한 화 큐 셀

기자재(모듈, 인버터, 접속반)

설계

시공

관리운영(O&M)

3

태양광발전의 원리

청정에너지인 태양(빛)을 태양전지를 이용하여 전기에너지로 변환하는 것

4

태양전지모듈의 구성

단일 셀로는 전력용으로 사용이 불가 → 수십개의 직ㆍ병렬로 연결하여 에너지를

증가시키고, 외부충격 및 악천후 등의 외부환경에도 견딜수 있도록 일체화시켜 제조

Cell 직렬 연결과 전압 상승 원리

태양전지 모듈 전면 (전압,전류 상승 원리)

5

태양전지모듈의 구성

태양전지모듈의 구성도

6

태양전지모듈

빛을 흡수하여 광에너지를 전기에너지로 변환하는 장치

7

태양전지모듈의 음영손실

태양전지의 음영손실

바이패스 다이오드에 의해 (b)는 25% 출력이 감소하나, (a)는 80% 이상의 출력감소가 발생

8

태양전지모듈의 음영손실

[태양전지 수직결선] 태양전지 수직결선으로 인한 스트링 전체 손실 (손실 : 약 80%)

[태양전지 수평결선] 태양전지 수평결선시 손실저하 (손실 : 약 25%)

모듈 결선 방향

음영 음영 [a. 음영 발생]

모듈 결선 방향

[b. 음영 발생]

태양전지의 음영손실

어레이 음영에 의한 효율 손실은 태양전지 배치 및 모듈간의 결선 방법에 따라 줄일 수 있다.

9

인버터

태양전지 모듈에서 발생된 DC전력을 AC전력으로 변환하여, 전원계통 및 부하 측으로 공급

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인버터의 시스템구성에 따른 구분

구 분 Central type String type

형 태

금 액 저 가 고 가

모듈 적용 범위 동일 특성의 모듈만 사용가능 String별 모듈 혼합(용량,제조사,결정 Type) 가능

접속반 접속반 다수 필요 필요없음(단, 다이오드박스 필요)

출 력 추적효율에 따른 String별 mismatch 발생

인버터별 최대 추적 효율로 최대 전력량 생산

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인버터의 주요기능

단독운전 방지기능

정전 혹은 계통 이상 상황에서 시스템의 발전이 지속될 경우 인사상의 사고 및 계통에 악영향을 줄 수 있으므로, 독립운전 발생시 이를 즉시 검출하여 발전 정지 시켜야 함

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인버터의 주요기능

MPPT (Maximum Power Point Tracking)

태양전지는 전류원으로 작용하여 일사량/온도조건 별 출력특성이 변하므로, 인버터는 모든 조건에서 최대출력 및 효율을 낼 수 있도록 MPPT제어가 필요함

태양전지에서 발생되는 출력전압은 일사량, 온도등의 영향으로 항상 변화됨

변화하는 입력 전압값에 따라 부하를 조절하여, 항상 최대출력을 내도록 제어

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접속반

접속반의 외형

역 할 설 명

1) DC간선 집합 및 모듈라인 단순화 모듈 DC 병렬라인의 회로 단순화

2) 고장구간 check 고장구간을 Check 할 수 있음(모듈~접속반,접속반~인버터 구간)

3) 각 고장 전류에 대한 보호기 내장 역전류 방지 및 지락등에 대한 보호기들이 장착되어 있음.

4) String check 각 군별 전압/전류를 체크해 선로 이상 check 가능

5) 기상센서 T/D 장착 시스템 구성중 sensor부의 신호를 인버터 or 모니터링에 전달하는 역할

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접속반

접속반의 구성품

TB단자대

트랜지스터

DC 차단기

A-BOARD) (-)

접속모듈(+)

전원어레스터

DC 어레스터

통신어레스터

온도조절기

보조 콘센트

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접속반

접속반의 시스템 적용시 발생 Issue(내부소손 및 화재)

