자체 소유 태양광 발전소의 정의
자체 소유 태양광 발전소는 기업, 기관, 개인이 직접 건설, 소유, 운영하는 태양광 발전 시설로, 주로 자신의 전력 수요를 충족하기 위해 설립됩니다. 공공 전력망에서 공급되는 전력과 달리, 이는 상대적으로 독립적인 전력 공급 시스템으로, 발전한 전력은 주로 건설자에게 공급되며, 공장, 학교, 데이터 센터, 대형 주택 등에 전력을 제공합니다.
자체 소유 태양광 발전소의 주요 구성 요소 및 기능
태양광 패널 (태양광 모듈)
이는 태양광 발전소의 핵심 구성 요소로, 태양 에너지를 직류로 변환하는 역할을 합니다. 태양광 패널은 여러 개의 태양전지 유닛으로 구성되어 있습니다. 햇빛이 패널에 비치면, 태양전지 내의 반도체 재료(예: 실리콘)가 광자를 흡수하여 전자-홀 쌍을 생성합니다. 셀 내부의 전기장을 통해 전자와 홀은 각각 셀의 양극과 음극으로 이동하여 직류를 형성합니다. 예를 들어, 일반 단결정 실리콘 태양광 패널의 광전변환 효율은 약 15% - 20%에 도달하며, 다결정 실리콘 패널은 약간 낮아 13% - 18% 범위입니다.
인버터
태양광 패널이 발생시키는 직류는 대부분의 전기 장비가 교류를 필요로 하므로, 인버터의 역할은 직류를 교류로 변환하는 것입니다. 복잡한 전자 회로와 펄스 폭 변조(PWM) 등의 기술을 사용하여 직류를 전력망이나 부하 장비의 요구 사항을 충족하는 교류로 변환합니다. 예를 들어, 고품질 인버터에서는 직류를 지역별 전력망 표준에 따라 50Hz 또는 60Hz의 주파수와 안정된 전압의 교류로 변환하여 다양한 교류 부하(모터, 조명 장비 등)의 요구를 충족시킬 수 있습니다.
충전 제어기 (일부 시스템에서)
충전 제어기는 주로 태양광 패널이 저장 배터리(있는 경우)를 충전하는 과정을 제어합니다. 이는 저장 배터리가 과충전이나 과방전되는 것을 방지하여 저장 배터리의 수명을 보호합니다. 예를 들어, 저장 배터리가 완전히 충전되면, 충전 제어기는 태양광 패널과 저장 배터리 사이의 충전 회로를 자동으로 차단합니다. 저장 배터리의 충전량이 낮을 때, 충전 제어기는 부하 연결을 제어하여 저장 배터리의 과다 방전을 방지하고, 저장 배터리가 안전한 충전 범위 내에서 작동하도록 합니다.
저장 배터리 (선택적 구성 요소)
저장 배터리는 태양광 패널이 생성한 전기를 저장하여 햇빛이 부족한 경우(예: 밤이나 구름 날)에도 전력을 공급할 수 있게 합니다. 일반적인 저장 배터리는 납산 배터리와 리튬 이온 배터리가 있습니다. 납산 배터리는 비용이 낮지만 에너지 밀도가 낮고 수명이 짧으며, 리튬 이온 배터리는 에너지 밀도가 높고 수명이 길지만 비용이 높습니다. 예를 들어, 일부 오프그리드 자체 소유 태양광 발전소에서는 저장 배터리가 낮 동안 태양광 패널이 생성한 여분의 전기를 저장하여 밤에 조명 시스템, 모니터링 장비 등 부하 장비에 전력을 공급할 수 있습니다.
배전반 및 모니터링 시스템
배전반은 인버터에서 출력된 교류를 각 부하 분기에 분배하는 역할을 합니다. 동시에, 회로 보호를 위해 회로 차단기와 퓨즈를 설치하여 회로 과부하와 단락을 방지합니다. 모니터링 시스템은 태양광 발전소의 운영 상태를 모니터링하는데, 태양광 패널의 발전 전력, 인버터의 출력 전압과 전류, 저장 배터리의 충전 상태(있는 경우), 기타 매개변수를 포함합니다. 모니터링 시스템을 통해 장비 결함과 이상 발전 상황을 즉시 감지하여 유지 관리를 용이하게 합니다.
자체 소유 태양광 발전소의 운영 과정
발전 단계
햇빛이 충분한 낮 시간에는 태양광 패널이 태양 에너지를 흡수하여 이를 직류로 변환합니다. 이 과정에서 태양광 패널의 출력 전력은 햇빛의 강도, 각도, 온도 등의 요인에 영향을 받습니다. 예를 들어, 햇빛이 직접적이고 강할 때, 태양광 패널의 발전 효율이 높아지고 출력 전력이 증가하지만, 구름 날이나 태양 각도가 낮을 때, 발전 효율과 출력 전력은 감소합니다.
전력 변환 및 저장 단계 (저장 배터리가 있는 경우)
태양광 패널이 생성한 직류는 먼저 충전 제어기(있는 경우)를 통해 저장 배터리에 저장되거나, 직접 인버터로 들어가 교류로 변환됩니다. 저장 배터리가 있을 때, 저장 배터리가 완전히 충전되지 않았다면, 충전 제어기는 저장 배터리의 충전 상태와 태양광 패널의 출력 전력에 따라 충전 전류를 조정하여 저장 배터리가 안전하고 효율적으로 충전되도록 합니다. 저장 배터리가 없거나 저장 배터리가 가득 찼을 때, 직류는 직접 인버터로 들어가 변환됩니다.
공급 단계
인버터에서 변환된 교류는 배전반으로 들어가, 배전반은 부하의 요구에 따라 각 분기로 전력을 분배하여 다양한 전기 장비에 전력을 공급합니다. 이 과정에서 모니터링 시스템은 발전 및 공급 상황을 실시간으로 모니터링하여 공급의 안정성과 안전성을 보장합니다. 만약 그리드 연결된 자체 소유 태양광 발전소라면, 자신의 전력 수요를 충족한 후 남은 전력은 공공 전력망으로 되돌려 보내질 수 있습니다. 만약 그리드 독립형 자체 소유 태양광 발전소라면, 태양광 발전이 부족할 때(예: 밤)는 백업 전원(예: 디젤 발전기)을 통해 전력을 보충해야 합니다.
