태양광발전 시스템

시스템 개요

태양광발전 시스템

태양광 발전 시스템은 태양전지를 사용하여 햇빛을 직접 전기로 변환하는 것을 말한다. 태양광 발전 시스템은 발전기에 해당하는 태양전지 모듈(모듈의 집합체인 어레이), 전력 저장 기능의 축전장치, 태양전지에서 발전한 직류를 교류로 변환하는 전력변환장치인 PCS(Power Conditioning System), 시스템 제어 및 모니터링과 부하로 구성되어 있다.

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시스템 구성도
태양광발전 시스템 시스템 구성도
설계 기술
  • 태양복사의 측정

    특정 위치에서의 태양 복사는 아래와 같이 여러 가지 방법으로 주어질 수 있다.
    - 특정 위치의 전형적인 연 평균 데이터
    - 특정 위치의 일평균, 월평균, 혹은 연평균 태양일조(solar insolation)
    - 연간, 분기간, 혹은 월간의 global isoflux contour
    - Sunshine hour 데이터
    - Satellite Cloud-Cover 데이터를 토대로 한 태양일조
    - 태양복사(solar radiation)의 계산

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  • 태양 일조강도 데이터 세트의 분석

    태양복사의 가장 정확한 측정은 수년 동안, 보통 수십 년 동안 특정 위치에 설치한 전일조계(pyrometer)를 이용하여 매 수분마다 직달복사를 측정하는 것이다. 하지만 이렇게 축적된 데이터의 부피가 너무 많아 태양광시스템 설계를 위한 특정 위치에 필요한 완전한 데이터를 제공하는 것이 매우 비실용적이며, 그 데이터를 여러 가지 다른 형태로 나타낼 수 있다.

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  • 표준 TMY 기상자료

    TMY 데이터를 결정하기 위해서는 지방의 기후에 관한 실제 데이터를 축적하기 위해 수년 동안 시간별로 다양한 기후요소를 측정하여야 한다. 연간 데이터를 단순히 평균하는 것은 변화의 폭을 과소평가할 수 있어서 가장 대표적은 값으로 월별 데이터를 선택한다. 매월 평균 복사(radiation)와 함께 전체 측정 기간에 걸쳐 평균 복사를 결정한다. 전체 측정 기간 동안에 월 평균에 가장 가까운 평균 복사를 가진 달을 그 달의 TMY 데이터로 선택한다. 이 과정을 각 달별로 반복한다. 달별 데이터를 모두 합하면 일 년 전체의 시간별 데이터를 얻을 수 있다.

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  • TMY 데이터의 이용

    TMY 파일에서는 복사의 직달과 산란 성분 둘 다를 구할 수 있다. 직달 일조강도는 그것이 태양광선과의 수직면에 의해 받아드려진다는 의미이다. 실제로 직달 성분은 직접 측정이 되는 산란과 전체(global) 수평면 일조강도로부터 계산된다. 2-축 추적장치를 가진 시스템의 경우 해바라기의 움직임과 같은 방식으로 추적장치가 태양을 향하도록 조정하면 직달 성분은 법선면 직달 일사(Direct Normal Irradiance : DNI)로 불리며 직접 측정이 가능하다.

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