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公開番号2021103926
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210715
出願番号2019234799
出願日20191225
発明の名称太陽光発電設備の管理システム、及び太陽光発電設備の管理方法
出願人大阪瓦斯株式会社
代理人特許業務法人R&C
主分類H02S 50/00 20140101AFI20210618BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】気象変動に伴う日照時間の変化等がある場合であっても、対象の太陽光発電設備が正常か否かを比較的精度良く判定できる太陽光発電設備の管理システム、及び太陽光発電設備の管理方法を提供する。
【解決手段】複数の太陽光発電設備PV1〜PVnのうちの判定対象の太陽光発電設備の所定期間における複数の時刻での特定時間幅の発電電力量と、判定対象を除く複数の太陽光発電設備PV1〜PVnのうちで相関導出対象の太陽光発電設備の所定期間における複数の時刻での特定時間幅の発電電力量とから相関係数を導出し、当該相関係数を直接用いて判定対象の太陽光発電設備の異常を判定する制御装置Sを備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
広域に分散配置される複数の太陽光発電設備が正常か否かを判定する、太陽光発電設備の管理システムであって、
複数の前記太陽光発電設備のうちの判定対象の前記太陽光発電設備の所定期間における複数の時刻での特定時間幅の発電電力量と、前記判定対象を除く複数の前記太陽光発電設備のうちで相関導出対象の前記太陽光発電設備の前記所定期間における複数の時刻での前記特定時間幅の発電電力量とから相関係数を導出し、当該相関係数を直接用いて判定対象の前記太陽光発電設備の異常を判定する制御装置を備える太陽光発電設備の管理システム。
続きを表示(約 1,600 文字)【請求項2】
前記制御装置は、現時点よりも前の過去の時点において前記相関係数が予め定められる異常判定閾値以上で、且つ現時点において前記相関係数が前記異常判定閾値未満である場合に、前記判定対象の前記太陽光発電設備が異常の可能性があると判定する第1判定処理を実行する請求項1に記載の太陽光発電設備の管理システム。
【請求項3】
前記制御装置は、
前記第1判定処理を複数の前記判定対象の前記太陽光発電設備に対して実行するものであり、
少なくとも3つ以上の前記判定対象の前記太陽光発電設備に異常の可能性があるという停止条件が満たされる場合、異常の判定を停止する停止処理を実行する請求項2に記載の太陽光発電設備の管理システム。
【請求項4】
前記制御装置は、前記広域内の天候情報を外部から取得可能に構成され、
前記天候情報に前記広域内で天候異常を含むという停止条件が満たされる場合、異常の判定を停止する停止処理を実行する請求項1〜3の何れか一項に記載の太陽光発電設備の管理システム。
【請求項5】
前記制御装置は、系統が停電状態にあるか否かを判定可能に構成され、
前記系統が前記停電状態であるという停止条件が満たされる場合、異常の判定を停止する停止処理を実行する請求項1〜4の何れか一項に記載の太陽光発電設備の管理システム。
【請求項6】
前記制御装置は、系統電圧が所定閾値以上である系統電圧上昇状態であるか否かに係る系統電圧情報を保持可能に構成され、
前記制御装置が、前記系統電圧情報から前記系統電圧が前記系統電圧上昇状態であるという停止条件が満たされる場合、異常の判定を停止する停止処理を実行する請求項1〜5の何れか一項に記載の太陽光発電設備の管理システム。
【請求項7】
前記制御装置は、広域に分散配置する複数の前記太陽光発電設備の前記所定期間における複数の時刻での前記特定時間幅の発電電力量を経時的に記憶する記憶部を有し、
前記停止処理を実行しているときの前記記憶部に記憶された発電電力量は、前記相関係数の導出から除外する請求項3〜6の何れか一項に記載の太陽光発電設備の管理システム。
【請求項8】
前記制御装置は、
