特許 7076764 ソーラーセルグループ及びソーラー発電システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-05-20

(45)【発行日】2022-05-30

(54)【発明の名称】ソーラーセルグループ及びソーラー発電システム

(51)【国際特許分類】

   H02S 50/00 20140101AFI20220523BHJP

【ＦＩ】

H02S50/00

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2017138875

(22)【出願日】2017-07-18

(65)【公開番号】P2019022326

(43)【公開日】2019-02-07

【審査請求日】2020-07-07

(73)【特許権者】

【識別番号】514107679

【氏名又は名称】ＭＥＲＳ ＦＯＲＳ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090985

【弁理士】

【氏名又は名称】村田 幸雄

(74)【代理人】

【識別番号】100093506

【弁理士】

【氏名又は名称】小野寺 洋二

(72)【発明者】

【氏名】鎌田 宏之

【審査官】桂城 厚

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１２－５１３１８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０３３３６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１０６８５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０１９４０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１８７２４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１０－５１２１３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／１２１４０２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１３－５４１９３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１２－５０４８０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１１／０８９９５９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】中国実用新案第２０４３０４４６５（ＣＮ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２２３６００（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｓ ５０／００－５０／１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ソーラーモジュールを構成するソーラーセルグループであって、
前記ソーラーセルグループはモジュール内並列接続線で接続された複数個で前記ソーラーモジュールを構成し、
前記ソーラーセルグループは、自身の置かれたフィールドでの設置条件や立地環境、光照射状況に適応して最適発電条件を学習するＡＩ機能を備えたマイクロチップと、
前記ソーラーセルグループを構成するソーラーセルの出力電圧を所定の定電圧に昇圧するオプティマイザーと、
前記ソーラーモジュールとの接続と遮断を行うスイッチを備え、
前記マイクロチップは、ＧＰＳアンテナからの計測値に基づいてソーラーセルグループの位置を測定する位置データ取得手段と、直達日射量センサーからの日射量データと暦データテーブルの参照データに基づいて日の出時間と日の入り時間を算出する日の出・日の入り時間取得手段と、暦データテーブルの参照データと緯度テーブルの参照データ及び傾斜センサーの計測データに基づいて太陽光の入射角度を算出する太陽光入射角度取得手段と、方位センサーの計測値と傾斜センサーの計測値に基づいて地平に対するソーラーセルグループの設置方位と設置角度を算出する設置方位・設置角度取得手段と、前記位置データ取得手段と、前記日の出・日の入り時間取得手段と、太陽光入射角度取得手段と、前記設置方位・設置角度取得手段で取得された各データに基づいて、遮蔽物による影の時間、日射量の傾向、気象状況の傾向を演算し、推論し、学習して、ソーラーセルグループの出力値が最適化可能か否かを判断するＡＩ機能を具備し、
前記マイクロチップが出力する判断データは、前記オプティマイザーに入力され、
前記オプティマイザーは前記マイクロチップの判断データを最適化可能な限界値と比較し、前記限界値に満たない場合は前記スイッチに対して当該ソーラーセルグループと前記モジュール内並列接続線との接続を遮断する遮断指令を与えることを特徴とするソーラーセルグループ。

【請求項2】

前記ソーラーセルグループを構成する前記ソーラーセルは前記オプティマイザーに直列接続されていることを特徴とする請求項１に記載のソーラーセルグループ。

【請求項3】

前記ソーラーセルグループは、前記ソーラーモジュール内の各ソーラーセルグループとはモジュール内並列接続線に対して互いに並列に接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のソーラーセルグループ。

【請求項4】

前記ソーラーセルグループは、４枚のソーラーセルで構成されたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のソーラーセルグループ。

【請求項5】

請求項１乃至４の何れかに記載のソーラーセルグループの複数個の出力をモジュール内並列接続線で接続して構成したソーラーモジュールを複数個接続したソーラー発電システムであって、
前記複数のソーラーモジュールはパワーコンディショナーを介してソーラーモジュール間接続線に並列に接続され、
前記ソーラーモジュール間接続線に集められた電力は変電設備を経て系統線に供給されることを特徴とするソーラー発電システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ソーラーセルグループおよびソーラー発電システムに係り、特に、設置環境に適応して最適発電条件を学習する機能を備えたソーラーセルグループ及びこれを用いたソーラー発電システムに関する。

