JP7148244B2 - Power controllers, photovoltaic systems, and programs - Google Patents
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Description
本発明は、太陽光発電システムにおける太陽電池モジュールの発電効率の低下を抑制できる電力制御装置、当該電力制御装置を備える太陽光発電システム、およびプログラムに関する。 The present invention relates to a power control device capable of suppressing a decrease in power generation efficiency of a solar cell module in a photovoltaic power generation system, a photovoltaic power generation system including the power control device, and a program.
太陽電池モジュールにおいて、その発電効率が発電時間の経過に伴って低下するPID(Potential Induced Degradation)と呼ばれる事象が知られている。そして、PIDを抑制する技術も知られている。例えば、特許文献1および2は、裏面電極型太陽電池モジュール内の発電部が接地電位よりも電位の高い状態にあることを防止することにより、発電効率の低下を抑制することができる電力制御装置および太陽光発電システムが開示されている。
In a solar cell module, a phenomenon called PID (Potential Induced Degradation) is known, in which the power generation efficiency of the module decreases with the passage of power generation time. Techniques for suppressing PID are also known. For example,
しかしながら、特許文献1および2は、いずれも裏面電極型太陽電池モジュールを対象としており、従来の両面電極型太陽電池モジュールには適用できない構成であった。さらに、特許文献1および2は、太陽電池モジュールによる発電電力や系統電力網から購入した買電電力を蓄電し、必要に応じて放電する蓄電装置を備えている太陽光発電システムが想定されていないという問題があった。
However, both
前記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る電力制御装置は、フレームが接地している両面電極型太陽電池モジュール、電力の蓄電および放電を行う蓄電装置、および外部の系統電力網に接続され、当該太陽電池モジュールを含む太陽光発電システムにおける電力の入出力を制御する電力制御装置であって、前記蓄電装置が前記系統電力網との間で蓄電および放電のいずれかを行っており、かつ前記太陽電池モジュールにおける起電圧が所定の電圧を下回る場合、当該太陽電池モジュールとの接続を切断するための制御信号を生成する構成である。 In order to solve the above-described problems, a power control device according to an aspect of the present invention includes a double-sided electrode type solar cell module whose frame is grounded, a power storage device that stores and discharges power, and an external grid power network. a power control device for controlling input and output of power in a photovoltaic power generation system connected to and including the photovoltaic module, wherein the power storage device performs either storage or discharge with the grid power network, In addition, when the electromotive voltage in the solar cell module is lower than a predetermined voltage, a control signal is generated for disconnecting the solar cell module.
本発明の一態様によれば、太陽電池モジュールの発電効率の低下を抑制できる電力制御装置を提供することができるという効果を奏する。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to one aspect of the present invention, there is an effect that it is possible to provide a power control device capable of suppressing a decrease in power generation efficiency of a solar cell module.
〔実施形態1〕
以下、本発明の一実施形態について、図1~図5を用いて詳細に説明する。
[Embodiment 1]
An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to FIGS. 1 to 5. FIG.
