최근 몇 년 동안 스마트 홈 태양 에너지 저장 시스템이 더욱 보편화되었습니다. 친환경 에너지를 가정에 낮이든 밤이든 공급할 수 있으며, 태양광 발전을 이용하면 높은 요금 부담에서 벗어날 수 있습니다. 이는 전기 요금을 절약하고 가족 구성원 모두의 삶의 질을 향상시키는 데 도움이 됩니다.
낮 동안 가정용 태양광 에너지 저장 시스템은 태양 에너지를 모아 자동으로 저장해 밤에 전력을 공급합니다. 갑작스러운 정전이 발생할 경우, 시스템은 신속하게 백업 전원으로 전환하여 조명, 가전제품 및 기타 장비가 항상 정상적으로 작동하도록 보장합니다. 가정용 에너지 저장 시스템의 배터리 팩은 전력을 사용하지 않을 때 자체적으로 충전할 수 있습니다. 따라서 정전 시 또는 전력이 가장 필요한 순간에 사용할 수 있습니다. 가정용 에너지 저장 장치는 재난 발생 시 백업 전원으로 활용될 수 있으며, 전력 사용량의 균형을 맞춰 가정의 전기 요금을 절약하는 데에도 도움이 됩니다. 스마트 가정용 태양광 에너지 저장 시스템은 소규모 에너지 저장 발전소처럼 작동하며 도시 전력망의 변동성에 영향을 받지 않습니다.
전문가들에게 물음표?
이처럼 강력한 가정용 태양광 에너지 저장 시스템은 어떤 부품으로 구성되어 있으며, 작동하려면 무엇이 필요할까요? 가정용 태양광 에너지 저장 솔루션에는 어떤 종류가 있을까요? 올바른 가정용 태양광 에너지 저장 시스템을 선택하는 것이 왜 중요할까요?
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가정용 태양광 에너지 저장 시스템이란 무엇인가요?
가정용 태양광 에너지 저장 시스템은 태양광 변환 시스템과 에너지 저장 장치 시스템으로 구성됩니다. 이 시스템은 태양으로부터 생성된 전기를 저장할 수 있습니다. 이러한 시스템을 사용하면 낮에 전력을 생산하고 남는 전력을 저장해 밤이나 햇빛이 부족한 시간에 사용할 수 있습니다.
가정용 태양광 에너지 저장 시스템을 그룹별로 분류하기
현재 가정용 에너지 저장 시스템에는 크게 두 가지 유형이 있습니다. 하나는 전력망에 연결된 시스템이고, 다른 하나는 연결되지 않은 시스템입니다.
가정용 계통연계형 에너지 저장 솔루션
태양광 패널, 계통연계형 인버터, 배터리 관리 시스템(BMS), 그리고 교류 부하가 이 장치의 다섯 가지 주요 구성 요소입니다. 태양광 패널과 에너지 저장 시스템은 함께 작동하여 장치에 전력을 공급합니다. 전력 공급이 정상일 때는 태양광 계통연계형 시스템과 전력망에서 공급되는 전력이 모두 부하에 전력을 공급합니다. 전력 공급이 중단될 때는 태양광 계통연계형 시스템과 에너지 저장 시스템이 함께 부하에 전력을 공급합니다. 계통연계형 가정용 에너지 저장 시스템은 세 가지 방식으로 작동할 수 있습니다. 모드 1: 태양광 패널이 에너지를 저장하고 남는 전력을 인터넷으로 전송합니다. 모드 2: 태양광 패널이 에너지를 저장하고 사용자의 전력 수요 일부를 충당합니다. 모드 3: 태양광 패널이 에너지의 일부만 저장합니다.
가정에서 에너지를 저장하는 독립형 방식
태양광 인버터는 전력망과 독립적으로 작동하며, 전력망에 연결할 필요가 없습니다. 즉, 전체 시스템에 계통 연계형 컨버터가 필요하지 않습니다. 독립형 가정용 에너지 저장 시스템은 세 가지 작동 모드를 제공합니다. 모드 1에서는 맑은 날에 태양광 패널이 에너지를 저장하고 사용자에게 전력을 공급합니다. 모드 2에서는 흐린 날에 태양광 패널과 축전지가 사용자에게 전력을 공급합니다. 그리고 모드 3에서는 어둡거나 비가 오는 날에 축전지가 사용자에게 전력을 공급합니다.
인버터는 가정용 에너지 저장 시스템의 두뇌이자 심장과 같습니다. 전력망에 연결되어 있든 아니든, 시스템에서 분리할 수 없습니다.
이것을 나타내는 단어가 있나요?