一の前記判定対象の前記太陽光発電設備の異常の判定に際し、異なる2以上の前記相関導出対象の前記太陽光発電設備との間で導出される前記相関係数に基づいて、前記第1判定処理を実行し、前記第1判定処理の判定結果の複数において異常の可能性があると判定された場合に、前記判定対象の前記太陽光発電設備の異常の可能性が高いと判定する第2判定処理を実行する請求項2又は3に記載の太陽光発電設備の管理システム。
【請求項9】
前記制御装置は、複数の太陽光発電設備の少なくとも一つを構成する機器として設けられている請求項1〜8の何れか一項に記載の太陽光発電設備の管理システム。
【請求項10】
前記制御装置は、前記太陽光発電設備とは別に設けられ、且つ通信回線を介して前記太陽光発電設備の前記発電電力量を受信可能に構成されている請求項1〜8の何れか一項に記載の太陽光発電設備の管理システム。
【請求項11】
広域に分散配置される複数の太陽光発電設備が正常か否かを判定する管理方法であって、
複数の前記太陽光発電設備のうちの判定対象の前記太陽光発電設備の所定期間における複数の時刻での特定時間幅の発電電力量と、前記判定対象を除く複数の前記太陽光発電設備のうちで相関導出対象の前記太陽光発電設備の前記所定期間における複数の時刻での前記特定時間幅の発電電力量とから相関係数を導出し、当該相関係数を直接用いて判定対象の前記太陽光発電設備の異常を判定する管理方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、広域に分散配置される複数の太陽光発電設備が正常か否かを判定する太陽光発電設備の管理システム、及び太陽光発電設備の管理方法に関する。
続きを表示(約 6,800 文字)【背景技術】
【0002】
これまで、太陽光発電設備の管理システムとして、広域に分散配置される複数の太陽光発電設備の発電データを収集し、当該発電データに基づいて夫々の太陽光発電設備が正常か否かを判定するものが知られている(特許文献1を参照)。
より詳細には、当該管理システムは、例えば、特定の地域に存在する特定の太陽光発電設備が正常か否かを判定するのに際し、特定の地域における日照時間データや太陽高度データ等に基づいて、特定の地域の標準発電量を算出し、当該標準電力量から、特定の太陽光発電設備の発電電力量が大きく乖離している場合に、特定の太陽光発電設備が正常でないと判断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2006−174609号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記特許文献1に開示の技術は、特定の太陽光発電設備が正常か否かの判定を、特定の太陽光発電設備の所定時間における発電電力量に基づいて判定するものであるから、当該所定時間における気象変化に伴う日照時間の変化等による発電電力量の変動が、正常か異常かの判定に大きく影響を及ぼす虞があり、新たな技術の開発が望まれていた。
【0005】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、気象変動に伴う日照時間の変化等がある場合であっても、判定対象の太陽光発電設備が正常か否かを比較的精度良く判定できる太陽光発電設備の管理システム、及び太陽光発電設備の管理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するための太陽光発電設備の管理システムは、
広域に分散配置される複数の太陽光発電設備が正常か否かを判定する管理システムであって、その特徴構成は、
複数の前記太陽光発電設備のうちの判定対象の前記太陽光発電設備の所定期間における複数の時刻での特定時間幅の発電電力量と、前記判定対象を除く複数の前記太陽光発電設備のうちで相関導出対象の前記太陽光発電設備の前記所定期間における複数の時刻での前記特定時間幅の発電電力量とから相関係数を導出し、当該相関係数を直接用いて判定対象の前記太陽光発電設備の異常を判定する制御装置を備える点にある。
【0007】
上記目的を達成するための太陽光発電設備の管理方法は、
広域に分散配置される複数の太陽光発電設備が正常か否かを判定する管理方法であって、その特徴構成は、
