太阳能发电系统的制作方法

太阳能发电系统的制作方法
【专利摘要】在由多个太阳能发电系统组成的大规模系统中，由于曲线描绘器内置在每个功率调节器中，因此无法对各个曲线描绘器同步地进行管理控制，难以通过同一发电条件下的输出比较来进行评估。本发明的太阳能发电系统中，将日照强度检测器（311…3N1）可检测出的太阳能电池阵列（41…4N）的日照强度、以及作为各41…4N的输出的直流电压检测值（V）和作为各41…4N的输出的直流电流检测值（I）经由通信装置以使与各41…4N对应的直流电压检测值和直流电流检测值同步的方式输入到具有带显示器的曲线描绘装置(11)的远程监控装置（1），并利用曲线描绘装置（11）生成所述I-V曲线以及基于由311…3N1检测出的日照强度检测值的日照强度曲线，并使这些生成的曲线显示在所述显示器上。
【专利说明】太阳能发电系统
[0001] 本发明申请是国际申请号为PCT/JP2010/053164,国际申请日为2010年2月26 日，进入中国国家阶段的申请号为201080064675. 2,名称为"太阳能发电系统"的发明专利 申请的分案申请。

【技术领域】
[0002] 本发明涉及一种在实地设置大规模太阳能发电系统、集中并网（日文：連系）太阳 能发电系统的状态下，可例如利用远程监控装置来同步地获得太阳能电池阵列（PV阵列)的 输出曲线特性和发电条件的太阳能发电系统。

【背景技术】
[0003] 专利文献1 (特开2006-201827)披露了如下内容，在现场设置太阳能发电系统的 状态下，为了判断太阳能发电系统的输出异常，而在功率调节器中内置了曲线描绘器。
[0004] 该曲线描绘器测定与太阳能电池的直流电压（V)对应的直流电流（I)，然后描绘 直流电流（I) 一直流电压（V)的曲线，并使该描绘结果显示在显示器上，通过目视观察该显 示器，从而可判断太阳能发电系统是正常还是异常。
[0005] 专利文献1所记载的发明中，未对用于评估太阳能发电系统的输出的作为发电条 件的日照强度和气温进行描绘，因此难以与由太阳能电池的基准条件（lKW/m 2,25°C)得到 的特性推定值之间进行比较评估。
[0006] 另外，在由多个太阳能发电系统组成的大规模系统中，由于每个功率调节器都内 置有曲线描绘器，因此无法对多台曲线描绘器同步地进行管理控制，从而难以通过同一发 电条件下的多个太阳能发电系统的输出比较来进行评估。


【发明内容】

[0007] 本发明的太阳能发电系统包括一组太阳能电池阵列，该一组太阳能电池阵列包含 多个太阳能电池组件，其特征在于，设置有控制装置，该控制装置可使所述太阳能电池阵列 的输出特性和所述太阳能电池阵列的发电条件同步地进行显示。
[0008] 此外，本发明的太阳能发电系统中，由多个太阳能电池阵列组构成，且对于每个太 阳能电池阵列，分别包括曲线描绘装置，该曲线描绘装置至少对作为每个所述太阳能电池 阵列的输出的直流电流I和直流电压V的输出特性进行描绘，其特征在于，设置有控制装 置，该控制装置可对所述各曲线描绘装置同步地进行显示控制。

【专利附图】

【附图说明】
[0009] 图1是用于说明本发明的太阳能发电系统的实施方式1的简要结构图。
[0010] 图2是用于说明本发明的太阳能发电系统的实施方式2的简要结构图。
[0011] 图3是用于说明本发明的太阳能发电系统的实施方式3的简要结构图。
[0012] 图4是用于说明本发明的太阳能发电系统的实施方式4的简要结构图。
[0013] 图5是用于说明本发明的太阳能发电系统的实施方式5的简要结构图。
[0014] 图6是用于说明本发明的太阳能发电系统的实施方式6的简要结构图。
[0015] 图7是用于说明本发明的太阳能发电系统的实施方式7的简要结构图。
[0016] 图8是用于说明本发明的太阳能发电系统的实施方式8的简要结构图。
[0017] 图9是用于说明本发明的太阳能发电系统的实施方式9的简要结构图。
[0018] 图10是用于说明本发明的太阳能发电系统的实施方式10的简要结构图。
[0019] 图11是用于说明本发明的太阳能发电系统的实施方式11的简要结构图。
[0020] 图12是用于说明本发明的太阳能发电系统的实施方式12的简要结构图。
[0021] 图13是用于说明本发明的太阳能发电系统的实施方式13的简要结构图。
[0022] 图14是用于说明本发明的太阳能发电系统的实施方式1的动作的流程图。
[0023] 图15是用于说明本发明的太阳能发电系统的实施方式1的动作的流程图。
[0024] 图16是用于说明本发明的太阳能发电系统中实施方式1的各部分的动作的动作 说明图。
[0025] 图17是用于说明本发明的太阳能发电系统中实施方式1的各部分的动作的动作 说明图。
[0026] 图18是用于说明本发明的太阳能发电系统中实施方式1的各部分的动作的动作 说明图。
[0027] 图19A是用于说明本发明的太阳能发电系统中对曲线描绘装置的输出进行显示 的显示装置的显示方法的图。
[0028] 图19B是用于说明本发明的太阳能发电系统中对曲线描绘装置的输出进行显示 的显示装置的显示方法的图。
[0029] 图19C是用于说明本发明的太阳能发电系统中对曲线描绘装置的输出进行显示 的显示装置的显示方法的图。
[0030] 图20A是用于说明本发明的太阳能发电系统中对曲线描绘装置的输出进行显示 的显示装置的显示方法的图。
[0031] 图20B是用于说明本发明的太阳能发电系统中对曲线描绘装置的输出进行显示 的显示装置的显示方法的图。
[0032] 图21是用于说明本发明的太阳能发电系统中对曲线描绘装置的输出进行显示的 显示装置的显示方法的图。
[0033] 图22A是用于说明本发明的太阳能发电系统中对曲线描绘装置的输出进行显示 的显示装置的显示方法的图。
[0034] 图22B是用于说明本发明的太阳能发电系统中对曲线描绘装置的输出进行显示 的显示装置的显示方法的图。