인버터는 전력 시스템에서 흔히 사용되는 부품입니다. 배터리나 예비 배터리에서 나오는 직류(DC) 전력을 교류(AC) 전력(220V, 50Hz 정현파 또는 구형파)으로 변환해 줍니다. 간단히 말해, 인버터는 직류를 교류로 바꾸는 장치입니다. 인버터 내부에는 변환 브리지, 제어 로직, 필터 회로가 있으며, 정류 다이오드와 사이리스터가 대표적인 부품입니다. 대부분의 컴퓨터와 가정용 전자제품에는 전원 공급 장치에 정류기(DC-AC 변환)가 내장되어 있는데, 이를 인버터라고 합니다.
변압기가 시스템에서 그토록 중요한 역할을 하는 이유는 무엇일까요?
교류 송전은 직류 송전보다 효율이 높으며, 많은 곳으로 에너지를 보내는 데 사용됩니다. 송전선로를 통해 흐르는 전류로 인해 손실되는 전력은 P=I²R 공식으로 계산할 수 있는데, 이는 "전력 = 전류 저항의 제곱"을 의미합니다. 에너지 손실을 줄이려면 송전선로의 전류 또는 저항을 낮춰야 합니다. 송전선로(예: 구리선)의 저항을 낮추는 것은 비용과 과학적 기술이 많이 필요하기 때문에 어렵습니다. 따라서 유일하게 효과적인 방법은 송전 전력을 줄이는 것입니다. 전력 = 전류 × 전압, 또는 더 정확하게는 유효 전력 = IUcosφ입니다. 에너지를 절약하기 위해 직류를 교류로 변환하고 전력망의 전압을 높이면 송전선로의 전류를 낮출 수 있습니다.
마찬가지로 태양광 발전은 태양광 패널을 사용하여 직류(DC) 에너지를 생산합니다. 그러나 많은 부하는 교류(AC) 에너지를 필요로 합니다. 직류 전원 시스템에는 몇 가지 문제가 있습니다. 전압 변환이 쉽지 않고, 사용 가능한 부하가 제한적입니다. 특정 전력 부하를 제외한 모든 부하는 직류를 교류로 변환하는 인버터를 사용해야 합니다. 태양광 변환기는 태양광 발전 시스템에서 가장 중요한 부품입니다. 태양광 모듈에서 나오는 직류를 교류로 변환하여 부하 또는 전원에 공급하고 전력 전자 장치를 보호합니다. 태양광 인버터는 전력 모듈, 제어 회로 기판, 차단기, 필터, 리액터, 변압기, 접촉기, 케이스 등의 부품으로 구성됩니다. 전자 부품의 전처리, 조립, 테스트, 포장 등의 단계를 거쳐 생산됩니다. 이러한 단계의 발전은 전력 전자 기술, 반도체 소자 기술 및 최신 제어 기술의 발전에 기반합니다.
다양한 종류의 인버터
인버터는 크게 다음 세 가지 그룹으로 나눌 수 있습니다.
1. 인버터가 계통에 연결됨
계통연계형 인버터는 직류를 교류로 변환하는 것 외에도 출력 교류를 전력망의 주파수 및 위상에 동기화할 수 있습니다. 즉, 출력 교류를 전력망으로 되돌려 보낼 수 있습니다. 다시 말해, 계통연계형 인버터는 전력망에 동기식으로 연결될 수 있습니다. 이 인버터는 배터리 없이도 사용되지 않는 전력을 계통으로 보낼 수 있으며, 입력 회로는 MTTP(중기 전력 전송) 기술과 호환되도록 설계할 수 있습니다.
2. 전력망에 연결할 필요가 없는 인버터
독립형 인버터는 일반적으로 태양광 패널, 소형 풍력 터빈 또는 기타 직류 전원에 연결되어 직류 전력을 가정에서 사용할 수 있는 교류 전력으로 변환합니다. 또한 전력망과 배터리에서 에너지를 공급받아 부하에 전력을 공급할 수도 있습니다. "독립형"이라는 이름은 전력망에 연결되지 않고 외부 전원이 필요하지 않기 때문에 붙여졌습니다.
독립형 인버터는 특정 지역에서 마이크로그리드를 구현할 수 있도록 하는 최초의 배터리 기반 시스템입니다. 독립형 인버터는 에너지를 저장하고 다른 형태로 변환할 수 있습니다. 전류 입력, 직류 입력, 고속 충전 입력, 고용량 직류 출력 및 고속 교류 출력을 제공합니다. 제어 소프트웨어를 사용하여 입력 및 출력 조건을 변경함으로써 태양광 패널이나 소형 풍력 발전기와 같은 에너지원이 최대한 효율적으로 작동하도록 합니다. 또한 순수 정현파 출력을 통해 에너지 품질을 향상시킵니다.
독립형 태양광 시스템에는 배터리가 필수적입니다. 배터리는 정전이나 전기가 끊겼을 때 사용할 수 있도록 에너지를 저장합니다. 또한 독립형 인버터를 사용하면 전력망에 대한 의존도를 낮출 수 있어 정전, 블랙아웃 등 전력 회사가 해결할 수 없는 문제를 예방할 수 있습니다.
