NTTレンタル・エンジニアリング株式会社

2018年2月　SOKODES　GFを追記しました。
2017年11月　ソラメンテZ/iS連携を追記しました。

I-Vカーブとは、太陽電池が実際に作動している状態での電流Ｉと電圧Ｖの関係をグラフ化したものです。
このカーブの特性を計測し発電能力を把握するとともに、複数ストリングのカーブと相対比較する事により、異常ストリングの判定も行います。

前回の記事「太陽光発電O&M　設備メンテナンスと測定のポイント」で、太陽光発電設備の概要を説明しました。

 

 

 

 

 

図3　正常時の電流経路

図4　モジュール内に異常が生じた時の電流経路

 

 

また、検査には、発電状況調査（I-Vカーブ、故障位置測定、電圧測定）と電気設備の安全試験（検電、接地抵抗、絶縁抵抗、耐圧試験、継電器試験）に大別されることを述べました。

 

この記事では、太陽光発電設備の故障診断における故障位置特定の手順と測定手法を軸に、各種測定器を、I-Vカーブテスター群と故障位置測定に特化した故障位置測定器群に体系的に整理して、様々な観点における比較から、測定器の選び方を説明します。

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この記事で取り上げている測定器

• I-Vカーブトレーサー：I-V400W　（HT　ITALIA）
• I-Vカーブトレーサー：FT4300（日置電機）
• I-Vチェッカー：MP-11（英弘精機）
• ＰＶアナライザーEpsilon1000：PVA14300（日本カーネルシステム）
• 太陽光発電I-Vカーブトレーサー：IVH-2000Z（新栄電子計測器）
• ストリングトレーサ：SPST-A1,A2 （戸上電機製作所）

• 多機能高速I-V計測システム「ラキット」（エヌ・ピー・シー）
• ストリングチェッカー：ソラメンテZ　SZ100、SZ200（アイテス）
• 太陽電池アレイテスター：SOKODES（システム・ジェイディー）
• 太陽電池アレイテスター：SOKODES GF（システム・ジェイディー）
• ソーラーパネルチェッカー：ソラメンテ－ｉS　SI100、SI200（アイテス）
• ソラメンテZ/iS連携キット　SR-200（アイテス）
• モジュールドクター：SMD-200（新栄電子計測器）
• セルラインチェッカ：SPLC-A（戸上電機製作所）

 

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この記事のトピック目次

1. 太陽光発電設備のI-Vカーブ測定と故障位置測定に関するＮＴＴＲＥＣのラインナップ

• （１） 太陽光発電設備の故障診断における調査の目的と流れ
• （２） 太陽光発電設備の故障位置特定の手順と測定手法
  1. ①異常ストリングの絞込み
  2. ②異常モジュールの絞り込み
• （３） I-Vカーブトレーサーと故障位置測定器の全体鳥瞰
• （４） I-Vカーブトレーサーと故障位置測定器の価格とレンタルという選択肢

2. 太陽光発電設備の異常ストリング絞り込みの測定器の選び方
   1. （１） I-Vカーブトレーサーの選び方
      • ① 開放電圧測定の限界とI-Vカーブ特性測定の必要性
      • ② I-Vカーブとは？
      • ③ I-Vカーブの見方と形状の解釈
      • ④ I-Vカーブトレーサーの原理による分類（コンデンサ充電方式と電子負荷方式）
      • ⑤ I-Vカーブトレーサーの基本特性と精度
      • ⑥ I-Vカーブトレーサーの仕様一覧
      • ⑦ 仕様項目毎のI-Vカーブトレーサーの比較
      • ⑧ I-Vカーブトレーサー毎の仕様レーダーチャート比較
      • ⑨ I-Vカーブトレーサーのカタログ表記による特長とＮＴＴＲＥＣラインナップの位置づけ
      • ⑩ラキット（太陽光発電のメンテナンスキット）とI-Vカーブトレーサーの相乗効果
   2. （２） 故障位置測定器の選び方
      • ① ＳＯＫＯＤＥＳとソラメンテＺの開発思想の違い
      • ② ＳＯＫＯＤＥＳの測定原理、判定方法、仕様（SOKODES GFを含む）
      • ③ ソラメンテZの測定原理、判定方法、仕様（ソラメンテＺ/iS連携を含む）
      • ④ ＳＯＫＯＤＥＳとソラメンテＺのカタログ表記による特長一覧（ソラメンテ－iＳを含む）

3. 太陽光発電設備の異常モジュール絞り込みの測定器の選び方

• （１） 故障位置測定器におけるソラメンテ－iS、SMD-200、SPLC-Aの位置づけ
• （２） ソラメンテ－iS、SMD-200、SPLC-Aの測定方式、仕様比較
• （３） SMD-200、SPLC-Aのカタログ表記による特長一覧

4. 竣工検査、停電点検における各種測定器群の比較 ～送電前、送電停止時の非発電状態時への対応～

（参考）太陽光発電関連のＮＴＴＲＥＣのライナップ鳥瞰

 

太陽電池については、市販ではソーラーパネルと呼ばれていますが、太陽電池メーカーはモジュールと呼んでいます。
ここでは、モジュールで表記を統一します。但し、引用でパネルとなっている場合もあります。

