KR102463436B1 - solar power system that tracks sunlight by converting linear motion into rotational motion - Google Patents

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박찬종
장윤정
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Abstract

Disclosed is a solar power generation system to track sunlight by converting linear motion into rotational motion. The solar power generation system comprises: a plurality of solar panels which are arranged in a plurality of columns and rows; group tracking controllers which are physically connected to the solar panels, to provide power for rotational movement of each of the solar panels; and a central control server which controls the rotational movement by transmitting a control command to each of the group tracking controllers.

Description

직선 운동을 회전 운동으로 변환하는 방식으로 태양광을 트래킹하는 태양광 발전 시스템{solar power system that tracks sunlight by converting linear motion into rotational motion}A solar power system that tracks sunlight by converting linear motion into rotational motion

본 발명은 태양광 발전 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 직선 운동을 회전 운동으로 변환하는 방식으로 태양광을 트래킹하는 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a photovoltaic power generation system, and more particularly, to a photovoltaic power generation system that tracks sunlight in a manner that converts linear motion into rotational motion.

에너지 생산으로 인한 환경 오염 문제를 해결하기 위한 일환으로 태양 에너지를 이용한 친환경 대체 에너지 개발에 대한 사회적 관심이 높아지고 있다. 태양 에너지를 이용한 발전은, 태양 전지를 이용하여 태양열을 통해 전력을 생산하는 태양열 발전과 태양광을 이용하여 전력을 생산하는 태양광 발전으로 구분된다.As a part of solving the environmental pollution problem caused by energy production, social interest in the development of eco-friendly alternative energy using solar energy is increasing. Power generation using solar energy is divided into solar power generation that uses solar cells to generate power through solar heat and solar power generation that uses solar light to generate power.

태양광 발전은 기존에 고정된 위치에 태양광 패널을 설치하고 태양의 위치에 따라 방향을 조절할 수 없는 고정식이 주를 이루었으나, 최근에는 발전 효율을 향상시키기 위한 일환으로 태양광 패널의 방향을 태양의 고도와 방위각에 따라 추적하는 추적식(또는 트래커 방식)이 연구되고 있다.In the past, solar power generation was mainly a fixed type in which a solar panel was installed in a fixed position and the direction could not be adjusted according to the position of the sun. A tracking method (or tracker method) that tracks according to the altitude and azimuth of

이처럼, 태양의 위치 변화를 추적하여 태양광 패널의 방향을 실시간으로 조절하는 추적식의 경우, 발전 효율을 극대화하기 위하여 태양의 위치에 따라 태양광이 태양광 패널에 수직으로 입사되도록 설정된다.As such, in the case of the tracking type in which the direction of the solar panel is adjusted in real time by tracking the change in the position of the sun, the sunlight is set to be vertically incident on the solar panel according to the position of the sun in order to maximize power generation efficiency.

그러나, 이처럼 수직 입사를 유지하도록 설정할 경우, 일정한 간격으로 이격되어 설치된 태양광 패널들이 태양의 시간에 따른 위치에 따라 동일한 방향을 향하기 때문에 인접한 태양광 패널들 사이에 음영이 발생할 수 있다.However, when set to maintain normal incidence in this way, since the solar panels installed at regular intervals face the same direction according to the position of the sun according to time, a shadow may occur between adjacent solar panels.

또한, 태양광 패널들 마다 개별적으로 광센서를 설치하여 태양을 추적하도록 구성할 경우에는 구름의 이동이나 각종 외부 환경요인에 따라 실시간으로 자주 발생하는 음영 발생에 따라 매우 빈번하게 태양광 패널들 각각의 방향이 조절된다.In addition, when a photo sensor is installed for each photovoltaic panel individually and configured to track the sun, each of the photovoltaic panels can be installed very frequently due to the occurrence of shading that occurs frequently in real time according to the movement of clouds or various external environmental factors. direction is regulated.

따라서, 이러한 경우 빈번한 조절 동작으로 인한 장비의 수명 저하와 훼손이 발생할 수 있을 뿐만 아니라, 제어에 따른 에너지 소비량 증가로 오히려 발전 효율을 떨어뜨리는 요인으로 작용하는 경우가 많다.Therefore, in this case, the life span and damage of equipment may occur due to frequent adjustment operations, and the increase in energy consumption according to the control often acts as a factor to decrease power generation efficiency.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 직선 운동을 회전 운동으로 변환하는 방식으로 태양광을 트래킹하는 태양광 발전 시스템을 제공하는데 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to provide a solar power generation system for tracking sunlight in a manner that converts linear motion into rotational motion.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면은, 직선 운동을 회전 운동으로 변환하는 방식으로 태양광을 트래킹하는 태양광 발전 시스템을 제공한다.One aspect of the present invention for achieving the above object provides a solar power generation system for tracking sunlight in a manner that converts a linear motion into a rotational motion.

상기 태양광 발전 시스템은, 복수의 열들(columns)과 행들(rows)로 배치되는 다수의 태양광 패널들; 상기 태양광 패널들과 물리적으로 연결되어 상기 태양광 패널들 각각의 회전 운동을 위한 동력을 제공하는 그룹 트래킹 제어부들; 및 상기 그룹 트래킹 제어부들 각각에 제어 명령을 전달하여 상기 회전 운동을 제어하는 중앙 제어 서버를 포함한다.The photovoltaic system includes a plurality of photovoltaic panels arranged in a plurality of columns and rows; Group tracking control units that are physically connected to the solar panels to provide power for the rotational motion of each of the solar panels; and a central control server for controlling the rotational movement by transmitting a control command to each of the group tracking controllers.

상기 행들 각각은 동서 방향으로 미리 지정된 이격 간격만큼 서로 이격되어 배치된 태양광 패널들을 지시한다.Each of the rows indicates solar panels arranged to be spaced apart from each other by a predetermined distance in the east-west direction.

상기 다수의 태양광 패널들 각각은, 메인 프레임 상에 배치된 복수의 태양 전지판들; 상기 메인 프레임의 후면에 결합되고 회전축을 포함하는 보조 프레임; 상기 회전축을 매개로 상기 보조 프레임과 물리적으로 연결되고 지면과 수직하게 고정되어 물리적 하중을 지지하는 지지부재; 상기 메인 프레임 상에 설치되어 광량을 측정하는 태양광 센서; 및 상기 태양 전지판들을 통과하도록 설치되어 열량을 측정하는 와이어형 열 센서를 포함한다.Each of the plurality of solar panels, a plurality of solar panels disposed on a main frame; an auxiliary frame coupled to the rear surface of the main frame and including a rotating shaft; a support member physically connected to the auxiliary frame via the rotation shaft and vertically fixed to the ground to support a physical load; a solar sensor installed on the main frame to measure the amount of light; and a wire-type thermal sensor installed to pass through the solar panels to measure the amount of heat.

상기 중앙 제어 서버는, 상기 광량, 상기 열량, 상기 태양광 패널들이 설치된 장소 주변에 대한 국지적 날씨, 및 상기 국지적 날씨에 따른 발전량 감소량을 수집하여 학습 데이터를 생성하고, 생성된 상기 학습 데이터를 기반으로 인공 신경망을 지도학습시키고, 지도학습된 상기 인공신경망을 이용하여 상기 태양광 패널들 각각의 예측 발전량을 결정한다.The central control server generates learning data by collecting the amount of light, the amount of heat, local weather around the place where the solar panels are installed, and the amount of power generation decrease according to the local weather, and based on the generated learning data An artificial neural network is supervised, and the predicted power generation amount of each of the solar panels is determined using the supervised artificial neural network.

상기 중앙 제어 서버는, 태양광이 수직으로 입사하도록 상기 태양광 패널들 각각의 회전각을 제어하는 동작; 상기 열들 각각에 속하는 태양광 패널들에서 음영 영역이 존재하는지 판단하는 동작; 및 상기 음영 영역이 존재하는 경우, 상기 열들 중 가장 동쪽에 위치한 열부터 순차적으로 음영 영역을 제거하도록 회전각을 결정하는 동작을 수행한다.The central control server, the operation of controlling the rotation angle of each of the solar panels so that sunlight is incident vertically; determining whether a shaded area exists in the solar panels belonging to each of the columns; and when the shaded area exists, a rotation angle is determined to sequentially remove the shaded area from the easternmost column among the columns.

상기 그룹 트래킹 제어부들 각각은, 상기 열들 각각과 1:1로 대응하고, 대응하는 열에 속하는 태양광 패널들의 회전 운동을 동일한 회전각으로 동작시킨다.Each of the group tracking control units corresponds to each of the rows 1:1, and operates the rotational motion of the solar panels belonging to the corresponding row at the same rotation angle.

상기와 같은 본 발명에 따른 빅데이터 기반으로 태양광 트래킹을 제어하는 태양광 발전 시스템을 이용할 경우에는 인접한 태양광패널들 사이에 발생할 수 있는 음영을 최소화함으로써 발전 효율을 극대화할 수 있다.In the case of using the solar power generation system that controls solar tracking based on big data according to the present invention as described above, it is possible to maximize power generation efficiency by minimizing shadows that may occur between adjacent solar panels.

또한, 구름의 이동이나 일시적인 외부 환경 변화로 인해 발생할 수 있는 잦은 동작을 방지함으로써 장비의 수명 저하를 방지하고 발전 효율을 유지할 수 있는 장점이 있다.In addition, there is an advantage in that it is possible to prevent a decrease in the lifespan of equipment and maintain power generation efficiency by preventing frequent operations that may occur due to cloud movement or temporary external environmental changes.