[0035] 图22C是用于说明本发明的太阳能发电系统中对曲线描绘装置的输出进行显示 的显示装置的显示方法的图。
[0036] 图23A是用于说明本发明的太阳能发电系统中对曲线描绘装置的输出进行显示 的显示装置的显示方法的图。
[0037] 图23B是用于说明本发明的太阳能发电系统中对曲线描绘装置的输出进行显示 的显示装置的显示方法的图。
[0038] 图24是用于说明本发明的太阳能发电系统中对曲线描绘装置的输出进行显示的 显示装置的显示方法的图。

【具体实施方式】
[0039] 图1是用于说明本发明的实施方式1的简要结构图，其包括多组太阳能发电系统 101…10N、以及一台远程监控装置1，将各个太阳能发电电池系统101··· 10N分别发出的直 流电，通过功率调节器21…2N分别转换为交流电，并提供给商用电源(交流电力系统)5。远 程监控装置1用于监控所述太阳能发电系统101··· 10N的状态。
[0040] 太阳能发电系统101包括：一组太阳能电池阵列41 ;将太阳能电池阵列41发出的 直流电转换为交流电并提供给所述交流电力系统5的功率调节器21 ;在太阳能电池阵列41 和功率调节器21之间配备的集电箱81和电路71 ;以及测量太阳能电池阵列41的发电条 件的测量装置31。
[0041] 太阳能发电系统10N与太阳能发电系统101同样地包括：一组太阳能电池阵列 4N ;将太阳能电池阵列4N发出的直流电转换为交流电并提供给交流电力系统5的功率调节 器2N ;在太阳能电池阵列4N和功率调节器2N之间配备的集电箱8N和电路7N ;以及测量太 阳能电池阵列4N的发电条件的测量装置3N。
[0042] 这里，太阳能电池阵列是指：将多个作为太阳能电池最小单位的太阳能电池单元 进行组合来构成太阳能电池组件(太阳能电池板)，并将多个这些太阳能电池组件进行串联 连接或并联连接或串并联连接而构成的阵列，将一个该太阳能电池阵列称为一组或一台， 并将多个太阳能电池阵列称为多组或多台。
[0043] 且具有如下通信系统：该通信系统中在远程监控装置1和所述各组功率调节器 21…2N和测量装置31…3N中分别设置有通信装置12, 212…2N2, 313... 3N3,且包括信号传 输路径911...9附，912?9吧，913?9吧，该信号传输路径911...9附，912?9吧，913...9吧使 远程监控装置1的通信装置12与测量装置31…3N的通信装置313··· 3N3之间以及远程监 控装置1的通信装置12与各功率调节器21…2N的通信装置212··· 2N2之间能进行通信。
[0044] 功率调节器21包括：功率转换装置211 ;控制切换装置213 ;所述通信装置212 ;直 流电压检测器214,该直流电压检测器214对作为功率转换装置211的输入且作为太阳能电 池阵列41的输出的直流电压进行检测，并将该直流电压检测值Vdc提供给所述控制切换装 置213和所述通信装置212 ;以及直流电流检测器215,该直流电流检测器215对作为功率 转换装置211的输入且作为太阳能电池阵列41的输出的直流电流进行检测，并将该直流电 流检测值Idc提供给所述控制切换装置213和所述通信装置212。
[0045] 控制切换装置213进行如下动作：其中功率调节器21经由通信系统接收来自远程 监控装置1的所述直流电压指令Vref或直流电流指令Iref以及控制切换指令SCAN，且该 控制切换装置213从MPPT (最大功率点跟踪：Max Power Point Tracking)控制切换成利 用直流电压指令Vref或直流电流指令Iref的电压控制或电流控制，所述MPPT控制进行控 制使得功率调节器21所具有的功率转换装置211的输出成为最大。
[0046] 另外，功率调节器2N也与功率调节器21同样地包括：功率转换装置2N1 ;控制切 换装置2N3 ;所述通信装置2N2 ;直流电压检测器2N4,该直流电压检测器2N4对作为功率转 换装置2N1的输入且作为太阳能电池阵列4N的输出的直流电压进行检测，并将该直流电压 检测值Vdc提供给所述控制切换装置2N3和所述通信装置2N2 ;以及直流电流检测器215， 该直流电流检测器215对作为功率转换装置2N1的输入且作为太阳能电池阵列4N的输出 的直流电流进行检测，并将该直流电流检测值Idc提供给所述控制切换装置2N3和所述通 信装置2N2。
[0047] 控制切换装置2N3进行如下动作：其中功率调节器2N经由通信系统从远程监控装 置1接收所述直流电压指令Vref或直流电流指令Iref以及控制切换指令SCAN，且该控制 切换装置2N3从MPPT控制切换成利用直流电压指令Vref或直流电流指令Iref的电压控 制或电流控制，所述MPPT控制进行控制使得功率调节器2N所具有的功率转换装置2N1的 输出成为最大。
[0048] 测量装置31…3N中具有至少一个（这里，对每个太阳能电池阵列41…4N都设置 有）日照强度检测器以及所述通信装置313…3N3,该日照强度检测器包括对作为各个太阳 能电池阵列41…4N的发电条件的日照强度进行测量的日照计311···3Ν1以及对设置太阳能 电池阵列41…4Ν的地点的气温进行检测测量的气温计312…3Ν2。
[0049] 所述远程监控装置1中包括如下所述的曲线描绘器11和所述通信装置12。曲线 描绘装置11设置于远程监控装置1中，读取所述各个功率调节器21…2Ν中分别具有的各 个直流电流检测器215··· 2Ν5所检测出的直流电流检测值（I)和所述各个功率调节器2L··· 2Ν中分别具有的各个直流电压检测器214···2Ν4所检测出的直流电压检测值（V)，由此对每 个太阳能电池阵列41…4Ν的I-V特性图进行描绘，并且在每个太阳能电池阵列41…4Ν的 I-V特性图中描绘所述测量装置31…3Ν所检测出的日照强度检测值和气温检测值，与从远 程监控装置1经由通信系统、即通信装置12、信号传输路径912…9Ν2、通信装置212…2Ν2 将直流电压指令Vref或直流电流指令Iref以及控制切换指令SCAN向所述每个功率调节 器21…2N具有的控制切换装置213…2N3进行发送同步地，对每个太阳能电池阵列41…4N 的I-V特性图和所述日照强度检测值和所述气温检测值进行描绘，所述直流电压指令Vref 或直流电流指令Iref以及控制切换指令SCA提供给所述每个功率调节器21…2N所具有的 控制切换装置213…2N3。
