太陽光発電設備の基礎知識

発電設備
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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。

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。

太陽光発電設備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。

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。

この記事を書いた人
じんでん

当サイトの運営者。
電気設備の保守管理の仕事に携わっています。専門知識ってネットでは出てこないか、難しすぎるって場合がおおくないですか?そこで私は電気関係の仕事で役立ちそうな情報を簡単に分かりやすく発信しています。
〔保有資格〕
・第3種電気主任技術者
・第1種電気工事士
・消防設備士

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