminance information corresponding to the installation area based on each observation illuminance information and the area information.

19. The received-light illuminance information calculating step includes calculating the received-light illuminance information based on shield information including a position and a shape of a shield that blocks sunlight with respect to a solar power generation device. 23. The method for supporting the design of a photovoltaic power generator according to any one of claims 22.

In the light receiving illuminance information calculating step, based on the shielding object information, the arrangement position of the solar cell module is a shadow position where sunlight is shielded by the shielding object or a positive position where sunlight is irradiated. 24. The photovoltaic power generation apparatus design method according to claim 23, wherein the light receiving illuminance information is calculated based on the determination result.

The light receiving illuminance information calculating step is characterized in that, when a virtual straight line connecting a reference position predetermined at each arrangement position and the position of the sun passes through the shield, the arrangement position of the solar cell module is determined as a shadow position. The method for designing a photovoltaic power generator according to claim 24.

A region information acquisition step of acquiring region information for specifying an installation region where the solar power generation device is installed,
Further comprising a solar position information storage step of storing each solar position information representing the position of the sun at a plurality of observation positions set in advance,
The light-receiving illuminance information calculating step calculates or extracts the position of the sun corresponding to the installation area based on each of the sun position information and the area information, and arranges the position so that the sun is blocked by a shield. 25. The method according to claim 24, wherein it is determined whether the position is a position or a positive position where sunlight is irradiated.

20. The method according to claim 19, wherein in the group information creating step, the group information is calculated based on the difference information such that a loss of electricity in a predetermined time period is reduced. .

The difference information calculating step calculates difference information by integrating the absolute value of the difference between the respective output currents of the two solar cell modules arranged at different positions with time,
The method according to claim 19, wherein the group information creating step creates group information based on the difference information.

The difference information calculating step integrates a value obtained by integrating a variable that changes in accordance with a time zone to an absolute value of a difference between respective output currents of two solar cell modules arranged at different positions in time to obtain difference information. Is calculated,
The method according to claim 19, wherein the group information creating step creates group information based on the difference information.

The said group information preparation process produces | generates group information based on the connection difficulty information which shows the difficulty of a connection at the time of connecting a solar cell module in series with each other, The group information in any one of Claims 18-29 characterized by the above-mentioned. The method for designing a photovoltaic power generator according to the above.

The method according to claim 30, wherein the group information creating step creates group information using both the difference information and the connection difficulty information.

The group information creating step creates group information based on a weighted loss amount obtained by integrating a predetermined loss weighting factor into the difference information and a weighted difficulty obtained by integrating a predetermined difficulty weighting factor into the connection difficulty information. The method for designing a photovoltaic power generator according to claim 31, wherein:

The method according to any one of claims 18 to 32, wherein, in the group information creating step, each solar cell module is classified into a plurality of groups using a cluster analysis method.

A program for causing a computer to execute the method for designing a photovoltaic power generator according to any one of claims 18 to 33.

A computer-readable storage medium storing the program according to claim 34.

A solar cell string designed using the method for designing a photovoltaic power generator according to any one of claims 18 to 33.

A solar power generation device comprising the solar cell string according to claim 36.

A solar power generation roof comprising the solar power generation device according to claim 37.

A photovoltaic house comprising the photovoltaic roof of claim 38.