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アンプトのオプティマイザをわかりやすく解説!

製品カタログ

発電量アップとコスト削減両立の秘訣!

このカタログについて

ドキュメント名 アンプトのオプティマイザをわかりやすく解説!
ドキュメント種別 製品カタログ
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【専門誌限定情報】 資産価値を高められるオプティマイザ
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このカタログの内容

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たとえば Amptオプティマイザならこんな発電所が可能になる! 太陽光発電所をもっと高効率に! ストリング当たりのモジュール数が多い発電所 発電量アップとコスト削減は 〈 オ 接続箱 「オプティマイザ」で両立できる! プ アンプト テ 電力変換技術の分野で世界のトップをひた走るのがAmpt,LLCだ。パワーコンディショナ ィ Ampt 日本で発電量を増やす“過積載システム”の需要が高まる中、 マ イ n オプティマイザ 同社の主力製品である「Amptオプティマイザ」に注目が集まっている。 M ザ W 使用 n MW 取材・文/大根田康介 な し 増グよ るい定グトもしグ P 大のモリ 「A 標でがを 展パンメ機事電 ラの 各ーン の 、ズリ 投P〉 Amptオプティマイザ 例や当りス さイ 直間 T 出 こ と 、変そ開 能革 ●接続箱半減 えすた、トが圧れンル。流の) P ドグれm力 p し性小革んし中にカ技新 資V ●ケーブル長半減 ばこりシリ可範たバイ各 電を V ® スは 能規 て東本の術 対シ D とのス 出 点 た すな 的 ン能囲電ーン P 力圧設追ス」ト、 t オD ア模べ同い、社コをな 効ス ●ストリング当たりMPPT向上 C がモテグに)圧タバ V ミけ トにレ特 ッかく社るそをロ有で ム 電 果テジ ●ストリング当たりモジュール数倍増 /き ス なで(のース電 尾力スる リ加ッ許 プC プ ュ設トる最固いタト マこトンえチ技テ/とら打が 。し置ラす A を ラ ィ メち太 てきド ム る力 を るー計レ。大C 定ずまリ ッと グて ® 変 の 。ル者 電電れたン最チでッに、」 術マD コ ア、州Aア 高 ッ で C スガ出陽 ジ北比 大 フm ン換 め 電流/電圧モニタリングシステムを備えた発電所 数はチ 力圧かはグ 損 と イ 、カそ2「あ コトソす光 ア米ォ pプ技率 をス ® を る まにス ザは限失スーれつA る ン削ー主発 で、ー tト術 を 2 ト機 供たよト、にをト(ぞの ヨ m「」バ減ラ力電 事ートはと 2 倍リ能 給はりリセす削リMれ入 p ス だーをー製市 業ロコ、通 にンに す狭設ンンる減ン 最力 ト。P t タ目ま品場 をッリア信 Amptオプティマイザ 通信ユニット(CU) たイシ こ抑しと因アも害 P スあ 様ケ 高実スなと 2 1 オプティマイザのデータから顧 場ンス今とえ、しにレ軽物ま V マれ全 め現テる最 以 ストリングごとの出力電流と電圧 テ が イ ッ 々ー ム客の システムに集計。 合バ 後 た土てよ 減がたシ ばて なブ らし 。大 1SCADA 上を無線通信経由で通信ユニット 、ーム、可最地、る間。作 スチ、の れ、のこ70 比に に送信。 製タに例能適にス損の 発 樹り木テ損経ス コル る R コう%率で 造ーおえとな係ペ失陰電出 ム失年ト スも 。O スしののき 中のいばなシるーをや量す や 交て10 るスコス低平の日建 をが劣リ ト蓄 I トた発シ回 削 る止 増 物 生化ン 削電 ( こ電ス 等換旧年。テスを減坦 陰 復 た じなグ 投減と量テ でが式経 ムト最 め でで加 、にの でてどに 減池 資とか増ム、 交必 の過 をを大きな そ 要 6 し 設最限るいつ ミ きの いが M も 対性ら加と ス るる 能 従 原 P 効 、が比 換 来に 0 た 計小に。地ながマ他。既因 P 果向 P 可較の Ampt,LLCがな 0 古 す限利結形 ッの 設で T )上 V 能す CEO 直流側に蓄電池システムを備えた発電所 でっ V い るに用果原 り 、チ障 のミが もをシとる 1 ・ レベント・ガン氏 ストリング なD ムすA シ済 工ら数間やがン ® アるMだ V 線よオすイ すのれA き PVアレイの なオプティマイザ インバータ しるC かれmス的日事のにの遮接グらA ッの P 。ををっプるンこる 1 ばmな 最適化 か。側らば p テ側本費機抑ホ断続に プ、m で P 同作変 てテこバれこ 0 、 p い も でメ、 t ム面でも器えー器で 2 がシ p 古 T 時り更 、ィとーはと 0 6 t 可 、 のガマオ)かは削にらム、き倍 t 期い回に出せ太マス が 、 が 0 0 オ 専 蓄ソイプのら電減かれラスるの ス待シ す 陽イ 能 可タほで V 0 プ性 用 電ークテ導 E 力さかるントよ太テ ー ムト でス路べすず電ザ能 ときイ V テ グリッド の 池ラロ 入 れる。ケリう陽 きテ をてこにの をで がんるン低ィも Amptオプティマイザで 追 ーグィが Sマ 安る材そーンに電の リ 池 るム有のと安モ使あ 6 ど。バ圧マあ 通信ユニット 蓄電池 充 ン (CU) 加 電シリ 進 S イ (定。料のブグな池全グ。