JP5288157B2 - Photovoltaic power generation device using dye-sensitized solar cell - Google Patents
Photovoltaic power generation device using dye-sensitized solar cell Download PDFInfo
- Publication number
- JP5288157B2 JP5288157B2 JP2007293551A JP2007293551A JP5288157B2 JP 5288157 B2 JP5288157 B2 JP 5288157B2 JP 2007293551 A JP2007293551 A JP 2007293551A JP 2007293551 A JP2007293551 A JP 2007293551A JP 5288157 B2 JP5288157 B2 JP 5288157B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- operating point
- dye
- solar cell
- point voltage
- sensitized solar
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/542—Dye sensitized solar cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/549—Organic PV cells
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
Description
本発明は、色素増感太陽電池を用いた太陽光発電装置に関する。 The present invention relates to a solar power generation device using a dye-sensitized solar cell.
近年、環境問題、エネルギー問題の観点から、太陽電池を電源とした発電システムが注目されている。特に、現在、実用化されている太陽電池は、単結晶シリコン、多結晶シリコン、非晶質(アモルファス)シリコン等を用いたPN接合を利用して形成されたものが主流となっている。これらの太陽電池はメンテナンスも少なく、当該太陽電池に日照さえあれば電力を得ることが可能であるが、当該電力は日射量に大きく影響する。そのため、これまでに、太陽電池から電力を効率良く取り出すことを目的とした、光電池の最大出力電力制御方式に関する技術が開示されている(例えば、特許文献1)。 In recent years, a power generation system using a solar cell as a power source has attracted attention from the viewpoint of environmental problems and energy problems. In particular, solar cells currently in practical use are mainly formed using PN junctions using single crystal silicon, polycrystalline silicon, amorphous silicon, or the like. These solar cells have little maintenance, and it is possible to obtain electric power as long as the solar cells have sunshine, but the electric power greatly affects the amount of solar radiation. For this reason, a technique related to a maximum output power control method for photovoltaic cells has been disclosed so far, which aims to efficiently extract power from solar cells (for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載の光電池の最大出力電力方式は、所謂、山登り法という最大電力追従方式を採用している。この方法では、一定の時間間隔で太陽電池の動作点電圧を増加或いは減少させた際に、太陽電池の出力電力が増加した場合には、更に動作点電圧を同じ方向に変化させ、太陽電池の出力電力が減少した場合には、動作点電圧を逆方向に変化させる。このように特許文献1に記載の光電池の最大出力電力制御方式は、前回の出力電力と今回の出力電力とを比較し、より大きな出力電力が得られるように動作点電圧を移動させ太陽電池が最大電力点付近で発電可能なように制御を行っている。しかしながら、特許文献1に記載の光電池の最大電力制御方式では、最大電力付近で常に動作点を変化させるため、常に電力損失が生じることとなる。
The maximum output power method of the photovoltaic cell described in
また、動作電圧を変化させて最大電力動作点を探索するモードと、動作電圧を保持するモードとを切り替えて最大電力追尾制御を行うことにより、電力損失の低減を図る技術もある(例えば、特許文献2)。 There is also a technique for reducing power loss by switching between a mode for searching for the maximum power operating point by changing the operating voltage and a mode for holding the operating voltage to perform maximum power tracking control (for example, patents). Reference 2).
特許文献2に記載の最大電力追尾制御方法では、まず、現在の出力電力と前回サンプリング時の出力電力との比較結果から、最大出力動作点付近で動作しているか否かの判定を行い、最大電力出力動作点付近で動作していないと判定された場合には、動作目標動作電圧を変化させて最大出力動作点を探索する。そして、上述のような制御を行うことにより、太陽電池の動作電圧が最大出力動作点付近に到達した場合には、目標動作電圧を常に一定に保持している。
In the maximum power tracking control method described in
このように制御モードを切り替えることにより、電力損失の低減を図っているが、最大出力動作点付近の検出を行うまでは、電力損失を含んで動作することとなる。特に、現在主として利用されているシリコン半導体等のPN接合を利用した太陽電池においては、最大出力が期待できる晴天時の正午付近では、電力損失を低減することが可能であるが、それ以外の時間帯であると、日射強度の変化と共に、電力損失を含んで動作することとなる。そこで、このような太陽電池に替わる技術として、色素増感太陽電池が注目されている。色素増感太陽電池は、半導体層に光増感色素を吸着させて形成され、上述のPN接合による太陽電池とは異なるメカニズムで作動する。 By switching the control mode in this way, the power loss is reduced. However, until the vicinity of the maximum output operating point is detected, the operation is performed including the power loss. In particular, in solar cells using PN junctions such as silicon semiconductors, which are mainly used at present, it is possible to reduce power loss around noon during fine weather when maximum output can be expected. If it is a belt, it will operate with power loss as well as changes in solar radiation intensity. Therefore, a dye-sensitized solar cell has attracted attention as a technology that can replace such a solar cell. The dye-sensitized solar cell is formed by adsorbing a photosensitizing dye to a semiconductor layer, and operates by a mechanism different from the above-described solar cell using a PN junction.
