KR101207310B1 - 계통연계형 태양광발전 시스템의 발전성능 추정 방법 및 그 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 계통연계형 태양광발전 시스템의 발전성능 추정방법 및 장치에 관한 것으로서, 태양광발전 시스템의 직류전력, 교류전력 및 일사강도 값을 등가 가동시간으로 변환하여 산출하는 단계와, 태양광발전 어레이의 온도보정 후 등가 가동시간(YAT,Esti)을 추정하는 단계와, 상기 추정된 온도보정 후 등가 가동시간(YAT,Esti)과 태양광발전 모듈의 표면온도(Tm)에 기초하여 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(YA,Esti)을 추정하는 단계와, 상기 추정된 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(YA,Esti)으로부터 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(YP,Esti)을 추정하는 단계와, 상기 추정된 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(YA,Esti) 및 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(YP,Esti)과 실제 출력값과의 차를 비교하는 단계와, 상기 차이값이 미리 설정된 기준을 초과하는 경우, 모델계수를 재산출하여 발전성능을 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 일사강도, 온도 및 풍속 등의 주변 환경에 변화에 따라 설치용량에 상관없이 태양광발전 시스템의 발전성능을 추정할 수 있으므로 태양광발전 시스템의 손실저감을 통한 성능향상, 사용목적에 부합되는 맞춤형 최적설계, 장기간의 신뢰성과 안정성을 가진 성능과 품질 보증이 가능한 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 일사강도, 온도 및 풍속 등의 주변 환경에 변화에 따라 설치용량에 상관없이 태양광발전 시스템의 발전성능을 추정할 수 있으므로 태양광발전 시스템의 손실저감을 통한 성능향상, 사용목적에 부합되는 맞춤형 최적설계, 장기간의 신뢰성과 안정성을 가진 성능과 품질 보증이 가능한 효과가 있다.
Description
본 발명은 계통연계형 태양광발전 시스템의 발전성능 추정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 등가 가동시간의 개념을 적용하여 일사강도, 온도 및 풍속 등의 주변 환경의 변화에 대한 태양광발전 시스템의 발전성능을 추정함으로써, 설치용량에 상관없이 태양광발전 시스템의 성능저하, 고장 혹은 결함 등의 성능장애에 따른 이상 유무를 보다 신속하고 용이하게 판단할 수 있도록 하는 정보를 제공할 수 있어 종래에 비해 범용성과 유용성을 가진 계통연계형 태양광발전 시스템의 발전성능 추정방법에 관한 것이다.
계통연계형 태양광발전 시스템은 입력에너지인 일사강도를 직류출력으로 변환하여 출력하는 태양광발전 어레이와 태양광발전 어레이의 직류출력을 교류출력으로 변환하는 태양광발전 인버터로 구성되는데, 실제 태양광발전 시스템은 태양광발전 모듈, 태양광발전 어레이 및 태양광발전 인버터의 성능뿐만 아니라 일사강도, 온도 및 풍속 등의 주변 환경의 변화에 따라서 발전성능이 일정하지 않고 항상 변화한다. 따라서 표준시험조건(STC, Standard Test Conditions)인 일사강도 1kW/m2, 태양광발전 모듈의 표면온도 25oC 및 AM(Air mass) 1.5에서의 태양광발전 모듈과 태양광발전 어레이의 발전성능과 정격조건에서에의 태양광발전 인버터의 발전성능 등의 기본 정보만으로는 실제 태양광발전 시스템의 출력값과 같은 발전성능을 추정하는 것은 어렵다.
그리고, 근래 다양한 태양광발전 시스템의 설치보급이 급속히 확대되고 있으나, 태양광발전 시스템의 최적화, 사후운용관리 및 유지점검 등의 기술은 아직 초기화 단계로서 현재까지는 설치된 태양광발전 시스템에 대한 체계적인 사후운영관리 및 유지점검이 이루어지지 못하고 있는 실정이다.
