KR20130034373A

KR20130034373A - Method for arranging pv cell and module minimizing mismatch loss

Info

Publication number: KR20130034373A
Application number: KR1020110098350A
Authority: KR
Inventors: 안진호; 김진수; 송석현; 신성용
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2011-09-28
Publication date: 2013-04-05

Abstract

PURPOSE: A method for arranging PV cell and a module is provided to simulate the electrical mismatch part of a module in advance and to prevent output degradation due to mismatch loss. CONSTITUTION: The voltage and the current of solar cells selected by random sampling are measured(S10). Data including the voltage and the current of the solar cells is plotted(S20). A current-voltage table is produced by a regular current unit(S30). Voltage is summed by the regular current(S40). Using a current-voltage curve, the sum of a power synthesis output and an individual output is calculated(S50). Final mismatch loss = synthesis output/sum of individual output * 100(S60). Finally, a solar cell having the smallest mismatch loss is arranged(S70). [Reference numerals] (AA) Start; (BB) End; (S10) Measuring each I and V of randomly selected multiple PVs; (S20) Plotting data to the measured I and V; (S30) Producing an I-V table by a regular I unit for normalizing the plotted data for same I; (S40) Summing voltage by the regular I; (S50) Calculating the sum of a power(W) synthesis output and an individual output by an I-V curve; (S60) Final mismatch loss = Synthesis output/∑individual output X 100; (S70) Arranging PV of the smallest mismatch loss;

Description

Solar cell and module placement method with minimized mismatch loss {METHOD FOR ARRANGING PV CELL AND MODULE MINIMIZING MISMATCH LOSS}

본 출원은 부정합 손실을 최소화한 태양광 셀 및 모듈 배치방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 셀, 모듈이 설치되기 전부터 부정합 손실이 최소화될 수 있는 배치방법을 비선형 해석을 통하여 손실에 대한 실질적인 접근이 가능해질 수 있는 부정합 손실을 최소화한 태양광 셀 및 모듈 배치방법에 관한 것이다.
The present application relates to a method for arranging photovoltaic cells and modules with minimized mismatch loss, and more particularly, a practical approach to loss through nonlinear analysis of an arrangement method where mismatch loss can be minimized even before cells and modules are installed. The present invention relates to a method for arranging photovoltaic cells and modules with minimized mismatch loss that may be possible.

일반적으로, 태양광 발전 시스템은, 태양광 전지(photovoltaic cell, PV)를 통해 태양 에너지를 전기에너지를 변환하여 전기를 생산하는 발전 시스템으로서, 환경 오염을 방지할 수 있으면서 지속적으로 사용가능하다는 측면에서 사회경제적으로 중요성을 가지고 있다.In general, a photovoltaic power generation system is a power generation system that converts solar energy into electrical energy through photovoltaic cells (PVs) to produce electricity. It is socioeconomically important.

태양광 발전에 이용되는 태양광 전지는 무기물 태양광 전지, 염료감응 태양광 전지, 유기물 태양광 전지 등 다양한 종류가 개발되고 있는데, 이러한 대부분의 태양광전지는 출력 전압이 작기 때문에, 보편적으로 여러 개의 태양광 전지를 연결하여 구성한 모듈형태로 만들어지고 있으며, 이를 태양광 전지 모듈이라 한다.Various types of photovoltaic cells used for photovoltaic power generation are developed such as inorganic photovoltaic cells, dye-sensitized photovoltaic cells, and organic photovoltaic cells. Most of these photovoltaic cells have a low output voltage, and thus, many solar cells are commonly used. It is made in the form of a module formed by connecting a photovoltaic cell, which is called a solar cell module.

태양광 발전 시스템에서는, 다수의 태양광 전지 모듈을 직렬로 연결한 스트링(string) 구조 또는 직, 병렬로 연결한 어레이(array) 구조로 설계하여 사용한다.In a photovoltaic power generation system, a plurality of photovoltaic module modules are designed and used in a string structure connected in series or in an array structure connected in series and in parallel.

