KR101286578B1 - Solar power generation with energy storage capabilities connected unit - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 에너지 저장 기능을 가진 태양광 발전 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양광에 의해 발생하는 전류를 저장한 후, 필요에 따라 선택적으로 사용함은 물론 발전 전압이 인버터의 작동 전압 이하일 경우 이를 저장할 수 있도록 하는 에너지 저장 기능을 가진 태양광 발전 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a photovoltaic device having an energy storage function, and more particularly, after storing the current generated by the solar light, selectively used as needed, as well as when the generated voltage is less than the operating voltage of the inverter The present invention relates to a photovoltaic device having an energy storage function for storing.
광전지(PV) 또는 태양 전지는 태양광을 직류(DC) 전력으로 변환시키는 물질 접합 소자들이다. 접합부(junction)는 광-전압을 생성하는 한편, 소자의 면적(area) 및 다른 파라미터는 이용 가능한 전류를 결정한다. Photovoltaic (PV) or solar cells are material junction elements that convert sunlight into direct current (DC) power. The junction produces a photo-voltage, while the area and other parameters of the device determine the available current.
실제적인 솔라 패널(solar panel)은 필요한 양의 전력을 공급하도록 그리고 다른 적용 파라미터들을 최적화하도록 그 면적이 결정된다. 솔라 패널은 제조 비용의 최소화를 위한 다양한 제조상의 제한을 통해 최적화된 크기를 가지는 다수의 태양 전지를 함께 타일작업(tiling)함으로써 구성된다. 사용되는 각 태양 전지의 개체수는 패널 작동 전압과 전류(I) 사이의 상쇄 효과에 의해 결정된다.The actual solar panel is sized to provide the required amount of power and to optimize other application parameters. Solar panels are constructed by tiling together multiple solar cells with optimized sizes through various manufacturing constraints to minimize manufacturing costs. The population of each solar cell used is determined by the tradeoff effect between the panel operating voltage and current (I).
PV 시스템의 일 예는 일반적으로 직접적인 사용을 위해 전력을 공급하거나 로컬 스토리지(local storage)를 구비하는 독립형(stand-alone) 시스템을 포함한다. 다른 타입의 PV 시스템은 임의의 종래 유틸리티 그리드(utility grid)와 양립(compatible)할 수 있는 교류(AC)를 생성하기 위해 적절한 전력 변환 장비를 가지는 종래의 유틸리티 그리드에 연결된다. 전체적으로, PV 시스템은 원격지용도, 항해를 위한 배터리 충전, 원격통신장비, 그리고 계산기, 시계, 라디오 등의 사용자 전자 장치와 같은 다양한 용도를 위한 전력을 생성할 수 있다.One example of a PV system generally includes a stand-alone system that is powered for direct use or has local storage. Another type of PV system is connected to a conventional utility grid with suitable power conversion equipment to produce alternating current (AC) that is compatible with any conventional utility grid. Overall, PV systems can generate power for a variety of applications such as remote use, battery charging for navigation, telecommunications equipment, and user electronics such as calculators, watches, radios, and the like.
통상적인 PV 전지는, n-타입 실리콘을 상부에 구비함으로써 전기장을 형성하는 p-n 접합부를 형성하고 두께가 통상적으로 약 0.3 mm 미만인 p-타입 실리콘 웨이퍼 또는 시트를 포함한다. Conventional PV cells include p-type silicon wafers or sheets that form a p-n junction that forms an electric field by having n-type silicon on top and are typically less than about 0.3 mm in thickness.
아울러, 솔라 모듈(solar module)은 원하는 전력 출력을 위해 적절한 크기를 가지며 원하는 작동 전압 및 전류를 달성하기 위해 배선된 솔라 패널(solar panel)을 형성하기 위해 보호 필름 및 캐리어 유리에 정렬되고 접합된 다수의 PV 전지를 타일 작업함으로써 형성된다.In addition, solar modules are of appropriate size for the desired power output and are aligned and bonded to the protective film and carrier glass to form a solar panel wired to achieve the desired operating voltage and current. It is formed by tiled PV cells.
