JP2014158401A - パワーコンディショナー、太陽光発電システム、パワーコンディショナーの制御方法および太陽光発電システムの制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】効率的に発電可能な太陽光発電システムを実現する。
【解決手段】太陽光発電システム１０は、シリコンＰＶ１ｓと、薄膜ＰＶ１ｆと、パワーコンディショナー２と、系統連係保護部３とを備える。パワーコンディショナー２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４とＤＣ／ＡＣインバータ５と制御部６とを備える。制御部６は、薄膜ＰＶ１ｆの出力電圧が予め設定された起動可能電圧以上になるとＤＣ／ＤＣコンバータ４およびＤＣ／ＡＣインバータ５を起動させ、薄膜ＰＶ１ｆの出力電圧が前記起動可能電圧を下回るとＤＣ／ＤＣコンバータ４およびＤＣ／ＡＣインバータ５の起動を停止させる。
【選択図】図１
【解決手段】太陽光発電システム１０は、シリコンＰＶ１ｓと、薄膜ＰＶ１ｆと、パワーコンディショナー２と、系統連係保護部３とを備える。パワーコンディショナー２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４とＤＣ／ＡＣインバータ５と制御部６とを備える。制御部６は、薄膜ＰＶ１ｆの出力電圧が予め設定された起動可能電圧以上になるとＤＣ／ＤＣコンバータ４およびＤＣ／ＡＣインバータ５を起動させ、薄膜ＰＶ１ｆの出力電圧が前記起動可能電圧を下回るとＤＣ／ＤＣコンバータ４およびＤＣ／ＡＣインバータ５の起動を停止させる。
【選択図】図１
Description
本発明は、太陽光発電システムに関する。より詳細には、シリコン系太陽電池と薄膜系太陽電池を組み合わせた太陽光発電システムに関する。
近年、ＣＯ２の排出抑制のため、化石燃料から再生可能エネルギーへの転換が進められている。中でも、太陽光発電は、各国政府の政策支援、メンテナンスの容易性、他の発電手段に比べ設置場所の制約が少ないこと等から、急速に普及が進んでいる。現在、太陽電池としては、シリコン結晶型の太陽電池が広く用いられている（例えば、特許文献１〜３）。
図１３は、従来の太陽光発電システム１００の構成を示すブロック図である。太陽光発電システム１００は、シリコン結晶型の太陽電池（以下「ＰＶ」とする）１０１、パワーコンディショナー１０２および系統連係保護部１０３を備えている。パワーコンディショナー１０２は、ＰＶ１０１が発電した直流電力を家庭などの環境で使用可能な交流電力に変換する機器であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４、ＤＣ／ＡＣインバータ１０５および制御部１０６を備えている。系統連係保護部１０３は、パワーコンディショナー１０２の出力を電力系統１１０に連係する機器である。
パワーコンディショナー１０２の制御部１０６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４およびＤＣ／ＡＣインバータ１０５の起動を制御する。より具体的には、制御部１０６は、ＰＶ１０１の出力電圧が、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４およびＤＣ／ＡＣインバータ１０５の起動可能電圧以上になると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４およびＤＣ／ＡＣインバータ１０５を起動させる。
シリコン結晶型の太陽電池は、他の太陽電池に比べ発電効率が高いという特徴を有する一方、太陽光の入射光量が一定値以下であったり、太陽光の入射角が最適でなかったりした場合、発電量が急激に低下するという問題点を有する。即ち、シリコン結晶型の太陽電池は、晴天日の正午付近における発電量は多いが、早朝や夕方、或いは曇天日には充分な発電量を確保することができない。また、シリコン結晶型の太陽電池は、日中、一部が影にかくれるような場所に設置すると、大幅に発電量が低下するといった問題や、太陽電池の故障につながるといった問題があり、設置場所の制約が大きいといった問題もあった。
一方、薄膜系太陽電池は、現時点では、シリコン結晶型太陽電池に比べ、生産コストが高く、また発電効率が低いといった問題点がある。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、効率的に発電可能な太陽光発電システムを実現することを目的とする。
本発明に係るパワーコンディショナーは、上記課題を解決するためになされたものであり、
シリコン結晶系太陽電池及び薄膜系太陽電池の出力電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、
前記インバータ回路を制御する制御手段と、を備えたパワーコンディショナーであって、
前記制御手段は、前記薄膜系太陽電池の出力電圧が予め設定された起動可能電圧以上になると前記インバータ回路を起動させ、前記薄膜系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧を下回ると前記インバータ回路の起動を停止させることを特徴とする。
シリコン結晶系太陽電池及び薄膜系太陽電池の出力電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、
前記インバータ回路を制御する制御手段と、を備えたパワーコンディショナーであって、
前記制御手段は、前記薄膜系太陽電池の出力電圧が予め設定された起動可能電圧以上になると前記インバータ回路を起動させ、前記薄膜系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧を下回ると前記インバータ回路の起動を停止させることを特徴とする。
また、上記パワーコンディショナーは、
前記シリコン結晶系太陽電池及び薄膜系太陽電池の出力電圧レベルを変換する直流電源回路をさらに備え、
前記インバータ回路は、前記出力電圧レベルを変換された前記シリコン結晶系太陽電池及び薄膜系太陽電池の出力電圧を交流電圧に変換し、
前記制御手段は、前記薄膜系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧以上になると前記直流電源回路を起動させ、前記薄膜系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧を下回ると前記直流電源回路の起動を停止させる構成としてもよい。
前記シリコン結晶系太陽電池及び薄膜系太陽電池の出力電圧レベルを変換する直流電源回路をさらに備え、
前記インバータ回路は、前記出力電圧レベルを変換された前記シリコン結晶系太陽電池及び薄膜系太陽電池の出力電圧を交流電圧に変換し、
前記制御手段は、前記薄膜系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧以上になると前記直流電源回路を起動させ、前記薄膜系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧を下回ると前記直流電源回路の起動を停止させる構成としてもよい。
本発明に係るパワーコンディショナーは、
シリコン結晶系太陽電池の出力電圧レベルを変換する第一の直流電源回路と、
薄膜系太陽電池の出力電圧レベルを変換する第二の直流電源回路と、
前記第一及び第二の直流電源回路の出力電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、
前記第一及び第二の直流電源回路並びに前記インバータ回路を制御する制御手段と、を備えたパワーコンディショナーであって、
前記制御手段は、前記薄膜系太陽電池の出力電圧が予め設定された起動可能電圧以上になると前記第一及び第二の直流電源回路、並びに、前記インバータ回路を起動させ、前記薄膜系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧を下回ると前記第一及び第二の直流電源回路並びに前記インバータ回路の起動を停止させることを特徴とする。
シリコン結晶系太陽電池の出力電圧レベルを変換する第一の直流電源回路と、
薄膜系太陽電池の出力電圧レベルを変換する第二の直流電源回路と、
前記第一及び第二の直流電源回路の出力電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、
前記第一及び第二の直流電源回路並びに前記インバータ回路を制御する制御手段と、を備えたパワーコンディショナーであって、
前記制御手段は、前記薄膜系太陽電池の出力電圧が予め設定された起動可能電圧以上になると前記第一及び第二の直流電源回路、並びに、前記インバータ回路を起動させ、前記薄膜系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧を下回ると前記第一及び第二の直流電源回路並びに前記インバータ回路の起動を停止させることを特徴とする。