の すスが定ジ用り 0 の ーのイる できる ス ルとる て 発るトでし 0 1 タまザ 。 4つのポイント 充 が ッ た モ ス ュす、テドザん 費 そ 放 可ムシをで 電供 の接。 の 電こリきたーるA V 0 ーまを い力給 、め ジ ト 送、数続接ュスレ 量とンる 6 ルこmで 0 をで使 の 場 1 システムの最適化 電 能まス使 貯と 制 とでテ用る蔵経 料 こを箱続ートッ 性にグか 0 のと p 動 0 使新用 れ半の箱ルリチ 能ながら 0 配に t 作 V 用式す合 初期コストを抑えてストリング間のミスマッチを減らし性能アップ 。 、 、コントローラ エネルギー 管理システム 化カ 意プ期期 ヤ太社を検の低光 高同社たテテ社置本 進日 削御 2 既存システムのアップグレード をンオ気テ的的同ー陽以設討開コ発まま社を。ィムのの社 2 減装DC/AC比が高い発電所 続パプ込ィにに社と光上立す発ス電たりの開加マに「サを 化本0 が置劣化損失を回復し2:1のDC/AC比で接続箱の入力が半分に けニテむマははのな発にし「るにト市同にオ設えイ、ハプ 1 を支 でがてーィ。イ世日レる電また 向で場社応 置プすてザA イラく 7 続社 き不いとマ ザ界本べだ で。H け高を えテる翌 mパイ る要 3 直流接続側での蓄電池システム構築 アップグレード前 Ampt Ampt( 2:1)過積載 るしイ メ けをででンろ市増現D た性拡がる をィと 6 p ーヤエ年 の 接続箱の 接続箱の 場 中 搭 ネ 7 る開 で 入力回路数 接続箱の 。てザ ー トう え在 P 能 体マ発日 t 過 だマイクログリッドからメガソーラーまでDCで蓄電池充電が可能に ナナ 共 大 ー入力回路数 が半数に 入力回路数 、 、 の カンン・。で重、、 V 心 載 ア通のすと制イ表、すス積、 ル月 設 。こ A リ ーババガ 彼メ の P る をザ。横 ト載ナギ 5 mー にーーン 要らンラビ V たな整へよ浜るリ」ノー日 こ 4 モニタリングと で O&M p デ なワワ氏 なはバイアジシめりえの り と 幅に ン P エ 効、 発 率 も 無線通信でストリングごとのデータを集めてトラブルを素早く特定 t ィ るンンは プ今ー ョス、、た需 日 グ V ナ 東 コストリング オプティマイザ はン 」の、「 レ後はンスンテよ太。要 広 く本表オシジ化京 ス進グ とオ長短 イの40 」をムり陽 の、支しプスー装に ト 03 02 : :
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べの ト(J 設ゴがパ第 程をで栽のだのライ 顧てはネしスだメに さ量くオA 設C 立ル販ワ 1 ソ度運、培下。農ーザ今客提コルたタっガしなれ44 日本企業の採用が増加中!突プm備Mしの売コ号ーま営日すの自業フの回の案メギ」製たソたぜて .きテ p 補)、現しン案ラでし本る土社界ァ導、満しンーと品。ーのこい 5進ィ t 助 二地た10 件ー建て国農地を 運でー入そ足たト事、群当ラかのるMWんマは事活国企。MW (フ設い内場を営活ムをん度結す業大の社ー。製。の Amptストリングオプティマイザがでイ世業 間業フ)モァしるをが有す躍事決なも果る部豊中がに「 発いザ界と用クとァにジーて。含ソ効るす業める 優高、。のG 心展フ日品 電メでししレのーもュムい今めー活 るをたれい実償原& 商開ィ本を 所。 太 国取 で モンゴルで活躍!ーナてた ム カン展プジ合 大 ーのく後合ラ用海 陽 フ展企たよ際却マN 品すット内り 導 ーバ開ロッ弁 ド ゥ豊 ル 予は ーし ァ開業オうに計ネ再とる 1.2 外定 1 計フて光ーしがプだ導算ー生し P しの扱 入 電力変換技術の分野で世界トップをひた走るAmpt。同社の主力製品「Amptストリングオプティマイザ」の にーすジト会とG 7 事だ 0 約ァ野発ム、、テ。入もジ可て V た既う が 発電量アップの性能が認められ、世界で続々と発電所への導入や販売の取り扱いが決まっている。なワるェ制社モ& MW 業。 0 40 ー菜電ド日ソィ し含ャ能採ブ商設こ 予るン。ク度をンN 、の MW MW ムを所ゥ本ーマ ためーエ用ー品のと 定 取材・文/大根田康介 らしム のの 1 にジムでさイル 出電点Vドン プントメはでヨ れ、のこ発シ以なュ設きれンイ各力流追ス モ ® グこテバ削ガ、事ーア 10 る投コう電ス上りー計るたバン P 電の尾トにスれィー減ソ太 ン 業ロメ MW の資スし量テに、ル者よ電ーバ V 力制トリ加えトは マタをー陽をット ム イ リ 超ゴ パワフルな発電所を構築する だ対 た増 でD 数はう圧タースを限ランてレ、 「目ラ光 パカ のル 。効削こ加とき をスに のタト最 ッグ ッ特ザA 標ー発展、に 導の 果減とが比るC 2トなでい、 大機カに、チ許」mとの電開中 (と 見較 /倍 、 リ ずま 能ーそ 2 を し東本 農®ストリングオプティマイザ か 。A リる最 ン限を と技 p し性市 入 Ampt R 性ら込すそC にン。大れたグに設をれつ 術展 t た能場て、社 場O 能、めるの比増グま かははし 設ぞのA で開スD アをいそを でI 向 P るとた や当た電にス、た定けれ入m し力 あ トC ッ変るし置)上 V 。最め率せた、 よトセ。し、最力 p るてリ/プ革A てき もをシ 大、をるりシをりリン て電大の t スいンD とすmア、 高実ス 70 従 2 よのス供設ント 直圧出各モトるグC コべ p ジ北 め現テ %来 うモテ給定グラ 流/力Pーリ。