(太陽光発電システムの構成)
本実施形態に係る太陽光発電システム1の構成について、図1を用いて説明する。図1は、太陽光発電システム1の要部構成の一例を示すブロック図である。
(Configuration of photovoltaic power generation system)
A configuration of a photovoltaic
太陽光発電システム1は、太陽電池モジュール10、蓄電装置20、および電力制御装置30を備えており、太陽電池モジュール10、蓄電装置20は系統電力網2と電力制御装置30を介して接続されている。
The solar
太陽光発電システム1は、フレームが接地している両面電極型太陽電池モジュール10にて発電した電力を電力制御装置30にて変換し、蓄電装置20および系統電力網2に出力することができる。太陽光発電システム1は、外部の系統電力網2と接続可能な構成であり、当該系統電力網2から電力を購入(買電)し、蓄電装置20に蓄電することができる。さらに、太陽光発電システム1は、太陽電池モジュール10において有効な発電が行われていないときは当該太陽電池モジュール10と電力制御装置30との間の接続を切断することができる。
The photovoltaic
系統電力網2は、電力会社が管理および運用を行う外部の電力網である。太陽光発電システム1は、系統電力網2を介して電力会社から電力を購入(買電)したり電力会社に電力を売却(売電)することができる。図示の例において、系統電力網2は中点接地された単相三線の電源である。以下の説明において、図中上側、および下側の電源はそれぞれ交流100Vの電源であり、電力制御装置30へは交流200Vが接続されるものとする。
The
太陽電池モジュール10は、一般的に用いられている両面電極型太陽電池モジュールであり、具体的には受光面から受光した光によって発電した電力を当該受光面および当該受光面の裏面のそれぞれに設けられた電極より出力する。また、太陽電池モジュール10は、接地しているフレーム(外枠)によって支持されている。図示の例において、太陽電池モジュール10と電力制御装置30とを接続する2つの線のうち、添字Pが付された上側が正極側の出力を示し、添字Nが付された下側が負極側の出力を示している。なお、太陽電池モジュール10は1つのモジュールから構成されたものであってもよいし、複数のモジュールを連結したものであってもよい。太陽電池モジュール10の具体的な構成については後述する。
The
蓄電装置20は、電力の蓄電および放電を行うことができる。具体的には、蓄電装置20は、電力制御装置30を介して、太陽電池モジュール10が発電した電力や系統電力網2を介して電力会社から購入した買電電力を蓄電することができる。また、蓄電装置20は、自身が蓄えた電力を放電し、図示しない電気機器を駆動させたり、系統電力網2に電力を逆潮流し、売却(売電)したりすることができる。
The
電力制御装置30は、太陽電池モジュール10、蓄電装置20、および系統電力網2に接続されており、太陽光発電システム1における電力の入出力を制御する。電力制御装置30は、太陽電池モジュール10の出力電圧の正極側を入力する正極側入力端子131と負極側を入力する負極側入力端子132とを有している。
The
電力制御装置30は、昇圧回路101、双方向PWMインバータ102、交流リアクトル103、双方向DC/DCコンバータ104、リレー105、および切替制御部107を備えている。
昇圧回路101は、太陽電池モジュール10と双方向PWMインバータ102との間に配置され、太陽電池モジュール10の負極側に対する電圧を昇圧する。昇圧回路101は、コイル、ダイオード、および昇圧比をコントロールするスイッチングパワー素子として機能するFET(Field-Effect Transistor:電界効果トランジスタ)を用いた公知の回路構成のものであってもよい。
双方向PWMインバータ102は、昇圧回路101、交流リアクトル103、および双方向DC/DCコンバータ104に接続されている。双方向PWMインバータ102は、電圧を制御することで、太陽電池モジュール10が発電した直流電力および蓄電装置20が放電し、後述する双方向DC/DCコンバータにて変換された直流電力を交流電力に変換し、系統電力網2に逆潮流することができる。また、双方向PWMインバータ102は、電圧を制御することで、系統電力網2を介して電力会社から買電した交流電力を直流電力に変換し、昇圧回路101または双方向DC/DCコンバータ104へ出力することができる。
交流リアクトル103は、双方向PWMインバータ102と系統電力網2との間に配置され、系統電力網2から入力された交流電力に対して高調波を抑制し、双方向PWMインバータ102へ出力することができる。
The
双方向DC/DCコンバータ104は、蓄電装置20と、昇圧回路101および双方向PWMインバータ102との間に配置されている。双方向DC/DCコンバータ104は、蓄電装置20に電力を蓄電する降圧モードと、蓄電装置20に電力を放電させる昇圧モードの2つの動作モードを切り替えて動作する。ここで、降圧モードは、太陽電池モジュール10にて発電した直流電力、および双方向PWMインバータ102によって交流電力から変換された直流電力の少なくともいずれかを、蓄電装置20が蓄電可能となるように変調などの処理を行うモードである。一方、昇圧モードは、蓄電装置20に放電させた直流電力を、双方向PWMインバータ102が交流電力に変換可能となるように変調などの処理を行うモードである。
