태양광 발전원의 주요 개념 개요
체계적인 그룹 분류
태양광 발전 시스템에는 크게 두 가지 유형이 있습니다. 하나는 전력망에 연결되지 않고 작동하는 시스템이고, 다른 하나는 전력망에 연결되어 작동하는 시스템입니다.
1. 독립형 태양광 발전 시스템은 오프그리드 방식이라고도 합니다. 태양 전지 모듈, 모터, 축전지가 시스템의 주요 구성 요소입니다. 교류(AC)를 사용하는 부하에 전력을 공급하려면 AC 변환기를 설치해야 합니다. 독립형 태양광 발전 시스템에는 가정용 태양광 발전 시스템, 농촌 마을 전력 시스템, 축전지를 사용하는 태양광 발전 시스템 등 자급자족형 전력 시스템이 포함됩니다. 이러한 시스템은 자체적으로 작동하며 접점 신호 전원 공급, 음극 보호, 태양광 발전으로 가로등을 밝히는 등 다양한 용도로 사용됩니다.
2. 계통연계형 에너지 옵션은 태양광 패널에서 생산된 직류 전력을 도시 전력망에서 사용할 수 있는 교류 전력으로 변환합니다. 이를 통해 공공 전력망에 직접 연결할 수 있습니다. 이러한 시스템은 "계통연계형"이라고도 하며, 배터리가 있을 수도 있고 없을 수도 있습니다. 계통에 연결되고 축전지를 갖춘 전력 시스템은 필요에 따라 전력망에 연결하거나 분리하도록 쉽게 프로그래밍할 수 있습니다. 가정용 계통연계형 태양광 발전 시스템에는 일반적으로 축전지가 포함되어 있습니다. 반면, 대규모 시스템은 일반적으로 축전지가 없는 계통연계형 태양광 발전 시스템을 사용하는데, 이러한 시스템은 연결 스케줄링이 불가능하고 백업 전원도 없습니다. 국가 전력망에 연결된 대규모 태양광 발전소는 계통연계형 태양광 발전을 위해 사용됩니다. 이러한 발전소에서 생산된 에너지는 전력망을 통해 가정과 기업으로 직접 공급됩니다. 그러나 이러한 유형의 발전소에 투자하는 것은 비용이 많이 들고, 건설 기간이 길며, 넓은 부지를 차지하고, 최근에는 큰 진전이 없는 것으로 나타났습니다. 대부분의 계통연계형 태양광 발전은 건물에 내장된 태양광 패널과 같은 소규모 분산형 계통연계형입니다. 이는 건설 비용이 적게 들고, 설치가 신속하며, 환경에 미치는 영향이 적고, 정치적 지지가 강하기 때문입니다.
하드웨어 부품
태양광 발전 시스템은 태양 전지판, 축전지, 충방전 제어기, 인버터, 교류 배전반, 태양 추적 제어 시스템 및 기타 중요한 부품으로 구성됩니다.
일부 도구는 이런 방식으로 작동합니다.
태양열 발전 장치
태양이나 다른 광원에서 나오는 빛은 전지에 에너지를 공급하여 전지의 양쪽 끝에 특이한 전하를 발생시킵니다. 이를 "광전압"이라고 하며, 많은 사람들이 이를 광전 효과라고 부릅니다. 빛이 전기로 변환되려면 태양 전지의 양쪽 끝 사이에 기전력이 존재해야 합니다. 이를 태양 효과라고 합니다. 태양 전지를 이용하면 에너지를 다른 에너지로 변환하는 것이 훨씬 쉬워집니다. 태양 전지는 비정질 실리콘 태양 전지, 다결정 실리콘 태양 전지, 단결정 실리콘 태양 전지의 세 가지 종류의 실리콘으로 구성됩니다.
전력을 저장하는 배터리
태양 전지 어레이가 작동되면, 이 시스템은 생산된 에너지를 저장하고 하루 중 언제든지 부하로 보낼 수 있습니다. 태양 전지가 에너지를 생산하려면 저렴하고 수명이 길며, 고방전을 잘 견디고, 빠르게 충전되며, 유지 보수가 거의 필요 없거나 전혀 필요하지 않아야 합니다. 또한 넓은 온도 범위에서 작동할 수 있어야 합니다.
충전 및 방전 제어
이 도구는 사용자의 개입 없이도 배터리가 너무 빨리 충전되거나 방전되는 것을 방지할 수 있습니다. 배터리가 얼마나 자주, 얼마나 깊게 방전되는지가 배터리의 수명을 결정합니다. 따라서 배터리의 전력이 과다하거나 부족해지는 것을 방지할 수 있는 충전 및 방전 모니터가 매우 중요합니다.
