KR101266110B1 - 태양광 발전 용량 예측 시스템 및 방법 - Google Patents

태양광 발전 용량 예측 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양광 발전 설비를 설치하기 전에, 설치하고자 하는 현장에 가장 최적화된 태양광 발전 용량을 스마트폰을 이용하여 예측할 수 있는 시스템 및 방법에 관한 것으로, 본 발명의 태양광 발전 용량 예측 시스템은, 태양광 발전 설비에 관한 정보를 표시하는 전용 어플리케이션이 제공된 스마트폰; 상기 태양광 발전 설비의 설치 예정 위치, 용량, 구조물 형태, 방위각, 고도각, 설비, 단가 및 유지 보수 방법을 선택하며, 상기 설치 예정 위치를 선택하면 데이터 베이스에 저장된 상기 설치 예정 위치의 기상 정보가 연동되는 선택부; 상기 선택부에 의해 선택된 자료들을 연산하는 연산부; 및 상기 연산부에 의해 연산된 결과를 토대로 태양광 발전 용량을 출력하는 출력부를 포함하며, 상기 출력부는 상기 연산된 결과를 그래픽으로 출력하는 그래픽 유저인터페이스 방식으로 출력한다.

Description

태양광 발전 용량 예측 시스템 및 방법{PHOTOVOLTAIC POWER GENERATION CAPACITY PREDICTION SYSTEM AND METHOD FOR MANAGING THE SAME}
본 발명은 태양광 발전 설비를 설치하기 전에, 스마트폰을 이용하여 설치하고자 하는 위치에 가장 최적화된 태양광 발전 용량을 예측할 수 있는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 널리 사용되는 화석 에너지는 그 양이 한정되어 있으므로 언젠가는 고갈되며, 화석 에너지는 여러 오염물질을 배출한다. 최근 기후변화협약, 이상기온현상 등 세계적으로 환경에 대한 문제가 심각하게 대두되면서, 대부분의 국가에서는 대체 에너지 이용에 관한 기술 개발과 사용화가 다양하게 이루어지고 있다. 특히, 대체 에너지 중에서 태양 에너지는 자원이 풍부하며 무공해, 환경친화적 에너지로 각광받고 있으며, 선진국을 중심으로 설치 용량이 급속하게 증가하는 추세이다.
그런데, 일반적으로 태양 에너지를 이용하는 태양광 발전 시스템을 설치할 때 기존의 태양광 발전 시스템 설치에 사용된 자료를 수집하여 복사, 설계 및 설치하는 실정이므로, 기존의 발전 시스템에 비해 성능이 우수한 효과를 제대로 발휘하지 못하는 문제가 있다.
따라서, 언제 어디서나 태양광 발전 용량을 총괄적으로 예측할 수 있는 태양광 발전 예측 시스템이 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 스마트폰을 이용하여 태양광 발전 설비를 설치하고자 하는 현장에 가장 최적화된 태양광 발전 용량을 예측할 수 있는 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양광 발전 용량 예측 시스템은, 태양광 발전 설비에 관한 정보를 표시하는 전용 어플리케이션이 제공된 스마트폰; 상기 태양광 발전 설비의 설치 예정 위치, 용량, 구조물 형태, 방위각, 고도각, 설비, 단가, 유지 보수 방법을 선택하는 선택부; 선택된 자료들을 연산하는 연산부; 및 연산된 결과를 토대로 태양광 발전 용량을 출력하는 출력부를 포함하며 상기 출력부는 상기 태양광 발전 용량을 그래픽으로 출력하는 그래픽 유저인터페이스 방식으로 출력한다.
상기 구조물 형태는, 고정형 방식, 가변 고정형 방식, 단축형 트랙커 방식, 양축형 트랙커 방식 중 선택된 방식의 구조물이다.
상기 선택부는 상기 설치 예정 위치를 선택하면 데이터 베이스에 저장된 상기 설치 예정 위치의 기상 정보가 연동된다.
상기 데이터 베이스에는 상기 고도각이 더 저장되어 있다.
상기 태양광 발전 용량은 종합발전량, 20년 수명 감쇄 곡선, 초기 발전 유지율, 연간 발전 금액 및 유효 태양광 이용 시간을 포함한다.