Bidirectional DC/
リレー105は、太陽電池モジュール10と昇圧回路101との間に配置された、オンオフを切り替え可能なスイッチである。リレー105は、切替制御部107から受信した制御信号に基づいて、太陽電池モジュール10との接続の有無を切り替えることができる。リレー105は、太陽電池モジュール10が発電を行っておらず、かつ蓄電装置20が系統電力網2との間で蓄電および放電のいずれかを行っているときに当該太陽電池モジュール10との接続を切断することが可能な構成であることが好適である。
The
切替制御部107は、電力制御装置30の各部を制御する制御信号を生成するコントローラである。具体的には、切替制御部107は昇圧回路101、双方向PWMインバータ102、双方向DC/DCコンバータ104、およびリレー105の動作を制御信号によって制御する。切替制御部107は、制御信号によって双方向PWMインバータ102や双方向DC/DCコンバータ104の動作モードを切り替えることにより、蓄電装置20における電力の蓄電および放電を切り替えることができる。切替制御部107は、蓄電装置20が系統電力網2との間で蓄電および放電のいずれかを行っており、かつ太陽電池モジュール10における起電圧が所定の電圧を下回る場合、当該太陽電池モジュール10と電力制御装置30との接続を切断するための制御信号を生成することができる。
The
(太陽電池モジュールの構成例)
本実施形態における太陽電池モジュール10の構成例について、図2~4を用いて説明する。図2は、太陽光発電システム1で用いる太陽電池モジュール10の外観を示す模式図であり、(a)は受光面側から見た正面図であり、(b)は裏面から透視的に見た図である。
(Configuration example of a solar cell module)
A configuration example of the
図2の(a)は、太陽電池モジュール10の正面図を示している。太陽電池モジュール10は、周囲をフレームで囲まれた複数の太陽電池セル13から構成されている。複数の太陽電池セル13は行列状に配置されており、さらに各太陽電池セル13は、受光面の裏面側に設けられた第1電極が、別の太陽電池セル13の受光面側に設けられた第2電極と接続されている。これにより、太陽電池モジュール10に含まれるすべての太陽電池セル13は直列に接続されている。
(a) of FIG. 2 shows a front view of the
図2の(b)は、太陽電池モジュール10を裏面側の外観を示している。直列に接続されている複数の太陽電池セル13の端部は、別の配線によって裏面側に設けられた端子ボックスへ導かれる。端子ボックスには、出力端子17として、出力電圧の正極側の端子および負極側の端子がそれぞれ設けられている。これらの端子によって、直列に接続された複数の太陽電池セル13において発電した電力を外部へ出力することができる。なお、太陽電池セル13が、p型シリコン基板を用いて製造されたものであるときは、第1電極が正電極であり、第2電極が負電極となる。一方、太陽電池セル13が、n型シリコン基板を用いて製造されたものであるときは逆の構成となる。
FIG. 2(b) shows the appearance of the
図3は、太陽電池モジュール10の断面図である。図示の例において、2つの太陽電池セル13は、インナーコネクタ16によって一方の正極が他方の負極に接続されている。また、右側の太陽電池セル13は、裏面側に接続された別のインナーコネクタ16によって、第1電極バスバー14aおよび第2電極バスバー14bに接続されている。太陽電池セル13は、第1封止樹脂11a、第2封止樹脂11bによって、カバーガラス19と裏面保護シート15との間で固定されている。なお、第2封止樹脂11bと太陽電池セル13との間には、図示しない反射防止膜が配置されていてもよい。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the
受光面から入射した光は、カバーガラス19、第1封止樹脂11a、第2封止樹脂11b、および図示しない反射防止膜を経由して太陽電池セル13へ到達する。そして、太陽電池セル13において正孔および自由電子を光電効果によって生じた結果、電極間に電圧を生じる。太陽電池モジュール10は、複数の太陽電池セル13において生じた電圧を合成し、当該太陽電池モジュール10の起電圧として外部へ出力する。
Light incident from the light receiving surface reaches
(両面電極型太陽電池モジュールにおけるPID発生原因の推測)
図3を用いて説明したように、太陽電池モジュール10は、受光面より入射した光が太陽電池セル13に到達するまでの間に、複数の部材を経由する構成となっている。このことから本発明者らは、本実施形態に係る太陽電池モジュール10を含む両面電極型太陽電池モジュールにおいて、PIDが生じる原因を、以下のように推測した。推測した内容について、図4を用いて以下に説明する。図4は、図3に示す太陽電池モジュールにおける発電効率の低下の原因を推測した模式図である。なお、太陽電池モジュール10は接地しているフレーム18によって支持されており、さらにフレーム18とカバーガラス19が当接している構成である。また、以下の説明において、太陽電池セル13はp型シリコン基板を用いて製造されたものであり、裏面側に設けられた第1電極12aが正電極であり、受光面側に設けられた第2電極12bが負電極であるものとする。