複数の前記太陽光発電設備のうちの判定対象の前記太陽光発電設備の所定期間における複数の時刻での特定時間幅の発電電力量と、前記判定対象を除く複数の前記太陽光発電設備のうちで相関導出対象の前記太陽光発電設備の前記所定期間における複数の時刻での前記特定時間幅の発電電力量とから相関係数を導出し、当該相関係数を直接用いて判定対象の前記太陽光発電設備の異常を判定する点にある。
【0008】
上記特徴構成によれば、判定対象の太陽光発電設備の所定期間における複数の時刻での特定時間幅の発電電力量と、相関導出対象の太陽光発電設備の所定期間における複数の時刻での特定時間幅の発電電力量とから導出される相関係数を直接用いて判定対象の太陽光発電設備の異常を判定するから、例えば、所定期間のある特定時間幅において広域で発生する気象変化があり、所定期間のある特定時間幅での発電電力量が変化する場合であっても、判定対象の太陽光発電設備の発電電力量と相関導出対象の太陽光発電設備の発電電力量の双方に略同傾向の変化が発生するため、当該広域で発生する気象変化が相関係数に与える影響は十分に小さいものとなる。
これにより、これまで説明してきた相関係数を直接用いた太陽光発電設備の異常の判定によれば、特定時間幅での発電電力量を直接用いて太陽光発電設備の正常か否かの判定を行う場合に比べ、広域で発生する気象変化の影響を良好に排除した判定を実現できる。
また、上記特徴構成によれば、相関係数を直接用いることで判定対象の太陽光発電設備の異常を判定するから、所定期間における複数の時刻での特定時間幅の発電電力量の夫々の相関度合いを反映した値(相関係数)に基づいて異常を判定することができ、例えば、所定期間の発電電力量の移動平均等を比較して異常の判定を行う場合に比べて、より精度の高い異常の判定を実行できる。
尚、太陽光発電設備のソーラーパネルは、可動部がないシステムであることから、故障の少ない安定した発電システムとして知られている。このことから、本発明では、複数の太陽光発電設備のうち、2つ以上の太陽光発電設備が、同じタイミングで故障することがないという前提で異常の判定を行っている。
【0009】
太陽光発電設備の管理システムの更なる特徴構成は、
前記制御装置は、現時点よりも前の過去の時点において前記相関係数が予め定められる異常判定閾値以上で、且つ現時点において前記相関係数が前記異常判定閾値未満である場合に、前記判定対象の前記太陽光発電設備が異常の可能性があると判定する第1判定処理を実行する点にある。
【0010】
太陽光発電設備の発電電力量は日照状態に応じて変化するため、設置箇所(例えば、経度や緯度)や設置方向や設置角度等が異なる太陽光発電設備同士の相関係数は、予め低い場合がある。一例を挙げると、南東向きに設置された太陽光発電設備と南西向きに設置された太陽光発電設備では、1日のうちで日照状態になる時間帯がずれるため、両者が正常な状態である場合であっても、相関係数は低くなる場合がある。
上記特徴構成によれば、制御装置が、第1判定処理において、現時点よりも前の過去の時点において相関係数が予め定められる異常判定閾値以上で、且つ現時点において相関係数が異常判定閾値未満である場合に、判定対象の太陽光発電設備が異常の可能性があると判定することで、過去の時点において相関係数の低い太陽光発電設備の現時点での相関係数を、判定対象から除外することができ、判定の精度をより向上させることができる。
因みに、過去の時点の相関係数としては、昨年同月同時刻での特定時間幅における相関係数の平均、前月同時刻での特定時間幅における相関係数の平均、前日同時刻での特定時間幅における相関係数等を用いることができる。
【0011】
太陽光発電設備の管理システムの更なる特徴構成は、
前記制御装置は、前記第1判定処理を複数の前記判定対象の前記太陽光発電設備に対して実行するものであり、
少なくとも3つ以上の前記判定対象の前記太陽光発電設備に異常の可能性があるという停止条件が満たされる場合、異常の判定を停止する停止処理を実行する点にある。
【0012】
上述したように、太陽光発電設備は、システムの安定性が高い等の理由により複数が同時に異常と判定される可能性は十分に低いと考えられている。
