カテゴリー: 太陽光発電

これまで、太陽光発電のデータ解析について書いてきましたが、そもそもなぜ書き始めたかについて詳しく書いていませんでした。「パワーコンディショナーの消費電力」や「ここまでのまとめ」で、パワーコンディショナーの消費電力についての挙動をあるていど理解できたので、それを踏まえて気になっている点について解析してみます。

解析したかったのは、さきに書いたサイト3における「パワコン？謎の消費電力増加」の総消費電力量の増加の原因です。

問題の期間（2018年5月から2019年2月までの間）について、”パワコンでの解析”のように各時刻ごとの消費電力をプロットしてみます。

「謎の消費電力増加 その4」のデータと同様な絵柄ですが、5回ほど階段状に変化してそれぞれで別の挙動をしているように見えます。そこで、同様に朝と夕方の時間帯分をプロットしなおします。

朝方のデータから全体の階段情報変動はベースライン自体の変動に依存しているように見えます。つまり、太陽光発電システム以外で常に一定の電力を消費している何かが増えたと推測されます。

夕方のデータでは、１日に１分づつ変化するパワコンのモード切替時刻の影響により6/13以前と7/9から9/7あたりは19時台の消費電力が徐々に変化しているのがわかります。
9/14から12/1あたりは激しく変動しています。昼間と夜間の差は同じようにあるのでベースが変動していると推測できます。
12/1以降は5回ほど階段状に増減しています。それぞれの区間での昼間と夜間の消費電力差は同じです。この区間内での変動はベースラインの変動のみと考えてよいのですが、9/7以前にみられた19時、18時台の1日づつ変化するパワコンのモード切替時刻の影響が見られなくなっています。このパワコンの挙動の変化のタイミングと、消費電力量のベースラインの変化のタイミングが一致しているので、ベースラインの変化の原因がパワコンに依存しているのではないかと想像されます。次回、詳細を確認します。

以前に推測・予測した「昼間は、発電した電力や充電した電力を消費することで動作している。雨天等で長時間発電がない場合、充電した電力も使い切るために外部の電力を消費する可能性がある」の検証をしてみます。

これは、”発電量が少ないときに微妙な消費電力増加”という事象がおきているかどうかで確認できると、考えました。

図1：午前中すこし曇っていたある日の発電量

パワコンディショナー内の充電分を考慮して、図１の12時点の発電量と1日の全発電量との相関を見ます。

朝方の時間帯のデータは夜間モードの影響のほうが大きく、発電量との相関はなさそうです。 気にしている10時台のデータについては相関あると判断できる結果が得られました。違和感があるデータとならないように、晴天時のパワーコンディショナーの消費電力はほぼ100%太陽光発電分で賄っていて、発電量が減るにつれて徐々に買電分で賄っていると推測します。この消費電力は約0.2kW程度です。この消費分とは別に買電のために交流に変換する際に発生するロスは別にあると考えます。パワーコンディショナーの仕様に書かれている消費電力はその辺をまるめてきさいしているのでしょう。

以前のパワコン消費電力についての解析をもうすこし越し掘り下げてみます。すべての時刻 について”昼間から夜間の消費電力に切り替わる時刻がどのように推移するか”を最新のデータでプロットしなおしてみます。

やはり同じような傾向を示しています。日ごとに一定割合での減少と、2月5日の階段状の増加の２つの変化が見られます。

朝方と夕方のデータそれぞれのデータのみをプロットしなおします。

朝方については、これまでに解析した通り、夜間から昼間の消費電力に切り替わる時刻は変化していません。6時のデータ（6：00から7:00の合計）と前後の時間のデータが比率計算で、ほぼAM6:20に切り替わっていると判断できます。
また、2月5日前後で、昼間の消費電力が変わっていないことから、2月5日に発生した階段状の増加は、夜間の部分にのみ発生していることがわかります。

