MPPT(最大電力点追従機能)の並列運転の競合

質問

下記システムの出力を並列運転した場合、両者は最大電力を出力できるのでしょうか。
太陽電池モジュール群1→MPPT回路1→出力1
太陽電池モジュール群2→MPPT回路2→出力2

MPPTは余力があればより電力を出力するために、出力先より若干電圧を持ち上げると思いますが、
前記2者が各々そのような動作をすると「出力競争」が起こり、
一方が他方の出力を抑圧してしまうのではないかと危惧しています。
系統配電線向け出力では電圧上限規定から他方抑圧のまま安定したり、と。
PCS(パワーコンディショナー)によっては横接続による連携で最大出力は維持できるようですが(ただし同一メーカー)、
メーカーが異なったり、連携ができないPCS間ではどうなるのでしょうか。

回答No.2

yucco_chan · ベストアンサー

>本旨は直流結合なのですが、商用交流結合のほうが一般的で話はわかりやすいと思うので、それでかまいません。

直流結合と、商用交流結合は同一に語れません。
MPPTは、太陽電池の能力を最大限引き出す制御であって、直流結合や逆潮流（商用交流結合）の出力制御とは全く無関係に動作します。
に訂正します。

直流結合の場合は、angkor_hさんが懸念された「出力競争」が起こります。
MPPT制御されたPV出力をDC-DCコンバーターにて所定の出力電圧に変換して出力します。
ここで、2つのDC-DCコンバータの出力を結合させた場合、２つのコンバーターの微妙な出力電圧の差によって
「出力競争」が起こります。
繰り返しになりますが、MPPTの制御とは全く無関係に起こります。
直流結合が前提ならば、MPPTを使わない（DC-DCコンバーターを使わない）方が「出力競争」（トータル性能）の観点で
有利だと思います。

>PV(太陽電池)パネルとPCSが同一メーカーとは限らないと思います。

はい、違っていても問題を起こさない例としてあげました。

>また、隣家間には配電線か存在するので電圧変化は遅延が吸収するので問題が顕在化しないのでは、とも思っています。

はい、先の直流結合の場合も出力１と出力２に抵抗を付加する事で、「出力競争」を抑制させる事が出来、一般的な方法です。
商用交流結合の場合は、位相制御が主なのと、発電量に対して桁違いの膨大な負荷が繋がっている事で、
配線の抵抗が効率に影響がほぼ無いのに対して、
直流結合の場合は、抵抗が効率に直結します。

>逆潮流とは、通常は系統(配電線)→需要家の電力移動方向に対する逆方向と理解していますが、

正しいです。別名「売電」です。

>現在はこれは許可されていないと言うことでしょうか？

そうではなく、今でも可能であり、数年前に出来た法律によって逆潮流電力会社の義務になってます。
（数年前までは、電力会社の好意の位置づけで、拒否権があった）
そして逆潮流が（電力会社の好意で）可能になった初期には隣の家にPV（別メーカーのパワーコンディショナ）が設置された事によって
「出力競争」が稀ではあるが起きる事があったということです。
今では、原因究明、対策が行われて「出力競争」が起きる事は殆どありません。
（絶対無いとは言い切れないが、大昔よりもはるかに少ないと言う事です）

>当然需要(購入)電力メーター経路に於ける逆潮流は厳禁でしょうが、売電専用ルートを設けることがこの解決と言うことなのでしょうか。。

ルートを変えるのではなく、買電電力計と売電電力計を並列に接続します。
＃通常の電力計で逆潮流させると逆回転します。
　買電電力計は、逆潮流（売電）の電流が流れるとストッパーによって最大1回転しか逆回転しないように出来ています。
　売電電力計は、逆に買電電流にストッパーが働きます。
　機械式のストッパーではなく電子制御（マイコン）によるメーターもあります。

