안과서 류추하

요약: 시스템 구조의 구성과 프로젝트가 해결해야 할 핵심 기술에서 출발하여 광저장 일체화에 기반한 옥상 분산형 태양광 발전소 방안을 설계하고 실제 조립 운행 사례를 통해 이 방안의 타당성을 검증하여 광저장 일체화에 기반한 옥상 태양광 발전을 위해 실행 가능한 해결 방안을 찾았다.

키워드: 지붕;분산형 태양광 발전소;광 저장 일체화;실행 효과

0. 머리말

최근년간 태양광발전기술은 뚜렷한 발전을 가져왔고 원가가 점차 낮아졌으며 응용분야가 끊임없이 확대되였다.지붕 분산형 태양광 발전소는 독특한 장점을 바탕으로 태양광 발전의 중요한 응용 형식이 되었다.그러나 태양광 발전은 빛의 강도와 날씨 조건의 영향과 같은 일정한 불안정성이 존재하기 때문에 태양광 발전량의 파동이 비교적 크다.이 문제를 해결하기 위해 광저장 일체화 기술이 생겨났다.광저장 일체화 기술은 태양광 발전과 에너지 저장 시스템을 결합함으로써 태양광 발전량의 부드러운 출력을 실현하고 시스템 안정성과 신뢰성을 제고하며 태양광 발전의 응용 분야를 넓혔다.

광 저장 일체화를 바탕으로 하는 지붕 분포식 태양광 발전소 시스템 구조

1.1 시스템 전체 프레임워크

광 저장 일체화를 기반으로 한 지붕 분산형 태양광 발전소의 시스템 전체 프레임워크는 태양광 어레이와 인버터, 에너지 저장 시스템, 전력 스케줄링 및 에너지 관리 시스템을 포함한다.태양광 배열은 태양열을 직류 전기에너지로 전환한다;인버터는 직류 전력을 교류 전력, 전력망 또는 부하로 변환하여 사용한다;에너지 저장 시스템은 태양광 발전이 부하 수요를 만족시키기에 부족할 때 부하에 전력을 공급하고, 태양광 발전이 과잉될 때 전력을 저장하는 것을 책임진다;전력배치와 에너지관리시스템은 부하수요와 태양광발전상황에 근거하여 태양광발전과 에너지저장시스템에 대한 조률통제를 실현한다.상기 각 부분의 긴밀한 협력을 통해 광 저장 일체화를 바탕으로 하는 지붕 분포식 태양광 발전소 시스템은 태양에너지에 대한 * 효율적인 이용을 실현하고 시스템의 안정성과 신뢰성을 높일 수 있다.

1.2 태양광 어레이 및 인버터

태양광 어레이는 광 저장 일체화에 기반한 지붕 분산형 태양광 발전소 시스템의 핵심 부분으로, 주로 태양열을 직류 전기에너지로 전환하는 역할을 한다.태양광 어레이의 선택과 설계는 태양광 어셈블리의 성능, 비용, 신뢰성 등을 고려해야 하며, 서로 다른 응용 수요에 따라 적합한 태양광 어레이를 선택해야 한다.또한 * 고출력 추적 및 시스템 효율성 향상을 위해 인버터의 모델 선택 및 제어 전략도 중요합니다.

1.3 에너지 저장 시스템

에너지저장시스템은 부동한 응용장면과 수요에 따라 부동한 류형의 에너지저장기술을 선택할수 있다. 례를 들면 리튬이온전지, 바나듐액류전지 등이다.에너지 저장 시스템의 용량 설계는 태양광 발전량의 변동성, 부하 수요 및 시스템 비용 등을 충분히 고려해야 한다.이밖에 에너지저장시스템의 통제책략도 시스템의 안정적인 운행을 보장하는 중요한 일환이다.서로 다른 응용 장면에 따라 자신에게 적합한 에너지 저장 시스템을 선택해야 한다. 다음은 흔히 볼 수 있는 에너지 저장 유형의 대비이다(표1 참조).