夕方については、毎日約1分ずつ遅い時間に切り替わるように変化しているように見えます。5月2日時点では19:20ころと推測されます。
5月1日と5月2日の日没時刻はそれぞれ18:52と18:53なので、夜間モードに切り替わるのは妥当な感じの時刻で、、毎日約1分ずつ遅い時間にずれているもの妥当言えます。発電量が下がったからパワコンが買電力から電力消費していると仮説を立てた場合は、パワコンの表示は18:50頃には0.0となっており19:20の時点では真っ暗です。このため、この時刻で発電量起因で切り替わっていることになり、妥当とは言えません。また、サイト2とサイト1のパワコンの動作に大きな差はないと判断して、5月1日の19時ころのサイト1のパワコン表示を確認した結果、”KP44M-J4-SS”は、19:10から19:15の間に、”KP55M-J4-SS”は19:17から19:18の間に、パワコン表示が滅灯することを確認しました。すべてのパワコンが同時に滅灯すると想定していただけに、意外な結果となりましたが、ほぼサイト2の夜間の消費電力増加はパワコンなどの太陽光発電システムに起因すると判断できます。

先に「昼と夜の消費電力の差は、時刻によって切り替わっているだけと判断できます。このような動作が想定されるのはパワコンです。次回以降パワコン観点で検討を行います」と書きましたが、今回はこの点について確認してみます。
　まず、なぜパワコンに着目したかですが、このサイト2では、1台の”KP55M-J4-SS”（パワコン）を使用しています。このパワコンの仕様として「 消費電力（夜間（交流側）） 0.5W、11.5VA（Typ.）」の記載があります。
http://www.solar-frontier.com/jpn/residential/products/pdf/discontinued/KP55M-J4-SS-A_KP44M-J4-SS-A.pdf
また、パワコン自体の表示器が、昼間は発電量が表示されているが、夜間は表示が滅灯し明らかに昼と夜で動作状態が切り替わり 消費電力量も変わっていることがわかります。
つぎの情報を見ると、パワコンの機種は違いますが、表示を滅灯したときより点灯したときの消費電力が大きいこともわかります。
http://www.faq.energy-innovation.omron.co.jp/print/faq/9

このグラフから、夜間の消費電力は0.26kW、昼間の消費電力は0.17kWで、その差は0.09kWつまり、90Wの差があることがわかります。
パワコンの使用に書かれた消費電力とは2桁ほど違っているので、本当にこれがパワコンの消費電力なのかは疑問です。 そこで、昼間から夜間の消費電力に切り替わる時刻がどのように推移するかを確認するために日ごとの18.19,20,21時それぞれの消費電力量をプロットしました。

この結果から、昼間から夜間の消費電力に切り替わる時刻は日々徐々に一定に変化しており、日没時刻から算出したと推測します。このような挙動をするのはパワコンなど太陽光発電システムくらいしか思いつきません。 パワコンの消費電力は0.5Wなのか、90Wなのか、パワコン以外に夜間電力消費が発生するものがあるのか確認してみます。

ここまでの状況から、電力量が大きいかどうかの確認は必要だが、パネルが故障するなど、長期間発電量がゼロの場合、パワコンが無駄に電力消費するということがわかりました。発電システムの故障を検出したら、放置せずにすぐに修理するとか接続を切るとか処置をするべきでしょう。放置や変な処置をすると、淡路の風力発電のような事故につながるかもしれないので故障を早期に気付ける仕組みも重要そうです。

「サイト2の夏の冬の消費電力で夕方は日照時間の影響が見えるが、朝方はずれがないように見えています。データの整理ミスの可能性が一番高いと思い再点検しましたがここでの間違いはなさそうです、これについても原因確認していきます」と前に書きましたが、今回はこの点について確認してみます。まず、考えられる原因について検討してみます。
①どこかの時点でデータ収集する時刻がずれた。集計ミスではなく機器の設定の問題を想定しています。
②天候の影響で、たまたま6月の該当日は早朝の日照がなかった。
③ ①、②のいずれでもない。パワコンなどの負荷側の挙動で発生している。

①の確認のため、別の日のデータをプロットしなおしました。6月、12月のデータは2013年分で、6月の2としたものは2014年4月分です。

2014年4月分でも夕方の消費電力の増加時刻の差が確認できますが、朝方の減少時刻には変わりがありません。このデータの日の気象庁データは快晴で、天候による朝方の減少時刻への影響はありません。念押しで、12月のかなり強い雨日のデータに変えてプロットしなおしました。

意外に朝方の減少時刻だけでなく、夕方の増加時刻にも影響はありませんでした。この結果からサイト2には日照により点灯・滅灯する機器の影響ではないという結論にたどり着きます。つまり、①、②ではないということです。昼と夜の消費電力の差は、時刻によって切り替わっているだけと判断できます。このような動作が想定されるのは③のパワコンや太陽光発電システムです。次回以降パワコンなど太陽光発電システム観点で検討を行います。