(Presumption of PID Occurrence Cause in Double-Sided Electrode Type Solar Cell Module)
As described with reference to FIG. 3 , the
太陽電池モジュール10が発電を行うと、受光面側に設けられた第2電極12bが負電極として動作する。これにより、フレーム18に当接しているカバーガラス19と第2電極12bとの間に電界を生じる。換言すれば、接地しているフレーム18に当接したカバーガラス19の電位が、第2電極12bの電位よりも高くなる。このとき、例えばカバーガラス19が陽イオンを含む構成(図中ではNa+)であれば、当該陽イオンが電界にしたがって移動する。具体的には、陽イオンが第1封止樹脂11aおよび第2封止樹脂11bに析出し(図中の矢印1)、さらに第1封止樹脂11aおよび第2封止樹脂11bと反射防止膜との間の境界面上に堆積する(図中の矢印2および3)。
When the
前述の状態で太陽電池モジュール10がさらに発電を行うと、光電効果によって発生した自由電子の一部が正電極である裏面側の第1電極12aではなく、境界面上に堆積した陽イオンに引き寄せられる。このような反応が内部で行われることで、両面電極型太陽電池モジュールにおいてPIDが生じるものと推測される。
When the
前述の推測内容に基づけば、フレーム18が接地している両面電極型太陽電池モジュール10は、発電などによって負電極である第2電極12bの対地電位が負となると、発電効率が低下すると考えられる。このことから、太陽電池モジュール10が発電を行わないときは、例えば当該太陽電池モジュール10を絶縁するなどして、負電極の対地電位が負とならないように各部を制御することが好適である。負電極の対地電位が負となる時間が最小限となるように制御することにより、太陽電池モジュールにおける発電効率の低下を最小限に抑制することができると考えられる。
Based on the above speculation, it is considered that the power generation efficiency of the double-sided electrode type
(回路の構成例)
本実施形態に係る電力制御装置30の回路の構成例について、図5を用いて説明する。図5は、電力制御装置30の回路の構成例を示す模式図である。
(Example of circuit configuration)
A configuration example of the circuit of the
昇圧回路101は非絶縁型であり、FET108とコイル109とダイオード110とを有する。FET108のドレインは、コイル109およびダイオード110のアノードに接続される。コイル109の一端はリレー105を経由して正極側入力端子131に接続され、他端はFET108のドレイン及びダイオード110のアノードに接続される。
リレー105は、正極側入力端子131を介した太陽電池モジュール10の正極との接続の有無を切り替える第1スイッチ151aと、負極側入力端子132を介した負極との接続の有無を切り替える第2スイッチ151bと、を備えている。第1スイッチ151aおよび第2スイッチ151bにおける接続の有無は、切替制御部107が生成した制御信号にしたがって切り替えられる。
The
太陽電池モジュール10が発電しているとき、切替制御部107から昇圧回路101へ第1の制御信号が送信され、また双方向PWMインバータ102へ第2の制御信号が送信され、太陽電池モジュール10にて発電した電力を系統電力網2へ出力するように動作する場合を考える。このとき太陽電池モジュール10の起電圧VPVは昇圧回路101によって図5中のVoutに昇圧され、双方向PWMインバータ102の逆変換動作により、直流電力を交流に変換して系統電力網2へ出力される。ここでVoutを360Vと仮定すると、双方向PWMインバータ102の逆変換動作により、昇圧回路101の図の右側から接続された2つの入力のうち、上側の対地電圧はVout/2となり、+180Vの直流対地電圧が印加され、下側に-180Vの直流対地電圧が印加される。
When the
このとき、太陽電池モジュール10の負極側には、負極側入力端子132を介して-180Vの直流対地電圧が印加される。一方、太陽電池モジュール10の正極側の対地電圧は、このときの太陽電池モジュール10の起電圧をVPVとすると、-180V+VPVとなる。このように、双方向PWMインバータ102の逆変換動作により負極側の対地電圧は負となり、このとき、図4を用いて説明したように、太陽電池モジュール10における発電効率が徐々に低下する。
At this time, a DC-to-ground voltage of −180 V is applied to the negative electrode side of the
その後、例えば日没などの理由によって太陽電池モジュール10が発電を行わない、または発電における起電圧が所定の電圧を下回る場合を考える。所定の電圧は、夜間や雨天などの場合に太陽電池モジュール10に生じる起電圧に基づいて設定されることが好適である。
After that, it is assumed that the