태양광 충전 컨트롤러가 내장된 독립형 인버터는 사용자가 태양광 패널을 인버터에 연결하고 인버터 디스플레이에서 태양광 발전 상태를 확인할 수 있도록 PWM 또는 MPPT 태양광 컨트롤러를 내장하고 있습니다. 덕분에 시스템 설치 및 점검이 간편합니다. 백업 엔진 및 배터리에 사용되는 독립형 인버터는 자체 테스트 기능을 통해 전력 품질이 안정적이고 충분한지 확인합니다. 저전력 인버터는 가정용 가전제품에 전력을 공급하는 데 사용되는 반면, 고전력 인버터는 주로 사업용 및 개인용 프로젝트에 전력을 공급하는 데 사용됩니다.
3. 하이브리드 인버터
하이브리드 인버터에는 크게 두 가지 유형이 있습니다. 하나는 태양광 충전 컨트롤러가 내장된 독립형 인버터이고, 다른 하나는 계통 연계형 및 독립형 태양광 시스템 모두에 사용할 수 있으며 배터리 구성 방식을 다양하게 선택할 수 있는 계통 연계형 및 독립형 겸용 인버터입니다.
변압기의 일반적인 역할
1. 자동 작동 및 종료 기능
날이 밝아오고 태양의 고도가 서서히 높아짐에 따라 태양광의 강도도 강해집니다. 태양광 발전 시스템은 더 많은 태양 에너지를 흡수할 수 있으며, 인버터 작동에 필요한 출력 수준에 도달하면 자체적으로 가동을 시작합니다. 계통 연계형/저장형 인버터의 출력이 0이거나 0에 매우 가까워지면(이는 태양광 발전 시스템의 출력이 감소할 때 발생합니다) 시스템은 작동을 멈추고 절전 모드로 전환됩니다.
2. 섬 분리 방지 효과의 기능
계통 연계형 태양광 발전 과정, 태양광 발전 시스템, 그리고 전력망 운영에 대해 설명합니다. 공공 전력망에 장애가 발생하거나 이상 작동이 발생할 경우, 태양광 발전 시스템이 제때 가동을 중단하지 못하거나 전력망에서 완전히 분리되지 못한 채 전력을 계속 공급받는 '아일랜딩' 현상이 발생합니다. 이러한 전력 고립 현상은 태양광 발전 시스템과 전력 공급원 모두에게 악영향을 미칩니다.
계통연계형/에너지 저장 인버터는 실시간으로 계통을 지능적으로 감지하고 전압, 주파수 등의 정보를 수집하는 내부 계통분리 방지 회로를 갖추고 있습니다. 공공 계통에서 이상이 감지되면 인버터는 측정된 여러 값을 적시에 활용하여 전류를 차단하고 출력을 중지하며 오류를 보고합니다.
3. 최대 전력점 추적을 위한 제어 기능
계통연계형 또는 에너지 저장형 인버터에서 가장 중요한 기술은 최대 전력점 추적(MPPT) 제어 기능입니다. 이 기능은 인버터가 구성 요소의 최대 출력 전력을 실시간으로 찾아 모니터링할 수 있도록 해줍니다.
태양광 발전 시스템의 출력은 여러 요인에 의해 변할 수 있으며, 명시된 최대 출력으로 항상 유지하는 것은 불가능합니다.
계통연계형/에너지 저장 인버터의 MPPT(최대 전력점 추적) 기능은 각 구성 요소의 최대 전력 출력을 실시간으로 추적할 수 있습니다. 그런 다음 시스템의 작동점 전압(또는 전류)을 지능적으로 조정하여 최대 전력점에 가깝게 유지함으로써 태양광 발전 시스템의 발전량을 극대화하고 시스템이 지속적이고 효율적으로 작동하도록 합니다.
4. 줄 상태를 모니터링하는 지능형 기능
첫 번째 MPPT 추적을 기반으로, 계통 연계형/에너지 저장 인버터는 이미 스마트 스트링 감지 기능을 완료했습니다. 스트링 감지는 MPPT 추적과 달리 각 분기 스트링의 전압과 전류를 정확하게 확인합니다. 이를 통해 사용자는 각 스트링의 실시간 작동 데이터를 확인할 수 있습니다.
현재 소비자들이 가장 원하는 에너지 저장 시스템은 BMS(배터리 관리 시스템), PV 계통연계형 인버터, 그리고 에너지 저장 인버터입니다. 화성창(Huashengchang)은 이러한 가정용 에너지 저장 장비 수요를 충족하고 각 PV 시스템 단위 회로의 안전 절연 기능을 통합하기 위해 계통연계형 인버터와 하이브리드 인버터로 구성된 완벽한 가정용 PV 에너지 저장 시스템 세트를 출시했습니다.