色素増感太陽電池は、光透過性を有する基板と当該基板に積層された光透過性を有する導電層と受光に伴って電子を放出する色素とを有する光極と、当該光極に対して所定の間隔を隔てて対面すると共に導電性を有する対極と、光極と対極との間に挟持された電荷移動層とからなる。一般的に、色素としてはルテニウム錯体が使用され、電荷移動層としては、ヨウ素等の電解質を含む導電体が使用されている。色素増感太陽電池においては、色素が太陽光を吸収して励起されると電子を放出する現象、ルテニウム錯体からなる色素に残った正孔が電荷移動層のヨウ素を酸化させる現象、酸化されたヨウ素が対極から電子を受け取り還元される現象を利用して電力が得られる。単一のセルが光照射を受けた場合には、上述した一連の現象により電圧及び電流を発生する。 A dye-sensitized solar cell includes a light electrode having a light-transmitting substrate, a light-transmitting conductive layer laminated on the substrate, and a dye that emits electrons upon receiving light, and the light electrode. It is composed of a counter electrode facing each other at a predetermined interval and having conductivity, and a charge transfer layer sandwiched between the photoelectrode and the counter electrode. In general, a ruthenium complex is used as the dye, and a conductor containing an electrolyte such as iodine is used as the charge transfer layer. In dye-sensitized solar cells, the dye emits electrons when it is excited by absorbing sunlight, the holes remaining in the ruthenium complex dye oxidize iodine in the charge transfer layer, and is oxidized Electric power is obtained by utilizing the phenomenon that iodine is reduced by receiving electrons from the counter electrode. When a single cell is irradiated with light, voltage and current are generated by the series of phenomena described above.
この色素増感太陽電池は、日射の入射角依存性が低く、日射が散乱光であっても発電するといった特徴を有している。これらの特徴を有していることから、日射強度が弱く、太陽の位置が低い、且つ散乱光成分の多い朝夕の時間帯であっても、効率良く太陽エネルギーを電気エネルギーに変換することが可能である。また、同じ定格出力のシリコン半導体系太陽電池と比較した場合であっても、得られる出力が高くなるという報告もあり、晴天時の正午付近のみ電力損失を低減することが可能な特許文献1や特許文献2に記載の制御方法では、色素増感太陽電池の特徴を十分に生かすことができない。
This dye-sensitized solar cell has a feature that the incident angle dependency of solar radiation is low and power is generated even when the solar radiation is scattered light. Because of these characteristics, solar energy can be efficiently converted into electrical energy even in the morning and evening hours when the solar radiation intensity is weak, the position of the sun is low, and there are many scattered light components. It is. In addition, even when compared with a silicon semiconductor solar cell having the same rated output, there is a report that the output obtained is high, and
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、色素増感太陽電池からの出力を効率良く得ることが可能な色素増感太陽電池を用いた太陽光発電装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a photovoltaic power generation apparatus using a dye-sensitized solar cell capable of efficiently obtaining an output from the dye-sensitized solar cell. There is to do.
上記目的を達成するための本発明に係る色素増感太陽電池を用いた太陽光発電装置の特徴構成は、日射強度と色素増感太陽電池の温度とに基づいて決定される前記色素増感太陽電池の動作点を制御する動作点電圧が、予め月時別に分類して格納される動作点電圧格納部と、その時点の月時を含むカレンダー情報を取得するカレンダー情報取得部と、前記カレンダー情報に対応する動作点電圧を前記動作点電圧格納部から抽出して前記色素増感太陽電池の動作点を制御する制御指示値に設定する制御指示値設定部と、前記設定された制御指示値に基づいて、前記色素増感太陽電池の動作点を制御する制御部と、を備える点にある。 In order to achieve the above object, the characteristic configuration of the solar power generation apparatus using the dye-sensitized solar cell according to the present invention is determined based on the solar radiation intensity and the temperature of the dye-sensitized solar cell. An operating point voltage storing unit in which operating point voltages for controlling the operating point of the battery are classified and stored in advance according to the month, a calendar information acquiring unit for acquiring calendar information including the current month and time, and the calendar information A control instruction value setting unit that extracts an operating point voltage corresponding to the operating point voltage storage unit and sets the control instruction value to control the operating point of the dye-sensitized solar cell, and the set control instruction value And a control unit that controls an operating point of the dye-sensitized solar cell.
このような特徴構成によれば、制御部が色素増感太陽電池の動作点を制御する制御指示値として、予め日射強度と色素増感太陽電池の温度とに基づいて決定される動作点電圧のうち、特にその時点のカレンダー情報に対応する動作点電圧を制御指示値として用いて制御する。このため、一日を通して変化する日射強度、或いは一年を通して変化する日射強度に応じて電力損失の少ない動作を行うことができる。したがって、色素増感太陽電池からの出力を効率良く得ることが可能な色素増感太陽電池を用いた太陽光発電装置を実現することが可能となる。 According to such a characteristic configuration, as a control instruction value for the control unit to control the operating point of the dye-sensitized solar cell, the operating point voltage determined in advance based on the solar radiation intensity and the temperature of the dye-sensitized solar cell. In particular, the control is performed using the operating point voltage corresponding to the calendar information at that time as the control instruction value. For this reason, operation | movement with few electric power losses can be performed according to the solar radiation intensity which changes throughout the day, or the solar radiation intensity which changes throughout a year. Therefore, it is possible to realize a solar power generation apparatus using a dye-sensitized solar cell that can efficiently obtain an output from the dye-sensitized solar cell.