太陽電池モジュール10が発電しないときに、切替制御部107から双方向DC/DCコンバータ104へ第3の制御信号が送信され、双方向PWMインバータ102へ第2の制御信号が送信されて、蓄電装置20が系統電力網2から購入した電力を蓄電するように動作する場合を考える。このとき、系統電力網2から200Vの交流電圧が印加される。その後、双方向PWMインバータ102の順変換動作により、直流電圧に変換される。双方向PWMインバータ102の順変換動作は高力率化を達成するために昇圧作用を伴うことから、図5中にVoutとして記載された電圧は、ダイオード全波整流で得られる直流電圧(200V×√2=282V)より高くなり、たとえば360Vとなる。
When the
このとき、昇圧回路101には、図の右側から接続された2つの入力のうち、上側にはVout/2として対地で+180Vの直流電圧が印加され、下側に-180Vの直流電圧が印加される。
At this time, of the two inputs connected from the right side of the drawing, the
このとき、太陽電池モジュール10の負極側には、負極側入力端子132を介して-180Vの直流対地電圧が印加される。これは、図4を用いて説明した、太陽電池モジュール10の発電効率を低下させる電界を、負極とカバーガラス19との間で発生させることとなる。ここで切替制御部107から送信された第4の制御信号によってリレー105の第1スイッチ151aおよび第2スイッチ151bを共にオフにすると、太陽電池モジュール10が電力制御装置30から絶縁される。すなわち、太陽電池モジュール10の正電極と負電極との間に電圧が発生しなくなり、負電極とカバーガラス19との間に電界が発生しなくなる。これにより、図4を用いて説明したような理由によって、太陽電池モジュール10の発電効率の低下を抑制することができる。
At this time, a DC-to-ground voltage of −180 V is applied to the negative electrode side of the
図5に示したような回路構成により、本実施形態に係る電力制御装置30は、蓄電装置20が系統電力網2との間で蓄電および放電のいずれかを行っており、かつ太陽電池モジュール10における起電圧が所定の電圧を下回る場合は、制御信号によって当該太陽電池モジュール10を電力制御装置30から絶縁するように各部を制御できる。これにより、太陽電池モジュール10における発電効率の低下を抑制することができる電力制御装置30を提供することができるという効果を奏する。
With the circuit configuration as shown in FIG. When the electromotive voltage is below a predetermined voltage, each part can be controlled by a control signal to isolate the
図5におけるリレー105の第1スイッチ151aおよび第2スイッチ151bを共にオフにして太陽電池モジュール10を電力制御装置30から絶縁する必要があるのは、例えば以下の場合である。すなわち、系統電力網2から購入した電力を蓄電装置20が蓄電する場合、蓄電装置20が電力を放電して系統電力網2に電力を逆潮流(売電)する場合、または蓄電装置20が電力を放電して図示しない電気機器を駆動させる場合である。これらの場合において、昇圧回路101の右側には電圧が印加される。このとき、太陽電池モジュール10が昇圧回路101の右側の入力に印加された電圧の影響によって発電効率を低下させないように、切替制御部107は、太陽電池モジュール10を絶縁する。これにより、電力制御装置30は、太陽電池モジュール10の発電効率の低下を抑制することができる。
It is necessary to turn off both the
また、前記の説明において、太陽電池モジュール10を電力制御装置30から絶縁して発電効率の低下を抑制するのは、蓄電装置20が系統電力網2との間で蓄電および放電のいずれかを行っており、かつ当該太陽電池モジュールにおける起電圧が所定の電圧を下回った場合とした。しかしながら、発電効率の低下を抑制することが可能であれば、動作の契機はどのようなものであってもよい。例えば、太陽電池モジュール10において発電が行われない時間帯を、時刻情報、カレンダー情報、天気予報などの情報から推測し、推測した情報に基づいて太陽電池モジュール10を絶縁するように電力制御装置30の各部を制御してもよい。
In the above description, the reason why the
〔実施形態2〕
本発明の実施形態2について、図1および図6を用いて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
[Embodiment 2]
(太陽光発電システムの構成)
本実施形態に係る太陽光発電システム1Aの構成は、前記実施形態1と概ね同一である。
(Configuration of photovoltaic power generation system)
The configuration of a photovoltaic power generation system 1A according to this embodiment is substantially the same as that of the first embodiment.
