[논문]태양광 발전 패널 각도 제어에 따른 발전량 변화

한명희; 우제택; 이재환

doi:10.13067/jkiecs.2019.14.4.685

태양광 발전 패널 각도 제어에 따른 발전량 변화
Power Generation Change According to Angle Control of Solar Power Plant Panel 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.14 no.4, 2019년, pp.685 - 692

한명희 ((주)성보에너지) , 우제택 (대전대학교 컴퓨터공학과) , 이재환 (송호대학교 문화콘텐츠융합ICT과)

초록
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본 논문은 태양광발전소의 최적 발전효율에 기여하는 패널 각도조절의 연관성을 연구하고자 설비구성이 동일한 2개의 발전단지를 대상으로 1개소는 정해진 각도로 분기별 각도변화를 주었고 1개소는 그대로 유지하여 8개월 간의 총발전량을 비교하여 고정형 태양광발전소 발전량과 고정가변형 태양광발전소의 발전효율 차이를 확인하고자 한다. 고정형 태양광발전소와 고정가변형 태양광발전소의 발전량 차이를 분석하여 발전 효율성을 높일 수 있는 운영 방법을 제안한다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, the relationship between the angle control of the panel contributing to the optimum power generation efficiency of the solar power plant is investigated. For a total of eight months, one of the two plants with the same equipment configuration changed their angles every three months and the other plants did not change their angle. In this study, we propose a model that can maximize the power generation efficiency by comparing and analyzing the difference of power generation between stationary solar power station and stationary solar power station through simulation.

주제어

표/그림 (11)

그림 그림 1. 신재생에너지 설비의 용량 변화 Fig. 1 Change in capacity of renewable energy facilities
그림 그림 2. 태양 추적형 태양광 전지 설치 및 발전소 Fig. 2 Solar tracking solar cell installation and power station
그림 그림 3. 시험운영 대상 지역의 지리적 위치 Fig. 3 Geographical location
그림 그림 4. 강원도 정선 지역의 10년간 기온분포 Fig. 4 10 years temperature distribution
그림 그림 5. 지리적 위치 및 배치도 Fig. 5 Geographic location and layout
그림 그림 6. 현장 전경 Fig. 6 Field view
그림 그림 7. 고정형 태양광발전소 발전량 실증 Fig. 7 Demonstration of fixed solar power plant
그림 그림 8. 각도조절 가변부 구조 Fig. 8 Angle adjustment structure
그림 그림 9. 가변형 태양광발전소 발전량 실증 Fig. 9 Demonstration of variable solar power plant generation
표 표 1. 고정형 태양광발전소 발전량 추이 Table 1. Fixed solar power generation power generation trend
표 표 2. 가변형 태양광발전소 발전량 추이 Table 1. Angular variation solar power plant power generation trend

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 태양광발전소 구성방식에 따른 태양광 발전량의 차이를 일정기간 모니터링 비교하고, 이를 활용한 동일 사양 기반의 모듈, 전력변환 장치 등 주요한 설비를 사용하더라도 발생하는 발전량의 차이를 참고하여 최적의 태양광발전소 구축과 운영의 기술적 구성과 방법을 찾아보고자 한다. 그 방법으로 태양광발전소의 패널 각도 제어 기간, 각도 조정방법 및 데이터 수집 기간동안의 각도조절에 대한 발전량의 차이를 비교하였다.
연구를 위하여 설비구성이 동일한 2개의 발전단지를 대상으로 1개소는 정해진 각도로 분기별 각도변화를 주었고 1개소는 그대로 유지하여 8개월 간의 발전량을 비교하여 고정형 태양광발전소 발전량과 고정가변형 태양광발전소의 발전효율의 차이를 확인하고자 한다. 이를 통하여 본 연구에서는 고정형 태양광발전소와 고정가변형 태양광발전소의 발전량 차이를 시뮬레이션을 통하여 비교 분석하여 발전 효율성을 최대화 할 수 있는 형태를 제시하고자 한다.
연구를 위하여 설비구성이 동일한 2개의 발전단지를 대상으로 1개소는 정해진 각도로 분기별 각도변화를 주었고 1개소는 그대로 유지하여 8개월 간의 발전량을 비교하여 고정형 태양광발전소 발전량과 고정가변형 태양광발전소의 발전효율의 차이를 확인하고자 한다. 이를 통하여 본 연구에서는 고정형 태양광발전소와 고정가변형 태양광발전소의 발전량 차이를 시뮬레이션을 통하여 비교 분석하여 발전 효율성을 최대화 할 수 있는 형태를 제시하고자 한다. 자세하게는 태양광발전 시뮬레이션을 활용하기 위한 대상 태양광발전소의 각도 조정기간, 조정방법 및 시뮬레이션 기간동안의 연구의 수행에 대하여 기술하고 각도조절 결과에 대한 발전량의 차이를 비교하였다.