オコスく t ア米、 ストリング当たりのモジュール数が多い発電所 るりれ 0 豊 2 率る売プ 日既。、、 1 A G 0 を。のテ日 将合そ 6 m & 1 10 再取ィ 本設 〈 来計の年 p N 6 %生りマ 本 で 企メ オ 接続箱 的設発10 t ( 可に 年改東 能扱 イも 業ガ プ 備電月オ 4 善 いザのい のソテ パワーコンディショナ Ampt 18 容所 京 すエ ィ オプティマイザ ヶ量 以プ 月 数降テ都にるネ を性ち 採ー決 早 ラ マ 所は 用、 はにィ品 ル 川設こギめ 能 にくイ n がー M 3つ使用W n 開所式には、駐モン 21 とザ MW ゴル日本大使も出 合 . 15 順マ区立 ーた Aヶ次イ を 気 さ 企 m 続に な 席(写真左から2番 計 2 ) 目設 付 目)。日本とモンゴル 設MW 所導ザだれ的備業き p くも し 導の友好関係の強化 備にと入は。た 〉 ●接続箱半減 Amptオプティマイザ につながった。 容上なさ 2 大に のが、 t 効あ販オ 入、 ●ケーブル長半減 ●ストリング当たりMPPT向上 ●ストリング当たりモジュール数倍増 DC/AC比を高めて発電量UP! Amptストリングオプティマイザを採用した アップグレード前 Ampt Amp(t 2:1)過積載 モンゴルの太陽光発電所 接続箱の 入力回路数 1 1 1 2 3 2 2 4 3 ストリング 4 オプティマイザ 発電容量12.7MWの大 接続箱の入力回路数 規模太陽光発電所。発接続箱の入力回路数が半数に 電所の一部では、背の 4つに対して 高い架台を使用してソー 接続モジュール数倍増! ラーシェアリングを実施。農作物の収穫も行う。 07 06 :
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だコう パし失設にろで間 マる低 ががタてネし現あ 2 2 普ご ス ロな ンて 拡うき イ「 小が さ 防は 、 F 減そ下生ルしルた場る 6 6 通と新 2つの課題を同時に解決! 大ト水ら代有止も大。る発 I ザA すんがじでまごりで。 ス5 を 表 この 」 っ 最う 5 だ に品 さ き 上に 効のちす 電 削 の るのか T mるな る とゴ雨数〜 低な な 太、 でたろ 所がだ p のミてと大。に 。 ミ風 ミの千 2 W 減装 ストリングオプティマイザで 可減陽新近すめんロ装不が終。 例 t がスしい 8 ある出がに と スモ7 の 能で光設藤」に、ス置安果 ス、マまう・ さ 枚 表えマジ 置力つ 7 性き発の茂と打既をををた了 トA ッう。 1 研 設 ばッュ 大に をる電場樹、て存防使持しす リmチのそ%究 にいら W記 ばたさ置 さ、チー き秘 ミスマッチ損失低減&BOSコスト削減! 秘。所合氏アるシげえつてる ま ン p にはのもにらりれしでれ公がル なめ め小でははン手スるば人出ま グ t よ必分のよつすてたばて称生で 可ら 太陽光発電所で必ず起こるミスマッチ損失、また新設時の周辺機器コストは、事業者の悩みてさも下話プのテの、も力で オがる至、出ればきれ経 とら 最じも 能 Amptストリングオプティマイザす い 、 れ の種だ。その2つを同時に解決できる画期的な装置が、「Amptストリングオプティマイザ」だ。いな B 図すト 1 ムだ将多をの プ提損だ利力 る装O の。ジつで「。来い維20 テ供失。回損、 がば年 ト生、劣れ つて大る 性た 取材・文/大根田康介 。置 S よ ャと損新的だ持年 ィすを り失ーじパ化ば きも出の 1 、が、力が枚 BOSコスト削減 ミスマッチ損失低減 新設の場合、接続箱からパワコンまでの距離を縮めることができ、 ストリングごとに最適動作点は異なるため、MPPT(最大電力点追従)により、 DCケーブルを短くできるため、BOS(周辺機器)コストを削減できる。 ミスマッチ損失を低減し発電電力の増大が可能になる。 コスト削減シミュレーション パネル間のミスマッチが発生する理由はこんなにある! ケーブル(PVケーブル1500V 60mm2)の金額を「900円/1m」、接続箱の金額を1個「120,000円」とした場合 出荷時のバラつき 表面の不均一な汚れ 傾き 温度差 雲の影 経年劣化 etc. ストリングオプティマイザ使用 従来型 ミスマッチによる発電ロスを抑える! Amptストリングオプティマイザ導入によるミスマッチ削減シミュレーション セントラルパワコンの動作ポイント 20直列(304Wモジュール)=6077Wpストリングの場合池 接続箱3-2 池 ストリングオプティマイザ導入後の動作電圧ポイント 接続箱3 ~PCS 172m 6200 短絡電流 Ampt有 Ampt有の Ampt無しのAmpt無し ~PCS 172m 接続箱5-2 6000 ( )の パワコン パワコン出 場合の 場合のIsc 接続箱2-2 ~PCS 211m 5800 ミスマッチ 出力( ) 力( 低下出力 低下出力 W W) ス (W) (W) 接続箱2 ~PCS 145m ト 5600 リ ン 5400 0% 6077 6077 0 0~PCS 140m 接続箱5 接続箱4-2 ストリング内のモジュール短 グ 5200 ~PCS 200m ~PCS 175m 絡電流( l sc)の違いで、スト 電 5% 6028 6025 49 52 5000 リング間の最適動作電圧に 力( 4800 10% 5899 5825 178 252差が生じる。仮に6077Wp W 接続箱1 )接続箱4 接続箱1-2 で25%のミスマッチが生じ 4600 15% 5697 5530 370 547 ~PCS 110m ~PCS 160m ~PCS 110m れば、1177Wも出力が低下 4400する。