도 1은 스트링 구조의 태양광 발전 시스템의 기본 구성을 나타낸 블럭도이다. 도 1을 참조하면, 태양광 발전 시스템은, 각각 태양 에너지를 전기에너지로 변환하여 전압을 발생시키고, 서로 직렬로 연결되어 태양광 전지(이하, PV 스트링을 구성하는 다수의 태양광 전지(이하, PV라 약칭함) 모듈(11)과, 상기 PV 스트링에서 발생된 전압을 부하(13)에 적합한 전압으로 변환하는 전력 변환기(Power Conditioning Unit, 이하 PCU라 약칭함)(12)로 이루어진다.1 is a block diagram showing the basic configuration of a photovoltaic power generation system having a string structure. Referring to FIG. 1, a photovoltaic power generation system converts solar energy into electrical energy to generate a voltage, and is connected to each other in series to form a photovoltaic cell (hereinafter, referred to as a photovoltaic cell). PV 11 module and a power conditioning unit (hereinafter referred to as PCU) 12 that converts the voltage generated in the PV string into a voltage suitable for the load 13.

도 1에서 미설명된 부호 D0는 바이패스(By-pass) 다이오드를 나타내고, 상기 PCU(12)는, 전력 생산을 최대화하기 위하여 최대 전력점 추적(Maximum Power Point Tracing, 이하 MPPT라 약칭함) 기능을 수행한다.Reference numeral D0, which is not described in FIG. 1, represents a bypass diode, and the PCU 12 functions as a maximum power point tracing (MPPT) function to maximize power production. Do this.

이러한 태양광 발전 시스템은, PV 스트링을 구성하는 모든 태양광 전지 모듈(11)이 균일한 전기적 특성을 발휘한다는 전제 하에 모듈 각각이 최대 전력점에서 작동될 때 시스템 전체의 전력이 최대화되도록 설계된다.Such a photovoltaic system is designed such that the power of the entire system is maximized when each of the modules is operated at the maximum power point, provided that all of the photovoltaic modules 11 constituting the PV string exhibit uniform electrical characteristics.

그러나, 실제로는 다양한 원인에 의하여 태양광 전지 모듈의 전기적 특성 차이가 발생 될 수 있는데, 예를 들면, 외부 환경에 의하여 태양광 발전 시스템의 일부 태양광 전지 모듈에만 나타나는 그림자에 의한 일시적인 전기적 특성 차이, 시스템의 설치 초기부터 존재한 모듈 간의 전기적 특성 차이, 사용 시간의 경과에 따른 특성 변화의 차이, 모듈의 파손에 의한 특성 변화, 모듈의 교체 또는 새로운 모듈의 추가 설치시 신 모듈과 구 모듈의 특성 차이가 발생한다.However, in practice, the electrical characteristics of the photovoltaic module may be generated due to various reasons, for example, the temporary electrical characteristics due to shadows appearing only in some photovoltaic modules of the photovoltaic system due to the external environment, Difference in electrical characteristics between modules existing from the initial installation of the system, differences in characteristics over time of use, changes in characteristics caused by breakage of modules, differences in characteristics of new and old modules when replacing modules or installing new modules Occurs.

이렇게, PV 스트링 내의 태양광 전지 모듈(11) 간에 전기적 특성 차이가 발생하는 경우, 스트링의 최대 전력은 각 모듈(11)의 최대 전력을 합친 것보다 작아져, 발전 효율이 감소하고 경제성이 낮아지게 된다.Thus, when there is a difference in electrical characteristics between the photovoltaic module 11 in the PV string, the maximum power of the string is smaller than the sum of the maximum power of each module 11, so that the power generation efficiency is reduced and economical efficiency do.

이와 같이, 동일 PV 스트링 내에서, 태양광 전지 모듈 간에 전기적 특성 차이가 있는 것을 모듈 부정합이라 하며, 상기 모듈 부정합에 의해서 발생하는 스트링 최대 전력과 각 모듈의 최대 전력의 합과의 차이를 부정합 손실이라 한다. 상기부정합 손실은 아래의 수학식 1과 같이 정의될 수 있다.
As such, the difference in electrical characteristics between the photovoltaic modules within the same PV string is referred to as module mismatch, and the difference between the maximum string power generated by the module mismatch and the sum of the maximum power of each module is referred to as mismatch loss. do. The mismatch loss may be defined as in Equation 1 below.

