태양광 발전설비

태양광 발전설비의 구성

태양광 발전설비는 빛을 전기로 바꾸는 분산형 발전 시스템이다.

태양전지 모듈이 빛을 직류로 바꾸고, 인버터가 이를 교류로 바꾼다.

모듈에서 나온 직류는 접속반을 거쳐 인버터로 들어간다.

이 흐름을 머리에 두고 다음 장면으로 넘어가자.

변환효율과 최대전력점

셀의 변환효율은 입사 에너지 대비 출력의 비율이다.

분자는 출력, 분모는 입사 일사강도와 셀 면적을 곱한 값이다.

최대전력점은 전압-전류 곡선에서 출력이 가장 큰 동작점이다.

인버터의 MPPT 제어가 이 점을 계속 추적한다.

변환효율 계산 예제

이제 실제 셀의 변환효율을 계산해 보자.

셀 출력은 4.015W이고, 셀 면적은 0.156m × 0.156m, 즉 0.024336㎡이다.

표준 조건 1000W/㎡을 곱하면 입사 에너지량은 24.336W가 된다.

출력을 입사 에너지량으로 나누고 100을 곱하면 약 16.5%다.

직류 지락과 차단 장치

직류 지락은 직류 도체가 대지나 접지된 부분과 닿는 고장이다.

직류는 전류가 0이 되는 점이 없어서 아크가 쉽게 꺼지지 않는다.

그래서 직류 지락을 감지해 회로를 자동 차단하는 장치가 필요하다.

교류 측 누전차단기와 같다고 설명하는 것은 흔한 실수다.

설계 절차와 조사 항목

설계는 조사에서 시작해 용량 산정, 모듈과 인버터 선정 순서로 진행한다.

그다음 계통 연계를 검토하고 손실을 반영해 설계를 확정한다.

설계 조건은 경사각, 방위각, 음영, 온도 계수, 시스템 손실을 빠뜨리지 않는다.

조사 항목은 일사량, 기온, 부지 조건, 계통 여건을 빠짐없이 적는다.

헷갈리는 점

답안에서 가장 많이 나오는 실수는 변환효율과 출력의 혼동이다.

변환효율은 입사 에너지 대비 최대출력의 비율이므로 이렇게 써야 한다.

계통 연계 설계에서는 단독운전 방지 기능을 빠뜨리기 쉽다.

정리

마지막으로 핵심을 정리한다.

변환효율은 최대출력을 입사 에너지로 나눈 뒤 100을 곱해 구한다.

직류 지락은 직류용 차단 장치로 막는다.

설계는 조사, 용량 산정, 모듈·인버터 선정, 계통 연계 검토 순서로 한다.