 

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1.太陽光発電設備のI-Vカーブ測定と故障位置測定に関するＮＴＴＲＥＣのラインナップ

（１） 太陽光発電設備の故障診断における調査の目的と流れ

太陽光発電設備の故障診断は、正常に発電しているかどうかの通常の正常性確認と表裏一体の関係にあります。

故障診断の手順の大きな流れは1.から4.のサイクルです。

1. 正常な発電量が維持されているかの日常、定期的な確認
   （ストリング、モジュール単位）
2. 発電量に変調が確認された場合の、故障位置の特定
   （故障交換はモジュール単位のため、最終的にはモジュール単位での特定が必要）
3. 定量的な計測データに基づく異常、故障原因の究明
   （メーカーとの交換交渉のためには、最低限モジュール単位での特定が必要だが、より明確な原因究明にはクラスタ単位での特定が必要）
4. 再発防止の対策実施
   （故障交換はモジュール単位、他）

 

（２） 太陽光発電設備の故障位置特定の手順と測定手法

１メガＷの太陽光発電であれば、モジュールの数は約４０００枚になります。１ストリングあたり１５直とすれば、ストリング数は２６７にものぼります。

故障交換はモジュール単位に行うため、最低限、モジュール単位で故障特定することが求められます。効率的な故障特定のために、以下のような２段階の手順が一般的といえましょう。

 

1. 異常ストリングの絞り込み
2. 異常モジュールの絞り込み

 

①異常ストリングの絞り込み

１メガWを例にとれば、接続箱にある２６７個のストリング個々に設定されているブレーカーで測定を行い、異常ストリングを絞り込みます。
異常ストリングの絞り込みにおいては、次の２種類の測定手法があります。

 

• i)　I-V特性結果を分析・活用して判断する手法
• ii)　接続箱から送信した信号の返信信号を分析して判断する手法

 

i)　I-V特性結果を分析・活用して判断する手法

写真1~3は、各ストリングのI-Vカーブを比較して、異常ストリングを絞り込んでいる様子を示したものです。

 

 

 

 

 

写真3　I-Vカーブで異常ストリングを判定している一例（３）

I-Vカーブトレーサ FT4300　日置電機
https://www.hioki.co.jp/jp/products/detail/?product_key=1666より引用

ii)　接続箱から送信した信号の返信信号を分析して判断する手法

写真4、5は、接続箱から送信した信号の返信信号を分析して、異常ストリングを絞り込んでいる様子を示したものです。

 

 

 

 

 

以上、異常ストリングの絞り込みにおいては、i) I-V特性結果を分析・活用して判断する手法とii) 接続箱から送信した信号の返信信号を分析して判断する手法があります。
双方の方式に該当する測定器群においては、ともに異常ストリングを絞り込むという故障診断に変わりはないのですが、i)は、太陽光発電性能の正常性確認の為に測定したI-V特性結果を分析・活用したものであり、ii)はI-V特性を測定することなく故障診断に特化しています。
そこで、このブログでは、表１のように、i)に該当する測定器群をI-Vカーブトレーサー、ii)のそれを故障位置測定器と定義しています。
各々のメリット、デメリットは以下の通りです。

 

i)　I-Vカーブトレーサー

• メリット：
  • 容易に異常ストリングの判定が可能
  • 太陽光発電状況の正常性確認が可能（本来の目的）
  • モジュール、クラスタ等故障特定した場合の故障分析、交換交渉のために必須なI-V特性測定が可能
• デメリット：
  • 日射量、温度の影響を受けるため、測定環境、時間の制約を受ける
  • 詳細なI-Vカーブ分析、判断には専門知識と訓練が必要

 

ii)　故障位置測定器

• メリット：
  • 容易に異常ストリングの判定が可能
  • 測定環境、時間の制約を受けにくい
• デメリット：
  • モジュール、クラスタ等故障特定した場合の故障分析、交換交渉のために必須なI-V特性測定の機能がない

 

以上、価格、精度は除いたおおきな意味でのメリット、デメリットをのべましたが、次章以降の様々な比較から、総合的に判断していただければと思います。
なお、次項②の異常モジュールの絞り込みの測定器も、故障診断に特化しているので、故障位置測定器に分類しています。

 

 

②異常モジュールの絞り込み

１メガＷを例にとれば、２６７個のストリングの中から絞りこまれた異常ストリングに対して、そのストリングを構成している１５のモジュールから異常モジュールを特定します。
詳細は後述しますが、基本的に①のiiと同様に、故障診断に特化した測定器で、モジュール表面をセンサ等を用いて故障特定します。
写真6，7，8は、その様子を示したものです。

 

 

 

 

 

 

 

（３） I-Vカーブトレーサーと故障位置測定器の全体鳥瞰

「表１　異常個所の絞り込みとその判断方式による測定器群の定義」に基づいた測定器のラインナップを表２に示します。

 

 

（４） I-Vカーブトレーサーと故障位置測定器の価格とレンタルという選択肢

表２の測定器の価格は、一部２０万円前後の他は、５０万円から７０万円前後が大半です。校正は年１回で３万円程度～１０数万円かかりますし、付属品価格もそれなりにします。故障、トラブル発生、費用増のリスクもあります。

