特開 2017-225303 太陽電池監視システム、および太陽電池監視プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-225303(P2017-225303A)

(43)【公開日】2017年12月21日

(54)【発明の名称】太陽電池監視システム、および太陽電池監視プログラム

(51)【国際特許分類】

   H02S 50/00 20140101AFI20171124BHJP

【ＦＩ】

   H02S50/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-120767(P2016-120767)

(22)【出願日】2016年6月17日

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２７年度国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「太陽光発電システム効率向上・維持管理技術開発プロジェクト／太陽光発電システム維持管理技術の開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】504171134

【氏名又は名称】国立大学法人 筑波大学

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100188558

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 雅人

(74)【代理人】

【識別番号】100169764

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 雄一郎

(72)【発明者】

【氏名】岡島 敬一

(72)【発明者】

【氏名】仲井 智也

【テーマコード（参考）】

5F151

【Ｆターム（参考）】

5F151KA07

(57)【要約】

【課題】太陽電池の稼働の制限を緩和して太陽電池の異常を判定することができる太陽電池監視システム、および太陽電池監視プログラムを提供することを目的とする。
【解決手段】本実施形態における太陽電池監視システムは、取得部により取得された太陽電池から出力された電力における取得された電流値および電圧値に基づいて、電力の出力値が良好となるときの電流値および電圧値である動作ポイントを基準として設定された電圧値から開放電圧値方向に関する電流電圧特性曲線を導出する導出部と、導出された電流電圧特性曲線における電流値を、動作ポイントを基準として設定された電圧値から上限値までの間で積分した積分値が、基準値に比して所定値以上減少しているか否かを判定する第１判定部と、所定値以上減少していると判定された場合、太陽電池が異常であることを示す情報を出力する出力部とを備える太陽電池監視システムである。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

太陽電池から出力された電力における電流値および電圧値を取得する取得部と、
前記取得部により取得された電流値および電圧値のうち、前記電力の出力値が良好となるときの電流値および電圧値である動作ポイントを基準として設定された電圧値から、開放電圧値方向に関する電流電圧特性曲線を導出する導出部と、
前記導出部により導出された電流電圧特性曲線における電流値を、前記動作ポイントを基準として設定された電圧値から上限値までの間で積分した積分値が、基準値に比して所定値以上減少しているか否かを判定する第１判定部と、
前記第１判定部により所定値以上減少していると判定された場合、前記太陽電池が異常であることを示す情報を出力する出力部と、
を備える太陽電池監視システム。

【請求項2】

前記上限値は、前記開放電圧値である、
請求項１記載の太陽電池監視システム。

【請求項3】

前記第１判定部により積分値が所定値以上減少していると判定された場合、
前記導出部により導出された電流電圧特性曲線における電流値の変化に基づいて、前記太陽電池の異常を判定する第２判定部を、更に備える、
請求項２記載の太陽電池監視システム。

【請求項4】

前記第２判定部は、前記電流電圧特性曲線に基づいて導出された電力を電圧値で微分した微分値を導出し、導出した微分値に基づいて、前記太陽電池の異常の種別を判定する、
請求項３記載の太陽電池監視システム。

【請求項5】

前記第２判定部は、前記導出した微分値が複数回ゼロとなる場合、前記太陽電池の異常は、前記電力における電流値の低下に起因する第１異常であると判定する、
請求項４記載の太陽電池監視システム。

【請求項6】

前記第２判定部は、前記導出した微分値が１回ゼロとなる場合、前記太陽電池の異常は、前記導出した微分値が複数回ゼロとなる場合の第１異常とは異なる種別の異常であると判定する、
請求項４または請求項５記載の太陽電池監視システム。

【請求項7】

前記第１異常とは異なる種別の異常とは、前記太陽電池の並列抵抗の減少に起因する第２異常、前記電力における電圧値の低下に起因する第３異常、および／または前記太陽電池の直列抵抗の増大に起因する第４異常を含む、
請求項６記載の太陽電池監視システム。

【請求項8】

前記導出部により導出された電流電圧特性曲線における動作ポイントを基準として設定された電圧値から開放電圧値の間に含まれる第１の電圧値に対応する前記電力を電圧値で微分した微分値、および前記動作ポイントを基準として設定された電圧値から開放電圧値の間に含まれる第２の電圧値に対応する前記電力を電圧値で微分した微分値に基づいて、前記異常の種別を判定する異常種別判定部を、更に備える、
請求項４から７のうちいずれか１項記載の太陽電池監視システム。

【請求項9】

前記異常種別判定部は、異常の種別が対応付けられた種別判定マップを参照し、前記第１の電圧値に対応する前記電力を電圧値で微分した微分値、および前記第２の電圧値に対応する前記電力を電圧値で微分した微分値に基づいて、前記異常の種別を判定する、
請求項８記載の太陽電池監視システム。