또한, 태양광발전 시스템은 수십W에서 수십MW의 다양한 설치용량의 시스템들이 설치될 수 있어 설치용량에 관계없이 정규화된 성능을 평가할 필요가 있음에도 불구하고, 종래에는 단지 발전량 분석, 운전유무 등의 운전현황에 대해서만 파악이 가능하고, 성능 평가에 있어서도 태양광발전 어레이의 성능진단 장비를 사용하여 개별 직렬회로의 전류 및 전압특성을 측정한 결과를 기초로 한 단순비교를 통해 심각한 고장 혹은 결함에 대한 이상 유무 정도를 판단할 뿐, 주변 환경의 변화에 따른 태양광발전 시스템의 장기적인 성능저하 및 결함 등의 미소고장에 따른 이상 유무를 파악하기는 어려운 문제점이 있다.
태양광발전 시스템은 다른 재생에너지원과 비교해서 내구수명이 길어서 유지점검이 거의 필요 없다고 하지만, 실제 태양광발전 어레이에 발생하는 그늘, 오염?열화, 태양광발전 인버터의 고장, 성능저하 및 태양광발전 시스템의 설계 및 시공 등의 결함으로 초기 설계 시에 기대했던 발전성능이 나오지 않는 경우가 자주 발생한다.
현재까지는 태양광발전 시스템의 성능지수인 성능계수(PR, Performance Ratio)를 계산하여 발전성능을 비교 분석하고 있으나, 성능계수에는 많은 손실을 포함하고 있기 때문에 단지 성능계수만으로는 태양광발전 시스템의 성능저하, 고장 혹은 결함 등의 이상 유무에 대해서 정확하게 판단하기가 어려운 문제점이 있다.
설치용량에 상관없이 태양광발전 시스템의 발전성능을 추정하여 장기간의 성능저하, 고장 혹은 결함 등의 이상 유무를 신속하고 보다 쉽게 판단할 수 있도록 필요한 정보를 제공하지 않는다면, 태양광발전 시스템의 장기간의 신뢰성 및 안정성을 확립할 수 없으므로 진정한 의미의 친환경적인 에너지원이라고 할 수 없다고 할 것이다.
따라서, 태양광발전 시스템의 성능저하, 고장 혹은 결함 등의 이상 유무를 신속하고 보다 쉽게 판단할 수 있도록 필요한 정보를 제공하고 그에 따라 장기간 동안 태양광발전 시스템의 성능과 품질을 보증할 수 있어 수명이 다할 때까지 최대성능 유지할 수 있도록 하기 위해서, 설치용량에 상관없이 태양광발전 시스템의 발전성능을 추정할 수 있도록 하는 기술이 절실하게 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 계통연계형 태양광발전 시스템의 운전데이터로부터 산출된 등가 가동시간을 이용하여 태앙광 발전 시스템의 출력값 등의 발전성능을 추정함으로써 설치용량에 상관없이 태양광발전 시스템의 성능저하, 고장 혹은 결함 등의 이상 유무를 보다 쉽고 신속하게 판단하는데 필요한 정보를 제공할 수 있고, 그에 따라 태양광발전 시스템이 장기간 동안 신뢰성과 안정성을 가지면서 항상 최대성능을 유지하여 에너지이용효율 개선 및 효율적이고 체계적인 사후유지 관리기술을 확립할 수 있도록 하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 태양광발전 시스템의 직류전력, 교류전력 및 일사강도 값을 등가 가동시간으로 변환하여 산출하는 단계와, 태양광발전 어레이의 온도보정 후 등가 가동시간(YAT,Esti)을 추정하는 단계와, 상기 추정된 온도보정 후 등가 가동시간(YAT,Esti)과 태양광발전 모듈의 표면온도(Tm)에 기초하여 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(YA,Esti)을 추정하는 단계와, 상기 추정된 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(YA,Esti)으로부터 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(YP,Esti)을 추정하는 단계와, 상기 추정된 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(YA,Esti) 및 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(YP,Esti)과 실제 출력값과의 차를 비교하는 단계와, 상기 차이값이 미리 설정된 기준을 초과하는 경우, 모델계수를 재산출하여 발전성능을 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 계통연계형 태양광발전 시스템의 발전성능 추정방법이 제공된다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 태양광 발전 시스템의 출력값, 일사강도, 온도, 풍속을 포함하는 운전 데이터를 수집하는 성능 데이터베이스, 상기 성능 데이터베이스에서 수집된 운전 데이터로부터 태양광발전 시스템의 직류전력, 교류전력 및 일사강도 값을 각각 태양 등가 가동시간(YR), 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(YA,Meas) 및 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(YP,Meas)으로 변환하고, 변환된 등가 가동시간을 이용하여 발전 성능을 추정하는 발전 성능 추정부, 설정기간에 따라 상기 태양광 발전 시스템의 발전성능 추정값과 출력값에 대한 정보를 표시하는 추정결과 표시부 및 상기 수집된 운전 데이터와 상기 추정결과 표시부의 추정값과 출력값에 대한 정보를 저장하는 메모리를 포함하는 것을 특징으로 하는 계통연계형 태양광발전 시스템의 발전성능 추정 장치가 제공된다.