使用頻度と費用対効果を考え、メンテナンスの為の機器費用にどれだけ投じることができるか経営判断が必要です。必要な時に、必要な機器を、必要なだけ、安価でレンタルする、というのも一つの選択肢といえましょう。

 

2.太陽光発電設備の異常ストリング絞り込みの測定器の選び方

（１）　I-Vカーブトレーサーの選び方

①開放電圧測定の限界とI-Vカーブ特性測定の必要性

そもそも何故I-Vカーブテスターが必要なのでしょうか？
多くの場で同様の記載を目にしますが、以下２点を引用します。

太陽光発電工事は、I-V特性を測定して完了！！汎用テスタで測定出来るのは、開放電圧だけです。
接地した太陽光発電の発電能力を測定するには、負荷試験が必要です。

https://www.shin-ei.ne.jp/solar/maintenance/maruwakari/より引用

 

不具合が有る系統でも開放電圧は同じ電圧値です。
したがって開放電圧測定だけでは不具合のある系統を発見するのは不可能です。

http://solar-support.co.jp/i-v.htmlより引用

正直いって、何故、不具合があっても、汎用テスタで開放電圧に差が出ないのか理解できず、腑に落ちませんでした。色々調べて、ようやく腑に落ちました。その過程を紹介します。

太陽電池が発電するのは直流電力で乾電池と同じです。ゆえに、乾電池で考えます。腑に落ちなかった点を言い換えると、テスター(電圧計）で古い乾電池の開放電圧を計測すると、新しい乾電池と同じ１．５Ｖを示すのはなぜか、という点についてです。

起電力１．５Ｖの乾電池には、電池の内部に仮想の抵抗があると考えます。負荷をかけて電流が流れると、内部抵抗×電流分の電圧降下が生じます。電池が劣化すると、この内部抵抗が大きくなり、さらに電圧降下が増加します。電池の内部で、当初の起電力を食いつぶしていき、端子の電圧が下がっていきます。

ところで、テスター（電圧計）は、測定しようとする対象の電力を可能な限り使用しないように、邪魔しないように、テスター自らに非常に大きい抵抗（ここでは例として１万Ω）が直列に入っています。だから、対象物に並列にテスターを接続します。

そのテスター（電圧計）で、何もつながない開放状態の電池を計測すると、どういうことになるでしょうか。図7のように、電池の内部抵抗　ｒ　とテスターの１万オームの抵抗が直列に接続された形になってしまいます。

電池の端子電圧
＝起電力－内部抵抗での電圧降下
＝起電力ー内部抵抗×電流

図7　開放状態でのテスター（電圧計）接続

 

内部抵抗　ｒ　が、新品電池で１Ω、劣化電池で３Ωと仮定しましょう。テスターの内部抵抗との合成抵抗は、新品で１０００１Ω、劣化で１０００３Ω。端子電圧は、新品で１．５－１×（１．５／１０００１）＝１．４９９４８、劣化で１．４９９５５となります。

通常のテスター（電圧計）では、スケールの関係から、新品も劣化したものも、１．５ないしは１．５０Ｖで表記してしまう、ということです。

それでは、電池の劣化をなんとか計測するにはどうすればいいのでしょうか？それが、負荷を与えて電流を流すということです。

 

１２Ωの負荷抵抗を接続した回路にすれば、電池の内部抵抗３Ωと負荷抵抗１２Ωの直列抵抗で０．１Ａが流れます。（電圧計への電流は無視します）。電池の内部抵抗による電圧降下は０．３Ｖ。電池の端子電圧は１．５－０．３＝１．２Ｖです。このレベルならテスター（電圧計）のスケールで対応でき、劣化した電池として１．２Ｖと表示します。

太陽電池でも同じことです。

テスターで開放電圧が正常値を示したとしても、モジュールに故障、影、劣化などの不具合がおきているかもしれません。

それをしっかりと検知するためには、ストリング、モジュールに負荷電流を流してI-V特性を測定する専用の機器が必要なのです。

ということで、ようやく腑に落ちました。

このブログでは、こんな感じで自分が思った疑問等が腑に落ちるまで調べた内容を共有させて頂きたいというスタンスで書いています。

よろしかったら、おつきあいください。

 

②I-Vカーブとは？

I-Vカーブ

I-Vカーブは図9のように、太陽電池から出力される電力における電流と電圧の関係をプロットしたものです。I-VカーブのＸ軸の交点Voc　はモジュールに何も接続していない解放状態、即ち電流が流れていない状態での電圧であり、開放電圧といいます。Ｙ軸の交点Isc　は、モジュールの負荷をショートさせた時に流れる電流で短絡電流といいます。解放電圧と短絡電流は太陽電池の性能を示す代表的なものであり、I-Vカーブはその中間の状態を示しています。

 

最大出力点

太陽電池の発電能力Ｐは電流（Ｉ）と電圧（Ｖ）の積ですから、グラフの原点と動作点からできる四角形の面積が発電能力になります。太陽電池の性能を最大限に発揮するには、この面積が最大になる状態で動作させることが必要です。その動作点を最大出力動作点といいます。この時の電圧を最大出力電圧Vpmax　、電流を最大出力電流Ipmax、電力を最大出力電力Pmax（Pmax=　Vpmax　×　Ipmax）と呼んでいます。