【請求項10】

前記出力部は、前記異常種別判定部により判定された前記異常の種別を表示部に表示させるための情報を出力する、
請求項８または請求項９記載の太陽電池監視システム。

【請求項11】

太陽電池から出力された電力における電流値および電圧値を取得する取得部と、
前記取得部により取得された電流値および電圧値に基づいて、電流電圧特性曲線を導出する導出部と、
前記導出部により導出された電流電圧特性曲線における動作ポイントを基準として設定された電圧値から開放電圧値の間に含まれる第１の電圧値および第２の電圧値に対する電流値の変化に基づいて、前記太陽電池の異常の種別を判定する異常種別判定部と、
前記異常種別判定部により判定された前記太陽電池の異常の種別を示す情報を出力させる出力部と、
を備える太陽電池監視システム。

【請求項12】

前記導出部により導出された電流電圧特性曲線に関する積分値が、基準値に比して所定値以上減少しているか否かを判定する第１判定部と、
異常種別判定部は、前記第１判定部により所定値以上減少していると判定された場合、前記第１の電圧値および第２の電圧値に対する電流値の変化に基づいて、前記太陽電池の異常の種別を判定する、
請求項１１項記載の太陽電池監視システム。

【請求項13】

前記異常の種別は、前記太陽電池の並列抵抗の減少に起因する第２異常、前記電力における電圧値の低下に起因する第３異常、および／または前記太陽電池の直列抵抗の増大に起因する第４異常を含む、
請求項１１または請求項１２項記載の太陽電池監視システム。

【請求項14】

コンピュータに、
太陽電池から出力された電力における電流値および電圧値を取得させ、
前記取得された電流値および電圧値に基づいて、前記電力の出力値が良好となるときの電流値および電圧値である動作ポイントを基準として設定された電圧値から開放電圧値方向に関する電流電圧特性曲線を導出させ、
前記導出された電流電圧特性曲線における電流値を、前記動作ポイントを基準として設定された電圧値から上限値までの間で積分した積分値が、基準値に比して所定値以上減少しているか否かを判定させ、
前記所定値以上減少していると判定された場合、前記太陽電池が異常であることを示す情報を出力させる、
太陽電池監視プログラム。

【請求項15】

コンピュータに、
太陽電池から出力された電力における電流値および電圧値を取得させ、
前記取得された電流値および電圧値に基づいて、電流電圧特性曲線を導出させ、
前記導出された電流電圧特性曲線における動作ポイントを基準として設定された電圧値から開放電圧値の間に含まれる第１の電圧値および第２の電圧値に対する電流値の変化に基づいて、前記太陽電池の異常の種別を判定させ、
前記判定された前記太陽電池の異常の種別を示す情報を出力させる、
太陽電池監視プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、太陽電池監視システム、および太陽電池監視プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、太陽電池を短絡状態にしたときの短絡電流値と、太陽電池を開放状態にしたときの開放電圧値とを用いて、異常を判定する監視装置が知られている（例えば、特許文献１および２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−１８６４０９号公報

【特許文献2】特開２０１３−２３９６２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、異常判定のために短絡電流値を取得する場合、太陽電池が出力する電圧値をゼロに設定する必要があり、太陽電池の稼働が制限される場合がある。
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、太陽電池の稼働の制限を緩和して太陽電池の異常を判定することができる太陽電池監視システム、および太陽電池監視プログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本実施形態の太陽電池監視システムは、太陽電池から出力された電力における電流値および電圧値を取得する取得部と、前記取得部により取得された電流値および電圧値のうち、前記電力の出力値が良好となるときの電流値および電圧値である動作ポイントを基準として設定された電圧値から、開放電圧値方向に関する電流電圧特性曲線を導出する導出部と、前記導出部により導出された電流電圧特性曲線における電流値を、前記動作ポイントを基準として設定された電圧値から上限値までの間で積分した積分値が、基準値に比して所定値以上減少しているか否かを判定する第１判定部と、前記第１判定部により所定値以上減少していると判定された場合、前記太陽電池が異常であることを示す情報を出力する出力部とを備えるものである。

【発明の効果】

【0006】

本発明は、太陽電池の稼働の制限を緩和して太陽電池の異常を判定することができる太陽電池監視システム、および太陽電池監視プログラムを提供することである。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１の実施形態の太陽電池監視システム１の構成図である。

【図2】接続部２０および電力変換装置３０の機能構成を示す図である。

【図3】電力変換装置３０により実行される処理の流れを示すフローチャート。

【図4】実測積分値ＭＩを説明するための図である。

【図5】実測積分値ＭＩの減少率とストリング１２の電力の出力低下率との関係を示す図である。

【図6】微分値と、ストリング１２により出力された電力における電圧値との関係を示す図である。

【図7】種別判定マップ４８の一例を示す図である。

【図8】管理装置１００の表示部１１２に表示されるインターフェース画像ＩＭの一例を示す図である。

【図9】第２の実施形態の太陽電池監視システム１Ａの機能構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照し、本発明の太陽電池監視システム、および太陽電池監視プログラムの実施形態について説明する。