또한, 빅데이터 기반으로 광량, 열량, 등을 지표로 예측 발전량을 결정하고, 예측 발전량에 따라 인접한 태양광 패널들 사이에 최적의 회전각을 결정하기 때문에, 데이터가 축적됨에 따라 매우 정확한 태양광 추적 제어가 가능하다.In addition, based on big data, the predicted power generation amount is determined using the amount of light, heat, etc. as an index, and the optimal rotation angle between adjacent solar panels is determined according to the predicted power generation amount, so as data is accumulated, very accurate sunlight tracking control is possible.

도 1은 일 실시예에 따른 태양광 패널의 구조를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 태양광 발전 시스템에서 발생하는 음영 문제를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 도 2에 따른 음영을 감안한 발전 효율을 극대화하기 위한 실시예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 빅데이터 기반으로 태양광 트래킹을 제어하는 태양광 발전 시스템의 구성도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 태양광 패널의 구조를 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 중앙 제어 서버에서 음영 영역의 비율을 산출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 중앙 제어 서버의 제어 동작을 예시적으로 나타낸 흐름도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 중앙 제어 서버의 하드웨어 구성을 예시적으로 나타낸 도면이다.
1 is a conceptual diagram for explaining the structure of a solar panel according to an embodiment.
2 is a conceptual diagram for explaining a shading problem occurring in a photovoltaic system according to an embodiment.
FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining an embodiment for maximizing power generation efficiency in consideration of shading according to FIG. 2 .
4 is a configuration diagram of a solar power generation system for controlling solar tracking based on big data according to an embodiment.
5 is a conceptual diagram for explaining a structure of a solar panel according to an embodiment.
6 is a diagram for explaining a process of calculating a ratio of a shaded area in a central control server.
7 is a flowchart exemplarily illustrating a control operation of a central control server according to an embodiment.
8 is a diagram exemplarily illustrating a hardware configuration of a central control server according to an embodiment.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. Since the present invention can have various changes and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each figure, like reference numerals have been used for like elements.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. Terms such as first, second, A, and B may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component. and/or includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. When a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it may be directly connected or connected to the other component, but it is understood that other components may exist in between. it should be On the other hand, when it is said that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that the other element does not exist in the middle.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It is to be understood that this does not preclude the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 일 실시예에 따른 태양광 패널의 구조를 설명하기 위한 개념도이다.1 is a conceptual diagram for explaining the structure of a solar panel according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 태양광 패널(200)은, 메인 프레임(220) 상에 배치된 복수의 태양 전지판(210)들, 메인 프레임(220)의 후면에 결합되고 회전축(AXIS)을 포함하는 보조 프레임(230), 및 회전축(AXIS)을 매개로 보조 프레임(230)과 물리적으로 연결되고, 지면과 수직하게 고정되어 물리적 하중을 지지하는 지지부재(240)를 포함할 수 있다. 메인 프레임(220)과 보조 프레임(230)은 별도의 부재로 구성될 수 있으나, 구현례에 따라 일체형으로 구성될 수도 있다. Referring to FIG. 1 , the solar panel 200 includes a plurality of solar panels 210 disposed on the main frame 220 , coupled to the rear surface of the main frame 220 and including an auxiliary axis of rotation AXIS. The frame 230 and the support member 240 physically connected to the auxiliary frame 230 via the axis of rotation AXIS and fixed perpendicular to the ground to support a physical load may be included. The main frame 220 and the auxiliary frame 230 may be configured as separate members, but may be integrally configured according to embodiments.

태양 전지판(210)들 각각은 메인 프레임(220) 상에서 격자 형태로 배치될 수 있다. Each of the solar panels 210 may be disposed on the main frame 220 in the form of a grid.

태양광 패널(200)은, 회전축(AXIS)을 중심으로 회전각(AGL)만큼 메인 프레임(220) 또는 보조 프레임(230)을 회전시키는 회전 제어부(250)를 더 포함할 수 있다.The solar panel 200 may further include a rotation control unit 250 that rotates the main frame 220 or the auxiliary frame 230 by the rotation angle AGL about the rotation axis AXIS.

회전각(AGL)은, 지면과 수직하게 고정된 지지부재(240)과 메인 프레임(220) 또는 보조 프레임(230) 사이의 각도를 시계방향에 따라 측정한 값으로 정의될 수 있다.The rotation angle AGL may be defined as a value measured in a clockwise direction between the support member 240 fixed to the ground and the main frame 220 or the auxiliary frame 230 .

회전 제어부(250)는, 회전축(AXIS)을 매개로 보조 프레임(230)과 전후구동축(252)을 서로 연결하는 연결부재(251), 연결부재(251)와 제2 회전축(AXIS2)을 매개로 연결되어 지면에 평행한 방향으로 직선 운동하는 전후구동축(252), 전후구동축(252)의 직선 운동을 위한 동력을 제공하는 동력부재(253)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 동력부재(253)는, 파워 실린더일 수 있다.The rotation control unit 250 includes a connecting member 251, a connecting member 251 and a second rotating shaft AXIS2 that connects the auxiliary frame 230 and the front and rear driving shaft 252 to each other via the rotating shaft AXIS. It may include a power member 253 for providing power for a linear motion of the front-rear drive shaft 252 connected to the front and rear drive shaft 252 in a linear motion in a direction parallel to the ground. For example, the power member 253 may be a power cylinder.

연결부재(251)는, 전후구동축(252)의 직선 운동을 보조 프레임(230)의 회전 운동으로 변환할 수 있다. 구체적으로, 전후구동축(252)이 서쪽 방향으로 직선 운동을 통해 이동되면, 연결부재(251)의 일 단이 제2 회전축(AXIS2)을 통해 서쪽 방향으로 당겨지고, 이로 인한 인력이 회전축(AXIS)을 반시계방향으로 회전하도록 한다. 반대로, 전후구동축(252)이 동쪽 방향으로 직선 운동을 통해 이동되면, 연결부재(251)의 일 단이 제2 회전축(AXIS2)을 통해 동쪽 방향으로 밀려나가고, 이로 인한 척력이 회전축(AXIS)을 시계방향으로 회전하도록 한다.The connecting member 251 may convert a linear motion of the front and rear drive shaft 252 into a rotational motion of the auxiliary frame 230 . Specifically, when the front and rear drive shaft 252 is moved through a linear motion in the west direction, one end of the connection member 251 is pulled in the west direction through the second rotation shaft AXIS2, and the attractive force due to this is the rotation axis AXIS. to rotate counterclockwise. Conversely, when the front and rear drive shaft 252 is moved through a linear motion in the east direction, one end of the connecting member 251 is pushed out in the east direction through the second rotation shaft AXIS2, and the repulsive force caused by this moves the rotation shaft AXIS. to rotate clockwise.

이때, 연결부재(251)는, 직선 운동을 회전 운동으로 안정적으로 변환할 수 있도록 길이가 가변되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 연결부재(251)의 일 단이 제2 회전축(AXIS2)을 통해 서쪽 방향으로 당겨지면, 미리 설정된 길이만큼 연결부재(251)의 길이가 늘어나고, 연결부재(251)의 일 단이 제2 회전축(AXIS2)을 통해 동쪽 방향으로 밀려나가면, 미리 설정된 길이만큼 연결부재(251)의 길이가 다시 축소될 수 있다. 이를 위해, 연결부재(251)는, 미리 설정된 길이에 상응하는 연장부재(미도시)가 연결부재(251)의 내부로 삽입되거나 인출됨으로써 길이가 가변되도록 구성될 수 있다.In this case, the connecting member 251 may be configured to have a variable length so as to stably convert a linear motion into a rotational motion. For example, when one end of the connecting member 251 is pulled in the west direction through the second rotation shaft AXIS2, the length of the connecting member 251 is increased by a preset length, and one end of the connecting member 251 is When it is pushed out in the east direction through the second rotation shaft AXIS2, the length of the connecting member 251 may be reduced again by a preset length. To this end, the connecting member 251 may be configured to have a variable length by inserting or withdrawing an extension member (not shown) corresponding to a preset length into the connecting member 251 .

한편, 도면에 도시하지는 않았으나, 일 실시예에서 회전 제어부(250)는, 회전축(AXIS)과 물리적으로 연결되어 회전축(AXIS)을 회동시키는 모터로 구현될 수도 있다. 즉, 회전 제어부(250)의 회전력에 의해 회전축(AXIS)이 직접적으로 회전됨으로써 메인 프레임(210)과 보조 프레임(220)이 회전하게 구성될 수도 있다.Meanwhile, although not shown in the drawings, in an embodiment, the rotation control unit 250 may be implemented as a motor that is physically connected to the rotation shaft AXIS to rotate the rotation shaft AXIS. That is, the main frame 210 and the auxiliary frame 220 may be configured to rotate as the rotation shaft AXIS is directly rotated by the rotational force of the rotation controller 250 .

태양은 일주 방향에 따라 매일 동에서 서로 이동하게 되며, 이에 따라 태양 전지판(210)이 배치된 메인 프레임(220)의 면이 태양과 수직하게 위치(이하에서 직달일사위치로 지칭할 수 있음)하는 것이 발전 효율에 가장 유리하다.The sun moves from east to west every day in the circumferential direction, and accordingly, the surface of the main frame 220 on which the solar panel 210 is disposed is positioned perpendicular to the sun (hereinafter may be referred to as a direct lunar position) This is most advantageous for power generation efficiency.

따라서, 태양의 일주에 따라 메인 프레임(220) 및 보조 프레임(230)은 회전축(AXIS)을 중심으로 태양광을 수직하게 전달받을 수 있는 직달일사위치가 유지되도록 시계방향으로 회전되도록 제어될 수 있다.Accordingly, according to the circumference of the sun, the main frame 220 and the auxiliary frame 230 may be controlled to rotate clockwise to maintain a direct solar position that can receive sunlight vertically around the rotation axis AXIS. .