【背景技術】

【0002】

脱炭素化の重要な手段として太陽光をエネルギー源とする太陽光発電（以下、ソーラー発電とも称する）が有力となっている。太陽は、少なくとも人類の存在期間中は尽きることのない究極のエネルギー源と考えられている。
太陽光は光に代表される多種の電磁波や様々なエネルギー粒子を含んでおり、そのうちの光を利用するソーラー発電が現在の主流となっている

【0003】

近年は、１０００ｋＷを超える大規模な太陽光発電プラント（所謂、メガソーラー）の建設も盛んになっている。以下では、太陽光発電をＰＶ(Photo-Voltaic)、それに用いる単位太陽光パネル（素子）をＰＶセル（あるいは、単にセル）、複数のセル（例えば４枚）を纏めたものをソーラーセルグループ、ソーラーセルグループを数１０枚接続したものをソーラーモジュール、ソーラーモジュールを例えば１０枚或いは１１枚を枠に固定したものをストリング、多数のストリングをフィールド（発電サイト）の架台に設置したものをソーラーアレイ（あるいは単にアレイ）とも称する。

【0004】

ＰＶセルの出力は、照射される光量により変化する。特に、日の出、日の入り時など、照射光量が少ない低光量のときには出力は小さく、内部インピーダンスが高くなっている。内部インピーダンスが高い状態で負荷を接続すると電圧が下がって電源としての正常な動作ができず、不安定な電源となる。ＰＶパネルが低光量の状態にあっても安定に動作する制御が必要となる。このような制御を最適化（オプティマイズ）、最適化手段（回路）をオプティマイザーと称する。

【0005】

この種の従来技術を開示したものとしては、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４などを挙げることができる。特許文献１、特許文献２、特許文献３は最適化手段に関連する先行技術を開示し、特許文献４はソーラーパネルと照射光量の関係を開示する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００６－１０１５８１号公報

【文献】特開２０１１－１７０８３６号公報

【文献】特開２０１３－５４１９３０号公報

【文献】特開平０９－０１８０４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

照射光量の変動に対処するため、従来は、ソーラーモジュール単位あるいはストリング単位で発電量を監視し、設定した発電レベルを下回った場合には出力スイッチオフにして系統から切り離すようにしている。
また、フィールドの光量が十分であっても、ソーラーセルに木の葉っぱやゴミ、鳥の糞などが落ちて部分的に発電量が低下したとき、そのソーラーセルに負荷が集中して損傷するのを回避するため、当該ソーラーセルが所属するソーラーモジュールを切り離している。

【0008】

基本的に、ソーラーセルの出力は当該ソーラーセルに照射される光量により変化する。特に、日の出、日の入り時等の低光量のときは発電出力が小さく、内部インピーダンスが高くなっている。内部インピーダンスが高い状況で負荷を接続すると電圧が下がって電力源として正常な動作ができないため、この状況でも安定に動作する制御（最適化制御）が必要となる。

【0009】

一枚のソーラーモジュールでも、日の出、日の入り、ゴミ付着、木立の影、雲の配置等によって、それを構成するセルごとに照射される光量は異なる場合がある。複数のソーラーセルで構成されたソーラーモジュールの一部のソーラーセルの発電電力が低下した場合に、当該ソーラーセルが所属するソーラーモジュール全部を切り離すのでは、ソーラーセルの稼働利率からみて、好ましいものではない。

【0010】

本発明の目的は、ソーラーモジュールを構成するソーラーセルが非常に低出力状態になっても、それが所属するソーラーモジュールを切り離すのではなく、当該ソーラーセル又はソーラーセルグループが自ら自身の状態を判断して、最小単位のソーラーセル又はソーラーセルグループのみをソーラーモジュールから切り離すことで、稼働効率の良いソーラーセル及びソーラー発電システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記目的を達成するため、本発明は、ソーラーモジュールを構成する多数のソーラーセルを１又は複数のソーラーセルからなる幾つかのソーラーセルグループ（セルグループ）に分け、当該セルグループ自らが自身の置かれたフィールド（発電サイト）の立地や周囲の環境、光照射状況を判断する機能（インテリジェンス機能：ＡＩ機能、ロボット機能）を具備し、前記セルグループを構成するソーラーセルが前記環境の変化によって低出力状態になっても、それが所属するソーラーモジュールを切り離すのではなく、当該ソーラーセル又はソーラーセルグループが自ら自身の状態を判断し、当該ソーラーセル自身の発電電力が所定の値を下回った際には、当該ソーラーセルが所属するセルグループのみをソーラーモジュールから切り離すようにして、ソーラーモジュール全体としての安定かつ高効率な発電を続行可能とした。