본 발명에 따르면, 일사강도, 온도 및 풍속 등의 주변 환경에 변화에 따라 설치용량에 상관없이 태양광발전 시스템의 발전성능을 추정할 수 있으므로 태양광발전 시스템의 손실저감을 통한 성능향상, 사용목적에 부합되는 맞춤형 최적설계, 장기간의 신뢰성과 안정성을 가진 성능과 품질 보증이 가능한 효과가 있다.
또한 본 발명은 태양광발전 시스템의 발전량 현황, 동작유무 등의 운전현황을 검사하는 것이 아니라, 현재의 운전현황을 실시간으로 감시하고 성능 추정모델을 사용하여 추정값과 출력값을 비교함으로써, 태양광발전 시스템이 수명이 다할 때까지 고장 혹은 결함 등으로 인한 운전 정지가 없이 최대성능으로 운전될 수 있도록 할 수 있는 고장검출 및 진단기술 등의 새로운 태양광발전 기술개발로의 응용이 가능한 효과가 있다.
또한 본 발명은 태양광발전 시스템의 운전현황을 실시간으로 감시하여 성능저하, 고장 혹은 결함 등의 이상 유무에 대해서 사전에 검출 진단하여 사용자 혹은 운영자에 신속하게 유용한 정보를 제공할 수 있어, 태양광발전 시스템의 손실발생을 최소화할 수 있고 발전단가 및 유지보수 등의 경제적 비용에 대해서도 절감할 수 있는 효과도 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 태양광발전 시스템의 발전성능 추정장치의 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 태양광발전 시스템의 발전성능 추정방법의 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 발전성능 추정방법에 의해 산출된 태양광발전 시스템의 매 분별 발전성능 추정결과에 대해서 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 발전성능 추정방법에 의해 산출된 태양광발전 시스템의 매 분별 발전성능 추정값과 출력값을 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 발전성능 추정방법에 의해 산출된 태양광발전 시스템의 매 15분별 발전성능 추정값과 출력값을 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 발전성능 추정방법에 의해 산출된 태양광발전 시스템의 매 30분별 발전성능 추정값과 출력값을 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 발전성능 추정방법에 의해 산출된 태양광발전 시스템의 매 시간별 발전성능 추정값과 출력값을 도시한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 발전성능 추정방법에 의해 산출된 태양광발전 시스템의 매 일별 발전성능 추정값과 출력값을 도시한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 태양광발전 시스템의 발전성능 추정방법의 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 발전성능 추정방법에 의해 산출된 태양광발전 시스템의 매 분별 발전성능 추정결과에 대해서 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 발전성능 추정방법에 의해 산출된 태양광발전 시스템의 매 분별 발전성능 추정값과 출력값을 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 발전성능 추정방법에 의해 산출된 태양광발전 시스템의 매 15분별 발전성능 추정값과 출력값을 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 발전성능 추정방법에 의해 산출된 태양광발전 시스템의 매 30분별 발전성능 추정값과 출력값을 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 발전성능 추정방법에 의해 산출된 태양광발전 시스템의 매 시간별 발전성능 추정값과 출력값을 도시한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 발전성능 추정방법에 의해 산출된 태양광발전 시스템의 매 일별 발전성능 추정값과 출력값을 도시한 그래프이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 태양광발전 시스템의 발전성능 추정장치의 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 계통연계형 태양광발전 시스템의 발전성능 추정장치는 태양광발전 시스템의 출력값, 일사강도, 온도 및 풍속 등의 운전데이터를 수집하는 성능 데이터베이스(100)와, 성능 데이터베이스(100)로부터 등가 가동시간을 이용한 발전성능 추정방법을 통해 태양광발전 시스템의 발전성능을 추정하는 발전성능 추정부(200)와, 설정기간에 따른 추정값과 출력값에 대한 정보를 보여주는 추정결과 표시부(300)와, 성능 데이터베이스(100)의 운전데이터와 추정결과 표시부(300)의 추정값과 출력값에 대한 정보를 저장하는 메모리(400)를 포함하여 구성된다.