本発明に係る太陽光発電システムは、
シリコン結晶系太陽電池と、
薄膜系太陽電池と、
上記いずれかのパワーコンディショナーとを備えることを特徴とする。
シリコン結晶系太陽電池と、
薄膜系太陽電池と、
上記いずれかのパワーコンディショナーとを備えることを特徴とする。
本発明に係る太陽光発電システムは、
シリコン結晶系太陽電池と、
薄膜系太陽電池と、
前記シリコン結晶系太陽電池及び前記薄膜系太陽電池の出力電圧を交流電圧に変換するインバータ回路を備えるパワーコンディショナーと、
前記インバータ回路を制御する制御手段と、を備えた太陽光発電システムであって、
前記制御手段は、前記薄膜系太陽電池の出力電圧が予め設定された起動可能電圧以上になると前記インバータ回路を起動させ、前記薄膜系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧を下回ると前記インバータ回路の起動を停止させることを特徴とする。
シリコン結晶系太陽電池と、
薄膜系太陽電池と、
前記シリコン結晶系太陽電池及び前記薄膜系太陽電池の出力電圧を交流電圧に変換するインバータ回路を備えるパワーコンディショナーと、
前記インバータ回路を制御する制御手段と、を備えた太陽光発電システムであって、
前記制御手段は、前記薄膜系太陽電池の出力電圧が予め設定された起動可能電圧以上になると前記インバータ回路を起動させ、前記薄膜系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧を下回ると前記インバータ回路の起動を停止させることを特徴とする。
また、上記太陽光発電システムは、
前記シリコン結晶系太陽電池及び薄膜系太陽電池の出力電圧レベルを変換する直流電源回路をさらに備え、
前記インバータ回路は、前記出力電圧レベルを変換された前記シリコン結晶系太陽電池及び薄膜系太陽電池の出力電圧を交流電圧に変換し、
前記制御手段は、前記薄膜系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧以上になると前記直流電源回路を起動させ、前記薄膜系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧を下回ると前記直流電源回路の起動を停止させる構成としてもよい。
前記シリコン結晶系太陽電池及び薄膜系太陽電池の出力電圧レベルを変換する直流電源回路をさらに備え、
前記インバータ回路は、前記出力電圧レベルを変換された前記シリコン結晶系太陽電池及び薄膜系太陽電池の出力電圧を交流電圧に変換し、
前記制御手段は、前記薄膜系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧以上になると前記直流電源回路を起動させ、前記薄膜系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧を下回ると前記直流電源回路の起動を停止させる構成としてもよい。
本発明に係る太陽光発電システムは、
シリコン結晶系太陽電池と、
薄膜系太陽電池と、
前記シリコン結晶系太陽電池の出力電圧レベルを変換する第一の直流電源回路、前記薄膜系太陽電池の出力電圧レベルを変換する第二の直流電源回路、並びに、前記第一及び第二の直流電源回路の出力電圧を交流電圧に変換するインバータ回路を備えたパワーコンディショナーと、
前記第一及び第二の直流電源回路、並びに前記インバータ回路を制御する制御手段と、を備えた太陽光発電システムであって、
前記制御手段は、前記薄膜系太陽電池の出力電圧が予め設定された起動可能電圧以上になると前記第一及び第二の直流電源回路、並びに、前記インバータ回路を起動させ、前記薄膜系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧を下回ると前記第一及び第二の直流電源回路並びに前記インバータ回路の起動を停止させることを特徴とする。
シリコン結晶系太陽電池と、
薄膜系太陽電池と、
前記シリコン結晶系太陽電池の出力電圧レベルを変換する第一の直流電源回路、前記薄膜系太陽電池の出力電圧レベルを変換する第二の直流電源回路、並びに、前記第一及び第二の直流電源回路の出力電圧を交流電圧に変換するインバータ回路を備えたパワーコンディショナーと、
前記第一及び第二の直流電源回路、並びに前記インバータ回路を制御する制御手段と、を備えた太陽光発電システムであって、
前記制御手段は、前記薄膜系太陽電池の出力電圧が予め設定された起動可能電圧以上になると前記第一及び第二の直流電源回路、並びに、前記インバータ回路を起動させ、前記薄膜系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧を下回ると前記第一及び第二の直流電源回路並びに前記インバータ回路の起動を停止させることを特徴とする。
本発明に係る太陽光発電システムは、
シリコン結晶系太陽電池と、
薄膜系太陽電池と、
前記シリコン結晶系太陽電池に接続され、直流電圧レベルを変換する第一の直流電源回路、並びに前記第一の直流電源回路の出力電圧を交流電圧に変換する第一のインバータ回路を有する第一のパワーコンディショナーと、
直流電圧レベルを変換する第二の直流電源回路および前記第二の直流電源回路の出力電圧を交流電圧に変換する第二のインバータ回路を有する第二のパワーコンディショナーと、
前記第一及び第二のパワーコンディショナーを制御する制御手段と、を備えた太陽光発電システムであって、
前記薄膜系太陽電池を前記第一のパワーコンディショナーまたは前記第二のパワーコンディショナーに切換可能に接続する切換手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記薄膜系太陽電池の出力電圧が予め設定された起動可能電圧以上になると前記第一及び第二の直流電源回路、並びに、前記第一及び第二のインバータ回路を起動させ、前記薄膜系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧未満になると前記第一及び第二の直流電源回路、並びに、前記第一及び第二のインバータ回路の起動を停止させ、
前記切換手段は、
前記シリコン結晶系太陽電池の出力電圧が０Ｖの場合、前記薄膜系太陽電池を前記第一のパワーコンディショナーまたは前記第二のパワーコンディショナーに接続し、
前記シリコン結晶系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧未満の場合、前記薄膜系太陽電池を前記第一のパワーコンディショナーに接続し、
前記シリコン結晶系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧の場合、前記薄膜系太陽電池を前記第二のパワーコンディショナーに接続することを特徴とする。
シリコン結晶系太陽電池と、
薄膜系太陽電池と、
前記シリコン結晶系太陽電池に接続され、直流電圧レベルを変換する第一の直流電源回路、並びに前記第一の直流電源回路の出力電圧を交流電圧に変換する第一のインバータ回路を有する第一のパワーコンディショナーと、
直流電圧レベルを変換する第二の直流電源回路および前記第二の直流電源回路の出力電圧を交流電圧に変換する第二のインバータ回路を有する第二のパワーコンディショナーと、
前記第一及び第二のパワーコンディショナーを制御する制御手段と、を備えた太陽光発電システムであって、
前記薄膜系太陽電池を前記第一のパワーコンディショナーまたは前記第二のパワーコンディショナーに切換可能に接続する切換手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記薄膜系太陽電池の出力電圧が予め設定された起動可能電圧以上になると前記第一及び第二の直流電源回路、並びに、前記第一及び第二のインバータ回路を起動させ、前記薄膜系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧未満になると前記第一及び第二の直流電源回路、並びに、前記第一及び第二のインバータ回路の起動を停止させ、
前記切換手段は、
前記シリコン結晶系太陽電池の出力電圧が０Ｖの場合、前記薄膜系太陽電池を前記第一のパワーコンディショナーまたは前記第二のパワーコンディショナーに接続し、
前記シリコン結晶系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧未満の場合、前記薄膜系太陽電池を前記第一のパワーコンディショナーに接続し、
前記シリコン結晶系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧の場合、前記薄膜系太陽電池を前記第二のパワーコンディショナーに接続することを特徴とする。