상기에서, 정규 모듈은 정상적으로 동작하는 태양광 전지 모듈을 나타내며, 비정규모듈은 상기 정규 모듈과 전기적 특성차이를 나타낸 태양광 전지 모듈을 나타내는데, 이러한 부정합 손실은, 태양광 발전 시스템의 발전 효율 및 경제성을 떨어트리므로, 이러한 모듈 부정합에 의한 손실을 효과적으로 보상하기 위한 대책이 필요하다.In the above description, the normal module represents a solar cell module that operates normally, and the non-normal module represents a solar cell module exhibiting electrical characteristics differences from the regular module. Such mismatch loss may result in power generation efficiency and economic efficiency of the photovoltaic system. As a result, measures are required to effectively compensate for the loss caused by such module mismatch.

이에 따라, 출원번호 10-2009-0077657 에 개시된 기술에는 이러한 태양광 전지 모듈의 부정합 손실을 보상할 수 있는 장치가 게재되어 있다.
Accordingly, the technique disclosed in the application No. 10-2009-0077657 discloses a device that can compensate for the mismatch loss of the solar cell module.

그러나, 셀, 모듈이 설치되기 전부터 다양한 전기적 특성 차이를 파악하지 못하며, 제조시부터 다양한 전기적 특성 차이로 발생가능한 부정합을 발견하지 못하고 이를 그대로 설치하는 경우, 전기적인 부정합으로 인해 현저한 출력 저하가 발생하고, 태양광 발전 시스템을 설치하는 데 드는 비용뿐 아니라, 현저한 출력 저하를 방지할 수 있는 유지 및 보수 관리 시스템을 다시 설치해야 하므로, 비용이 급격히 상승하는 등의 문제점이 있었다.However, it is not possible to grasp the various electrical characteristics difference before the cell and the module is installed, and if it is installed as it is not found possible mismatch due to the various electrical characteristics difference from the manufacturing, the significant mismatch of output occurs due to the electrical mismatch In addition to the cost of installing the photovoltaic power generation system, the maintenance and maintenance management system that can prevent a significant reduction in output power, so there was a problem such as a sharp rise in costs.

본 출원은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 셀, 모듈이 설치되기 전부터 다양한 전기적 특성 차이를 파악할 수 있고, 제조시부터 다양한 전기적 특성 차이로 발생할 수 있는 부정합 손실을 최소화할 수 있는 부정합 손실을 최소화한 태양광 셀 및 모듈 배치방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present application has been made to solve the above problems, it is possible to grasp the various electrical characteristics difference before the cell, module installed, mismatch loss that can minimize the mismatch loss that can occur due to various electrical characteristics difference from the time of manufacture It is an object of the present invention to provide a method for arranging photovoltaic cells and modules with a minimum.

본 출원은 태양광 발전 시스템을 설치하는 데 드는 비용뿐 아니라, 부정합 손실로 인한 현저한 출력 저하를 방지할 수 있는 유지 및 보수 관리 시스템을 재설치하지 않아도 되어 비용의 급격한 상승을 방지할 수 있는 부정합 손실을 최소화한 태양광 셀 및 모듈 배치방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition to the cost of installing a photovoltaic system, the present application does not require a reinstallation of a maintenance and maintenance management system that can prevent significant power degradation due to mismatch losses. It is an object of the present invention to provide a method of arranging solar cells and modules that is minimized.

