신재생에너지발전설비(태양광) 기사 필기 공부 #1

 

▶ 염료감응형 태양전지와 실리콘 기반 투명 태양전지의 비교

구  분	개  요
연료감응형 태양전지	* 1991년에 스위스 Gratzel Group이 최초로 개발 * 나노입자에 흡착된 염료에 의해 광기전력 발생 * 재료 가격이 저렴하고 제조공정이 단순함 * 약 15[%] 대의 변환효율 * 전해질 누설 등에 따라 화학적 안정성이 낮음 * 수명이 짧음 * 대면적화가 어려움 (대면적화 : 한 번에 많이 만들 수 있도록 넓은 면적의 기판을 사용하는 것)
실리콘 기반 투명태양전지	* 실리콘 박막을 흡수층으로 사용하면서 패터닝을 이용하여 흡수층 및 후면전극을 개방함으로써 가시광선 투과율을 확보 * 투과율이 높을수록 변환효율이 감소 * 최종 변환효율은 실리콘 박막 태양전지의 변환효율은 개방되지 않은 면적의 비율을 곱한 값임 * 염료감응형에 비해 신뢰성이 높음

 

▶ 태양광발전 모듈

> 모듈의 구조

1) 슈퍼 스트레이트 타입

① 결정질 실리콘 타입

: 태양전지의 셀 사이를 인터커넥터(금속리본)로 연결하고, 내후성(Weather-proof)이 뛰어난 충진재(EVA)로 밀봉하여, 수광면을 내충격성이 강한 Cover-glass와 이면에 내후성 필름으로 끼워 알루미늄 프레임으로 고정시켜 놓은 구조.

 

② 박막 실리콘 타입

: Cover-glass(수광면), 투명전극, 태양전지 Cell, 표면전극을 적층하여 충진재(EVA)와 내후성 필름으로 밀봉한 후 알루미늄 프레임으로 고정시켜 놓은 구조.

 

③ CIS / CIGS 타입

: Glass 기반 위에 셀을 적층하여 충진재(EVA)로 밀봉하고 수광면의  Cover-glass와 이면에 내후성 이면필름으로 끼워 알루미늄 프레임을 고정시켜 놓은 구조.

 

④ 서브 스트레이트 타입

: 수광면에 투광성 필름을 이용하고, 강도는 이면의 기판이 가지는 구조.

 

⑤ 강화유리 타입

: 전면과 이면에 유리를 사용하여 빛을 투과시키는 구조

 

 

> 모듈의 성능 표시

KS C IEC 표준에 기초하여 다음의 항목이 모듈의 뒷면에 표시되어 있다.

* 제조업자명 또는 그 약호

* 제조년월일 및 제조번호

* 내풍압성의 등급

* 최대 시스템 전압(H 또는 L)

* 어레이의 조립형태(A 또는 B)

* 공칭 최대출력

* 공칭 개방전압

* 공칭 단락전류

* 공칭 최대출력 동작전압

* 공칭 최대출력 동작전류

* 공칭 중량

* 크기

* 역내전압 : 바이패스 다이오드의 유무(Amorphous계만 해당)

 

 

> 태양광발전 모듈의 수상 설치유형

* 수상태양광의 개요

: 수상태양광 발전시스템은 유휴 수면 위에 태양광발전설비를 설치하는 것으로 구조체, 계류장치, 태양광발전설비, 수중케이블 등으로 구성된다.

① 구조체(Float) : 태양광 모듈을 설치할 수 있는 수상 부유체

② 계류장치 : 수위변동에 응동하면서 남향을 유지할 수 있도록 지지

③ 태양광 설비 : 구조체 위에 설치되는 태양광 어레이, 접속함 등 전기설비

④ 수중케이블 : 발전된 전력을 육상의 전기실까지 전송하는 전송로

 

* 수상태양광의 장점

① 국토의 효율적 이용 : 산지 및 농지 개발훼손 없이 개발가능

② 고효율 발전 : 수면 위 냉각효과로 육상태양광과 비교하여 효율 상승

③ 생태 보호 : 그늘 형성으로 수상태양광 하부 어류 개체 수 증가 및 조류발생 억제

 

* 수상태양광의 단점

① 육상 태양광발전에 비하여 설치비용 20[%] 증가

② 오염 발생 시 어류 및 농산물에 악영향

③ 소규모 저수지 준설 작업불가

④ 육상 태양광발전에 비하여 운영 및 유지보수비 약 50[%] 증가

 

 

▶ 축전지

 

* 축전지 용량산출 일반식

C[Ah] = K * I / L

 

단, C : 온도 25[℃]에서 정격 방전율 환산용량(축전지의 표시용량)

K : 방전시간, 축전지 온도, 허용최저전압으로 결정되는 용량환산시간

I : 평균 방전전류

L : 보수율(0.8)

 

 

* 축전지의 기대수명 : 방전심도(영향이 가장 크다), 사용온도, 방전횟수 등에 좌우된다.