여기서 성능 데이터베이스(100)는 태양광발전 시스템의 출력값, 일사강도, 온도 및 풍속 등의 운전데이터가 매 1초 단위의 샘플링주기로 측정하여 매 분별, 매 15분별, 매 30분별 및 매 시간별로 수집하는 것이 바람직하다.
발전성능 추정부(200)의 세부적인 처리 동작은 도 2를 통해 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 계통연계형 태양광발전 시스템의 발전성능 추정방법의 흐름도이다.
우선, 성능 데이터베이스(100)를 통해 얻은 직류전력, 교류전력 및 일사강도값을 등가 가동시간(YR), 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(YA,Meas) 및 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(YP,Esti)으로 변환한다(S4).
태양광발전 시스템의 직류전력, 교류전력 및 일사강도값은 하기 수학식 1에 의해 매 분별, 매 15분별, 매 30분별 및 매 시간별 태양 등가 가동시간(YR), 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(YA,Meas) 및 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(YP,Measi)으로 산출된다.
여기서, YR : 태양 등가 가동시간
GA ,Meas : 경사면 일사강도 [W/m2]
GA ,Ref : 일사강도 1,000[W/m2]
YA ,Meas : 태양광발전 어레이 등가 가동시간 출력값
YP ,Meas : 태양광발전 시스템 등가 가동시간 출력값
PA ,Meas : 태양광발전 어레이 출력[W]
PP ,Meas : 태양광발전 시스템 출력[W]
PAS : 표준시험조건(STC)에서의 태양광발전 어레이 설치용량[W]
Tmin : 시간 간격(분)
등가 가동시간이 산출되면, 태양 등가 가동시간(YR)으로부터 표준시험조건(STC)인 태양광발전 어레이의 표면온도 25oC로 보정한 태양광발전 어레이의 온도보정 후 등가 가동시간(YAT,Esti)이 추정된다(S6).
수학식 1을 통해 산출된 태양 등가 가동시간(YR)으로부터 매 분별, 매 15분별, 매 30분별 및 매 시간별 태양광발전 어레이의 온도보정 후 등가 가동시간(YAT,Esti)은 하기 수학식 2에 의해서 추정한다.
여기서, YAT ,Esti : 태양광발전 어레이 온도보정 후 등가 가동시간 추정값
Aat 및 Bat : 태양광발전 어레이 온도보정상수 (태양광발전 모듈의 표면온도 25oC)
ηa : 태양광발전 어레이 노화계수
ηan : 운전년수별 태양광발전 어레이 노화계수
n : 운전년수
Tmin : 시간 간격(분)
성능 데이터베이스(100)의 운전데이터로부터 태양광발전 모듈의 표면온도(Tm)가 존재하는 여부를 판단하고(S8), 판단결과 태양광발전 모듈의 표면온도(Tm)가 존재하지 않을 경우 외기온도 및 풍속 등의 운전데이터로부터 태양광발전 모듈의 표면온도(Tm)를 추정한다(S10).