Amptのオプティマイザ 20% 5470 5200 607 8774200 なら、約50%のリカバーが可 500 540 560 620 660 700 740 780 820 860 900 水上にあるパネルから 能。 ストリング電圧(V) 25% 5470 4900 607 1177 陸上にある パワーコンディショナまで、 パワーコンディショナ パワーコンディショナ 遠距離のケーブルが必要。 ストリングの最大電力を確保し、発電ロスを最小化!  ケーブル長合計782m × 2 = 1,407,600円 ケーブル長合計 1,595m × 2 = 2,871,000円 20年間トータルでミスマッチ損失を抑える! 接続箱5個=600,000円 ケーブル半減 接続箱 10個 = 1,200,000円 計 2,007,600円 接続箱半減 計4,071,000円 20年トータルの発電量シミュレーションケーブルオーミック損失 = 13.4kW ケーブルオーミック損失 = 12.7kW 既設案件の運開5年目にAmptストリングオプティマイザを導入した場合 シミュレーション条件:設置場所:千葉/PCS 500kWp/PV 645.12kWp/FIT 40円 同社のオプティマイザを導入した発電所と従来型を比較したデータ。従来なら接続箱 経年バラつき想定:メーカーモジュール劣化率:年間0.5%/フィールドでのパネル温度差:10℃/ が 個必要だったのが、つの回路を つにできるため5個だけで済み、ケーブルの長 年目に導入 温度差のあるモジュール割合:30%10 2 1 5 さも半分で済む。トータルのBOSコストが半減。 実際に導入した事例では、モ ジュール出荷時のばらつき、 年 1年目 6年目 10年目 15年目 20年目 6~20年の15年間合計 フィールドでのモジュール温 度差、モジュール経年劣化な Amptナシ 865 841 820 791 760 12026MWh どによるストリング間の電圧 のばらつきが、同社のオプティ Amptアリ 866 855 842 836 826 12606MWh 200万円以上の削減=半額以下に! マイザで解消できることが実証された。 差 0.70% 1.70% 4.20% 5.70% 8.70% 581MWh さらに、部材コストだけでなく、施工コストも削減できる! 15年間で2,300万円以上の売電ロスを削減! 09 08
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た市 が 5 のチワるるA コ でO 高め細 チき付 るに電ザ「化 太発 い場拡見%変もコここmンさき& い、なまをにけ稼、よ最」A。mすス 陽電 PVセカンダリー市場へ!製を大込〜換低ンとと p をらるM遠パモた低よで働いっ適品見がめ 効減になで t 使に。の隔ワニ、減っき済まて化新 p るト 光量だ据予る 6 リ・率で変く、オ用、 効監コタス。て、み注発や規 t D ン 発U 既存発電所の価値を向上させる。え測の スC だ 5 向き 更新パプ 旧 率 可型ネ し テ 式 視 ンリト発生影の目電 ・ト グ 電P、さ %上る て 化 レンリ電じや発の所 O 既 / ぜ 。 能のルィ の をシベグン量る向電ソの& 存リ レ 所・ れ ひ もと D ベ た い ス リ Mにン の O のマ ルが を 価 C ル 価& Amptストリングオプティマイザ活用法る ト 。 1 る 6 実 グ 発き所導 テ グセ のーめ 0 直イ 0 よ可 向 にュ値の関 コで入カ 発 Mタ、発 発 現 レ 電な オ 値0 列ザ電 電 電 0 すムをり能ベ上のどもーを効わ ン発 太陽光発電所の増加に伴って、セカンダリー市場の拡大が予測されている。ストリングレベルで発をン ルパミ 0 数を所 V る構もと さ シ高率らプバ電 を効ル ミの簡 Amptストリングオプティマイザ検ダ 量でワス V を追 系 こ 精なでせスば単ョンめ化 テずィーを 高率 電を最適化し、発電所の価値を高める「Amptストリングオプティマイザ」の活用法をご紹介しよう。討リ U コマ系変加でパ と築4 は し度るのるマらにだらな、マタ最 め化しー P ・ンッパえす、ワ も、のた詳。ッつ後。れど発イー適 るで 600V系旧式パワコンを1000V系新型パワコンに置き換える 活用法3 既存システムにAmptストリングオプティマイザを追加 活用法1 Amptストリングオプティマイザを使えば、旧式の600V系パワコンから1000V系の 既存の太陽光発電所にも容易に後付できるのがAmptストリングオプティマイザの特長だ。 新型パワコンへの交換が、配線工事や法的な高圧区分への変更なしで可能になる。 ストリングごとに発電を最適化することで、発電量をUPさせ、発電所の価値を高める。 Amptオプティマイザ使用(1000V系パワコン) 既存単線結線図(600V系パワコン) Ampt追加後 Ampt追加前 Ampt オプティマイザ 14直列 A Vm= Vm= 530~550V 14直列 320~550V B 6回路 1000V系パワコン 600V系パワコン 12 12 並 並 12回路 列 列 MPPT範囲 MPPT範囲 設置場所:大分県 パワコン:TMEIC 500kW(600V) 450~850V 320~550V A 連系開始:2018年2月 Ampt追加:2018年6月 B Ampt追加後、発電量が2.4%アップ! サードパーティ製監視システムによるモニタリングとO&M 活用法2 Amptオプティマイザが出力電圧Vmを 600V系 1000V旧式パワコン 最新型パワコン 1000V系パワコンの オプティマイザ無し オプティマイザ有り Amptストリングオプティマイザが備えるストリングモニタリングに MPPT範囲(530〜550V)に制御 日射計を組み合せることで、ストリングごとの特性を把握し、効率的なO&Mを実現。 