태양광 발전 시스템 성능
Photovoltaic system performance
태양광 발전 시스템의 성능은 기후 조건, 사용되는 장비 및 시스템 구성의 함수이다.PV 성능은 실제 태양광 시스템 출력 대 기대치의 비율로 측정할 수 있으며, 측정은 적절한 태양광 발전 시설의 운영 및 유지보수에 필수적이다.1차 에너지 입력은 태양 어레이 평면의 전역 광선 조도이며, 이는 직접 [1]방사선과 확산 방사선의 조합이다.
성능은 데이터 로깅 장치 및 종종 날씨 측정 장치(현장 장치 또는 독립적인 날씨 데이터 소스)를 포함하는 PV 모니터링 시스템에 의해 측정된다.태양광 발전 성능 모니터링 시스템은 여러 가지 목적으로 사용된다. 즉, 단일 태양광 발전(PV) 시스템의 추세를 추적하고, 태양 전지판 및 인버터의 결함 또는 손상을 식별하며, 설계 사양을 위한 시스템 성능을 비교하거나, 다른 위치의 PV 시스템을 비교하기 위해 사용된다.이 범위의 애플리케이션에는 다양한 센서와 모니터링 시스템이 필요하며, 용도에 맞게 조정되어야 합니다.특히, PV 설비 출력 예상치를 정상화하기 위해서는 전자 모니터링 센서와 독립적인 기상 감지(조도, 온도 등)가 모두 필요하다.방사선 조도 감지는 PV 산업에 매우 중요하며 현장 파라노미터와 위성 원격 감지의 두 가지 주요 범주로 분류할 수 있다. 현장 파라노미터를 사용할 수 없는 경우 지역 기상 관측소도 가끔 활용되지만 데이터 품질은 낮다. 산업 IoT 동력 센서리스 측정 접근법은 다음과 같다.최근 세 번째 옵션으로 진화했습니다.
센서와 광전 모니터링 시스템은 IEC 61724-1에[2] 표준화되어 있으며 문자 "A", "B" 또는 "C" 또는 "고정밀", "중간 정확도" 및 "기본 정확도" 라벨로 표시되는 세 가지 수준의 정확도로 분류된다.PV 시스템 손실의 총 가치를 평가하기 위해 '성능 비율'[3]이라는 매개변수가 개발되었다.
개요
태양광 발전 시스템의 성능은 일반적으로 태양 전지 평면의 입사 방사 강도, 태양 전지의 온도 및 입사 빛의 스펙트럼에 따라 달라진다.또한 일반적으로 시스템의 작동 전압을 설정하는 인버터에 의존합니다.조명, 온도 및 부하 조건의 변화에 따라 시스템의 전압 및 전류 출력이 변화하므로 시스템이 항상 작동하는 특정 전압, 전류 또는 와트 수는 없습니다.따라서 시스템 성능은 시간대, 태양 일사량, 모듈 방향 및 기울기, 구름 덮개, 음영, 오염, 충전 상태, 온도, 지리적 위치, 요일에 따라 달라집니다.
시스템 유형별 성능
태양광 발전 파크
산업 및 유틸리티 규모의 태양광 단지는 높은 성능 수치에 도달할 수 있다.현대의 태양광 파크에서는 성능 비율이 일반적으로 80%[4][5]를 초과해야 합니다.많은 태양광 발전 단지는 다양한 기술 제공업체가 제공하는 첨단 성능 모니터링 솔루션을 사용합니다.
분산형 태양광 발전
옥상 태양 시스템에서는 일반적으로 충분한 태양광 시스템 성능 모니터링 도구의 가용성이 낮고 인건비가 높기 때문에 오작동을 식별하고 기술자를 파견하는 데 더 오랜 시간이 걸린다.그 결과, 옥상 태양광 발전 시스템은 일반적으로 운용과 유지보수의 품질이 저하되고 시스템 가용성과 에너지 출력의 수준이 저하됩니다.
오프그리드 태양광 발전
대부분의 오프 그리드 태양광 발전 시설에는 모니터링 장비 비용, 클라우드 연결 가용성 및 O&M 가용성 등 여러 가지 이유로 인해 성능 모니터링 도구가 없습니다.
퍼포먼스 감시
데이터 품질, 방사선 강도 센서와의 호환성 및 가격에 따라 다른 태양광 발전 설비의 성능 모니터링을 제공하기 위한 여러 기술적 솔루션이 존재한다.일반적으로 모니터링 솔루션은 인버터 제조업체에서 제공하는 로거 및 모니터링 소프트웨어 솔루션, 커스텀 소프트웨어를 사용하는 독립형 Datalogger 솔루션, 마지막으로 다양한 인버터 및 데이터 로거와 호환되는 소프트웨어 전용 모니터링 솔루션으로 분류할 수 있습니다.