本発明に係るパワーコンディショナーの制御方法は、
シリコン結晶系太陽電池及び薄膜系太陽電池の出力電圧を交流電圧に変換するインバータ回路を備えたパワーコンディショナーの制御方法であって、
前記薄膜系太陽電池の出力電圧が予め設定された起動可能電圧以上になると前記インバータ回路を起動させる起動ステップと、
前記薄膜系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧を下回ると前記インバータ回路の起動を停止させる停止ステップと、を有することを特徴とする。
シリコン結晶系太陽電池及び薄膜系太陽電池の出力電圧を交流電圧に変換するインバータ回路を備えたパワーコンディショナーの制御方法であって、
前記薄膜系太陽電池の出力電圧が予め設定された起動可能電圧以上になると前記インバータ回路を起動させる起動ステップと、
前記薄膜系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧を下回ると前記インバータ回路の起動を停止させる停止ステップと、を有することを特徴とする。
本発明に係るパワーコンディショナーの制御方法では、
前記パワーコンディショナーは、前記シリコン結晶系太陽電池及び薄膜系太陽電池の出力電圧レベルを変換する直流電源回路をさらに備え、
前記インバータ回路は、前記出力電圧レベルを変換された前記シリコン結晶系太陽電池及び薄膜系太陽電池の出力電圧を交流電圧に変換し、
前記起動ステップにおいて、前記直流電源回路を起動させ、
前記停止ステップにおいて、前記直流電源回路の起動を停止させてもよい。
前記パワーコンディショナーは、前記シリコン結晶系太陽電池及び薄膜系太陽電池の出力電圧レベルを変換する直流電源回路をさらに備え、
前記インバータ回路は、前記出力電圧レベルを変換された前記シリコン結晶系太陽電池及び薄膜系太陽電池の出力電圧を交流電圧に変換し、
前記起動ステップにおいて、前記直流電源回路を起動させ、
前記停止ステップにおいて、前記直流電源回路の起動を停止させてもよい。
本発明に係るパワーコンディショナーの制御方法は、
シリコン結晶系太陽電池の出力電圧レベルを変換する第一の直流電源回路と、
薄膜系太陽電池の出力電圧レベルを変換する第二の直流電源回路と、
前記第一及び第二の直流電源回路の出力電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、を備えたパワーコンディショナーの制御方法であって、
前記薄膜系太陽電池の出力電圧が予め設定された起動可能電圧以上になると前記第一及び第二の直流電源回路、並びに、前記インバータ回路を起動させる起動ステップと、
前記薄膜系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧を下回ると前記第一及び第二の直流電源回路並びに前記インバータ回路の起動を停止させる停止ステップと、を有することを特徴とする。
シリコン結晶系太陽電池の出力電圧レベルを変換する第一の直流電源回路と、
薄膜系太陽電池の出力電圧レベルを変換する第二の直流電源回路と、
前記第一及び第二の直流電源回路の出力電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、を備えたパワーコンディショナーの制御方法であって、
前記薄膜系太陽電池の出力電圧が予め設定された起動可能電圧以上になると前記第一及び第二の直流電源回路、並びに、前記インバータ回路を起動させる起動ステップと、
前記薄膜系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧を下回ると前記第一及び第二の直流電源回路並びに前記インバータ回路の起動を停止させる停止ステップと、を有することを特徴とする。
本発明に係る太陽光発電システムの制御方法は、
シリコン結晶系太陽電池と、
薄膜系太陽電池と、
前記シリコン結晶系太陽電池及び前記薄膜系太陽電池の出力電圧を交流電圧に変換するインバータ回路を備えるパワーコンディショナーと、を備えた太陽光発電システムの制御方法であって、
前記薄膜系太陽電池の出力電圧が予め設定された起動可能電圧以上になると前記インバータ回路を起動させる起動ステップと、
前記薄膜系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧を下回ると前記インバータ回路の起動を停止させる停止ステップと、を有することを特徴とする。
シリコン結晶系太陽電池と、
薄膜系太陽電池と、
前記シリコン結晶系太陽電池及び前記薄膜系太陽電池の出力電圧を交流電圧に変換するインバータ回路を備えるパワーコンディショナーと、を備えた太陽光発電システムの制御方法であって、
前記薄膜系太陽電池の出力電圧が予め設定された起動可能電圧以上になると前記インバータ回路を起動させる起動ステップと、
前記薄膜系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧を下回ると前記インバータ回路の起動を停止させる停止ステップと、を有することを特徴とする。
本発明に係る太陽光発電システムの制御方法では、
前記太陽光発電システムは、前記シリコン結晶系太陽電池及び薄膜系太陽電池の出力電圧レベルを変換する直流電源回路をさらに備え、
前記インバータ回路は、前記出力電圧レベルを変換された前記シリコン結晶系太陽電池及び薄膜系太陽電池の出力電圧を交流電圧に変換し、
前記起動ステップにおいて、前記直流電源回路を起動させ、
前記停止ステップにおいて、前記直流電源回路の起動を停止させてもよい。
前記太陽光発電システムは、前記シリコン結晶系太陽電池及び薄膜系太陽電池の出力電圧レベルを変換する直流電源回路をさらに備え、
前記インバータ回路は、前記出力電圧レベルを変換された前記シリコン結晶系太陽電池及び薄膜系太陽電池の出力電圧を交流電圧に変換し、
前記起動ステップにおいて、前記直流電源回路を起動させ、
前記停止ステップにおいて、前記直流電源回路の起動を停止させてもよい。
本発明に係る太陽光発電システムの制御方法は、
シリコン結晶系太陽電池と、
薄膜系太陽電池と、
前記シリコン結晶系太陽電池の出力電圧レベルを変換する第一の直流電源回路、前記薄膜系太陽電池の出力電圧レベルを変換する第二の直流電源回路、並びに、前記第一及び第二の直流電源回路の出力電圧を交流電圧に変換するインバータ回路を備えたパワーコンディショナーと、を備えた太陽光発電システムの制御方法であって、
前記薄膜系太陽電池の出力電圧が予め設定された起動可能電圧以上になると前記第一及び第二の直流電源回路、並びに、前記インバータ回路を起動させる起動ステップと、
前記薄膜系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧を下回ると前記第一及び第二の直流電源回路並びに前記インバータ回路の起動を停止させる停止ステップと、を有することを特徴とする。
シリコン結晶系太陽電池と、
薄膜系太陽電池と、
前記シリコン結晶系太陽電池の出力電圧レベルを変換する第一の直流電源回路、前記薄膜系太陽電池の出力電圧レベルを変換する第二の直流電源回路、並びに、前記第一及び第二の直流電源回路の出力電圧を交流電圧に変換するインバータ回路を備えたパワーコンディショナーと、を備えた太陽光発電システムの制御方法であって、
前記薄膜系太陽電池の出力電圧が予め設定された起動可能電圧以上になると前記第一及び第二の直流電源回路、並びに、前記インバータ回路を起動させる起動ステップと、
前記薄膜系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧を下回ると前記第一及び第二の直流電源回路並びに前記インバータ回路の起動を停止させる停止ステップと、を有することを特徴とする。
本発明に係る太陽光発電システムの制御方法は、
シリコン結晶系太陽電池と、
薄膜系太陽電池と、
前記シリコン結晶系太陽電池に接続され、直流電圧レベルを変換する第一の直流電源回路、並びに前記第一の直流電源回路の出力電圧を交流電圧に変換する第一のインバータ回路を有する第一のパワーコンディショナーと、
直流電圧レベルを変換する第二の直流電源回路および前記第二の直流電源回路の出力電圧を交流電圧に変換する第二のインバータ回路を有する第二のパワーコンディショナーと、を備えた太陽光発電システムの制御方法であって、
前記薄膜系太陽電池の出力電圧が予め設定された起動可能電圧以上になると前記第一及び第二の直流電源回路、並びに、前記第一及び第二のインバータ回路を起動させる起動ステップと、
前記シリコン結晶系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧未満の場合、前記薄膜系太陽電池を前記第一のパワーコンディショナーに接続する第一の接続ステップと、