상기 성능 데이터베이스(100)의 온도 및 풍속 등의 운전데이터로부터 매 분별, 매 15분별, 매 30분별 및 매 시간별 태양광발전 모듈의 표면온도(Tm)는 외기 온도 정보만이 존재하는 경우 하기 수학식 3에 의해, 외기 온도와 풍속 정보가 존재하는 경우 하기 수학식 4에 의해서 추정된다.
여기서, Tm : 태양광발전 모듈 표면온도 (oC)
Ta : 외기온도 (oC)
αtm : 태양광발전 모듈 온도보정계수
YR : 태양 등가 가동시간
Am : 태양광발전 모듈 온도보정상수
Tmin : 시간 간격(분)
여기서, Tm : 태양광발전 모듈 표면온도 (oC)
Ta : 외기온도 (oC)
αtm : 태양광발전 모듈 온도보정계수
Vw : 풍속 (m/s)
Am : 태양광발전 모듈 온도보정상수
Tmin : 시간 간격(분)
태양광발전 모듈의 표면온도(Tm)가 결정되면 태양광발전 어레이의 온도보정 후 등가 가동시간(YAT,Esti)과 태양광발전 모듈의 표면온도(Tm)로부터 매 분별, 매 15분별, 매 30분별 및 매 시간별 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(YA,Esti)이 하기 수학식 5에 의해 추정된다(S12).
여기서, YA ,Esti : 태양광발전 어레이의 등가 가동시간 추정값
αt : 태양광발전 어레이 온도 보정계수 (태양광발전 모듈의 표면온도 25oC)
At : 태양광발전 어레이 온도 보정상수
Tm : 태양광발전 모듈 표면온도 (oC)
Tmin : 시간 간격(분)
태양광발전 어레이의 등가 가동시간(YA,Esti)이 추정되면, 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(YA,Esti)으로부터 매 분별, 매 15분별, 매 30분별 및 매 시간별 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(YP,Esti)이 하기 수학식 6에 의해 추정된다(S14).
여기서, YP ,Esti : 태양광발전 시스템 등가 가동시간 추정값
Ap, Bp 및 Cp : 태양광발전 시스템 출력 보정계수
Tmin : 시간 간격(분)
수학식 5 및 수학식 6에서 추정한 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(YA,Esti) 및 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(YP,Esti)의 추정값이 태양 등가 가동시간(YR)이 0.3이상에서 상기 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(YA,Meas)과 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(YP,Meas)의 출력값에 근접하는지는 하기 수학식 7에 의해서 비교 판단이 이루어진다(S16).
여기서,
ErrA : 태양광발전 어레이 등가 가동시간 차이값
ErrP : 태양광발전 시스템 등가 가동시간 차이값
YA ,Esti : 태양광발전 어레이 등가 가동시간 추정값
YA ,Meas : 태양광발전 어레이 등가 가동시간 출력값
YP ,Esti : 태양광발전 시스템 등가 가동시간 추정값
YP ,Meas : 태양광발전 어레이 등가 가동시간 출력값
YR : 태양 등가 가동시간
S16의 비교 판단 결과, 추정값이 출력값에 근접하지 않을 경우, 발전성능 추정부(200)의 모델계수인 태양광발전 어레이 노화계수(ηa ), 태양광발전 어레이 온도 보정상수(Aat 및 Bat ), 태양광발전 모듈 온도보정계수(atm ), 태양광발전 어레이 온도보정계수(at )를 재산출하여 발전성능을 추정한다(S18).