曲線因子　ＦＦ値

図９において、開放電圧Voc　と短絡電流Iscであらわされる青細線の理想の出力の四角形の面積に対する、実際の出力、青太線の四角形の面積の比

FF　=　Vpmax　×Ｉpmax　／　（V oc　×I sc　）

を曲線因子　FF (Fill Factor)  といい、I-Vカーブによる電流、電圧特性の良さを表します。図10はＦＦ値を向上させることにより、出力電圧をより多く引き出すということを意味します。

ＳＴＣ変換

太陽電池は天候、気温の影響を受けやすいです。電流値（Ｉ）は、主に日射量に比例して数値が大きくなります。電圧値（Ｖ）は、温度に比例し、温度が下がると電圧値が上がります。

様々な環境において測定されたデータを、同一条件に標準化して正しい比較ができるようにすることを標準試験条件（Standard　Test　Condition）に変換するということで、ＳＴＣ変換といいます。ＳＴＣは、日射強度１０００Ｗ／㎡、太陽電池モジュール温度２５℃です。

 

異常ストリング判定

I-V特性測定器では、電気的仕様から想定されるI-Vカーブと比較してストリングの異常を判定したり、図11のように複数のストリング形状を同時表示して、相対比較による異常判定を行う機能を具備しています。

 

③I-Vカーブの見方と形状の解釈

正常な太陽電池のI-Vカーブはなめらかな形状をしていますが、実際には電気的仕様から想定されるI-Vカーブと差異がみられることがあります。一般社団法人　日本電機工業会（JEMA）・一般社団法人　太陽光発電協会（JPEA）による太陽光発電システム保守点検ガイドライン(2016.12.28制定)の附属書Ｅ　「I-V曲線形状の解釈」を引用します。

正常な太陽電池のI-V曲線はなめらかな形状をしており、次の３つの要素に分けることができる。

• Ｉｓｃから始まり電圧増加とともに緩やかに電流値が下降する部分
• 電圧の増加とともに急峻に電流値が下降しＶocに至る部分
• 上記の２つの要素をつなぐ曲線部分（肩部分）

図12　I-V曲線形状

 

日射強度測定の不確かさ、又は部分的な日射又は受光面の汚れなどによって、測定したI-V曲線と電気的仕様から想定されるI-V曲線に多少の差異が見られる場合がある。また、このような差異は、計測器のパラメータ設定又は測定方法が間違っている場合を含む。

• ①曲線に段差又は変形
  I-V曲線の異常な段差又は変形は、供試太陽電池モジュールに異常が生じているおそれを示している。（影、汚れ、損傷等原因を示しているが割愛）
• ②電流小
  （太陽電池アレイ側、計測器のパラメータ設定、日射測定の精度等原因を示しているが割愛）
• ③電圧降下
  （太陽電池アレイ側、計測器のパラメータ設定、測定上の原因等原因を示しているが割愛）
• ④肩部分の曲線が緩やかになる
  I-V曲線の肩部分の曲線が緩やかになるのは、劣化の兆候を示している場合がある（ＦＦの低下）。また、肩部分の前後の直線部分のこう配が変化していると、肩部分の曲線が緩やかになったように見える場合がある。
• ⑤こう配部の傾きが緩やかになる
  最大出力点（Ｖmpp）とＶocの間であるI-V曲線右側部のこう配は、供試回路の直列抵抗の影響を受ける。直列抵抗が高いと、この部分のこう配が相対的に緩やかになる。 （太陽電池配線に損傷または断線、モジュール又はアレイの内部接続の不良、モジュール自体の直列抵抗値の上昇等原因を示しているが割愛）
• ⑥上部緩こう配部のこう配の変化
  （太陽電池セルないの漏れ電流増加、Ｉｓｃのミスマッチ、部分的な日陰または汚れ等原因を示しているが割愛）

 

（https://www.jema-net.or.jp/Japanese/res/solar/pdf/161228_pv_maintenance.pdf 、http://www.jpea.gr.jp/pdf/161228_pv_maintenance.pdfより引用）

 

以上、差異を①から⑥のパターンに分け、どのように解釈し、どこに問題があると考えられるかのポイントが、ガイドラインにまとめられています。いずれにしても、膨大なI-Vカーブの読み取りと解釈に基づく的確な判断が必要で、専門知識と熟練が求められます。

 

④I-Vカーブトレーサーの原理による分類　（コンデンサ充電方式と電子負荷方式）

６社の測定器の計測方式は、コンデンサ充電方式（受動形）と電子負荷方式(能動形）に二大別されます。

コンデンサ充電方式(受動形）は、可変負荷のコンデンサに充放電を行うことにより、電子負荷方式（能動形）は、トランジスタに制御信号を加えることにより、I-Vの特性を得ています。

この方式に基づくと、表３のような分類になります。

 

*レンタル価格は週額対応、長期割引きあり

 

⑤I-Vカーブトレーサーの基本特性と精度

表４は、表３にI-Vの基本特性を加えたものです。

 