パワコン 変換効率 97.0% 98.5% 事 事例 例 パネルの14直列はそのままで 2 1 1000V系パワコンを使用可能 Ampt ラ ナ 導入による ー 3〜5% プ ノ 発電量向上 ラ エス ナ ・ ジ シ ー 5〜10年経過しているシステムにおいては ストータル テ 4.5〜6.5%の発電量UPが期待できる 発電量向上 ー 4.5〜6.5% ストリングレベルでの発電状況をモニタリングし、発電異常を見逃さず、異常 ム 近隣の樹木や建物の影、アレイの方位や隣接するアレイの影など、様々な要素時には迅速に通知。売電損失を最小限に抑える。発電状況とともにメンテナ によって生じるストリングごとの特性をAIによって分析。効率的な監視を実現。ま ンス情報・トラブル情報もまとめて管理することで、資産価値の効率的な維持 た、同じくAIによる自動故障診断で、駆付けメンテナンスなどを削減することも可 を可能にしている。 能にしている。 11 10
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導入企業に聞いた! と日シ資む て30 定 1 圧に至導な 上はく 光計 2 立7ン化 日「 な 想導本ョ産中セいMW し 3 ・とっ入構特の多と実発で 0 以年グをス本次太 るのン価、カるのて 3 特どてを築に効岐、際電約 1 オ トで世陽 定入日太だ値発 と いMW 高 は開を、果に下 シ 来 7 実90 9 プ リも代光 以企 も陽。 ンい新る あま にを電ダ も 、始図過をわ記 ス 年 、月テ現MW ン着パ発 上業 Amptストリングオプティマイザ 近光次高所 規 ら リう案同。のわず導しる積上たの 導テの の8 日 ィす ワ い発世めを 。 発せ 入 本ア る グ々エ電 のが 。電代るパー 件じ電て、 入たた載げり通しムに既月でン マ「レと 市 でく さ済ナめシて、りた 設現 プイ ベ レ所増 の 導増 のパ絶ワ場 日所 5 のノにスいい、 搭及在も ザA ルえ」〝 入加 導入したら発電所がこうなった! スワ好ー 導の 入出へ 4 ら20 エ 2 テるずそ企載びで導ト」mでての質 メ中 タエのア拡 電の 4 に案 低 ナ 0 ム 。れの業さを れ新 約入日は p のい導〞 リ レ !ン ソッ 本 入機導案 件ジ 1 の もメに 設60 が 、 t 発る事を ッ 太陽光発電所をレベルアップさせる次世代パワエレの1つ「Amptストリングダ導リプ大 検社入件圧・ー 7 効 想リ話ての件 支 2 ス電。 高ー入ュしも 討もを、と 3 社年率 定ッをい太、 進社 ト最 例め ト オプティマイザ」。日本における導入事例が増える中、同製品を導入した企0 ドがーて進 し 予計高MW にに的 以ト聞る陽合み設 1 リ適 がる 業2社に、そのメリットを訊いた。、 。 、 、 導入企業2 日出電機 ミスマッチ損失を低減 既設の太陽光発電所を「リパワリング」! ストリングの最大電力を確保 ●Amptを使用した結線図 Amptストリングオプティマイザ ストリングレベルでの発電最適化を実 DC側での蓄電池システム構築 現する次世代パワーエレクトロニクス。発電量UPとコスト低減を同時に達成で きるなど、様々なメリットをもたらす。 導入案件例 太陽光パネル:694kWp 導入企業1 ナノエナジー パワコン:500kW 設置場所:大分県 東側の森林の影の影響による 「DC:AC過積載システム」を低コストで構築! ミスマッチ損失が発生している。 導入案件例 ●過積載の特徴を表す波形とストリングモニタリング 太陽光パネル:103kWp 無線通信でデータを取得する パワコン:49.5kW 「Amptコミュニケーションユニット」 COMMENT 設置場所:千葉県 発電量が 7.5%もアップしました! 2018年6月に初めてストリングオプティマイザを導入しました。 ●2017年(Amptナシ)と2018年(Amptアリ)のPCS2とPCS3の比率(kWh) アレイを設置している東側に森林があり、ほぼ午前中いっぱい 影がかかってしまう状況です。影のかかっていないアレイと比較 COMMENT Amptを1つのPCSに導入した2018年の発電量が、 して約20%もPR(パフォーマンス)が悪い状態でした、これを少 2017年の発電量を平均して大きく上回っている。 しでも改善できないかと考えていました。 2.5倍のハイパー過積載で2017年の同時期(6月 ~9月)と2018年(6月~9月)を比較すると、PRが7.5%も向上し IRRが向上しました! ました。期待以上の効果ですね。既設の案件で、森林の影がひ どくない場所でもPRの低いアレイがあります。追加設置を検討 当社が最初に導入したのは2017年10月です。FIT単価が27円 中です。また、新規の30MW案件で、山なりに設置するため方 から24円に下がり、モジュール単価も今ほど安くなく、顧客視点 位角の異なるアレイが多数出てくるサイトがあり、オプティマイ で投資利回りを上げる手段として導入し、Amptの定電圧出力 ザによって少しでも損失を抑えられるのではないかと導入を検 機能を使って、200%以上の過積載を実現するに至りました。