[태양광발전] 태양광발전의 종류와 개발사례

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목차

1. 태양광 발전 시스템의 개요
2. 태양광 발전기술의 역사적 배경
3. 태양광 발전 시스템의 특성
1) 태양광 모듈 특성
2) 전력 변환 장치(PCS)의 특성
4. 태양광발전 시스템의 종류
1) 독립형 태양광발전시스템
2) 계통연계형 태양광발전시스템
5. 태양광 발전 시스템 구성별 유형
1) 집중 배치형 발전방식(Central Type)
2) Module-Integrated 발전방식
3) String발전 방식
4) Multi-string 발전 방식
6. 태양광 발전설비 설계 시 주요 고려요소
1) 태양전지 모듈
2) 접지회로
3) 인버터
4) 전력변환장치로부터 아파트 동 분전반 사이의 배선
5) 설치장소
6) 기타
7. 태양광발전의 사례
1) Freiburg Trade Fair Building
2) 개인가옥의 지붕에 설치한 예
3) 빌딩 외벽에 설치하여 외장재로 사용한 예
4) 창문의 차양막 대용
5) 건물의 측면이용(1)
6) 건물의 측면 이용(2)
7) 정수장
8) 바닥재
9) 독립형 가로등
10) 등대

참고자료

본문내용

설비 등의 접지극을 공용하는 통합접지공사를 하고 있다. 통합접지에 따라 접지공사를 하는 경우 사람이 접촉할 우려가 있는 범위(수평방향 2.5 m, 높이 2.5 m)에 있는 모든 고정설비의 노출 도전성부분 및 계통 외 도전성 부분은 등전위 접속을 하여야 한다.
아파트 동 분전반 공용접지
공용접지단자함
앞의 그림에서 공용접지단자함은 여러용도의 접지를 공통접속하거나 접지극을 공유하여 총접지저항을 저감하고, 건물과 접지선간에 등전위를 형성할 수 있도록 설치한다. 별도로 설치한 전기보호접지용 망접지와 통신접지용 망접지를 공통접속하여 용도별로 분기하여 이용할 수 있도록 구성한다. 공용접지단자함에는 건물기초접지, 피뢰접지, 시험단자 등이 인입되고, 인출부위는 동분전반(LM/LEM), 공동구 배관접지용, 소화배관접지용, 가스배관 접지용, 통신주단자함(개소별)이 있다.
건물 기초접지
앞의 그림과 같이 건물 기초접지는 전기보호접지, 공용접지에 부가접속하여 총접지저항을 저감한다. 아파트에서 건물기초 접지시공 방법은 지하층 바닥 스라브철근에 본딩하며, 나연동선 70 ㎟이상을 본딩도체로 사용한다. 건물기초접지선과 철근은 동클램프로 4 m간격마다 견고하게 본딩하고 있다.
2개의 서로 다른 접지를 갖는 설비의 문제점
또한, 앞의 그림에서와 같이 현재 시공하고 있는 2개의 서로 다른 접지가 갖는 설비의 문제점으로는
(1) 설비의 DC Common까지 확장하는 분포회로적 해석이 아닌 집중정수적개념에 바탕을 두고 설계하는 경우
(2) 여러 개의 접지선간에 전위차가 발생되면 보조접지선으로 연결
(3) 보조접지선 사용 시 중성선 과열
(4) 고조파 유입
(5) 피뢰기방전 경로용 별도 접지선을 인출하며, FG와 연결불가
(6) DC의 - 를 FG와 기기내부에서 연결불가 등이다.
3) 인버터
태양광 발전용 전력변환장치는 태양전지 어레이로부터 발생된 직류전력을 상용주파수, 전압의 교류로 변환하여 전력계통에 연계함과 동시에 시스템의 직류, 교류측의 전기적인 감시, 보호를 한다. 계통연계형 태양광 발전시스템의 특성은 인버터와 보호장치의 성능에 의해 결정된다. 일반적으로 계통연계형 PCS의 보호기능에는 출력 과전압 및 부족전압, 주파수 상승 및 저하, 단독운전 방지기능이 있다. 또한, 인버터 트립으로 인하여 전력품질의 저하, 수용가설비 및 태양광 발전설비 소손 발생 우려, 보호기기 오동작 발생 우려가 있기 때문에 일사량 및 셀온도에 의한 전압감소 대책을 수립하여야 한다.