【0009】

（第１の実施形態）
（太陽電池監視システムの構成）
図１は、第１の実施形態の太陽電池監視システム１の構成図である。図示する例では、電力線と通信線とを区別せずに示す。太陽電池監視システム１は、発電ユニット１０−１から発電ユニット１０−ｎ、および管理装置１００を備える。「ｎ」は任意の自然数である。発電ユニット１０−１から発電ユニット１０−ｎ、および管理装置１００は、ネットワークＮＷを介して互いに通信する。ネットワークＮＷは、ＬＡＮ（Local Area Network）や、ＷＡＮ（Wide Area Network）等を含む。また、ネットワークＮＷは、有線でも無線でもよく、これらの組み合わせでもよい。以下、発電ユニット１０−１から発電ユニット１０−ｎを区別しない場合は、「発電ユニット１０」と称する。

【0010】

以下、一例として発電ユニット１０−１について説明する。発電ユニット１０−ｎは、発電ユニット１０−１と同様の機能構成のため説明を省略する。また、本実施形態では、一例として、発電ユニット１０は、住宅に設けられているものとして説明するが、この限りではない。発電ユニット１０は、例えば産業用として工場や、空地等に設けられてもよい。

【0011】

発電ユニット１０−１は、太陽電池モジュールを含む。太陽電池モジュールは、並列に接続されたストリング１２Ａ−１から１２Ａ−ｋを含む。「ｋ」は任意の自然数である。ストリング１２Ａ−１は、それぞれ直列に接続された発電装置１４Ａ−１−１から１４Ａ−１−ｎを含む。ストリング１２Ａ−２は、それぞれ直列に接続された発電装置１４Ａ−２−１から１４Ａ−２−ｎを含む。ストリング１２Ａ−ｋは、それぞれ直列に接続された発電装置１４Ａ−ｋ−１から１４Ａ−ｋ−ｎを含む。以下、ストリング１２Ａ−１から１２Ａ−ｋを区別しない場合は、「ストリング１２」と称する。また、発電装置１４Ａ−ｋ−１から１４Ａ−ｋ−ｎを区別しない場合は、「発電装置１４」と称する。

【0012】

発電装置１４は、例えば太陽光発電装置である。発電装置１４は、接続部２０を介して電力変換装置３０と電気的に接続されている。発電装置１４は、太陽光のエネルギーを、直流電力に変換し、変換した直流電力を電力変換装置３０へ出力する。

【0013】

ＨＥＭＳ（Home Energy Management System）５０は、表示部や、操作部、制御部などを含む。表示部は、例えば、発電装置１４の発電量や、ＨＥＭＳ５０に接続された電気機器などの所定間隔（例えば、日ごと、週ごと、月ごと）における電力消費量を表示する。また、表示部は、ストリング１２に対する異常の判定結果を表示してもよい。制御部は、利用者による操作部の操作に基づいて、表示部に表示される内容を切り替えたり、ＨＥＭＳ５０に接続された電気機器を制御したりする。

【0014】

管理装置１００は、通信部１１０、および表示部１１２を備える。通信部１１０は、発電ユニット１０と通信するための通信インターフェースである。表示部１１２は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）や有機ＥＬ（Electro Luminescence）などの表示装置である。管理装置１００は、発電ユニット１０から情報を取得し、取得した情報を表示部１１２に表示させる。

【0015】

（接続部および電力変換装置の構成）
図２は、接続部２０および電力変換装置３０の機能構成を示す図である。接続部２０は、検出部２２、および接続通信部２４を備える。検出部２２は、ストリング１２により出力された電力における電流値および電圧値を検出する。検出部２２は、例えば、ストリング１２ごとに電力における電流値および電圧値を検出する。接続通信部２４は、電力変換装置３０と通信するための通信インターフェースである。接続通信部２４は、検出部２２により検出された電流値および電圧値の情報を電力変換装置３０に送信する。

【0016】

電力変換装置３０は、電力変換部３２、電流電圧取得部３４、変換制御部３６、特性導出部３８、第１判定部４０、第２判定部４２、種別判定部４４、記憶部４６、および通信部５０を備える。変換制御部３６、特性導出部３８、第１判定部４０、第２判定部４２、および種別判定部４４のうち、一部または全部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサがプログラムを実行することで実現されてもよい。また、これらの機能部のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などのハードウェアで実現されてもよい。記憶部４６は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリなどの記憶装置により実現される。記憶部４６には、後述する基準データ４７および種別判定マップ４８が記憶されている。

【0017】

電力変換部３２は、ＰＣＳ（Power Conditioning System）である。電力変換部３２は、発電装置１４により発電された直流電力を交流電力に変換する。電力変換部３２は、例えば不図示のＤＣ（Direct Current）−ＤＣコンバータや、インバータ、ゲート駆動部などを有する。ＤＣ−ＤＣコンバータは、ストリング１２により出力された直流電力を、所望の電流および電圧の直流電力に変換して、ＨＥＭＳ５０に出力する。インバータは、複数のスイッチング素子を備える。インバータは、ゲート駆動部により出力されたゲート制御信号に基づいてスイッチング素子をオンオフ制御する。この制御によって、ＤＣ−ＤＣコンバータにより変換された直流電力は、交流電力に変換される。ゲート駆動部は、変換制御部３６により出力された信号に基づいて、ゲート制御信号を生成する。