前記シリコン結晶系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧の場合、前記薄膜系太陽電池を前記第二のパワーコンディショナーに接続する第二の接続ステップと、
前記薄膜系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧未満になると前記第一及び第二の直流電源回路、並びに、前記第一及び第二のインバータ回路の起動を停止させる停止ステップと、を有することを特徴とする。
シリコン結晶系太陽電池と、
薄膜系太陽電池と、
前記シリコン結晶系太陽電池に接続され、直流電圧レベルを変換する第一の直流電源回路、並びに前記第一の直流電源回路の出力電圧を交流電圧に変換する第一のインバータ回路を有する第一のパワーコンディショナーと、
直流電圧レベルを変換する第二の直流電源回路および前記第二の直流電源回路の出力電圧を交流電圧に変換する第二のインバータ回路を有する第二のパワーコンディショナーと、を備えた太陽光発電システムの制御方法であって、
前記薄膜系太陽電池の出力電圧が予め設定された起動可能電圧以上になると前記第一及び第二の直流電源回路、並びに、前記第一及び第二のインバータ回路を起動させる起動ステップと、
前記シリコン結晶系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧未満の場合、前記薄膜系太陽電池を前記第一のパワーコンディショナーに接続する第一の接続ステップと、
前記シリコン結晶系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧の場合、前記薄膜系太陽電池を前記第二のパワーコンディショナーに接続する第二の接続ステップと、
前記薄膜系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧未満になると前記第一及び第二の直流電源回路、並びに、前記第一及び第二のインバータ回路の起動を停止させる停止ステップと、を有することを特徴とする。
本発明に係るパワーコンディショナー、太陽光発電システム、パワーコンディショナーの制御方法および太陽光発電システムの制御方法によれば、薄膜系太陽電池の出力電圧が起動可能電圧以上になるとインバータ回路（および直流電源回路）が起動する。すなわち、朝方や夕方、或いは曇天日のような充分な太陽光を確保することができない場合であっても、シリコン結晶系太陽電池の出力電圧が起動可能電圧に達する前に、インバータ回路（および直流電源回路）が起動するため、従来構成よりも電力を供給することができる。したがって、効率的に発電可能な太陽光発電システムを実現することができる。
〔第一実施形態〕
以下、本発明の第一実施形態について図１〜図４を参照して説明する。
以下、本発明の第一実施形態について図１〜図４を参照して説明する。
（太陽光発電システム１０の構成）
図１は、本実施形態に係る太陽光発電システム１０の構成を示すブロック図である。太陽光発電システム１０は、太陽電池１ｓ・１ｆ、パワーコンディショナー２および系統連係保護部３を備えている。
図１は、本実施形態に係る太陽光発電システム１０の構成を示すブロック図である。太陽光発電システム１０は、太陽電池１ｓ・１ｆ、パワーコンディショナー２および系統連係保護部３を備えている。
一方の太陽電池１ｓは、シリコン結晶型の太陽電池であるシリコン結晶型の太陽電池は、昼間の発電効率は高いが、朝夕に発電効率が急激に低下するという特性を有している。シリコン結晶型の太陽電池は、単結晶シリコン型太陽電池、多結晶シリコン型太陽電池、微結晶シリコン型太陽電池等に分類される。本明細書では、太陽電池１ｓを「シリコンＰＶ１ｓ」と称する。
他方の太陽電池１ｆは、薄膜系の太陽電池である。薄膜系の太陽電池は、シリコン結晶型の太陽電池に比べ、昼間の発電効率は劣るが、朝夕および曇天時の発電効率は高いという特性を有している。薄膜系の太陽電池は、アモルファスシリコン型太陽電池、化合物系太陽電池、有機系太陽電池等に分類される。化合物系太陽電池はさらに、ＩｎＧａＡｓ系太陽電池、ＧａＡｓ系太陽電池、ＣＩＳ系太陽電池、ＣＺＴＳ系太陽電池、ＣｄＴｅ−ＣｄＳ系太陽電池、ＩｎＰ系太陽電池、ＳｉＧｅ系太陽電池、Ｇｅ系太陽電池、ＺｎＯ／ＣｕＡｌＯ２系太陽電池、量子ドット型太陽電池等に分類される。また、有機系太陽電池はさらに、色素増感型太陽電池、有機薄膜系太陽電池等に分類される。色素増感型太陽電池として、屋外設置のためには液体が含まれない全固体型であることが耐候性の観点で好ましい。また有機薄膜系太陽電池についても、屋外設置のためには半導体材料の一部が無機系であるハイブリッド型が耐候性の観点で好ましい。本明細書では、太陽電池１ｆを「薄膜ＰＶ１ｆ」と称する。また、「シリコンＰＶ１ｓおよび薄膜ＰＶ１ｆ」を、適宜「ＰＶ１ｓ・１ｆ」と記載する。
パワーコンディショナー２は、ＰＶ１ｓ・ＰＶ１ｆが発電した直流電力を家庭などの環境で使用可能な交流電力に変換する機器であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ４（直流電源回路）、ＤＣ／ＡＣインバータ５（インバータ回路）および制御部６（制御手段）を備えている。
ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、ＰＶ１ｓ・１ｆの出力電圧レベルを変換する機器である。これにより、ＰＶ１ｓ・１ｆの不安定な直流電圧が、安定な直流電圧に変換される。
また、ＤＣ／ＡＣインバータ５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４が出力する直流電圧を、家庭の電気製品で使用できる三相または単相の交流電圧に変換する。さらに、ＤＣ／ＡＣインバータ５は、最大電力点追従制御（ＭＰＰＴ）によって、ＰＶ１ｓ・１ｆからの電力が最大になる出力電圧で電流を取り出すことができる。
制御部６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４およびＤＣ／ＡＣインバータ５の起動を制御する機能を有しており、電圧検出部６ａ、コンバータ制御部６ｂおよびインバータ制御部６ｃを備えている。電圧検出部６ａは、薄膜ＰＶ１ｆの出力電圧を検出するとともに、検出した値をコンバータ制御部６ｂおよびインバータ制御部６ｃに出力する。コンバータ制御部６ｂは、薄膜ＰＶ１ｆの出力電圧に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の起動／停止を制御する。また、インバータ制御部６ｃは、薄膜ＰＶ１ｆの出力電圧に基づいて、ＤＣ／ＡＣインバータ５の起動／停止を制御する。これらの制御の具体的な内容は、後述する。
系統連係保護部３は、パワーコンディショナー２を電力系統１１に接続するための系統連係制御を行う機器である。具体的には、系統連係保護部３は、短絡／地絡から電力系統１１、ＰＶ１ｓ・１ｆおよびパワーコンディショナー２を保護するための連係リレー等を有している。例えば、パワーコンディショナー２になんらかの異常が発生した場合や、停電の場合に、パワーコンディショナー２の出力を遮断することにより、電力系統１１や家庭内の電気製品を保護する。
（制御部６による制御）
太陽光発電システム１０では、ＰＶ１ｓ・１ｆの起電力を高効率に電力系統１１に取り出すため、パワーコンディショナー２の制御部６を以下のように動作させている。すなわち、制御部６は、薄膜ＰＶ１ｆの出力電圧が予め設定された起動可能電圧以上になるとＤＣ／ＤＣコンバータ４およびＤＣ／ＡＣインバータ５を起動させ、薄膜ＰＶ１ｆの出力電圧が前記起動可能電圧を下回るとＤＣ／ＤＣコンバータ４およびＤＣ／ＡＣインバータ５の起動を停止させる。図２のフローチャートを参照してより具体的に説明する。
太陽光発電システム１０では、ＰＶ１ｓ・１ｆの起電力を高効率に電力系統１１に取り出すため、パワーコンディショナー２の制御部６を以下のように動作させている。すなわち、制御部６は、薄膜ＰＶ１ｆの出力電圧が予め設定された起動可能電圧以上になるとＤＣ／ＤＣコンバータ４およびＤＣ／ＡＣインバータ５を起動させ、薄膜ＰＶ１ｆの出力電圧が前記起動可能電圧を下回るとＤＣ／ＤＣコンバータ４およびＤＣ／ＡＣインバータ５の起動を停止させる。図２のフローチャートを参照してより具体的に説明する。