제안 방법

본 연구는 태양광발전소 구성방식에 따른 태양광 발전량의 차이를 일정기간 모니터링 비교하고, 이를 활용한 동일 사양 기반의 모듈, 전력변환 장치 등 주요한 설비를 사용하더라도 발생하는 발전량의 차이를 참고하여 최적의 태양광발전소 구축과 운영의 기술적 구성과 방법을 찾아보고자 한다. 그 방법으로 태양광발전소의 패널 각도 제어 기간, 각도 조정방법 및 데이터 수집 기간동안의 각도조절에 대한 발전량의 차이를 비교하였다.
그동안 시뮬레이션을 이용하거나 산술적 계산으로 단순히 분석하였던 연구의 한계를 지녔던 태양광발전소의 발전량 변화를 본 연구를 통하여 실증을 실시하였다. 실제로 구축하여 운영중인 동일한 스펙의 2개 단지를 대상으로 8개월의 발전량 데이터는 향후에도 지속적인 데이터 누적과 기상상태 및 기후의 변화에 대하여 국내에서 가장 신뢰도 높은 태양광발전 각도조절 효율에 대한 지속적인 연구의 토대가 되기를 바란다.
발전소의 전반적인 장비는 양호한 상태를 유지하고 있으며 기간 중 별도의 장애로 인한 발전중단 사고는 일어나지 않았다. 상용화발전 8개월의 기간 동안 가변작업을 3회 실시하였으며 누적된 발전량 데이터를 각 발전소별로 취합하였고 그 추이를 표 2에 정리하였다. 데이터의 추이를 분석해보면 동절기인 2월에 발전량이 가장 높은 수치로 양호하였고 초봄의 시기인 3월과 4월은 거의 일정한 발전량을 보이고 있다.
각도의 변형을 주지 않은 고정형 발전소는 2018년 2월부터 상용발전을 시작한 700kw급을 대상으로 별다른 각도의 조절 없이 최초의 세팅 상태를 그대로 유지하여 발전을 지속하고 있다. 상용화발전 8개월의 기간 동안 누적된 발전량 데이터를 각 발전소별로 취합하였고 그 추이를 표 1로 정리하였다. 데이터의 추이를 분석해보면 동절기인 2월에 발전량이 가장 높았고 초봄의 시기인 3월부터 5월까지 거의 일정한 발전량을 보이고 있다.
이를 통하여 본 연구에서는 고정형 태양광발전소와 고정가변형 태양광발전소의 발전량 차이를 시뮬레이션을 통하여 비교 분석하여 발전 효율성을 최대화 할 수 있는 형태를 제시하고자 한다. 자세하게는 태양광발전 시뮬레이션을 활용하기 위한 대상 태양광발전소의 각도 조정기간, 조정방법 및 시뮬레이션 기간동안의 연구의 수행에 대하여 기술하고 각도조절 결과에 대한 발전량의 차이를 비교하였다.
발전소는 100kw급과 50kw급을 일정 입지에 분산 건설하였으며 1년여의 공사를 통하여 2018년 1월 준공 및 최적화를 마치고 2월부터 상용발전에 돌입하였다. 총합 700kw급의 발전단지를 2개 구축하여 인접지역 및 동일 스펙의 장비들로 구성하였다[12].