인버터 제조사별 모니터링 솔루션
전용 퍼포먼스 감시 시스템은 여러 벤더가 제공하고 있습니다.마이크로 인버터(패널 레벨 DC에서 AC로의 변환)를 사용하는 태양광 발전 시스템의 경우 모듈 전력 데이터가 자동으로 제공됩니다.일부 시스템에서는 제한에 이르렀을 때 전화/이메일/문자 경고를 트리거하는 성능 경보를 설정할 수 있습니다.이러한 솔루션은 시스템 소유자 및/또는 설치 관리자에게 데이터를 제공합니다.인스톨러에서는, 복수의 인스톨을 리모트로 감시해, 인스톨 베이스 전체의 상태를 한눈에 확인할 수 있습니다.모든 주요 인버터 제조업체는 데이터 로거든 포털과의 직접적인 통신 수단이든 상관없이 데이터 수집 장치를 제공합니다.
이러한 솔루션에는 인버터로부터 최대 정보를 제공하고 로컬 디스플레이에 정보를 제공하거나 인터넷으로 전송할 수 있는 장점이 있습니다.특히 인버터 자체의 경보(온도 과부하, 네트워크 접속 끊김 등)가 있습니다.
이러한 감시 솔루션에는 다음과 같은 것이 있습니다.
- Fronius는 Solar.web 포털에서 액세스 할 수 있습니다.
- Sunnyportal 및 Ennex를 통해 액세스할 수 있는 SMA의 웹박스/Inverter Manager/클러스터 컨트롤러 로거OS 포털
- SolarEdge 모니터링 및 MySolarEdge 포털(애플리케이션만 해당)을 통해 SolarEdge에 액세스할 수 있습니다.
- iSolarCloud 포털을 통해 Sungrow에 액세스할 수 있습니다.
인버터에 연결된 독립 데이터 로깅 솔루션
인버터에 연결된 범용 데이터 로깅 솔루션은 인버터 고유의 제조업체 솔루션의 주요 단점인 여러 제조업체와 호환됩니다.이러한 데이터 수집 장치는 각 제조업체의 프로토콜을 준수하여 인버터의 직렬 링크에 연결됩니다.범용 데이터 로깅 솔루션은 일반적으로 인버터 제조사 솔루션보다 저렴하며 다양한 인버터 제조사의 태양광 PV 시스템 플릿을 통합할 수 있다.
이러한 감시 솔루션에는 다음과 같은 것이 있습니다.
- 또한 PowerTrack 포털을 통해 에너지 로거에 접속할 수 있습니다.
- WEB Enerest™ 4 포털을 통해 액세스할 수 있는 Solar-Log 로거.
- VCOM Cloud 포털을 통해 액세스할 수 있는 기상 제어 로거
- Solar Analytics의 "Smart Solar logger"는 Solar Analytics 포털을 통해 액세스할 수 있습니다.
독립된 감시 솔루션
마지막 범주는 태양광 발전 모니터링 영역에서 가장 최근의 부분이다.이것들은 소프트웨어 기반의 집약 포털로, 인버터 고유의 포털과 데이터 로거 및 독립된 데이터 로거 양쪽에서 정보를 집약할 수 있습니다.이러한 솔루션은 인버터 고유의 클라우드 통신이 데이터 로거 없이 직접 데이터 연결로 이루어지는 경우가 많아짐에 따라 점점 더 널리 보급되고 있습니다.
- 옴니디언 주거용 태양광 성능 보험 파트너 옴니디언
- 분산형 태양광 발전용 솔텔 태양광 관리 솔루션(SysMap 포털을 통해 액세스 가능)
- 용혈 일반 태양 모니터링 용혈 포털
- Sunreport 디바이스에 의존하지 않는 클라우드 태양광 모니터링 Sunreport 플랫폼
에너지 생성 데이터 가용성 및 품질
PV 시스템 성능 평가에서 필수적인 부분은 에너지 생성 데이터의 가용성과 품질이다.인터넷 접속은 에너지 감시와 통신을 더욱 향상시켰다.
일반적으로 PV 플랜트 데이터는 데이터 로거를 통해 중앙 모니터링 포털로 전송됩니다.데이터 전송은 로컬 클라우드 연결에 의존하기 때문에 OECD 국가에서는 가용성이 높지만 선진국에서는 더 제한적입니다.새뮤얼 장 화웨이 스마트PV 부사장에 따르면 [6]2025년까지 전 세계 PV 플랜트의 90% 이상이 완전 디지털화된다.