1.4 전력 관리 및 에너지 관리 시스템

전력배치와 에너지관리시스템은 태양광발전과 에너지저장시스템에 대해 조률통제를 진행하여 태양광발전량의 부드러운 출력을 실현하고 시스템의 안정성과 신뢰성을 제고한다.전력 스케줄링 및 에너지 관리 시스템은 실시간으로 태양광 발전량, 에너지 저장 시스템 상태와 부하 수요를 모니터링하고 합리적인 스케줄링 전략을 제정해야 한다.전형적인 스케줄링 전략에는 피크 밸리 매끄러움, 부하 수요 우선 만족, 충전 및 방전 전략 최적화 등이 포함됩니다.시스템의 지능화 정도를 높이기 위해 인공지능, 빅데이터 분석 등 기술을 결합해 전력 배차와 에너지 관리를 할 수 있다.

2. 핵심 기술

* 효율 태양광 부품 선택 및 설계, 인버터 기술, 에너지 저장 시스템 기술 및 전력 스케줄링 및 에너지 관리 전략, 지붕 구조 최적화 및 안전성 설계 등 광 저장 통합 기반의 지붕 분산형 태양광 발전소 시스템의 핵심 기술.

2.1 태양광 부품 선택 및 설계

태양광 부품의 성능은 전체 시스템의 발전 효율에 직접적인 영향을 미친다.태양광 구성 요소를 선택할 때는 구성 요소의 성능 매개변수, 비용, 신뢰성 및 수명 등을 충분히 고려해야 합니다.현재 시장에서 흔히 볼 수 있는 태양광 부품 유형은 실리콘 태양전지 부품, 박막 태양전지 부품 등을 포함한다.또한 지붕의 구체적인 조건과 수요에 따라 합리적인 태양광 어레이 배치를 설계하여 시스템이 서로 다른 조명 조건에서 * 큰 발전량을 실현할 수 있도록 할 수 있다.

2.2 인버터 기술

인버터는 태양광 발전 시스템의 핵심 설비로, 태양광 배열에서 발생하는 직류 전력을 교류 전력으로 전환하는 역할을 한다.인버터의 성능과 제어 정책은 전체 시스템의 효율과 안정성에 중요한 영향을 미친다.현재 시장에는 주로 집중식 인버터, 그룹식 인버터, 마이크로 인버터 등 다른 유형이 있다.인버터를 선택할 때는 시스템 규모, 구성 요소 특성, 설치 조건 등을 종합적으로 고려해야 한다.또한 인버터의 *고출력 포인트 추적(MPPT) 알고리즘과 보호 기능도 시스템 성능에 중요한 영향을 미친다.

2.3 에너지 저장 시스템 기술

에너지저장시스템은 광저장일체화지붕분포식태양광발전소의 관건적인 부분으로서 그 성능과 설계는 시스템의 안정성과 신뢰성에 직접적인 영향을 준다.

2.3.1 에너지 저장 유형 선택

서로 다른 응용 장면과 수요에 따라 리튬이온전지, 바나듐액류전지, *급 콘덴서 등 서로 다른 유형의 에너지 저장 기술을 선택할 수 있다.에너지 저장 유형을 선택할 때는 에너지 저장 설비의 성능, 원가, 수명, 안전성 등을 고려해야 한다.

2.3.2 에너지 저장 용량 설계

에너지 저장 용량의 설계는 태양광 발전량의 변동성, 부하 수요 및 시스템 비용 등을 충분히 고려해야 한다.합리적인 에너지 저장 용량 설계를 통해 다양한 조명 및 부하 조건에서 시스템의 안정적인 작동을 보장하는 동시에 과도한 투자를 방지할 수 있습니다.일반적으로 에너지 균형 분석, 확률 통계 분석 등 방법으로 에너지 저장 용량의 계산과 최적화를 진행한다.

