PCS（パワーコンディショナ）による発電抑制状態の対策例の備忘録

PCS（パワーコンディショナ）の役割と機能

太陽光発電システムにおけるPCSとは
パワーコンディショナ（Power Conditioning System）の略称で
太陽光発電システムの心臓部とも言える非常に重要な機器。
一般的には「パワコン」と略されて呼ばれることも多い。

太陽光発電におけるPCSの主な役割と機能は以下の通り。

●直流から交流への変換（インバータ機能）
太陽光パネル（ソーラーパネル）で発電される電気は「直流」となる。
しかし、私たちが家庭で使用する家電製品や、電力会社の送電網に送られる電気は「交流」となる。
PCSは、この太陽光パネルで発電された直流の電気を、家庭で使える交流の電気に変換する役割を担っている。
この機能は「インバータ」と呼ばれる。変換効率はPCSの性能を示す重要な指標であり
一般的に95～98％程度。
※変換効率が高いほど、発電した電気を無駄なく活用できる。

●最大電力点追従制御（MPPT制御）
太陽光パネルの発電量は、日照条件（日差しの強さ、日射角度など）や温度によって常に変動する。
PCSには、常に太陽光パネルが最も効率良く発電できる電圧と電流の組み合わせ（最大電力点）を自動で探し出し
その最大電力を引き出すための制御機能が搭載されている。
これにより、どんな環境下でも最大の発電量を維持できるよう調整する。

●系統連系保護機能
太陽光発電システムを電力会社の送電網（系統）に接続して売電する場合
系統側の異常（停電など）が発生した際に、太陽光発電システムからの電力供給を自動的に遮断する機能。
これにより、停電時に電力会社が送電線を修理する作業員の感電事故を防いだり
太陽光発電システムや電力系統の機器を保護したりする役割がある。

●自立運転機能
停電時でも、太陽光パネルが発電していれば
PCSの自立運転用コンセントから電気を使用できる機能。
通常、停電時には太陽光発電システムも停止しますが、自立運転モードに切り替えることで
昼間の晴れた時間帯であれば、特定のコンセントから家電製品（通常1500W程度まで）を使用できるため
非常時の電源として役立つ。

●電圧上昇抑制機能
太陽光発電システムが発電し、電力を系統に送る際、送電線の電圧が上がりすぎることがある。
特に、同じエリアに多くの太陽光発電システムが設置されている場合に起こりやすい現象。
PCSは、系統側の電圧が上がりすぎないように、自動的に発電量を抑制する機能を持っている。
これにより、電圧の安定性を保ち、売電を継続できるようにする。

PCS（パワーコンディショナ）による発電抑制状態の対策例

低圧の太陽光発電所にて、監視システム上の発電量が1日中異常に低い状態が継続していることを発見し
現地確認を行ったところ、通信制御装置がフリーズしていたため
遠隔監視装置のリセット操作を行うことで正常に稼働し、発電状態も正常に復旧した。

発電抑制状態の原因

監視装置の機能の中には、PCSとの通信が5分以上途絶えるとPCS側で出力を抑制する仕様に
なっていることものがあり、一時的に5分以上の通信異常が発生したことで
監視装置がフリーズしてしまったものと考えられる。

発電抑制状態の対策

左図：タイムスイッチの設置　右図：タイムスイッチの時間設定

通信異常の発生を解消することが容易ではないため
監視装置の電源をPCSからではなく交流100V側に切り替えてタイムスイッチを経由させることで
発電していない深夜帯に毎日電源を入り切りさせる方法が挙げられる。
監視装置がフリーズしても翌朝には復旧できるようにすることで、発電抑制状態の短時間化が期待できる。

PCS（パワーコンディショナ）の寿命と故障

PCSは精密な電子機器であり、一般的にその寿命は10年～15年と言われている。
太陽光発電システムの中で、最も早く寿命を迎える可能性のある機器の一つ。

故障の兆候

• 発電量の低下
• 異音や異臭
• エラーコードの表示
• 機器からの発熱
  

故障時の対応

PCSの操作パネルにエラーコードが表示されることが多いので
それを控えて販売店やメーカーに問い合わせる。
保証期間内であれば無償修理や交換が可能な場合もある。
保証期間はメーカーや機種によって異なるが、短いもので1年、長いもので15年といった幅がある。
故障した場合の修理費用は部品交換で数万円、本体交換となると10万～40万円程度（工事費込み）で
かかることがある。

寿命を延ばすための予防保全

• フィルターの清掃
  冷却ファンや換気口のフィルターにホコリが溜まると熱暴走を起こしやすくなり
  発電効率の低下や寿命を縮める原因になる。
  
• 害虫・小動物の侵入
  屋外設置の場合、PCSの隙間から
  虫やネズミが侵入して基板をショートさせる故障事例が少なくない。

参考資料

新電気2021年1月号「特集　太陽光発電のトラブルシュート」より一部引用

一般社団法人 太陽光発電協会（JPEA）『太陽光発電システム保守点検ガイドライン』

一般社団法人 日本電機工業会（JEMA）規格資料（パワーコンディショナの系統連系技術要件）

太陽光発電所O&M（運用保守）各社 保守点検・トラブル改善事例集（遠隔監視システムのフリーズ対策およびリセット運用事例）