(回路の構成例)
本実施形態に係る電力制御装置30Aの回路の構成例について、図6を用いて説明する。図6は、電力制御装置30Aの回路の構成例を示す模式図である。本実施形態において、電力制御装置30Aの回路構成は、図5を用いて示した前記実施形態1のものと基本的に同一であるが、一部構成が異なっている。本実施形態において、リレー105Aは、第2スイッチ151bのみを備えている点が前記実施形態1のものと異なる。
(Example of circuit configuration)
A configuration example of the circuit of the power control device 30A according to this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic diagram showing a circuit configuration example of the power control device 30A. In this embodiment, the circuit configuration of the power control device 30A is basically the same as that of the first embodiment shown using FIG. 5, but a part of the configuration is different. In this embodiment, the relay 105A differs from that of the first embodiment in that it only includes a
ここで、図5を用いて説明したときと同様に、太陽電池モジュール10が発電しておらず、系統電力網2から購入した電力を蓄電装置20に蓄電する場合を考える。このとき、切替制御部107から送信された第5の制御信号によってリレー105Aの第2スイッチ151bをオフにすると、太陽電池モジュール10の負電極が電力制御装置30Aから絶縁される。すなわち、太陽電池モジュール10の正電極と負電極との間に電圧が発生しなくなり、負電極とカバーガラス19との間に電界が発生しなくなる。これにより、図4を用いて説明したような理由によって、太陽電池モジュール10の発電効率の低下を抑制することができる。したがって、図6に示した回路構成であっても、太陽電池モジュール10の発電効率の低下を抑制することができる。
Here, it is assumed that the
〔変形例〕
前記各実施形態において、電力制御装置30は、例えば図示しないHEMS(Home Energy Management System)コントローラとの間で情報を送受信してもよい。例えば、切替制御部107は、HEMSコントローラから太陽電池モジュール10の発電量や発電時間に関する履歴情報を取得し、取得した履歴情報に基づいて、太陽電池モジュール10の発電効率の低下を抑制するよう各部を制御してもよい。
[Modification]
In each of the above embodiments, the
〔ソフトウェアによる実現例〕
電力制御装置30・30Aの制御ブロック(特に切替制御部107)は、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。
[Example of realization by software]
The control block (especially the switching control unit 107) of the
後者の場合、電力制御装置30・30Aは、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば少なくとも1つのプロセッサ(制御装置)を備えていると共に、前記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な少なくとも1つの記録媒体を備えている。そして、前記コンピュータにおいて、前記プロセッサが前記プログラムを前記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。前記プロセッサとしては、例えばCPU(Central Processing Unit)を用いることができる。前記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ROM(Read Only Memory)等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、前記プログラムを展開するRAM(Random Access Memory)などをさらに備えていてもよい。また、前記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体(通信ネットワークや放送波等)を介して前記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、前記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。
In the latter case, the
〔まとめ〕
本発明の態様1に係る電力制御装置(30、30A)は、フレーム(18)が接地している両面電極型太陽電池モジュール(太陽電池モジュール10)、電力の蓄電および放電を行う蓄電装置(20)、および外部の系統電力網に接続され、当該太陽電池モジュールを含む太陽光発電システム(1、1A)における電力の入出力を制御する電力制御装置であって、前記蓄電装置が前記系統電力網との間で蓄電および放電のいずれかを行っており、かつ前記太陽電池モジュールにおける起電圧が所定の電圧を下回る場合、当該太陽電池モジュールとの接続を切断するための制御信号を生成する構成である。
〔summary〕
A power control device (30, 30A) according to
前記の構成によれば、電力制御装置は、蓄電装置が系統電力網との間で蓄電および放電のいずれかを行っており、かつ太陽電池モジュールにおける起電圧が所定の電圧を下回る場合、当該太陽電池モジュールとの接続を切断することができる。これにより、太陽電池モジュールにおいて有効な発電が行われていない場合に蓄電装置と系統電力網との間で生じた電圧の影響を当該太陽電池モジュールが受けないようにできる。すなわち、太陽電池モジュールにおいて、蓄電装置と系統電力網との間で生じた電圧によって接地しているフレームと電極との間で電界が発生しないようにして、PIDの発生を抑制することができる。したがって、蓄電装置を備えた太陽光発電システムにおいて、両面電極型太陽電池モジュールの発電効率の低下を抑制できる電力制御装置を提供できるという効果を奏する。 