また、前記動作点電圧は、前記色素増感太陽電池の積算動作時間に応じて算出される予測値に更新されると好適である。 Further, it is preferable that the operating point voltage is updated to a predicted value calculated in accordance with an accumulated operating time of the dye-sensitized solar cell.
このように構成であれば、太陽光発電装置の連続運転により、色素増感太陽電池の出力特性が経年変化した場合であっても、動作点電圧が積算動作時間に応じて算出される予測値に更新される。このため、その時点の色素増感太陽電池の出力特性に応じた動作点電圧を制御指示値に設定して制御することが可能となる。したがって、有効に太陽エネルギーを電気エネルギーに変換することが可能となる。 With this configuration, even when the output characteristics of the dye-sensitized solar cell change over time due to continuous operation of the solar power generation device, the predicted value at which the operating point voltage is calculated according to the accumulated operating time Updated to For this reason, it becomes possible to set and control the operating point voltage corresponding to the output characteristics of the dye-sensitized solar cell at that time as the control instruction value. Therefore, solar energy can be effectively converted into electric energy.
また、前記動作点電圧は、予め設定された時間における前記色素増感太陽電池の出力電力の積算値に応じて更新されると好適である。 Further, it is preferable that the operating point voltage is updated according to an integrated value of output power of the dye-sensitized solar cell at a preset time.
このような構成であれば、予め設定された時間における色素増感太陽電池の出力電力の積算値が、例えば前回の時間における出力電力の積算値よりも低下している場合には、電力損失を低減することが可能な動作点電圧に更新し、当該動作点電圧を制御指示値として設定して制御することにより長期に亘って電力損失の低い太陽光発電装置を実現することが可能となる。 With such a configuration, when the integrated value of the output power of the dye-sensitized solar cell at the preset time is lower than the integrated value of the output power at the previous time, for example, the power loss is reduced. By updating to an operating point voltage that can be reduced, and setting and controlling the operating point voltage as a control instruction value, it is possible to realize a solar power generation device with low power loss over a long period of time.
また、前記動作点電圧格納部に格納されている動作点電圧が、更に地域別に分類されていると好適である。 Moreover, it is preferable that the operating point voltages stored in the operating point voltage storage unit are further classified by region.
このような構成であれば、その地域の日射強度に適した動作点電圧を制御指示値として設定して制御することできるため、更に効率良く色素増感太陽電池を動作させることが可能となる。 With such a configuration, it is possible to set and control the operating point voltage suitable for the solar radiation intensity in the region as the control instruction value, so that it is possible to operate the dye-sensitized solar cell more efficiently.
1.第一の実施形態
以下、本発明の第一の実施形態について図面に基づいて説明する。図1は、本実施形態に係る色素増感太陽電池10を用いた太陽光発電装置1の概略構成を模式的に示したブロック図である。本太陽光発電装置1は、日射強度と色素増感太陽電池10の温度とに基づいて決定される色素増感太陽電池10の動作点を制御する動作点電圧を、予め月時別に分類された設定されたものの中から制御指示値として設定して制御する機能を備えている。
1. First Embodiment Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram schematically showing a schematic configuration of a solar
本太陽光発電装置1は、色素増感太陽電池10、カレンダー情報取得部11、制御部12、制御指示値設定部13、動作点電圧格納部14、電力変換部15の各機能部を備える。以下、本太陽光発電装置1の各部の構成について説明する。
The solar
色素増感太陽電池10に用いられるセルのセル電圧は1V程度である。そのため、色素増感太陽電池10は、太陽光発電装置1に接続される負荷100を動作させるのに必要な電圧値にすると共に、負荷100が消費する消費電流に応じた供給能力を確保するために、複数のセルを直並列に接続して用いられる。この色素増感太陽電池10は、詳細は後述するが動作点を制御する動作点電圧が制御指示値として制御部12により制御されて動作する。
The cell voltage of the cell used for the dye-sensitized
カレンダー情報取得部11は、その時点の月時を含むカレンダー情報を取得する。その時点とは本太陽光発電装置1を運転している時点であり、月時とは月及び時間を示す。したがって、その時点の月時を含むカレンダー情報とは、太陽光発電装置1を運転している時点の月及び時間を含む情報である。このようなカレンダー情報を取得するカレンダー情報取得部11は、例えば太陽光発電装置1が有する内蔵時計であっても良い。
The calendar