또한, 태양광 패널(200)이 이처럼 시계방향으로 회전이동되어 직달일사위치를 유지하기 위해서 전후구동축(252)은 동서 방향으로 배치될 수 있다.In addition, the front and rear drive shaft 252 may be disposed in the east-west direction so that the solar panel 200 is rotated in the clockwise direction to maintain the direct sunlight position.

도 2는 일 실시예에 따른 태양광 발전 시스템에서 발생하는 음영 문제를 설명하기 위한 개념도이다. 도 3은 도 2에 따른 음영을 감안한 발전 효율을 극대화하기 위한 실시예를 설명하기 위한 개념도이다.2 is a conceptual diagram for explaining a shading problem occurring in a photovoltaic system according to an embodiment. FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining an embodiment for maximizing power generation efficiency in consideration of shading according to FIG. 2 .

도 2를 참조하면, 태양광 패널(200)들이 태양의 일주 방향을 따라 추종하도록 동서 방향으로 배치된 경우가 도시된다.Referring to FIG. 2 , a case in which the solar panels 200 are arranged in the east-west direction to follow the circumferential direction of the sun is illustrated.

이때, 태양광 패널(200)들은 복수의 열들(columns, C1~Cn)과 행들(rows)로 배치되어 각 열마다 태양광 패널(200)들의 그룹을 형성할 수 있다. In this case, the solar panels 200 may be arranged in a plurality of columns C1 to Cn and rows to form a group of the solar panels 200 for each column.

본 명세서에서 설명의 편의를 위하여, 행들 각각은 동서 방향으로 미리 지정된 이격 간격(GAP)만큼 서로 이격되어 배치된 태양광 패널(200)들을 지시하고, 열들(C1~Cn) 각각은 남북 방향으로 서로 이격되어 배치된 태양광 패널(200)들을 지시하는 것으로 정의될 수 있다. 이때, 이격 간격(GAP)은, 동서 방향에 따른 간격일 수 있다.For convenience of description in the present specification, each of the rows indicates the solar panels 200 are spaced apart from each other by a predetermined spacing gap (GAP) in the east-west direction, and each of the columns (C1 ~ Cn) is each other in the north-south direction. It may be defined as indicating the solar panels 200 spaced apart. In this case, the spacing GAP may be a spacing along the east-west direction.

예를 들어, 도 2에서 가장 동쪽에 배치된 태양광 패널(200)은 제1 열(C1)에 대응하는 제1 그룹에 속할 수 있고, 가장 서쪽에 배치된 태양광 패널(200)은 제3 열(C3)에 대응하는 제 3 그룹일 수 있다.For example, in FIG. 2 , the solar panel 200 disposed in the easternmost part may belong to the first group corresponding to the first row C1 , and the solar panel 200 disposed in the westernmost part may belong to the third group. It may be a third group corresponding to the column C3.

한편, 이격 간격(GAP)을 매우 크게 지정할 경우, 태양광 패널(200)들이 태양의 일주 방향을 따라 회동하더라도 앞열에 속하는 태양광 패널로 인해 후열에 속하는 태양의 패널에 음영이 발생하지 않는다. 다만, 이격 간격(GAP)을 크게 지정하는 것은 매우 많은 설치 면적이 요구되는 까닭에 실무적으로 어려움이 많다.On the other hand, when the GAP is very large, even if the solar panels 200 rotate along the circumferential direction of the sun, the solar panel belonging to the front row does not cause a shadow on the solar panel belonging to the rear row. However, it is difficult in practice to designate a large gap (GAP) because a very large installation area is required.

따라서, 이격 간격(GAP)을 일정 수준 이하로 설치하게 되는 경우가 많고 이로 인해 인접한 열들 사이(더욱 정확하게는, 동일한 행에서 서로 인접한 태양광 패널(200)들 사이)에 음영이 발생하는 일이 발생한다. 특히, 태양이 남중하는 정오에는 음영이 발생하는 일이 적지만, 오전이나 태양이 지기 전 늦은 오후에는 태양이 입사하는 고도각(지면을 기준으로 태양이 입사하는 방향을 측정한 각도)이 작기 때문에 이격 간격(GAP)이 작을수록 음영이 크게 발생하고, 이러한 음영으로 인해 발전 효율이 저하되는 문제가 있다.Therefore, the GAP is often installed below a certain level, and as a result, shading occurs between adjacent columns (more precisely, between photovoltaic panels 200 adjacent to each other in the same row). do. In particular, shadows rarely occur at noon, when the sun sets, but in the morning or in the late afternoon before the sun sets, the elevation angle at which the sun is incident (the angle measured in the direction of the sun with respect to the ground) is small. The smaller the gap GAP is, the larger the shading occurs, and there is a problem in that power generation efficiency is lowered due to the shading.

이러한 음영 문제를 해결하기 위한 일 실시예로서, 태양광 패널(200)의 회동 방향을 태양의 일주 방향에 대한 역방향으로 일정 각도만큼 회동시키도록 제어하는 백트래킹 제어가 가능할 수 있다.As an embodiment for solving the shading problem, backtracking control may be possible to control the rotational direction of the solar panel 200 to rotate by a predetermined angle in the reverse direction to the circumferential direction of the sun.

즉, 도 2와 같이 서로 동일한 행에 속하는 태양광 패널(200)들은, 서로 동일한 전후구동축(252)을 공유할 수 있고, 공유하는 전후구동축(252)의 직선 운동을 위한 단일한 동력부재(253)가 설치될 수 있다. 이 경우 동력부재(253)를 하나만 제어하여 같은 행에 속하는 태양광 패널(200)들 전체의 회전 운동을 제어할 수 있기 때문에 제어의 편의성과 시공 비용 절감에 유리한 장점이 있다.That is, the photovoltaic panels 200 belonging to the same row as shown in FIG. 2 may share the same front/rear drive shaft 252, and a single power member 253 for linear motion of the shared front/rear drive shaft 252. ) can be installed. In this case, since only one power member 253 can be controlled to control the rotational motion of all the solar panels 200 belonging to the same row, there is an advantage in convenience of control and reduction of construction cost.

한편, 이 경우, 서로 동일한 행에 속하는 태양광 패널(200)들을 태양의 직달일사위치에 상응하도록 회동시키는 추종 제어를 한 후, 단일한 동력부재(253)에 의해 일정한 기준각도만큼 태양의 일주 방향(동에서 서로 이동하는 방향)의 역방향으로 동일하게 회전시켜 동일한 행에서 서로 인접한 태양광 패널(200)들 사이에 발생하는 음영을 제거하는 백트래킹 제어를 할 수 있다.On the other hand, in this case, after performing the following control to rotate the solar panels 200 belonging to the same row to correspond to the direct lunar position of the sun, the circumferential direction of the sun by a certain reference angle by a single power member 253 Backtracking control can be performed to remove shadows generated between the photovoltaic panels 200 adjacent to each other in the same row by rotating the same in the reverse direction (direction moving from east to west).

다만, 상술한 방식으로 백트래킹 제어를 수행할 경우, 음영을 제거하기 위하여 직달일사위치를 모든 태양광 패널(200)들이 포기하도록 구성하는 것으로서, 직달일사위치를 포기함에 따른 발전 효율 저하가 트레이드 오프로서 작용한다.However, when the backtracking control is performed in the above-described manner, all the solar panels 200 are configured to give up the direct sunlight position in order to remove the shadow, and the reduction in power generation efficiency due to abandoning the direct solar radiation position is a trade-off. acts as

또한, 이격 간격(GAP)이 일정 기준값 이하로 작으면 백트래킹 제어만으로도 음영을 완벽하게 제거할 수 없기 때문에 반드시 음영이 발생하게 된다.In addition, if the gap GAP is smaller than a predetermined reference value, the shadow is necessarily generated because the shadow cannot be completely removed only by the backtracking control.

따라서, 본 발명의 다른 일 실시예에서는, 도 3에서와 같이 서로 동일한 행에 속하는 태양광 패널(200)들에 대하여, 앞열에 속하는 태양광 패널(200)의 회전각(AGL)을 기초로, 앞열과 바로 인접한 후열에 속하는 태양광 패널(200)의 회전각(AGL)을 제어할 수 있다.Therefore, in another embodiment of the present invention, based on the rotation angle (AGL) of the solar panel 200 belonging to the front row with respect to the solar panels 200 belonging to the same row as in FIG. 3, The rotation angle AGL of the solar panel 200 belonging to the rear row immediately adjacent to the front row may be controlled.

예를 들어, 서로 동일한 행에 속하는 태양광 패널(200)들 중에서, 제1 열(C1) 또는 가장 앞 열(가장 동쪽에 위치한 열)에 속하는 태양광 패널(200)을 제1 회전각(ALG1)으로 제어하고, 제1 열(C1)과 인접한 제2 열(C2)에 속하는 태양광 패널(200)을 제1 회전각(AGL1)보다 큰 제2 회전각(AGL2)으로 제어하고, 제2 열(C2)과 인접한 제3 열(C3)에 속하는 태양광 패널(200)을 제2 회전각(AGL1)보다 큰 제3 회전각(AGL3)으로 제어할 수 있다. For example, among the photovoltaic panels 200 belonging to the same row, the photovoltaic panel 200 belonging to the first column C1 or the frontmost column (the easternmost column) is set at the first rotation angle ALG1 ) and control the solar panel 200 belonging to the second row C2 adjacent to the first row C1 to a second rotation angle AGL2 greater than the first rotation angle AGL1, and the second The solar panel 200 belonging to the third row C3 adjacent to the row C2 may be controlled at a third rotation angle AGL3 greater than the second rotation angle AGL1 .