図２に示すように、日出の後（ステップＳ１）、太陽光の日射量が増加すると、電圧検出部６ａによって検出される薄膜ＰＶ１ｆの出力電圧が上昇する。続いて、薄膜ＰＶ１ｆの出力電圧が、起動可能電圧以上になると（ステップＳ２においてＹＥＳ）、コンバータ制御部６ｂがＤＣ／ＤＣコンバータ４を起動させるとともに、インバータ制御部６ｃがＤＣ／ＡＣインバータ５を起動させる（ステップＳ３、起動ステップ）。ここで、「起動可能電圧」とは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４およびＤＣ／ＡＣインバータ５を起動させることが可能な電圧を意味する。これにより、薄膜ＰＶ１ｆの出力電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ４およびＤＣ／ＡＣインバータ５によって１００Ｖの交流電圧に変換され、電力系統１１へ電力供給が開始される（ステップＳ４）。その後、シリコンＰＶ１ｓから電圧が出力され始めるが、その時点で既にＤＣ／ＤＣコンバータ４が起動しているため、シリコンＰＶ１ｓの起電力も電力系統１１へ供給される。
その後、日没が近づくにつれて、日射量が減少し、薄膜ＰＶ１ｆの出力電圧が起動可能電圧未満になると（ステップＳ５においてＹＥＳ）、コンバータ制御部６ｂがＤＣ／ＤＣコンバータ４の起動を停止させるとともに、インバータ制御部６ｃがＤＣ／ＡＣインバータ５の起動を停止させる（ステップＳ６、停止ステップ）。これにより、電力系統１１へ電力供給が停止する（ステップＳ７）。
（電力供給の効率）
上記の制御により、従来よりも高効率に電力供給を行うことができる。その理由を、図３を参照して説明する。
上記の制御により、従来よりも高効率に電力供給を行うことができる。その理由を、図３を参照して説明する。
図３は、ＰＶ１ｓ・１ｆへの日射量と時刻との関係を示すグラフである。同グラフにおいて、「Ｌｆｄ」、「Ｌｓ０」および「Ｌｓｄ」は、以下の日射量を意味する。
Ｌｆｄ：薄膜ＰＶ１ｆの出力電圧が起動可能電圧となる日射量
Ｌｓ０ ：シリコンＰＶ１ｓが発電可能な最少の日射量
Ｌｓｄ：シリコンＰＶ１ｓの出力電圧が起動可能電圧となる日射量
薄膜ＰＶ１ｆは、シリコンＰＶ１ｓに比べ、少ない日射量であっても発電することができるという特性を有しており、図３に示すように、シリコンＰＶ１ｓが発電可能な最少の日射量Ｌｓ０よりも少ない日射量Ｌｆｄで、薄膜ＰＶ１ｆは起動可能電圧を出力することができる。そのため、朝方に日射量がＬｆｄ、Ｌｓ０、Ｌｓｄとなる時刻を、それぞれＴ１、Ｔ２、Ｔ３とすると、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の順に早い時刻となる。また、夕方に日射量がＬｓｄ、Ｌｓ０、Ｌｆｄとなる時刻を、それぞれＴ４、Ｔ５、Ｔ６とすると、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６の順に早い時刻となる。さらに、時刻Ｔ１〜Ｔ３、Ｔ３〜Ｔ４、Ｔ４〜Ｔ６の時間を、それぞれｔ１、ｔ２、ｔ３とする。
Ｌｆｄ：薄膜ＰＶ１ｆの出力電圧が起動可能電圧となる日射量
Ｌｓ０ ：シリコンＰＶ１ｓが発電可能な最少の日射量
Ｌｓｄ：シリコンＰＶ１ｓの出力電圧が起動可能電圧となる日射量
薄膜ＰＶ１ｆは、シリコンＰＶ１ｓに比べ、少ない日射量であっても発電することができるという特性を有しており、図３に示すように、シリコンＰＶ１ｓが発電可能な最少の日射量Ｌｓ０よりも少ない日射量Ｌｆｄで、薄膜ＰＶ１ｆは起動可能電圧を出力することができる。そのため、朝方に日射量がＬｆｄ、Ｌｓ０、Ｌｓｄとなる時刻を、それぞれＴ１、Ｔ２、Ｔ３とすると、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の順に早い時刻となる。また、夕方に日射量がＬｓｄ、Ｌｓ０、Ｌｆｄとなる時刻を、それぞれＴ４、Ｔ５、Ｔ６とすると、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６の順に早い時刻となる。さらに、時刻Ｔ１〜Ｔ３、Ｔ３〜Ｔ４、Ｔ４〜Ｔ６の時間を、それぞれｔ１、ｔ２、ｔ３とする。
この場合、本実施形態に係る太陽光発電システム１０では、時刻Ｔ１で、ＤＣ／ＤＣコンバータ４およびＤＣ／ＡＣインバータ５が起動し（図２のステップＳ３）、時刻Ｔ６で、ＤＣ／ＤＣコンバータ４およびＤＣ／ＡＣインバータ５の起動が停止する（図２のステップＳ６）。すなわち、太陽光発電システム１０は、時刻Ｔ１から時刻Ｔ６まで電力を供給する。
これに対し、図１３に示す従来の太陽光発電システム１００では、制御部１０６は、シリコン結晶系の太陽電池であるＰＶ１０１の出力電圧に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４およびＤＣ／ＡＣインバータ１０５の起動を制御している。そのため、時刻Ｔ３で、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４およびＤＣ／ＡＣインバータ１０５が起動し、時刻Ｔ４で、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４およびＤＣ／ＡＣインバータ１０５の起動が停止する。すなわち、太陽光発電システム１００は、時刻Ｔ３から時刻Ｔ４まで電力を供給する。
太陽光発電システム１０と太陽光発電システム１００の電力供給時間を比較すると、太陽光発電システム１００の電力供給時間は時間ｔ２であるのに対し、太陽光発電システム１００の電力供給時間は時間ｔ１＋ｔ２＋ｔ３である。そのため、太陽光発電システム１０は、時間ｔ１＋ｔ３だけ長く電力を供給することができる。
また、シリコン結晶系太陽電池に着目すると、従来の太陽光発電システム１００では、シリコン結晶系のＰＶ１０１が起動可能電圧未満の電圧を出力している時刻Ｔ２〜Ｔ３、Ｔ４〜Ｔ５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４およびＤＣ／ＡＣインバータ１０５が起動していないため、ＰＶ１０１の起電力を利用することができない。一方、本実施形態では、シリコンＰＶ１ｓが起動可能電圧未満の電圧を出力している時刻Ｔ２〜Ｔ３、Ｔ４〜Ｔ５においてもＤＣ／ＤＣコンバータ４およびＤＣ／ＡＣインバータ５が起動しているため、シリコンＰＶ１ｓの起電力を電力系統１１に供給することができる。
また、従来の太陽光発電システム１００では、曇天時にＰＶ１０１の出力電圧が起動可能電圧未満である場合も、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４およびＤＣ／ＡＣインバータ１０５が起動していないため、ＰＶ１０１の起電力を利用することができない。一方、本実施形態では、曇天時であっても、薄膜ＰＶ１ｆの出力電圧が起動可能電圧以上であれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４およびＤＣ／ＡＣインバータ１０５が起動するため、シリコンＰＶ１ｓの起電力を電力系統１１に供給することができる。
以上のように、本実施形態に係る太陽光発電システム１０は、従来よりも長時間、電力を供給することができるので、高効率に発電が可能である。
（変形例）
上述の太陽光発電システム１０では、制御部６がパワーコンディショナー２に内蔵されていたが、本実施形態はこれに限定されない。すなわち、図４に示す太陽光発電システム１０’のように、制御部６をパワーコンディショナー２’とは別体に設けた構成としてもよい。
上述の太陽光発電システム１０では、制御部６がパワーコンディショナー２に内蔵されていたが、本実施形態はこれに限定されない。すなわち、図４に示す太陽光発電システム１０’のように、制御部６をパワーコンディショナー２’とは別体に設けた構成としてもよい。
また、系統連係保護部３をパワーコンディショナー２に内蔵させてもよいし、あるいは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４をパワーコンディショナー２と別体に設けてもよい。
〔第二実施形態〕
以下、本発明の第二実施形態について図５〜図７を参照して説明する。なお、説明の便宜上、前記実施形態におい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、その説明を省略する。
以下、本発明の第二実施形態について図５〜図７を参照して説明する。なお、説明の便宜上、前記実施形態におい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、その説明を省略する。
図５は、本実施形態に係る太陽光発電システム２０の構成を示すブロック図である。太陽光発電システム２０は、シリコンＰＶ１ｓ、薄膜ＰＶ１ｆ、パワーコンディショナー１２および系統連係保護部３を備えている。
パワーコンディショナー１２は、マルチストリング型パワーコンディショナーであり、２つのＤＣ／ＤＣコンバータ４１（第一の直流電源回路）・ＤＣ／ＤＣコンバータ４２（第二の直流電源回路）、ＤＣ／ＡＣインバータ５および制御部１６を備えている。ＤＣ／ＤＣコンバータ４１は、シリコンＰＶ１ｓに接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２は、薄膜ＰＶ１ｆに接続されている。ＤＣ／ＡＣインバータ５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１・４２の出力電圧を交流電圧に変換する。
