1과목 기획 1장 태양광발전 설비용량 조사_2 태양광발전 설비용량 산정(1)

2 태양광발전 설비용량 산정

2.1 발전 설비용량 산정

(1) 개요

① 전력수요량 산정은 독립형 태양광발전시스템의 설계 시 필요. 즉, 부하의 설비용량을 파악하고 사용시간에 따른 1일 소비전력량을 합산한 후 선로손실, 파워컨디셔너 변환 손실 등을 고려하여 1일 전력수요량을 산정

② 독립형 태양광발전시스템의 경우 전력수요량의 산정은 발전량에 비해 소비량이 적은 경우 잉여전력은 축전지에 저장되고, 발전이 불가능할 때나 소비량이 발전량보다 많을 때는 축전지로부터 전력을 공급한다고 가정

③ 계통연계형 태양광발전시스템은 발전전력량과 사용전력량은 서로 관계가 없기 때문에 설치 장소의 면적에 따라 시스템용량을 결정

④ 계통연계형 태양광발전시스템은 실시간 발전 전력[kW]이 최대 수요전력[kW]에 미치지 못하는 경우 부족한 전력은 전력회사로부터 공급받을 수 있음

 

(2) 전력수요량 산정

부하기기의 1일 소비전력량[Wh] = 부하기기의 소비전력[W] $\times$ 수량 $\times$ 사용시간[h]

 

(3) 1일 전력수요량 산정

① 1일 전력수요량[kWh] = 1일 전력소비량 $\times$ 손실 보정계수

② 손실 보정계수: 1.2 적용(선로손실, 파워컨디셔너 변환손실, 모듈오염 등을 고려)

③ 1일 전력수용량 = 1일 전력소비량 $\times$ 1.2 = 10,000 $\times$ 1.2 = 12[kWh]

 

(4) 발전량 산출

- 독립형: 전력 수요량 산정 -> 설치면적 고려 -> 어레이 용량 산출 -> 설치장소의 일사량 적용 -> 설계계수 고려 -> 발전량 산출

- 계통연계형: 설치면적 결정 -> 태양전지 모듈 선정 -> PCS(인버터) 선정 -> 모듈수량 결정(직렬수$\times$병렬수) -> 발전량 산출

 

- 발전량 산출 시 고려사항

① 독립형: 전력 수요량을 산출한 후 이를 토대로 태양전지의 출력, 일사강도, 기타 계수 등을 고려하여 발전량을 산출

② 계통연계형: 부지면적에 설치 가능한 태양전지의 개수(모듈 수)를 산출한 후 발전량을 산출

 

- 태양광발전시스템의 발전량 산출

① 태양전지 어레이 필요 용량[kW] 산출

$$P_{AD}=\frac{E_L\times D\times R}{\frac{H_A}{G_S}\times K}$$

  $P_{AD}$: 표준시험 조건에서의 태양전지 어레이 필요 출력[kW]

    (표준시험 조건: AM 1.5, 일조강도 1,000[W/m²], 태양전지 셀 온도 25[℃])

  $H_A$: 어떤 기간에 얻을 수 있는 어레이 표면(경사면) 일사량[kWh/(m²·기간)]

  $G_S$: 표준상태에서의 일조강도(1,000[W/m²])

  $E_L$: 어느 기간에서의 보하소비전력량(전력수요량)[kWh/기간]

  $D$: 부하의 태양광발전시스템에 대한 의존률 = 1 - (백업 전원전력의 의존률)

  $R$: 설계여유계수 (추정 일조량의 정확성 등 설치환경에 따른 보정)

  $K$: 종합설계계수 (태양전지 모듈 출력의 불균형 보정, 회로손실, 기기에 의한 손실 등을 포함)

    $K=K_d \times K_t \times \eta_{INV}$

  $K_d$: 직류보정계수 (태양전지 표면의 오염, 일사강도 변화에 따른 손실의 보정, 태양전지 특성차에 의한 보정값, 축전지 손실율)

  $K_t$: 태양전지 온도상승에 따른 보정 계수 (계절별로 상이, 약 0.85)

  $\eta_{INV}$: 인버터 변환 효율(약 0.95)

 

② 월간 발전량 산출

  ⓐ 경사면 일조량에 의한 방법: 월간 발전량(시스템 발전전력량) $E_{PM}$

$$E_{PM}=P_{AS} \times \frac{H_{AM}}{G_S} \times K [kWh/월]$$

    $P_{AS}$: 표준시험 조건에서의 태양전지 어레이(모듈 총 수량) 출력[kW]

    $H_{AM}$: 월 적산 어레이 표면(경사면) 일조량 [kWh/(m²·월)]

    $G_S$: 표준상태에서의 일조강도(1,000[W/m²])

    $K$: 종합설계계수

 

  ⓑ 1일 평균 발전시간에 의한 방법

    - $1일 평균발전시간= \frac{1년간 발전전력량[kWh]}{시스템 용량[kW] \times 운전일수}$

    - $시스템 이용률[\%] = \frac{1년간 발전전력량[kWh]}{24[h] \times 운전일수 \times 시스템 용량[kW]} \times 100$

      $= \frac {1일 평균발전시간[h]}{24[h]} \times 100$

    - $연간 발전전력량[kWh]=시스템 용량[kW] \times 1일 평균발전시간[h] \times 365[일]$

 

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