한편, 상기와 같은 솔라 모듈(태양전지)을 이용하는 태양광 발전 장치는 태양광이 있는 주간에만 발전이 가능하며 우천, 눈, 구름, 먼지, 꽃가루 등의 환경적 요인에 의해 발전량에 많은 차이를 보이게 된다. 즉, 태양전지에 태양광이 조사되는 양에 따라 출력되는 전압과 전류가 차이가 있으며 이와 연계된 태양광 인버터의 경우도 조사되는 태양광의 양에 비례하여 발전량이 변화된다.On the other hand, the photovoltaic device using the solar module (solar cell) as described above can be generated only during the day when there is sunlight, and show a lot of difference in the amount of generation due to environmental factors such as rain, snow, clouds, dust, pollen. do. That is, there is a difference in voltage and current output according to the amount of solar light irradiated to the solar cell, and in the case of a solar inverter connected thereto, the amount of power generated is changed in proportion to the amount of sunlight irradiated.
이때, 태양광 인버터는 제조사별로 인버터의 용량에 따라 입력 전압범위와 동작 시작전압이 상이하고 인버터의 작동과 정지를 짧은 시간 반복하여 인버터의 내부 소자 및 전자 계폐기의 수명을 단축하는 것을 막기 위해 소정의 지연시간이후 인버터의 작동과 정지를 판단하는데, 제조사에 따라 하루에 발전 정지 횟수를 제한하는 경우도 있다.At this time, the solar inverter has a different input voltage range and operation start voltage depending on the capacity of the inverter by manufacturer, and the operation and stop of the inverter are repeated for a short time to prevent shortening the lifespan of the internal device and the electronic shield of the inverter. After the delay time, the inverter starts and stops. Depending on the manufacturer, the number of stops per day may be limited.
특히, 태양광 발전 장치는 인버터 동작 시작전압 이하의 에너지와 동작 지연시간 동안의 에너지는 사용되지 못하고 소멸되는 에너지로 대용량 발전의 경우 그 손실양은 더욱 커지게 된다.
In particular, the photovoltaic device is energy that is consumed below the start voltage of the inverter and the energy during the operation delay time and is consumed. Thus, in the case of a large-scale power generation, the loss amount becomes larger.
본 발명은 위와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 개발된 것으로, 태양광에 의해 발생하는 전류를 저장한 후, 필요에 따라 선택적으로 사용함은 물론 발전 전압이 인버터의 작동 전압 이하일 경우 이를 저장할 수 있도록 하는 에너지 저장 기능을 가진 태양광 발전 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention was developed to improve the above-mentioned conventional problems, and after storing the current generated by the solar light, selectively used as necessary, as well as to store it when the generated voltage is less than the operating voltage of the inverter Its purpose is to provide a photovoltaic device having an energy storage function.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 태양광에 의해 전기를 발생하는 복수의 태양전지와, 상기 태양전지에서 발생하는 전류를 변환하여 부하로 전달하는 인버터와, 상기 태양전지의 발전량을 측정하는 발전량 측정센서와, 상기 태양전지에 발생하는 전기 에너지를 저장하는 에너지 저장부와, 상기 발전량 측정센서로부터 전송되는 신호에 따라 상기 태양전지에서 발생하는 전력량이 상기 인버터의 작동 전압 이상이면 상기 태양전지에서 발생하는 전력을 상기 인버터로 공급하고, 상기 태양전지에서 발생하는 전력량이 상기 인버터의 작동 전압 미만이면 상기 태양전지에서 발생하는 전력을 상기 에너지 저장부로 저장하도록 상기 태양전지와 상기 에너지 저장부를 제어하는 메인 컨트롤러를 포함하는 에너지 저장 기능을 가진 태양광 발전 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a plurality of solar cells for generating electricity by sunlight, an inverter for converting the current generated by the solar cell to transfer to the load, and the amount of power generation for measuring the amount of power generation of the solar cell The solar cell is generated when the amount of power generated by the solar cell is greater than the operating voltage of the inverter according to a signal transmitted from a measuring sensor, an energy storage unit storing electrical energy generated in the solar cell, and the power generation measuring sensor. A main controller for supplying power to the inverter and controlling the solar cell and the energy storage unit to store the power generated by the solar cell to the energy storage unit when the amount of power generated by the solar cell is less than the operating voltage of the inverter. Solar power device with energy storage function including Provided.
또한, 본 발명은 상기 태양전지의 상태를 감지하는 태양전지 감지부를 더 포함하는 에너지 저장 기능을 가진 태양광 발전 장치를 제공한다.In addition, the present invention provides a photovoltaic device having an energy storage function further comprising a solar cell detecting unit for detecting a state of the solar cell.