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수학식 1 내지 6을 사용하여 계통연계형 태양광발전 시스템의 발전성능을 매 분별로 추정한 결과에 대해서 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수학식 1, 수학식 5와 수학식 6을 사용하여 태양 등가 가동시간(YR), 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(YA,Esti) 및 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(YP,Esti)의 추정값과 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(YA,Meas) 및 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(YP,Meas)의 출력값을 매 분별로 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수학식 1, 수학식 5와 수학식 6을 사용하여 태양 등가 가동시간(YR), 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(YA,Esti) 및 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(YP,Esti)의 추정값과 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(YA,Meas) 및 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(YP,Meas)의 출력값을 매 15분별로 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수학식 1, 수학식 5와 수학식 6을 사용하여 태양 등가 가동시간(YR), 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(YA,Esti) 및 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(YP,Esti)의 추정값과 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(YA,Meas) 및 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(YP,Meas)의 출력값을 매 30분별로 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수학식 1, 수학식 5와 수학식 6을 사용하여 태양 등가 가동시간(YR), 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(YA,Esti) 및 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(YP,Esti)의 추정값과 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(YA,Meas) 및 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(YP,Meas)의 출력값을 매 시간별로 도시한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수학식 1, 수학식 5와 수학식 6을 사용하여 태양 등가 가동시간(YR), 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(YA,Esti) 및 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(YP,Esti)의 추정값과 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(YA,Meas) 및 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(YP,Meas)의 출력값을 매 일별로 도시한 그래프이다.
발전성능 추정부(200)는 매 시간별 태양광발전 어레이의 온도보정 후 등가 가동시간(YAT,Esti), 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(YA,Esti) 및 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(YP,Esti)으로부터 하기 수학식 8 내지 수학식 10을 통해 매 일별, 매 월별 및 매 년별로 발전성능을 추정할 수 있게 된다.
여기서, YATt ,Esti : 태양광발전 어레이 온도보정 후 등가 가동시간 추정값
YA ,Esti : 태양광발전 어레이 등가 가동시간 추정값
YP ,Esti : 태양광발전 시스템 등가 가동시간 추정값
d : 운전일수
100 : 성능 데이터베이스200 : 발전성능 추정부
300 : 추정결과 표시부400 : 메모리
300 : 추정결과 표시부400 : 메모리
Claims (12)
- 태양광발전 시스템의 직류전력, 교류전력 및 일사강도 값을 등가 가동시간으로 변환하여 산출하는 단계와;
태양광발전 어레이의 온도보정 후 등가 가동시간(YAT,Esti)을 추정하는 단계와;
상기 추정된 온도보정 후 등가 가동시간(YAT,Esti)과 태양광발전 모듈의 표면온도(Tm)에 기초하여 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(YA,Esti)을 추정하는 단계와;
상기 추정된 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(YA,Esti)으로부터 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(YP,Esti)을 추정하는 단계와;
상기 추정된 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(YA,Esti) 및 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(YP,Esti)과 실제 출력값과의 차를 비교하여 차이값(ErrA, ErrP)을 산출하는 단계와;
상기 차이값이 미리 설정된 기준을 초과하는 경우, 모델계수를 재산출하여 발전성능을 추정하는 단계를 포함하며,
상기 태양광발전 시스템의 직류전력, 교류전력 및 일사강도 값을 등가 가동시간으로 변환하여 산출하는 단계는, 운전데이터로부터 태양광발전 시스템의 직류전력, 교류전력 및 일사강도를 미리 설정된 복수 개의 시간간격별로 하기 수학식 1에 의해 태양 등가 가동시간(YR), 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(YA,Meas) 및 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(YP,Measi)으로 산출하는 것을 특징으로 하는 계통연계형 태양광발전 시스템의 발전성능 추정방법.
수학식 1.
,
,
여기서, YR : 태양 등가 가동시간
GA,Meas : 경사면 일사강도 [W/m2]
GA,Ref : 일사강도 1,000[W/m2]
YA,Meas : 태양광발전 어레이 등가 가동시간 출력값
YP,Meas : 태양광발전 시스템 등가 가동시간 출력값
PA,Meas : 태양광발전 어레이 출력[W]
PP,Meas : 태양광발전 시스템 출력[W]
PAS : 표준시험조건(STC)에서의 태양광발전 어레이 설치용량[W]
Tmin : 시간간격(분) - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
태양광발전 어레이의 온도보정 후 등가 가동시간(YAT,Esti)을 추정하는 단계는,
상기 태양 등가 가동시간(YR)으로부터 표준시험조건(STC)인 태양광발전 어레이의 표면온도 25oC로 보정한 태양광발전 어레이의 온도보정 후 등가 가동시간(YAT,Esti)을 하기 수학식에 의해 미리 설정된 시간간격별로 추정하는 것을 특징으로 하는 계통연계형 태양광발전 시스템의 발전성능 추정방법.