制御部１６は、電圧検出部６ａ、コンバータ制御部１６ｂおよびインバータ制御部６ｃを備えている。すなわち、制御部１６は、図１に示す制御部６において、コンバータ制御部６ｂをコンバータ制御部１６ｂに置き換えた構成である。コンバータ制御部１６ｂは、薄膜ＰＶ１ｆの出力電圧に基づいて、２つのＤＣ／ＤＣコンバータ４１・４２の起動／停止を制御する。
制御部１６は、薄膜ＰＶ１ｆの出力電圧が予め設定された起動可能電圧以上になるとＤＣ／ＤＣコンバータ４１・４２、並びに、ＤＣ／ＡＣインバータ５を起動させ、薄膜ＰＶ１ｆの出力電圧が前記起動可能電圧を下回るとＤＣ／ＤＣコンバータ４１・４２、並びに、ＤＣ／ＡＣインバータ５の起動を停止させる。この制御を図６に示すフローチャートを参照して説明する。
図６に示すように、日出の後（ステップＳ１１）、太陽光の日射量が増加すると、電圧検出部６ａによって検出される薄膜ＰＶ１ｆの出力電圧が上昇する。続いて、薄膜ＰＶ１ｆの出力電圧が、起動可能電圧以上になると（ステップＳ１２においてＹＥＳ）、コンバータ制御部１６ｂがＤＣ／ＤＣコンバータ４１・４２を起動させるとともに、インバータ制御部６ｃがＤＣ／ＡＣインバータ５を起動させる（ステップＳ１３、起動ステップ）。これにより、薄膜ＰＶ１ｆの出力電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ４２およびＤＣ／ＡＣインバータ５によって１００Ｖの交流電圧に変換され、電力系統１１へ電力供給が開始される（ステップＳ１４）。その後、シリコンＰＶ１ｓから電圧が出力され始めるが、その時点で既にＤＣ／ＤＣコンバータ４１が起動しているため、シリコンＰＶ１ｓの起電力も電力系統１１へ供給される。
その後、日没が近づくにつれて、日射量が減少し、薄膜ＰＶ１ｆの出力電圧が起動可能電圧未満になると（ステップＳ１５においてＹＥＳ）、コンバータ制御部６ｂがＤＣ／ＤＣコンバータ４１・４２の起動を停止させるとともに、インバータ制御部６ｃがＤＣ／ＡＣインバータ５の起動を停止させる（ステップＳ１６、停止ステップ）。これにより、電力系統１１へ電力供給が停止する（ステップＳ７）。
本実施形態に係る太陽光発電システム２０も、第一実施形態に係る太陽光発電システム１０と同様、図３に示す時刻Ｔ１から時刻Ｔ６まで、電力系統１１に電力を供給することができる。よって、太陽光発電システム２０は、従来よりも高効率に電力供給を行うことができる。
また、本実施形態では、特性の異なる太陽電池毎にＤＣ／ＤＣコンバータが設けられているため、第一実施形態に比べ、効率よく出力電力を取り出すことが可能となる。
（変形例）
上述の太陽光発電システム２０では、制御部１６がパワーコンディショナー１２に内蔵されていたが、本実施形態はこれに限定されない。すなわち、図７に示す太陽光発電システム２０’のように、制御部１６をパワーコンディショナー１２’とは別体に設けた構成としてもよい。
上述の太陽光発電システム２０では、制御部１６がパワーコンディショナー１２に内蔵されていたが、本実施形態はこれに限定されない。すなわち、図７に示す太陽光発電システム２０’のように、制御部１６をパワーコンディショナー１２’とは別体に設けた構成としてもよい。
〔第三実施形態〕
以下、本発明の第三実施形態について図８〜図１２を参照して説明する。なお、説明の便宜上、前記実施形態におい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、その説明を省略する。
以下、本発明の第三実施形態について図８〜図１２を参照して説明する。なお、説明の便宜上、前記実施形態におい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、その説明を省略する。
図８は、本実施形態に係る太陽光発電システム３０の構成を示すブロック図である。太陽光発電システム３０は、シリコンＰＶ１ｓ、薄膜ＰＶ１ｆ、第一のパワーコンディショナー２１、第二のパワーコンディショナー２２、制御部２６、系統連係保護部３および系統切換部７（切換手段）を備えている。
第一のパワーコンディショナー２１は、シリコンＰＶ１ｓに接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１およびＤＣ／ＡＣインバータ５１を備えている。第二のパワーコンディショナー２２は、系統切換部７を介して薄膜ＰＶ１ｆに接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２およびＤＣ／ＡＣインバータ５２を備えている。ＤＣ／ＤＣコンバータ４２およびＤＣ／ＡＣインバータ５２の各構成は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１およびＤＣ／ＡＣインバータ５１とそれぞれ同一である。
制御部２６は、第一および第二のパワーコンディショナー２１・２２を制御する装置であり、電圧検出部２６ａ、コンバータ制御部２６ｂ、インバータ制御部２６ｃおよび電力切換部２６ｄを備えている。電圧検出部２６ａは、シリコンＰＶ１ｓの出力電圧（以下「電圧Ｖｓ」とする）および薄膜ＰＶ１ｆの出力電圧（以下「電圧Ｖｆ」とする）を検出するとともに、検出した値をコンバータ制御部２６ｂ、インバータ制御部２６ｃおよび電力切換部２６ｄに出力する。コンバータ制御部２６ｂは、薄膜ＰＶ１ｆの出力電圧Ｖｆに基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１・４２の起動／停止を制御する。また、インバータ制御部２６ｃは、電圧Ｖｆに基づいて、ＤＣ／ＡＣインバータ５１・５２の起動／停止を制御する。これらの制御の具体的な内容は、後述する。
系統切換部７は、薄膜ＰＶ１ｆを、第一のパワーコンディショナー２１または第二のパワーコンディショナー２２に切換可能に接続するスイッチである。系統切換部７の切換制御は、電力切換部２６ｄによって行われる。
続いて、制御部２６による制御手順について説明する。
図９は、朝方における制御部２６による制御手順を示すフローチャートである。まず、日出の後（ステップＳ２１）、太陽光の日射量が増加すると、電圧検出部２６ａによって検出される薄膜ＰＶ１ｆの出力電圧が上昇する。この時点では、シリコンＰＶ１ｓからの出力電圧Ｖｓは０Ｖであり、図１０に示すように、系統切換部７は、薄膜ＰＶ１ｆを第一のパワーコンディショナー２１に接続している。なお、出力電圧Ｖｓが０Ｖである場合、薄膜ＰＶ１ｆが第二のパワーコンディショナー２２に接続されていてもよい。
続いて、薄膜ＰＶ１ｆの出力電圧が、起動可能電圧以上になると（ステップＳ２２においてＹＥＳ）、コンバータ制御部２６ｂがＤＣ／ＤＣコンバータ４１・４２を起動させるとともに、インバータ制御部２６ｃがＤＣ／ＡＣインバータ５１・５２を起動させる（ステップＳ２３、起動ステップ）。これにより、薄膜ＰＶ１ｆの出力電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ４１およびＤＣ／ＡＣインバータ５１によって１００Ｖの交流電圧に変換され、第一のパワーコンディショナー２１から電力系統１１へ電力供給が開始される（ステップＳ２４）。このとき、第一のパワーコンディショナー２１は、シリコンＰＶ１ｓおよび薄膜ＰＶ１ｆに接続されているため、出力電圧Ｖｓと出力電圧Ｖｆとを合わせた電圧を交流電圧に変換する。
その後、シリコンＰＶ１ｓの出力電圧Ｖｓが、起動可能電圧以上になると（ステップＳ２５においてＹＥＳ）、図１１に示すように、系統切換部７は、薄膜ＰＶ１ｆを第二のパワーコンディショナー２２と接続させる（ステップＳ２６、第二の接続ステップ）。このとき、第一のパワーコンディショナー２１は、シリコンＰＶ１ｓのみに接続されているが、出力電圧Ｖｓが起動可能電圧以上であるため、出力電圧Ｖｓを交流電圧に変換することができる。また、薄膜ＰＶ１ｆの出力電圧Ｖｆも起動可能電圧以上であるため、第二のパワーコンディショナー２２は、出力電圧Ｖｆを交流電圧に変換することができる。
図１２は、夕方における制御部２６による制御手順を示すフローチャートである。日没が近づくにつれて、日射量が減少し、先にシリコンＰＶ１ｓの出力電圧が起動可能電圧未満になると（ステップＳ３１においてＹＥＳ）、系統切換部７は再び、薄膜ＰＶ１ｆを第一のパワーコンディショナー２１に接続させる（ステップＳ３２、第一の接続ステップ）。これにより、第二のパワーコンディショナー２２からの電力供給が停止する（ステップＳ３３）。また、図１０に示すように、第一のパワーコンディショナー２１は、シリコンＰＶ１ｓおよび薄膜ＰＶ１ｆに接続されるため、出力電圧Ｖｓと出力電圧Ｖｆとを合わせた電圧を交流電圧に変換する。
