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주변온도와 일사량을 고려한 PV Cell의 전기적 특성 분석
Analysis on Electrical Characteristics of PV Cells considering Ambient Temperature and Irradiance Level 원문보기

전력전자학회 논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics, v.21 no.6, 2016년, pp.481 - 485  

박현아 (Ultrasonic R&D Lab, Durasonic Co.,ltd) ,  김효성 (Div. of Electrical, Electronic and Control Eng., Kongju National University)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

When analyzing economic feasibility for installing a PV generation plant at a certain location, the prediction of possible annual power production at the site using the target PV panels should be conducted on the basis of the local weather data provided by a local weather forecasting office. In addi...

주제어

#PV generation   #Annual production estimation   #PV cell characteristics   #Weather conditions   #Fault diagnosis   #Performance evaluation  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 논문에서는 결정형 PV Cell에 대하여 PV Cell 동작온도 모델을 이용하여 외부 날씨환경에 대한 동작온도를 예측함으로써 그에 따른 출력 특성을 분석하였다. PV Cell 동작온도에 영향을 미치는 요소는 모듈의 구조, 각 구조의 물성치, 습도 등 다양한 요소가 있지만, 본 논문에서는 우선 PV Cell 온도에 가장 큰 영향을 미치는 날씨환경인 주변온도와 일사량을 고려를 하였다.
  • 본 논문에서는 주변온도, 풍속, 일사량이 PV Cell의 동작 온도에 미치는 영향을 확인하고 그에 따른 출력의 변화를 분석하여, 날씨변화에 대하여 출력특성이 예측 가능한 PV Cell 모델을 수립한다.

가설 설정

  • 기존 PV Cell 모델에서는 대부분 주변온도가 25℃, 일사량이 1000W/m2일 때 PV Cell 온도는 주변온도를 유지하는 것으로 가정하였다. 하지만 시뮬레이션 결과, 실제의 자연환경에서는 STC조건에서 PV Cell의 동작온도가 25℃에 비하여 최저 58.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
반도체를 사용한 PV Cell은 어떠한 특성을 갖는가? 반도체를 사용한 PV Cell에는 결정형, 박막형 및 두 종류를 조합한 Tandem형 등 다양한 종류가 있으며, 각각의 재질에 따라 고유한 비선형적인 I-V 특성곡선을 갖는다. 상용 PV Cell의 효율은 약 10%~25%로 효율이 극히 낮으므로 특성을 잘 파악하여 성능을 극대화한 운전을 할 필요가 있다.
PV Cell의 온도 증가에 의해 가장 영향을 많이 받는 인자는 무엇인가? 특히, PV Cell은 다른 반도체 소자와 같이 온도에 민감하다. PV Cell의 온도 증가에 의해 가장 영향 받는 인자는 발전전압이다. PV Cell의 발전전압은 온도에 반비례하는 특성이 있어 PV Cell의 온도 상승시 출력이 저하되는 주요 원인이 된다.
외부환경이 실제적으로 반영된 PV Cell 모델링이 태양광 발전소 운영 시 어떠한 도구로 사용될 수 있는가? 이와 같이 외부환경이 실제적으로 반영된 PV Cell 모델링을 할 수 있다면, 원하는 지역의 날씨정보에 대한 다양한 PV Cell의 종류에 따른 연간 발전량을 예측하여 태양광발전소를 설치하기위한 사업타당성을 분석할 때 유용하게 사용될 수 있다. 또한 기 설치된 태양광발전소의 운전 중에 발생하는 사고로 인한 발전량의 저하를 실시간으로 빠르게 찾거나, 원인을 분석하여 문제를 해소하는 도구로 사용될 수 있다.
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참고문헌 (15)

  1. C. Schwingshackl, M. Petitta, J. E. Wagner, G. Belluardo, D. Moser, M. Castelli, M. Zebisch, and A. Tetzlaff, "Wind effect on PV module temperature: Analysis of different techniques for an accurate estimation," Energy Procedia, pp. 77-86, 2013. 

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  3. S. Kurtz, K. Whitfield, D. Miller, J. Joyce, J. Wohlgemuth, M. Kempe, and T. Zgonena, "Evaluation of high-temperature exposure of photovoltaic modules," In Photovoltaic Specialists Conference (PVSC), 2009 34th IEEE pp. 2399-2404, June 2009. 

  4. S. Armstrong and W. G. Hurley, "A thermal model for photovoltaic panels under varying atmospheric conditions," Applied Thermal Engineering, pp. 1488-1495, 2010. 

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  11. D. Faiman, "Assessing the outdoor operating temperature of photovoltaic modules," Progress in Photovoltaics: Research and Applications 2008, Vol. 16, pp. 307-315, 2008. 

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  14. M. G. Villalva, J. R. Gazoli, and E. R. Filho, "Comprehensive approach to modeling and simulation of photovoltaic arrays," IEEE Trans. on P.E, Vol. 24, No. 5, pp. 1198-1208, May 2009. 

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  15. J. P. Kim, C. H. Jeon, and Y. J. Chang, "Effects of ambient temperature on the thermal characteristics of photovoltaic modules," The Korean Solar Energy Society, pp. 48-53, 2008. 

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