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(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】2024-09-27
(45)【発行日】2024-10-07
(54)【発明の名称】ソーラーエネルギー性能向上システム
(51)【国際特許分類】
   G05F 1/67 20060101AFI20240930BHJP
【FI】
G05F1/67 A
【請求項の数】 4
(21)【出願番号】P 2022132098
(22)【出願日】2022-08-22
(65)【公開番号】P2024029696
(43)【公開日】2024-03-06
【審査請求日】2022-08-22
(73)【特許権者】
【識別番号】522333958
【氏名又は名称】四季洋圃能源科技股▲フン▼有限公司
(74)【代理人】
【識別番号】100143720
【弁理士】
【氏名又は名称】米田 耕一郎
(72)【発明者】
【氏名】楊境界
【審査官】遠藤 尊志
(56)【参考文献】
【文献】特開2022-072945(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2016/0344192(US,A1)
【文献】米国特許出願公開第2014/0285024(US,A1)
【文献】中国特許出願公開第104348245(CN,A)
【文献】欧州特許第02135348(EP,B1)
【文献】米国特許出願公開第2012/0153726(US,A1)
【文献】特開2014-067340(JP,A)
【文献】特開2022-151961(JP,A)
【文献】中国特許出願公開第112510761(CN,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G05F 1/67
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のソーラーエネルギー発電装置(2)と、最大電力になるように電力調整して出力する最大パワー点追跡装置(3)と、の間に接続されていて、前記複数のソーラーエネルギー発電装置(2)が発電した電力をまとめて前記最大パワー点追跡装置(3)に出力するソーラーエネルギー性能向上システム(1)であって、
前記ソーラーエネルギー性能向上システム(1)は、複数の互いに接続された性能向上装置(11)を有していて、
それぞれの前記性能向上装置(11)は、所定個の前記ソーラーエネルギー発電装置(2)に接続されていて、
それぞれの前記性能向上装置(11)は、
所定個の前記ソーラーエネルギー発電装置(2)に接続されたキャパシタ昇圧部材(12)と、
前記キャパシタ昇圧部材(12)からの電力を、それぞれの前記性能向上装置(11)から前記最大パワー点追跡装置(3)に向けて出力する電力出力部材(16)と、
前記キャパシタ昇圧部材(12)から前記電力出力部材(16)に出力される電力が所定値内であるか否かをモニターする通信モニター部材(13)と、
前記キャパシタ昇圧部材(12)から前記電力出力部材(16)に出力される電力が所定値を超えた場合に、前記通信モニター部材(13)からの制御により、前記キャパシタ昇圧部材(12)から前記電力出力部材(16)に出力される電力が所定値内になるように前記キャパシタ昇圧部材(12)からの電力の出力時間を制御する稼働時間延長部材(15)及び電力管理演算部材(17)と、
前記キャパシタ昇圧部材(12)から前記電力出力部材(16)に出力される電力が所定値を超えた場合に、前記ソーラーエネルギー性能向上システム(1)から前記最大パワー点追跡装置(3)へ出力される電力が前記最大パワー点追跡装置(3)に電力サージを発生させないように、前記通信モニター部材(13)からの制御により、前記複数の互いに接続された性能向上装置(11)同士が協働して前記最大パワー点追跡装置(3)への電力出力量を一緒に制御するようにさせるスマート管理チップ部材(14)と、を備える
ことを特徴とするソーラーエネルギー性能向上システム(1)。
【請求項2】
請求項1に記載のソーラーエネルギー性能向上システム(1)において、
前記性能向上装置(11)には、スマートモニタ管理部材(111)及びソーラーパネル保護変換部材(112)が設けられ、