動作点電圧格納部14は、日射強度と色素増感太陽電池10の温度とに基づいて決定される色素増感太陽電池10の動作点を制御する動作点電圧が、予め月時別に分類して格納される。動作点電圧格納部14に格納される動作点電圧は、図2に示されるように月と時間とにより分類されて格納される。この動作点電圧で、本太陽光発電装置1に使用される色素増感太陽電池10の動作点が制御されると、最大電力を得ることが可能となる。この動作点電圧を決定するにあたり、例えば、気象庁等で報告されるアメダス日射量データ等を用いると好適である。例えば、5月22日午前9時30分の日射強度が830W/m2、色素増感太陽電池10の温度が52℃である場合には、日射強度830W/m2、色素増感太陽電池10の温度52℃での電圧電流特性から最大電力を得ることが可能な動作点電圧を求め、この動作点電圧を、5月/午前9時での動作点電圧として決定する。
The operating point
また、図2では、月時別の分類に係る時間間隔を1時間とした場合の例を図示したが、これに限定されるものではない。例えば、5分毎に分類しても良いし、30分毎に分類することも当然に可能である。また、動作点電圧格納部14に格納される動作点電圧を決定するにあたって用いるアメダス日射量データ等は本太陽光発電装置1が設置される場所に最も近い観測点でのデータを用いると好適である。更に、動作点電圧は、晴天時及び曇天時を含む複数年のアメダス日射量データ等から平均積算日射量を算出し、当該算出結果から得られた日射強度を用いることで、晴天時及び曇天時の双方において電力損失の少ない動作点電圧を決定することも可能である。
In FIG. 2, an example in which the time interval related to the classification according to the month is set to 1 hour is illustrated, but the present invention is not limited to this. For example, it is possible to classify every 5 minutes or naturally every 30 minutes. Further, it is preferable to use data at an observation point closest to the place where the present solar
図1に戻り、制御指示値設定部13は、上述の動作点電圧格納部14に格納されている月時別に分類された動作点電圧のうち、カレンダー情報取得部11により取得されたカレンダー情報に対応する動作点電圧を抽出して、色素増感太陽電池10の動作点を制御する制御指示値として設定する。具体的には、現在の月時が3月15日午前8時30分の場合とすると、カレンダー情報には3月/午前8時という情報が含まれ、当該情報に応じて制御指示値設定部13は、動作点電圧格納部14に格納される図2のような動作点電圧から「data0308」を抽出して、制御指示値に設定する。
Returning to FIG. 1, the control instruction
制御部12は、色素増感太陽電池10の動作点電圧が制御指示値設定部13により設定された制御指示値になるように制御を行い、予め設定された時間、その状態を維持するように制御する。この設定された時間は、上述の動作点電圧格納部14に格納される動作点電圧が分類される時間区分が、次の時間区分に移行するまでの時間であると好適である。当該設定された時間が経過し、カレンダー情報取得部11により取得されたカレンダー情報に基づいて、制御指示値設定部13が動作点電圧格納部14に格納される動作点から次の制御指示値として更新した場合には、制御部12は色素増感太陽電池10の動作点を制御指示値として制御を行う。このように色素増感太陽電池10の動作点が、一年を通じて一日の時間変化や月の変化に応じて変更して設定されるため、色素増感太陽電池10は最大電力出力が可能となり、電力損失の少ない効率の良い運転を行うことが可能となる。
The
ここで、色素増感太陽電池10から出力される出力電圧及び出力電流は直流である。一方、負荷100が交流負荷である場合には、色素増感太陽電池10からの出力を交流に変換する必要がある。この変換は、電力変換部15により行われる。電力変換部15は、公知のインバータ回路からなり、PWM制御により周波数変換が行われる。したがって、電力変換部15の出力は交流出力となり、負荷100が交流負荷であっても負荷100に適した電力供給が可能となる。一方、負荷100が直流負荷である場合には、電力変換部15による交流変換は不要である。
Here, the output voltage and output current output from the dye-sensitized
次に、本実施形態に係る太陽光発電装置1から最大電力を出力する制御について説明する。図3は、本実施形態に係る太陽光発電装置1の制御の全体の手順を示すフローチャートである。以下に説明する手順は、上記の太陽光発電装置1の各機能部を構成するハードウェア又はソフトウェア(プログラム)或いはその両方の組み合わせにより実行される。
Next, control for outputting maximum power from the photovoltaic
まず、カレンダー情報取得部11が、その時点におけるカレンダー情報を取得する(ステップ#10)。このカレンダー情報には、現在の月時を示す情報が含まれる。そして、当該カレンダー情報は、制御指示値設定部13に伝達される。制御指示値設定部13は、当該カレンダー情報に対応する、即ち現在の月時に対応する動作点電圧を動作点電圧格納部14から抽出し、制御指示値に設定する(ステップ#11)。
First, the calendar
制御指示値設定部13により、現在の月時に対応する動作点電圧が制御指示値に設定されると、制御部12は色素増感太陽電池10の動作点を制御指示値で制御する(ステップ#12)。この制御は、終了するまで継続される(ステップ#13:No)。このようなフローに応じて、その時点のカレンダー情報に応じた動作点電圧を色素増感太陽電池10の動作点を制御する制御指示値として設定して制御することにより、効率良く太陽光発電装置1を運転することが可能となる。
When the operating point voltage corresponding to the current month is set to the control instruction value by the control instruction
2.第二の実施形態
以下、本発明に係る第二の実施形態について説明する。第二の実施形態は、色素増感太陽電池10の動作時間を積算する機能と、当該積算時間から色素増感太陽電池10の出力特性の経年変化を予測する機能と、当該予測により算出された予測値に応じて動作点電圧格納部14に格納される動作点電圧を更新する機能とを備えている点において、第一の実施形態と異なる。これら以外の構成については、第一の実施形態と同様である。そのため、以下では、上述の機能を中心に説明する。
2. Second Embodiment Hereinafter, a second embodiment according to the present invention will be described. In the second embodiment, the function of integrating the operating time of the dye-sensitized
図4は、第二の実施形態に係る色素増感太陽電池10を用いた太陽光発電装置1の概略構成を模式的に示したブロック図である。本実施形態においては、上述の第一の実施形態で説明した各機能部の他に運転時間積算部16と、予測値算出部17と、動作点電圧更新部18とを備えている。これら以外の各機能部の機能については、特に説明が無いものについては同様である。
FIG. 4 is a block diagram schematically showing a schematic configuration of the solar