여기서, 제1 회전각(AGL1)은, 태양 전지판(210)을 이루는 면이 태양빛과 수직하도록 결정되는 각도(즉, 태양빛 입사각이 90도가 되도록 결정되는 각도)일 수 있으며, 태양의 고도각에 따라 산술적으로 결정될 수 있다. 태양의 고도각은, 태양광 패널(200)이 설치된 지역의 위치, 날짜, 및 시간에 따라 결정될 수 있으며, 고도각에 따라 태양빛이 수직하게 입사될 수 있는 회전각을 결정하는 산술식은 통상의 기술자가 공지기술을 참조하여 용이하게 설정할 수 있으므로 구체적인 설명은 생략한다.Here, the first rotation angle AGL1 may be an angle determined so that the surface constituting the solar panel 210 is perpendicular to the sunlight (ie, an angle determined such that the incident angle of sunlight is 90 degrees), and the elevation angle of the sun can be determined arithmetically. The elevation angle of the sun may be determined according to the location, date, and time of the region where the solar panel 200 is installed, and the arithmetic formula for determining the rotation angle at which the sunlight can be vertically incident according to the elevation angle is a conventional Since the technician can easily set it with reference to the known technology, a detailed description thereof will be omitted.

제2 내지 제3 회전각(AGL1~3)은, 태양광 패널(200)에 음영이 발생하지 않는 각도일 수 있다. 여기서, 음영이 발생하지 않는 각도는 자신의 앞열에 위치한 회전각보다 크게 설정되어야 하며, 태양의 고도각에 따른 산술식에 의해 결정될 수 있으며, 구체적인 방법은 후술한다.The second to third rotation angles AGL1 to 3 may be angles at which shadows do not occur in the solar panel 200 . Here, the angle at which the shadow does not occur should be set to be larger than the rotation angle located in the front row of the user, and may be determined by an arithmetic expression according to the elevation angle of the sun, and a specific method will be described later.

한편, 이격 거리(GAP)가 일정 기준값 이하로 작을 경우, 음영이 발생하지 않는 각도가 존재하지 않을 수 있다. 이 경우, 인접한 앞열의 태양광 패널로 인해 음영이 발생하는 영역인 음영 영역으로 인한 발전 손실과 음영 영역 이외의 나머지 영역인 발전 영역의 태양빛 입사각에 따른 발전량 사이의 트레이트오프 지점을 결정하는 것이 유리하다.On the other hand, when the separation distance GAP is smaller than a predetermined reference value, there may not be an angle at which a shadow does not occur. In this case, it is important to determine the trade-off point between the power generation loss due to the shaded area, which is the area shaded by the solar panels in the adjacent front row, and the amount of power generation according to the sunlight incident angle of the power generation area, which is the remaining area other than the shaded area. It is advantageous.

즉, 음영 영역을 최소화하면, 발전 영역이 넓어져 발전 효율이 증가하지만, 태양빛 입사각이 90도보다 낮아지도록 회전각(AGL)을 제어해야 하므로, 발전 영역의 단위 면적당 발전량은 감소한다. 따라서, 음영 영역을 줄이는 것과 발전 영역에 태양빛 입사각을 최대한 90도에 가깝게 유지하는 것 사이의 트레이트 오프 지점을 명확히 설정하여 최적의 발전 효율을 제공할 수 있는 방안이 제공되어야 한다.That is, if the shaded area is minimized, the power generation area is widened to increase the power generation efficiency, but since the rotation angle AGL must be controlled so that the angle of incidence of sunlight is lower than 90 degrees, the amount of power generated per unit area of the power generation area is reduced. Therefore, a method for providing optimal power generation efficiency by clearly setting a trade-off point between reducing the shaded area and maintaining the incident angle of sunlight as close to 90 degrees as possible in the power generation area should be provided.

본 발명의 일 실시예에서는, 이러한 음영 영역의 크기와 발전 영역의 단위 면당 발전 효율 사이의 트레이트오프 지점을 명확히 하기 위하여, 빅데이터 기반으로 음영 영역의 면적 비율에 따른 발전효율을 데이터테이블로 구성하고, 구성된 데이터테이블을 참조하여 최적의 음영 영역 크기에 대응하는 회전각(AGL)을 결정하는 방법을 함께 제공한다.In one embodiment of the present invention, in order to clarify the trade-off point between the size of the shaded area and the power generation efficiency per unit surface of the power generation area, the power generation efficiency according to the area ratio of the shaded area is configured as a data table based on big data. and a method of determining the rotation angle (AGL) corresponding to the optimal size of the shaded area by referring to the configured data table is also provided.

도 4는 일 실시예에 따른 빅데이터 기반으로 태양광 트래킹을 제어하는 태양광 발전 시스템의 구성도이다.4 is a configuration diagram of a solar power generation system for controlling solar tracking based on big data according to an embodiment.

도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 빅데이터 기반으로 태양광 트래킹을 제어하는 태양광 발전 시스템은, 복수의 열들(C1~Cn)과 행들에 따라 배치되는 다수의 태양광 패널(200)들; 태양광 패널(200)들과 물리적으로 연결되어 태양광 패널(200)들 각각의 회전 운동을 위한 동력을 제공하는 그룹 트래킹 제어부(300)들; 및 그룹 트래킹 제어부(300)들 각각에 제어 명령을 전달하여 회전 운동을 제어하는 중앙 제어 서버(100)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the solar power generation system for controlling solar tracking based on big data according to an embodiment includes a plurality of solar panels 200 arranged according to a plurality of columns C1 to Cn and rows. ; Group tracking control units 300 that are physically connected to the solar panels 200 to provide power for the rotational motion of each of the solar panels 200; And it may include a central control server 100 for controlling the rotational movement by transmitting a control command to each of the group tracking control unit (300).

행들 각각은 동서 방향으로 미리 지정된 이격 간격(GAP)만큼 서로 이격되어 배치된 태양광 패널(200)들을 지시하고, 열들(C1~Cn) 각각은 남북 방향으로 서로 이격되어 배치된 태양광 패널(200)들을 지시할 수 있다.Each of the rows indicates the solar panels 200 that are spaced apart from each other by a predetermined distance GAP in the east-west direction, and each of the columns C1-Cn are spaced apart from each other in the north-south direction. ) can be indicated.

그룹 트래킹 제어부(300)들 각각은, 열들(C1~Cn) 각각과 1:1로 대응하고, 대응하는 열에 속하는 태양광 패널(200)들의 회전 운동을 동일한 회전각으로 동작시킬 수 있다.Each of the group tracking control units 300 may correspond to each of the columns C1 to Cn 1:1, and may operate the rotational motion of the solar panels 200 belonging to the corresponding column at the same rotation angle.

예를 들어, 제1 열(C1)과 물리적으로 연결된 그룹 트래킹 제어부(300)는, 제1 열(C1)에 속하는 태양광 패널(200)들의 회전 운동을 동시에 동일한 회전각이 되도록 동작시킬 수 있다.For example, the group tracking control unit 300 physically connected to the first row C1 may simultaneously operate the rotational motions of the solar panels 200 belonging to the first row C1 to have the same rotation angle. .

같은 방식으로, 제2 열(C2) 과 물리적으로 연결된 그룹 트래킹 제어부(300)는, 제2 열(C2)에 속하는 태양광 패널(200)들의 회전 운동을 동시에 동일한 회전각으로 동작시킬 수 있다.In the same way, the group tracking control unit 300 physically connected to the second row C2 may simultaneously operate the rotational motions of the solar panels 200 belonging to the second row C2 at the same rotation angle.

이를 위해, 그룹 트래킹 제어부(300)는, 대응하는 열에 속하는 태양광 패널(200)들 각각의 전후구동축(252) 모두와 물리적으로 연결될 수 있으며, 하나 이상의 파워 실린더로 구성될 수 있다.To this end, the group tracking control unit 300 may be physically connected to all of the front and rear drive shafts 252 of each of the solar panels 200 belonging to the corresponding row, and may be composed of one or more power cylinders.

또 다른 예시로, 그룹 트래킹 제어부(300)는, 태양광 패널(200)들 각각에 포함된 모터형 회전 제어부(250)와 유선으로 연결되어 회전 제어부(250)의 회전 운동을 동시에 동일한 회전각으로 제어할 수 있다.As another example, the group tracking control unit 300 is connected to the motor-type rotation control unit 250 included in each of the solar panels 200 by wire to simultaneously perform the rotational movement of the rotation control unit 250 at the same rotation angle. can be controlled

즉, 그룹 트래킹 제어부(300)는, 도 2에 도시한 것처럼 동일한 행이 아니라, 동일한 열에 속하는 태양광 패널(200)들의 회전각을 동일하게 제어하도록 구성되기 때문에, 서로 다른 2개의 그룹 트래킹 제어부(300)들을 이용하여 앞열 및 앞열 바로 뒤에 위치한 후열의 회전각을 서로 다르게 제어할 수 있다.That is, the group tracking control unit 300 is configured to control the rotation angle of the solar panels 200 belonging to the same column, not the same row as shown in FIG. 2 , so that two different group tracking control units ( 300) can be used to control the rotation angle of the front row and the rear row located just behind the front row differently.

한편 여기서는 그룹 트래킹 제어부(300)가 각 열과 1:1로 대응하는 것으로 도시하고 설명하였으나, 필요에 따라 태양광 패널(200)들 각각의 회전각을 각각의 태양광 패널(200)이 설치된 위치에 따른 태양의 고도각 및 자신과 인접한 바로 앞열에 위치한 태양광 패널(200)의 회전각에 따라 각각 개별적으로 동작시키는 것도 가능하다.Meanwhile, here, the group tracking control unit 300 has been illustrated and described as corresponding to each row 1:1, but as necessary, the rotation angle of each of the photovoltaic panels 200 is set at the location where each photovoltaic panel 200 is installed. It is also possible to individually operate each according to the elevation angle of the sun and the rotation angle of the solar panel 200 located in the immediate front row adjacent to the solar panel 200 .