こ ●49.5kW 低圧単線結線図 DC133kW(過積載率270%) 討中です。 2017年 2018年 れまでに20案件、計3MWの発電所に導入しています。導入の PCS3÷PCS2 PCS3÷PCS2 結果、NEDOの日射データベースを基に定量的にピークカット 株式会社日出電機 代表取締役社長 渡邉浩司氏 損失を評価するシミュレータを自社開発したことで、パネル配 置や方位、傾斜角の最適化を実現できました。また、オプティマ イザとしてのミスマッチ補正機能ばかりでなく、直列数の最大 化と2並列入力1出力の機能が、設計の自由度を高め、ひいては 組み立て工程の大幅削減をもたらしてくれました。これが最大 POINT の功績だと思っています。さらに、パワコンの設備利用率を30% まで引き上げられ、低圧のみならず、この手法は高圧、特高にも モニタリング精度向上で Amptストリングオプティマイザを導入すれば、無線通信でストリングご スケールアップできると考えています。今後、設備認定済の低との発電状況を収集し、トラブルが発生した場合、速やかに故障箇所を 圧ソーラーで40案件、計5MW、新規申請予定で500案件、計 60MWに導入予定です。高圧・特高では設備認定済みの4案 発電損失を抑えられる! 特定することができる。ミスマッチ損失のみならず、不具合による発電損 件、計68MWに導入予定です。失も低減することができるのだ。 株式会社ナノエナジー 代表 岩崎光洋氏 13 12
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のい電 構れ量囲のマうにA リ変A 側 化たマの かクしカのワ世 モて Dにこ築にも 総内電イ。約C サ換C にパ」総イがこら需、ウ蓄イ界太 パワエレ×蓄電池の活用事例がハワイに完成!デも ル 頼のがよ最に圧 ザA 4 側ーログ蓄ネを合ザA の供要天ア電の 合C、 候 最陽 充側 ケ「るシ可り大制をがm%配チスリ電ル同充だmシ給時 イ容カ大光 ー自アス能低化御バあ p も置にがッ池と時放。 p スでに に島量ウ級発 放蓄 ス然ジテとコすしッれ t のでよ生ドをイに電 t テき40 かのはアの電 ストリングオプティマイザで とエアムなス テ ポ ス はる か配ン実 ムる か全なイ 電電ば 違 じ 効 ス % 所 なネ る、 蓄 のはっト た こか リ、トい、と ら置バ現 イ な 率 トで。もわ電ん島 併 ロシ るル多、 なとつースリが総、いのす ン 電ーで ギ 」 リ鍵 のら力とにシ設 スス だーくデ 。蓄がパのトン生合D 。充るタき トとはンと 電 ずの 1 完 の をテ ろ のィ 電でネ対 ス リグま充C A 電シのる「、グな 力夕 、11 0 成 1 ス 「 テも 低ム 高効率蓄電システムを構築! う 0 島ー シきル応ンオれ放側mで 間こ低 オっ を方% 0 しムの。 々ゼ スるの電グプる電配 p 生テ=とコすプて 蓄のをMW たがと 減で Amptストリングオプティマイザ 太陽光発電所をパワーアップさせるソリューションとして導入が広がる「Amptストリングオ 0 %にル テ。発圧ごテと効置 t じ ム はD 。スぐテい 電ピ供 h 。、し プティマイザ」。2019年1月、ハワイのカウアイ島に同製品を活用した巨大な蓄電システムが 」お発 ムこ電範とィい率とのる、C トれィる 池ー給!そハて 誕生した。 AC側接続とDC側接続の蓄電池充放電効率比較 AC側に蓄電池を接続 総合 PV インバータ トランス Grid 充放電 87.7% 99.0% 99.0% 効率 蓄電池 蓄電池コンバータ 蓄電池インバータ 87.7% 95.0% 99.0% 99.0% 99.0% オプティマイザによりDC側に蓄電池を接続 ストリング PV オプティマイザ インバータ トランス Grid 91.6% 91.6% 99.5% 99.3% 99.0% 蓄電池 蓄電池 コンバータ 総合充放電効率が 約4%もUP! ●発電所のシステム構成イメージ95.0% 99.3% 太陽電池 アンプト ストリング 28MWp オプティマイザ28MW 蓄電池 100MWh 日本では既設案件への ●発電所の結線図 接続箱 蓄電システム追加構築が進行中! パネルの過積載によってパワコン容量を超えて発電した 蓄電池コンバータ DATA22.4MW 変圧器 電力を蓄電池にため、発電量が減ってきた段階で蓄電 ラワイ「PV+蓄電池」受給調整用電源設置場所:ハワイ州カウアイ島 池から放電し、太陽光で発電した電力を無駄なく売電す インバータ パネル容量:28MW/蓄電池容量:100MWh るシステムを構築する。 夕方のピーク需要時の 22.4MWAC DC側接続のPV蓄電池システム 5時間安定した電力を供給 カウアイ島のピーク需要時に、全需要の40%もの電力を (20MWAC × 5時間) 供給できる世界最大規模の蓄電システムを太陽光発電 DATA 所に併設。Amptストリングオプティマイザを活用するこ 設置場所:兵庫県姫路市 パネル容量::1,352kWp(338kWp×4回路) ストリングオプティマイザを活用し、 とで、DC側に蓄電システムを配置し、総合充放電の変換Amptストリングオプティマイザ 蓄電池容量::200kWh(50kWh×4セット) ロスを低減。蓄電システムの構築に必要なコンバータな システム設計:CONNEXX SYSTEMS株式会社 DC側に蓄電池を配置 どの部材コストを抑えることにも成功した。 15 14