さらに、薄膜ＰＶ１ｆの出力電圧が起動可能電圧未満になると（ステップＳ３４においてＹＥＳ）、コンバータ制御部２６ｂがＤＣ／ＤＣコンバータ４１・４２の起動を停止させるとともに、インバータ制御部２６ｃがＤＣ／ＡＣインバータ５１・５２の起動を停止させる（ステップＳ３５、停止ステップ）。これにより、電力系統１１へ電力供給が停止する（ステップＳ３６）。
本実施形態に係る太陽光発電システム３０のように、２つのＰＶ１ｓ・１ｆのそれぞれにパワーコンディショナーを設けた場合であっても、系統切換部７を用いることにより、第一実施形態に係る太陽光発電システム１０と同様、図３に示す時刻Ｔ１から時刻Ｔ６まで、電力系統１１に電力を供給することができる。よって、太陽光発電システム３０は、従来よりも高効率に電力供給を行うことができる。
（変形例）
上述の太陽光発電システム３０では、系統切換部７がパワーコンディショナー２１・２２とは別に設けられていたが、パワーコンディショナー２１・２２のいずれかに内蔵させてもよい。また、電力切換部２６ｄを制御部２６とは別に設けてもよい。
上述の太陽光発電システム３０では、系統切換部７がパワーコンディショナー２１・２２とは別に設けられていたが、パワーコンディショナー２１・２２のいずれかに内蔵させてもよい。また、電力切換部２６ｄを制御部２６とは別に設けてもよい。
〔総括〕
以上のように、本発明の各実施形態では、シリコンＰＶに加え、薄膜ＰＶをさらに設け、薄膜ＰＶの起電力をパワーコンディショナーの起動に利用することにより、電力供給時間を従来よりも長くすることができる。なお、薄膜ＰＶとしては、有機薄膜系太陽電池が好ましい。製造コストが低く、しかも軽量であるために、設置場所を選ばす、住宅やビル等の屋根や外壁に加えて、従来、太陽電池を設置することが困難であったカーポート・キャノピー等にも設置することができるからである。
以上のように、本発明の各実施形態では、シリコンＰＶに加え、薄膜ＰＶをさらに設け、薄膜ＰＶの起電力をパワーコンディショナーの起動に利用することにより、電力供給時間を従来よりも長くすることができる。なお、薄膜ＰＶとしては、有機薄膜系太陽電池が好ましい。製造コストが低く、しかも軽量であるために、設置場所を選ばす、住宅やビル等の屋根や外壁に加えて、従来、太陽電池を設置することが困難であったカーポート・キャノピー等にも設置することができるからである。
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も本発明の技術的範囲に含まれる。
１ｆ シリコンＰＶ（シリコン結晶系太陽電池）
１ｓ 薄膜ＰＶ（薄膜系太陽電池）
２ パワーコンディショナー
２’ パワーコンディショナー
３ 系統連係保護部
４ ＤＣ／ＤＣコンバータ（直流電源回路）
５ ＤＣ／ＡＣインバータ（インバータ回路）
６ 制御部（制御手段）
６ａ 電圧検出部
６ｂ コンバータ制御部
６ｃ インバータ制御部
７ 系統切換部（切換手段）
１０ 太陽光発電システム
１０’ 太陽光発電システム
１１ 電力系統
１２ パワーコンディショナー
１２’ パワーコンディショナー
１６ 制御部（制御手段）
１６ｂ コンバータ制御部
１６ｃ インバータ制御部
２０ 太陽光発電システム
２０’ 太陽光発電システム
２１ 第一のパワーコンディショナー
２２ 第二のパワーコンディショナー
２６ 制御部（制御手段）
２６ａ 電圧検出部
２６ｂ コンバータ制御部
２６ｃ インバータ制御部
２６ｄ 電力切換部
３０ 太陽光発電システム
４１ ＤＣ／ＤＣコンバータ（直流電源回路）
４２ ＤＣ／ＤＣコンバータ（直流電源回路）
５１ ＤＣ／ＡＣインバータ（インバータ回路）
５２ ＤＣ／ＡＣインバータ（インバータ回路）
１００ 太陽光発電システム
１０１ 太陽電池
１０２ パワーコンディショナー
１０３ 系統連係保護部
１０４ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１０５ ＤＣ／ＡＣインバータ
１０６ 制御部
１１０ 電力系統
１ｓ 薄膜ＰＶ（薄膜系太陽電池）
２ パワーコンディショナー
２’ パワーコンディショナー
３ 系統連係保護部
４ ＤＣ／ＤＣコンバータ（直流電源回路）
５ ＤＣ／ＡＣインバータ（インバータ回路）
６ 制御部（制御手段）
６ａ 電圧検出部
６ｂ コンバータ制御部
６ｃ インバータ制御部
７ 系統切換部（切換手段）
１０ 太陽光発電システム
１０’ 太陽光発電システム
１１ 電力系統
１２ パワーコンディショナー
１２’ パワーコンディショナー
１６ 制御部（制御手段）
１６ｂ コンバータ制御部
１６ｃ インバータ制御部
２０ 太陽光発電システム
２０’ 太陽光発電システム
２１ 第一のパワーコンディショナー
２２ 第二のパワーコンディショナー
２６ 制御部（制御手段）
２６ａ 電圧検出部
２６ｂ コンバータ制御部
２６ｃ インバータ制御部
２６ｄ 電力切換部
３０ 太陽光発電システム
４１ ＤＣ／ＤＣコンバータ（直流電源回路）
４２ ＤＣ／ＤＣコンバータ（直流電源回路）
５１ ＤＣ／ＡＣインバータ（インバータ回路）
５２ ＤＣ／ＡＣインバータ（インバータ回路）
１００ 太陽光発電システム
１０１ 太陽電池
１０２ パワーコンディショナー
１０３ 系統連係保護部
１０４ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１０５ ＤＣ／ＡＣインバータ
１０６ 制御部
１１０ 電力系統
Claims (15)
- シリコン結晶系太陽電池及び薄膜系太陽電池の出力電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、
前記インバータ回路を制御する制御手段と、を備えたパワーコンディショナーであって、
前記制御手段は、前記薄膜系太陽電池の出力電圧が予め設定された起動可能電圧以上になると前記インバータ回路を起動させ、前記薄膜系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧を下回ると前記インバータ回路の起動を停止させることを特徴とするパワーコンディショナー。 - 前記シリコン結晶系太陽電池及び薄膜系太陽電池の出力電圧レベルを変換する直流電源回路をさらに備え、
前記インバータ回路は、前記出力電圧レベルを変換された前記シリコン結晶系太陽電池及び薄膜系太陽電池の出力電圧を交流電圧に変換し、
前記制御手段は、前記薄膜系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧以上になると前記直流電源回路を起動させ、前記薄膜系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧を下回ると前記直流電源回路の起動を停止させることを特徴とする請求項１に記載のパワーコンディショナー。 - シリコン結晶系太陽電池の出力電圧レベルを変換する第一の直流電源回路と、
薄膜系太陽電池の出力電圧レベルを変換する第二の直流電源回路と、
前記第一及び第二の直流電源回路の出力電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、
前記第一及び第二の直流電源回路並びに前記インバータ回路を制御する制御手段と、を備えたパワーコンディショナーであって、
前記制御手段は、前記薄膜系太陽電池の出力電圧が予め設定された起動可能電圧以上になると前記第一及び第二の直流電源回路、並びに、前記インバータ回路を起動させ、前記薄膜系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧を下回ると前記第一及び第二の直流電源回路並びに前記インバータ回路の起動を停止させることを特徴とするパワーコンディショナー。 - シリコン結晶系太陽電池と、
薄膜系太陽電池と、
請求項１〜３のいずれに記載のパワーコンディショナーと、を備えることを特徴とする太陽光発電システム。 - シリコン結晶系太陽電池と、
薄膜系太陽電池と、
前記シリコン結晶系太陽電池及び前記薄膜系太陽電池の出力電圧を交流電圧に変換するインバータ回路を備えるパワーコンディショナーと、
前記インバータ回路を制御する制御手段と、を備えた太陽光発電システムであって、
前記制御手段は、前記薄膜系太陽電池の出力電圧が予め設定された起動可能電圧以上になると前記インバータ回路を起動させ、前記薄膜系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧を下回ると前記インバータ回路の起動を停止させることを特徴とする太陽光発電システム。 - 前記シリコン結晶系太陽電池及び薄膜系太陽電池の出力電圧レベルを変換する直流電源回路をさらに備え、
前記インバータ回路は、前記出力電圧レベルを変換された前記シリコン結晶系太陽電池及び薄膜系太陽電池の出力電圧を交流電圧に変換し、