運転時間積算部16は、色素増感太陽電池10の動作時間の積算値である積算動作時間の積算を行う。この積算は、制御部12により色素増感太陽電池10の動作点が制御指示値で制御された時点から積算を行う。
The operating
予測値算出部17は、運転時間積算部16により積算された積算動作時間が予め設定された時間に達すると、予測値を算出する。ここで、色素増感太陽電池10の出力特性は、図5に示されるように、その動作時間に応じて経年変化が生じることが知られている。即ち、色素増感太陽電池10の出力端子間に生じる太陽電池電圧が動作時間に応じて低下することが知られている。その結果、予め設定された動作点電圧、即ち動作点電圧格納部14に格納されている動作点電圧と、実際に最大電力を得ることができる動作点電圧との差が大きくなり、動作時間が長くなるにつれて電力損失が大きくなってしまう。
The predicted
このような電力損失が大きくなることを抑制するために、予測値算出部17は、運転時間積算部16により積算された積算動作時間と、図5のような出力の経年変化特性とに応じて、次の動作時間に応じた動作点電圧の予測値を算出する。即ち、現在の積算動作時間が8000時間であり、その積算動作時間が10000時間に達したときには、その時点の区間(T3)に対応する動作点電圧の予測値を算出する。
In order to suppress such an increase in power loss, the predicted
予測値算出部17により算出された予測値は、動作点電圧更新部18に伝達される。動作点電圧更新部18は、動作点電圧格納部14に格納されている月時毎の動作点電圧を予測値に更新する。このようにして、本太陽光発電装置1は、連続運転により色素増感太陽電池10の出力特性が経年変化した場合であっても、動作点電圧が積算動作時間に応じて算出される予測値に更新されるため、その時点の色素増感太陽電池10の出力特性に応じた動作点電圧を制御指示値として動作させることが可能となる。したがって、有効に太陽エネルギーを電気エネルギーに変換することが可能となる。なお、予測値の予測は、予め図示しない格納部に経年変化特性を格納しておき、その経年変化特性に対応する動作点電圧の予測値を算出しても良いし、積算動作時間に対応する動作点電圧の予測値をテーブルのような形式で格納しておき、更新が必要な時点で参照するような構成であっても良い。
The predicted value calculated by the predicted
上述の通り、動作点電圧格納部14に格納される動作点電圧は、積算動作時間が予め設定された時間に達すると、色素増感太陽電池10の出力特性の経年変化特性に応じて更新される。この予め設定された時間とは、図5に示されるように積算動作時間が基準動作時間(例えば、5000時間)のN倍(整数倍)に達する毎の時間であっても良いし、或いは図5に示される各期間(T1、T2、T3等)に対して予め異なる時間を設定するようにしても良い。例えば、図5に示されるように、出力特性が積算動作時間に対して一定でない場合は、後者の各期間に対して予め異なる時間を設定する方法が好適であり、出力特性が積算動作時間に対して一様に変化する場合には前者の基準動作時間(例えば、5000時間)のN倍(整数倍)に達する毎の時間を設定する方法が好適である。
As described above, the operating point voltage stored in the operating point
次に、本実施形態に係る太陽光発電装置1から最大電力を出力する制御について説明する。図6は、本実施形態に係る太陽光発電装置1の制御の全体の手順を示すフローチャートである。
Next, control for outputting maximum power from the photovoltaic
まず、カレンダー情報取得部11が、その時点におけるカレンダー情報を取得する(ステップ#20)。このカレンダー情報には、現在の月時を示す情報が含まれる。そして、当該カレンダー情報は、制御指示値設定部13に伝達される。制御指示値設定部13は、当該カレンダー情報に対応する、即ち現在の月時に対応する動作点電圧を動作点電圧格納部14から抽出し、制御指示値に設定する(ステップ#21)。
First, the calendar
制御指示値設定部13により、現在の月時に対応する動作点電圧が制御指示値に設定されると、制御部12は色素増感太陽電池10の動作点を制御指示値で制御する(ステップ#22)。この制御の開始と共に、運転時間積算部16が動作時間の積算を開始する(ステップ#23)。制御部12による色素増感太陽電池10の動作点の制御を開始して、予め設定された時間が経過していない場合には(ステップ#24:No)、引き続き制御部12は制御を継続する(ステップ#27:No)。一方、予め設定された時間が経過した場合には(ステップ#24:Yes)、予測値算出部17は経年劣化特性に伴う色素増感太陽電池10の動作点電圧の予測値を算出する(ステップ#25)。
When the operating point voltage corresponding to the current month is set to the control instruction value by the control instruction
そして、動作点電圧更新部18は、算出された予測値から動作点電圧格納部14に格納されている動作点電圧を更新する(ステップ#26)。引き続き、制御部12により色素増感太陽電池10の動作点を制御指示値で制御する場合には(ステップ#27:No)、動作点電圧格納部14に格納されている更新された動作点電圧をカレンダー情報に基づいて抽出して使用される。また、ステップ#27において、制御部12による色素増感太陽電池10の動作点を制御指示値で制御しない場合には(ステップ#27:No)、処理を終了する。このようにして、色素増感太陽電池10の動作時間に応じて変化する動作点電圧を、その時点の出力特性に適した動作点電圧に更新し、カレンダー情報に応じた動作点電圧を色素増感太陽電池10の動作点を制御する制御指示値として設定して制御することにより、効率良く太陽光発電装置1を運転することが可能となる。
Then, the operating point
3.第三の実施形態
以下、本発明に係る第三の実施形態について説明する。第三の実施形態は、予め設定された時間毎に色素増感太陽電池10の出力電力を積算する機能と、当該出力電力を積算した積算出力電力を記録する記録機能と、当該記録された積算出力電力と次の時間における積算出力電力とを比較する電力比較機能と、当該電力比較に基づいて動作点電圧を更新する機能とを備えている点において、第一の実施形態と異なる。これら以外の構成については、第一の実施形態と同様である。そのため、以下では、上述の機能を中心に説明する。
3. Third Embodiment Hereinafter, a third embodiment according to the present invention will be described. The third embodiment includes a function of integrating the output power of the dye-sensitized
図7は、第三の実施形態に係る色素増感太陽電池10を用いた太陽光発電装置1の概略構成を模式的に示したブロック図である。本実施形態においては、上述の第一の実施形態で説明した各機能部の他に動作点電圧更新部18と、電力積算部20と、記録部21と、電力比較部22とを備えている。これら以外の各機能部の機能については、特に説明が無いものについては同様である。
FIG. 7 is a block diagram schematically showing a schematic configuration of the solar