이 경우, 그룹 트래킹 제어부(300)는 태양광 패널(200)들 각각에 포함된 회전 제어부(250, 즉 모터)와 동일한 개념으로 사용되고, 중앙 제어 서버(100)는, 태양광 패널(200)들 각각에 포함된 회전 제어부(250, 즉 모터)에 원격으로(또는 유선 네트워크를 통해) 제어 명령을 전달하는 방식으로 회전각을 개별적으로 제어할 수 있다.In this case, the group tracking control unit 300 is used in the same concept as the rotation control unit 250 (that is, the motor) included in each of the solar panels 200 , and the central control server 100 is the solar panel 200 . The rotation angle can be individually controlled by transmitting a control command remotely (or via a wired network) to the rotation controller 250 (that is, the motor) included in each.

도 5는 일 실시예에 따른 태양광 패널의 구조를 설명하기 위한 개념도이다. 도 6은 중앙 제어 서버에서 음영 영역의 비율을 산출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.5 is a conceptual diagram for explaining a structure of a solar panel according to an embodiment. 6 is a diagram for explaining a process of calculating a ratio of a shaded area in a central control server.

도 5를 참조하면, 태양광 패널(200)은, 메인 프레임(220) 상에 설치된 태양광 센서(201); 및 메인 프레임(220) 상에 격자형으로 설치된 태양 전지판(210)들을 통과하도록 설치된 와이어형 열 센서(202)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5 , the solar panel 200 includes a solar sensor 201 installed on the main frame 220 ; And it may further include a wire-type thermal sensor 202 installed to pass through the solar panels 210 installed in a grid type on the main frame 220 .

태양광 센서(201)는, 태양광 패널(200)에 입사되는 광량을 측정할 수 있다.The solar sensor 201 may measure the amount of light incident on the solar panel 200 .

와이어형 열 센서(202)는, 태양광 패널(200)에서 발생하는 열량을 측정할 수 있다.The wire-type thermal sensor 202 may measure the amount of heat generated by the solar panel 200 .

중앙 제어 서버(100)는, 태양광 센서(201)를 이용하여 측정된 광량과 와이어형 열 센서(202)를 이용하여 측정된 열량을 기반으로 태양광 패널(200)들 각각의 단위 면적(예를 들어 m2) 당 예측 발전량을 결정할 수 있다.The central control server 100 is, based on the amount of light measured using the solar sensor 201 and the amount of heat measured using the wire-type thermal sensor 202, the unit area of each of the solar panels 200 (eg, For example, it is possible to determine the predicted power generation per m 2 ).

예를 들어, 중앙 제어 서버(100)는, 태양의 일출과 일몰 사이의 시간에서 광량과 열량을 수집하고, 수집된 광량과 열량에 따른 단위 면적당 발전량을 선형 회귀분석(linear regression analysis)를 이용하여 분석함으로써, 예측 발전량을 결정하는 선형 회귀식을 아래의 수학식 1과 같이 결정할 수 있다.For example, the central control server 100 collects the amount of light and heat in the time between sunrise and sunset of the sun, and calculates the amount of power per unit area according to the collected light and heat by using a linear regression analysis. By analyzing, a linear regression equation for determining the predicted power generation amount can be determined as in Equation 1 below.

Figure 112021119407986-pat00001
Figure 112021119407986-pat00001

수학식 1에서, Y`는 일출과 일몰 사이의 시간에 따른 단위 면적당 예측 발전량이고, a와 b는 선형 회귀 계수들이며, x1은 태양의 일출과 일몰 사이의 시간에 따른 광량이고, x2는 태양의 일출과 일몰 사이의 시간에 따른 열량일 수 있다.In Equation 1, Y` is the predicted power generation amount per unit area according to time between sunrise and sunset, a and b are linear regression coefficients, x1 is the amount of light according to the time between sunrise and sunset of the sun, and x2 is the amount of light generated by the sun It may be the amount of heat over time between sunrise and sunset.

즉, 중앙 제어 서버(100)는, 광량과 열량에 따른 단위 면적당 발전량을 태양의 일출과 일몰 사이의 시간(즉, 태양의 고도각의 변화에 따른 시간)에서 지속적으로 측정하여 빅데이터를 구성하고, 구성된 빅데이터를 선형 회귀분석을 이용하여 분석함으로써 수학식 1에 따른 선형 회귀식을 결정한다.That is, the central control server 100 continuously measures the amount of power generation per unit area according to the amount of light and heat in the time between the sunrise and sunset of the sun (that is, the time according to the change in the elevation angle of the sun) to construct big data and , a linear regression equation according to Equation 1 is determined by analyzing the configured big data using linear regression analysis.

따라서, 고도각마다 대응하는 각각의 선형 회귀식이 수학식 1과 같은 형태로 특정될 수 있고, 중앙 제어 서버(100)는 여기서 특정되는 선형 회귀식을 통해 예측 발전량을 결정할 수 있다.Accordingly, each linear regression equation corresponding to each elevation angle may be specified in the form of Equation 1, and the central control server 100 may determine the predicted power generation amount through the linear regression equation specified here.

한편, 중앙 제어 서버(100)는, 광량, 열량, 설치 장소 주변에 대한 국지적 날씨 기록, 및/또는 국지적 날씨에 따른 발전량 감소량을 수집하여 빅데이터를 구성하고, 구성된 빅데이터를 학습 데이터로 이용하여 인공신경망(artificial neural network)을 지도학습시키고, 지도학습된 인공신경망을 이용하여 태양광 패널들 각각의 예측 발전량을 결정할 수도 있다.On the other hand, the central control server 100 configures big data by collecting the amount of light, heat, local weather records around the installation place, and/or the amount of power generation reduction according to the local weather, and using the configured big data as learning data. An artificial neural network may be supervised and the predicted power generation amount of each of the solar panels may be determined using the supervised artificial neural network.

국지적 날씨 기록은 구름이나 눈, 비 등 갑작스런 기후 변화를 의미할 수 있으며, 외부의 기상청 운영 서버로부터 수집할 수 있다. 또한, 단위 면적당 발전량은 실시간으로 태양광 패널(200)에 대하여 수집함으로써 획득될 수 있으며, 발전량 감소량은 관리자로부터 입력받거나 외부의 기상청 운영 서버 또는 발전소 운영 서버 등으로부터 획득될 수 있다.Local weather records may mean sudden changes in climate, such as clouds, snow, or rain, and may be collected from an external server operated by the Korea Meteorological Administration. In addition, the amount of power generation per unit area may be obtained by collecting the photovoltaic panel 200 in real time, and the amount of power generation reduction may be input from a manager or obtained from an external Meteorological Administration operating server or power plant operating server.

또한, 중앙 제어 서버(100)는, 태양의 고도각에 따른 태양판 전지(210)들의 전체 면적 대비 음영 영역의 비율을 미리 정의된 수학식을 이용하여 결정하고, 태양의 고도각과 태양의 일출과 일몰 사이의 시간(즉, 태양의 고도각의 변화에 따른 시간) 사이의 관계 변환을 이용하여, 태양의 일출과 일몰 사이의 시간에 따른 음영 영역의 비율을 결정할 수 있다.In addition, the central control server 100 determines the ratio of the shaded area to the total area of the solar panel cells 210 according to the elevation angle of the sun using a predefined equation, The ratio of the shaded area according to the time between sunrise and sunset of the sun may be determined by using the transformation of the relationship between the time between sunsets (that is, the time according to the change in the elevation angle of the sun).

구체적으로, 도 6을 참조하면, 동일한 행에 속하는 태양광 패널(200)들 중에서 서로 인접한 태양광 패널(200)들 사이의 이격 거리(GAP)는, 다음의 수학식 2와 같이 결정된다.Specifically, referring to FIG. 6 , the separation distance GAP between the photovoltaic panels 200 adjacent to each other among the photovoltaic panels 200 belonging to the same row is determined as in Equation 2 below.

Figure 112021119407986-pat00002
Figure 112021119407986-pat00002

수학식 2를 참조하면, 이격 거리(GAP)는, 서로 인접한 태양광 패널(200)들 중 앞열에 배치된 태양광 패널(200)의 회전각(AGL1), 후열에 배치된 태양광 패널(200)의 회전각(AGL2), 태양판 패널(200)의 회전축(AXIS)에서 태양판 전지(210)의 일단까지의 거리(L), 음영 영역의 거리(d), 태양의 고도각(SL) 및 음영 영역의 지면에 대한 수평 거리(T)를 이용하여 결정될 수 있다.Referring to Equation 2, the separation distance GAP is the rotation angle AGL1 of the photovoltaic panel 200 disposed in the front row among the photovoltaic panels 200 adjacent to each other, and the photovoltaic panel 200 disposed in the rear row. ) rotation angle (AGL2), the distance from the rotation axis (AXIS) of the solar panel 200 to one end of the solar panel cell 210 (L), the distance of the shaded area (d), the elevation angle of the sun (SL) and a horizontal distance T of the shaded area to the ground.

이때, 음영 영역의 지면에 대한 수평 거리(T)는 다음의 수학식 3에 의해 결정될 수 있다.In this case, the horizontal distance T of the shaded area to the ground may be determined by Equation 3 below.