前記スマートモニタ管理部材(111)及び前記ソーラーパネル保護変換部材(112)は、前記ソーラーエネルギー発電装置(2)の電圧数値、出力電流及び温度状況をモニターする
ことを特徴とするソーラーエネルギー性能向上システム(1)。


【請求項3】
請求項1に記載のソーラーエネルギー性能向上システム(1)において、
前記性能向上装置(11)が直列接続され、
各前記性能向上装置(11)は、前記電力出力部材(16)を介して前記最大パワー点追跡装置(3)とそれぞれ接続され、
蓄電群(4)に蓄えられた電力は、前記最大パワー点追跡装置(3)により交流電気に変換し、外部に出力して給電する
ことを特徴とするソーラーエネルギー性能向上システム(1)
【請求項4】
請求項1に記載のソーラーエネルギー性能向上システム(1)において、
前記性能向上装置(11)が並列接続され、
前記ソーラーエネルギー発電装置(2)には、前記性能向上装置(11)に接続されるアダプタ(5)が設けられ、
前記アダプタ(5)は、前記性能向上装置(11)の前記スマート管理チップ部材(14)に接続され、
各前記性能向上装置(11)は、前記電力出力部材(16)を介して前記最大パワー点追跡装置(3)と接続される
ことを特徴とするソーラーエネルギー性能向上システム(1)
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ソーラーエネルギー性能向上システムに関し、特に、互いに接続された性能向上装置が配置され、性能向上装置によりソーラーエネルギー発電装置が発生させた電力を、最大パワー点追跡装置を介して蓄電群に蓄える、ソーラーエネルギー性能向上システムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来のソーラーエネルギーシステム10には、ソーラーエネルギー発電装置101が配置される。ソーラーエネルギー発電装置101には、整流変換装置20が接続される。整流変換装置20には、蓄電群30が接続される。ソーラーエネルギー発電装置101には、1枚又は2枚のソーラーパネル102が配置される。ソーラーエネルギー発電装置101の1枚のソーラーパネル102は、約40Vの電力を発生させることができる。ソーラーパネル102が発生させる電力は、整流変換装置20を介して蓄電群30に蓄えることができる。蓄電群30に蓄えられた電力は、整流変換装置20の変換機能により交流電気に変換して外部に出力される。整流変換装置20が処理可能な最大消費電力は150W~12.5Wである(図1を参照する)。
【0003】
ソーラーエネルギー発電装置101が発生させる電力は、整流変換装置20のみに頼って整流して蓄電群30に蓄えられる。ソーラーエネルギー発電装置101が発生させる電力が小さすぎるとき、整流変換装置20の変換効率が低くなり過ぎ、整流変換装置20に影響を与えて正常に稼働しなくなるか停止することがある。ソーラーエネルギー発電装置101が発生させる電力が多すぎる場合、整流変換装置20の変換効率の負担が大きくなりすぎる上、ソーラーエネルギー発電装置101が発生させた多すぎる電力が浪費されて蓄えることができず、整流変換装置20が受けるパワーの負荷が大きくなり過ぎて損壊してしまうことがあるため、ソーラーエネルギーシステム10の電力変換性能が好ましくない問題があり、改良が求められていた(図1を参照する)。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の目的は、性能向上装置によりソーラーエネルギー発電装置が発生させた電力を、最大パワー点追跡装置を介して蓄電群に蓄える、ソーラーエネルギー性能向上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】
【0005】