上記特徴構成の如く、第1判定処理において、少なくとも3つ以上の前記判定対象の前記太陽光発電設備の異常の可能性があるという停止条件が満たされる判定した場合、天候異常の可能性があると判断し、異常判定の停止処理を実行することで、判定精度の向上を図ることができる。
【0013】
太陽光発電設備の管理システムの更なる特徴構成は、
前記制御装置は、前記広域内の天候情報を外部から取得可能に構成され、
前記天候情報に前記広域内で天候異常を含むという停止条件が満たされる場合、異常の判定を停止する停止処理を実行する点にある。
【0014】
広域内で天候異常がある場合には、導出された相関係数が、判定対象の太陽光発電設備が正常であるにも関わらず、低い値となることがある。
上記特徴構成によれば、天候情報に広域内で天候異常を含むという停止条件が満たされる場合には、異常の判定を停止する停止処理を実行することで、判定対象の太陽光発電設備が正常であるにも関わらず異常であると判定されることを防止できる。
【0015】
太陽光発電設備の管理システムの更なる特徴構成は、
前記制御装置は、系統が停電状態にあるか否かを判定可能に構成され、
前記系統が前記停電状態であるという停止条件が満たされる場合、異常の判定を停止する停止処理を実行する点にある。
【0016】
落雷等の自然災害により系統が停電状態にある場合、太陽光発電設備は系統から切り離されるので、通常、発電電力量は0となる。また、太陽光発電設備のうち自立して重要負荷へ電力供給するものについては、発電及び電力供給を継続することになるが、自立時は系統連系時と異なり、無効電力も太陽光発電設備から供給されることになるので、供給できる有効電力は一般的に減少する。
上記特徴構成によれば、系統が停電状態であるという停止条件が満たされる場合、異常の判定を停止する停止処理を実行することで、停電時で通常時とは発電電力量が大きくことなる場合に、妥当でない異常の判定が実行されることを防止できる。
【0017】
太陽光発電設備の管理システムの更なる特徴構成は、
前記制御装置は、系統電圧が所定閾値以上である系統電圧上昇状態であるか否かに係る系統電圧情報を保持可能に構成され、
前記制御装置が、前記系統電圧情報から前記系統電圧が前記系統電圧上昇状態であるという停止条件が満たされる場合、異常の判定を停止する停止処理を実行する点にある。
【0018】
例えば、多くの発電電力を供給可能な太陽光発電設備が過密に系統連系している箇所においては、太陽光発電設備からの逆潮流により、系統電圧が法定で定められる上限値よりも高くなる場合があり、このような場合には、太陽光発電設備のパワーコンディショナの系統電圧上昇抑制機能が働き、太陽光発電設備の有効電力制御により発電電力量が抑制されるため、このような場合に本発明に係る異常判定を実行すると、太陽光発電設備の現状を適正に反映しない判定がなされる虞がある。
上記特徴構成によれば、制御装置は、系統電圧情報から系統電圧が系統電圧上昇状態であるという停止条件が満たされる場合、異常の判定を停止する停止処理を実行するから、太陽光発電設備の現状を適切に反映しない判定が行われることを防止できる。
【0019】
太陽光発電設備の管理システムの更なる特徴構成は、
前記制御装置は、広域に分散配置する複数の前記太陽光発電設備の前記所定期間における複数の時刻での前記特定時間幅の発電電力量を経時的に記憶する記憶部を有し、
前記停止処理を実行しているときの前記記憶部に記憶された発電電力量は、前記相関係数の導出から除外する点にある。
【0020】
上記特徴構成によれば、停止処理が発生したときの発電電力量のデータを、異常の判定を行う基礎とするデータから除外するから、特に、現時点よりも過去の時点の発電電力量を用いて太陽光発電設備の異常の判定を行う場合において、その判定精度を向上できる。
【0021】
太陽光発電設備の管理システムの更なる特徴構成は、
前記制御装置は、一の前記判定対象の前記太陽光発電設備の異常の判定に際し、異なる2以上の前記相関導出対象の前記太陽光発電設備との間で導出される前記相関係数に基づいて、前記第1判定処理を実行し、前記第1判定処理の判定結果の複数において異常の可能性があると判定された場合に、前記判定対象の前記太陽光発電設備の異常の可能性が高いと判定する第2判定処理を実行する点にある。
【0022】
