최근 세계적으로 에너지원의 고갈, 전력 수요 증가, 기후 환경 변화에 대처하기 위해 신재생에너지원을 활용한 마이크로그리드 개발의 필요성이 점증하고 있다. 특히 태양광 발전은 댁내에 설치하기 용이한 가장 일반적인 신재생에너지원의 하나로써 각광받고 있다. 하지만 태양광은 기후 변화(일사량 및 일조량의 변화)에 따라 출력이 불안정하다는 단점으로 인해, 균일한 전력품질을 제공하기 위해 해결해야 할 기술적인 과제를 가지고 있다. 이 문제의 해결책으로써 에너지저장장치(ESS)이 고려되고 있지만, 이것도 용량이란 한계점을 가지고 있다. 이 문제를 해결하는 방법으로써 본 논문에서는 2가지 기후 요소인 일조량과 일사량에 따른 태양광 발전량을 추정하는 복합적인 방법을 제안한다. 이 연구 결과는 ESS의 정적 용량을 설계하는데 도움을 줄 수 있으며, 댁내 전력 IT 시스템에서 DC/AC 전력 스위칭의 적절한 타이밍을 제공하는데 도움을 줌으로써 전력품질의 균일성을 유지할 수 있도록 해줄 것으로 기대된다.
최근 세계적으로 에너지원의 고갈, 전력 수요 증가, 기후 환경 변화에 대처하기 위해 신재생에너지원을 활용한 마이크로그리드 개발의 필요성이 점증하고 있다. 특히 태양광 발전은 댁내에 설치하기 용이한 가장 일반적인 신재생에너지원의 하나로써 각광받고 있다. 하지만 태양광은 기후 변화(일사량 및 일조량의 변화)에 따라 출력이 불안정하다는 단점으로 인해, 균일한 전력품질을 제공하기 위해 해결해야 할 기술적인 과제를 가지고 있다. 이 문제의 해결책으로써 에너지저장장치(ESS)이 고려되고 있지만, 이것도 용량이란 한계점을 가지고 있다. 이 문제를 해결하는 방법으로써 본 논문에서는 2가지 기후 요소인 일조량과 일사량에 따른 태양광 발전량을 추정하는 복합적인 방법을 제안한다. 이 연구 결과는 ESS의 정적 용량을 설계하는데 도움을 줄 수 있으며, 댁내 전력 IT 시스템에서 DC/AC 전력 스위칭의 적절한 타이밍을 제공하는데 도움을 줌으로써 전력품질의 균일성을 유지할 수 있도록 해줄 것으로 기대된다.
Needs for MG(Microgrid) development are increasing all over the world as a solution to the problems including the depletion problem of energy resources, the growing demand for electric power and the climatic and environmental change. Especially Photovoltaic power is one of the most general renewable...
Needs for MG(Microgrid) development are increasing all over the world as a solution to the problems including the depletion problem of energy resources, the growing demand for electric power and the climatic and environmental change. Especially Photovoltaic power is one of the most general renewable energy resources. However there is a problem of the uniformity of power quality because the power generated from solar light is very sensitive to climate fluctuation (variation of insolation and duration of sunshine, etc). As a solution to the above problem, ESS(Energy Storage System) is considered generally, but it has some limitations. To solve this problem this paper suggests a hybrid estimation method of photovoltaic power generation according to two climatic factors, i.e. insolation and sunshine. This result seems to help design the appropriate capacity of ESS and estimate the proper switching time between DC and AC power in the premises power system and thus maintain the uniformity of power quality.
Needs for MG(Microgrid) development are increasing all over the world as a solution to the problems including the depletion problem of energy resources, the growing demand for electric power and the climatic and environmental change. Especially Photovoltaic power is one of the most general renewable energy resources. However there is a problem of the uniformity of power quality because the power generated from solar light is very sensitive to climate fluctuation (variation of insolation and duration of sunshine, etc). As a solution to the above problem, ESS(Energy Storage System) is considered generally, but it has some limitations. To solve this problem this paper suggests a hybrid estimation method of photovoltaic power generation according to two climatic factors, i.e. insolation and sunshine. This result seems to help design the appropriate capacity of ESS and estimate the proper switching time between DC and AC power in the premises power system and thus maintain the uniformity of power quality.
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문제 정의
상기와 같이 한 가지 요소만을 고려하여 예측치를 산출할 경우 데이터의 신뢰도에 따라 실제 환경과 오차가 있는 결과를 가져올 가능성이 존재한다. 따라서 본 논문에서는 이 2가지 방법을 조합한 태양광 발전량 계산 방법을 제안하고자 한다.
본 논문에서는 스마트그리드 시스템의 필요성을 공감하는 현 상황에서 댁내에 적용가능한 분산형 전원 시스템의 신재생에너지원으로 활용 가능한 태양열 발전 시스템의 발전량 예측 방법으로써 일조량과 일사량을 모두 고려한 방법을 제안하였다. 이 방법을 활용하면 댁내 소비 패턴에 맞는 태양열 발전 설비의 최적 용량을 설계할 수 있다.
본 논문에서는 제안 방법을 전력 IT 시스템에 적용하게 함으로써 ‘그린 제로하우스(Green zeroHouse)’를 구현하기 위한 기본 요소 기술을 제공하는 것이 궁극적인 목표이다.
본 논문에서는 태양광 발전량을 예측하기 위해 일사량뿐만 아니라, 태양열 발전량 예측을 위해 활용하는 일조량까지 고려하여 발전량을 예측하는 복합 방법을 제안하고 검증함으로써 그 타당성을 보여주고자 한다.
본 논문은 신재생에너지원 중 태양광 발전에 관한 내용이며, 이 발전량은 기후변화에 민감하다는 단점을 가지고 있기 때문에 안정적인 전력 품질 공급을 위해서는 기후 변화에 따른 정확한 예측이 중요하다.
본 절에서는 각각의 발전량 추정 방법을 제시하고 2가지 요소를 모두 고려한 새로운 방식의 태양광 발전량 예측 방법을 제안한다.
이는 결국 본 논문의 궁극적인 목표인 제로에너지 빌딩 구축에 기여할 것으로 판단된다.
제안 방법
본 논문에서는 관련 연구자료[3]의 자료를 근거로 발전계수를 계산한다. 이는 이론적인 발전계수를 적용하는 것이 아니고, 기후 평균치에 따른 예상 발전량에 근거하여 발전계수를 적용한 것이다.
성능/효과
반면에 일조량(sunshine)은 지표면에 비치는 햇빛의 양을 의미하며, 태양빛이 구름이나 안개, 대기오염 물질 등에 의해 가리지 않고 지상에 비치는 시간을 의미하기 때문에 지상에 도달하는 태양 에너지를 나타내는 일사량과는 다른 요인이다. 결론적으로 일사량은 에너지양의 측면이고, 일조량은 시간의 단위로 나타낸다.
따라서 ‘일조량 근거 발전량 보정량’은 (일조량에 의한 연간 총발전계산량)/(연간 실제 총발전량) = 6,327,000/3,701,843=0.5851을 ‘일조량 근거 계산 발전량’에 곱함으로써 얻어질 수 있으며, 그 결과 총 발전량을 총 실발전량과 동일하게 만들 수 있음을 표에서 확인할 수 있다.
후속연구
본 연구 결과를 바탕으로 추후에는 다양한 신재생에너지원을 복합적으로 도입한 유사 연구를 진행할 계획이다.
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