上記課題を解決するために、本発明の第1の形態によれば、ソーラーエネルギー発電装置、最大パワー点追跡装置及び蓄電群が接続された、ソーラーエネルギー性能向上システムであって、前記ソーラーエネルギー性能向上システムには、互いに接続された2~12個の性能向上装置が配置され、前記性能向上装置は、キャパシタ昇圧部材、通信モニター部材、スマート管理チップ部材、稼働時間延長部材、電力出力部材及び電力管理演算部材を有し、前記キャパシタ昇圧部材には、前記ソーラーエネルギー発電装置が接続され、前記ソーラーエネルギー発電装置は、配列されてソーラーエネルギー発電場を構成し、前記ソーラーエネルギー発電装置は、1枚又は2枚のソーラーパネルを有し、各前記ソーラーパネルが発生させる最大電力は約40Vであり、前記ソーラーパネルが発生させる電力は、前記キャパシタ昇圧部材を介して前記電力出力部材に5V~40Vで安定的に出力され、前記電力出力部材は、最高で1800Wを前記最大パワー点追跡装置に出力し、前記最大パワー点追跡装置は、各前記性能向上装置の電力を集めて前記蓄電群に蓄え、前記通信モニター部材は、モニターして前記キャパシタ昇圧部材が前記電力出力部材に出力する電力が所定値内になるように設定し、電力が所定値を超えた場合、前記稼働時間延長部材及び前記電力管理演算部材により電力出力時間の延長を制御するとともに、前記通信モニター部材が前記スマート管理チップ部材に通知し、その他前記性能向上装置と接続して一緒に制御して前記最大パワー点追跡装置に電力を出力することを特徴とする、ソーラーエネルギー性能向上システムを提供する。
【0006】
前記性能向上装置には、スマートモニタ管理部材及びソーラーパネル保護変換部材が設けられ、前記スマートモニタ管理部材及び前記ソーラーパネル保護変換部材は、前記ソーラーパネルの電圧数値、出力電流及び温度状況をモニターすることが好ましい。
【0007】
前記ソーラーエネルギー性能向上システムには、前記性能向上装置が直列接続され、各前記性能向上装置は、前記電力出力部材を介して前記最大パワー点追跡装置とそれぞれ接続され、前記蓄電群に蓄えられた電力は、前記最大パワー点追跡装置により交流電気に変換し、外部に出力して給電することが好ましい。
【0008】
前記ソーラーエネルギー性能向上システムには、前記性能向上装置が並列接続され、前記ソーラーエネルギー発電装置には、前記性能向上装置に接続されるアダプタが設けられ、前記アダプタは、前記性能向上装置の前記スマート管理チップ部材に接続され、各前記性能向上装置は、前記電力出力部材を介して前記最大パワー点追跡装置と接続されることが好ましい。
【発明の効果】
【0009】
本発明のソーラーエネルギー性能向上システムは、以下(1)~(6)の効果を有する。
(1)キャパシタ昇圧部材を介して、ソーラーパネルが発生させた電力を電力出力部材に5V~40Vで安定的に出力し、電力出力部材は、最高1800Wで最大パワー点追跡装置に出力し、最大パワー点追跡装置は、各性能向上装置の電力を集めて蓄電群に蓄えることができる。
(2)最大パワー点追跡装置は、各性能向上装置の電力を集めて蓄電群に蓄えることができる。
(3)通信モニター部材は、モニターしてキャパシタ昇圧部材が電力出力部材に出力する電力が所定値内になるように設定し、電力が所定値を超えた場合、稼働時間延長部材及び電力管理演算部材により電力出力時間の延長を制御するとともに、通信モニター部材がスマート管理チップ部材に通知し、その他性能向上装置と接続して一緒に制御して最大パワー点追跡装置に電力を出力することができる。
(4)スマートモニタ管理部材及びソーラーパネル保護変換部材は、ソーラーパネルの電圧数値、出力電流及び温度状況をモニターすることができる。
(5)ソーラーエネルギー性能向上システムには、性能向上装置が直列接続され、蓄電群に蓄えられた電力は、最大パワー点追跡装置により交流電気に変換し、外部に出力して給電することができる。
(6)ソーラーエネルギー性能向上システムには、性能向上装置が並列接続され、ソーラーエネルギー発電装置には、性能向上装置に接続されるアダプタが設けられ、アダプタは、性能向上装置のスマート管理チップ部材に接続され、各性能向上装置は、電力出力部材を介して最大パワー点追跡装置と接続される。
【図面の簡単な説明】
【0010】
図1】従来のソーラーエネルギーシステムを示す模式図である。
図2】本発明の一実施形態に係るソーラーエネルギー性能向上システムを示す模式図である。
図3】本発明の一実施形態に係る性能向上装置が有するスマートモニタ管理部材を示す模式図である。
図4】本発明の一実施形態に係るソーラーエネルギー性能向上システムに直列接続した性能向上装置を示す模式図である。