Figure 112021119407986-pat00003
Figure 112021119407986-pat00003

즉, 수학식 3을 수학식 2에 대입하면, 서로 인접한 태양광 패널(200)들 중 후열에 배치된 태양광 패널(200)에 생기는 음영 영역의 거리(d)를 결정할 수 있으며, 음영 영역의 거리(d)가 0일 때, 후열에 배치된 태양광 패널(200)의 회전각(AGL2)을 구하면, 음영이 발생하지 않기 위한 회전각(AGL2)도 산출할 수가 있다.That is, by substituting Equation 3 into Equation 2, it is possible to determine the distance d of the shaded area generated in the photovoltaic panel 200 disposed in the rear row among the photovoltaic panels 200 adjacent to each other. When the distance d is 0, if the rotation angle AGL2 of the solar panel 200 disposed in the rear row is obtained, the rotation angle AGL2 for preventing the shading from occurring can also be calculated.

또한, 중앙 제어 서버(100)는, 음영 영역의 거리(d)를 이용하여 태양판 전지(210)들의 전체 면적 대비 음영 영역의 비율(ratio)을 아래의 수학식 4와 같이 결정할 수 있다.Also, the central control server 100 may determine the ratio of the shaded area to the total area of the solar panel cells 210 by using the distance d of the shaded area as in Equation 4 below.

Figure 112021119407986-pat00004
Figure 112021119407986-pat00004

또한, 태양의 일출과 일몰 사이의 시간(즉, 태양의 고도각의 변화에 따른 시간)과 태양광 패널(200)들이 설치된 위치에 따른 고도각 사이의 관계 변환을 이용하여, 태양의 일출과 일몰 사이의 시간에 따른 음영 영역의 비율을 결정할 수 있다. In addition, by using the transformation of the relationship between the time between sunrise and sunset of the sun (that is, the time according to the change in the elevation angle of the sun) and the elevation angle according to the location where the solar panels 200 are installed, the sunrise and sunset of the sun It is possible to determine the proportion of the shaded area according to time between the two.

이때, 태양의 일출과 일몰 사이의 시간(즉, 태양의 고도각의 변화에 따른 시간)과 태양광 패널(200)들이 설치된 위치에 따른 고도각은 널리 공지되어 있는 수식을 이용하여 산출할 수 있으므로, 이러한 수식을 기반으로 관계 변환이 가능함은 자명하다.At this time, the time between sunrise and sunset of the sun (that is, the time according to the change in the elevation angle of the sun) and the elevation angle according to the location where the solar panels 200 are installed can be calculated using a well-known formula. , it is self-evident that relationship transformation is possible based on these formulas.

본 발명의 일 실시예에 다른 중앙 제어 서버(100)는, 음영 영역을 회피할 수 없을 때(즉, 이격 거리(GAP)가 너무 짧아서 인접한 태양광 패널들 각각의 회전각들을 조정하더라도, 음영 영역이 해당 시간대에서 반드시 존재하는 경우), 동일한 행에 속하는 인접한 2개의 태양광 패널들 사이에 최적의 회전각을 결정할 수 있다.The central control server 100 according to an embodiment of the present invention, when the shaded area cannot be avoided (that is, the separation distance GAP is too short to adjust the rotation angles of each of the adjacent solar panels, the shaded area ), the optimal rotation angle between two adjacent solar panels belonging to the same row can be determined.

도 7은 일 실시예에 따른 중앙 제어 서버의 제어 동작을 예시적으로 나타낸 흐름도이다.7 is a flowchart exemplarily illustrating a control operation of a central control server according to an embodiment.

도 7을 참조하면, 중앙 제어 서버(100)는, 먼저 태양광이 수직으로 입사하도록 태양광 패널(200)들 각각의 회전각을 제어할 수 있다(S100).Referring to FIG. 7 , the central control server 100 may first control the rotation angle of each of the solar panels 200 so that sunlight is vertically incident ( S100 ).

예를 들어, 단계 S100에서, 중앙 제어 서버(100)는, 태양광 패널(200)들이 설치된 위치, 날짜 및 시각에 기초하여 태양의 고도각을 결정하고, 결정된 고도각에 기초하여 태양광이 수직으로 입사하기 위한 회전각을 결정하고, 결정된 회전각으로 태양광 패널(200)들 각각의 회전각을 제어할 수 있다.For example, in step S100, the central control server 100 determines the elevation angle of the sun based on the location, date and time in which the solar panels 200 are installed, and the sunlight is vertical based on the determined elevation angle. It is possible to determine a rotation angle for the incident to the light, and control the rotation angle of each of the solar panels 200 by the determined rotation angle.

일 실시예에서, 중앙 제어 서버(100)는, 외부의 기상 서버(미도시)에 위치, 날짜 및 시각을 제공하고, 기상 서버로부터 고도각을 수신하는 방식으로 태양의 고도각을 결정할 수 있다.In one embodiment, the central control server 100 may determine the elevation angle of the sun in a manner that provides the location, date and time to an external weather server (not shown), and receives the elevation angle from the weather server.

또 다른 예시로, 중앙 제어 서버(100)는, 미리 입력된 고도각 산출식에 따라 태양의 고도각을 결정할 수도 있다. 여기서 고도각 산출식은 널리 알려져있으므로 구체적인 설명은 생략한다.As another example, the central control server 100 may determine the elevation angle of the sun according to an elevation angle calculation formula input in advance. Here, the altitude angle calculation formula is widely known, so a detailed description thereof will be omitted.

단계 S100에서 중앙 제어 서버(100)는, 태양광 패널(200)들마다 개별적으로 태양광이 수직으로 입사하기 위한 회전각을 결정하고, 결정된 회전각을 이용하여 태양광 패널(200)의 각각의 회전각을 제어할 수 있다. 다만, 태양광 패널(200)들 전체가 차지하는 면적이 미리 설정된 기준 면적 이내에 위치하는 경우, 태양광 패널(200)들을 모두 동일한 회전각으로 제어할 수도 있다. (이 경우, 회전각은, 태양광 패널(200)들 전체가 차지하는 면적 내에서의 중심 위치를 기준으로 결정된 고도각에 기초하여 결정될 수 있다.)In step S100, the central control server 100 determines a rotation angle for vertically incident sunlight individually for each of the solar panels 200, and uses the determined rotation angle for each of the solar panels 200. The rotation angle can be controlled. However, when the entire area occupied by the solar panels 200 is located within a preset reference area, all of the solar panels 200 may be controlled at the same rotation angle. (In this case, the rotation angle may be determined based on the elevation angle determined based on the central position within the area occupied by the entire solar panel 200 .)

중앙 제어 서버(100)는, 각 열에 속하는 태양광 패널들에서 음영 영역이 존재하는지 판단할 수 있다(S110).The central control server 100 may determine whether a shaded area exists in the solar panels belonging to each column (S110).

예를 들어, 중앙 제어 서버(100)는, 가장 동쪽에 배치된 첫번째 열에 속하는 제1 태양광 패널의 회전각과 두번째 열에 속하는 제2 태양광 패널의 회전각 및 고도각을 기초로, 수학식 3을 수학식 2에 대입하여 결정된 음영 영역의 거리(d)가 0이 아닌 경우, 음영 영역이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.For example, the central control server 100 calculates Equation 3 based on the rotation angle of the first solar panel belonging to the first row and the rotation angle and elevation angle of the second solar panel belonging to the second row disposed in the easternmost column When the distance d of the shaded area determined by substituting in Equation 2 is not 0, it may be determined that the shaded area exists.

단계 S110에서 음영 영역이 존재하는 것으로 판단되면, 중앙 제어 서버(100)는, 두번째 열에 속하는 태양광 패널들부터 열에 따라 순차적으로 음영 영역을 제거하기 위한 회전각을 결정할 수 있다(S120). If it is determined that the shaded area exists in step S110, the central control server 100 may determine a rotation angle for sequentially removing the shaded area according to the row from the solar panels belonging to the second row (S120).

예를 들어, 단계 S120에서, 중앙 제어 서버(100)는, 첫번째 열에 속하는 태양광 패널의 회전각과 고도각을 기초로, 수학식 2 및 3에 따른 음영 영역의 거리(d)가 0이 되기 위한 두번째 열에 속하는 태양광 패널의 회전각을 결정할 수 있다.For example, in step S120, the central control server 100, based on the rotation angle and the elevation angle of the solar panel belonging to the first row, the distance (d) of the shaded area according to Equations 2 and 3 is 0 The rotation angle of the solar panel belonging to the second row can be determined.

같은 방식으로, 중앙 제어 서버(100)는, i(i는 2보다 크거나 같고 n보다 작은 자연수, n은 열들의 총 갯수)번째 열에 속하는 태양광 패널의 회전각과 고도각을 기초로, 음영 영역의 거리(d)가 0이 되기 위한 i+1번째 열에 속하는 태양광 패널의 회전각을 결정하는 과정을 두번째 열부터 각 열마다 반복할 수 있다.In the same way, the central control server 100, based on the rotation angle and elevation angle of the solar panel belonging to the i (i is a natural number greater than or equal to 2 and less than n, n is the total number of columns)-th column, the shaded area The process of determining the rotation angle of the photovoltaic panel belonging to the i+1th column for the distance d to be 0 may be repeated for each column from the second column.

이때, 단계 S120에서 결정되는 회전각은 동일한 열에 속하는 태양광 패널들에 대하여 동일한 값으로 결정될 수 있다. 즉, 임의의 i번째 열에 속하는 태양광 패널들은 모두 동일한 회전각으로 결정될 수 있다.In this case, the rotation angle determined in step S120 may be determined as the same value for the solar panels belonging to the same column. That is, all of the solar panels belonging to the i-th column may be determined to have the same rotation angle.