電力積算部20は、色素増感太陽電池10の出力電力の積算値である積算出力電力の積算を行う。ここで、上述のように色素増感太陽電池10の出力は、直流電圧及び直流電流からなる。これらの出力を電力変換部15により交流負荷である負荷100に適した交流出力に変換される。電力積算部20により行われる出力電力の積算は、この交流出力に変換された出力電力について行われる。
The
そして、上述の積算出力電力は、予め設定された時間毎に積算され、記録部21に記録される。電力比較部22は、記録部21に記録されている前回の積算出力電力と、電力変換部15により積算された今回の積算出力電力との比較を行う。この比較された結果は、動作点電圧更新部18に伝達される。今回の積算出力電力が前回の積算出力電力よりも小さい場合には、動作点電圧更新部18は、動作点電圧格納部14に格納されている月時毎の動作点電圧を更新する。この更新は、動作点電圧格納部14に、予め積算出力電力毎に動作点電圧を格納しておき、該当する積算出力電力に対応する動作点電圧に更新するようにすると好適である。このようにして本太陽光発電装置1は、色素増感太陽電池10の積算出力電力に応じて、動作点電圧が更新されるため、その時点の出力電力に応じた動作点電圧を制御指示値として動作させることが可能となる。したがって、長期に亘って有効に太陽エネルギーを電気エネルギーに変換することが可能となる。
The above-described integrated output power is integrated every preset time and recorded in the
次に、本実施形態に係る太陽光発電装置1から最大電力を出力する制御について説明する。図8は、本実施形態に係る太陽光発電装置1の制御の全体の手順を示すフローチャートである。
Next, control for outputting maximum power from the photovoltaic
まず、カレンダー情報取得部11が、その時点におけるカレンダー情報を取得する(ステップ#30)。このカレンダー情報には、現在の月時を示す情報が含まれる。そして、当該カレンダー情報は、制御指示値設定部13に伝達される。制御指示値設定部13は、当該カレンダー情報に対応する、即ち現在の月時に対応する動作点電圧を動作点電圧格納部14から抽出し、制御指示値に設定する(ステップ#31)。
First, the calendar
制御指示値設定部13により、現在の月時に対応する動作点電圧が制御指示値に設定されると、制御部12は色素増感太陽電池10の動作点を制御指示値で制御する(ステップ#32)。この制御の開始と共に、電力積算部20が出力電力の積算を開始する(ステップ#33)。電力変換部15が出力電力の交流変換を行って、予め設定された時間が経過していない場合には(ステップ#34:No)、引き続き制御部12は制御を継続する(ステップ#38:No)。一方、予め設定された時間が経過している場合には(ステップ#34:Yes)、電力比較部22は記録部21に記録されている前回の積算出力電力と、今回の積算出力電力との比較を行う(ステップ#35)。
When the operating point voltage corresponding to the current month is set to the control instruction value by the control instruction
当該比較により、予め設定された時間における前回の積算出力電力よりも今回の積算出力電力の方が小さい場合には(ステップ#36:Yes)、動作点電圧更新部18により動作点電圧格納部14に格納されている動作点電圧が更新される(ステップ#37)。そして、引き続き、制御部12により色素増感太陽電池10の動作点を制御指示値で制御する場合には(ステップ#38:No)、動作点電圧格納部14に格納されている更新された動作点電圧をカレンダー情報に基づいて抽出して使用される。
If the current accumulated output power is smaller than the previous accumulated output power at a preset time by the comparison (step # 36: Yes), the operating point
一方、ステップ#36において、前回の積算出力電力よりも今回の積算出力電力の方が大きい場合には(ステップ#36:No)、動作点電圧更新部18により動作点電圧格納部14に格納されている動作点電圧の更新は行われない。また、ステップ#38において、制御部12による色素増感太陽電池10の動作点を制御指示値で制御しない場合には(ステップ#38:No)、処理を終了する。このようにして、色素増感太陽電池10の出力電力に応じて変化する動作点電圧を、その時点の出力特性に適した動作点電圧に更新し、カレンダー情報に応じた動作点電圧を色素増感太陽電池10の動作点を制御する制御指示値として設定して制御することにより、効率良く太陽光発電装置1を運転することが可能となる。
On the other hand, if the current accumulated output power is larger than the previous accumulated output power in step # 36 (step # 36: No), it is stored in the operating point
4.その他の実施形態
上記第二の実施形態において、動作点電圧は、色素増感太陽電池10の積算動作時間に応じて算出される予測値に更新され、上記第三の実施形態において、動作点電圧は、予め設定された時間における色素増感太陽電池10の出力電力の積算値に応じて更新されるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲は、これに限定されるものではない。動作点電圧が、色素増感太陽電池10の積算動作時間に応じて算出される予測値と、予め設定された時間における色素増感太陽電池10の出力電力の積算値とに応じて、更新する構成とすることも当然に可能である。
4). Other Embodiments In the second embodiment, the operating point voltage is updated to a predicted value calculated according to the accumulated operating time of the dye-sensitized
上記第三の実施形態において、動作点電圧の更新は、予め設定された時間における電力変換部15により交流変換が行われた交流出力の積算値に応じて更新されるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲は、これに限定されるものではない。色素増感太陽電池10の直流出力の積算値に応じて更新することも当然に可能である。また、例えば、負荷100が直流負荷である場合には、電力変換部15は不要とすることも当然に可能である。更には、負荷100が直流負荷であっても、色素増感太陽電池10の出力電圧と、負荷100の定格電圧とが異なる場合には、電力変換部15をDC/DCコンバータとして形成し、色素増感太陽電池10の出力電圧を負荷100の定格電圧に適応するように昇圧或いは降圧するような構成とすることも当然に可能である。このような場合であっても、色素増感太陽電池10の直流出力をそのまま積算することは当然に可能である。
In the third embodiment, the operating point voltage has been described as being updated according to the integrated value of the AC output that has been AC-converted by the