【0012】

本発明に係るソーラーセルグループ及びソーラー発電システムの代表的な構成を以下に記述する。なお、理解を容易にするため、各構成部分に、実施例中の符号等を付記して構成を明確にしたが、本発明は当該符号等で示される構成に限定されるものでないことは言うまでもない。

【0013】

（１）ソーラーモジュール７を構成するソーラーセルグループ２であって、
前記ソーラーセルグループ２は複数で前記ソーラーモジュール７を構成し、
前記ソーラーセルグループは、自身の置かれたフィールドでの設置条件や立地環境、光照射状況に適応して最適発電条件を学習すると共に、前記ソーラーセルグループの出力値が最適化可能か否かを判断するＡＩ機能を備えたマイクロチップ３と、
前記ソーラーセルグループ２を構成するソーラーセルの出力電圧を所定の定電圧に昇圧するオプティマイザー４と、
前記ソーラーモジュール７との接続と遮断を行うスイッチ５を備え、
前記マイクロチップ３の判断データは、前記オプティマイザー４に入力され、
前記オプティマイザー４は前記マイクロチップ３の判断データを最適化可能な限界値と比較し、前記限界値に満たない場合は前記スイッチ５に対して当該ソーラーセルグループ２と前記モジュール内並列接続線６との接続を遮断する遮断指令を与えることを特徴とする。

【0014】

（２）上記（１）に記載の前記ソーラーセルグループ２を構成する前記ソーラーセル１は前記オプティマイザー４に直列接続されていることを特徴とする。

【0015】

（３）上記（１）又は（２）に記載の前記ソーラーセルグループ２は、前記ソーラーモジュール７内の各ソーラーセルグループ２とはモジュール内並列接続線６に対して互いに並列に接続されていることを特徴とする。

【0016】

（４）上記（１）乃至（３）の何れかに記載の前記マイクロチップ３は、
ＧＰＳアンテナ２１からの計測値に基づいてソーラーセルグループ２の位置を測定する位置データ取得手段２７と、
直達日射量センサー２２からの日射量データと暦データテーブル２３の参照データに基づいて日の出時間と日の入り時間を算出する日の出・日の入り時間取得手段２８と、
暦データテーブル２３の参照データと緯度テーブル２４の参照データ及び傾斜センサー２６の計測データに基づいて太陽光の入射角度を算出する太陽光入射角度取得手段２９と、
方位センサー２５の計測値と傾斜センサー２６の計測値に基づいて地平に対するソーラーセルグループ２の設置方位と設置角度を算出する設置方位・設置角度取得手段３０と、
前記位置データ取得手段２７と、前記日の出・日の入り時間取得手段２８と、太陽光入射角度取得手段２９と、前記設置方位・設置角度取得手段３０で取得された各データに基づいて、遮蔽物による影の時間、日射量の傾向、気象状況の傾向を演算し、推論し、学習して、ソーラーセルグループの出力値が最適化可能か否かを判断するＡＩ機能を具備していることを特徴とする。

【0017】

（５）上記（４）に記載の前記マイクロチップ３の判断データは前記オプティマイザー４に入力することを特徴とする。

【0018】

（６）上記（５）に記載の前記オプティマイザー４は前記マイクロチップ３の判断データを最適化可能な限界値と比較し、前記限界値に満たない場合は前記スイッチ５に対して当該ソーラーセルグループ２と前記モジュール内並列接続線６との接続を遮断する遮断指令を与えることを特徴とする。

【0019】

（７）上記（１）に記載の前記マイクロチップ３と前記オプティマイザー４と、管理サーバー１６との間のデータ通信は前記モジュール内並列接続線６を通して行われる、所謂ＰＬＣ通信（電力線搬送通信：パワー・ライン・コミュニケーション）であることを特徴とする。

【0020】

（８）上記（１）乃至（７）に記載の前記ソーラーセルグループ２は、４枚のソーラーセル２で構成されたことを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載のソーラーセルグループ。