한편, 이때 도 3에서 같이 태양이 동쪽에 크게 치우쳐져 있는 경우, i번째 열에 속하는 태양광 패널의 회전각에 음영 영역의 거리(d)가 0이 되기 위한 보정각을 더한 값으로 i+1번째 열에 속하는 태양광 패널의 회전각이 결정될 수 있다. 즉, 앞 열에 속하는 태양광 패널로 인한 음영 영역을 제거하려면 바로 후 열에 속하는 태양광 패널의 회전각을 보정각만큼 증가시켜야 음영 영역이 해소될 수 있다.On the other hand, in this case, as shown in FIG. 3 , when the sun is largely deviated to the east, the i+1th value is the value obtained by adding the correction angle for the distance d of the shaded area to be 0 to the rotation angle of the solar panel belonging to the i-th column. The rotation angle of the solar panel belonging to the row may be determined. That is, in order to remove the shaded area due to the solar panel belonging to the front row, the rotation angle of the solar panel belonging to the immediately following row must be increased by the correction angle to solve the shaded area.

예를 들어, 앞선 도 3을 다시 참조하여 설명하면, 첫번째 열(C1)에 속하는 태양광 패널의 회전각(AGL1)에 보정각을 더한 값으로 2번째 열(C2)에 속하는 태양광 패널의 회전각(AGL2)을 결정하고, 두번째 열(C2)에 속하는 태양광 패널의 회전각(AGL2)에 보정각을 더한 값으로 3번째 열(C3)에 속하는 태양광 패널의 회전각(AGL3)을 결정할 수 있다.For example, referring back to FIG. 3 above, it is a value obtained by adding a correction angle to the rotation angle AGL1 of the solar panel belonging to the first column C1, and the rotation of the solar panel belonging to the second column C2 The angle (AGL2) is determined, and the rotation angle (AGL3) of the solar panel belonging to the third column (C3) is determined by adding the correction angle to the rotation angle (AGL2) of the solar panel belonging to the second column (C2). can

중앙 제어 서버(100)는, 각 열마다 순차적으로 회전각을 결정하는 단계 S130에서 음영 영역을 회피할 수 없는 기준 열이 존재하는지 판단할 수 있다(S130).The central control server 100 may determine whether there is a reference column that cannot avoid the shaded area in step S130 of sequentially determining the rotation angle for each column (S130).

예를 들어, 2번째 열보다 세번째 열의 회전각을 더 크게 결정하고, 세번째 열보다 네번째 열의 회전각을 더 크게 결정하여 음영 영역을 제거하는 동안, 특정 기준 열에서 음영 영역의 거리(d)가 0이 되는 회전각이 존재하지 않을 수 있다.For example, while determining the rotation angle of the third column to be larger than the second column and removing the shaded area by determining the rotation angle of the fourth column to be larger than the third column, the distance (d) of the shaded area in a specific reference column is 0 The rotation angle may not exist.

즉, 단계 S120에서, 중앙 제어 서버(100)는, 수학식 2 및 3에 따른 음영 영역의 거리(d)가 0이 되기 위한, i+1번째 열에 속하는 태양광 패널의 회전각이 존재하지 않는 경우, i+1번째 열을 음영 영역을 회피할 수 없는 기준열(reference row)로 결정할 수 있다.That is, in step S120, the central control server 100, for the distance d of the shaded area according to Equations 2 and 3 to be 0, the rotation angle of the solar panel belonging to the i+1th column does not exist. In this case, the i+1th column may be determined as a reference row in which the shaded area cannot be avoided.

단계 S130에서 기준 열이 존재하는 것으로 결정된 경우, 중앙 제어 서버(100)는, 기준 열에 속하는 태양광 패널들부터 마지막 열들에 속하는 태양광 패널들까지 열에 따라 순차적으로, 서로 인접한 2개의 열들 각각에 속하는 태양광 패널들의 회전각을 결정할 수 있다(S140).When it is determined in step S130 that the reference row exists, the central control server 100 sequentially from the solar panels belonging to the reference row to the solar panels belonging to the last rows belongs to each of the two adjacent rows. A rotation angle of the solar panels may be determined (S140).

구체적으로, 단계 S140에서 중앙 제어 서버(100)는, 태양의 일출과 일몰 사이의 시간에 따른 음영 영역의 비율과 회귀 분석에 따른 예측 발전량을 기초로 서로 인접한 2개의 열들 각각에 속하는 태양광 패널(200)들의 회전각을 결정할 수 있다.Specifically, in step S140, the central control server 100 controls the solar panel ( 200) can determine the rotation angle.

예를 들어, 중앙 제어 서버(100)는, 기준 열에 속하는 제3 태양광 패널들의 회전각을 기준 회전각부터 미리 설정된 간격만큼 점차 감소시키고(즉 기준 열의 음영 영역이 증가), 기준 열과 인접한 후열에 속하는 제4 태양광 패널들의 회전각을 기준 회전각부터 미리 설정된 간격만큼 점차 증가(즉 음영 영역의 감소)시키면서, 음영 영역의 비율과 예측 발전량을 곱한 값으로 정의되는 발전 손실량을 제3 태양광 패널들 중 하나와 제4 태양광 패널들 중 하나에서 각각 산출할 수 있다. 여기서 기준 회전각은, 기준 열과 인접한 앞열에 속하는 태양광 패널들에 대하여 결정된 회전각에서 보정각을 더한 값일 수 있다.For example, the central control server 100 gradually decreases the rotation angle of the third solar panels belonging to the reference column by a preset interval from the reference rotation angle (that is, the shaded area of the reference column increases), and in the rear row adjacent to the reference column. While gradually increasing the rotation angle of the fourth solar panel belonging to the reference rotation angle by a preset interval (that is, reduction of the shaded area), the amount of power generation loss defined as a value obtained by multiplying the ratio of the shaded area and the predicted power generation amount is calculated by the third solar panel One of them and one of the fourth solar panels can be calculated, respectively. Here, the reference rotation angle may be a value obtained by adding a correction angle to the rotation angle determined with respect to the solar panels belonging to the front row adjacent to the reference row.

중앙 제어 서버(100)는, 산출된 2개의 발전 손실량의 합산값이 최소가 되도록 제3 태양광 패널들의 회전각과 제4 태양광 패널들의 회전각을 결정할 수 있다.The central control server 100 may determine the rotation angles of the third solar panels and the rotation angles of the fourth solar panels so that the sum of the calculated two power generation losses is minimized.

최종적으로 중앙 제어 서버(100)는, 단계 S120에서 결정된 회전각과 단계 S140에서 결정된 회전각을 이용하여 태양광 패널들 각각의 회전각을 제어함으로써 모든 열들에 대한 태양광 패널의 회전각이 최적 효율이 되도록 제어한다.Finally, the central control server 100 controls the rotation angle of each of the solar panels using the rotation angle determined in step S120 and the rotation angle determined in step S140 so that the rotation angle of the solar panel for all rows is optimally efficient. control as much as possible.

종합하면, 중앙 제어 서버(100)는, 태양광이 수직 입사하도록 태양광 패널들의 회전각을 제어시킨 후(S100), 음영 영역이 존재하는 경우(S110) 가장 동쪽에 위치한 열부터 순차적으로 음영 영역을 제거하도록 회전각을 결정하며(S120), 회전각을 결정하는 과정에서 음영 영역을 회피할 수 없는 기준 열이 발생하는 경우(S130), 해당 기준 열부터 마지막 열까지의 회전각에 대해서는 음영 영역의 비율과 예측 발전에 따른 발전 손실량이 최소가 되도록, 서로 인접한 열들에 속하는 태양광 패널들 사이의 회전각을 결정한다(S140).In summary, the central control server 100 controls the rotation angle of the solar panels so that sunlight is vertically incident (S100), and when there is a shaded area (S110), the shaded area sequentially from the easternmost row (S110). The rotation angle is determined to remove (S120), and in the process of determining the rotation angle, when a reference column that cannot avoid the shaded area occurs (S130), the shaded area for the rotation angle from the reference column to the last column The rotation angle between the photovoltaic panels belonging to adjacent rows is determined so that the ratio of and the amount of power generation loss according to the predicted power generation is minimized (S140).

한편, 상술한 단계들은 미리 설정된 시간 간격(예를 들어, 1시간 또는 30분)이내에 한번 이상 수행되지 않도록 제한됨으로써, 일시적인 기후 변화나 외부 환경 변화에 따라 빈번하게 회전각이 제어되지 않고, 기계적신 손실과 오작동을 최소화할 수 있다.On the other hand, the above-described steps are limited not to be performed more than once within a preset time interval (eg, 1 hour or 30 minutes), so that the rotation angle is not frequently controlled according to a temporary climate change or external environment change, Losses and malfunctions can be minimized.

도 8은 일 실시예에 따른 중앙 제어 서버의 하드웨어 구성을 예시적으로 나타낸 도면이다.8 is a diagram exemplarily illustrating a hardware configuration of a central control server according to an embodiment.

도 8을 참조하면, 중앙 제어 서버(100)는, 적어도 하나의 프로세서(110), 및 상기 적어도 하나의 프로세서(110)가 적어도 하나의 동작(operation)을 수행하도록 지시하는 명령어들(instructions)을 저장하는 메모리(memory, 120)를 포함할 수 있다.8, the central control server 100, at least one processor 110, and the at least one processor 110, instructions to instruct the at least one operation (operation) to perform (instruction) It may include a memory 120 for storing.

상기 적어도 하나의 동작은, 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명한 중앙 제어 서버(100)의 동작이나 기능들 중 적어도 일부를 포함할 수 있으며, 중복 설명을 방지하기 위하여 자세한 설명은 생략한다.The at least one operation may include at least some of the operations or functions of the central control server 100 described with reference to FIGS. 1 to 7 , and detailed descriptions will be omitted to avoid duplicate descriptions.