또한, 본 발명은 상기 태양전지로 조사되는 태양광을 감지하는 수평일사량 센서; 상기 태양전지로 조사되는 태양광을 감지하는 경사일사량 센서; 상기 태양전지의 외부 온도를 감지하는 외기온도센서; 및 상기 태양전지의 온도를 감지하는 온도센서로 이루어진 태양전지 감지부를 포함하는 에너지 저장 기능을 가진 태양광 발전 장치를 제공한다.In addition, the present invention the horizontal solar radiation sensor for sensing the sunlight irradiated by the solar cell; An inclined solar radiation sensor for sensing sunlight irradiated to the solar cell; An outside temperature sensor for sensing an outside temperature of the solar cell; And it provides a photovoltaic device having an energy storage function including a solar cell sensor consisting of a temperature sensor for sensing the temperature of the solar cell.
또한, 본 발명은 상기 인버터의 동작 전압과 상기 에너지 저장부의 전력 출력 시간이 설정되고, 설정된 상기 동작 전압 및 상기 전력 출력 시간에 따라 상기 에너지 저장부를 제어하는 메인 컨트롤러를 포함하는 에너지 저장 기능을 가진 태양광 발전 장치를 제공한다.
The present invention also provides an energy storage function including a main controller configured to set an operating voltage of the inverter and a power output time of the energy storage unit and control the energy storage unit according to the set operating voltage and the power output time. Provides a photovoltaic device.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 에너지 저장 기능을 가진 태양광 발전 장치에 의하면, 태양광에 의해 발생하는 전류를 저장한 후, 필요에 따라 선택적으로 사용함은 물론 발전 전압이 인버터의 작동 전압 이하일 경우 즉, 인버터가 동작하지 않을 때 에너지를 저장한 후, 흐린 날씨와 비, 눈이 내리는 날 등의 환경에서 또는 야간의 조명이나 겨울철 태양전지 표면의 제설을 위한 히팅 등과 같이 다양한 용도로 사용할 수 있는 이점이 있다.
According to the photovoltaic device having an energy storage function according to the present invention configured as described above, after storing the current generated by the solar light, optionally used as needed, as well as when the generated voltage is less than the operating voltage of the inverter In other words, after saving energy when the inverter is not operating, it can be used for various purposes such as in cloudy weather, rain, snowy day, or at night for lighting or heating of snow cell surface in winter. There is this.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 기능을 가진 태양광 발전 장치의 전력계통을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 기능을 가진 태양광 발전 장치를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 태양전지 감지부를 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram showing a power system of a photovoltaic device having an energy storage function according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating a photovoltaic device having an energy storage function according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating a solar cell detector according to an exemplary embodiment of the present invention.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. The features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims are to be interpreted in accordance with the technical idea of the present invention based on the principle that the inventor can properly define the concept of the term in order to explain his invention in the best way. It must be interpreted in terms of meaning and concept.