또한, 동일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양광 발전 용량 예측 방법은, 전용 어플리케이션이 제공된 스마트폰을 이용하여 태양광 발전 설비의 설치 예정 위치 및 기상 정보를 확인하는 단계; 용량을 선택하는 단계; 구조물 형태를 선택하는 단계; 방위각, 고도각을 선택하는 단계; 설비, 단가를 선택하는 단계; 유지 보수 방법을 선택하는 단계; 선택된 자료들을 연산하는 단계; 및 연산된 결과를 토대로 태양광 발전 용량을 출력하는 단계를 포함하며, 상기 태양광 발전 용량을 출력하는 단계는 상기 태양광 발전 용량을 그래픽으로 출력하는 그래픽 유저인터페이스 방식이다.
상기 설치 예정 위치는 GPS를 이용하여 자동으로 입력되거나 지도상의 지점을 클릭하여 수동으로 입력된다.
상기 기상 정보를 확인하는 단계는, 일사량, 일사시간, 온도, 풍속, 강수일, 강수량, 적설일, 적설량, 황사일, 유효 일조량 및 미세 먼지 농도를 확인한다.
본 발명은 스마트폰을 이용하여 태양광 발전 설비 설치 시 고려해야 하는 수많은 제약 조건들과 제약 조건에 따른 가중치 산정에 필요한 자료를 미리 수집하여 태양광 발전 용량을 스마트폰을 이용하여 미리 예측할 수 있다. 따라서, 사용자는 태양광 발전 설비를 설치하기 전에 예측된 태양광 발전 용량을 분석함으로써, 태양광 발전 설비의 시공 및 운영의 최적안을 제시할 수 있으며 편의성이 증대된다.
도 1은 본 발명에 따른 태양광 발전 용량 예측 시스템의 구성 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 태양광 발전 용량 예측 방법의 순서도.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 태양광 발전 용량 예측 방법을 설명하기 위한 스마트폰 화면.
이하, 본 발명의 태양광 발전 용량 예측 시스템 및 방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 태양광 발전 용량 예측 시스템은 태양광 발전 설비를 실제로 설치하기 전에, 설치하고자 하는 위치에 가장 최적화된 태양광 발전 설비를 선정하고, 설치 시 예상되는 종합발전량, 20년 수명감쇄 곡선, 초기 발전 유지율, 연간 발전 금액, 유효 태양광 이용 시간 등을 스마트폰을 이용하여 미리 예측할 수 있는 태양광 발전 용량 예측 시스템 및 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 태양광 발전 용량 예측 시스템의 구성 블록도이다.
도 1과 같이, 본 발명의 태양광 발전 용량 예측 시스템은 태양광 발전 설비에 관한 정보를 표시하는 전용 어플리케이션이 제공된 스마트폰(미도시), 태양광 발전 설비의 설치 예정 위치, 용량, 구조물 형태, 방위각, 고도각, 설비, 단가 및 유지 보수 방법을 선택하는 선택부(10), 선택된 자료들을 연산하는 연산부(20) 및 연산된 결과를 토대로 태양광 발전 용량을 출력하는 출력부(30)를 포함하며, 출력부(30)는 태양광 발전 용량을 그래픽으로 출력하는 그래픽 유저인터페이스(Graphical User Interface; GUI) 방식으로 출력한다.
선택부(10)는 위치 선택부, 용량 선택부, 구조물 형태 선택부, 방위각, 고도각 선택부, 설비 선택부, 단가 선택부 및 유지 보수 방법 선택부 등을 포함한다.
먼저, 위치 선택부는 사용자가 설치 예정 위치에 직접 방문하여 스마트폰의 GPS 기능을 사용하여 위치를 자동으로 입력되거나, 원격으로 위치를 입력할 때는 주소 또는 터치 패드를 이용하여 지도상의 지점을 클릭하여 수동으로 입력될 수 있다. 또한, 스마트폰에는 지도 형태로 사용자의 위치 및 정보가 표시되며, 지도의 확대 및 축소 기능을 통해 보다 상세하게 설치 위치를 입력할 수 있다.
위치를 입력하면 자동으로 선택된 위치에 대한 기상 정보가 연동되어, 사용자가 선택한 위치에 대한 상세 기상 정보가 제공된다. 기상 정보는 일사량, 일사시간, 온도, 풍속, 강수일, 강수량, 적설일, 적설량, 황사일, 유효 일조량 및 미세 먼지 농도 등이며, 제공된 기상 정보를 토대로 태양광 발전 가능일과 발전 가능 시간 등을 예측할 수 있다.