【0018】

電流電圧取得部３４は、接続部２０の検出部２２により検出された電流値および電圧値を取得する。

【0019】

変換制御部３６は、電力変換部３２の稼働状態を制御する。変換制御部３６は、例えば
特性導出部３８から入力された信号に基づいて、スイッチング素子のデューティ比を演算する。変換制御部３６は、演算したデューティ比に基づいてＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を生成して、生成したＰＷＭ信号を出力する。

【0020】

特性導出部３８は、電流電圧取得部３４により取得された電流値および電圧値に基づいて、動作ポイントを導出する。動作ポイントは、例えば最大電力点追従制御（ＭＰＰＴ；Maximum Power Point Tracking）を行うためのポイントである。特性導出部３８は、例えば、予め決定された範囲内でストリング１２により出力された電力における電圧値または電流値を変えながら、ストリング１２が出力する電力が最大となる動作ポイント（電流値および電圧値）を求める。

【0021】

例えば、特性導出部３８は、山登り法を用いて動作ポイントを導出する。特性導出部３８は、電圧値を一方向（増加傾向または減少傾向）に変化させる。特性導出部３８は、電圧値の変化により電力値が増加から減少に転換した場合に、電圧値を変化させる方向を逆方向に制御する。特性導出部３８は、上述した制御を繰り返すことにより、電力値が最大となる動作ポイントを導出する。

【0022】

また、特性導出部３８は、動作ポイントを基準として設定された電圧値から開放電圧値方向に関する電流電圧特性曲線を導出する。動作ポイントを基準として設定された電圧値とは、例えば動作ポイント付近の電圧値である。動作ポイント付近とは、例えば動作ポイントを基準として設定される所定範囲内のポイントである。また、動作ポイント付近には、動作ポイントを含んでいてもよい。また、動作ポイント付近の電圧値は、例えば発電装置１４の稼働を制限しない（出力を所定値以上低下させない）程度の電圧値である。開放電圧値とは、無負荷状態のストリング１２の電圧である。例えば、特性導出部３８は、ストリング１２の出力側を無負荷状態に制御して開放電圧値を取得する。

【0023】

第１判定部４０は、電流電圧特性曲線における電流値を、動作ポイント付近の電圧値から上限値までの間で積分した積分値が、基準値に比して所定値以上減少しているか否かを判定する。上限値とは、例えば、開放電圧値である。

【0024】

第２判定部４２は、電流電圧特性曲線における電流値の変化に基づいて、ストリング１２の異常を判定する。また、第２判定部は、前記電流電圧特性曲線に基づいて導出された電力を電圧値で微分した微分値を導出し、導出した微分値に基づいて、ストリング１２の異常の種別を判定する。

【0025】

種別判定部４４は、電流電圧特性曲線における動作ポイントを基準として設定された電圧値から開放電圧値の間に含まれる２点の電圧値に対応する電流値の変化に基づいて、ストリング１２の異常の種別を判定する。また、種別判定部４４は、電流電圧特性曲線における動作ポイントを基準として設定された電圧値から開放電圧値の間に含まれる第１の電圧値に対応する電力を電圧値で微分した微分値、および動作ポイントを基準として設定された電圧値から開放電圧値の間に含まれる第２の電圧値に対応する電力を電圧値で微分した微分値に基づいて、異常の種別を判定する。

【0026】

通信部５０は、上述した特性導出部３８、第１判定部４０、第２判定部４２、または種別判定部４４の処理内容を管理装置１００に送信する。

【0027】

（電力変換装置の動作）
図３は、電力変換装置３０により実行される処理の流れを示すフローチャートである。 本処理は、複数のストリング１２のうち、着目するストリング１２ごとに実行される。なお、本処理は、着目する太陽電池モジュールごとに実行されてもよい。

【0028】

まず、電流電圧取得部３４は、検出部２２により検出された電流値および電圧値を取得する（ステップＳ１００）。次に、特性導出部３８は、取得した電流値および電圧値に基づいて、動作ポイントの電圧値Ｖｐｍおよび電流値Ｉｐｍを取得する（ステップＳ１０２）。

【0029】

次に、特性導出部３８は、電圧値Ｖｐｍを変化させて開放電圧値Ｖｏｃを取得する（ステップＳ１０４）。次に、特性導出部３８は、電圧値Ｖｐｍと開放電圧値Ｖｏｃとの範囲の電流電圧特性曲線ＰＬを取得する（ステップＳ１０６）。例えば、特性導出部３８は、電圧値の変化ごとに電流値を取得する。特性導出部３８は、変化させた電圧値と取得した電流値とに基づいて、電流電圧特性曲線ＰＬを生成する。

【0030】

次に、第１判定部４０は、電流電圧特性曲線ＰＬにおける電流値を、電圧値Ｖｐｍから開放電圧値Ｖｏｃまでの間で積分した積分値（以下、実測積分値ＭＩ）を導出する（ステップＳ１０８）。

【0031】

図４は、実測積分値ＭＩを説明するための図である。図中、横軸は電圧値を示し、縦軸は電流値を示している。図中において網掛された領域の面積が実測積分値ＭＩである。図中のＩｓｃは短絡電流を示し、図中のＩｐｍは動作ポイントＰに対応する電流値である。