[0050] 在所述集电箱81…8N的内部容纳有二极管、对太阳能发电系统进行保养维护时 使用的开关器件等，所述二极管使得太阳能电池阵列41…4N的输出不会逆流到构成各太 阳能电池阵列41…4N的多个(本实施方式为3个）太阳能电池组件一侧。
[0051] 这里，对于远程监控装置1与功率调节器21…Nl(其中的21)之间的信号流动，参 照图16和图17进行说明，但两个图中均省略了图1的集电箱81。
[0052] 图16中以采样方式来执行I-V曲线扫描的指令数据。远程监控装置1所具有的 曲线描绘装置11包括指令数据生成装置111和I-V特性曲线图生成装置112。
[0053] 指令数据生成装置111作为控制切换指令SCAN对于扫描模式开启（0N)关闭 (OFF)指令每隔周期Λ T例如1秒生成指令数据，并且对于直流电压指令Vref或直流电流 指令Iref每隔周期Λ T例如1秒生成指令数据，由此设定直流电压指令值(直流电流指令 值)。
[0054] 通信装置12将指令数据生成装置111所设定的直流电压指令值或直流电流指令 值经由信号传输路径发送至功率调节器21的通信装置212。按照通信装置212所接收到的 每个周期将直流电压指令值(直流电流指令值）提供给功率调节器21。若扫描模式成为开 启，则功率调节器21的控制切换装置213按照通信所接收到的每个周期将所述直流电压指 令值或所述直流电流指令值作为外部指令输入到功率调节器21，进行I-V曲线扫描。然后 通信装置212中，将控制切换装置213的直流电压指令(直流电压指令）以及所述检测器所 检测出的直流电压检测值和直流电流检测值和基于此计算出的直流功率发送到通信装置 212 (返回)，并在I-V特性曲线图生成装置11中生成I-V特性曲线图。
[0055] 图17中以统一方式执行I-V曲线扫描的指令数据。远程监控装置1所具有的曲线 描绘装置11包括I-V特性曲线图生成装置112,但不包括指令数据生成装置，每隔周期Λ T 例如1秒输出扫描模式开启（ON)关闭（OFF)指令以及直流电压指令值或直流电流指令值。 功率调节器21中包括设定部2137使得能够设定直流电压指令计算式或直流电流指令计算 式。若扫描模式成为开启，则功率调节器21的控制切换装置213利用通信进行I-V曲线扫 描，将所述电压指令和电流指令以及周期指令输入到所述指令计算式，利用所述指令计算 式来计算出外部指令。将由此求出的直流电压指令或直流电流指令通过通信装置返回到远 程监控装置1，在I-V特性曲线图生成装置11中生成I-V特性曲线图。
[0056] 如上所述的曲线描绘装置1的动作如图14或图15所示那样来进行，并且如果在 I-V曲线扫描的过程中日照发生了变化，则都使I-V曲线扫描停止。具体而言，图14中，若 例如在图1和图16中从电压指令数据生成装置111对功率调节器21提供Vref_scan或是 Iref_SCan的扫描模式指令（S1 )，则判断日照计311…3N1所测量出的日照强度是否没有变 化（S2)，在有日照变化的情况下，则I-V曲线扫描结束（S6)。在S2中没有日照变化的情况 下，判断是否没有系统异常（S3)，在有系统异常的情况下，则I-V曲线扫描结束（S6)。在S3 中没有系统异常的情况下，则执行I-V曲线扫描（S4)，并判断该扫描的值是否处于限制值 以上（S5)。在S5中处于限制值以上的情况下，则I-V曲线扫描结束（S6)。在S6中未处于 限制值以上的情况下，返回到S2,判断是否没有日照变化。另外，在S6中，扫描电压Vref_ scan或扫描电流Iref_scan未处于设定的限制值Vdc_limit或Idc_limit以上的情况下， 则继续I-V曲线扫描，在处于限制值Vdc_limit或以上的情况下，则I-V曲线扫 描结束。
[0057] I-V曲线扫描与图14类似地如图15所示那样来进行。如果在I-V曲线扫描的过 程中日照发生了变化，则I-V曲线扫描停止。图15是对于每个小组来进行I-V曲线扫描的 情况，在图14的S1和S2之间加入了在功率调节器21…2N中进行选择的步骤。该选择中， 可以自由地选择奇数、偶数、太阳能电池（PV)组件一侧的串列转换器（string converter) 等。除了上述的步骤以外，都与图14相同，因此对相同部分附加相同标号，并省略其说明。
[0058] 图18用于说明在一天的时间中执行上述的I-V曲线扫描的动作时间。图18中， PCS动作时间是指在一天的时间中PCS动作的时间。I-V曲线扫描定期时间是指在PCS动 作时间中定期地进行I-V曲线扫描的时间。日照强度〉设定日照强度以及I-V曲线扫描执 行触发是指，在上述的定期时间中日照强度大于设定的日照强度的情况下，输出I-V曲线 扫描执行触发，而在日照强度小于设定的日照强度的情况下，不输出I-V曲线扫描执行触 发。通过对该图18的思想进行扩展，附加将外部数据作为参考的功能例如读取天气预报等 信息的功能，从而可进行对于决定测定日程而言高效的曲线描绘。
[0059] 根据上述的实施方式1，由于在曲线描绘装置11所描绘的特性图中描画用于评估 太阳能发电系统的输出的作为测定条件的日照强度和气温，因此能够容易地与由太阳能电 池基准条件（lKW/m2, 25°C )得到的特性推定值之间进行比较评估。