2.3.3 에너지 저장 시스템 제어 정책

에너지 저장 시스템의 제어 전략은 시스템의 안정적인 운행을 보장하고 발전 효율을 높이는 데 중요한 역할을 한다.일반적인 제어 정책에는 충전 및 방전 정책 최적화, 상태 예측, 문제 해결 및 보호 등이 포함됩니다.이와 동시에 인공지능, 빅데이터분석 등 * 기술을 결합하여 더욱 지능적인 에너지저장시스템통제를 실현할수 있다.

2.4 전력 관리 및 에너지 관리 전략

전력 스케줄링과 에너지 관리 전략은 태양광 발전과 에너지 저장 시스템의 협동 운행을 실현하는 데 관건적인 역할을 한다.전형적인 스케줄링 전략에는 피크 밸리 매끄러움, 부하 수요 우선 만족, 충전 및 방전 전략 최적화 등이 포함됩니다.전력 스케줄링 및 에너지 관리 전략은 실제 부하 수요, 태양광 발전 상황 및 에너지 저장 시스템 상태에 따라 동적으로 조정하여 시스템의 안정적인 운행과 * 효율적인 발전을 실현해야 한다.

2.5 지붕 구조 최적화와 안전성 설계

지붕 구조 최적화와 안전성 설계는 지붕 분산형 태양광 발전소의 안정적인 운행을 확보하고 시스템 수명을 연장하는 데 매우 중요하다.설계 과정에서 지붕의 하중 능력, 구조 형식, 설치 방식, 천둥 방지, 방화, 방풍 등 요소를 충분히 고려해야 한다.또한 태양광 구성 요소, 인버터, 에너지 저장 시스템 등의 설비를 합리적으로 배치하여 시스템의 설치, 유지 보수 및 문제 해결에 편리하도록 해야 한다.안전성 설계에 있어서 국가와 지역의 표준과 규범을 준수하여 시스템이 각종 환경 조건에서 안전하게 운행되도록 확보해야 한다.

3. 구현 사례

이상의 디자인 이념과 핵심 기술이 모 대형 상업 종합체에서 실제 응용되었다.이 복합체 지붕 면적은 약 5천m2다. 에너지 이용 효율을 높이고 전력 비용을 절감하기 위해 지붕에 광저장일체형 분산형 태양광 발전소를 설치한다.이 프로젝트의 설계 목표는 상업 복합체의 약 60% 의 일상적인 전기 사용 수요를 만족시키는 것이다.

3.1 설계 및 구현

지붕 면적과 소유주의 수요에 따라 상응하는 하드웨어를 선택한다.태양광 부품: LONGiSolarLR6-72HPH450W 단결정 실리콘 부품을 선택하여 총 560장, 총 설치 용량은 252kWp이다.인버터: SungrowSG110CX 3상 그룹 직렬 인버터 총 2대, 총 용량 220kW. 에너지 저장 시스템: CATLLFP 리튬 이온 배터리, 에너지 저장 용량 300kW·h.실시과정에 태양광부품은 남경각 20 ° 에 따라 지붕에 배치하여 발전량을 * 대화시켰다.이와 동시에 인버터와 에너지저장시스템은 지붕부근의 기계실에 설치하여 선로의 손실을 줄였다.

3.2 성능 평가 및 최적화

1년간의 가동을 거쳐 이 태양광발전소의 발전량은 약 305MW·h에 달해 소기의 목표를 만족시켰다.에너지저장시스템은 낮에는 태양광발전의 잉여전량을 저장하고 밤에는 방출하여 상업종합체가 전기사용고봉기에 봉곡이 평활해질수 있도록 한다.다음은 발전소 운행 후의 주변 부하 변화이다(표2 참조).시스템 성능에 대한 모니터링과 분석을 통해 태양광 부품의 발전 효율이 더욱 향상되어야 한다는 것을 발견하고 세척 주파수를 증가시켜 태양광 부품의 장기적이고 안정적인 운행을 확보하였다.