【0032】

次に、第１判定部４０は、基準データ４７から基準値を取得する（ステップＳ１１０）。例えば、第１判定部４０は、動作ポイントＰに基づいて基準値を取得する。基準値は、動作ポイントＰに対して予め設定された積分値である。例えば、基準値は、動作ポイントＰごとに設定された基準の電流電圧特性曲線における電流値を、電圧値から開放電圧値までの間で積分した積分値である。

【0033】

基準の電流電圧特性曲線ＰＬは、公知の手法により決定される。例えば、基準の電流電圧特性曲線ＰＬは、実験的に求められてもよいし、発電ユニット１０に含まれる着目するストリング１２とは別のストリング１２の電流電圧特性曲線に基づいて導出されてもよい。別のストリング１２は、例えば、着目するストリング１２が設置された条件と同条件で設置されたストリングである。同条件とは、例えば、太陽光を受光する受光面が同方向に向けられていることである。

【0034】

なお、例えば、実測積分値ＭＩが導出されたストリング１２の設置条件と、基準値が導出されたストリングの設置条件とが異なる場合、第１判定部４０は、実測積分値ＭＩを補正してもよい。補正された実測積分値ＭＩは、ストリング１２の設置条件を、基準値が導出されたストリングの設置条件と同様にしたと仮定された場合の積分値である。補正値は、例えば２つのストリングにおける、日射量の差や温度差などの各種設置条件の差分値により決定される。また、補正は、基準値に対して行われてもよい。

【0035】

次に、第１判定部４０は、基準値に対する実測積分値ＭＩの減少率を導出する（ステップＳ１１２）。

【0036】

次に、第１判定部４０は、実測積分値ＭＩの減少率およびストリング１２の電力の出力が所定の条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ１１４）。

【0037】

所定の条件とは、例えば、実測積分値ＭＩの減少率が所定の指標の範囲に含まれるか否かを判定するための条件である。所定の指標の範囲とは、例えば積分値に対する減少率±α（％）、出力低下の割合±β（％）で表すことができる。ここで、図５は、実測積分値ＭＩの減少率とストリング１２の電力の出力低下率との関係を示す図である。図中、縦軸はストリング１２の電力の出力低下率を示し、横軸は実測積分値ＭＩの減少率を示している。

【0038】

図５において、第１−１閾値および第１−２閾値は、実測積分値減少率（％）に対する指標の範囲を示し、第２−１閾値および第２−２閾値は、出力低下率（％）に対する指標の範囲を示している。ステップＳ１１４における所定の条件とは、実測積分値ＭＩの減少率が、第１−１閾値以上、且つストリング１２の電力の出力低下率が第２−１閾値以上であることである。第１−１閾値は、例えば１％以上から９％以下程度の値である。より好ましくは、第１−１閾値は、３％以上から４％以下程度の値である。第２−１閾値は、第１−１閾値に比して小さい値である。第２−１閾値は、例えば０．５％以上から４％以下程度の値である。より好ましくは、第２−１閾値は、１％以上から２％以下程度の値である。図示する例では、実測積分値ＭＩの減少率が３．７７％（第１−１閾値）以上、且つストリング１２の電力の出力低下率が１．４８％以上（第２−１閾値）である場合、第１判定部４０は、着目するストリング１２に異常が存在すると判定する。

【0039】

ここで、第１判定部４０は、着目するストリング１２について、「異常が存在する可能性が高い」または「異常が存在する疑いがある」ことについて判定してもよい。第１判定部４０は、着目するストリング１２における、実測積分値ＭＩの減少率が第１−２閾値以上、且つストリング１２の電力の出力低下率が第２−２閾値以上である場合、「異常が存在する可能性が高い」と判定する。例えば、第１−２閾値は、第１−１閾値に３％以上〜８％以下程度の値を加算した値である。図示する例では、第１−２閾値は、８．７７である。例えば、第２−２閾値は、第２−１閾値に１．５〜２．５％程度の値を加算した値である。図示する例では、第２−２閾値は、３．４８％である。例えば、第１−１閾値と第１−２閾値との差は５％程度（基準となる減少率から±２．５％程度）であることが好適である。例えば、第２−１閾値と第２−２閾値との差は２％程度（基準となる出力低下率から±１％）であることが好適である。

【0040】

第１判定部４０は、以下の（１）および（２）の条件の一方または双方を満たす場合、着目するストリング１２に「異常が存在する疑いがある」と判定してもよい。（１）の条件は、ストリング１２の電力の出力低下率が第２−１閾値以上、実測積分値ＭＩの減少率が第１−１閾値以上、且つ第１−２閾値以下であることである。（２）の条件は、実測積分値ＭＩの減少率が第１−１閾値以上、ストリング１２の電力の出力低下率が第２−１閾値以上、且つ第２−２閾値以下であることである。