[0060] 此外，根据实施方式1，在由多个太阳能发电系统组成的大规模系统中，利用远程 监控装置1能够对多组太阳能电池阵列41…4N的I-V曲线和/或P-V曲线同步地进行管 理控制，能容易地通过同一发电条件下的多个太阳能发电系统的输出比较来进行评估。
[0061] 而且，由于在实地设置太阳能发电系统的状态下，利用远程监控装置1同步地获 得太阳能电池阵列41…4N的输出曲线特性和发电条件，因此能容易地评估太阳能电池阵 列41…4N。
[0062] 此外，可对太阳能电池阵列41…4N进行劣化分析，对功率调节器（PCS ) 21…2N进 行长时间工作特性分析，并判断准确的最大功率点。
[0063] 而且，可对太阳能电池阵列41…4N的环境以及设置条件所带来的日照、气温、阴 影的影响进行诊断，还可对太阳能电池阵列41…4N的劣化、因尘埃、脏物等引起的污损进 行分析。
[0064] 而且,可对因各个太阳能电池阵列41…4N与各个功率调节器21…2N之间的布线 阻抗而引起的电压下降的影响进行诊断，可对功率调节器21…2N进行工作特性分析，具体 而言可对最高功率点跟踪装置（MPPT)进行控制性能、损耗评估、老化分析。
[0065] 并且可对于作为上述的专利文献1中存在的问题的如下方面进行改进。即，能够 对太阳能电池阵列41…4N的环境以及设置条件所带来的日照、气温、阴影的影响进行诊 断。此外，能够同步地获得多台太阳能发电系统101··· 10N的数据，能够容易地进行特性的 比较评估。此外，利用远程监控装置1能够同步地获得太阳能电池阵列41…4N的输出曲线 特性和发电条件。
[0066] 图2是用于说明本发明的实施方式2的简要结构图，与图1的实施方式不同的是， 图1的实施方式中对于每组太阳能电池阵列41…4N都设置有包括作为发电条件之一的日 照计311…3N1和气温计312…3N2在内的测量装置31…3N，而图2中仅在太阳能电池阵列 41…4N中的特定的一个位置或除此以外的地点的一个位置配置有1个包括日照计301和气 温计302的测量装置30。将测量装置30所测定出的日照计301中的日照强度检测值Irr 和气温计302中的气温检测值Tmp经由测量装置30所具有的通信装置303、远程监控装置 1所具有的通信装置12、和将这两者之间连接的信号传输路径传输到曲线描绘装置11。
[0067] 图3是用于说明本发明的实施方式3的简要结构图，与图1的实施方式不同的是， 新设置了集电箱装置91…9N以代替集电箱81…8N，该集电箱装置91…9N包括集电箱81… 8N以及直流电流检测器911，912... 91M，…9N1，9N2... 9NM，集电箱装置91…9N按如下方式 构成。即，在分别构成各组太阳能电池阵列41…4N的太阳能电池组件411，412…41M，… 4附，4吧...4匪与集电箱81?8以勺连接点设置有直流电流检测器911，912...9说，?9附， 9N2... 9匪；在集电箱81与功率调节器21的连接点以及集电箱8N与功率调节器2N的连接点 分别新设置有直流电压检测器910... 9M0 ;将直流电流检测器911，912... 91M，…9N1，9N2… 9NM的检测值以及直流电压检测器910···9M0的检测值分别经由通信装置313,12输入到曲 线描绘装置11。
[0068] 根据实施方式3,利用曲线描绘装置11能够对每个太阳能电池组件和每个太阳能 电池阵列进行I-V曲线扫描。
[0069] 图4是用于说明本发明的实施方式4的简要结构图，与图1的实施方式不同的是， 不设置测量装置31…3N，而将日照计311···3Ν1和气温计312···3Ν2分别测得的日照强度检 测值和气温检测值经由通信装置212···2Ν2和通信装置12输入到曲线描绘装置11。该实 施方式可适用于集中并网型太阳能电池系统、例如住宅用太阳能电池系统。
[0070] 图5是用于说明本发明的实施方式5的简要结构图，与图1的实施方式不同的是， 作为检测发电条件的测量装置31…3Ν，分别新增加了可通过目视确认太阳能电池阵列或组 件的设置地点的日照环境的工业用摄像机3161…316Ν以及测量设置地点的风速的风速计 3151 …315Ν。
[0071] 这样通过新设置工业用摄像机3161…316Ν和/或风速计3151··· 315Ν，从而可力 图提高太阳能电池特性测定条件的扫描评估的精度。
[0072] 图6是用于说明本发明的实施方式6的简要结构图，与图1的实施方式不同的是， 在各个功率转换装置211…2Ν1的输出侧新设置了交流电压检测器216···2Ν6和交流电流检 测器217···2Ν7,并进一步设置了基于这些检测器的交流检测值来计算交流功率的交流功率 计算器218··· 2Ν8,将交流功率计算器218··· 2Ν8的计算值经由通信装置212··· 2Ν2和12导 入到曲线描绘装置11。其结果是，在曲线描绘装置11中，由于能够同时显示直流功率的特 性图和交流功率的特性图，因此可对将功率调节器21…2Ν也包括在内的太阳能发电系统 进行特性评估。
[0073] 图7是用于说明本发明的实施方式7的简要结构图，与图1的实施方式不同的是， 在功率调节器21…2Ν内设置了新的集电箱装置91··· 9Ν，而不再设置集电箱81··· 8Ν，集电 箱装置91…9Ν按以下方式构成。即，为了检测出构成太阳能电池阵列的每个组件的直流电 流，在连接各个组件和集电箱81…8Ν的直流母线711，712,…71Μ…7Ν1，7Ν2,…7ΝΜ上分 别设置直流电流检测器911，912，...911^..9附，9吧，...9匪，将直流电流检测器911，912^.. 91Μ…9Ν1，9Ν2，...9ΝΜ和集电箱81…8Ν分别设置在功率调节器21…2Ν内。