*レンタル価格は週額対応、長期割引きあり

電圧、電流精度については表記が区々であり、横並べ比較がイメージしにくいです。全測定器について、各社が言わんとしている精度の具体例が必要です。

まず、用語は以下の通りです。

rdg　:　readingの略で読み取り値（測定値）を表す

dgt　：digitの略で分解能（最小単位）を表す

F.S.　：Full　Scaleの略で、全測定範囲を表す

 

ＰＶＡ１４３００は、「測定電流範囲が０～３０Ａで、電流精度が±０．５％　Ｆ．Ｓ．」とありますが、これは「０～３０Ａの全測定範囲で±０．１５Ａの精度」であることを意味します。

 一方で、I-V400Wは、「測定電流範囲が０．１０～１５．００Ａで、電流精度が±１％ｒｄｇ．±２ｄｇｔ、分解能０．０１Ａ」とあります。１ｄｇｔは分解能ですので０．０１です。メーカー表記を翻訳すると、Ｆ．Ｓ．とは異なり、精度は測定値に依存し、「測定値±１％±０．０２の精度」になります。

 ところで、ここで述べている精度は確度にあたります。「確度とは？」について、ＹＯＫＯＧＡＷＡから引用します。

 

確度とは？
指定された条件において種々の要因で生ずる誤差の限界（誤差限界）で表した計測器の精度となります。言い換えると計測器が確定した値がどれだけ真の値に近いかを示すもので「入力した信号に対する誤差の限界値」を表したものとなります。

http://www.yokogawa.co.jp/ns/tips/ns-tips11-ja.htmより引用

 

これを踏まえて、全測定器について、横並べ比較できるように編集したものが表５　各社が表示する電流精度の具体例です。（各社には確認済みです）

 

 

測定値に対する精度を図13に示します。

 

あくまで、「入力した信号に対する誤差の限界値」です。

 

⑥I-Vカーブトレーサーの仕様一覧

*1: レンタル価格は週額対応、長期割引きあり
*2: ＮＰＣ社の多機能高速I-Vシステムの名称。日射計、温度計、多連プローブ（戸上電機製作所用）の計測ツールと、I-Vデータを集計・解析するソフトウェアがセットになっており、短時間で正確な解析レポートを出力。クラウド対応。

 

⑦仕様項目毎のI-Vカーブトレーサーの比較

 

 

⑧I-Vカーブトレーサー毎の仕様レーダーチャート比較

本項の仕様レーダーチャートで各測定器の特徴をつかんだ上で、次項でメーカーキャッチフレーズとＮＴＴＲＥＣラインナップの位置づけを述べることとします。

一般的に、コンデンサ方式は、コンデンサという受動素子を負荷としているため、構造の簡易化に有利です。測定時間は短いですが、掃引時間がコンデンサの容量や太陽電池のI-V特性に依存するため、制御できないという特性があります。目的にかなった全体最適解に向けては、より一層の技術的な工夫が求められます。

 電子負荷方式はトランジスタで能動的に電流をコントロールすることで、掃引時間を制御できます。一方で、アクティブな対応が必要なため、小型化、大容量化に向けては、より一層の技術的な工夫が求められます。

これを参考にして、以下項目でレーダーチャートを作成しました。

電圧はＳＰＳＴ－Ａ１が７００Ｖ以外は、他はすべて１０００Ｖなので割愛しました。

精度は、測定値範囲で異なり比較表示が困難であるため、表示してもミスリードする可能性があるので、レーダーチャートから外しました。

測定範囲毎の各測定器の振れ幅比較を図31、32で示しています。

レーダーチャートにおける各仕様項目の値は、各仕様項目の最大値を１．０として基準化した相対的ポジションを示しています。

 

図31　電流測定値の精度

 

図32　電圧測定値毎の精度

あくまで、「入力した信号に対する誤差の限界値」です

 

各社とも計測方式のメリットをいかし、不利な部分を技術、工夫でカバーしているようで、それが価格にも反映しているようです。

実際のお客様は、方式での選定よりは、現場での使い勝手、どれだけのレンジを使えるか、何アンペア、何キロワットまで使えるか？レポーティング、ＳＴＣ対応等パネルメーカーと交渉できるような環境はそろっているか、現場ユースかラボユースか、そして目的に照らし合わせた費用対効果に見合う価格か、等の観点から総合的に判断されているようです。

 

⑨I-Vカーブトレーサーのカタログ表記による特長とＮＴＴＲＥＣラインナップの位置づけ

メーカーキャッチフレーズを考慮した上で、相対比較からのNTTRECのラインナップの位置付けをコメントします。
メーカーキャッチフレーズは、各社のカタログから原文のまま表示しました。
相対比較は、前項で示したレーダーチャートを再掲しました。
各項目の相対的ポジションは、各項目の最大値を１．０で基準化した値です。

I-Vカーブトレーサー　ＨＴ　ＩＴＡＬＩＡ　I-V400W

メーカーキャッチフレーズ

 

I-Vカーブトレーサー　ＦＴ４３００　日置電機

メーカーキャッチフレーズ

 

ストリングトレーサ　ＳＰＳＴ－Ａ１，Ａ２　戸上電機製作所

 

メーカーキャッチフレーズ

 

 