DC 접속단자 체 결 불 량

모듈로부터 인입되는 DC 라인 중 일부가 접속단자에 밀착되지 않아 스파크가 일어나고 열목현상으로 피복이 녹는 현상발생

DC 접속단자 체결불량화재

위와 동일한 현상으로 접속단자로부터 화재 발생하여 접속반 내부 전체에 화재가 발생

서지로 인한 폭 발 화 재

서지로 인해 내부 일부 부품이 파손되고 파손되면서 특정부위에 화재발생

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구조물

구조물의 종류

고 정 형

태양의 고도에 관계없이 항상 고정되게 설치하고, 일반적으로 태양전지 경사각 25˚ 적용 정남 방향으로 설치

경 사 가 변 형

태양의 고도가 계절별로 차이가 많은 것을 이용하여 수동으로 태양전지 경사각을 조절하는 방식 정남 방향으로 설치

단 축 트 래 커

1개의 구동축을 사용하며 남북(정남기준) 방향의 축을 기준으로 동,서 방향으로 태양을 따라 자동으로 회전하는 방식

※ 별도의 제어전원 및 Control Cable 필요

양 축 트 래 커

2개의 구동축을 사용하며 태양의 고도 및 방위에 따라 동,서,남,북으로 회전 하며 태양의 위치를 추적

※ 별도의 제어전원 및 Control Cable 필요

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모니터링 시스템

태양광 모니터링의 역할

태양광 발전설비의 동작 상태, 고장 이력 등을 바탕으로 유지관리 및 향후 개선을 위한 감시 설비 사용 목적에 따라 보안설비 제어 기능도 추가되며, 이를 종합적으로 구성 사용자의 편의를 위한 시스템

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수배전반

수배전반의 역할

태양광 발전소 소내전원을 전력회사로부터 공급받기 위한 판넬(22.9kV→380/220V 강압)

인버터 출력전력을 전력 선로를 통하여 송전하기 위한 판넬(인버터 출력전압→22.9kV 승압)

발전소 소내사고 및 전력 선로사고 시, 상호 영향을 피하기 위한 보호계전기 설치

전력판매 계량을 MOF 판넬에서 담당

태양광발전소 설계

태양광발전 설계 시 고려사항

태양광발전 시스템 설계는 공종별로 토목, 구조, 전기, 건축 등을 고려해야하는 복합적인 설계이다.

또한, 설계 전 지자체별 조례, 계통연계 가능 여부, 음영발생여부 확인 및 각종 RISK 사항을 검토해야 한다.

공종별 고려 사항

토 목 설 계 지적도, 설치면적, 우수개거 종/횡단면도 등

구 조 설 계 어레이 구조물, 풍압하중, 고정하중, 적설하중 등

전 기 설 계 직렬, 병렬계산, 간선, 접속반, 인버터 등 기자재 용량 및 사양 등

건 축 설 계 전기실 등

태양광발전 설계계획

태양광발전 시스템 설계 계획은 남향설치 원칙으로 음영이 없는 장소를 선택해야 한다.

설치조건과 지역 특성을 고려하여 25~35도 전후의 경사각으로 설계하는 것이 일반적이다.

설치하고자 하는 면적대비 시설 용량의 결정은 중요한 요소이며 지나치게 많은 모듈 설치 시 음영의 발생으

로 인한 발전량 감소의 우려가 있으므로 사전에 충분한 검토가 필요하다.

태양광발전소 설계

태양광발전소 설계 순서

1. 설치장소 및 설치방법 선정

2. 태양광 어레이 기본배치

3. 시스템 선정

4. 시스템 결정에 따른 직병렬 계산

5. 실시설계

1-1. 설치장소(현장조사) - 한전 연계점 확인 - 노지, 건물 옥상, 주차장 등 현장상황 확인 1-2. 설치방법 - 고정식 - 경사가변식 - 추적식

단축식

양축식

태양광발전소 설계

태양광발전소 설계 순서

2-1. 설치 방법을 고려하여 구조물 상세도 작성 (기본배치용) 2-2. 설치장소에 이격거리를 고려하여 가능한 최대용량 설치 2-3. 사업주가 생각한 용량 대비 2-3-1. 적을경우 : 모듈 용량이 높은 것을 적용 - 이유 : 각 사의 모듈은 같은 크기로 다양한 용량이 있어 같은 부지에 큰 용량의 모듈 적용이 가능함. 2-3-2. 많을경우 : 작성안 유지

1. 설치장소 및 설치방법 선정

2. 태양광 어레이 기본배치

3. 시스템 선정

4. 시스템 결정에 따른 직병렬 계산

5. 실시설계

태양광발전소 설계

태양광발전소 설계 순서

3-1. 계통연계형의 경우 3-1-1. 전지의종류 1) 종류 2) 선정시 고려사항 3) 모듈 선정시 고려사항 4) 카탈로그 참조 3-1-2. 인버터의 선정 1) 인버터의 종류 2) 선정시 고려사항 3) 인버터 방식의 선정 4) 카탈로그 참조 3-1-3. 모듈과 인버터의 matching