본 출원은 셀 및 모듈의 직렬 부정합 손실을 줄일 수 있도록, 부정합 손실이 최소화될 수 있는 배치방법을 비선형 해석을 통하여 손실에 대한 실질적인 접근이 가능해지며, 셀 및 모듈의 부정합 부분을 미리 시뮬레이션함으로써 손실을 줄일 수 있는 부정합 손실을 최소화한 태양광 셀 및 모듈 배치방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
In order to reduce the series mismatch loss of cells and modules, the present application allows a practical approach to the loss through nonlinear analysis of a placement method in which mismatch loss can be minimized. It is an object of the present invention to provide a method for arranging photovoltaic cells and modules with minimized loss of mismatch.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 출원은 실시예들 중에서, 다양한 생산과정에서 생산된 각각의 태양광 셀을 적어도 하나 이상 뽑아, 상기 셀의 각각의 전압 및 전류를 측정하여 플롯팅 시키는 제1 단계; 상기 전압 및 전류를 정규화시키기 위해, 일정한 전류 단위로 전류, 전압 테이블을 생성시키고, 상기 전류 단위로 전압을 합산하는 제2 단계; 상기 테이블을 이용하여 전류-전압 커브를 생성하고, 상기 전류-전압 커브를 이용하여 합성 출력 및 개별 출력의 합을 계산하는 제3 단계; 상기 제3 단계에서 계산된 합성 출력 및 개별 출력의 합을 이용하여 부정합 손실이 최소가 되는 셀의 배치를 출력하는 제4 단계; 를 포함하는 부정합 손실을 최소화한 태양광 셀 배치방법을 이용하여 과제를 해결할 수 있도록 이루어진다.In order to achieve the object as described above, the present application is, among the embodiments, the first to extract at least one or more of each solar cell produced in various production processes, to measure and plot the respective voltage and current of the cell step; Generating a current, a voltage table in units of constant current, and summing voltages in units of current to normalize the voltage and current; Generating a current-voltage curve using the table, and calculating a sum of a composite output and an individual output using the current-voltage curve; A fourth step of outputting an arrangement of cells in which mismatch loss is minimum by using the sum of the combined output and the individual output calculated in the third step; It is made to solve the problem by using a solar cell arrangement method that minimizes mismatch loss including.

실시예들 중에서, 다양한 생산과정에서 생산된 각각의 태양광 모듈을 적어도 하나 이상 뽑아, 상기 모듈의 각각의 전압 및 전류를 측정하여 플롯팅 시키는 제1 단계; 상기 전압 및 전류를 정규화시키기 위해, 일정한 전류 단위로 전류, 전압 테이블을 생성시키고, 상기 전류 단위로 전압을 합산하는 제2 단계; 상기 테이블을 이용하여 전류-전압 커브를 생성하고, 상기 전류-전압 커브를 이용하여 합성 출력 및 개별 출력의 합을 계산하는 제3 단계; 상기 제3 단계에서 계산된 합성 출력 및 개별 출력의 합을 이용하여 부정합 손실이 최소가 되는 모듈의 배치를 출력하는 제4 단계; 를 포함하는 부정합 손실을 최소화한 태양광 모듈 배치방법 이용하여 과제를 해결할 수 있도록 이루어진다.
Among the embodiments, a first step of extracting at least one or more of each solar module produced in a variety of production process, by measuring and plotting each voltage and current of the module; Generating a current, a voltage table in units of constant current, and summing voltages in units of current to normalize the voltage and current; Generating a current-voltage curve using the table, and calculating a sum of a composite output and an individual output using the current-voltage curve; A fourth step of outputting a batch of modules having a minimum mismatch loss using the sum of the combined outputs and the individual outputs calculated in the third step; It is made to solve the problem by using a photovoltaic module layout method that minimizes mismatch loss.

이상에서 설명한 바와 같이, 상기와 같은 구성을 갖는 본 출원의 개시된 기술은 셀, 모듈이 설치되기 전부터 다양한 전기적 특성 차이를 파악할 수 있고, 제조시부터 다양한 전기적 특성 차이로 발생할 수 있는 부정합 손실을 최소화할 수 있고, 부정합 손실로 인한 현저한 출력 저하를 방지할 수 있는 유지 및 보수 관리 시스템을 재설치하지 않아도 되어 비용의 급격한 상승을 방지할 수 있으며, 셀 및 모듈의 직렬 부정합 손실을 줄일 수 있도록, 부정합 손실이 최소화될 수 있는 배치방법을 비선형 해석을 통하여 손실에 대한 실질적인 접근이 가능해지며, 셀 및 모듈의 부정합 부분을 미리 시뮬레이션함으로써 손실을 줄일 수 있는 등의 효과를 거둘 수 있다.As described above, the disclosed technology of the present application having the configuration as described above can grasp various electrical property differences before the cell and module are installed, and minimize mismatch loss that may occur due to various electrical property differences from the time of manufacture. This eliminates the need to reinstall maintenance and maintenance systems that can prevent significant power degradation due to mismatch losses, avoiding a sharp rise in costs, and reducing mismatch losses for cells and modules. Nonlinear analysis of the placement method that can be minimized enables practical access to the loss, and the loss can be reduced by simulating mismatches of cells and modules in advance.

