概要
工場や倉庫の屋根上，ダムやため池の水上，農地のソーラーシェアリングなどの様々な箇所に，太陽電池発電設備は設置されています。
2019年に消費者庁から報告された「住宅用太陽光発電システムから発生した火災事故等」や弊社がこれまで実施してきた調査内容から太陽電池発電設備における直流部の安全のために監視すべき対象を３つの項目で考えました。
・絶縁性能（急を要する危険因子）
・バイパス回路の健全性（差し迫った危険因子）
・セルストリング回路の健全性（近い将来の危険因子）
これらの監視対象の異常を早期に検出し，駆け付け，是正していくことが保安力の向上に繋がります。これらを実現するために開発したシステムがＰＶ遠隔安全診断システムです。愛称はSSoTで，産業用太陽光発電システム（S）をそっと（SoT）見守るエスソットです。
ＰＶ遠隔安全診断システム
図1 ＰＶ遠隔安全診断システムの全体図
全体のシステムについて図1に示します。現地機器とクラウドサーバからシステムが構築されています。
①太陽電池発電設備の直流部に自動測定機器を導入します。
②各機器は遠隔通信機能により，クラウドサーバへ測定データを送信します。
③クラウドサーバは受け取った測定データを蓄積します。
④蓄積された測定データをアルゴリズムによって診断を行います。
⑤異常時，ユーザーにストリング単位で5Wsの異常情報を通知します。
⑥異常情報を受け取ったユーザーは，該当する設備に駆け付け是正を行います。
図2 現地機器の取付例
現地機器について図2に示します。現地機器は，蓄電機能と外部通信機能を備えています。
電力はPVストリングから少量供給して動作します。そのため，AC電源や通信線を別途準備する必要はありません。
図3 各システムでのSSoTの導入図
太陽電池発電設備は分散型PCSで組まれたシステムと，一局集中型PCSで組まれたシステムがあります。
それぞれのシステムでSSoTの導入図を図3に示します。分散型PCSあるいは接続箱から各ストリングの間にSSoTを接続します。赤色で示した範囲が追加部分となります。要件はストリングの電圧が1,000Vまで，電流が20Aまで，12ストリングまでとなります。
図4 SSoTの一日の動き
SSoTの一日の動きを図4に示します。
①夜間にSSoTはストリング単位で各種電気項目を自動測定します。
②日の出とともに発電を開始します。
③日中にWebAppが更新されます。
④日の入とともに発電を停止します。
夜間の電気測定項目
３つの項目を夜間に測定します。
- 絶縁抵抗測定
- バイパス回路の順方向降下電圧測定
- セルストリング回路のインピーダンス測定
図5 測定例
図5に測定例を示します。このグラフは特徴的な測定データです。
測定項目はセルストリング回路のインピーダンス測定です。グラフの見方は，縦軸には高い値ほど導通性が良く，低い値ほど導通性が悪いことを示しています。
また，横軸には日付で，SSoTは1日に1回測定を行っています。異常①のストリングでは，毎日異常が継続しています。一方，異常②では日によっては導通性が改善していることがわかります。
現在も様々な設備にSSoTを設置し，CBM（予知保全）に必要なデータを蓄積しています。開発の成果は以下の学会で発表しました。
日本太陽エネルギー学会，2023年研究発表会，「42 絶縁劣化診断機能を搭載したＰＶ遠隔安全診断システムの検証」
https://www.jses-solar.jp/conference/conference-2023/program
日本太陽エネルギー学会，2022年研究発表会、セッション：D3 太陽光発電システム（安全性），「絶縁性能の劣化検出を含むＰＶ遠隔安全診断システムの開発」
https://www.jses-solar.jp/conference/conference2022-2
令和４年電気学会全国大会、「7-014 ＰＶ遠隔安全診断システムの開発」
https://gakkai-web.net/iee/program/2022/index.html
日本太陽エネルギー学会，2021年研究発表会、セッション：A9 太陽光発電VII(不具合④)，「PV遠隔診断システムによる異常状態の検出に関する検討」
https://www.jses-solar.jp/conference/conference2021
2021年電気設備学会全国大会，「D-10 太陽光発電システムにおける天候による各種計測への影響に関する検討」
https://www.ieiej.or.jp/activity/award/conference_2021.html
日本太陽エネルギー学会、2020年研究発表会、セッション：C7 PV性能診断、「住宅用太陽光発電システムのための遠隔診断システムの開発」
https://www.jses-solar.jp/conference/conference2020
2020年電気設備学会全国大会、「G-3 住宅用太陽光発電システム用遠隔診断システムの開発」
https://www.ieiej.or.jp/conference/p2020.html
令和２年電気学会全国大会、「7-012 住宅用太陽光発電システムのための報知器」
https://www.iee.jp/pub/convention/
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※ PV遠隔安全診断システム SoT（そっと、）はビジネスモデル特許を出願しております。
※ 本製品は開発中のため、予告なく仕様を変更する場合があります。