단결정 모듈 다결정 모듈 박막형 모듈 B I P V 모듈

1. 설치장소 및 설치방법 선정

2. 태양광 어레이 기본배치

3. 시스템 선정

4. 시스템 결정에 따른 직병렬 계산

5. 실시설계

태양광발전소 설계

태양광발전소 설계 순서

온도 보정계수 확인

모듈표면온도 설정

인버터 MPPT 전압범위

직병렬 결과 및 총 발전량

1. 설치장소 및 설치방법 선정

2. 태양광 어레이 기본배치

3. 시스템 선정

4. 시스템 결정에 따른 직병렬 계산

5. 실시설계

태양광발전소 설계

태양광발전소 설계 순서

5-1. 시스템 결정에 따른 직병렬 계산서에 따라 정확한 발전용량 배치 (어레이 평면도) 5-2. 어레이 구성에 따른 구조물 설계 진행 5-3. 병렬 회로에 따른 접속반 수량 결정 후 배치도면(어레이 평면도)에 접속반 배치 5-4. 접속반 배치 후 전기실에서 접속반간 용량 및 거리를 검토하여 전력간선 도면 작성 5-5. 발전소 부지 여건 및 사업주 요청사항에 따른 추가 선정 (전기실, 옥외등, CCTV 등)

1. 설치장소 및 설치방법 선정

2. 태양광 어레이 기본배치

3. 시스템 선정

4. 시스템 결정에 따른 직병렬 계산

5. 실시설계

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설계 시 고려사항

입사각 (20~25도) 경사각

(위도)

고려사항

- 모듈면에 수직으로 태양빛 입사

- 앞뒤 그림자 영향이 없도록 어레이 이격거리 산정

- 어레이간 거리가 멀면 설치용량 감소로 인한 부지 활용도 저하

어레이 배치를 위한 경사각 및 입사각 결정

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전압강하 DC 2%, AC 1%, 전체 3% 이내 권장

접속반(인버터, 전기실) 위치 및 용량(수량)

PV(Photovoltaic) Module DC 접속반 개통형 인버터 전기실 분전반

거리 거리 거리 거리

설계시 고려사항

전압강하 검토

각 설비별 위치에 따라 전압강하율이 달라지며, 이는 곧 발전량의 손실을 결정하게 됨

따라서, 최적을 수익을 창출하기 위한 적절한 위치선정이 필요함

신재생에너지센터 태양광설비 시공기준

모듈- 인버터, 인버터-계통연계점 간 전압강하는 각 3%를 초과하면 안됨. 단, 전선길이가 60m를 초과하는 경우,

120m 이하 5%, 200m 이하 6%, 200m 초과 7%

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출력 (예)

연간(월별)발전량 : 1,095MWh

일일평균발전량 : 3MWh/일

일일평균발전시간 : 3h

전력손실

입력

기상자료

- 위치, 일사량, 온도, 풍속

용량(경사각, 입사각)

장비선정

그림자여건

설계조건(전압강하)

시뮬레이션 프로그램

(Pvsyst, SolarPRO)

발전량 예측(Pvsyst Simulation)

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발전량 예측(Pvsyst Simulation)

29

발전량 예측(Pvsyst Simulation)

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시공흐름도

⑦ 공사 완료 공사완료 및 사업 개시

② 기초 안착 및 구조물 조립 기초PAD 안착 및 모듈 지지대 조립

③ 태양전지 모듈 조립 지지대에 태양전지 모듈 조립 및 결선

① 공사 착공 설계도서를 바탕으로 공사 시작

④ 접속반/인버터 설치 접속반 / 인버터 설치 및 결선

⑥ 계통연계 접속 사용전 검사 후 계통병입 및 시운전

⑤ 배전반 설치 배전반 설치 및 인버터 ↔ 배전반 결선

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시공 / 공사 착공 및 부지조성(토목공사)

부등침하사진 (성토, 절토)

배수로 (토사 유실)

산지복구 (시드스프레이)

진입로 (개발행위준공)

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구조물 공사

구조보강

33

전기공사

전선색상구분사진

접속반 위치 노출, 매입

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전기실 공사

지반 (전기실 표고)

환기시설 (인버터 환기)

옥외형 전기실 (환기)

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시공사 선정안

구분 1안) 분리발주 2안) 일괄발주

내용 - 설계와 시공 분리발주 - 인허가~시공 일괄발주

장점 - 공사 품질 높음 - 공사비 낮음

단점 - 공사비 높음

- 공사 관리 감독 필요

- 공사품질 하락 우려

- 중요 계약 조건 사전 인지

1. 사업부지에 적합한 용량 산정

2. 사업성 확보가 가능한 적정 공사비 산정

3. 기자재 선정에 따른 장단점 제시

4. 정확한 설계 조건 및 업무 범위 제시

5. 신뢰할 수 있는 업체

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시공사 선정 시 주의할 점

분리발주(설계 후 시공사 선정), 일괄발주(시공사 선정 후 설계)

