초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
AI 기반 발전량 예측 및 고장 진단을 위한 태양광 발전 시스템용 지능형 엣지 디바이스 개발

◼ 전체 내용
- 본 과제는 태양광 발전 시스템 전력 데이터, 기상청 기후 데이터와 복합 센서를 통해 취득한 데이터를 활용하여 태양광 발전 시스템의 발전량 예측 및 고장 진단이 가능한 지능형 엣지 디바이스를 개발하는 것임
- AI 기반 태양광 발전 시스템의 발전량 예측 알고리즘 개발
- 태양광 발전 시스템의 전력 데이터 및 외부 환경 데이터 취득을 위한 센서 모

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
AI 기반 발전량 예측 및 고장 진단을 위한 태양광 발전 시스템용 지능형 엣지 디바이스 개발

◼ 전체 내용
- 본 과제는 태양광 발전 시스템 전력 데이터, 기상청 기후 데이터와 복합 센서를 통해 취득한 데이터를 활용하여 태양광 발전 시스템의 발전량 예측 및 고장 진단이 가능한 지능형 엣지 디바이스를 개발하는 것임
- AI 기반 태양광 발전 시스템의 발전량 예측 알고리즘 개발
- 태양광 발전 시스템의 전력 데이터 및 외부 환경 데이터 취득을 위한 센서 모듈 개발
- 취득한 데이터의 분석, 발전량 예측 및 고장진단 기술 구현을 위한 엣지 서버 구축
- 발전량 예측 데이터와 복합 센서를 통해 취득한 데이터의 상관관계 분석을 통한 발전량 예측 및 고장 진단 기술 개발
- 열화상 카메라를 이용한 태양광 패널 이상 감지 및 고장진단 기술 개발
o 세부 기술 개발 목표
- 태양광 발전 시스템의 전압/전류 계측을 통한 발전 성능 분석
- 기상청 데이터 및 외부환경 데이터 간 상관관계 분석을 통한 발전량 예측 기술
- 시스템 운용 상태 및 이상 상태에 대한 모니터링 및 알람 기능
- 태양광 패널 온도 감지를 통한 보호 기능
o 핵심 기술
- 태양광 발전 시스템 발전량 예측 알고리즘
- 태양광 발전 시스템 전력 데이터 수집 및 인공지능 학습을 위한 ICT기반 인터페이스 및 모니터링 시스템
- 기상청 데이터 및 복합 센서를 통해 수집된 데이터에 기반한 발전량 예측 및 고장 진단 기술

□ 연구개발성과
o 태양광 발전 시스템 발전량 예측 및 열화상 이미지 기반 고장 진단 알고리즘(SW)
o 데이터 취득 및 분석을 위한 복합 센서 및 엣지 서버 (HW)
o 태양광 발전 시스템의 발전량 예측 및 고장진단이 가능한 지능형 엣지 디바이스(SYS)

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
o 인공지능 기반 태양광 발전 시스템 기술개발
· (운영 예측) 태양광발전시스템 및 건물에너지 기반의 에너지신산업에서 가장 중요한 최종 단계임.
1) 설비에서 수집된 발전데이터와 외부환경 데이터 기반으로 미래 발전량을 예측하는 기술
2) 건물에너지의 시간에 따른 소비량 및 패턴분석을 통한 소비량 예측기술
3) 시간에 따라 운영 설비에서 수집되는 데이터를 분석함으로써 에너지관리 효율화, 자율 제어, 모니터링 기반의 관리에 관련한 기술개발 실시
· (안전 관리) 에너지저장장치의 작동에 따른 성능 변화 모니터링 기술개발
1) 에너지저장장치와 태양광 발전 시간에 따른 운영 특성 변경 분석 (충방전 패턴 및 효율 분석)
2) 에너지저장장치의 안전 문제 요인 분석
· (진단 예측) 접속반 및 분전반 등 설비의 진단 분석
1) 전력이 한곳에 집중되는 장치의 전기적 특성 분석 (누설전류, 아크감지, 전류, 전압 특성 모니터링)
2) 태양광 스트링별 고장 분석, 전압/전류 분석에 따른 패턴 분석, 안전사고 대응 분석, 고장위치 분석
3) 유지보수를 위한 정확한 접속반 및 분전반 진단 기술
o 전방 및 후방산업 모두에 파급효과가 큰 수준이며, 국내 태양광 발전시스템 기술은 밸류체인의 제품 계열구조 부문에서 기술경쟁력, 규모의 경제 등 독보적인 경쟁력을 확보하거나, 전략적 제휴를 맺거나 수직계열화를 통해 경기변동에 대응하고 있음. 이 중 전방산업은 태양광 발전시스템을 구성하는 모듈, 전력케이블, BOS 관련 부품 등을 제조할 수 있는 산업임. 태양광 발전시스템을 주도하던 Utility 규모에서 중소규모로 전환되고 있는 시점에서 다양한 태양광 발전시스템에 대한 요구가 증대되고 있음. 프로슈머에 대한 인식이 높아지면서 독립형 또는 분산형 태양광 발전시스템에 대한 관심이 높아지고 있음.
o 정부는 신재생에너지 보급지원 사업 및 태양광 대여사업을 확대하고자 함.
- 재생에너지 3020계획에 따라 신재생에너지 분야는 태양광 중심으로 발전설비를 확충할 예정이며, 2030년 태양광 에너지의 용량은 33,530MW에 이를 전망
- 농가 태양광 확대 공급계획은 농업 진흥지역 외 농지, 염해간척지 등에 태양광을 2030년에 10GW까지 보급하고자 하며 이에 따라 염해 내성이 강한 태양광분전반과 ICT의 결합을 통해 염해지역을 타겟으로 영농형 태양광 사업에 진출할 수 있음.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 목차 ... 5
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 7
• 1) 개발제품에 대한 필요성 및 시장성 검토 ... 7
• 2) 발전량 예측 및 고장진단 기술의 상호 연계 제품화 구현 ... 9
• 3) 엣지 디바이스 개발에 따른 태양광 발전 시스템 사업화 분석 ... 10
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 11
• 1) 연구수행 결과 ... 11
• 2) 목표 달성 수준 ... 59
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 59
• 5. 연구개발성과의 활용 및 사업화 계획 ... 60
• 끝페이지 ... 61