기상 정보는 기상청 데이터, 통계청 데이터 등을 사용하여 스마트폰 내에 기상 정보 데이터 베이스를 구축하여 필요한 정보를 데이터 베이스로부터 취합하여 사용할 수 있다.
용량 선택부는 설치하고자 하는 태양광 발전 설비의 목표 발전량을 선택하는 것으로, 10KW 또는 5KW 단위 별로 선택할 수 있다. 그리고, 구조물 형태 선택부는 설치 구조물의 형태를 선택하는 것으로, 고정형 방식, 가변 고정형 방식, 단축형 트랙커 방식, 양축형 트랙커 방식 등에서 선택할 수 있으며, 구조물의 무게 또한 선택 가능하다.
고정형 방식은 태양의 고도각과 일조량등을 종합적으로 분석하여 가장 적절한 각도와 방위로 고정시키는 방식이다. 가변 고정형 방식은 태양의 위치 추적을 통해 능동적으로 발전 효율을 높일 수 있는 방식으로, 태양의 위치에 따라 각도를 조절하여 최고 출력을 낼 수 있으며 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 단축형 트랙커 방식은 태양의 하루 이동 경로를 동서로 쫓아가는 시스템으로 입지에 따라 고정형 보다 발전량이 증가되며, 양축형 트랙커 방식은 태양이 있는 동안 계절과 시간에 관계없이 방위각과 양각을 지속적으로 변화시켜 태양광이 최대로 입사되는 방식이다.
한편, 구조물 형태를 선택하기 전에 태양광 모듈을 선택할 수 있으며, 태양광 모듈은 단결정, 다결정, 박막형, 화합물 반도체, 연료 감응형 등 중에서 선택된다.
그리고, 방위각, 고도각 선택부는 사용자가 설치 예정 위치에 직접 방문하였을 때는 스마트폰을 직접 설치 가능한 태양광 발전 설비의 예상되는 설치각으로 기울여 스마트폰의 지자기 센서 데이터를 이용하여 방위각과 고도각을 산정할 수 있으며, 원격으로 방위각과 고도각을 선택할 때는 임의로 방위각과 고도각을 입력한다.
한편, 고도각은 데이터 베이스에 저장되어 있으며, 위치별 최적 고도각 데이터를 디폴트로 로드하여 사용할 수 있다. 따라서, 360°좌표에 따른 위치별로 일사각이 변동될 때 효율이 변하는 것을 예측할 수 있으며, 설치 방향에 대한 효율 또한 예측 가능하다.
설비 선택부는 인버터, HTP, 모듈 등을 제조사별, 용량별, 종류별로 선택하면, 인버터, HTP, 모듈을 선택하면 단가를 확인할 수 있도록 가격 정보가 제공된다. 또한, 인버터는 변압기형, 멀티스트링형, 모델별로 선택 가능하다. 그리고, 단가 선택부는 태양광 발전 금액을 선택하는 것이다.
유지 보수 방법 선택부는 원격 관리 서비스, 워싱 서비스, 설비 유지 보수 서비스, A/S 출동 서비스 등 중에서 선택 가능하며, 워싱 서비스는 수동 워싱과 자동 워싱 중 선택할 수 있으며, 각 서비스별로 단가를 제공한다. 또한, 유지 보수 방법을 선택할 때, 태양광 발전 설비를 자체적으로 운영할 것인지, 전문적인 업체에 위탁하여 운영할 것인지 선택할 수 있다.
상기와 같이 설치 예정 위치, 용량, 구조물 형태, 방위각, 고도각, 설비, 단가 및 유지 보수 방법 등을 선택하면, 연산부(20)는 선택부(10)에서 선택된 자료를 적용하여 발전량 산정 등에 적용되는 각종 계산 공식 및 알고리즘을 처리한다. 그리고, 연산부(20)에서 처리된 결과를 토대로 출력부(30)는 예상되는 태양광 발전 용량을 출력한다. 이 때, 출력부(30)는 태양광 발전 용량을 그래픽으로 출력하는 그래픽 유저인터페이스(Graphical User Interface; GUI) 방식인 것이 바람직하다. 그래픽 유전인터페이스 방식은 문자를 대신하여 이미지 또는 상징과 같은 시각적 요소를 이용하여 정보를 제공하는 방식이다.
태양광 발전 용량은 종합발전량, 20년 수명 감쇄 곡선, 초기 발전 유지율, 연간 발전 금액, 유효 태양광 이용 시간 등이며, 출력부(30)는 추가로 발전 설비의 CO2 절감량, 설치 비용 및 투자 회수 기간 등을 출력한다.