図5】本発明の一実施形態に係るソーラーエネルギー性能向上システムに並列接続した性能向上装置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明の一実施形態に係るソーラーエネルギー性能向上システム1には、ソーラーエネルギー発電装置2、最大パワー点追跡装置3及び蓄電群4が接続される。ソーラーエネルギー性能向上システム1には、互いに接続された2~12個の性能向上装置11が配置される。性能向上装置11は、キャパシタ昇圧部材(capacitor boost element)12、通信モニター部材13、スマート管理チップ部材14、稼働時間延長部材15、電力出力部材16及び電力管理演算部材17を有する。キャパシタ昇圧部材12には、ソーラーエネルギー発電装置2が接続される。ソーラーエネルギー発電装置2は、配列されてソーラーエネルギー発電場2Aを構成する。ソーラーエネルギー発電装置2は、1枚又は2枚のソーラーパネル21を有する。各ソーラーパネル21が発生させる最大電力は約40Vである。ソーラーパネル21が発生させる電力は、キャパシタ昇圧部材12を介して電力出力部材16に5V~40Vで安定的に出力し、電力出力部材16は、最高で1800Wを最大パワー点追跡装置3まで出力する。最大パワー点追跡装置3は、各性能向上装置11の電力を集めて蓄電群4に蓄える。通信モニター部材13は、モニターしてキャパシタ昇圧部材12が電力出力部材16に出力する電力が所定値内になるように設定し、電力が所定値を超えた場合、稼働時間延長部材15及び電力管理演算部材17により電力出力時間の延長を制御するとともに、通信モニター部材13がスマート管理チップ部材14に通知し、その他性能向上装置11と接続して一緒に制御して最大パワー点追跡装置3に電力を出力する(図2を参照する)。
【0012】
また、ソーラーエネルギー性能向上システム1は、ソーラーパネル21が発生させる電力変換率を安定・向上させるとともに、ソーラーパネル21の組立方式による制限を受けず、最大パワー点追跡装置3のメーカ規格による制限も受けない。また、性能向上装置11の電力出力部材16は、最高で1800Wを最大パワー点追跡装置3に出力する。4枚のソーラーパネル21が発生させる最高電力は約1700Wであるため、各性能向上装置11は、4枚のソーラーパネル21が発生させた電量を安全に処理することができる。ソーラーパネル21が発生させた電力は、ソーラーエネルギー性能向上システム1を介して最大パワー点追跡装置3まで出力する。最大パワー点追跡装置3は、各性能向上装置11の電力を集めて蓄電群4に蓄える(図2を参照する)。
【0013】
通信モニター部材13によりモニターして設定し、キャパシタ昇圧部材12から電力出力部材16に出力する電力を設定値内に制御し、性能向上装置11内に設置した設備及び最大パワー点追跡装置3に電力サージが発生することを防ぐ。電力が所定値を超えた場合、稼働時間延長部材15及び電力管理演算部材17により制御して電力出力時間を延長するとともに、通信モニター部材13がスマート管理チップ部材14に通知してその他性能向上装置11に接続して一緒に電力を制御して出力量を最大パワー点追跡装置3まで拡大するとともに、最大パワー点追跡装置3により電量を増幅して蓄電群4に蓄える(図2を参照する)。
【0014】
本発明の一実施形態に係る性能向上装置11には、スマートモニタ管理部材111及びソーラーパネル保護変換部材112が設けられる。スマートモニタ管理部材111及びソーラーパネル保護変換部材112は、ソーラーパネル21の電圧数値、出力電流及び温度状況をモニターするため、効果的に遠隔保護することができる。ソーラーエネルギー発電装置2の使用状況をモニターすると、ソーラーエネルギー発電装置2は、ソーラーパネル21の発電量を維持して保証することができる。スマートモニタ管理部材111及びソーラーパネル保護変換部材112は、ソーラーパネル21が出力する電流が過負荷のときに稼働を停止させる。その後、ソーラーパネル21が発電を再開する。そのためソーラーパネル21は、発電の電流が過負荷となり損壊してしまう。スマートモニタ管理部材111及びソーラーパネル保護変換部材112は、ソーラーパネル21の温度をモニターし、温度が高すぎるときに発電を中止して冷却するまで待ち、安全稼働条件を満たした後にソーラーパネル21の発電を再開する。そのため、発電の温度が高すぎてソーラーパネル21が損壊してしまうことを防ぐことができる(図3を参照する)。
【0015】
