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태양광 발전시스템 설계

태양광 발전시스템 설계

신재생 에너지 중 태양광 발전시스템 설계시 전기적으로 고려해야 할 사항을 상세하게 설명하시오.

건물일체형 태양광발전(Building Integrated Photovoltaic) 시스템을 등급별로 분류하고 특징과 설계 및 시공시 고려사항에 대해 설명하시오
태양광 발전시스템

설계순서

1) 사전조사

(1) 환경분석 -> 일사량, 방위각, 풍속, 적설량, 온도, 지질구조, 오염요소 등
(2) 부하용량 산정

2) 설치장소 및 설치방식 선정

(1) 설치장소 선정 및 설치 가능면적 산정
(2) 설치방식의 선정
(3) 설치 방위각 및 경사각 선정

태양광_설치 방위각 및 경사각 선정

3) 태양전지 어레이 설계

(1) 태양전지 모듈 선정
(2) 인버터 선정
(3) 모듈 직렬수 산정
(4) 최적의 직·병렬수 산정
(5) 모듈 총 수량결정 -> 직렬수×병렬수
(6) 설치가능 면적에 따른 용량산정

4) 주변장치 선정

전력설비(변압기, 개폐장치, 피뢰설비 등), 감시제어장치 등

5) 설치비용 계산

6) 설계완료

태양광 설계시 고려사항

1) 설치환경 검토

일사량, 방위각, 풍속, 적설량, 온도, 지질구조, 오염요소 등

2) 태양전지 모듈의 선정

(1) 설치형태에 적합한 모듈을 선정
(2) 태양전지의 전기적인 특성(전압-전류 특성, 효율, 온도특성 등)
(3) 경제성 고려

3) 설치위치 결정

(1) 양호한 일사량 조건
(2) 태양의 고도별 비음영 지역

4) 어레이 설치

(1) 방위각: 정남향을 기준으로 동·서로 45° 이내 설치
(2) 경사각: 연간발전량이 최대가 되는 경사각 → 약 33°일 때 최적
(3) 음영: 주변에 일사량을 저해하는 장애물이 없어야 하며, 오전 9시에서 오후 4시 사이에 모듈 전면에 음영이 없어야 한다.

(4) 어레이 이격거리

태양전지 어레이가 2열이상 설치되는 경우에는 전열의 어레이가 후열의 어레이에 그림자의 영향을 주지 않도록 설치하여야 한다. 일반적으로 태양전지 어레이의 최소 이격거리를 구하는 계산식은 다음과 같다.

\[X=L\times \{cos(Tilt)+sin(Tilt)\times tan(90-\beta\}\] \[X=L\times \{cos(Tilt)+sin(Tilt)\times tan(Lat-23.5\}\] \[L:모듈의 긴변의 길이\] \[Tilt:어레이 경사각,Lat:설치지역위도,\]\[ \beta:발전한계시각\ 태양의\ 고도각\]

5) 어레이 설치방식

(1) 고정형
(2) 반고정형
(3) 추적형(단방향, 양방향)

6) 손실요건 검토

(1) 태양전지 모듈의 오염, 온도상승 및 그늘짐에 의한 손실
(2) 초퍼 및 인버터의 변환 손실
(3) AC 변환후 운전손실
(4) 최적운전점 불일치에 의한 손실

7) 기타

(1) 최대전력점 추종제어(MPPT)방식 검토
(2) 단독운전 검출방식 검토
(3) 역조류 방지방식 검토(역송불가형)
(4) 전력계통연계 방식 및 보호협조 방안 검토

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