현지 업체 : 토목설계(개발행위), 토목시공(민원)

공급범위

– 토목설계 : 개발행위허가(산지복구, 도시계획심의)

– 전기설계 : 발전사업허가, 공사계획신고, 기본설계, 실시설계, 준공도면

– 전기감리 : 상주/비상주, 감리배치기간, 설계 검토, 기자재 검토, 검측 업무 등

– 토목시공 : 성절토, 산지복구, 배수로, 옹벽, 휀스, 도로 포장, 지지대기초, 배근

– 지지대공사 : 기초방식(독립, 줄, 말뚝), 구조계산서, 재질

– 전기공사 : 인허가(시군, 한전, 에너지공단), 수변전설비, 변압기, 전선, 전압강하,

접지, 모니터링(접속반)

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계약

전기사업허가

개발행위

착공

준공검사

준공

소 요 기 간 : 총 165일 (최대 6개월)

60일 20일 ~ 40일 50일 ~ 60일 5일

계약

전기사업허가

개발행위

공사

준공검사

준공

•

공사계약

•

사업허가신청(지자체)

•

개발행위신청

•

토목 기초공사

•

전기안전관리자계약

•

사업주 교육

• 서류준비 및 전달 • 발전소 실시설계 (토지형질변경 외) • 구조물 설치공사 • 사용전검사 • 전기안전관리자

• 계약이행보증증권 • 착공 관련 설비 발주 • 토목 공사 시작 • 전기 간선공사 (전기안전공사) 설비 교육

발급 • 토목 경계 및 분할측량 • 공사계획신고 • 태양광 모듈 부착 • 계통연계 및 PPA완료 • 토목 등 마감

• 설계/감리 계약 및 배치 (관할 지자체) • 인버터 설치 (한국전력공사) 미흡 공사 완료

• 한전 PPA 신청 • 전기 결선 및 인입 • 사업장개시신고 • RPS 단가 입찰

• 사업자등록(사업주) • 울타리 공사 (지자체) (상호 조율)

• 구조안전진단 • CCTV 설치공사 • 에너지관리공단

• 모니터링 설치 RPS 설비설치확인

• 인터넷설치(옵션) (에너지관리공단)

전체사업일정

대치 100kW 설치 기준

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착공서류

인허가(설계, 시공) : 신청서, 허가서

– 발전사업허가(조건 확인), 개발행위허가

– 공사계획신고(비산먼지발생사업신고, 특정공사사전신고)

– 한전 배전선로이용신청

설계/감리 : 착공도면, 전기계산서, 시방서, 감리배치확인서

시공사

– 착공계(현장대리인계, 관리책임자 선임보고서, 시공계획서, 안전관리계획서)

– 기자재 관련서류(기자재 사양서, 시험성적서, 인증서)

– 보험가입서류(산재보험, 근재보험)

인허가(설계, 시공) : 준공필증(개발행위, 사업개시신고수리)

설계/감리 : 준공도면, 감리보고서

시공사

– 준공계, 준공사진

– 사용전검사필증(안전관리자선임필증)

– 한전계약서류(전력수급계약서, 병렬운전조작합의서)

– 설비확인서, RPS입찰

준공서류

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관리운영

전력, 발전량(일, 월, 연간, 누계)

이상발생 및 복구 알람

일사량, 온도(모듈, 외기)

CCTV

원격감시(평상시)

정기점검 및 이상 시 복구

분기별 방문하여 점검

이상발생 시 안전관리자 점검 및 시공사 방문 보수

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관리운영

종합효율(Performance ratio)

– 입사각 및 경사각, 기자재 선정, 선로 전압강하

고장 조치

성능감소(연 0.6%)

– Anti PID, Hot spot

주기적인 점검(정기, 예방)

– 모듈 : 열화상카메라, 전류계, 전압계

– 인버터 : 발열, 환기(휠터), 단자대, 소음

– 송수변전설비 : 발열, 배터리 상태

– 접속반 : 발열, 전압, 접속상태

적기에 각도조정(고정가변형)