[0074] 图8是用于说明本发明的实施方式8的简要结构图，与图1的实施方式不同的是， 设置了新的集电箱装置91··· 9Ν，而不再设置集电箱81··· 8Ν，集电箱装置91…9Ν按以下方 式构成。即，设置在构成太阳能电池阵列的各个组件与功率调节器21…2Ν之间的直流母线 71…7Ν上，集电箱装置91…9Ν按以下方式构成。S卩，为了检测出构成太阳能电池阵列的每 个组件411，412，…41M…4N1，4N2，…4NM的直流电流，在连接各个组件和集电箱81…8N 的直流母线71…7N上分别设置直流电流检测器911，912，…91M…9N1，9N2，…9NM，而且 在集电箱81…8N内对于所述直流电流检测器911，912，…91M…9N1，9N2，…9NM串联连接 开关器件811，812...811?和8附，8吧...8匪，对于开关器件811，812...81]\1和8附，8吧...8匪 的动作，可由远程监控装置1的曲线描绘装置11经由通信装置31···3Ν，12来进行选择。
[0075] 图9是用于说明本发明的实施方式9的简要结构图，与图1的实施方式不同的是， 在功率调节器21…2Ν内设置了新的集电箱装置91··· 9Ν，而不再设置集电箱81··· 8Ν，集电 箱装置91…9Ν按以下方式构成。即，为了检测出构成太阳能电池阵列的每个组件的直流电 流，在连接各个组件和集电箱81…8Ν的直流母线711，712,…71Μ…7Ν1，7Ν2,…7ΝΜ上分 别设置直流电流检测器911，912，...911^..9附，9吧，...9匪，将直流电流检测器911，912^.. 91Μ…9Ν1，9Ν2，…9匪和集电箱81…8Ν分别设置在功率调节器21…2Ν内，而且在集电箱 81…8N内对于所述直流电流检测器911，912，…91M…9N1，9N2，…9NM串联连接开关器件 811，812-81]?和8附，8吧...8匪，对于开关器件811，812-81]\1和8附，8吧...8匪的动作，可 由远程监控装置1的曲线描绘器11经由通信装置212…2N2,12来进行选择。
[0076] 图10是用于说明本发明的实施方式10的简要结构图，与图1的实施方式不同的 是，不设置图1中在集电箱81…8N与电力系统(商用电源）5之间的直流母线71…7N上设 置的功率调节器21···2Ν，而是将功率调节器设置在太阳能电池阵列或组件41'…4N7'与 集电箱81…8Ν之间的直流电路上，而且在图1的实施方式中对于每组太阳能电池阵列41… 4Ν都设置有包括作为发电条件之一的日照计311··· 3Ν1和气温计312··· 3Ν2在内的测量装 置31···3Ν，而图10中仅在太阳能电池阵列41…4Ν中的特定的一个位置或除此以外的地点 的一个位置配置有1个包括日照计301和气温计302的测量装置30。
[0077] 图11是用于说明本发明的实施方式11的简要结构图，与图1的实施方式不同 的是，图11采用如下结构，能够使通常设置在图1中的功率调节器21…2Ν的功率转换装 置211···2Ν1的输入侧的平滑电容217···2Ν7的初始充电同步地执行。即，在功率转换装置 211.. .2Ν1的输入侧和输出侧分别设置开关器件216...2Ν6与218...2Ν8,通过由曲线描绘装 置11经由通信装置212··· 2Ν2和通信装置12对开关器件216··· 2Ν6和218··· 2Ν8进行开关 控制，从而能够使平滑电容217··· 2Ν7的初始充电同步地执行。
[0078] 图12是用于说明本发明的实施方式12的简要结构图，与图1的实施方式不同的 是，图12采用如下结构，能够使通常设置在图1中的功率调节器21…2Ν的功率转换装置 211···2Ν1的输入侧的平滑电容217…2Ν7的初始充电同步地执行。即，在功率调节器2Ρ·· 2Ν的例如通信装置212···2Ν2中设置记录装置219···2Ν9,该记录装置219···2Ν9对扫描I-V 曲线所需的由直流电压检测器214···2Ν4和直流电流检测器215···2Ν5检测出的检测值暂时 进行记录，由曲线描绘装置11经由通信装置212··· 2Ν2和12读取记录装置219··· 2Ν9所记 录的直流电压检测值和直流电流检测值，并基于此扫描I-V曲线。通过这样，即使在开关器 件216··· 2Ν6的动作有延迟的情况下，也能扫描I-V曲线。
[0079] 图13是用于说明本发明的实施方式13的简要结构图，与图1的实施方式不同的 是，将新的集电箱装置91…9Ν设置在功率调节器21…2Ν内，而不再设置图1的集电箱8Ρ·· 8Ν，且图13采用如下结构，能够使通常设置在图1中的功率调节器21…2Ν的功率转换装置 211.. .2Ν1的输入侧的平滑电容217...2Ν7的初始充电同步地执行。即，集电箱装置91…9Ν 按照以下方式构成。
[0080] 即，为了检测出构成太阳能电池阵列的每个组件的直流电流，在连接各个组件和 集电箱81…8Ν的直流母线711，712,…71Μ…7Ν1，7Ν2,…7ΝΜ上分别设置直流电流检测器 911，912，...91Μ…9Ν1，9Ν2，...9ΝΜ，并将直流电流检测器 911，912，...91Μ…9Ν1，9Ν2，… 9匪和集电箱81…8Ν分别设置在功率调节器21…2Ν内，而且在集电箱81…8Ν内对于所述 直流电流检测器911，912，...91Μ…9Ν1，9Ν2，...9ΝΜ串联连接开关器件811，812…81Μ和 8Ν1，8Ν2... 8ΝΜ，对于开关器件811，812... 81Μ和8Ν1，8Ν2... 8ΝΜ的动作，可由远程监控装置1 的曲线描绘器11经由通信装置212…2Ν2,12来进行选择。
[0081] 此外，在功率转换装置211··· 2Ν1的输入侧和输出侧分别设置开关器件216··· 2Ν6 和218··· 2Ν8,通过由曲线描绘装置11经由通信装置212··· 2Ν2和通信装置12对开关器件 216…2Ν6和218…2Ν8进行开关控制，从而能够使平滑电容217…2Ν7的初始充电同步地执 行。
