태양광 발전 설계

태양광 발전 설계란

태양광 발전 설계는 설치 장소의 일사와 온도 조건에 맞춰 시스템을 짜는 일이다.

모듈과 인버터를 고르고, 모듈의 직렬·병렬 수로 목표 용량을 채운다.

기술사 시험에서는 여러 교시에 걸쳐 반복해서 출제되는 주제다.

구성 요소와 흐름

모듈에서 만든 직류는 접속반과 인버터를 거쳐 교류로 바뀐다.

변압기로 승압해 전력계통에 연계하는 것이 기본 구조다.

설계는 각 구성요소의 전압·전류 한계를 서로 맞추는 작업이다.

직렬 모듈 수 산정

모듈 직렬 수는 최저온도에서의 개방전압 상승을 반영해 정한다.

예에서 개방전압 38V, 온도계수 -0.4%/℃, 최저온도 -20℃를 대입한다. 결과는 44.84V다.

1000V를 44.84V로 나누면 22.3이므로 직렬은 최대 22장이다.

직렬 22장의 개방전압은 986.5V로 1000V 이하라서 기준을 충족한다.

직렬과 병렬의 차이

직렬과 병렬은 전압과 전류 중 무엇이 합산되는지로 구분한다.

직렬은 전압이 합산되고 전류는 일정하다. 한 장이 그늘지면 같은 줄 전체 출력이 떨어진다.

병렬은 전류가 합산되고 전압은 일정하다. 한 줄이 고장 나도 나머지 줄은 정상 운전된다.

모듈 수와 설치 용량

설치 예정 500kW를 300W 모듈로 나누면 1666.7이므로 1,667장을 올린다.

직렬 22장으로 나누면 75.8이므로 76 스트링이 필요하다.

총 모듈 수는 22×76=1,672장이고, 최종 설치용량은 501.6kW다.

예정 500kW보다 1.6kW 커서 오차는 약 0.3%로 상식 범위다.

핵심 정리

마지막으로 설계의 핵심을 세 가지로 정리한다.

직렬 수는 최저온도의 개방전압으로 인버터 허용전압 안에서 정한다.

병렬 수는 목표 용량을 직렬 한 줄의 출력으로 나눠 정한다.

온도 보정을 빼먹는 것이 가장 흔한 실수이므로 반드시 확인한다.