I-Vチェッカー　ＭＰ－１１　英弘精機

 

 

ＰＶアナライザ　Ｅｐｓｉｌｏｎ１０００　ＰＶＡ１４３００　日本カーネルシステム

 

メーカーキャッチフレーズ

 

 

太陽光発電I-Vカーブトレーサー　ＩＶＨ－２０００Ｚ　新栄電子計測器

 

メーカーキャッチフレーズ

 

 

⑩ラキット（太陽光発電のメンテナンスキット）とI-Vカーブトレーサーの相乗効果

ＭＰ－１１、ＰＶＡ１４３００、ＳＰＳＴ－Ａ１・Ａ２は、以下ラキット対応です。

多機能高速I-V計測システム　ラキット　株式会社エヌ・ピー・シー

 

メーカーアピールは以下の通りです。

（＊）多連プローブとは？

 

高速計測で発電ロスを低減、異常値もひと目でわかる

多連プローブ（多連プローブホルダーで特許登録：第5912156号）を用いた検査により、４ストリング同時計測が可能です。これにより、計測時間は１ＭＷあたり２時間となり、メンテナンス中の発電ロスを抑えます。(割愛）

（戸上電機製作所製ストリングトレーサを使用した場合）

 

 

ラキットのI-V測定ツールで、ＮＴＴＲＥＣの各機器のラインナップの補完が可能になるとともに、クラウドサーバー管理で、多機能データ解析ソフトウェアが使用できるようになります。

 

（２）　故障位置測定器の選び方

①ＳＯＫＯＤＥＳとソラメンテＺの開発思想の違い

表７に示すように、故障位置測定器のうち、異常ストリングを判定できるものは、ソラメンテＺとＳＯＫＯＤＥＳです。ソラメンテ－Ｚは異常ストリングを絞り込んだ後、ソラメンテ－ｉＳで異常モジュール判定を行うという思想であり、ＳＯＫＯＤＥＳは１商品で異常ストリングから異常モジュールまでを判定するという思想です。異常判定に対するアプローチ方法が異なるため、測定器比較は行わず、個々に紹介することとします。

 

 

異常判定の観点に基づいた測定器の分類を表７に示します。

*NTTREC商品名はZ/iS連携キットSR-200ではなくZ/iS連携オプションSR-200で整理

( )内はﾚﾝﾀﾙ月額 (税抜)
週額対応、長期割引あり

 

ソラメンテZ/iＳ連携キットSR-200をソラメンテIS-200の先端に付加することにより、ソラメンテZ　SZ-200と連携することが可能となりました。これにより、非発電時にも天候に依存することなく検査をすることが可能となりました。

 

②ＳＯＫＯＤＥＳの測定原理、判定方法、仕様（SOKODES GFを含む）

ＳＯＫＯＤＥＳの測定原理と判定方法をシステム・ジェイディー社に問い合わせたところ、パルス検知型の方式であるとして以下答えをいただいたので、引用します。

 

 

なお、インピーダンスとは、交流回路での電流の流れにくさを表す量です。直流回路と違い交流回路では抵抗の他にコイルやコンデンサも周波数に応じて抵抗のように働きます。

 パルス検知型とはＴＤＲ（Time Domain Reflectometry)方式で、パルス波を送り、異常個所からの反射を解析する検査方式です。

「ＮＥＤＯ　実用化ドキュメント／エネルギー問題解決に挑む（新エネルギー技術革新事業、国際エネルギー消費効率化等技術・システム実証事業）「業界初！太陽光パネルの障害を素早く発見し場所を推定する『ＳＯＫＯＤＥＳ（ソコデス）』を開発　」から、「なるほど基礎知識　ＴＤＲ測定」と「ＳＯＫＯＤＥＳの高周波パルスによる検査のしくみ」の図を引用します。

 

 

ＳＯＫＯＤＥＳへの応用のイメージ図も引用します。

 

 

太陽光のモジュール劣化判定においては、接続箱からストリング毎にパルスを送ります。断線箇所は抵抗が高くなっていて反射波が戻ってくるので、異常の有無がわかります。また、その反射波が戻ってくる時間で、断線などの位置も推定できます。

装置の開発にあたっては、相当の困難があったようです。反射波形の異常の位置（時間）から故障箇所を推定するといっても、太陽光モジュールは様々な種類があり、かつ現場環境も区々です。そのため、モジュール１枚あたりの反射時間が変化して、様々な現場での再現性が困難であったとのことです。試行錯誤を経てたどりついたブレークスルーが描かれているので、その部分を引用します。

 

 

以上、ＳＯＫＯＤＥＳは異常ストリング判定と異常モジュール判定双方をできる点が特徴です。後述するソラメンテ－ｉＳ、ＳＭＤ－２００、ＳＰＬＣ－Ａは異常モジュール判定の専門機器ですが、これらは異常クラスタの判定まで可能です。ＳＯＫＯＤＥＳは異常クラスタの判定はカバーしていないことが相違点です。

 

SOKODES GFの地絡検出機能について

SOKODES GFは、従来のSOKODESが持つ断線故障検出機能に加え、地絡検出機能の２つを併せ持っています。NTTRECでは、平成30年２月からレンタルを開始しました。