According to the above configuration, when the power storage device is performing either storage or discharge with respect to the system power grid, and the electromotive voltage in the solar cell module is lower than the predetermined voltage, the power control device You can disconnect the module. This makes it possible to prevent the solar cell module from being affected by the voltage generated between the power storage device and the system power grid when the solar cell module is not effectively generating power. That is, in the solar cell module, generation of PID can be suppressed by preventing the generation of an electric field between the grounded frame and the electrode due to the voltage generated between the power storage device and the system power grid. Therefore, it is possible to provide a power control device capable of suppressing a decrease in the power generation efficiency of the double-sided electrode type solar cell module in a photovoltaic power generation system having a power storage device.
本発明の態様2に係る電力制御装置(30、30A)は、前記態様1において、前記蓄電装置(20)の出力電圧を入力とする双方向DC/DCコンバータ(104)と、前記太陽電池モジュール(10)の出力電圧を入力とする非絶縁型の昇圧回路(101)と、双方向インバータ回路(双方向PWMインバータ102)と、を備えており、前記昇圧回路および前記双方向DC/DCコンバータの出力端は並列接続され、前記双方向インバータ回路は、並列接続された前記出力端を直流入力とする構成としてもよい。
A power control device (30, 30A) according to
前記の構成によれば、電力制御装置は、双方向DC/DCコンバータおよび双方向インバータ回路を動作させることによって、蓄電装置と系統電力網との間で蓄電および放電のいずれかを実行させることができる。また、太陽電池モジュールとの接続を切断することにより、蓄電および放電によって生じた電圧の影響を当該太陽電池モジュールが受けないようにできる。 According to the above configuration, the power control device can cause either power storage or discharge between the power storage device and the grid power network by operating the bidirectional DC/DC converter and the bidirectional inverter circuit. . In addition, by disconnecting the solar cell module, the solar cell module can be prevented from being affected by the voltage generated by charging and discharging.
本発明の態様3に係る電力制御装置(30、30A)は、前記態様1または2において、前記太陽電池モジュール(10)において発電が行われない時間帯に関する情報に基づいて前記制御信号を生成する構成としてもよい。
A power control device (30, 30A) according to
前記の構成によれば、電力制御装置は、太陽電池モジュールにおいて発電が行われない時間帯に、当該太陽電池モジュールとの間の接続を切断できる。これにより、例えば夜間といった太陽電池モジュールによる発電が行われない時間帯に太陽電池モジュールにおける発電効率の低下が生じることを抑制できる。 According to the above configuration, the power control device can cut off the connection with the solar cell module during the time when the solar cell module does not generate power. As a result, it is possible to prevent a decrease in the power generation efficiency of the solar cell module during a period of time when the solar cell module does not generate power, such as at night.
本発明の態様4に係る電力制御装置(30、30A)は、前記態様1から3のいずれかにおいて、前記制御信号によって、前記太陽電池モジュール(10)の出力電圧の負極側との接続のみを切断する構成としてもよい。
A power control device (30, 30A) according to aspect 4 of the present invention is a power control device (30, 30A) according to any one of
前記の構成によれば、電力制御装置は、制御信号によって太陽電池モジュールの出力電圧の負極側との接続を切断することができる。これにより、例えば太陽電池モジュールが発電していないときは当該太陽電池モジュールの負電極と接地されているフレームとの間に、PIDの原因であると推測される電界が生じることを抑制できる。 According to the above configuration, the power control device can cut off the connection with the negative electrode side of the output voltage of the solar cell module according to the control signal. As a result, for example, when the solar cell module is not generating power, it is possible to suppress the generation of an electric field presumed to be the cause of PID between the negative electrode of the solar cell module and the grounded frame.