여기서 적어도 하나의 프로세서(110)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(120) 및 저장 장치(160) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(120)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중 하나일 수 있고, 저장 장치(160)는, 플래시메모리(flash-memory), 하드디스크 드라이브(HDD), 솔리드 스테이트 드라이브(SSD), 또는 각종 메모리 카드(예를 들어, micro SD 카드) 등일 수 있다.Here, the at least one processor 110 may mean a central processing unit (CPU), a graphics processing unit (GPU), or a dedicated processor on which methods according to embodiments of the present invention are performed. can Each of the memory 120 and the storage device 160 may be configured as at least one of a volatile storage medium and a non-volatile storage medium. For example, the memory 120 may be one of a read only memory (ROM) and a random access memory (RAM), and the storage device 160 is a flash-memory. , a hard disk drive (HDD), a solid state drive (SSD), or various memory cards (eg, micro SD card).

또한, 중앙 제어 서버(100)는, 무선 네트워크를 통해 통신을 수행하는 송수신 장치(transceiver)(130)를 포함할 수 있다. 또한, 중앙 제어 서버(100)는 입력 인터페이스 장치(140), 출력 인터페이스 장치(150), 저장 장치(160) 등을 더 포함할 수 있다. 중앙 제어 서버(100)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(170)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.In addition, the central control server 100 may include a transceiver 130 for performing communication through a wireless network. In addition, the central control server 100 may further include an input interface device 140 , an output interface device 150 , a storage device 160 , and the like. Each of the components included in the central control server 100 may be connected by a bus 170 to communicate with each other.

중앙 제어 서버(100)의 예를 들면, 통신 가능한 데스크탑 컴퓨터(desktop computer), 랩탑 컴퓨터(laptop computer), 노트북(notebook), 스마트폰(smart phone), 태블릿 PC(tablet PC), 모바일폰(mobile phone), 스마트 워치(smart watch), 스마트 글래스(smart glass), e-book 리더기, PMP(portable multimedia player), 휴대용 게임기, 네비게이션(navigation) 장치, 디지털 카메라(digital camera), DMB(digital multimedia broadcasting) 재생기, 디지털 음성 녹음기(digital audio recorder), 디지털 음성 재생기(digital audio player), 디지털 동영상 녹화기(digital video recorder), 디지털 동영상 재생기(digital video player), PDA(Personal Digital Assistant) 등일 수 있다.For example of the central control server 100, a communicable desktop computer (desktop computer), a laptop computer (laptop computer), a notebook (notebook), a smart phone (smart phone), a tablet PC (tablet PC), a mobile phone (mobile) phone), smart watch, smart glass, e-book reader, PMP (portable multimedia player), portable game console, navigation device, digital camera, DMB (digital multimedia broadcasting) ) player, digital audio recorder, digital audio player, digital video recorder, digital video player, PDA (Personal Digital Assistant), and the like.

본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.The methods according to the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions recorded on the computer readable medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and available to those skilled in the art of computer software.

컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함될 수 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.Examples of computer-readable media may include hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions may include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device described above may be configured to operate as at least one software module to perform the operations of the present invention, and vice versa.

또한, 상술한 방법 또는 장치는 그 구성이나 기능의 전부 또는 일부가 결합되어 구현되거나, 분리되어 구현될 수 있다. In addition, the above-described method or apparatus may be implemented by combining all or part of its configuration or function, or may be implemented separately.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. Although the above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art can variously modify and change the present invention within the scope without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You will understand that it can be done.

100: 중앙 제어 서버
200: 태양광 패널
300: 그룹 트래킹 제어부
100: central control server
200: solar panel
300: group tracking control unit

Claims (1)

직선 운동을 회전 운동으로 변환하는 방식으로 태양광을 트래킹하는 태양광 발전 시스템으로서,
복수의 열들(columns)과 행들(rows)로 배치되는 다수의 태양광 패널들;
상기 태양광 패널들과 물리적으로 연결되어 상기 태양광 패널들 각각의 회전 운동을 위한 동력을 제공하는 그룹 트래킹 제어부들; 및
상기 그룹 트래킹 제어부들 각각에 제어 명령을 전달하여 상기 회전 운동을 제어하는 중앙 제어 서버를 포함하고,
상기 행들 각각은 동서 방향으로 미리 지정된 이격 간격만큼 서로 이격되어 배치된 태양광 패널들을 지시하고,
상기 다수의 태양광 패널들 각각은,
메인 프레임 상에 배치된 복수의 태양 전지판들;
상기 메인 프레임의 후면에 결합되고 회전축을 포함하는 보조 프레임;
상기 회전축을 중심으로 회전각만큼 상기 메인 프레임 또는 상기 보조 프레임을 회전시키는 회전 제어부;
상기 회전축을 매개로 상기 보조 프레임과 물리적으로 연결되고 지면과 수직하게 고정되어 물리적 하중을 지지하는 지지부재;
상기 메인 프레임 상에 설치되어 광량을 측정하는 태양광 센서; 및
상기 태양 전지판들을 통과하도록 설치되어 열량을 측정하는 와이어형 열 센서를 포함하되,
상기 회전 제어부는,
상기 회전축을 매개로 상기 보조 프레임과 전후구동축을 서로 연결하는 연결부재;
상기 연결부재와 제2 회전축을 매개로 연결되어 지면에 평행한 방향으로 직선 운동하는 상기 전후구동축; 및
상기 전후구동축의 직선 운동을 위한 동력을 제공하는 동력부재;를 포함하고,
상기 중앙 제어 서버는,
태양광이 수직으로 입사하도록 상기 태양광 패널들 각각의 회전각을 제어하는 동작;
상기 열들 각각에 속하는 태양광 패널들에서 음영 영역이 존재하는지 판단하는 동작;
상기 음영 영역이 존재하는 경우, 상기 열들 중 가장 동쪽에 위치한 열부터 순차적으로 음영 영역을 제거하도록 상기 태양광 패널들 각각의 회전각을 결정하는 동작;
상기 열들 중 상기 음영 영역을 회피할 수 없는 기준 열이 존재하는지 판단하는 동작; 및
상기 기준 열이 존재하는 경우, 상기 기준 열부터 마지막 열까지 순차적으로, 상기 음영 영역의 비율과 예측 발전량을 기초로 서로 인접한 2개의 열들에 속하는 태양광 패널들 각각의 회전각을 결정하는 동작을 수행하되,
상기 음영 영역의 비율과 예측 발전량을 기초로 서로 인접한 2개의 열들에 속하는 태양광 패널들 각각의 회전각을 결정하는 동작은,
상기 기준 열에 속하는 태양광 패널들의 회전각을 미리 설정된 기준 회전각부터 미리 설정된 간격만큼 점차 감소시키고, 상기 기준 열과 인접한 후열에 속하는 태양광 패널들의 회전각을 상기 기준 회전각부터 미리 설정된 간격만큼 점차 증가시키면서, 상기 음영 영역의 비율과 상기 예측 발전량을 곱한 값으로 정의되는 발전 손실량을 상기 기준 열에 속하는 태양광 패널과 상기 후열에 속하는 태양광 패널에서 각각 산출하고, 산출된 2개의 발전 손실량의 합산값이 최소가 되도록 상기 서로 인접한 2개의 열들에 속하는 태양광 패널들 각각의 회전각을 결정하는, 태양광 발전 시스템.
A solar power generation system that tracks sunlight in a way that converts linear motion into rotational motion, comprising:
a plurality of solar panels arranged in a plurality of columns and rows;
Group tracking control units that are physically connected to the solar panels to provide power for the rotational motion of each of the solar panels; and
and a central control server for controlling the rotational movement by transmitting a control command to each of the group tracking controllers,
Each of the rows indicates solar panels arranged to be spaced apart from each other by a predetermined distance in the east-west direction,
Each of the plurality of solar panels,
a plurality of solar panels disposed on the main frame;
an auxiliary frame coupled to the rear surface of the main frame and including a rotating shaft;
a rotation control unit for rotating the main frame or the auxiliary frame by a rotation angle about the rotation axis;
a support member physically connected to the auxiliary frame via the rotation shaft and vertically fixed to the ground to support a physical load;
a solar sensor installed on the main frame to measure the amount of light; and
A wire-type thermal sensor installed to pass through the solar panels to measure the amount of heat,
The rotation control unit,
a connecting member connecting the auxiliary frame and the front and rear drive shafts to each other via the rotation shaft;
The front-rear drive shaft is connected to the connecting member and the second rotation shaft as a medium to move linearly in a direction parallel to the ground; and
Including; a power member for providing power for the linear motion of the front and rear drive shaft;
The central control server,
controlling a rotation angle of each of the solar panels so that sunlight is vertically incident;
determining whether a shaded area exists in the solar panels belonging to each of the columns;
determining a rotation angle of each of the solar panels to sequentially remove the shaded area from the easternmost column among the rows when the shaded area is present;
determining whether a reference column in which the shaded area cannot be avoided exists among the columns; and
When the reference column exists, sequentially from the reference column to the last column, an operation of determining the rotation angle of each of the solar panels belonging to two adjacent columns based on the ratio of the shaded area and the predicted power generation is performed but,
The operation of determining the rotation angle of each of the solar panels belonging to two adjacent rows based on the ratio of the shaded area and the predicted power generation amount,
The rotation angle of the solar panels belonging to the reference row is gradually decreased by a preset interval from the preset reference rotation angle, and the rotation angle of the solar panels belonging to the rear row adjacent to the reference row is gradually increased by a preset interval from the reference rotation angle while calculating the power generation loss, which is defined as a value obtained by multiplying the ratio of the shaded area and the predicted power generation amount, in the solar panel belonging to the reference row and the solar panel belonging to the rear row, respectively, and the sum of the two calculated power generation losses is determining a rotation angle of each of the solar panels belonging to the two adjacent rows to be minimized.
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