도 1은 스트링 구조의 태양광 발전 시스템의 기본 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 2는 본 출원에 따른 부정합 손실을 최소화한 태양광 셀 배치방법을 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 출원에 따른 부정합 손실을 최소화한 태양광 모듈 배치방법을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 출원에 따른 부정합 손실을 최소화한 태양광 셀 및 모듈 배치방법을 이용한 시뮬레이션을 도시한 도이다.1 is a block diagram showing the basic configuration of a photovoltaic power generation system having a string structure.
2 is a flowchart illustrating a method of arranging photovoltaic cells with minimized mismatch loss according to the present application.
3 is a flowchart illustrating a method of arranging a solar module with minimized mismatch loss according to the present application.
4 is a diagram illustrating a simulation using a photovoltaic cell and module arrangement method which minimizes mismatch loss according to the present application.

개시된 기술에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 개시된 기술의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 개시된 기술의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 개시된 기술에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.The description of the disclosed technique is merely an example for structural or functional explanation and the scope of the disclosed technology should not be construed as being limited by the embodiments described in the text. That is, the embodiments may be variously modified and may have various forms, and thus the scope of the disclosed technology should be understood to include equivalents capable of realizing the technical idea. In addition, the objects or effects presented in the disclosed technology does not mean that a specific embodiment should include all or only such effects, and thus the scope of the disclosed technology should not be understood as being limited thereto.

한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.Meanwhile, the meaning of the terms described in the present application should be understood as follows.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.The terms "first "," second ", and the like are intended to distinguish one element from another, and the scope of the right should not be limited by these terms. For example, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" to another element, it may be directly connected to the other element, but there may be other elements in between. On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. On the other hand, other expressions describing the relationship between the components, such as "between" and "immediately between" or "neighboring to" and "directly neighboring to", should be interpreted as well.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the singular " include "or" have "are to be construed as including a stated feature, number, step, operation, component, It is to be understood that the combination is intended to specify that it does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.In each step, the identification code (e.g., a, b, c, etc.) is used for convenience of explanation, the identification code does not describe the order of each step, Unless otherwise stated, it may occur differently from the stated order. That is, each step may occur in the same order as described, may be performed substantially concurrently, or may be performed in reverse order.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
All terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the disclosed technology belongs, unless otherwise defined. Generally, the terms defined in the dictionary used are to be interpreted to coincide with the meanings in the context of the related art, and should not be interpreted as having ideal or excessively formal meanings unless clearly defined in the present application.

이하, 본 출원에 따른 실시예를 첨부된 예시도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
Hereinafter, embodiments of the present application will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 출원에 따른 부정합 손실을 최소화한 태양광 셀 배치방법을 도시한 흐름도이다. 도 2에 도시된 바와 같은 흐름도로 부정합 손실을 최소화할 수 있게 된다.2 is a flowchart illustrating a method of arranging photovoltaic cells with minimized mismatch loss according to the present application. It is possible to minimize the mismatch loss with the flow chart as shown in FIG.

일반적으로, 다양한 생산 과정에서 각각의 셀의 전기적 특성이 이상적으로(Ideal) 동일하지 않게 되며, 각각의 셀의 전기적 특성이 일정치 않은 채로 직렬로 연결되게 되면, 그 효율은 전기적 특성이 낮은 셀을 기준으로 낮아지게 된다.In general, the electrical characteristics of each cell are not ideally identical during various production processes, and when the electrical characteristics of each cell are connected in series without being constant, the efficiency of the cells is low. Will be lowered by reference.

