KR102471757B1 - 태양광 센서와 와이어형 열센서를 이용하여 태양광 트래킹을 제어하는 태양광 발전 시스템 - Google Patents
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Abstract
태양광 센서와 와이어형 열센서를 이용하여 태양광 트래킹을 제어하는 태양광 발전 시스템이 개시된다. 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.
Description
본 발명은 태양광 발전 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양광 센서와 와이어형 열센서를 이용하여 태양광 트래킹을 제어하는 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 태양광 센서와 와이어형 열센서를 이용하여 태양광 트래킹을 제어하는 태양광 발전 시스템을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면은, 태양광 센서와 와이어형 열센서를 이용하여 태양광 트래킹을 제어하는 태양광 발전 시스템을 제공한다.
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.
상기 행들 각각은 동서 방향으로 미리 지정된 이격 간격만큼 서로 이격되어 배치된 태양광 패널들을 지시한다.
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.
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.
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.
상기 그룹 트래킹 제어부들 각각은, 상기 열들 각각과 1:1로 대응하고, 대응하는 열에 속하는 태양광 패널들의 회전 운동을 동일한 회전각으로 동작시킨다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 태양광 패널의 구조를 설명하기 위한 개념도이다.
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.
태양 전지판(210)들 각각은 메인 프레임(220) 상에서 격자 형태로 배치될 수 있다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
또한, 태양광 패널(200)이 이처럼 시계방향으로 회전이동되어 직달일사위치를 유지하기 위해서 전후구동축(252)은 동서 방향으로 배치될 수 있다.
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 2를 참조하면, 태양광 패널(200)들이 태양의 일주 방향을 따라 추종하도록 동서 방향으로 배치된 경우가 도시된다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
또한, 이격 간격(GAP)이 일정 기준값 이하로 작으면 백트래킹 제어만으로도 음영을 완벽하게 제거할 수 없기 때문에 반드시 음영이 발생하게 된다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
도 4는 일 실시예에 따른 빅데이터 기반으로 태양광 트래킹을 제어하는 태양광 발전 시스템의 구성도이다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 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.
태양광 센서(201)는, 태양광 패널(200)에 입사되는 광량을 측정할 수 있다.
와이어형 열 센서(202)는, 태양광 패널(200)에서 발생하는 열량을 측정할 수 있다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
이때, 음영 영역의 지면에 대한 수평 거리(T)는 다음의 수학식 3에 의해 결정될 수 있다.
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.
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.
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.
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.
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.
도 7은 일 실시예에 따른 중앙 제어 서버의 제어 동작을 예시적으로 나타낸 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 중앙 제어 서버(100)는, 먼저 태양광이 수직으로 입사하도록 태양광 패널(200)들 각각의 회전각을 제어할 수 있다(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.
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.
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.
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.)
중앙 제어 서버(100)는, 각 열에 속하는 태양광 패널들에서 음영 영역이 존재하는지 판단할 수 있다(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.
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).
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.
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.
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.
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.
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.
중앙 제어 서버(100)는, 각 열마다 순차적으로 회전각을 결정하는 단계 S130에서 음영 영역을 회피할 수 없는 기준 열이 존재하는지 판단할 수 있다(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.
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.
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).
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.
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.
중앙 제어 서버(100)는, 산출된 2개의 발전 손실량의 합산값이 최소가 되도록 제3 태양광 패널들의 회전각과 제4 태양광 패널들의 회전각을 결정할 수 있다.
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.
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).
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.
도 8은 일 실시예에 따른 중앙 제어 서버의 하드웨어 구성을 예시적으로 나타낸 도면이다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
또한, 상술한 방법 또는 장치는 그 구성이나 기능의 전부 또는 일부가 결합되어 구현되거나, 분리되어 구현될 수 있다.
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.
100: 중앙 제어 서버
200: 태양광 패널
300: 그룹 트래킹 제어부
200: 태양광 패널
300: 그룹 트래킹 제어부
Claims (1)
- 태양광 센서와 와이어형 열센서를 이용하여 태양광 트래킹을 제어하는 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 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 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 결정하되,
상기 예측 발전량은,
태양의 일출과 일몰 사이의 시간에서 상기 태양광 센서를 이용하여 측정된 광량 및 상기 와이어형 열 센서를 이용하여 측정된 열량에 따른 단위 면적당 발전량을 선형회귀분석하여 결정되는, 태양광 발전 시스템.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210139089A KR102471757B1 (ko) | 2021-06-03 | 2021-10-19 | 태양광 센서와 와이어형 열센서를 이용하여 태양광 트래킹을 제어하는 태양광 발전 시스템 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210071962A KR102316939B1 (ko) | 2021-06-03 | 2021-06-03 | 빅데이터 기반으로 태양광 트래킹을 제어하는 태양광 발전 시스템 |
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