【0041】

ステップＳ１１４の所定の条件を満たさない場合、第１判定部４０は、着目するストリング１２は正常であると判定し（ステップＳ１１６）、本フローチャートにおける処理を終了する。所定の条件を満たさない場合、ストリング１２は正常に稼働しているためである。この場合、第１判定部４０は、通信部５０を用いて、判定結果を管理装置１００に送信しもよい。

【0042】

また、所定の条件を満たす場合、第２判定部４２は、電流電圧特性曲線ＰＬに基づいてストリング１２が出力する電力を導出し、導出した電力を電圧値で１階微分して、微分値を導出する（ステップＳ１１８）。例えば、第２判定部４２は、ストリング１２が出力する電力値と電圧値との関係を示す出力特性を導出し、導出した出力特性に基づいて、電圧値に対応する微分値を導出する。次に、第２判定部４２は、微分値が基準値と複数回一致したか否かを判定する（ステップＳ１２０）。基準値とは、例えば０（ゼロ）である。また、基準値は、所定の範囲を有する値として定められてもよい。微分値が基準値と複数回一致する場合、第２判定部４２は、着目するストリング１２にＩｓｃモードの異常（第１異常）が存在すると判定する（ステップＳ１２２）。Ｉｓｃモードとは、ストリング１２の電力の出力低下は電流値の低下に起因する異常である。

【0043】

図６は、微分値と、ストリング１２により出力された電力における電圧値との関係を示す図である。図中、縦軸は微分値を示し、横軸はストリング１２により出力された電力における電圧値を示している。図中の電圧値は、電圧値Ｖｐｍから開放電圧値Ｖｏｃの間における、ある範囲の電圧値である。図示する例では、微分値が３箇所でゼロとなっている。このように、微分値が複数回ゼロになった場合、着目するストリング１２の異常は、Ｉｓｃモードに分類される。

【0044】

微分値が基準値と複数回一致しない場合（微分値が基準値と１回のみ一致する場合）、種別判定部４４は、第１微分値、および第２微分値を、種別判定マップ４８にプロットし、プロットした結果に基づいて第１異常とは異なる異常の有無および種別を判定する（ステップＳ１２４）。第１微分値および第２微分値は、電圧値Ｖｐｍから開放電圧値Ｖｏｃの間の２つの電圧値に対応する微分値である。第１微分値は、電圧値Ｖｐｍから第１電圧（例えば１０Ｖ程度）増加させた電圧値に対応する微分値である。第２微分値は、電圧値Ｖｐｍから第２電圧（例えば２０Ｖ程度）増加させた電圧値に対応する微分値である。

【0045】

図７は、種別判定マップ４８の一例を示す図である。図中、横軸は、第１微分値を示している。図中、縦軸は、第２微分値を示している。種別判定マップ４８は、例えば、第１微分値と第２微分値との関係ごとに、異常の種別が対応付けられた情報である。第１微分値と第２微分値との関係は、第１領域Ａ１から第４領域Ａ４で分類される。第１領域Ａ１は、第１微分値、第２微分値共に最も低い場合に属する領域である。第２領域Ａ２は、第１領域Ａ１の次に第１微分値、第２微分値共に低い場合に属する領域である。次いで第３領域が、第２領域Ａ２の次に第１微分値、第２微分値共に低い場合に属する領域である。次いで第４領域は、第３領域Ａ３の次に第１微分値、第２微分値共に低い場合に属する領域である。領域の境界線は図示する例に限定されるものではなく、例えば管理者等により任意の境界線が設定されてもよく、ストリング１２の性能、規模等に応じて設定されてもよい。境界線は、直線に限定されず、曲線や階段状の線でもよい。

【0046】

異常の種別には、上述したＩｓｃモードに加え、更にＶｏｃモード、Ｒｓモード、またはＲｓｈモードが含まれる。Ｖｏｃモードは、ストリング１２の電圧低下に起因する異常である。Ｒｓモードは、ストリング１２の直列抵抗の増大に起因する異常である。直列抵抗とは、例えば、発電装置１４に含まれる半導体の抵抗や、半導体と電極との間のコンタクト抵抗などである。直列抵抗が増加することで、発電効率が低下する。Ｒｓｈモードは、ストリング１２の並列抵抗が減少することに起因する異常である。並列抵抗とは、発電装置１４の漏れ電流による抵抗成分である。例えば、発電装置１４の正極と負極の絶縁性が悪いと並列抵抗は低下し、発電効率が低下する。

【0047】

第１領域Ａ１は、実測積分値ＭＩの減少率およびストリング１２の電力の出力が所定の条件を満たしたが、正常であると判定される領域である。Ｖｏｃモードは、第２領域Ａ２に対応付けられる。Ｒｓモードは、第３領域Ａ３に対応付けられる。Ｒｓｈモードは、第４領域Ａ４に対応付けられる。

【0048】

種別判定部４４は、第１微分値、および第２微分値を、種別判定マップ４８にプロットし、プロットした値に対応付けられた領域を取得する。種別判定部４４は、取得した領域に基づいて、異常の有無および種別を判定する。