地絡とは、本来絶縁されている状態のはずが、何等かの異常でその絶縁が破壊され、大地と電気的につながってしまうことを言います。太陽光発電設備で地絡が生じると、発電効率の低下や感電、火災などの事故を引き起こす恐れがあります。

SOKODES GFは従来のSOKODESの断線検出機能と同様に、接続箱からストリング単位で地絡を検出し、不具合個所を推定することが可能です。

SOKODES GFを開発したシステム・ジェイディー社資料より、「SOKODES GFの構成」を引用します。

 

 

表8　SOKODESとSOKODES GFの仕様

*レンタル価格は週額対応、長期割引きあり

 

③ソラメンテ－Ｚの測定原理、判定方法、仕様（ソラメンテZ/iS連携含む）

ＳＴＥＰ１で、ソラメンテ－Ｚにより故障ストリングを検出し、ＳＴＥＰ２でソラメンテ－ｉＳ（次項で後述）で故障パネル特定を行うという２段階の商品構成となっています。アイテス社資料より以下を引用します。

クラスタ故障の種別は、ＳＴＥＰ１のＺとＳＴＥＰ２のＩＳを組み合わせた図４７を目安に判別します。

 

ソラメンテ－Ｚを理解する上で、開発物語は参考になるので、引用します。

 

 

ソラメンテZ/iS連携について

これまでは、ソラメンテZ（SZ-100）は異常ストリング検出、ソラメンテiＳ（SI-100）は判明した異常ストリングの中から異常モジュールを絞り込む、という個別、段階的なステップを踏むことが必要でした。
ソラメンテZ（SZ-100）は、インピーダンス測定法によるため、天候が良く発電していても、いったん非発電状態にして接続箱で測定します。もちろん、天候が悪い非発電状態でも測定可能です。
ソラメンテiＳ（SI-100）は、発電電流に伴う磁界の発生で異常モジュールを感知するため、発電しながら検査が可能ですが、逆に言えば、非発電状態では測定ができないという制約がありました。
以上より、ソラメンテZ（SZ-100）とソラメンテiＳ（SI-100）を組み合わせて使用する場合、発電状態にある天候の良い環境であれば一連の連続動作は可能ですが、天候が悪かったり、発電していない環境にある時は、異常ストリングは判明できるものの、異常モジュールまでの絞り込むという連続動作は制約を受けていました。
しかしながら、改正FIT法の施行を背景に、送電前、送電発電時のパネル点検ニーズが高まってきました。つまり、非発電状態においても、ソラメンテZとソラメンテiSの連続動作の必要性が高まってきました。
そこで、両者を連携するソラメンテZ/iＳ連携キットが商品化されました。これにより、発電状態でも非発電状態でも、異常ストリング検出から異常モジュール絞りこみまでの一連の検査が可能となりました。
なお、SR-200は、追図１に示すようにSI-200の先端にとりつける部品です。また、SZ、SIも個々に機能が強化されています。

 

図48　SR-200のSI-200への装着イメージ

表9に、ソラメンテシリーズのZ/iS連携によるラインナップ強化機能を示します。

 

 

表10に非発電状態時における既存シリーズと新シリーズの利用シーン比較を示します。

 

表11に発電状態時における既存シリーズと新シリーズの利用シーン比較を示します。

 

 

表12にソラメンテＺの仕様を示します。

 

*レンタル価格は週額対応、長期割引きあり

 

表13に、ソラメンテiＳと連携オプションの仕様を示します。

 

 

④ＳＯＫＯＤＥＳとソラメンテＺのカタログ表記による特長一覧

これまで述べてきたことを踏まえ、各社がアピールする特徴を一読ください。

 

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不感帯とは、地絡が発生しても、正極と負極双方の地絡による地絡電流が相互に打ち消し合って、
地絡電流が見かけ上ゼロとなり、地絡が検出されない状態のことをいいます。

 

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3.太陽光発電設備の異常モジュール絞り込みの測定器の選び方

（１）　故障位置測定器におけるソラメンテ－ｉＳ、ＳＭＤ－２００、ＳＰＬＣ－Ａの位置づけ

ソラメンテ-ZとSOKODESは接続箱において信号を送出し、その返信号を解析して異常ストリングを判定します。SPLC-A、SMD-200、ソラメンテ-iSは、接続箱から信号の送出有無の違いはありますが、ともにセンサー等でモジュール表面で信号等を受信しモジュールからクラスタまでの異常を判定します。

ソラメンテZ/iＳ連携キットSR-200をソラメンテSI-200の先端に付加することにより、ソラメンテZ　SZ-200と連携することが可能となりました。これにより、非発電時にも天候に依存することなく検査をすることが可能となりました。

 

*NTTREC商品名はZ/iS連携キットSR-200ではなくZ/iS連携オプションSR-200で整理

( )内はﾚﾝﾀﾙ月額 (税抜)
週額対応、長期割引あり

 

ＮＴＴＲＥＣでは、戸上電機製作所、新栄電子計測器、アイテスについては、同一メーカーで異常ストリング判定から異常モジュール、異常クラスタ判定できるようにラインナップをそろえています。システム・ジェイディーはSOKODES１台で、異常ストリングから異常モジュールまでの判定をすることが可能です。