本発明の態様5に係る太陽光発電システム(1、1A)は、フレーム(18)が接地している両面電極型太陽電池モジュール(10)と、電力の蓄電および放電を行う蓄電装置と、前記態様1から4のいずれかにおける電力制御装置(30、30A)と、を備えている構成としてもよい。前記の構成によれば、前記態様1と同様の作用効果を奏する。
A solar power generation system (1, 1A) according to aspect 5 of the present invention comprises a double-sided electrode type solar cell module (10) having a frame (18) grounded, a power storage device for storing and discharging power, and and the power control device (30, 30A) according to any one of
本発明の各態様に係る電力制御装置(30、30A)は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを前記電力制御装置が備える各部(ソフトウェア要素)として動作させることにより前記電力制御装置をコンピュータにて実現させる電力制御装置の制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。 The power control device (30, 30A) according to each aspect of the present invention may be realized by a computer. A control program for a power control device that causes a computer to implement the control device, and a computer-readable recording medium recording it are also included in the scope of the present invention.
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be modified in various ways within the scope of the claims, and can be obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. is also included in the technical scope of the present invention. Furthermore, new technical features can be formed by combining the technical means disclosed in each embodiment.
1、1A 太陽光発電システム
2 系統電力網
10 太陽電池モジュール(両面電極型太陽電池モジュール)
11a 第1封止樹脂
11b 第2封止樹脂
12a 第1電極
12b 第2電極
13 太陽電池セル
14a 第1電極バスバー
14b 第2電極バスバー
15 裏面保護シート
16 インナーコネクタ
17 出力端子
18 フレーム(外枠)
19 カバーガラス
20 蓄電装置
30、30A 電力制御装置
101 昇圧回路
102 双方向PWMインバータ
103 交流リアクトル
104 双方向DC/DCコンバータ
105、105A リレー
107 切替制御部(コントローラ)
108 FET
109 コイル
110 ダイオード
131 正極側入力端子
132 負極側入力端子
151a 第1スイッチ
151b 第2スイッチ
11a first sealing
19
108 FETs
109
Claims (5)
前記蓄電装置の出力電圧を入力とする双方向DC/DCコンバータと、前記太陽電池モジュールの出力電圧を入力とする非絶縁型の昇圧回路と、双方向インバータ回路と、を備えており、
前記昇圧回路および前記双方向DC/DCコンバータの出力端は並列接続され、前記双方向インバータ回路は、並列接続された前記出力端を直流入力としており、
前記蓄電装置が前記系統電力網との間で、前記双方向インバータ回路から前記双方向DC/DCコンバータを通した蓄電、及び、前記双方向DC/DCコンバータから前記双方向インバータ回路を通した放電のいずれかを行っており、かつ前記太陽電池モジュールにおける起電圧が所定の電圧を下回る場合、当該太陽電池モジュールと前記昇圧回路との接続を切断するための制御信号を生成することを特徴とする電力制御装置。 It is connected to a double-sided electrode type solar cell module whose frame is grounded, a power storage device that stores and discharges power, and an external system power network, and controls power input and output in a solar power generation system including the solar cell module. A power control device,
a bidirectional DC/DC converter to which the output voltage of the power storage device is input, a non-isolated booster circuit to which the output voltage of the solar cell module is input, and a bidirectional inverter circuit,
The output terminals of the booster circuit and the bidirectional DC/DC converter are connected in parallel, and the bidirectional inverter circuit uses the parallel-connected output terminals as DC inputs,
Between the power storage device and the system power network, storage of electricity from the bidirectional inverter circuit through the bidirectional DC/DC converter, and discharge from the bidirectional DC/DC converter through the bidirectional inverter circuit. and generating a control signal for disconnecting the solar cell module and the booster circuit when the electromotive voltage in the solar cell module is below a predetermined voltage. Control device.
電力の蓄電および放電を行う蓄電装置と、
請求項1から3のいずれか1項に記載の電力制御装置と、を備えていることを特徴とする太陽光発電システム。 a double-sided electrode type solar cell module whose frame is grounded;
a power storage device that stores and discharges power;
A solar power generation system comprising the power control device according to any one of claims 1 to 3.
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