교류는 직류의 반대이며, 발전기는 직류를 교류로 변환합니다.
직류를 교류로 변환하는 장치를 인버터라고 합니다. 부하는 교류이지만 태양 전지와 배터리는 직류이므로 스위치가 필요합니다. 인버터는 작동 방식에 따라 크게 두 가지로 나눌 수 있습니다. 자체적으로 작동하는 태양광 인버터와 전력망에 연결된 인버터입니다. 태양광 전지만으로 전기를 생산하는 경우, 독립형 발전기를 사용하여 다른 부하에 전력을 공급할 수 있습니다. 전력망에 연결된 태양광 변압기는 태양광 발전 시스템이 전력망과 연동되도록 하는 장치입니다. 인버터는 크게 정현파 인버터와 구형파 인버터 두 가지 유형이 있습니다. 구형파 변환 회로는 구조가 간단하고 저렴하지만 고조파 성분이 큽니다. 일반적으로 수백 와트 이하의 전력이 필요한 경우에 사용됩니다. 정현파 인버터는 가격이 비싸지만 다양한 용도에 전력을 공급할 수 있습니다.
태양 추적을 제어하는 장치
태양의 빛의 각도는 봄, 여름, 가을, 겨울에 따라 해가 뜨고 지는 시간에 따라 연중 내내 변합니다. 이는 태양 전지판이 고정된 위치에 설치되어 있기 때문에 최적의 성능을 발휘하려면 항상 태양을 향해야 하기 때문입니다. 현재의 태양 추적 장치는 지구의 경도와 위도를 이용하여 연중 태양의 각도를 계산해야 합니다. PLC, 마이크로컨트롤러 또는 컴퓨터 소프트웨어는 태양의 위치를 연중 내내 유지합니다. 태양의 위치를 계산하여 추적하는 이 과정은 컴퓨터 데이터 이론을 기반으로 하며, 지구의 경도와 위도 데이터 및 설정값이 필요합니다. 한 번 설치하면 이동하거나 분해하기가 쉽지 않으며, 매번 데이터와 매개변수를 재설정해야 합니다. 원리, 회로, 기술 및 장비가 복잡하여 전문가가 아닌 사람이 쉽게 변경하거나 수정하기 어렵습니다. 스마트 태양 추적 장치는 고속 자동차와 기차뿐만 아니라 선박, 해군, 통신 비상 차량 및 특수 전투 차량에도 적용될 수 있습니다. 스마트 태양 추적기는 태양의 위치나 방향에 관계없이 시스템이 태양을 따라 정확하게 움직이도록 해줍니다.
태양광 발전으로 할 수 있는 일들
태양광(PV) 발전은 반도체 상호작용의 광전 효과를 이용한 에너지 변환의 핵심입니다. 빛을 전기로 바꾸는 원리이며, 태양 전지가 가장 중요합니다. 태양 전지를 일렬로 배열하고 보호 장치를 설치하면 대면적 태양광 모듈을 만들 수 있습니다. 이러한 모듈들을 전력 제어기 및 기타 부품과 결합하여 태양광 발전 장치를 구성합니다. 태양광 발전은 햇빛이 어디에나 비추기 때문에 더 많은 곳에서 사용할 수 있다는 장점이 있습니다. 또한 안전하고 신뢰할 수 있으며, 소음이나 환경 오염을 유발하지 않고, 연료를 사용하지 않으며, 케이블을 현장에 설치할 수 있어 건설 과정을 단축할 수 있다는 장점도 있습니다. 태양광 발전은 광전 효과라는 원리를 이용하여 태양 전지를 통해 햇빛을 직접 전기로 변환합니다. 태양광 발전 시스템은 주로 태양광 패널(모듈), 제어기, 인버터로 구성되며, 독립적으로 사용하거나 전력망에 연결하여 사용할 수 있습니다. 대부분의 부품이 기계적인 것이 아니라 전기적인 것이기 때문에 태양광 발전 장비는 매우 견고하고 신뢰성이 높으며 수명이 길고 설치 및 유지 관리가 간단합니다. 태양광 기술은 우주선부터 가정, 게임부터 메가와트급 발전소에 이르기까지 모든 분야에 활용될 수 있습니다.
단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 비정질 실리콘, 박막 셀과 같은 웨이퍼 형태의 태양전지는 태양광 발전의 가장 기본적인 구성 요소입니다. 현재 단결정 및 다결정 배터리가 가장 널리 사용되고 있으며, 비정질 배터리는 소규모 시스템 및 컴퓨터 백업 전원에 사용됩니다.