本発明の一実施形態に係るソーラーエネルギー性能向上システム1には、性能向上装置11が直列接続されてもよい。各性能向上装置11は、電力出力部材16を介して最大パワー点追跡装置3と接続される。電力が所定値を超えた場合、稼働時間延長部材15及び電力管理演算部材17により電力出力時間の延長を制御するとともに、通信モニター部材13がスマート管理チップ部材14に通知し、その他性能向上装置11と接続して一緒に制御して最大パワー点追跡装置3に電力を出力する。蓄電群4に蓄えられた電力は、最大パワー点追跡装置3により交流電気に変換して外部に出力して給電される(図4を参照する)。
【0016】
本発明の一実施形態に係るソーラーエネルギー性能向上システム1には、性能向上装置11が並列接続されてもよい。ソーラーエネルギー発電装置2には、性能向上装置11に接続されるアダプタ5が設けられてもよい。アダプタ5は、性能向上装置11のスマート管理チップ部材14に接続される。各性能向上装置11は、電力出力部材16を介して最大パワー点追跡装置3と接続される。電力が所定値を超えた場合、稼働時間延長部材15及び電力管理演算部材17により電力出力時間の延長を制御するとともに、通信モニター部材13がスマート管理チップ部材14に通知し、アダプタ5を介してその他性能向上装置11と接続して一緒に制御して最大パワー点追跡装置3に電力を出力する(図5を参照する)。
【0017】
上述したことから分かるように、本発明のソーラーエネルギー性能向上システム1は、以下(1)~(5)の効果を有する。
(1)ソーラーエネルギー性能向上システム1は、ソーラーパネル21が発生させる電力変換率を主に安定させて向上させることができるが、ソーラーパネル21の組立方式及び最大パワー点追跡装置3のメーカには限定されない。ソーラーパネル21が発生させる電力は、ソーラーエネルギー性能向上システム1を介して最大パワー点追跡装置3に出力する。最大パワー点追跡装置3は、各性能向上装置11の電力を集めて蓄電群4に蓄えることができる。
(2)通信モニター部材13は、キャパシタ昇圧部材12が電力出力部材16に出力する電力が所定値内になるようにモニター・設定し、性能向上装置11内に設置した装置及び最大パワー点追跡装置3に電力サージが発生することを防ぐ。電力が所定値を超えた場合、電力出力時間の延長を制御するとともに、その他性能向上装置11に通知し、最大パワー点追跡装置3への電力拡大出力量を一緒に制御するとともに、最大パワー点追跡装置3により増幅して蓄電群4に蓄えて電量性能を得る。
(3)性能向上装置11は、スマートモニタ管理部材111及びソーラーパネル保護変換部材112を有する。スマートモニタ管理部材111及びソーラーパネル保護変換部材112は、ソーラーパネル21の電圧数値、出力電流及び温度状況をモニターする。また、ソーラーエネルギー発電装置2の使用状況を効果的に遠隔保護してモニターし、ソーラーエネルギー発電装置2は、ソーラーパネル21の発電量を直ちに維持して保証することができ、ソーラーパネル21が発電の電流が過負荷となり損壊してしまい、ソーラーパネル21の発電温度が高すぎるときに損壊することを防ぐことができる。
(4)ソーラーエネルギー性能向上システム1は、性能向上装置11に直列接続される。電力が所定値を超える場合、スマート管理チップ部材14がその他の性能向上装置11に接続されて一緒に制御し、最大パワー点追跡装置3に電力を出力することができる。
(5)ソーラーエネルギー発電装置2は、性能向上装置11に接続されたアダプタ5を有する。電力が所定値を超えた場合、通信モニター部材13によりスマート管理チップ部材14に通知し、アダプタ5を介してその他の性能向上装置11に接続されて一緒に制御し、最大パワー点追跡装置3に電力を出力する。
【符号の説明】
【0018】
(従来技術)
10 ソーラーエネルギーシステム
20 整流変換装置
30 蓄電群
101 ソーラーエネルギー発電装置
102 ソーラーパネル
(本発明)
1 ソーラーエネルギー性能向上システム
2 ソーラーエネルギー発電装置
2A ソーラーエネルギー発電場
3 最大パワー点追跡装置
4 蓄電群
5 アダプタ
11 性能向上装置
12 キャパシタ昇圧部材
13 通信モニター部材
14 スマート管理チップ部材
15 稼働時間延長部材
16 電力出力部材
17 電力管理演算部材
18 スマート管理チップ部材
21 ソーラーパネル
111 スマートモニタ管理部材
112 ソーラーパネル保護変換部材
図1
図2
図3
図4
図5