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 기능을 가진 태양광 발전 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a photovoltaic device having an energy storage function according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시 예에 따른 에너지 저장 기능을 가진 태양광 발전 장치(100)는 태양광을 전기 에너지로 변환하여 배전반(10)을 통해 한전 계통(20)과 연결되어 전기를 공급한다.1 to 3, the
이를 위하여, 태양광 발전 장치(100)는 복수의 태양전지(110), 인버터(120), 발전량 측정센서(130), 에너지 저장부(140), 메인 컨트롤러(150) 및 태양전지 감지부(160)를 포함한다. 이러한, 태양광 발전 장치(100)는 태양전지(110)에서 생산되는 전력이 접속부(101)를 통해 인버터(120)로 공급된 후, 배전반(10)으로 전달되며, 에너지 저장부(140)에 저장된 전력을 이용하여 조명장치(40), 히팅장치(50), 냉각장치(60) 등의 사용전력으로 공급한다. 이와 같은 태양광 발전 장치(100)는 메인 컨트롤러(150)에 의해 인버터(120), 에너지 저장부(140)의 제어가 이루어지고, 이러한 메인 컨트롤러(150)의 제어가 모니터링장치(30)를 통해 표시된다.To this end, the
또한, 본 실시 예에 따른 태양광 발전 장치(100)는 조명장치(40), 히팅장치(50), 냉각장치(60) 등의 제어를 통해 태양전지(110)의 온도를 조절할 수 있다.In addition, the
태양전지(110)는 태양광에 의해 전기를 발생하며, 발생한 전기를 인버터(120)로 공급한다.The
인버터(120)는 태양전지(110)에서 발생하는 전류를 변환하여 부하로 공급한다.The
발전량 측정센서(130)는 태양전지(110)에서 인버터(120)로 공급되는 전류와 전압을 측정하도록 모든 태양전지(110)와 연결되며, 태양전지(110)의 전력 측정값을 메인 컨트롤러(150)로 전송한다.The generation
에너지 저장부(140)는 태양전지(110)에 발생하는 전기 에너지를 저장한다. 이러한, 에너지 저장부(140)는 태양전지(110)에서 인버터(120)로 공급되는 전력을 선택적으로 저장할 수 있도록 스위치를 통해 태양전지(110)와 인버터(120)의 연결라인에 접속된다.The
또한, 에너지 저장부(140)는 저장된 에너지 즉, 전력을 메인 컨트롤러(150)의 제어에 따라 부하로 공급할 수 있도록 에너지 출력부(141)를 구비하며, 스위칭을 통해 저장된 전력을 에너지 출력부(141)에 선택적으로 공급한다. 이때, 상기 스위칭은 메인 컨트롤러에 의해 제어된다.In addition, the
메인 컨트롤러(150)는 발전량 측정센서(160)로부터 전송되는 신호에 따라 상기 태양전지(110)에서 발생하는 전력량이 상기 인버터(120)의 작동 전압 이상이면 상기 태양전지(110)에서 발생하는 전력을 상기 인버터(120)로 공급하고, 상기 태양전지(110)에서 발생하는 전력량이 상기 인버터(120)의 작동 전압 미만이면 상기 태양전지(110)에서 발생하는 전력을 상기 에너지 저장부(140)로 저장하도록 상기 태양전지(110)와 상기 에너지 저장부(140)를 제어한다.The
이때, 상기 메인 컨트롤러(150)는 제어 설정부(도시생략)의 입력에 따라 상기 인버터(120)의 동작 전압과 상기 에너지 저장부(140)의 전력 출력 시간이 설정되고, 설정된 상기 동작 전압 및 상기 전력 출력 시간에 따라 상기 에너지 저장부(140)를 제어한다.At this time, the
즉, 메인 컨트롤러(150)는 야간에 에너지 저장부(140)에 저장된 전력을 에너지 출력부(141)를 통해 출력할 수 있도록 특정시간이 되면 에너지 저장부(140)와 에너지 출력부(141) 사이의 스위치를 온(ON)시킨다.That is, the
또한, 메인 컨트롤러(150)는 태양전지(110)의 상태에 따라 에너지 저장부(140)를 제어할 수 있도록 태양전지 감지부(160)에서 전송되는 제어신호에 따라 에너지 저장부(140)를 제어한다.In addition, the
또한, 메인 컨트롤러(150)는 통해 태양광 발전 장치(100)의 제어정보와 현재 상태 예를 들어 태양전지(110)의 온도, 발전량, 에너지 저장부(140)의 전력 충전량, 전력 사용량 등을 통신부(151)를 원격지에 있는 모니터링 장치(30)나 관리자의 단말기 등으로 전송하며, 상기 관리자 단말기 등으로부터 제어신호를 수신할 수도 있다.In addition, the
태양전지 감지부(160)는 상기 태양전지(110)로 조사되는 태양광을 감지하는 수평일사량 센서(161)와, 상기 태양전지(110)로 조사되는 태양광을 감지하는 경사일사량 센서(163)와, 상기 태양전지(110)의 외부 온도를 감지하는 외기온도센서(165) 및 태양전지(110)의 온도를 감지하는 온도센서(167)를 구비한다.The solar
상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It is understandable. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the following claims.