날씨 데이터 소스
현장 조사 강도 센서
현장 방사선 강도 측정은 PV 성능 모니터링 시스템의 중요한 부분이다.방사선 강도는 PV 패널과 동일한 방향, 이른바 어레이 평면(POA) 측정 또는 수평으로 이른바 글로벌 수평 방사선 강도(GHI) 측정으로 측정할 수 있다.이러한 방사선 강도 측정에 사용되는 대표적인 센서에는 열화일 피라노미터, PV 기준 장치 및 포토다이오드 센서가 포함된다.특정 정밀도 클래스를 준수하려면 각 센서 유형이 특정 사양 세트를 충족해야 합니다.이러한 사양은 다음 표에 기재되어 있습니다.
| 센서 타입 | 클래스 A 고정밀 | 클래스 B 중간 정도의 정확도 | 클래스 C 기본 정밀도 |
|---|---|---|---|
| 서모파일 피라노미터 | ISO 9060에 준거한 세컨더리 규격 또는 WMO 가이드당 고품질(시간별 합계는 불확실성 33%) | ISO 9060에 준거한 퍼스트 클래스 또는 WMO 가이드당 양호한 품질(시간별 합계는 불확실성 8 8%) | 조금도 |
| PV 레퍼런스 디바이스 | 불확실성 33 % 100 W/m2 ~1500 W/m2 | 불확실성 88 % 100 W/m2 ~1500 W/m2 | 조금도 |
| 포토다이오드 센서 | 해당 없음 | 해당 없음 | 조금도 |
POA에 방사조도 센서를 배치하는 경우 모듈 자체에 부착하거나 동일한 틸트 레벨에 추가 플랫폼 또는 암을 사용하여 PV 모듈과 동일한 틸트 각도로 배치해야 합니다.센서가 올바르게 정렬되었는지 여부는 휴대용 틸트 센서 또는 통합된 틸트 [7]센서를 사용하여 확인할 수 있습니다.
센서 유지 보수
또한 이 표준은 정확도 등급별로 필요한 유지관리 일정을 명시하고 있습니다.클래스 C 센서는 제조사의 요건에 따라 유지보수가 필요합니다.B급 센서는 2년마다 재보정해야 하며, 침전이나 결로를 방지하기 위해 히터가 필요합니다.클래스 A 센서는 1년에 한 번 재보정해야 하며, 일주일에 한 번 청소해야 하며, 히터가 필요하며, 환기가 필요합니다(온도계용).
방사선 조도의 위성 원격 감지
PV 퍼포먼스는 위성 리모트 센싱으로도 추정할 수 있습니다.위성이 지구 표면에서 반사된 태양 광도를 측정하기 때문에 이러한 측정은 간접적이다.또한, 광도는 지구 대기의 스펙트럼 흡수에 의해 필터링된다.이 방법은 일반적으로 현장 센서의 비용과 유지보수를 방지하기 위해 비계기 등급 B 및 등급 C 모니터링 시스템에 사용된다.위성에서 파생된 데이터가 로컬 조건에 맞게 보정되지 않으면 최대 10%의 광도 오차가 발생할 [2]수 있습니다.
기기 및 퍼포먼스 기준
센서 및 모니터링 시스템은 IEC 61724-1에[2] 표준화되어 있으며 문자 "A", "B" 또는 "C" 또는 "고정확도", "중간 정확도" 및 "기본 정확도" 라벨로 표시되는 세 가지 수준의 정확도로 분류됩니다.
캘리포니아에서 태양광 발전 성능 모니터링은 주 정부에 의해 규제되어 왔다.2017년 현재, 정부 기관인 캘리포니아 솔라 이니셔티브(CSI)는 태양광 부문에서 활동하며 CSI [8]요건에 부합하는 적격 기업에 성능 모니터링 및 보고 서비스 인증서를 제공하고 있습니다.
PV 시스템 손실의 총 가치를 평가하기 위해 '성능 비율'[3]이라는 매개변수가 개발되었다.성능비는 태양열 모듈이 주변 기후 조건에서 공급할 수 있어야 하는 총 DC 전력의 비율로 공급되는 출력 AC 전력을 측정합니다.
「 」를 참조해 주세요.
레퍼런스
- ^ Myers, D R (Sep 2003). "Solar Radiation Modeling and Measurements for Renewable Energy Applications: Data and Model Quality" (PDF). Proceedings of International Expert Conference on Mathematical Modeling of Solar Radiation and Daylight. Retrieved 30 December 2012.
- ^ a b c d IEC 61724-1:2017 – Photovoltaic system performance – Part 1: Monitoring (1.0 ed.). International Electrotechnical Commission (IEC). 2017 [1998-01-01]. Archived from the original on 2017-08-25. Retrieved 2018-05-16.
- ^ a b Marion, B (); et al. "Performance Parameters for Grid-Connected PV Systems" (PDF). NREL. Retrieved 30 August 2012.
- ^ "The Power of PV – Case Studies on Solar Parks in Eastern" (PDF). Proceeding Renexpo. CSun. Archived from the original (PDF) on April 8, 2022. Retrieved 5 March 2013.
- ^ "Avenal in ascendance: Taking a closer look at the world's largest silicon thin-film PV power plant". PV-Tech. Archived from the original on 22 February 2015. Retrieved 22 April 2013.
- ^ 스마트 PV의 미래 예측.PV 매거진. 2020년 6월 25일.
- ^ "SR30 pyranometer compliant with IEC 61724-1 Class A requirements". www.hukseflux.com. Retrieved 2018-05-16.
- ^ https://www.energy.ca.gov/sites/default/files/2020-06/PMRS_Certification.pdf[베어 URL PDF]