【0049】

次に、種別判定部４４は、判定した異常の有無および種別を管理装置１００に送信する（ステップＳ１２６）。これにより本フローチャートの処理は終了する。

【0050】

なお、微分値が１回も基準値と一致しない場合、第２判定部４２は、ストリング１２を正常と判定してもよい。また、異常の有無および種別を判定した後、種別判定部４４は、異常の種別に基づいて、ステップＳ１１０の基準値を補正してもよい。記憶部４６には、例えば、異常の種別ごとに対応付けられた補正値が記憶されている。第１判定部４０は、補正後の基準値と、ステップＳ１０８で導出された実測積分値ＭＩとを比較して、比較の結果に基づいて、ストリング１２が異常であるか否か、または正常であるか否か判定してもよい。

【0051】

上述した例では、電圧値に対する電力の変化量に基づいて、異常の有無および異常種別を判定する例について説明したが、これに限られない。電力の変化は、電圧値または電流値の変化に依存するため、電圧値に対する電流値の変化量、または電力に対する電流値の変化量に基づいて、異常の有無および異常種別の判定がされてもよい。

【0052】

例えば、実施形態の種別判定マップ４８は、第１電圧値を基準とした所定の電圧範囲における電流値の変化量および第２電圧値を基準とした所定の電圧範囲における電流値の変化量ごとに、異常の種別が対応付けられた種別判定マップであってもよい。この場合、種別判定部４４は、第１電圧を中心として所定の電圧範囲を設定し、設定した所定の電圧範囲における電流値の第１変化量を導出すると共に、第２電圧を中心として所定の電圧範囲を設定し、設定した所定の電圧範囲における電流値の第２変化量を導出する。そして、種別判定部４４は、導出した第１変化量および第２変化量を、それぞれ種別判定マップ４８にプロットし、プロットした値に対応付けられた領域を取得し、取得した領域に基づいて、異常の有無および種別を判定してもよい。

【0053】

また、上述したフローチャートにおいて、一部の処理が実行されてもよい。例えば上述したフローチャートにおいて、電力変換装置３０は、Ｉｓｃモードを判定する処理を省略し、異常の有無および種別を判定する処理を実行してもよい。例えば、この場合、電力変換装置３０は、実績積分値ＭＩを導出する処理や、減少率および電力の出力が所定の条件を満たすか否かを判定する処理等（例えば、上述したステップＳ１０４からステップＳ１２０）を省略してもよい。更に、この場合、電力変換装置３０は、第１微分値、および第２微分値を導出し、導出した第１微分値、および第２微分値を種別判定マップ４８にプロットした結果に基づいて第１異常とは異なる異常の有無および種別を判定する。

【0054】

また、電力変換装置３０は、Ｉｓｃモードを判定する処理を実行し、他の異常（Ｖｏｃモード、Ｒｓモード、またはＲｓｈモード）の有無および種別を判定する処理を省略してもよい。また、電力変換装置３０は、Ｉｓｃモードを判定する処理を、他の異常（Ｖｏｃモード、Ｒｓモード、またはＲｓｈモード）の有無および種別を判定する処理の後に実行してもよい。

【0055】

管理装置１００は、判定した異常の有無および種別を電力変換装置３０から取得する。管理装置１００は、取得した異常の有無および種別を表示部１１２に表示させる。図８は、管理装置１００の表示部１１２に表示されるインターフェース画像ＩＭの一例を示す図である。図８のインターフェース画像ＩＭには、ストリング１２に異常があると判定された場合の表示例が示されている。図８の例では、表示される項目として、「発電ユニットＩＤ」、「ストリングＩＤ」、「異常の種別」、「設置場所」、「管理者情報」等が示されているが、表示される項目や画面レイアウト等については、これに限定されるものではない。「発電ユニットＩＤ」は、異常のストリング１２を含む発電ユニット１０の識別情報を示している。「ストリングＩＤ」は、異常のストリング１２が存在することを示す情報を示している。また、「異常の種別」は、異常の種別を示す情報を示しており、「設置場所」は、発電ユニット１０の設置場所を示している。また、「管理者情報」は、発電モジュールの管理者の住所または連絡先を示している。なお、インターフェース画像ＩＭは、ＨＥＭＳ５０が備える表示部に表示されてもよい。

【0056】

また、表示部１１２には、図５で示した実測積分値ＭＩの減少率と、ストリング１２の電力の出力低下率との関係を示す情報が表示されてもよい。また、表示部１１２には、図６で示した電流電圧特性曲線ＰＬの微分値と、ストリング１２により出力された電圧値との関係を示す情報が表示されてもよい。また、表示部１１２には、図７で示した第１微分値、および第２微分値が種別判定マップ４８にプロットされた結果が表示されてもよい。

【0057】

異常の有無および種別は、例えば、管理装置１００の表示部１１２に表示される。この場合、発電ユニット１０を保守する保守担当者は、表示部１１２に表示された情報によって、ストリング１２の異常の有無および種別を特定することができる。そして、保守担当者は、ストリング１２の異常の度合や、ストリング１２の修理の緊急度などを認識することができる。したがって、第１の実施形態によれば、保守担当者は、異常の内容に応じて、そのまま放置してもよい程度の異常であるか、至急確認に行かなければならない異常であるかを推測することができるため、発電ユニット１０に対するメンテナンスの作業効率を向上させることができる。