3.3 경제적 효과 분석

이 프로젝트의 총 투자액은 약 150만 위안이다.1년간의 운행을 거쳐 약 18만원의 전기료지출을 절약하였다.이와 동시에 당지 정부의 보조정책에 따라 프로젝트는 매년 약 7만원의 보조수입을 얻을수 있다.종합적으로 고려할 때, 이 프로젝트의 투자 회수 기간은 약 6년으로 비교적 좋은 경제 효익을 가지고 있다.

3.4 프로젝트 분석

이 사례는 상업종합체의 실제 전기사용수요에 근거하여 태양광부품, 인버터와 에너지저장시스템을 합리하게 배치하여 전반 시스템이 약 60% 의 일상적인 전기사용수요를 만족시킬수 있도록 함으로써 외부전력망에 대한 의존도를 낮추었다.선택한 LONGiSolarLR6-72HPH450W 단결정 실리콘 부품은 높은 변환 효율(20.6%)을 가지고 있어 태양광 발전 시스템의 고성능과 안정성을 확보했다.또한 SungrowSG110CX 3상 그룹 직렬 인버터를 사용하여 비교적 높은 * 대효율을 가지고 있으며, 서로 다른 조명 조건에서의 운행에 적응할 수 있어 전체 시스템의 에너지 출력을 향상시켰다.이와 동시에 CATLLFP 리튬이온전지를 에너지저장시스템으로 채용하여 비교적 높은 에너지밀도, 장수명과 안전성을 갖고있어 태양광발전량의 효과적인 저장과 리용을 실현할수 있다.전력 배차와 에너지 관리 시스템을 통해 주간 태양광 발전량의 저장과 야간 방출을 실현하여 전기 사용 절정기의 전력 부하를 낮추고 전체 시스템의 안정성을 향상시켰다.후기에 최적화하여 태양광 부품의 발전 효율의 문제를 발견하고 해결하였으며, 세척 주파수를 증가시켜 태양광 부품의 장기적이고 안정적인 운행을 확보하였다.

4. 앙코르 Acrel-2000MG 마이크로그리드 에너지 관리 시스템

4.1 개요

Acrel-2000MG 에너지 저장 관리 시스템은 앙코르가 전문적으로 상공업 에너지 저장 발전소를 대상으로 연구 제작한 현지화 에너지 관리 시스템으로 에너지 저장 발전소의 데이터 수집, 데이터 처리, 데이터 저장, 데이터 조회 및 분석, 시각화 모니터링, 경보 관리, 통계 보고서, 정책 관리, 역사 곡선 등 기능을 실현할 수 있다.그 중 정책 관리는 계획 곡선, 피크 깎기, 수요 제어, 역류 방지 등을 포함한 다양한 제어 정책 선택을 지원한다.이 시스템은 하급 각 에너지 저장 단위의 통일된 모니터링과 관리를 실현할 수 있을 뿐만 아니라 상급 스케줄링 시스템과 클라우드 플랫폼과의 데이터 통신과 인터렉션을 실현할 수 있으며, 상급 스케줄링 지령을 받아들일 수 있을 뿐만 아니라 원격 모니터링과 운영 차원을 만족시킬 수 있어 에너지 저장 시스템의 안전, 안정, 신뢰성, 경제 운행을 확보할 수 있다.

4.2 장면 적용

상공업 에너지 저장 발전소, 신에너지 배급 저장 발전소에 적용된다.

4.3 시스템 구조

4.4 시스템 기능

(1) 실시간 규제

마이크로그리드의 운행에 대해 실시간 감독관리를 진행하는데 시전, 태양광, 풍력발전, 에너지저장, 충전기 및 전기사용부하를 포함하며 동시에 수익데이터, 날씨상황, 에너지절약 및 오염물배출감소 등 정보도 포함한다.

(2) 지능형 모니터링

시스템 환경, 태양광 부품, 태양광 인버터, 풍력발전 제어 인버터 일체형, 에너지 저장 배터리, 에너지 저장 변류기, 전기 사용 설비 등을 실시간으로 모니터링하여 마이크로그리드 시스템의 운행 상황을 파악한다.