[0082] 以下使用图19-图24说明上述的远程监控装置1所包括的曲线描绘装置11中具 备的未图示的显示装置的显示方法、或者曲线描绘装置11中具备的未图示的显示装置及 设置在功率调节器21…2N内的未图示的显示装置的显示方法。图19-图21都是太阳能电 池阵列为1个的情况的显示示例。图19A示出纵轴为直流功率P，横轴为直流电压V时的 P-V曲线a以及根据MPPT控制求出的最大功率点b。图19B示出纵轴为日照量和直流电流 I，横轴为直流电压V时的I-V曲线c以及日照量d。图19C示出纵轴为直流电流I，横轴为 直流电压V时的例如图5的实施方式的多个太阳能电池组件的每个组件的电流el，e2，e3。
[0083] 图20A是表示纵轴为直流功率P，横轴为直流电压V时，例如图5的实施方式中的 直流功率Pdc和交流功率Vac的图。
[0084] 图20B示出纵轴为直流电流I，横轴为直流电压V时的P-V曲线f以及最大功率点 g°
[0085] 图21是表示纵轴为直流功率P，横轴为直流电压V时，例如图8的实施方式中的由 开关器件811，812, "·81Μ得到的全直流电压区域中的P-V曲线h以及最大功率点i的显 示示例。
[0086] 图22-图24都是太阳能电池阵列为多个的情况的显示示例。图22A示出纵轴为直 流功率P，横轴为直流电压V时的P-V曲线j以及根据MPPT控制求出的最大功率点k。图 22B示出纵轴为日照量和直流电流I，横轴为直流电压V时的I-V曲线1以及日照量m。图 22C示出纵轴为直流电流I，横轴为直流电压V时的例如图5的实施方式的多个太阳能电池 组件的每个组件的电流nl，n2, n3, n4, n5, n6。
[0087] 图23A是表示纵轴为直流功率P，横轴为直流电压V时，例如图5的实施方式中的 直流功率Pdc和交流功率Vac的图。
[0088] 图23B示出纵轴为直流电流I，横轴为直流电压V时的P-V曲线〇以及最大功率点 p，q。
[0089] 图24是表示纵轴为直流功率P，横轴为直流电压V时，例如图8的实施方式中的由 开关器件811，812, "·81Μ得到的全直流电压区域的P-V曲线r以及最大功率点s，t的显 示示例。
[0090] 下面说明本发明的变形例。上述实施方式都是太阳能电池阵列为多组的情况，也 可以由一组太阳能电池阵列来构成。在这种情况下，太阳能电池阵列由多个太阳能电池组 件组成，且太阳能发电系统中设置有可使所述太阳能电池阵列的输出特性和所述太阳能电 池阵列的发电条件同步地进行显示的控制装置。
[0091] 另外，本发明的太阳能发电系统中，包括：一组太阳能电池阵列；功率调节器，该 功率调节器或者是将所述太阳能电池阵列发出的直流电转换成所要的直流电并进一步将 其转换成交流电以提供给交流电力系统，或者是将所述太阳能电池阵列发出的直流电转换 成交流电并提供给所述交流电力系统；远程监控装置，该远程监控装置对所述交流电力系 统的状态进行监控；以及测量装置，该测量装置对所述太阳能电池阵列的发电条件进行测 量，所述太阳能发电系统包括：
[0092] 通信系统，该通信系统中在所述远程监控装置和所述功率调节器和所述测量装置 中分别设置有通信装置，且包括信号传输路径，该信号传输路径使所述远程监控装置的通 信装置与所述测量装置的通信装置之间以及所述远程监控装置的通信装置与所述功率调 节器的通信装置之间能进行通信；
[0093] 控制切换装置，其中所述功率调节器经由所述通信系统从所述远程监控装置接收 直流电压指令或直流电流指令以及控制切换指令，且该控制切换装置从MPPT控制切换成 利用所述直流电压指令Vref或直流电流指令Iref的电压控制或电流控制，该MPPT控制进 行控制使得所述功率调节器所具有的功率转换装置的输出成为最大；
[0094] 发电条件检测器，该发电条件检测器设置在所述测量装置中，并对所述太阳能电 池阵列的发电条件进行检测；
[0095] 直流电压检测器，该直流电压检测器对作为所述太阳能电池阵列的输出的直流电 压进行检测；
[0096] 直流电流检测器，该直流电流检测器对作为所述太阳能电池阵列的输出的直流电 流进行检测；以及
[0097] 曲线描绘装置，该曲线描绘装置设置在所述远程监控装置中，读取所述直流电流 检测器所检测出的直流电流检测值（I)和所述直流电压检测器所检测出的直流电压检测 值（V)，由此对所述太阳能电池阵列的I-V特性图进行描绘，并且在所述I-V特性图中描 绘所述发电条件检测器所检测出的发电条件，与从所述远程监控装置将所述直流电压指令 或所述直流电流指令以及所述控制切换指令向所述控制切换装置进行发送同步地，对所述 I-V特性图和所述发电条件检测值进行描绘，并且对其进行显示。
[0098] 此外，本发明的太阳能发电系统中，包括：一组太阳能电池阵列；功率调节器，该 功率调节器或者是将所述太阳能电池阵列发出的直流电转换成所要的直流电并进一步将 其转换成交流电以提供给交流电力系统，或者是将所述太阳能电池阵列发出的直流电转换 成交流电并提供给所述交流电力系统；远程监控装置，该远程监控装置对所述交流电力系 统的状态进行监控；以及测量装置，该测量装置对所述太阳能电池阵列的发电条件进行测 量，所述太阳能发电系统包括：
[0099] 通信系统，该通信系统中在所述远程监控装置和所述功率调节器以及所述测量装 置中分别设置有通信装置，且包括信号传输路径，该信号传输路径使所述远程监控装置的 通信装置与所述测量装置的通信装置之间以及所述远程监控装置的通信装置与所述功率 调节器的通信装置之间能进行通信；
[0100] 控制切换装置，其中所述功率调节器经由所述通信系统从所述远程监控装置接收 直流电压指令或直流电流指令以及控制切换指令，且该控制切换装置从MPPT控制切换成 利用所述直流电压指令Vref或直流电流指令Iref的电压控制或电流控制，该MPPT控制进 行控制使得所述功率调节器所具有的功率转换装置的输出成为最大；