【0021】

（９）上記（１）乃至（８）の何れかに記載のソーラーセルグループ２の多数個の出力を並列に接続して構成したソーラーモジュール７を複数個接続したソーラー発電システムであって、
前記複数のソーラーモジュール７はパワーコンディショナー１４を介してソーラーモジュール間接続線８に並列に接続され、
前記ソーラーモジュール間接続線８に集められた電力は変電設備を経て系統線に供給されることを特徴とする。

【0022】

（１０）上記（９）に記載の前記パワーコンディショナー１４と管理サーバー１６のコンピュータ１５との間のデータ通信はソーラーモジュール間接続線８を通して行われる、所謂ＰＬＣ通信であることを特徴とする。

【0023】

本発明は上記の構成、及び後述する実施例で説明される発明の構成に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変更が可能である。

【発明の効果】

【0024】

本発明によれば、日の出、日の入り、ソーラーセル面へのゴミ付着、木立の影、雲の配置等によって、ソーラーセルごとに照射される直達日射光量は異なる。ソーラーセルが非常に低出力状態になっても、それが所属するモジュールを切り離すのではなく、当該セル又はセルグループ自らが自身の発電状態を判断して、最小単位のセル又はセルグループのみをモジュールから切り離すことで、稼働効率の良いソーラーセル及びソーラー発電システムを提供することができる。

【0025】

本発明によれば、ソーラー発電システムやそれを構成する個々のソーラーモジュール、あるいは個別のソーラーセルの発電稼働状況をＰＬＣで監視でき、ダメージを受けたセルやモジュールをリアルタイムで特定でき、メンテナンスを含めた管理業務の簡素化、管理要員の効率化など、大規模ソーラー発電サイトにとっては特にトータルの運営コスト削減に資する。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明に係るソーラーセルグループの１実施例を説明する模式図である。

【図2】本発明に係るソーラーセルグループの１実施例で構成したソーラーモジュールの説明図である。

【図3】本発明に係るソーラーセルグループの１実施例のソーラーモジュールで構成したソーラーアレイの一例を説明する模式図である。

【図4】ソーラーアレイとその設置態様に対する直達日照量の変化と遮蔽物の影響を説明する模式図である。

【図5】本発明に係るソーラーセルグループの１実施例のソーラーモジュール構成における接続構成と遮蔽物の影響の説明図である。

【図6】本発明に係るソーラーセルグループの１実施例を構成するマイクロチップに有するＡＩ機能を説明するブロック図である。

【図7】本発明に係るソーラーモジュールの１実施例で構成したソーラー発電システムにおける発電効率の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

図１は、本発明に係るソーラーセルグループの１実施例を説明する模式図である。本実施例では、４枚のソーラーセル１をオプティマイザー４に並列接続し、スイッチ５を介してモジュール間並列接続線６に接続してある。オプティマイザー４にはマイクロチップ３が接続されている。マイクロチップ３は後述するＡＩ機能が組み込まれている。ＡＩ機能は、セルグループ自らが自身の置かれたフィールド（発電サイト）の立地や周囲の環境、光照射状況などの発電環境を判断し、学習して最適発電条件を設定する機能（インテリジェンス機能：ＡＩ機能、ロボット機能などと呼ばれている人工知能）である。

【0028】

マイクロチップ３はソーラーセルグループ２毎に設けられて、ソーラーモジュール毎に設けられたＧＰＳから得られるフィールド（発電サイト）での設置場所データと共に、当該ソーラーセルグループを構成するソーラーグループのソーラーセルごとの最適発電環境データを生成する。このデータはオプティマイザー４に入力され、最適化可能な限界値以上であれば３６－４１Ｖの一定電圧に昇圧されてスイッチ５からモジュール内並列接続線６に出力される。

【0029】

このように、ソーラーセルグループ２毎に昇圧回路（オプティマイザー４）を備えてソーラーセルの最適電圧（ここでは、３６－４１Ｖ）に昇圧し、これを一定に保つことで、太陽の照度に対する出力の追従が高速化、かつ精緻化され、不安定な天候においても最適で最大の出力を得ることが可能となる。そして、ソーラーモジュール毎に８００Ｖ（例）に昇圧して系統接続ステーション（管理サイト）に送電することで、上記と同様の最適で最大の出力を得ることが可能となる。