수학식 2.
여기서, YAT ,Esti : 태양광발전 어레이 온도보정 후 등가 가동시간 추정값
Aat 및 Bat : 태양광발전 어레이 온도 보정계수(태양광발전 모듈 표면온도 25oC)
ηa : 태양광발전 어레이 노화계수 (0.8-1.0)
ηan : 운전년수별 태양광발전 어레이 노화계수 (1-30)
n : 운전년수 (1-30)
Tmin : 시간 간격(분) - 제 1 항에 있어서,
상기 태양광발전 모듈의 표면온도(Tm)가 존재하지 않는 경우 외기온도와 풍속 중 적어도 어느 하나를 포함하는 운전데이터로부터 태양광발전 모듈의 표면온도(Tm)를 추정하는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 계통연계형 태양광발전 시스템의 발전성능 추정방법. - 제 4 항에 있어서,
외기온도와 풍속 중 적어도 어느 하나를 포함하는 운전데이터로부터 태양광발전 모듈의 표면온도(Tm)를 추정하는 단계는
외기온도 데이터만 존재하는 경우 하기 수학식 3에 의해, 외기온도와 풍속 데이터가 존재하는 경우 하기 수학식 4에 의해 태양광발전 모듈의 표면온도(Tm)를 미리 설정된 시간간격별로 추정하는 것을 특징으로 하는 계통연계형 태양광발전 시스템의 발전성능 추정방법.
수학식 3.
여기서, Tm : 태양광발전 모듈 표면온도 (oC)
Ta : 외기온도 (oC)
αtm : 태양광발전 모듈 온도 보정계수 (20?50)
YR : 태양 등가 가동시간
Am : 태양광발전 모듈 온도 보정상수(-3.0?3.0)
Tmin : 시간 간격(분)
수학식 4.
여기서, Tm : 태양광발전 모듈 표면온도 (oC)
Ta : 외기온도 (oC)
αtm : 태양광발전 모듈 온도 보정계수(20?50)
Vw : 풍속 (m/s)
Bm : 태양광발전 모듈 온도 보정상수 (-1.0?1.0)
Tmin : 시간 간격(분) - 제 1 항에 있어서,
상기 추정된 온도보정 후 등가 가동시간(YAT,Esti)과 태양광발전 모듈의 표면온도(Tm)에 기초하여 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(YA,Esti)을 추정하는 단계는,
하기 수학식 5에 의해 미리 설정된 시간간격별로 추정하는 것을 특징으로 하는 계통연계형 태양광발전 시스템의 발전성능 추정방법.
수학식 5.
여기서, YA ,Esti : 태양광발전 어레이 등가 가동시간 추정값
αt : 태양광발전 어레이 온도 보정계수 (-0.01?-0.001)
At : 태양광발전 어레이 온도 보정상수 (-0.05?0.05)
Tm : 태양광발전 모듈 표면온도 (oC)
Tmin : 시간간격(분) - 제 1 항에 있어서,
상기 추정된 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(YA,Esti)으로부터 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(YP,Esti)을 추정하는 단계는
하기 수학식 6에 의해 미리 설정된 시간간격별로 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(YP,Esti)을 추정하는 것을 특징으로 하는 계통연계형 태양광발전 시스템의 발전성능 추정방법.
수학식 6.