上記特徴構成の如く、異なる2つ以上の相関導出対象の太陽光発電設備との間で実行される複数の第1判定処理の判定結果により「異常の可能性がある」と判定された場合、その判定結果の確度が高いとして、「異常の可能性が高い」と判定することで、判定結果に信頼度を付与して提示することができる。
【0023】
太陽光発電設備の管理システムの更なる特徴構成は、
前記制御装置は、複数の太陽光発電設備の少なくとも一つとして設けられている点にある。
【0024】
上記特徴構成によれば、例えば、ネットワーク回線に接続された太陽光発電設備のパワーコンディショナとして上述の制御装置を備えることにより、当該パワーコンディショナとしての制御装置が、例えば、近傍の太陽光発電設備からの発電電力量を定期的に受信し、自身の太陽光発電設備の発電電力量との相関係数を導出し、自身が設けられる太陽光発電設備が正常か否かの判定を、別途管理サーバ等を設けることなく良好に行うことができる。
【0025】
太陽光発電設備の管理システムの更なる特徴構成として、前記制御装置は、前記太陽光発電設備とは別に設けられ、且つ通信回線を介して前記太陽光発電設備の前記発電電力量を受信可能に構成されていても構わない。
【図面の簡単な説明】
【0026】
本発明の実施形態に係る太陽光発電設備の管理システムの概略構成図である。
本発明の管理システムによる制御フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【0027】
本発明の実施形態に係る太陽光発電設備PVの管理システム100、及びその管理方法は、気候変動に伴う日照時間の変化がある場合であっても、判定対象の太陽光発電設備が正常か否かを比較的精度良く判定できるものに関する。
以下、図面に基づいて実施形態に係る太陽光発電設備PVの管理システム100、及びその管理方法を説明する。
【0028】
図1に示すように、当該実施形態に係る管理システム100では、広域に分散配置される複数(当該実施形態では、n個)の太陽光発電設備PV1〜PVn(nは2以上の整数)の夫々の発電電力量WPV1〜WPVnを電気通信回線Nを介して受信可能な制御装置Sを備えており、当該制御装置Sが、受信した発電電力量WPV1〜WPVnに基づいて、判定対象の太陽光発電設備PVm(mは、n以下の任意の整数:図示省略)が正常か否かを判定するものである。制御装置Sは、一般に知られるハードウェアとソフトウェアの協働により実現されるサーバとして設けられる。
尚、判定対象の太陽光発電設備PVmは、固定されたものではなく、制御装置Sが、複数の太陽光発電設備PV1〜PVnの中から選択できるものである。
【0029】
太陽光発電設備PV1〜PVnは、実質的に同一の構成を有しているので、以下では、太陽光発電設備PV1を例として説明する。
太陽光発電設備PV1は、複数のソーラーパネルSPを直列に接続したストリングST1a、ST1bを複数(当該実施形態では2つ)備えており、ストリングST1aは逆流防止ダイオードD1aを介して接続箱CB1に接続されており、ストリングST1bは逆流防止ダイオードD1bを介して接続箱CB1に接続されている。
尚、図示は省略するが、ソーラーパネルSPの夫々には、バイパスダイオードが設けられている。これにより、ストリングST1a、ST1bは、何れかのソーラーパネルSPが日照条件の変化等により発電していない状態でも、他のソーラーパネルSPが発電している場合には、他のソーラーパネルSPの出力の合計がストリングの出力となる。
接続箱CB1にてまとめられた電力線は、直流を交流に変換する機能等を有するパワーコンディショナPCS1に接続され、当該パワーコンディショナPCS1は、電力線を介して所定の電力負荷PL1及び系統Kへ接続され、電力負荷PL1及び系統Kへ発電電力が供給可能に構成されている。
【0030】
因みに、複数の太陽光発電設備PV1〜PVnの夫々の定格出力は、異なっていても良く、複数の太陽光発電設備PV1〜PVnの夫々に設けられるソーラーパネルSPの発電性能及び枚数は、異なっていても構わない。
(【0031】以降は省略されています)

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