【0058】

以上説明した第１の実施形態の太陽電池監視システム１は、電流電圧特性曲線における電流値を、動作ポイントを基準として設定された電圧値から上限値までの間で積分した積分値が、基準値に比して所定値以上減少していると判定した場合、ストリング１２が異常であることを示す情報を出力する。この結果、太陽電池の稼働の制限を緩和して太陽電池の異常を判定することができる。

【0059】

また、第１の実施形態の太陽電池監視システム１は、電流電圧特性曲線における動作ポイントを基準として設定された電圧値から開放電圧値の間に含まれる第１の電圧値および第２の電圧値に対する電流値の変化に基づいて、ストリング１２の異常の有無および種別を判定する。この結果、太陽電池の異常の有無だけでなく、異常の種別も判定することができる。

【0060】

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について説明する。ここでは、第１の実施形態との相違点を中心に説明し、第１の実施形態と共通する機能などについての説明は省略する。第２の実施形態では、ストリング１２の異常の判定に関する処理は、管理装置１００で行われる。

【0061】

図９は、第２の実施形態の太陽電池監視システム１Ａの機能構成を示す図である。太陽電池監視システム１Ａは、電力変換装置３０Ａおよび管理装置１００Ａを備える。電力変換装置３０Ａは、電力変換部３２、電流電圧取得部３４、変換制御部３６、および通信部５０を備える。電力変換部３２、電流電圧取得部３４、変換制御部３６、および通信部５０は、それぞれ第１の実施形態において同じ符号が付与された機能部と同様の機能構成であるため、説明を省略する。

【0062】

管理装置１００Ａは、通信部１１０、表示部１１２、特性導出部１２０、第１判定部１２２、第２判定部１２４、種別判定部１２６、および記憶部１３０を備える。通信部１１０、表示部１１２、特性導出部１２０、第１判定部１２２、第２判定部１２４、種別判定部１２６、および記憶部１３０は、それぞれ第１の実施形態の通信部５０、表示部１１２、特性導出部３８、第１判定部４０、第２判定部４２、種別判定部４４、および記憶部４６と同様の機能構成のため説明を省略する。記憶部１３０は、基準データ１３２、および種別判定マップ１３４を含む。基準データ１３２、および種別判定マップ１３４は、それぞれ基準データ４７、および種別判定マップ４８と同様であるため説明を省略する。

【0063】

電力変換装置３０Ａは、検出部２２により検出された電流値および電圧値を取得し、取得した電流値および電圧値を管理装置１００Ａに送信する。管理装置１００は、電力変換装置３０Ａにより送信された電流値および電圧値を取得する。特性導出部１２０は、取得した電流値および電圧値に基づいて、動作ポイントを探索させる指示信号を、電力変換装置３０Ａに送信する。特性導出部１２０は、動作ポイントの電圧値Ｖｐｍおよび電流値Ｉｐｍを取得する。また、特性導出部１２０は、電力変換装置３０Ａを制御して、電圧値Ｖｐｍを変化させ開放電圧値Ｖｏｃを取得する。特性導出部１２０は、電圧値Ｖｐｍと開放電圧値Ｖｏｃとの範囲の電流電圧特性曲線ＰＬを取得する。

【0064】

そして、第１判定部１２２は、実測積分値ＭＩの減少率に基づいて、着目するストリング１２の異常を判定する。第２判定部１２４は、電流電圧特性曲線ＰＬに基づいてストリング１２が出力する電力を導出し、導出した電力を電圧値で１階微分した微分値に基づいて、着目するストリング１２の異常を判定する。種別判定部１２６は、第１微分値、および第２微分値を、種別判定マップ４８にプロットし、プロットした結果に基づいて第１異常とは異なる異常の有無および種別を判定する。

【0065】

以上説明した第２の実施形態によれば、管理装置１００Ａが、ストリング１２の異常の有無および種別の判定を行うため、電力変換装置３０Ａの処理負荷を軽減させることができる。

【0066】

なお、上述した実施形態における特性導出部３８（１２０）、第１判定部（４０）１２２、第２判定部４２（１２４）、種別判定部（４４）１２６、および記憶部（４６）１３０の機能部は、１つの装置に備えられてもよいし、複数の装置に分散されて備えられてもよい。機能部が複数の装置に備えられた場合、複数の装置に備えられた各機能部が協働して処理を実行する。

【0067】

以上、本発明を実施するための形態について実施形態または実験結果を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態または実験結果に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。

【符号の説明】

【0068】

１，１Ａ…太陽電池監視システム、１０…発電ユニット、３０，３０Ａ…電力変換装置、３２…電力変換部、３４…電流電圧取得部、３６…変換制御部、３８、１２０…特性導出部、４０、１２２…第１判定部、４２、１２４…第２判定部、４４、１２６…種別判定部、４６、１３０…記憶部、４７、１３２…基準データ、４８、１３４…種別判定マップ、
５０、１１０…通信部、１００、１００Ａ…管理装置、１１２…表示部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】