110 : 태양전지 120 : 인버터
130 : 발전량 측정센서 140 : 에너지 저장부
150 : 메인 컨트롤러 160 : 태양전지 감지부110: solar cell 120: inverter
130: power generation sensor 140: energy storage unit
150: main controller 160: solar cell detection unit
Claims (4)
상기 태양전지에서 발생하는 전류를 변환하여 부하로 전달하는 인버터(120);
상기 태양전지의 발전량을 측정하는 발전량 측정센서(130);
상기 태양전지에 발생하는 전기 에너지를 저장하는 에너지 저장부(140); 및
상기 발전량 측정센서로부터 전송되는 신호에 따라 상기 태양전지에서 발생하는 전력량이 상기 인버터의 작동 전압 이상이면 상기 태양전지에서 발생하는 전력을 상기 인버터로 공급하고, 상기 태양전지에서 발생하는 전력량이 상기 인버터의 작동 전압 미만이면 상기 태양전지에서 발생하는 전력을 상기 에너지 저장부로 저장하도록 상기 태양전지와 상기 에너지 저장부를 제어하는 메인 컨트롤러(150);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 기능을 가진 태양광 발전 장치.A plurality of solar cells 110 generating electricity by sunlight;
An inverter 120 for converting a current generated from the solar cell and transferring it to a load;
Power generation measuring sensor 130 for measuring the amount of power generation of the solar cell;
An energy storage unit 140 for storing electrical energy generated in the solar cell; And
When the amount of power generated in the solar cell is equal to or greater than the operating voltage of the inverter according to the signal transmitted from the power generation measuring sensor, the power generated in the solar cell is supplied to the inverter, and the amount of power generated in the solar cell is A main controller 150 for controlling the solar cell and the energy storage unit to store the power generated by the solar cell to the energy storage unit when the operating voltage is less than the operating voltage;
Photovoltaic device with an energy storage function, characterized in that it comprises a.
상기 태양전지의 상태를 감지하는 태양전지 감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 기능을 가진 태양광 발전 장치.The method of claim 1,
The solar cell apparatus having an energy storage function, characterized in that it further comprises a solar cell detecting unit for detecting the state of the solar cell.
상기 태양전지 감지부는 상기 태양전지로 조사되는 태양광을 감지하는 수평일사량 센서;
상기 태양전지로 조사되는 태양광을 감지하는 경사일사량 센서;
상기 태양전지의 외부 온도를 감지하는 외기온도센서; 및
상기 태양전지의 온도를 감지하는 온도센서;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 기능을 가진 태양광 발전 장치.3. The method of claim 2,
The solar cell detection unit includes a horizontal solar radiation sensor for sensing the sunlight irradiated to the solar cell;
An inclined solar radiation sensor for sensing sunlight irradiated to the solar cell;
An outside temperature sensor for sensing an outside temperature of the solar cell; And
A temperature sensor for sensing a temperature of the solar cell;
Photovoltaic device with an energy storage function, characterized in that it comprises a.
상기 메인 컨트롤러는 상기 인버터의 동작 전압과 상기 에너지 저장부의 전력 출력 시간이 설정되고, 설정된 상기 동작 전압 및 상기 전력 출력 시간에 따라 상기 에너지 저장부를 제어하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 기능을 가진 태양광 발전 장치.The method according to any one of claims 1 to 3,
The main controller is a solar power generation with an energy storage function, characterized in that the operating voltage of the inverter and the power output time of the energy storage unit is set, and to control the energy storage unit according to the set operating voltage and the power output time. Device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130007328A KR101286578B1 (en) | 2013-01-23 | 2013-01-23 | Solar power generation with energy storage capabilities connected unit |
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| KR101286578B1 true KR101286578B1 (en) | 2013-07-22 |
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| KR (1) | KR101286578B1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101509148B1 (en) | 2013-09-25 | 2015-04-14 | 한전케이디엔주식회사 | Photovoltaics System, apparatus and method for operating of storage battery |
| KR101591951B1 (en) * | 2015-05-22 | 2016-02-11 | 주식회사 대경산전 | Power saving apparatus and solar power generation system having the same |
| US11187211B2 (en) | 2019-11-07 | 2021-11-30 | Intertech Co., Ltd. | Energy supply system |
| CN114123520A (en) * | 2021-11-12 | 2022-03-01 | 国网山东省电力公司高密市供电公司 | Solar gravity energy storage device and method |
Citations (3)
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| KR101223026B1 (en) | 2011-07-15 | 2013-01-17 | 카코뉴에너지 주식회사 | Photovolatic inverter and control method of the same |
-
2013
- 2013-01-23 KR KR1020130007328A patent/KR101286578B1/en active IP Right Grant
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