발전이 잘되게 …

높은 가격에 판매

REC판매 : 현물시장, 장기계약

SMP 판매 : 전력거래소, 한전

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관리운영 방안

구분 1안) 직접운영 2안) 관리운영사 선임

업무 - 사업주 직접 감시 및 점검

- 사업주 직접 보수 및 교체

(소모품교체비, 점검비, 보수비,

안전관리대행비 직접 소요)

- 관리운영사 감시 및 점검

보고서 제출

- 소모품교체비, 점검비, 소규모

보수비, 안전관리대행비 포함

- 이상 시 긴급 조치가능

- 과다한 보수비 회피

장점 - 낮은 운영비 - 예방 점검을 통한 낮은 고장률

- 높은 가동률

- 이상 시 조속한 조치 가능

단점 - 고장 조치 지연 우려

- 발전소 이상 파악 어려움

- 관리운영비 소요

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관리운영을 위한 보유물품

구분 내용

예비품

- 모듈 : 100kW이하 2-3장, 1000kW 이상 10장

- 인버터 : 예비인버터, 회로기판, IGBT, 냉각휀

- 접속반 : 다이오드, 휴즈홀더, 단자대, SPD

- 수변전설비 : Power Fuse, 차단기

소모품 - 접속반 휴즈

- 인버터 휴즈

점검기기

- DC/AC Clamp Meter

- 열화상카메라

- 일사량계

- 공구세트

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점검주기

1. 유리 및 표면 분기별

2. 열화상카메라 상•하반기

3. 외부배선의 손상 분기별

4. 가대의 부식 및 녹 분기별

1. 접속반 채널비교 분기별

2. 외함의 부식 및 손상 분기별

3. 배선의 손상 분기별

1. 외함의 부식 및 파손 분기별

분기별

분기별

3. 이상음, 악취, 발열 분기별

4. 인버터 작동 분기별

5. 인버터 출력값 분기별

분기별

분기별

분기별

분기별

1. 수변전 설비 및 인버터 분기별

2. 전기실 내 청결 유지 분기별

3. 발전소 사무실 분기별

• 최초 작동시 5분 정도 후 작동을 하는지 점검

• 다른 인버터 출력 값 비교시 현저히 값이 떨어지는지 점검

• 운전시의 이상음, 이상한 진동, 악취 및 이상한 과열이 없을 것

• 각각의 접속반 채널별 비교값이 0.4[A]이상 차이 점검

• 부식 및 파손이 없을 것

• 전력 단자대 접속상태 및 접속 케이블에 손상이 없을 것

모듈

/ 구조물

설비 점 검 항 목 점 검 방 법 점검 주기

• 부식 및 녹이 없을 것

• 배수로 관리 (유속방해 토사 제거 및 유실된 곳 보강)

부지

2. 휀스 & 배수로 관리

전기실

• 수변전 설비 및 인버터 먼지제거 및 청결유지

• 전기실 내 청소 및 정리 상태

• 사무실 내 청소 및 정리 상태

• 5월 잔디깍기 및 제초작업

• 6~10월 제초 작업

• 휀스 이상 유•무 확인

1. 잔디 관리

2. 환기 및 환기 필터 확인• 환기구를 막고 있지 않을 것

접속반

• 외함 부식이 없고 충전부가 노출되어 있지않을 것

• 환기필터가 막혀 있지 않을 것인버터

• 외관을 관찰하여 모듈표면의 오염, 손상, 변색

• 상•하반기 열화상카메라 촬영

• 접속 케이블에 손상이 없을 것

※ 전기안전관리자는 전기안전 점검, 성능 점검은 관리운영사 선정 필요

재산종합보험(기계보험)

- 발전설비 고장시 보험으로 교체비 확보

- 장기간 기계적 고장에 대한 대비

영업배상 책임보험

- 발전설비로 인한 제3자 피해발생시 보험으로 배상

휴지보험

- 태양광 발전설비 작동 중지로 손실발생시 수익 보상

보험가입

설계

- 사업부지에 적합한 설계조건(풍속, 적설), 설치용량, 구조물 적용

- 인버터에 맞는 직병렬 구성, 전압강하 3% 이하

시공

- 일괄발주 조건 확인 : 업무범위, 설계조건, 기자재 선정

- 신뢰할 수 있는 업체

관리운영

- 모니터링시스템을 통한 원격감시

- 정기적인 현장점검, 모듈 성능저하 확인

- 전문 관리운영사를 통한 시설관리 또는 정기점검

- 보험가입

요약

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감사합니다.

한화큐셀코리아㈜ 이정원 대리

jungwon.lee@hanwha-qcells.com 대표 전화번호 : 1600-3400