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た性 たせの置ザ 益き工パ圧 リ る能初部すス 様を下影ス い A発を太蓄ず充でをま性る事ワ調スンAのと期材るト例々低のやト日 m 発電所の事業性を高める!ソ考陽電に電きリ 使たが。なコ整トグmだなココとリえな減影経リ本 電え光シ、でるえ、高交しンを機リにpかるス pュ も ス、ンばメ 響 ンで 量ス ま tら す 年 ーた発 総生たばス 換でテ る 法能 ン 。ト 発グ、リ 合 の 大は、 ト を オ ッる を グも tU 時 じめ ト 1 にグ し 劣 や電 発 発抑 オ導 がP Amptストリングオプティマイザシ、電所ム充る、D リ発時 0 的よオき既一ョ必 が放 C か削電期 な 施所プ電ト電え化プ入 同ン の 変A ン 0構 側 所 区っプな設石も減 のテ所を てな が とだず長 電換C にグもを 0 てテ力発三鳥発さ工コ設ィを有最 どテ 時コ導 築 ミ 進効ログ オ 早 V 分、ィを電 電せ マ新し適ス計 化スにィむ にス。入期で率スリ蓄 あめ系変 6 マ発 だ的 量 イ て電プる 所。 るトが 設い以マよマ「 実ト 4つの活用法を きにをッ テだたに更 0 イ揮の がこ ザす ッるイA 現削検なるす生ド池ィ 方交や 0 ザすリ 向とを変をるる外チ発ザm す減 オプティマイザの機能は、発電量の低下を抑える“発電最適化”にとどまらない。太陽討事。ぐじかをマろ Amptストリングオプティマイザうが換配 V のるパ 上が抑わえる追際。に 」。 も損電はp るを 光発電所のコストパフォーマンスを高めるAmptストリングオプティマイザの活用法を、し業 れさら配イ。収で線系電 ワ す可、。加に 、失低、t ここでは4つご紹介しよう。 活用法 ミスマッチ損失を抑えて既設案件をリパワリング! 活用法 新設案件の初期コストを抑える! その3 影や経年劣化などによる発電低下の影響を最小限にとどめ、ミスマッチ損失を抑える。 その1 ストリングオプティマイザを追加すると、発電所の設計が変わる。 稼働済み発電所をリパワリングすれば、長期的な収益が向上するのだ。 部材を減らして施工工数も抑え、初期コストを低減することも可能になる。 導入事例:太陽電池モジュール 694kWp/パワコン 500kW/ によるミスマッチ損失のリカバリンググラフ Amptオプティマイザを採用することで、「8ペアの長距離高圧ケー設置場所 大分県 Ampt ブル+8個の接続箱+128ストリングの延長ケーブル+接続箱内 Amptを採用した設計シミュレーション アレイを設置している東側に午前 の256回路のストリング監視回路」を削減できる。オプティマイザ 中いっぱい森林の影が発生。影の 影響により発電量が大幅に低下。 のコストアップがあっても、合計で760,000円のコスト削減が可 能! しかも、ミスマッチ損失低減によって発電量は向上する。 影のないアレイ 影のないアレイ 影のあるアレイ ●従来型設計(Amptなし)との部材比較(パワコン1台あたり) DC高圧ケーブル (パワコン1) (パワコン2) (パワコン3) 従来型 採用 ストリング監視装置 (CU)Ampt 接続箱 DC高圧ケーブル 16ペア 8ペア ストリング延長ケーブル Ampt オプティマイザ この事例では、影がかかってしまうアレイにストリングオプティ 接続箱 16基 8基 マイザを導入。右のグラフのように、パワコン3の合成出力を最 ストリング監視 256回線 CUで256回線 大化し、ミスマッチ損失を低減した。影のあるストリングでは、 2017年6~12月と比較して、2018年6~12月はなんと発電量 ストリング延長ケーブル 256セット 128セット 試算条件:太陽電池モジュール 1.7MWp パワコン 1.6MW が8.2%も向上した。 活用法 高効率な「PV×蓄電システム」を構築! 活用法 1000V系パワコンへ低コストでリプレース! その4 ストリングオプティマイザを使うことで、DC側に蓄電池を配置できる。 その2 Amptストリングオプティマイザを使えば、旧式の600V系パワコンから1000V系の ACグリッドからの充電で生じる変換ロスが生じないため、総合充放電効率がUP! 新型パワコンへの交換が、配線工事や法的な高圧区分への変更なしで可能になる。 発電所のシステム構成イメージ Amptオプティマイザが最適出力電圧Vmを1000V系パワコンのMPPT範囲(530~ に制御。パネルの直列数はそのま Amptオプティマイザ使用結線図(1000V系パワコン)550V) まで、1000V系パワコンを使用可能。5~10年経過しているシ 太陽電池 アンプト ストリング ステムにおいては6.5~8.5%の発電量UPが期待できる。 Ampt 28MWp オプティマイザ28MW オプティマイザ 14直列 A Vm= Vm=14直列 蓄電池 530~550V 320~550V100MWh ●600V系パワコンとの発電量比較 B 6回路 600V系 1000V 接続箱 旧式パワコン 最新型パワコン オプティマイザ無し オプティマイザ有り 1000V系パワコン 600V系パワコン 導入事例:ラワイ「PV+蓄電池」受給調整用電源 12 12 設置場所:ハワイ州カウアイ島 蓄電池コンバータ パワコン 95.0% 98.5% 並 並 12回路22.4MW 変圧器 列 列 パネル容量:28MW/蓄電池容量:100MWh 変換効率 カウアイ島のピーク需要時に、全需要の MPPT範囲 MPPT範囲40%もの電力を供給 夕方のピーク需要時の インバータ Ampt22.4MWAC 導入による 450~850V 320~550VA できる世界最大規模の蓄電システムを太陽光発電所に併設。 ー 3〜5%5時間安定した電力を供給 発電量向上 Amptを活用してDC側に蓄電システムを配置し、総合充放電 (20MWAC × 5時間) B の変換ロスを低減。蓄電システムの構築に必要なコンバータな トータル 発電量向上 ー 6.5〜8.5% どの部材コスト削減も実現した。 17 16