【0030】

図２は、本発明に係るソーラーセルグループの１実施例で構成したソーラーモジュールの説明図である。ソーラーモジュール７はソーラーセルグループ２を３×６＝１８グループ（ソーラーセル数＝７２枚）で配列してなる。ソーラーセルグループ２は、図１で説明したように、自身の置かれたフィールドでの設置条件や立地環境、光照射状況に適応して最適発電条件を学習するするＡＩ機能を備えたマイクロチップ３と、前記ソーラーセルグループ２を構成するソーラーセル１の出力電圧を所定の定電圧に昇圧するオプティマイザー４と、前記ソーラーモジュール７との接続と遮断を行うスイッチ５を備えている。

【0031】

ソーラーセルグループ２を構成する前記ソーラーセル１は前記オプティマイザー４に直列接続される。４枚のソーラーセル１で１個のソーラーグループ２を構成している。図２では、Ｎo.１～６、７～１２、１３～１８の３行６列（ソーラーセルは７２枚）で１枚のソーラーモジュール７を構成してある。

【0032】

各ソーラーセルグループ２は、ソーラーモジュール７内の各ソーラーセルグループ２とはモジュール内並列接続線６に対して互いに並列に接続されている。モジュール内並列接続線６は並列に接続されてパワーコンディショナー１４に接続され、例えば８００Ｖに昇圧される。この実施例では、パワーコンディショナー１４にＧＰＳ２１が接続されているが、このＧＰＳは位置データをＰＬＣでソーラーセルグループのマイクロチップ３に転送すればよいので、図２に示した場所に設けることに拘らない。

【0033】

図３は、本発明に係るソーラーセルグループの１実施例のソーラーモジュールで構成したソーラーアレイの一例を説明する模式図である。ソーラーモジュール７を例えば１０枚まとめて枠で固定してストリング９とし、フィールドに運んで架台に設置する。例えば、一つの架台に２列に何枚かのストリング９を配列して設置し、これを単位ソーラーアレイ１０として発電サイトを構築する。

【0034】

多数のソーラーアレイ１０を配列し、それらのソーラーモジュール間接続線を並列接続してパワーコンディショナー１４に接続する。パワーコンディショナーは、図示しない系統腺に接続する。また、ＰＬＣを経由した各種のデータはＰＣ（パソコン）１５と管理サーバー１６を経由してリモートＰＣ（パソコン）１７に転送されて、モニター１８で観察される。

【0035】

モニター１８では、発電サイトを構成するソーラーアレイ１０、そのソーラーアレイ１０を構成するソーラーストリング９、ソーラーモジュール７、ソーラーモジュール７を構成する不具合が発生したソーラーセルグループ２（図３のソーラーモニター）を特定できる。

【0036】

図４は、ソーラーアレイとその設置態様に対する直達日照量の変化と遮蔽物の影響を説明する模式図である。発電サイトのフィールド３５に設けた架台３６の上にソーラーレイ１０が設置されている。このソーラーアレイ１０は地表平面に対して設置方位Ｓ、緯度方向の設置角度Ｄで設置されている。フィールド３５は必ずしも平面でなく、一般的には凹凸やうねりのある不整地であるのが普通であるため、ソーラーアレイ１０、そのストリング９およびその個々のソーラーモジュール７、さらにはソーラーセルグループ２、ソーラーセル１毎に太陽に対する面に相違がある。設置場所の位置のデータ（場所データ）ＬはＧＰＳで容易に確定可能である。

【0037】

しかし、太陽１１は日の出の時間から日の入りの時間までに、それぞれのソーラーセル１、ソーラーセルグループ２では太陽に対する受光面への入射角φに相違が存在する。受光面への入射角φに相違があると、オプティマイザー４での最適演算のためのパラメータをソーラーセルグループ２又はソーラーセル１毎に個別に設定する必要がある。また、遮蔽物１２やゴミなどによる日射光量の影響もある。

【0038】

図５は、本発明に係るソーラーセルグループの１実施例のソーラーモジュール構成における接続構成と遮蔽物の影響の説明図である。図５に示したのは、モジュール内並列接続線６に並列接続されたソモジュールを構成する３個のソーラーセルグループ２a，２ｂ，２cを示す。各ソーラーセルグループは切り換えスイッチ５ａ，５ｂ，５ｃ介してモジュール内並列接続線６に並列接続されている。