(3) 전력 예측

분산 발전 시스템에 대해 단기, 초단기 발전 전력 예측을 하고 합격률 및 오차 분석을 보여준다.

(4) 전기에너지 품질

전체 마이크로그리드 시스템 범위 내의 전력 품질과 전력 신뢰성 상황을 지속적으로 모니터링한다.예를 들어 전압 고조파, 전압 플래시, 전압 불균형 등 안정적 데이터와 전압 일시적 상승/일시적 강하, 전압 중단 일시적 데이터에 대해 모니터링 분석 및 녹화 전시를 진행하고 전압, 전류 순간적 변화에 대해 모니터링을 진행한다.

(5) 시각적 실행

마이크로그리드의 무인 경비를 실현하고 디지털화, 지능화, 편리화 관리를 실현한다;중요한 부하와 설비를 끊임없이 감시하다.

(6) 최적화 제어

역사적 전력 사용 데이터, 날씨 조건을 분석하여 부하에 대한 전력 예측을 진행하고 분산식 전원 출력과 에너지 저장 상태를 결합하여 경제 최적화 스케줄링을 실현하여 피크 또는 피크 시간의 전력 사용량을 낮추고 기업의 종합 전력 사용 원가를 낮춘다.

(7) 이익 분석

사용자는 태양광, 에너지저장, 충전기 등 3개 부분의 매일 전력량과 수익수치를 볼수 있으며 동시에 년보를 전환하여 매달 전력량과 수익을 볼수 있다.

(8) 에너지 분석

태양광, 풍력, 에너지 저장 설비의 발전 효율, 전환 효율을 분석하여 설비의 성능과 상태를 평가하는 데 사용한다.

(9) 정책 구성

마이크로그리드 배치는 주로 마이크로그리드 시스템 구성, 기초 파라미터, 운행 전략 및 통계 값을 설정한다.그 중 전략에는 계획 곡선, 피크 깎기, 수요 제어, 신에너지 수납, 역출력 제어 등이 포함된다.

5. 하드웨어 및 그 부대 제품

6. 결론

광저장일체화지붕분포식태양광발전소는 태양광발전과 에너지저장시스템을 결합시켜 뚜렷한 에너지최적화와 경제효익을 갖고있다.시스템 구조에는 태양광 어레이, 인버터, 에너지 저장 시스템 및 전력 스케줄링 및 에너지 관리 시스템이 포함됩니다.핵심 기술은 태양광 부품 선택 및 설계, 인버터 기술, 에너지 저장 시스템 기술 및 전력 스케줄링 및 에너지 관리 전략과 관련됩니다.실제 응용 사례 분석을 통해 광저장 일체화 지붕 분포식 태양광 발전소가 건축물에서 광범위한 응용 전망을 가지고 있음을 발견할 수 있다.태양광과 에너지저장기술의 진일보 발전 및 정책적지원에 따라 광저장일체화지붕분포식태양광발전소의 기술우세와 경제효익이 더욱 뚜렷해질것이다.앞으로 광저장일체화지붕의 분산태양광발전소는 더욱 많은 건축물에 깨끗하고 지속가능한 에너지해결방안을 제공하여 에너지위기대응과 기후변화대응에 적극 기여하게 된다.

참고문헌

[1] 진우맹.광 저장 일체화에 기초한 지붕 분포식 태양광 발전소의 설계와 실현.

[2] 지이상, 이배.지붕 분산형 태양광 발전소의 설계와 실현[J]. 집적회로 응용, 2023, 40(3):52-54.

[3] 예홍길, 위동, 곽천, 등.설계 정보 기반의 분산 태양광 발전소 예측 발전량 계산 방법 [J]. 태양광 학보, 2021, 42(4):253-259.

[4] 앙코르 기업 마이크로그리드 설계 및 응용 매뉴얼.2022년 05판