여기서, YP ,Esti : 태양광발전 시스템 등가 가동시간 추정값
YA ,Esti : 태양광발전 어레이 등가 가동시간 추정값
AP, BP 및 CP : 태양광발전 시스템 출력 보정계수
Tmin : 시간간격(분) - 제 1 항에 있어서,
상기 추정된 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(YA,Esti) 및 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(YP,Esti)과 실제 출력값과의 차를 비교하는 단계는
하기 수학식 7을 이용하여, 상기 태양 등가 가동시간(YR)이 0.3이상에서 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(YA,Esti) 및 태양광 발전 시스템의 등가 가동시간(YP,Esti)의 추정값과 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(YA,Meas) 및 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(YP,Meas)의 출력값의 차이를 비교 판단하는 것을 특징으로 하는 계통연계형 태양광발전 시스템의 발전성능 추정방법.
수학식 7.
,
여기서, ErrA : 태양광발전 어레이 등가 가동시간 차이값 (0.05 이하)
ErrP : 태양광발전 시스템 등가 가동시간 차이값 (0.05 이하)
YA,Esti : 태양광발전 어레이 등가 가동시간 추정값
YA,Meas : 태양광발전 어레이 등가 가동시간 출력값
YP,Esti : 태양광발전 시스템 등가 가동시간 추정값
YPMeas : 태양광발전 시스템 등가 가동시간 출력값
YR : 태양 등가 가동시간 - 제 1 항에 있어서,
상기 미리 설정된 복수개의 시간간격별 태양광발전 어레이의 온도보정 후 등가 가동시간(YAT,Esti), 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(YA,Esti) 및 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(YP,Esti)으로부터 하기 수학식 8 내지 수학식 10을 통해 매 일별, 매 월별 및 매 년별로 발전성능을 추정하는 것을 특징으로 하는 계통연계형 태양광발전 시스템의 발전성능 추정방법.
수학식 8.
수학식 9.
수학식 10.
여기서, YATt,Esti : 태양광발전 어레이 온도보정 후 등가 가동시간 추정값
YA,Esti : 태양광발전 어레이 등가 가동시간 추정값
YP,Esti : 태양광발전 시스템 등가 가동시간 추정값
d : 운전일수 - 제 1 항에 있어서,
상기 차이값이 미리 설정된 기준을 초과하는 경우, 모델계수를 재산출하여 발전성능을 추정하는 단계는
상기 차이값이 미리 설정된 기준을 초과하는 경 모델계수인 태양광발전 어레이 노화계수(ηa ), 태양광발전 어레이 온도 보정상수(Aat 및 Bat ), 태양광발전 모듈 온도보정계수(atm ), 태양광발전 어레이 온도보정계수(at )를 재산출하여 발전성능을 추정하는 것을 특징으로 하는 계통연계형 태양광발전 시스템의 발전성능 추정방법. - 태양광 발전 시스템의 출력값, 일사강도, 온도, 풍속을 포함하는 운전 데이터를 수집하는 성능 데이터베이스;
상기 성능 데이터베이스에서 수집된 운전 데이터로부터 태양광발전 시스템의 직류전력, 교류전력 및 일사강도 값을 각각 태양 등가 가동시간(YR), 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(YA,Meas) 및 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(YP,Meas)으로 변환하고, 태양광발전 어레이의 온도보정 후 등가 가동시간(YAT,Esti)을 추정하고, 상기 추정된 온도보정 후 등가 가동시간(YAT,Esti)과 태양광발전 모듈의 표면온도(Tm)에 기초하여 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(YA,Esti)을 추정하고, 상기 추정된 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(YA,Esti)으로부터 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(YP,Esti)을 추정하고, 상기 추정된 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(YA,Esti) 및 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(YP,Esti)과 실제 출력값과의 차를 비교하여 차이값을 산출하고, 상기 차이값이 미리 설정된 기준을 초과하는 경우, 모델계수를 재산출하여 발전성능을 추정하는 발전 성능 추정부;
설정기간에 따라 상기 태양광 발전 시스템의 발전성능 추정값과 출력값에대한 정보를 표시하는 추정결과 표시부; 및
상기 수집된 운전 데이터와 상기 추정결과 표시부의 추정값과 출력값에 대한 정보를 저장하는 메모리를 포함하는 것을 특징으로 하는 계통연계형 태양광발전 시스템의 발전성능 추정 장치.
- 삭제
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