【0039】

図示した３個のソーラーセルグループ２のうちの真ん中に位置したソーラーセルグループ２ｂの受構面の一部に木の葉っぱや鳥の糞などの塵埃（ゴミ）１３が付着して、当該ソーラーセルグループ２ｂの発電出力が所定チェア以下になったために図１で説明したマイクロチップ３のＡＩが非稼働状態になったと判断し、切り換えスイッチ５ｂにオフ指令を発してソーラーセルグループ２ｂをモジュール内並列接続線６から切り離した状態を示す。

【0040】

ソーラーセルグループ２ｂ以外のソーラーセルグループ２a，２ｃを含めた当該ソーラーモジュールを構成するソーラーセルグループはそのまま発電状態を継続する。したがって、ソーラーセルグループ２ｂに過剰な不可がかかることなく、当該ソーラーモジュールは発電を続ける。他のソーラーセルグループ、他のソーラーモジュールについても同様である。

【0041】

ソーラーセルグループ２ｂに不具合が生じたことは、モジュール内並列接続線６、ソーラーモジュール間接続線８を介したＰＬＣ通信で図３に示したパソコン１５や、管理サーバー１６およびリモートコンピュータ１７に転送され、そのモニター（リモートモニター）１８で確認することができ、即座にメンテナンスの手配が可能である。

【0042】

図６は、本発明に係るソーラーセルグループの１実施例を構成するマイクロチップに有するＡＩ機能を説明するブロック図である。これはあくまで、一例であり、ＡＩ機能の実現手段としては様々な変形が可能である。図６において、図１で説明したマイクロチップ３はＧＰＳアンテナ２１が受信した電波に基づいてソーラーモジュールの位置データを演算して取得するＧＰＳによる位置データ取得手段２７、直達日照量センサー（所謂、明るさセンサー）２２と暦（カレンダー）テーブル２３の参照により日ノ出・日の入り時間を演算して判断する日ノ出・日の入り時間取得手段２８を有する。

【0043】

また、緯度テーブル２４に格納さているフィールドの緯度データと暦（カレンダー）テーブル２３、および傾斜センサー２６の検出データに基づいて太陽光の入射角度を演算して取得する太陽光入射角度取得手段２９と、方位センサー（方位磁石）２５のデータと傾斜センサー２６の検出データに基づいてソーラーモジュールの設置方位・設置角度を演算して取得する設置方位・設置角度取得手段３０を有している。

【0044】

マイクロチップ３は、ＡＩ機能実行手段３１を有している。このＡＩ機能実行手段３１は、位置データ取得手段２７、日ノ出・日の入り時間取得手段２８、太陽光入射角度取得手段２９、および設置方位・設置角度取得手段３０からの演算結果から、遮蔽物による影の時間、日射量の傾向、気象状況の傾向などのソーラーモジュールを取り巻く環境データを推論し、判断し、学習する。この学習結果でソーラーセルグループやソーラーモジュールの管理、メンテナンスの実行などを行うデータを生成する。

【0045】

また、マイクロチップ３の出力はオプティマイザー４に接続され、スイッチ５の制御信号として使用される。時計３４は発電サイトの標準時計データをマイクロチップ３に供給する。

【0046】

マイクロチップ３には、ＡＩ機能実行手段３１の動作を監視するモニター３２と、およびＡＩ機能の判断が人間本来の知性からみて現実的でない、あるいは現実的でない疑いがある場合に、それを矯正する矯正手段３３が設けられている。これにより、ＡＩは常に人間の監視下に置かれることで、学習ステップが短縮でき、学習の効率を向上させることができる。

【0047】

図７は、本発明に係るソーラーモジュールの１実施例で構成したソーラー発電システムにおける発電効率の説明図である。図１の説明にも記載したように、ソーラーセルグループ２毎に昇圧回路（オプティマイザー４）を備えてソーラーセルの最適電圧（ここでは、３６－４１Ｖ）に昇圧し、これを一定に保つことで、太陽の照度に対する出力の追従が高速化、かつ精緻化され、不安定な天候においても最適で最大の出力を得ることが可能となる。そして、ソーラーモジュール毎に８００Ｖ（例）に昇圧して系統接続ステーション（管理サイト）に送電することで、上記と同様の最適で最大の出力を得ることが可能となる。