上記実施形態において、動作点電圧格納部14に格納される動作点電圧は、月時毎に分類されて格納されるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。例えば、動作点電圧格納部14に格納される動作点電圧が、月時毎の分類に加えて、地域毎に分類することも当然に可能である。
In the above embodiment, the operation point voltages stored in the operation point
例えば、動作点電圧を地域別に分類する場合において、特に、太陽光発電装置1を住宅用太陽光発電装置として利用する際には、その設置場所に該当する動作点電圧を制御指示値として設定すると好適である。更には、当該太陽光発電装置1を車両等の移動体に搭載する場合には、当該車両が有する位置情報、車両であればGPS受信機等により取得された自車位置情報に基づいて、予め地域毎に格納されている動作点電圧の中から、その位置に適した動作点電圧を制御指示値として参照して設定するように構成することも好適である。
For example, when the operating point voltages are classified by region, especially when the solar
1:太陽光発電装置
10:色素増感太陽電池
11:カレンダー情報取得部
12:制御部
13:制御指示値設定部
14:動作点電圧格納部
15:電力変換部
100:負荷
1: Solar power generation device 10: Dye-sensitized solar cell 11: Calendar information acquisition unit 12: Control unit 13: Control instruction value setting unit 14: Operating point voltage storage unit 15: Power conversion unit 100: Load
Claims (4)
その時点の月時を含むカレンダー情報を取得するカレンダー情報取得部と、
前記カレンダー情報に対応する動作点電圧を前記動作点電圧格納部から抽出して前記色素増感太陽電池の動作点を制御する制御指示値に設定する制御指示値設定部と、
前記設定された制御指示値に基づいて、前記色素増感太陽電池の動作点を制御する制御部と、
を備える太陽光発電装置。 An operating point voltage storage unit that stores operating point voltages for controlling operating points of the dye-sensitized solar cells, which are determined based on solar radiation intensity and the temperature of the dye-sensitized solar cells, classified and stored in advance according to the month and time; ,
A calendar information acquisition unit that acquires calendar information including the current month and time,
A control instruction value setting unit that extracts an operating point voltage corresponding to the calendar information from the operating point voltage storage unit and sets the control instruction value to control the operating point of the dye-sensitized solar cell;
Based on the set control instruction value, a control unit for controlling the operating point of the dye-sensitized solar cell;
A solar power generation device comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007293551A JP5288157B2 (en) | 2007-11-12 | 2007-11-12 | Photovoltaic power generation device using dye-sensitized solar cell |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007293551A JP5288157B2 (en) | 2007-11-12 | 2007-11-12 | Photovoltaic power generation device using dye-sensitized solar cell |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009123393A JP2009123393A (en) | 2009-06-04 |
JP5288157B2 true JP5288157B2 (en) | 2013-09-11 |
Family
ID=40815358
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007293551A Expired - Fee Related JP5288157B2 (en) | 2007-11-12 | 2007-11-12 | Photovoltaic power generation device using dye-sensitized solar cell |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5288157B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5618134B2 (en) * | 2010-06-29 | 2014-11-05 | ソニー株式会社 | Control device and method, and solar cell |
JP6371062B2 (en) * | 2014-01-28 | 2018-08-08 | 株式会社デンソー | Power converter |
JP2017027419A (en) * | 2015-07-24 | 2017-02-02 | 一般財団法人電気安全環境研究所 | Method and device for expressing temporal change in characteristic of energy conversion means |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08147055A (en) * | 1994-11-18 | 1996-06-07 | Sanyo Electric Co Ltd | Solar battery power generation system |
JP2002250778A (en) * | 2001-02-26 | 2002-09-06 | Canon Inc | Instrument, method, and program for weather state measurement, and storage medium |