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入件ら は額発ら化 十そグ効す要らス「とザ コはこスンてを をのに さ 設部買 が電れし加分れオ果るとのトDC でをまス発とトグ認向発 計材 コスト削減の見積もり公開!検事低取ら増量るなえならプはこな設を 、導ずト電がリオ知上電 討業減価に大え がたがて導のテ以とる置削幹「 し性へ る大めら、入削ィ下がたに減線接 入、の量大ンプ度さ所 変コ と格 ケ しス削続 減Uきグテき がメ減 せ の 更ス なを こき、出発 マの可め付で てト Pなレィ高るリ でト ストリングオプティマイザで い高進がくとく20 力電リコイ表能、随きーブケ発リに手めむ10 だ特ベマ な パで向年のミッスザのと施する ー電ンもけ長ルイ まソ るリワ 大もはた中円る、上間経ストトの通な工る。ル」ブ所グ貢でだでザA ュリ き施 BOSコストはこんなに減らせる!ない、台と導すト年マがを前い 見下導りるコ電さなル」をオ献ではが最。mーン く工いな新 入るー低ッ 入。。ス気ら 設プ な、適発 p シグ コ 着実に導入が進むAmptストリングオプティマイザ。その導入メリットは、発電の最適 だら規半うメ。タ下チ込回 ど「 削 わ コスそト工にろ か の 計テきいそ化電 t ョや ス ば開 リ売ルもをまるストのも事、 接 購 すィる。ので状スン発 減ト Amptストリングオプティマイザ 化だけではない。BOSコストを削減し、事業性を高めることも可能なのだ。う、発らけだッ電で抑最 れ るためトリ削削がそ。 入 続るマの 導案さ ト金のえ小 はン減減不れコ箱こイだ 建効き況トと電 ! 。 。、 」 。設果るをリし量 も 直接材料費の削減例 オプティマイザの導入コストは材料費の削減金額(約560万円)を下回るため、導入することで大幅なコストダウンが実現できる。 オプティマイザの有無で 発電事業者・ 通常設計 Ampt導入設計 EPC業者必見! 接続箱ケーブル 3.5sq (ストリング〜接続箱間) 10317m ¥670,605 5158m ¥335,270 大きく異なるBOSコスト 接続箱(ストリングモニタ付き) 10個 ¥2,500,000 5個 ¥1,250,000 DC高圧幹線ケーブル(CVD100sq)m 2564m ¥7,692,000 1214m ¥3,642,000 Amptオプティマイザ導入設計 通常設計 合計 ¥10,862,605 ¥5,227,270 削減金額(通常設計−Ampt導入設計) ¥5,635,335 設計例:太陽電池モジュール 1.2MWp/PCS 1MW ※ 3.5sq 65円/m 、 100sq 3000円/m 、接続箱(ストリングモニタ付き) 1台 250,000円として計算。 さらに、「接続箱の据え付け/配線のための電気工事コスト」 「100sq幹線ケーブル敷設のための電気工事コスト」の間接工事コストも削減できる ② ② DC高圧幹線ケーブルの電圧ドロップによる電力損失計算 接続箱 接続箱 オプティマイザ 幹線ケーブル 幹線ケーブル ③ Amptオプティマイザ導入設計 通常設計 ③ 接続箱からパワコンまでの距離:合計1214m 接続箱からパワコンまでの距離:合計2564m ① ① ④ 100sqケーブル抵抗値:0.187オーム/km 100sqケーブル抵抗値:0.187オーム/km ④ 総抵抗:1214m x 2 x 0.187/1000 = 0.454オーム 総抵抗:2564m x 2 x 0.187/1000 = 0.958オーム ⑤ 総ケーブル損失は、I²R = (225A)² x 0.454 =22.9kW 総ケーブル損失は、I²R = (144A)² x 0.958 = 19.8kW 電力損失は、ほとんど変わらない! PCS PCS ⑤ ●20年間の発電シミュレーションからみた導入メリット ●PCSから接続箱までのケーブル長 ●PCSから接続箱までのケーブル長 接 接 続 長 続 長 箱 ① ② ③ ④ ⑤ さ 箱 ① ① ② ② ③ ③ ④ ④ ⑤ ⑤ さ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― 20年間で8%以上も N 合 計 N 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 合 o. o 計 . 違いが生まれる! 長 長さ( 142.53 178.12 136.91 98.95 51.07 607.58 さ( 171.31 126.91 186.22 169.44 148.95 139.37 113.66 92.59 66.37 67.28 1282.1 m m ) ) Amptストリングオプティマイザは、MPPTのためのDC/DCコンバータを内蔵し、「2ストリング入力に対して1出力」となるため、ストリング数を通常設 計から半減できる。そのため、「接続ケーブル(ストリングと接続箱の間)」「接続箱」「DC幹線ケーブル」の削減が可能となる。最適動作点のズレによる ミスマッチ損失を削減すると同時に、初期建設コストの削減も実現できるのだ。 19 18