【0048】

図２に示したパワーコンディショナー１４は、朝夕や曇りの日など、ソーラーモジュールの太陽光起発電出力（ＰＶ：photovoltaic power）が低いときでも、本実施例によれば、図７の太線で示したように、出力特性曲線の立ち上がり・立下り部分での発電出力をきめ細かく制御することが可能となり、低出力時での損失が少なくなる。典型例として、例えば日の出が６：００、日の入りが１８：００とした場合、従来方式の発電出力の取り出し可能な時間は、図中に階段状になり、一日の発電可能時間も白抜き文字で示した５．５時間（５．５hrs）である。これに対し、本実施例のＡＩ機能を具備させたソーラーセルグループ（ＡＩ機能を具備したソーラー制御グループで構成したソーラーモジュール（便宜上Intelligence Solar Module:インテリジェンスソーラーモジュールと称する）を用いたものでは１２時間（１２hrs）となる。

【0049】

このように、本実施例のソーラーセルグループで構成したソーラーモジュールによれば、太陽の照度に瞬時に追従してＰＶ出力の取り出しが可能となり、不安定な天候においても、最適で最大の出力を得ることができる。そして、図７に示した本実施例(太線表示)の発電出力特性を従来（階細線表示）の発電出力特性を比較して明らかなように、発電ロスが少なく、安定した出力を得ることができる。

【0050】

なお、上記の実施例では、４個（４枚）のソーラーセルで一つのソーラーセルグループを構成したものとして説明したが、これに限らず、１枚のソーラーセルで一つのソーラーセルグループを構成することもでき、あるいは５枚以上のソーラーセルを一つのソーラーセルグループとしてもよい。

【0051】

また、ソーラーモジュールを構成するソーラーセルグループの数、ソーラーストリングを構成するソーラーモジュールの数も実施例と異なるものとすることができる。

【0052】

上記したソーラーセルグループ２の多数個の出力を並列に接続して構成したソーラーモジュール７を複数個接続したソーラー発電システムを構築する。複数のソーラーモジュール７はパワーコンディショナー１４を介してソーラーモジュール間接続線８に並列に接続され、ソーラーモジュール間接続線８に集められた電力は変電設備を経て系統腺に供給される。

【0053】

上記の実施例にも記載したが、パワーコンディショナー１４と管理サーバー１６のコンピュータ１５およびリモートコンピュータ１７との間のデータ通信はソーラーモジュール間接続線８を通して行われ、発電サイトと系統線管理ステーションとの間も、所謂ＰＬＣ通信を用いる。そのため、発電サイトの構成部材（ソーラーセル、ソーラーセルグループ、ソーラーモジュール等）間およびそれらの相互間通信を含めて、管理データや制御信号の通信のために特別の通信線を設ける必要がない。

【0054】

以上説明したように、上記実施例で説明される本発明によれば、日の出、日の入り、ソーラーセル面へのゴミ付着、木立の影、雲の配置等によって、ソーラーセルごとに照射される直達日射光量が異なることによりソーラーセルが非常に低出力状態になっても、最小単位のセル又はセルグループのみをモジュールから切り離すことで、稼働効率の良いソーラーセル及びソーラー発電システムを提供することができる。

【0055】

このように、本発明によれば、ソーラー発電システムやそれを構成する個々のソーラーモジュール、あるいは個別のソーラーセルの発電稼働状況をＰＬＣで監視でき、ダメージを受けたセルやモジュールをリアルタイムで特定でき、メンテナンスを含めた管理業務の簡素化、管理要員の効率化など、大規模ソーラー発電サイトにとっては特にトータルの運営コストを大幅に削減することができる。

【符号の説明】

【0056】

１・・・ソーラーセル
２・・・ソーラーセルグループ
３・・・マイクロチップ
４・・・オプティマイザー
５・・・スイッチ
６・・・モジュール内並列接続線
７・・・ソーラーモジュール
８・・・ソーラーモジュール間接続線
９・・・ストリング
１０・・・ソーラーアレイ
１１・・・太陽
１２・・・遮蔽物
１３・・・ゴミ（塵埃）
１４・・・パワーコンディショナー
１５・・・ＰＣ（パソコン）
１６・・・管理サーバー
１７・・・リモートＰＣ
１８・・・リモートモニター
２１・・・ＧＰＳアンテナ
２２・・・直達日射量センサー
２３・・・暦データテーブル
２４・・・緯度テーブル
２５・・・方位センサー
２６・・・傾斜センサー
３１・・・ＡＩ
３２・・・モニター
３３・・・矯正入力手段
３４・・・時計
３５・・・発電サイトのフィールド
３６・・・架台

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】