>これは系統の交流変化の電圧ピークからずれた時間に、売電交流のピークを送り込む、と言うことでしょうか？

サイン波全体の位相をずらしますので、ピークもずれます。

>系統の交流が歪んではしまいませんか？

厳密には歪みます。
が、並列に接続されている需用電力全体からみるとPVの発電電力は微々たる物なので歪は問題になりません。
別な表現では、家庭などの負荷によって歪んでしまう量よりも少ないので全く問題になりません。
＃冷蔵庫、洗濯機、蛍光灯、AV電化製品、殆どの電化製品がインバーター制御されていますが、
　これらの機器は、商用電圧をかなり歪ませます。
　電化製品の高級機（？）には、お金をかけて歪を抑制させる回路が付加されてます。

お礼

系統接続に関しては、更なる詳しい情報を感謝します。

ただ、直流結合に関しては、
従来から複数直流電源の出力結合はダイオードで行っています。
ダイオードの電圧電流特性は正なので、各電源出力の電圧調整とダイオード特性で自律的に負荷変動対応の電力配分が可能です。
MPPT制御は直流部分で動かされています。
MPPTが「電力をもっと出力したい場合に直流電圧を上げる」動作をするならば、そしてその後のD/D出力をも押し上げるのであれば、結果他を抑圧する事になります。

交流出力結合ではこれ(ダイオード)が無いので出力点で他PCSへの電力逆流(インバータ出力素子のスイッチングへの影響など)の懸念があり、質問させていただきました。
要は、系統に対しての売電電力は小さいので、その品質は問わない、と言うことなのですね。
家庭自然エネ発電の普及に伴う余剰売電の増加により市街配電線の電圧分布に影響を与えつつある今、大きな課題として売電品質が浮上してきたらどうなるのでしょうか。

回答No.1

yucco_chan

系統連系の話ですよね？

>メーカーが異なったり、連携ができないPCS間ではどうなるのでしょうか。

極稀にトラブル（抑制）を起こすことがありますが、通常は問題ありません。
例えば、隣の家にメーカーが異なるPVを設置する事もありえます。

>MPPTは余力があればより電力を出力するために、出力先より若干電圧を持ち上げると思いますが

違います。
MPPTは、太陽電池の能力を最大限引き出す制御であって、逆潮流の出力制御とは全く無関係に動作します。
「出力競争」は、逆潮流が許可された20年くらい前には、時折発生していましたが、現在は
殆ど無いといって良いと思います。

蛇足
逆潮流制御は、電圧制御（もあるが）ではなく、位相制御で行います。
電圧上限による抑制は、3.11以降、以前よりも頻繁に起こるようになりました。（東京電力管内）
原因は、変電所などのメンテナンスによるもので、メンテナンス中は、ほぼ上限の電圧にして
逆潮流を抑制して行うようです。

お礼

早速のご回答ありがとうございます。

> 系統連系の話ですよね？
本旨は直流結合なのですが、商用交流結合のほうが一般的で話はわかりやすいと思うので、それでかまいません。

> 例えば、隣の家にメーカーが異なるPVを設置する事もありえます。
PV(太陽電池)パネルとPCSが同一メーカーとは限らないと思います。
また、隣家間には配電線か存在するので電圧変化は遅延が吸収するので問題が顕在化しないのでは、とも思っています。

> 「出力競争」は、逆潮流が許可された20年くらい前には、時折発生していましたが、…
逆潮流とは、通常は系統(配電線)→需要家の電力移動方向に対する逆方向と理解していますが、現在はこれは許可されていないと言うことでしょうか？
当然需要(購入)電力メーター経路に於ける逆潮流は厳禁でしょうが、売電専用ルートを設けることがこの解決と言うことなのでしょうか。。

> 逆潮流制御は、電圧制御（もあるが）ではなく、位相制御で行います。
これは系統の交流変化の電圧ピークからずれた時間に、売電交流のピークを送り込む、と言うことでしょうか？　瞬間的に見れば電圧制御に見えますが。
となれば、系統の交流が歪んではしまいませんか？

ご回答いただきながら(小生にとっては)新たな情報が含まれるので、できれば再度ご回答をお願いします。