4) 전력변환장치로부터 아파트 동 분전반 사이의 배선
PCS의 출력 전기방식에는 단상 2선식, 단상 3선식이 있으며, 교류 측의 중성선을 착오없이 결선한다.
5) 설치장소
태양의 복사량은 위도에 따라 변화하며, 최대 획득량은 설치위치 즉, 경사각 및 방위각에 의해 결정된다. 일반적으로 가장 바람직한 방위각은 정남향이며, 수평면으로부터 어레이의 경사각은 우리나라는 보통 30°로 설계하는 것이 대부분이지만 적용범위는 10~90°의 범위에서 각각 목적에 맞도록 설계하는 것이 바람직하다. 또한, 일사는 태양으로부터 받는 열의 복사에너지를 말하는데 일사량은 에너지밀도 즉, 일사의 세기로서 단위 시간에 단위면적당 받는 열량으로 표현한다. 일반적으로 단위는 W/㎡(kcal/㎡ㆍh)를 사용하고 있다. 우리나라의 월별 수평면 전일사량의 일사조건을 1년을 기준으로 볼 때 일사조건이 가장 좋은 달은 5월로 하루에 4,296 kcal/㎡인 것으로 나타났으며, 가장 낮은 달은 12월로 하루에 1,703kcal/㎡로 나타났다. 계절별로는 연중 여름철과 봄철의 일사조건이 가장 좋은 것으로 나타났다. 또한, 한반도 분포상의 특징을 일사조건이 좋은 순으로 지역 대를 나누면 남해 중서부지방과 태안반도 일대, 영주분지 일원, 호남 및 김해평야 일대, 중부이남, 등 순으로 나타났다.
6) 기타
염분이 많은 해안가, 태풍 피해가 많은 지역, 한국전력공사와의 연계점이 먼 장소, 간선처리 및 증설이 불가능한 곳 등을 고려한다.
7. 태양광발전의 사례
1) Freiburg Trade Fair Building
지붕에 설치한 예로서 각각 400kwp와 3.7Mwp의 설치용량을 가진다(서용봉, 2007).
Freiburg Trade Fair Building
2) 개인가옥의 지붕에 설치한 예
개인가옥 지붕에 설치한 모듈
3) 빌딩 외벽에 설치하여 외장재로 사용한 예
빌딩 외벽 마감재로 이용하여 외관을 미려하게 장식하였다.
건물 외벽의 설치 예
4) 창문의 차양막 대용
창문위에 차양막으로 이용한 예.
건물의 차양막
5) 건물의 측면이용(1)
건축물 측면에 이용하여 외장 및 차양막으로 이용하였다.
건물의 측면을 이용한 예(1)
6) 건물의 측면 이용(2)
건물 측면에 태양광 모듈을 설치하였다.
건물의 측면을 이용한 예(2)
7) 정수장
정수장 상부에 설치하여 공간의 이용을 극대화 하였다.
Hayden/Udll 정수장
Murano 정수장
8) 바닥재
낮에 발전된 전력을 내장된 배터리에 축전하여 밤에 발광시키는 발광용 바닥재
바닥재
9) 독립형 가로등
독립형 가로등은 한전선로가 설치하기 곤란한곳에 설치하며 축전지를 이용하여 주간에 발전된 전기를 축전하였다가 야간에 이용하는 것이다.
독립형 가로등
10) 등대
태양광 설비는 특히 한전선로가 설치하기 곤란한 도서 지방에 유리하다. 그림은 유인등대에 설치한 것이다.
등대
참고자료
김재언, 분산전원(Distributed Generation)이 도입된 배전계통의 보호 방식 해석, 2006.
대한전기학회, 최신 배전시스템공학, 2006.
박열칠강용혁, 집광식 태양 집열기의 태양 태양 추적장치를 위한 태양위치계산, 한국 태양에너지, 2006.
서용봉, 태양광 발전설비 활용방안 및 적용사례조사연구, 한양대학교 공학대학원 논문, 2007.
유권종 외 1인, 태양광발전시스템의 보급기술 현황과 전망, 한국태양에너지학회지, v.2 n.4, 2003.
윤종호, 건물통합형 태양광발전(BIPV) 시스템의 설계요소 및 접근방법, 에너지관리공단산하 태양광발전기술연구회, 제1회 태양광발전기술세미나, 2001.
청계천 유지용수용 태양광발전소 설계보고서, 서울시, 2006.

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