상기와 같은 태양광 발전 용량을 예측하는 시스템은 스마트폰을 이용할 수 있으며, 스마트폰은 컴퓨팅 및 네트워킹 기능을 제공하는 단말기의 하나의 예일 뿐, PDA 및 노트북 등을 이용할 수도 있다. 따라서, 사용자는 시간과 장소에 국한되지 않고 언제 어디서나 쉽게 태양광 발전 용량을 계산하여 최적의 태양광 발전 설비 효율을 예측할 수 있다.
이하, 본 발명의 태양광 발전 용량 예측 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 태양광 발전 용량 예측 방법의 순서도이며, 도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 태양광 발전 용량 예측 방법을 설명하기 위한 스마트폰 화면이다.
도 2와 같이, 본 발명의 태양광 발전 용량 예측 방법은 전용 어플리케이션이 제공된 스마트폰을 이용하여 태양광 발전 설비의 설치 예정 위치 선택 및 기상 정보를 확인 단계(S10), 용량 선택 단계(S20), 구조물 형태 선택 단계(S30), 방위각, 고도각 선택 단계(S40), 설비, 단가 선택 단계(S50), 유지 보수 방법 선택 단계(S60), 선택된 자료들을 연산하는 단계(S70) 및 연산된 결과를 토대로 태양광 발전 용량을 출력하는 단계(S80)를 포함한다.
또한, 태양광 발전 용량이 출력된 후 선택 사항을 수정하고자 할 때는, 다시 설치 예정 위치 및 기상 정보를 확인하는 단계(S10)로 돌아가 선택사항을 수정한 후, 다른 결과를 확인할 수 있도록 재시작할 수 있다.
그리고, 태양광 발전 용량을 출력하는 단계(S80)는 연산된 결과를 그래픽으로 출력하는 그래픽 유저인터페이스(Graphical User Interface; GUI) 방식이다.
먼저, 도 3a와 같이, 전용 어플리케이션을 실행하면 시뮬레이션 시작 아이콘이 표시된다. 아이콘을 선택하여 서버에 접속한다.
설치 예정 위치 선택 및 기상 정보를 확인하는 단계(S10)는 사용자가 설치 예정 위치에 직접 방문하여 GPS 기능을 사용하여 위치를 자동으로 입력할 수 있으며, 원격으로 위치를 입력할 때는 주소 또는 터치 패드를 이용하여 지도상의 지점을 클릭하여 수동으로 입력할 수 있다. 그리고, 위치를 입력하면 자동으로 선택된 위치에 대한 기상 정보가 연동되어, 사용자가 선택한 위치에 대한 상세 기상 정보가 제공된다.
기상 정보는 일사량, 일사시간, 온도, 풍속, 강수일, 강수량, 적설일, 적설량, 황사일, 유효 일조량, 미세 먼지 농도 등이며, 제공된 기상 정보를 토대로 도 3b와 같이 태양광 발전 가능일과 발전 가능 시간 등을 예측할 수 있다. 기상 정보는 기상청 데이터, 통계청 데이터 등을 사용하여 스마트폰 내에 기상 정보 데이터 베이스를 구축하여 필요한 정보를 데이터 베이스로부터 취합하여 사용할 수 있다.
용량 선택 단계(S20)는 설치하고자 하는 태양광 발전 설비의 목표 발전량을 선택하는 것으로, 도 3c에 도시된 바와 같이 10KW 단위별로 선택 가능하며, 바람직하게는 5KW 단위별로 선택할 수도 있다. 구조물 형태 선택 단계(S30)는 설치 구조물의 형태를 선택하는 것으로, 고정형 방식, 가변 고정형 방식, 단축형 트랙커 방식, 양축형 트랙커 방식 등에서 선택할 수 있다.
그리고, 방위각, 고도각 선택 단계(S0)는 사용자가 설치 예정 위치에 직접 방문하였을 때는 스마트폰을 직접 설치 가능한 태양광 발전 설비의 예상되는 설치각으로 기울여 스마트폰의 지자기 센서 데이터를 이용하여 방위각과 고도각을 산정하고, 원격으로 방위각과 고도각을 선택할 때는 임의로 방위각과 고도각을 입력한다. 고도각은 데이터 베이스에 저장되어 있으며, 위치별 최적 고도각 데이터를 디폴트로 로드하여 사용할 수 있다.