前記制御手段は、前記薄膜系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧以上になると前記直流電源回路を起動させ、前記薄膜系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧を下回ると前記直流電源回路の起動を停止させることを特徴とする請求項５に記載の太陽光発電システム。 - シリコン結晶系太陽電池と、
薄膜系太陽電池と、
前記シリコン結晶系太陽電池の出力電圧レベルを変換する第一の直流電源回路、前記薄膜系太陽電池の出力電圧レベルを変換する第二の直流電源回路、並びに、前記第一及び第二の直流電源回路の出力電圧を交流電圧に変換するインバータ回路を備えたパワーコンディショナーと、
前記第一及び第二の直流電源回路、並びに前記インバータ回路を制御する制御手段と、を備えた太陽光発電システムであって、
前記制御手段は、前記薄膜系太陽電池の出力電圧が予め設定された起動可能電圧以上になると前記第一及び第二の直流電源回路、並びに、前記インバータ回路を起動させ、前記薄膜系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧を下回ると前記第一及び第二の直流電源回路並びに前記インバータ回路の起動を停止させることを特徴とする太陽光発電システム。 - シリコン結晶系太陽電池と、
薄膜系太陽電池と、
前記シリコン結晶系太陽電池に接続され、直流電圧レベルを変換する第一の直流電源回路、並びに前記第一の直流電源回路の出力電圧を交流電圧に変換する第一のインバータ回路を有する第一のパワーコンディショナーと、
直流電圧レベルを変換する第二の直流電源回路および前記第二の直流電源回路の出力電圧を交流電圧に変換する第二のインバータ回路を有する第二のパワーコンディショナーと、
前記第一及び第二のパワーコンディショナーを制御する制御手段と、を備えた太陽光発電システムであって、
前記薄膜系太陽電池を前記第一のパワーコンディショナーまたは前記第二のパワーコンディショナーに切換可能に接続する切換手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記薄膜系太陽電池の出力電圧が予め設定された起動可能電圧以上になると前記第一及び第二の直流電源回路、並びに、前記第一及び第二のインバータ回路を起動させ、前記薄膜系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧未満になると前記第一及び第二の直流電源回路、並びに、前記第一及び第二のインバータ回路の起動を停止させ、
前記切換手段は、
前記シリコン結晶系太陽電池の出力電圧が０Ｖの場合、前記薄膜系太陽電池を前記第一のパワーコンディショナーまたは前記第二のパワーコンディショナーに接続し、
前記シリコン結晶系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧未満の場合、前記薄膜系太陽電池を前記第一のパワーコンディショナーに接続し、
前記シリコン結晶系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧の場合、前記薄膜系太陽電池を前記第二のパワーコンディショナーに接続することを特徴とする太陽光発電システム。 - シリコン結晶系太陽電池及び薄膜系太陽電池の出力電圧を交流電圧に変換するインバータ回路を備えたパワーコンディショナーの制御方法であって、
前記薄膜系太陽電池の出力電圧が予め設定された起動可能電圧以上になると前記インバータ回路を起動させる起動ステップと、
前記薄膜系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧を下回ると前記インバータ回路の起動を停止させる停止ステップと、を有することを特徴とするパワーコンディショナーの制御方法。 - 前記パワーコンディショナーは、前記シリコン結晶系太陽電池及び薄膜系太陽電池の出力電圧レベルを変換する直流電源回路をさらに備え、
前記インバータ回路は、前記出力電圧レベルを変換された前記シリコン結晶系太陽電池及び薄膜系太陽電池の出力電圧を交流電圧に変換し、
前記起動ステップにおいて、前記直流電源回路を起動させ、
前記停止ステップにおいて、前記直流電源回路の起動を停止させる、ことを特徴とする請求項９に記載のパワーコンディショナーの制御方法。 - シリコン結晶系太陽電池の出力電圧レベルを変換する第一の直流電源回路と、
薄膜系太陽電池の出力電圧レベルを変換する第二の直流電源回路と、
前記第一及び第二の直流電源回路の出力電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、を備えたパワーコンディショナーの制御方法であって、
前記薄膜系太陽電池の出力電圧が予め設定された起動可能電圧以上になると前記第一及び第二の直流電源回路、並びに、前記インバータ回路を起動させる起動ステップと、
前記薄膜系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧を下回ると前記第一及び第二の直流電源回路並びに前記インバータ回路の起動を停止させる停止ステップと、を有することを特徴とするパワーコンディショナーの制御方法。 - シリコン結晶系太陽電池と、
薄膜系太陽電池と、
前記シリコン結晶系太陽電池及び前記薄膜系太陽電池の出力電圧を交流電圧に変換するインバータ回路を備えるパワーコンディショナーと、を備えた太陽光発電システムの制御方法であって、
前記薄膜系太陽電池の出力電圧が予め設定された起動可能電圧以上になると前記インバータ回路を起動させる起動ステップと、
前記薄膜系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧を下回ると前記インバータ回路の起動を停止させる停止ステップと、を有することを特徴とする太陽光発電システムの制御方法。 - 前記太陽光発電システムは、前記シリコン結晶系太陽電池及び薄膜系太陽電池の出力電圧レベルを変換する直流電源回路をさらに備え、
前記インバータ回路は、前記出力電圧レベルを変換された前記シリコン結晶系太陽電池及び薄膜系太陽電池の出力電圧を交流電圧に変換し、
前記起動ステップにおいて、前記直流電源回路を起動させ、
前記停止ステップにおいて、前記直流電源回路の起動を停止させる、ことを特徴とする請求項１２に記載の太陽光発電システムの制御方法。 - シリコン結晶系太陽電池と、
薄膜系太陽電池と、
前記シリコン結晶系太陽電池の出力電圧レベルを変換する第一の直流電源回路、前記薄膜系太陽電池の出力電圧レベルを変換する第二の直流電源回路、並びに、前記第一及び第二の直流電源回路の出力電圧を交流電圧に変換するインバータ回路を備えたパワーコンディショナーと、を備えた太陽光発電システムの制御方法であって、
前記薄膜系太陽電池の出力電圧が予め設定された起動可能電圧以上になると前記第一及び第二の直流電源回路、並びに、前記インバータ回路を起動させる起動ステップと、
前記薄膜系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧を下回ると前記第一及び第二の直流電源回路並びに前記インバータ回路の起動を停止させる停止ステップと、を有することを特徴とする太陽光発電システムの制御方法。 - シリコン結晶系太陽電池と、
薄膜系太陽電池と、
前記シリコン結晶系太陽電池に接続され、直流電圧レベルを変換する第一の直流電源回路、並びに前記第一の直流電源回路の出力電圧を交流電圧に変換する第一のインバータ回路を有する第一のパワーコンディショナーと、
直流電圧レベルを変換する第二の直流電源回路および前記第二の直流電源回路の出力電圧を交流電圧に変換する第二のインバータ回路を有する第二のパワーコンディショナーと、を備えた太陽光発電システムの制御方法であって、
前記薄膜系太陽電池の出力電圧が予め設定された起動可能電圧以上になると前記第一及び第二の直流電源回路、並びに、前記第一及び第二のインバータ回路を起動させる起動ステップと、
前記シリコン結晶系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧未満の場合、前記薄膜系太陽電池を前記第一のパワーコンディショナーに接続する第一の接続ステップと、
前記シリコン結晶系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧の場合、前記薄膜系太陽電池を前記第二のパワーコンディショナーに接続する第二の接続ステップと、
前記薄膜系太陽電池の出力電圧が前記起動可能電圧未満になると前記第一及び第二の直流電源回路、並びに、前記第一及び第二のインバータ回路の起動を停止させる停止ステップと、を有することを特徴とする太陽光発電システムの制御方法。
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