《機械》〈電気機器〉[H28:問10]太陽光発電システムに関する空欄穴埋問題

【問題】

【難易度】★★★☆☆(普通)

次の文章は,太陽光発電システムに関する記述である。

図1は交流系統に連系された太陽光発電システムである。太陽電池アレイはインバータと系統連系用保護装置とが一体になった\( \ \fbox {  (ア)  } \ \)を介して交流系統に接続されている。
太陽電池アレイは,複数の太陽電池セルを直列又は直並列に接続して構成される太陽電池モジュールをさらに直並列に接続したものである。太陽電池セルは\( \ \mathrm {p} \ \)形半導体と\( \ \mathrm {n} \ \)形半導体とを接合した\( \ \mathrm {pn} \ \)接合ダイオードであり,照射される太陽光エネルギーを\( \ \fbox {  (イ)  } \ \)によって電気エネルギーに変換する。
また,太陽電池セルの簡易等価回路は電流源と非線形の電流・電圧特性をもつ一般的なダイオードを組み合わせて図2のように表される。太陽電池セルに負荷を接続し,セルに照射される太陽光の量を一定に保ったまま,負荷を変化させたときに得られる出力電流・出力電圧特性は図3の\( \ \fbox {  (ウ)  } \ \)のようになる。このとき負荷への出力電力・出力電圧特性は図4の\( \ \fbox {  (エ)  } \ \)のようになる。セルに照射される太陽光の量が変化すると,最大電力も,最大電力となるときの出力電圧も変化する。このため\( \ \fbox {  (ア)  } \ \)には太陽電池アレイから常に最大の電力を取り出すような制御を行うものがある。この制御は\( \ \fbox {  (オ)  } \ \)制御と呼ばれている。

上記の記述中の空白箇所(ア),(イ),(ウ),(エ)及び(オ)に当てはまる組合せとして,正しいものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。



\[
\begin{array}{cccccc}
& (ア) & (イ) & (ウ) & (エ) & (オ) \\
\hline
(1) & パワーコンディショナ & 光起電力効果 & (\mathrm {b}) & (\mathrm {a}) & \mathrm {MPPT} \\
\hline
(2) & ガバナ & 光起電力効果 & (\mathrm {b}) & (\mathrm {b}) & \mathrm {PWM} \\
\hline
(3) & パワーコンディショナ & 光起電力効果 & (\mathrm {a}) & (\mathrm {b}) & \mathrm {MPPT} \\
\hline
(4)& ガバナ & 光導電効果 & (\mathrm {b}) & (\mathrm {a}) & \mathrm {PWM} \\
\hline
(5) & パワーコンディショナ & 光導電効果 & (\mathrm {a}) & (\mathrm {b}) & \mathrm {PWM} \\
\hline
\end{array}
\]

【ワンポイント解説】

電力固定買取制度が始まってから,太陽電池をはじめ,自然エネルギーに関する問題も出題される傾向にあります。

【解答】

解答:(1)
(ア)
太陽電池で発電された電力は直流であるため,インバータと系統連系用保護装置が一体となったパワーコンディショナを介して系統へ連系します。

(イ)
太陽光発電の原理は半導体の光起電力効果の特性を利用したものです。

(ウ)
図2のような電流源で表される電流・電圧特性は,電流値が電圧によって変化しないという特性となります。

(エ)
太陽電池は出力電力は電圧に比例する特性があります。

(オ)
太陽光の制御を\( \ \mathrm {MPPT \ (Maximum \ Power \ Point \ Tracking) } \ \)制御と言います。