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太陽光発電設備の基礎知識

高圧受電設備

どうもじんでんです。今回は太陽光発電設備の基礎知識として、構成する機器の解説です。この記事では主にメガソーラーとも呼ばれる、大規模な太陽光発電所を基本として解説します。

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太陽光発電設備とは?

太陽光発電設備は、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換して発電する設備です。多くは住宅の屋根上に設置されるのが主でしたが、近年ではメガソーラーと呼ばれる大型の太陽光発電所が多くあります。

火力発電所と違い、自然エネルギーを利用して発電する為に環境に優しい発電設備です。

しかし自然エネルギーは安定していないので、急激な出力低下など安定的な電力供給は難しい面があります。

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太陽光発電設備の概要

太陽光発電設備の概要図は下記の通りです。

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太陽光パネルの区分

太陽光パネルには、その集まりによって様々な呼び方があります。

セル

セルは太陽光パネルの最小単位で、素子そのものを指します。

モジュール

モジュールはセルを複数個、配置して枠などでパッケージしたものです。

一般的に太陽光パネルはこの事を指します

1枚のパネルを指します。

アレイ

1つの架台に乗ったモジュールの集合体をアレイと言います。アレイの解釈は微妙なところがありますが、ここでは1つの架台を1アレイとします。

ストリング

電気的に接続される、1つの回路をストリングと言います。1ストリングは複数のアレイにまたがる場合もあります。

ストリングは基本的に、複数のモジュールを直列に接続したものです。

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各機器の役割

太陽光発電設備を構成する代表的な機器について解説します。

パワーコンディショナー(PCS)

パワーコンディショナーは「PCS」とも呼び、「Power Conditioning System」の略称です。他にも、略して「パワコン」や「インバータ」「逆変換装置」等とも呼ばれます。

パワーコンディショナーは、直流電力を交流電力に変換する機器です。

太陽光発電は直流電力を発電します。しかし日本における電力は、交流電力を基本としています。その為に太陽光発電を使って家の電気を賄おうとしても、そのままでは使用できません。

これを解決するのが、パワーコンディショナーです。パワーコンディショナーに太陽光発電で発電した直流電力を入力すると、変換して交流電力として出力します。

パワーコンディショナーの変換効率は概ね95%程度です。95%なら100Wの直流電力が入力されると、95Wの交流電力が出力されることになります。5Wは変換時にロスとなりなくなります。

接続箱

接続箱は複数のストリングを1つの回路にまとめる為のものです。

太陽光発電設備では、複数のストリングを並列に接続してPCSに入力します。しかし各モジュールからPCSまで直接、電線を延伸するとメンテナンスや不具合時に悪影響があります。

接続箱では複数のストリングをまとめて1つの電線で、集電箱やPCSへ電気を送ります。

各ストリングと主幹には開閉器や遮断器を設けて、メンテナンスや事故時に回路の切り分けをします。

需要家での配電盤の逆と思えばいいでしょう。配電盤は電気を配るものですが、接続箱は電気を集めるものです。

メガソーラークラスの規模では、1つの接続箱に10〜20回路のストリングを入力します。

集電箱

集電箱は、役割は接続箱と同じです。

複数の接続箱から入力して、1つの電線でPCSに電気を送ります。各回路を遮断器や開閉器にて、メンテナンスや事故時に切り分けをします。

メガソーラークラスの規模では、1つの集電箱に5〜10回路の接続箱から入力します。

設備によっては無い場合もあります。

キュービクル

キュービクルは変電設備で、PCSからの交流出力から入力して変圧器で昇圧します。

メガソーラーでは、電力会社と高圧(6.6kV)で連系しています。PCSの交流出力は200V〜400V程度なので、キュービクル内の変圧器で6.6kVに昇圧します。

その他に様々な保護装置(遮断器や保護継電器)が収納されています。

変圧器の電圧が特殊な場合がありますが、一般的な高圧需要家の受電用キュービクルと同じ構成になっています。

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まとめ

  • 太陽光パネルは様々な単位がある
  • 太陽光発電設備を構成する機器は色々ある

今回は太陽光発電設備の基礎知識として、構成する機器を簡単にまとめました。太陽光発電設備は比較的に新しい設備なので、各用語をキチンと理解しておきましょう。

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