설비, 단가 선택 단계(S50)는 인버터, HTP, 모듈 등을 제조사별, 용량별, 종류별로 선택하고, 태양광 발전 금액을 선택한다. 유지 보수 방법 선택(S60)단계는 원격 관리 서비스, 워싱 서비스, 설비 유지 보수 서비스, A/S 출동 서비스 등 각 서비스별로 단가를 제공하여 사용자가 선택할 수 있다.
그리고, 선택된 자료를 연산(S70)하여 태양광 발전 설비의 연간 발전량, CO2 절감량, 연간 발전 금액, 설치 비용 및 투자 회수 기간 등의 태양광 발전 용량을 출력(S80) 한다. 태양광 발전 용량은 도 3d와 같이, 최고효율, 최저가격, 예산범위 중 선택하여 출력 가능하며, 도 3e는 사용자가 최고효율을 선택하였을 경우를 도시하였다.
이 때, 사용자가 선택된 자료의 수정(S90)을 원하면, 다시 설치 위치 선택 및 기상 정보 확인(S10)단계로 돌아가 처음부터 다시 태양광 발전 용량 예측 방법을 수행할 수 있다.
따라서, 상기와 같은 본 발명의 태양광 발전 용량 예측 시스템 및 방법은 스마트폰을 이용하여 태양광 발전 설비 설치 시 고려되어야 하는 수많은 제약 조건들과, 제약 조건에 따른 가중치 산정에 필요한 자료를 미리 수집하여 태양광 발전 용량을 스마트폰을 이용하여 미리 예측할 수 있다. 이로써, 사용자는 태양광 발전 용량을 분석하여 태양광 발전 설비의 시공 및 운영의 최적안을 제시할 수 있으며 편의성이 증대된다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
10: 선택부 20: 연산부
30: 출력부

Claims (8)

  1. 태양광 발전 설비에 관한 정보를 표시하는 전용 어플리케이션이 제공된 스마트폰;
    상기 태양광 발전 설비의 설치 예정 위치, 용량, 구조물 형태, 방위각, 고도각, 설비, 단가 및 유지 보수 방법을 선택하며, 상기 설치 예정 위치를 선택하면 데이터 베이스에 저장된 상기 설치 예정 위치의 기상 정보가 연동되는 선택부;
    상기 선택부에 의해 선택된 자료들을 연산하는 연산부; 및
    상기 연산부에 의해 연산된 결과를 토대로 태양광 발전 용량을 출력하는 출력부를 포함하며,
    상기 출력부는 상기 태양광 발전 용량을 그래픽으로 출력하는 그래픽 유저인터페이스 방식으로 출력하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 용량 예측 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구조물 형태는, 고정형 방식, 가변 고정형 방식, 단축형 트랙커 방식, 양축형 트랙커 방식 중 선택된 방식의 구조물인 것을 특징으로 하는 태양광 발전 용량 예측 시스템.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 베이스에는 상기 고도각이 더 저장되어 있는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 용량 예측 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 태양광 발전 용량은 종합발전량, 20년 수명 감쇄 곡선, 초기 발전 유지율, 연간 발전 금액 및 유효 태양광 이용 시간을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 용량 예측 시스템.
  6. 전용 어플리케이션이 제공된 스마트폰을 이용하여 태양광 발전 설비의 설치 예정 위치를 선택하고, 데이터 베이스에 저장된 상기 설치 예정 위치와 연동된 기상 정보를 확인하는 단계;
    상기 태양광 발전 설비의 용량, 구조물 형태, 방위각, 고도각, 설비, 단가 및 유지 보수 방법을 선택하는 단계;
    상기 선택된 자료들을 연산하는 단계; 및
    상기 연산된 결과를 토대로 태양광 발전 용량을 출력하는 단계를 포함하며,
    상기 태양광 발전 용량을 출력하는 단계는 상기 태양광 발전 용량을 그래픽으로 출력하는 그래픽 유저인터페이스 방식으로 출력하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 용량 예측 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 설치 예정 위치는 GPS를 이용하여 자동으로 입력되거나 지도상의 지점을 클릭하여 수동으로 입력되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 용량 예측 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 기상 정보를 확인하는 단계는, 일사량, 일사시간, 온도, 풍속, 강수일, 강수량, 적설일, 적설량, 황사일, 유효 일조량 및 미세 먼지 농도를 확인하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 용량 예측 방법.
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