 

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戸上電機製作所、新栄電子計測器については、I-Vカーブ測定を流用した異常ストリング判定をする測定器と異常モジュール判定専門の測定器の２構成です。

 

戸上電機製作所

 

新栄電子計測器

 

アイテス

アイテスは、異常ストリングを判定する専門の測定器と異常モジュールを判定する専門の測定器の２商品に加え、新シリーズとして、両者を連携するオプション　Z/iS連携キットが加わりました。

写真26

システム・ジェイディー

ＳＯＫＯＤＥＳも異常判定専門の測定器ですが、一つの測定器で、異常ストリングだけでなく異常モジュール判定もできる点が特徴です。
なお、SOKODES GFは、SOKODESの断線検出機能に地絡検出機能が加わったものです。

 

ソラメンテ－Ｚは異常ストリングを絞り込んだ後、ソラメンテ－ｉＳで異常モジュール判定を行うという思想であり、ＳＯＫＯＤＥＳは１商品で異常ストリングから異常モジュールまでを判定するという思想です。異常判定に対するアプローチ方法が異なるため、測定器比較は行わず、個々に紹介することとします。

モジュールの測定器比較は可能なため、後述します。

 

（２）　ソラメンテ－ｉＳ、ＳＭＤ－２００、ＳＰＬＣ－Ａの測定方式、仕様比較

絞り込まれた異常ストリングに対して、モジュール個々に検査して異常モジュールを特定する機器です。ソラメンテ－ｉＳ、ＳＭＤ－２００、ＳＰＬＣ－Ａの方式比較を表15に、仕様比較を表16に示します。発電電流を利用するパターンと送信信号を利用するパターンに大別されます。探査内容は双方とも断線のチェックですが、発電電流を利用する場合のみダイオードの断線チェックも可能です。

ＳＭＤ－２００、ＳＰＬＣ－Ａは双方のパターンに対応するために、送受信分離型です。相違点は、発電電流を利用する際に、ＳＭＤ－２００は発電の停止が必要ありませんが、ＳＰＬＣ－Ａでは停止して検査する点です。双方とも送信信号を利用することにより、天候に依存なく断線のチェックが可能です。

ソラメンテ－ｉＳは、発電電流を利用したパターンに特化しています。発電電流に伴う磁界の発生をセンサーで感知する一体型の方式で、他２社と一線を画します。もちろん、発電しながらの検査ですので、発電を停止する必要がありません。

ソラメンテZ/iＳ連携キットSR-200をソラメンテSI-200の先端に付加することにより、ソラメンテZ　SZ-200と連携することが可能となりました。これにより、非発電時にも天候に依存することなく検査をすることが可能となりました。

 

*レンタル価格は週額対応、長期割引きあり

 

*レンタル価格は週額対応、長期割引きあり

 

（３）　ＳＭＤ－２００、ＳＰＬＣ－Ａのカタログ表記による特長一覧

ソラメンテ－ｉＳは2-2-4を参照してください。

 

 

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4.竣工検査、停電点検における各種測定器群の比較（送電前、送電停止時の非発電状態時への対応）

本稿では、異常個所の絞り込みについて、表１に示したとおり異常ストリングと異常モジュールの２段階に分けて論じています。また、判断方式として、I-Vカーブトレーサーと故障位置測定器の２つの測定器群を定義しました。以下に表1を再掲します。

 

 

一方で、改正FIT法やそれに連動した電気事業法の一部改正により、竣工検査や停電点検などの送電前、送電停止時に故障を特定するニーズが高まってきました。これを換言すれば、正常発電時でも、非発電時でも、異常ストリングから異常モジュール特定までの一連の作業を効率的に行いたい、という要望とも考えられます。

今回、ソラメンテZ/iＳ連携キットの商品化により、本ブログ２（２）③「ソラメンテ－Ｚの測定原理、判定方法、仕様（ソラメンテZ/iS連携含む）」の表9～11で、その点を詳述しましたが、他の測定器群の場合はどうであるかを示す必要があると考えました。そこで、表17「竣工検査、停電点検における各種測定器群の比較」にまとめました。

 

 

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以上、「太陽光発電I-Vカーブトレーサーと故障位置測定器選び方」を解説させていだきました。
ＮＴＴＲＥＣにおいては、他にも太陽光発電関連商品のラインナップ（一部）がありますので、図49をごらんください。

なお、コーポレートサイトＨＰのＲＥＣ　ＶＡＬＵＥ　ＳＴＯＲＹで、新規参入領域の太陽光発電設備のメンテナンスをケースに、ＮＴＴＲＥＣの設立経緯、強み、新規参入の考え方、新規参入領域での取り組み姿勢等全般をストーリー化してとりまとめてありますので、ご一読ください。

https://www.nttrec.co.jp/recvaluestory

また、ここで説明させていただいた測定器は、表18からＮＴＴＲＥＣホームページにアクセスできますので、ご利用ください。

 

ＮＴＴＲＥＣ　ＨＰで当該商品をごらんください。　https://www.nttrec.co.jp/

 

( )内はﾚﾝﾀﾙ月額 (税抜)
週額対応、長期割引あり

 

最後までお読みいただきありがとうございました。