대상 데이터

2018년 2월부터 상용발전을 시작한 700kw급을 대상으로 계절별 1회의 패널 최적각도 조절을 실시하여 8개월간의 가변형 태양광발전소의 발전량 데이터를 취합하였다. 동일한 스펙의 태양광발전소는 별도의 패널의 각도조절 없이 고정된 형태를 유지하여 동일기간 발전량 데이터를 취합하였다.
대상 태양광 발전소는 그림 3의 위치로 주소지는 강원도 정선군 신동읍 조동리에 1,400kw급으로 구성되어 있다. 강원도 정선지역은 동쪽으로 삼척시, 서쪽은 평창군, 남쪽은 영월군, 북쪽은 강릉·평창과 각각 인접하고 있다.
대상 태양광발전소는 연구자의 회사에서 운영하고 있는 강원도 정선군에 위치한 2개의 발전단지를 대상으로 실증하였다. 발전소는 100kw급과 50kw급을 일정 입지에 분산 건설하였으며 1년여의 공사를 통하여 2018년 1월 준공 및 최적화를 마치고 2월부터 상용발전에 돌입하였다.
동일한 스펙의 태양광발전소는 별도의 패널의 각도조절 없이 고정된 형태를 유지하여 동일기간 발전량 데이터를 취합하였다. 본 논문의 작성 시기는 아직 10월의 발전량 리포트가 생성되지 않은 시점으로 실증 및 분석 대상 발전량은 약3개의 계절로 봄, 여름, 가을로 한정하였다. 패널의 각도는 하절기에 15도 내외로, 봄·가을은 30도 내외로 조절하였다.

성능/효과

상용화발전 8개월의 기간 동안 누적된 발전량 데이터를 각 발전소별로 취합하였고 그 추이를 표 1로 정리하였다. 데이터의 추이를 분석해보면 동절기인 2월에 발전량이 가장 높았고 초봄의 시기인 3월부터 5월까지 거의 일정한 발전량을 보이고 있다. 가을로 접어드는 8월과 9월은 발전량이 줄어드는데, 이는 태풍 등의 영향으로 태양빛이 양호하지 않은 계절적 요인이 반영된 것으로 보인다.
상용화발전 8개월의 기간 동안 가변작업을 3회 실시하였으며 누적된 발전량 데이터를 각 발전소별로 취합하였고 그 추이를 표 2에 정리하였다. 데이터의 추이를 분석해보면 동절기인 2월에 발전량이 가장 높은 수치로 양호하였고 초봄의 시기인 3월과 4월은 거의 일정한 발전량을 보이고 있다.

후속연구

그동안 시뮬레이션을 이용하거나 산술적 계산으로 단순히 분석하였던 연구의 한계를 지녔던 태양광발전소의 발전량 변화를 본 연구를 통하여 실증을 실시하였다. 실제로 구축하여 운영중인 동일한 스펙의 2개 단지를 대상으로 8개월의 발전량 데이터는 향후에도 지속적인 데이터 누적과 기상상태 및 기후의 변화에 대하여 국내에서 가장 신뢰도 높은 태양광발전 각도조절 효율에 대한 지속적인 연구의 토대가 되기를 바란다.
패널의 각도는 하절기에 15도 내외로, 봄·가을은 30도 내외로 조절하였다. 이러한 연구적 한정조건은 차후 후속 데이터의 다년간 누적을 통하여 중장기 분석 사례를 만들어가는 기반으로 활용한다.
태양광산업에서 그리드 패리티가 임박하였고, 태양광 발전에 대한 수요가 꾸준히 증가하고 있는 양상을 보이고 있으므로 향후에도 성장세는 지속될 것으로 전망된다. 2014년 이후에 주요 태양광기업들은 수익성이 전반적으로 크게 호전되고 있다.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
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