JP4568482B2 (en) * | 2002-04-30 | 2010-10-27 | 淳 伊賀 | Storage battery capacity and merit calculation method and storage battery charge / discharge operation method of a system combining a storage battery with a solar battery |
JP2004259762A (en) * | 2003-02-24 | 2004-09-16 | Honda Motor Co Ltd | Power supply system having solar battery |
JP3755769B2 (en) * | 2003-07-03 | 2006-03-15 | シャープ株式会社 | Grid-connected solar power generator |
JP4799838B2 (en) * | 2004-09-21 | 2011-10-26 | 淳 伊賀 | Method for estimating and evaluating the amount of power generated by a solar power generation system |
JP2006210750A (en) * | 2005-01-31 | 2006-08-10 | Sanyo Electric Co Ltd | System and method for predicting production of electricity |
JP2006229063A (en) * | 2005-02-18 | 2006-08-31 | Canon Inc | Method for correcting and predicting measured result of current/voltage characteristic of photoelectric conversion element, method and device for measuring and for manufacturing photoelectric conversion element |
JP2007174798A (en) * | 2005-12-21 | 2007-07-05 | Sharp Corp | Control circuit for power conversion and power conversion system |
-
2007
- 2007-11-12 JP JP2007293551A patent/JP5288157B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2009123393A (en) | 2009-06-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5401003B2 (en) | Solar power system | |
JP5028049B2 (en) | Solar power system | |
EP1986306B1 (en) | Power supply system | |
JP5175451B2 (en) | Power supply system | |
US10978876B2 (en) | Maximum power point tracking hybrid control of an energy storage system | |
CN109802556B (en) | Photovoltaic power generation system with photovoltaic inverter and starting method of inverter | |
Vázquez et al. | Photovoltaic system conversion | |
US11196278B2 (en) | Control system and method for an energy storage system | |
JP2016127617A (en) | Photovoltaic power generation system | |
JP5288157B2 (en) | Photovoltaic power generation device using dye-sensitized solar cell | |
JP6707712B2 (en) | Power generation device and power generation module | |
JP4962792B2 (en) | Photovoltaic power generation device using dye-sensitized solar cell | |
US10965211B2 (en) | Conversion device and hybrid power supply system | |
CN109672213B (en) | Power optimization system containing secondary optimization and optimization method thereof | |
JP2009169800A (en) | Control device of photovoltaic power system | |
JP2007300728A (en) | Power generating device | |
Bakeer et al. | Effect of mission profile resolution on photovoltaic energy yield prediction in Python and MATLAB | |
US20120249167A1 (en) | Method for obtaining information enabling the determination of a characteristic of a power source | |
JP3083167U (en) | Solar cell power supply | |
CN112753163B (en) | Photovoltaic device with improved overall efficiency | |
JP2024147907A (en) | Power Conversion Equipment | |
JP2011233725A (en) | Solar cell device | |
JP4355687B2 (en) | Operation method of solar system | |
JPH0744251A (en) | Power controller and power unit using the same | |
CN117318138A (en) | Photovoltaic flexible power point tracking method based on economic model predictive control |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20101020 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130509 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130522 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5288157 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |