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成果報告書詳細
管理番号20180000000646
タイトル平成28年度~平成29年度成果報告書 太陽光発電システム効率向上・維持管理技術開発プロジェクト 太陽光発電システムの安全確保のための実証 太陽光発電システムの災害被害の把握と火災防止のためのBPD回路故障調査
公開日2018/10/18
報告書年度2016 - 2017
委託先名特定非営利活動法人太陽光発電所ネットワーク
プロジェクト番号P14019
部署名新エネルギー部
和文要約件名:平成28年度~平成29年度成果報告 太陽光発電システム効率向上・維持管理技術開発プロジェクト 太陽光発電システムの安全確保のための実証 太陽光発電システムの災害被害の把握と火災防止のためのBPD回路故障調査

本研究開発は、施工事業者および発電事業者、太陽光発電ユーザー等が、システムの設計・施工・運用・保守管理時や災害発生時の安全確保と、火災発生の抑止を目的にガイドライン作成を行うためのものである。加えて、ガイドライン作成のために必要となる技術課題やニーズを把握するためのデータ・事例の集約を行った。
調査項目は「(1) バイパスダイオード(BPD)故障調査」「(2) 太陽光発電システムに係る災害時の被害状況と現場対応状況の実態調査」の2点。調査テーマごとに対象となる現地を訪れ、フィールド調査を実施した。(1)では、主に住宅用太陽光発電システムの開放電圧、現地写真、BPD測定結果などのデータの収集。(2)について、熊本地震の激震地であった上益城郡益城町4地区ほかにおける外観およびヒアリングによるパネル被害状況の確認を行った。
(1) BPD故障調査では、調査システム数160件に対し、オープン故障8件、ショート故障6件を検出。パネルメーカーや設置年にばらつきはあるものの、約8%の確率で故障が検出された。また、2004年以前の設置に故障が集中していることが明らかとなった。その他、測定に関する留意点、故障の傾向などを見出すことができた。
今後は、産業技術総合研究所の開発テーマ「太陽電池モジュール内バイパス回路の長期耐久性の検証/太陽電池モジュール内バイパス回路の耐久性に関する試験・研究」への協力を行う。これにより、これまで収集した故障事例・フィールドデータの共有を行うとともに、ガイドライン作成に必要となるデータ収集を継続実施していく。
(2) 災害調査については、地震被害により、接続箱やパワーコンディショナが壁から脱落しているケースが見受けられた。加えて、「家屋の損傷が著しい」にも関わらず「パネル被害なし」と報告されている事例があり、内部の直流配線が損傷したまま発電が行われる場合が想定され、火災や感電事故等の太陽光発電システムに起因する二次災害を誘発する恐れがある。家屋倒壊のケースや、避難時のブレーカの切りやすさ、在宅避難時の自立運転の使いやすさなどを鑑みて、接続箱・パワーコンディショナの設置箇所に関する指針等が求められる。また、二次災害・火災が起こらなかった要因の一つとして、震災直後に分電盤のブレーカを落とした太陽光発電システム設置者の割合が多かったことが挙げられる。停電時に、太陽光発電システムの自立運転機能を活用した世帯の割合は約半数であった。
本調査の結果を踏まえ、メーカー・業界等に対して、接続箱やパワーコンディショナ、ブレーカ(感震を含む)および自立運転機能に関する提言・提案としてまとめる予定。また、日本建築学会(建築構造基準委員会)と本調査結果についての意見交換を行っており、同学会が将来実施する災害調査において、太陽光発電を調査項目として加えることについて、検討の方向性が示された。建築防災の観点からの太陽光発電システムの重要性については、引き続き、同学会や他の防災関係機関等との連携を図っていく。
英文要約Title:Project for Improvement of Efficiency and Development of Operation and Maintenance Technology of Photovoltaic Power Generation Systems/
Demonstrating the Safety of Photovoltaic Power Generation Systems/
Investigation for understanding disaster damage of solar power generation system and on BPD circuit malfunctions in order to prevent fires (FY2016-FY2017) Final Report

The purpose of this research and development is to create guidelines for construction companies, power generation companies, PV users, etc. for ensuring and restraint fire outbreaks for the system at the time of design / construction / operation / maintenance / disaster.
The two survey items are " (1) Survey of : Bypass diode (hereinafter referred to as BPD) failures", (2) Survey of actual condition of damage situations and on-site corresponding situations at the time of disasters related to PV system".
For survey (1): Collecting data such as open circuit voltages, field photos, BPD measurement results mainly for residential PV systems.
For survey (2): Checking the external aspect and hearing for the panel damage situation ( in district 4 of Mashiki-machi which was the shaking area of the Kumamoto earthquake ).

Survey (1): In the survey for BPD damages, 14 faults were detected amongst the 160 surveyed systems. Although panel makers and installation years vary, breakdowns were detected with a probability of about 8%. Also, it became clear that breakdowns were concentrated in systems installed before 2004. In the future, we will cooperate with National Institute of Advanced Industrial Science and Technology.
Survey (2): About the disaster investigation, it appeared that in some cases connection boxes and power conditioners felt off the wall due to the earthquake.
In addition, there are cases in which "no panel damage" is reported although "the damage of the house is remarkable", and one can assume that electricity is still generated while the internal DC wiring is damaged. This might induce secondary disasters such as fires or electric shock accidents caused by the PV systems.
Guidelines on connection boxes and installation sites of power conditioners taking into consideration the case of house collapse, ease of breakage of breakers at evacuation, ease of self-sustained operation at home evacuation, etc. are necessary.
At the time of the blackout, the ratio of households which utilized the self-sustaining function of the PV system was about half.
Based on the results of this investigation, we are going to present proposals, and suggestions about connection boxes and power conditioners, breakers (including electric shock) and the self-sustaining function to makers and industries.
In addition, we are exchanging opinions with the Architectural Institute of Japan (Building Construction Standards Committee) about findings, and adding photovoltaic power generation as an item in disaster investigations that the society would carry out in the future will probably be considered.
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