 

 

* 독립형 전원시스템용 축전지 용량 산출

C[Ah] = (Ld * Dr * 1000) / (L * Vb * N * DOD)

단, Ld : 1일 적산 부하 전력량 [kWh]

Dr : 일조가 없는 날의 일수 [일]

Vb : 공칭축전지 전압 [V] > 납축전지 2[V], 알칼리 축전지 1.2[V]

N : 축전지 개수 [개]

L : 보수율

DOD : 방전심도[%] (일조가 없는 날의 마지막 날을 기준하여 방전심도 결정)

 

 

* 태양광발전용 축전지가 갖추어야 할 조건

① 자기 방전율이 낮을 것

② 에너지 저장밀도가 높을 것

③ 중량 대비 효율의 높을 것

④ 과충전 및 과방전에 강할 것

⑤ 가격이 저렴하고 장수명일 것

 

 

 

▶ 전력저장장치

1. 분산형전원(DG, Distributed Generation)

: 소용량의 발전시스템을 일컫는 말로서 신재생에너지 전원, 소용량의 열병합발전시스템, 전기저장장치 등을 이용한 시스템을 예로 들 수 있다. 소비지 근방에 분산배치가 가능하다.

 

2. 전기저장장치(ESS, Energy Storage system)

: 전력계통 및 타 전원으로 부터 전기를 축전지에 에너지로 저장하였다가 필요할 때 사용하는 장치로서 전력변환장치(PCS), 전력관리장치(PMS), 축전지관리장치(BMS) 등으로 구성된다.

 

3. 전력변환장치(PCS, Power Conditioning System)

: 축전지로부터 저장된 직류 전기를 교류로 변환하여 전력계통에 공급하거나 직접 교류 부하에 전기를 공급하는 기능과 전력계통으로부터 교류 전기를 직류로 변환하여 축전지에 전기를 저장하는 기능이 모두 가능한 장치이다.

 

4. 축전지관리장치(BMS, Battery Management System)

: 축전지 셀과의 균형을 정밀하게 잡아주며, 모든 셀이 완전 충전 상태가 될 수 있도록 하고, 저장된 전기에너지를 완벽하게 활용할 수 있도록 하는 축전지시스템의 제어 및 감시하는 장치이다.

 

5. 축전지(storage battery)

: 외부의 전기 에너지를 화학 에너지의 형태로 바꾸어 저장해 두었다가 필요할 때에 전기를 만들어 내는 장치를 말한다.

 

6. 과충전(over charge)

: 축전지의 고장을 미리 방지하고 또는 이미 고장이 난 것을 회복시킬 목적으로 비교적 적은 전류로 보통의 충전을 완료한 후 수 시간 계속 충전하는 것을 과충전이라고 한다. 또한, 잘못 충전하여 적정충전 이상 충전하는 것도 과충전이라고 한다.

 

7. 정전압 충전(constant potential voltage charge)

: 충전 초기부터 충전 완료까지 충전 전압을 일정하게 하여 충전하는 방법

 

8. 전력관리장치(PMS, Power Management System)

: 전기저장장치 내에서의 전기 소비를 감시하고 규제하며 전기사용을 예상하여 필요한 조정을 할 수 있는 기능 등의 전력을 관리하는 시스템이다.

 

9. 공통 연결점(PCC, Point of Common Coupling)

: 구내계통 내에서 분산형전원에 전기적으로 가장 가까운 지점이면서 동시에 구내 계통내의 다른 부하들이 존재하거나 연결될 수 있는 지점이다.

 

10. 전력계통(Area EPS, Electric Power System)

: 구내계통에 전기를 공급하거나 그로부터 전기를 공급받는 전기사업자의 전력계통을 말하는 것으로 접속설비를 포함한다.

 

11. 구내계통(Local EPS, Electric Power System)

: 분산형전원 설치자 또는 전기사용자의 단일 구내(담, 울타리, 도로 등으로 구분되고, 그 내부의 토지 또는 건물들의 소유자나 사용자가 동일한 구역을 말한다.) 또는 여러 구내의 집합 내에 완전히 포함되는 계통을 말한다.

 

12. 모의 전원

: 신재생에너지의 출력의 전기적인 특성을 모의하여 외부 환경의 영향 없이 성능 평가를 할 수 있는 장비이다.

 

13. 계통연계(interconnection)

: 분산형전원을 상용전원과 병렬운전하기 위하여 계통에 전기적으로 연결하는 것을 말한다.

 

14. 데이터통신장치(DCU, Data Communication Unit)

: ESS와 운영센터간 데이터 통신을 담당하는 단말장치로서 시각동기화 기능이 있으며, 시각동기화 방식은 IRIG-B, IEEE 1588 또는 SNTP이다.

 

15. 통신 프로토콜(protocol)

: 컴퓨터나 원거리 통신 장비 사이에서 메시지를 주고받는 양식과 규칙의 체계이다. 통신 프로토콜은 신호 체계, 인증, 그리고 오류 감지 및 수정 기능을 포함할 수 있다.