太陽光発電システム

太陽光発電システムの重要なコンポーネントは、太陽光パネルで生成された高電圧直流を交流に変換する太陽光発電インバーターです。太陽光発電インバータは、電力定格に基づいて、出力電力が 6 kW を超える三相高出力インバータ、出力電力が 1 kW ～ 6 kW の単相中電力インバータ、および出力電力が 1 kW 未満のマイクロインバータの 3 つのカテゴリに大別できます。近年、中低電力インバータが太陽光発電市場でますます注目を集めています。これらのインバータは出力が比較的低いため、主にマイクログリッド内の分散型太陽光発電システムで使用されます。

これらのインバータは、マイクログリッド内のノードとして、特定のエリアに多数配置されます。たとえば、ヨーロッパや米国などの地域では、多くの家庭がこのような中出力から低出力のインバーターを屋根に設置しています。同様に、鉄道駅や工場の屋上では、これらのインバータを多数使用して小規模な発電所を形成する場合があります。このように広範囲に分散しているため、タイムリーな需要応答を可能にしながら、効率的、安全、安定した動作を確保するために、特定のエリア内のインバータを効果的に管理する必要があります。管理アプローチには、インバータに通信モジュールを装備することが含まれており、これにより監視システムがすべてのインバータのステータスを監視し、必要に応じて制御およびスケジュール機能を実行できるようになります。

太陽光発電インバーターの接続には、信頼性が高く、コスト効率が高く、保守が容易な通信方法が不可欠です。現在、最も一般的な方法には、無線通信 (Wi-Fi、LoRa など)、RS485、および電力線通信 (PLC) が含まれます。無線通信によりケーブル配線が不要になり、通信ケーブルと設置の手間が省けます。ただし、環境条件に大きく依存し、ソーラー パネルの障害物や電磁妨害による干渉を受けやすくなります。

RS485 は安定した通信と強力な干渉防止機能を提供しますが、初期設置時とその後の運用およびメンテナンス時に多大なコストと潜在的なリスクが伴います。対照的に、PLC はデータ伝送に既存の電力線を利用するため、追加のケーブル配線の必要性がなくなり、人件費と材料費が削減され、無線ソリューションよりも高い信頼性を提供しながら、低コストで効果的な通信が可能になります。

PLC モジュールを統合することにより、太陽光発電インバータ システムはマイクログリッド内のノードとなり、スマート グリッド経由で送信されるあらゆるデータを受信できるようになります。これにより、将来のさらなる機能拡張が容易になります。

図1にPLC機能を搭載した太陽光発電設備の地域システムのブロック図を示します。このセットアップでは、PLC トランシーバー デバイスが、定義されたエリア内の系統接続太陽光発電インバーターに設置され、電力線を通信バスとして使用する通信トポロジを形成します。一定の距離内にある一定の数のデバイスの間で、そのエリア内でデータ処理を実行するにはトランシーバー モデムが必要です。さらに、上位層ネットワークを介してデータを送信するために監視コンピュータを追加することもできます。