[0101] 发电条件检测器，该发电条件检测器设置在所述测量装置中，并对所述太阳能电 池阵列的发电条件进行检测；
[0102] 直流电压检测器，该直流电压检测器对作为所述太阳能电池阵列的输出的直流电 压进行检测；
[0103] 直流电流检测器，该直流电流检测器对作为所述太阳能电池阵列的输出的直流电 流进行检测；以及
[0104] 曲线描绘装置，该曲线描绘装置设置在所述远程监控装置中，且与从所述远程监 控装置发送所述直流电压指令或所述直流电流指令同步地，读取所述直流电流检测器所检 测出的直流电流检测值（I)和所述直流电压检测器所检测出的直流电压检测值（V)，并根 据基于所述直流电压检测值（V)和所述直流电流检测值（I)计算出的直流功率（P)和所述 直流电压检测值（V)对P-V特性图进行描绘，并且在该P-V特性图中描绘所述发电条件检 测器所检测出的发电条件，与从所述远程监控装置将所述直流电压指令或所述直流电流指 令以及所述控制切换指令向所述控制切换装置进行发送同步地，对所述P-V特性图和所述 日照强度检测值和所述气温检测值进行描绘，并且对其进行显示。
[0105] 另外，本发明的太阳能发电系统中，包括：一组太阳能电池阵列；功率调节器，该 功率调节器或者是将所述太阳能电池阵列发出的直流电转换成所要的直流电并进一步将 其转换成交流电以提供给交流电力系统，或者是将所述太阳能电池阵列发出的直流电转换 成交流电并提供给所述交流电力系统；远程监控装置，该远程监控装置对所述交流电力系 统的状态进行监控；以及测量装置，该测量装置对所述太阳能电池阵列的发电条件进行测 量，所述太阳能发电系统包括：
[0106] 通信系统，该通信系统中在所述远程监控装置和所述功率调节器和所述测量装置 中分别设置有通信装置，且包括信号传输路径，该信号传输路径使所述远程监控装置的通 信装置与所述测量装置的通信装置之间以及所述远程监控装置的通信装置与所述功率调 节器的通信装置之间能进行通信；
[0107] 控制切换装置，其中所述功率调节器经由所述通信系统从所述远程监控装置接收 直流电压指令或直流电流指令以及控制切换指令，且该控制切换装置从MPPT控制切换成 利用所述直流电压指令Vref或直流电流指令Iref的电压控制或电流控制，该MPPT控制进 行控制使得所述功率调节器所具有的功率转换装置的输出成为最大；
[0108] 发电条件检测器，该发电条件检测器设置在所述测量装置中，并对所述太阳能电 池阵列的发电条件进行检测；
[0109] 直流电压检测器，该直流电压检测器对作为所述太阳能电池阵列的输出的直流电 压进行检测；
[0110] 直流电流检测器，该直流电流检测器对作为所述太阳能电池阵列的输出的直流电 流进行检测；以及
[0111] 曲线描绘装置，该曲线描绘装置设置在所述远程监控装置中，且与从所述远程监 控装置发送所述直流电压指令或所述直流电流指令同步地，读取所述直流电流检测器所检 测出的直流电流检测值（I)和所述直流电压检测器所检测出的直流电压检测值（V)，由此 对I-V特性图进行描绘，并且根据基于所述直流电压检测值（V)和所述直流电流检测值（I) 计算出的直流功率（P)和所述直流电压检测值（V)对P-V特性图进行描绘，并且在该P-V 特性图中描绘所述发电条件检测器所检测出的发电条件，与从所述远程监控装置将所述直 流电压指令或所述直流电流指令以及所述控制切换指令向所述控制切换装置进行发送同 步地，对所述太阳能电池阵列的I-V特性图和所述太阳能电池阵列的P-V特性图以及所述 发电条件检测值进行描绘，并且对其进行显示。
[0112] 此外，本发明的太阳能发电系统中，包括：一组太阳能电池阵列；功率调节器，该 功率调节器或者是将所述太阳能电池阵列发出的直流电转换成所要的直流电并进一步将 其转换成交流电以提供给交流电力系统，或者是将所述太阳能电池阵列发出的直流电转换 成交流电并提供给所述交流电力系统；远程监控装置，该远程监控装置对所述交流电力系 统的状态进行监控；以及测量装置，该测量装置对所述太阳能电池阵列的发电条件进行测 量，所述太阳能发电系统包括：
[0113] 通信系统，该通信系统中在所述远程监控装置和所述功率调节器和所述测量装置 中分别设置有通信装置，且包括信号传输路径，该信号传输路径使所述远程监控装置的通 信装置与所述测量装置的通信装置之间以及所述远程监控装置的通信装置与所述功率调 节器的通信装置之间能进行通信；
[0114] 控制切换装置，其中所述功率调节器经由所述通信系统从所述远程监控装置接收 直流电压指令或直流电流指令以及控制切换指令，且该控制切换装置从MPPT控制切换成 利用所述直流电压指令Vref或直流电流指令Iref的电压控制或电流控制，该MPPT控制进 行控制使得所述功率调节器所具有的功率转换装置的输出成为最大；
[0115] 发电条件检测器，该发电条件检测器设置在所述测量装置中，并对所述太阳能电 池阵列的发电条件进行检测；
[0116] 直流电压检测器，该直流电压检测器对作为所述太阳能电池阵列的输出的直流电 压进行检测；
[0117] 直流电流检测器，该直流电流检测器对作为所述太阳能电池阵列的输出的直流电 流进行检测；
[0118] 交流功率检测器，该交流功率检测器对作为所述功率转换装置的输出的交流功率 进行检测；以及
[0119] 曲线描绘装置，该曲线描绘装置设置在所述远程监控装置中，且与从所述远程监 控装置发送所述直流电压指令或所述直流电流指令同步地，读取所述直流电流检测器所检 测出的直流电流检测值（I)和所述直流电压检测器所检测出的直流电压检测值（V)，由此 对I-V特性图进行描绘，并且根据基于所述直流电压检测值（V)和所述直流电流检测值（I) 计算出的直流功率（P)和所述直流电压检测值（V)对P-V特性图进行描绘，并且在该P-V 特性图中描绘所述发电条件检测器所检测出的发电条件和所述交流功率检测器所检测出 的交流功率检测值，与从所述远程监控装置将所述直流电压指令或所述直流电流指令以及 所述控制切换指令向所述控制切换装置进行发送同步地，对所述太阳能电池阵列的I-V特 性图和所述太阳能电池阵列的P-V特性图以及所述发电条件检测值进行描绘，并且对其进 行显示。
[0120] 另外，本发明的太阳能发电系统中，包括：一组太阳能电池阵列；功率调节器，该 功率调节器或者是将所述太阳能电池阵列发出的直流电转换成所要的直流电并进一步将 其转换成交流电以提供给交流电力系统，或者是将所述太阳能电池阵列发出的直流电转换 成交流电并提供给所述交流电力系统；远程监控装置，该远程监控装置对所述交流电力系 统的状态进行监控；以及测量装置，该测量装置对所述太阳能电池阵列的发电条件进行测 量，所述太阳能发电系统包括：
[0121] 通信系统，该通信系统中在所述远程监控装置和所述功率调节器和所述测量装置 中分别设置有通信装置，且包括信号传输路径，该信号传输路径使所述远程监控装置的通 信装置与所述测量装置的通信装置之间以及所述远程监控装置的通信装置与所述功率调 节器的通信装置之间能进行通信；
[0122] 控制切换装置，其中所述功率调节器经由所述通信系统从所述远程监控装置接收 直流电压指令或直流电流指令以及控制切换指令，且该控制切换装置从MPPT控制切换成 利用所述直流电压指令Vref或直流电流指令Iref的电压控制或电流控制，该MPPT控制进 行控制使得所述功率调节器所具有的功率转换装置的输出成为最大；
[0123] 发电条件检测器，该发电条件检测器设置在所述测量装置中，并对所述太阳能电 池阵列的发电条件进行检测；
[0124] 直流电压检测器，该直流电压检测器对作为所述太阳能电池阵列的输出的直流电 压进行检测；
[0125] 直流电流检测器，该直流电流检测器对作为所述太阳能电池阵列的输出的直流电 流进行检测；以及
[0126] 曲线描绘装置，该曲线描绘装置设置在所述远程监控装置中，且与从所述远程监 控装置发送所述直流电压指令或所述直流电流指令同步地，读取所述直流电流检测器所检 测出的直流电流检测值（I)和所述直流电压检测器所检测出的直流电压检测值（V)，由此 对I-V特性图进行描绘，并且根据基于所述直流电压检测值（V)和所述直流电流检测值（I) 计算出的直流功率（P)和所述直流电压检测值（V)对P-V特性图进行描绘，并且在该P-V 特性图中描绘所述发电条件检测器所检测出的发电条件和所述交流功率检测器所检测出 的交流功率检测值，与从所述远程监控装置将所述直流电压指令或所述直流电流指令以及 所述控制切换指令向所述控制切换装置进行发送同步地，对所述太阳能电池阵列的I-V特 性图和所述太阳能电池阵列的P-V特性图以及所述发电条件检测值进行描绘，并且对其进 行显示。
[0127] 此外，本发明的太阳能发电系统中，所述太阳能电池阵列被分割为多个太阳能电 池组件，且在所述功率调节器所具有的功率转换装置的输入侧包括直流平滑电容，
[0128] 在所述各太阳能电池组件所连接的电路中设置有开关器件，使得能够选择所述各 太阳能电池组件中的任一个，进一步在所述直流平滑电容的输入侧设置有电路开关器件， 该电路开关器件可使所述平滑电容的初始充电与所述曲线描绘装置的描绘动作同时进行。
[0129] 另外，本发明的太阳能发电系统中，由多个太阳能电池阵列组构成，对于每个太阳 能电池阵列分别包括曲线描绘装置，该曲线描绘装置至少对作为每个所述太阳能电池阵列 的输出的直流电流I和直流电压V的输出特性进行描绘，其中设置有控制装置，该控制装置 可对所述各曲线描绘装置同步地进行显示控制。
[0130] 另外，上述说明中，包括通信装置和信号传输路径的通信系统中包括有线通信系 统、无线通信系统、将有线通信及无线通信组合后的通信系统中的任一个系统。
[0131] 工业上的实用性
[0132] 本发明并不局限于上述的大规模例如兆瓦级太阳能发电系统或者集中并网型太 阳能发电系统，显然也适用于除此以外的太阳能发电系统、对太阳能发电电池系统进行评 估的实机验证系统。
【权利要求】
1. 一种太阳能发电系统，包括： 太阳能电池阵列，该太阳能电池阵列包含多个太阳能电池组件； 输出检测装置，该输出检测装置对所述太阳能电池阵列的输出进行检测； 测量装置，该测量装置对所述太阳能电池阵列的发电条件进行测量；以及 显示控制装置，该显示控制装置基于由所述输出检测装置检测出的所述太阳能电池阵 列的输出和由所述测量装置测量出的所述太阳能电池阵列的发电条件，进行显示控制以使 所述太阳能电池阵列的输出特性的描绘和所述太阳能电池阵列的发电条件的描绘同步。
2. -种太阳能发电系统，包括： 多个太阳能电池阵列，该多个太阳能电池阵列分别包含多个太阳能电池组件； 输出检测装置，该输出检测装置对于每个所述太阳能电池阵列，对所述太阳能电池阵 列的输出进行检测； 测量装置，该测量装置对于每个所述太阳能电池阵列，对所述太阳能电池阵列的发电 条件进行测量；以及 显示控制装置，该显示控制装置对于每个所述太阳能电池阵列，基于由所述输出检测 装置检测出的所述太阳能电池阵列的输出和由所述测量装置测量出的所述太阳能电池阵 列的发电条件，进行显示控制以使所述太阳能电池阵列的输出特性的描绘和所述太阳能电 池阵列的发电条件的描绘同步。
3. 如权利要求2所述的太阳能发电系统，其特征在于， 所述显示控制装置进行显示控制以使所述多个太阳能电池阵列的输出特性的描绘同 止 /J/ 〇
【文档编号】H02S40/30GK104143956SQ201410133914
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2010年2月26日 优先权日:2010年2月26日
【发明者】井川英一, 藤原直树, 大关崇, 李庚垂 申请人:东芝三菱电机产业系统株式会社, 独立行政法人产业技术总合研究所