따라서, 각각의 다양한 제조 과정으로 이상적으로 동일하지 않은 셀을 어떻게 배치하느냐에 따라 부정합 손실율이 높아지거나 낮아지기 때문에, 이러한 본 출원에 따른 부정합 손실을 최소화한 태양광 셀 배치방법을 시뮬레이션으로 태양광 시스템을 설치하기 전에 돌려보는 것은 경제적으로 무척 중요하다.Therefore, since the mismatch loss rate becomes higher or lower depending on how to arrange cells that are not ideally identical to each of the various manufacturing processes, the solar system is installed by simulating the solar cell arrangement method which minimizes mismatch loss according to the present application. It is very important economically to look back before doing so.

본 출원에 따라 다양한 생산 과정에서 생산된 각각의 셀을 랜덤으로, 샘플을 다수개 뽑아 태양광 셀(PV)의 각각의 전압(V)과 전류(I)를 측정한다(S10).According to the present application, each cell produced in various production processes is randomly sampled, and a plurality of samples are taken to measure respective voltages V and currents I of the solar cell PV (S10).

그리고 나서, 다수개의 태양광 셀의 전압(V)과 전류(I)로 데이터를 플롯팅(Ploting)시키면(S20), 전류(I)의 간격이 일정치 않게 플롯팅되게 되는데, 이렇게 되는 경우, 부정합 손실을 계산하기에 전류인 변수가 일정치 않게 되어 변인통제가 되지 않으므로, 일정한 전류(I) 단위로 전류-전압 테이블을 생성시킨다(S30).Then, when plotting the data with the voltage (V) and the current (I) of the plurality of solar cells (S20), the interval of the current (I) is to be plotted unevenly, in this case, Since the variable that is the current is not constant to calculate the mismatch loss and the variable is not controlled, a current-voltage table is generated in units of a constant current (I) (S30).

예를 들면, 변인통제가 되지 않은 상태에서는 전압이 플롯팅된 간격이 2mA, 3.4mA, 10mA 로, 즉 Y 축이 전압이고, X 축이 전류이면, X 축의 간격이 2mA, 3.4mA, 10mA 로 동일하지가 않아 테이블을 생성해도 그 데이터 값이 정규화되지 않아 이용할 수가 없게 되는 것이다.For example, if the variable is not controlled, the intervals at which the voltage is plotted are 2 mA, 3.4 mA, or 10 mA, that is, if the Y axis is voltage and the X axis is current, the X axis is 2 mA, 3.4 mA, or 10 mA. If the table is not identical, the data value is not normalized and cannot be used.

따라서, 본 실시예에서는 1mA 단위로 전류 단위를 나누어서, 그에 대응하는 전압이 플롯팅된 데이터를 가지고, 전류-전압 테이블이 생성되면, 일정한 전류 단위, 즉 본 실시예에서는 1mA 단위로 전압을 합산한다(S40).Therefore, in the present embodiment, the current unit is divided by 1 mA, and the voltage corresponding thereto is plotted. When the current-voltage table is generated, the voltages are added in a constant current unit, that is, in the present embodiment, 1 mA unit. (S40).

그 이유는, 셀을 직렬로 연결하게 되면, 전류(I)는 동일하지만 전압(V)은 고전위에서 저전위로 각각 저항값만큼 다르게 걸리게 되기 때문이며, 각각의 저항값이 다른 것은 각 셀의 제조 과정이 다양하기 때문이고, 이에 따라 전압을 합산하게 되면 총 전압을 구할 수 있고, 개별적으로 각 셀에 걸리는 전압도 구할 수 있게 된다.The reason is that when the cells are connected in series, the current (I) is the same but the voltage (V) is different from the high potential to the low potential by the resistance value. This is because it is various, and when the voltages are summed together, the total voltage can be obtained, and the voltage applied to each cell can be obtained individually.

따라서, 전류-전압(I-V) 커브를 그릴 수 있게 되고, 전류(I)의 간격이 일정하게 정규화되었으므로, 전류-전압(I-V) 커브를 이용하여 총 전력(W)과, 각각의 셀에 걸리는 전압과 전류를 곱하여 셀 개별적으로 출력의 합을 구한다(S50).Therefore, it is possible to draw a current-voltage (IV) curve, and since the interval of the current (I) is constantly normalized, the total power (W) and the voltage applied to each cell by using the current-voltage (IV) curve By multiplying the current and the current to obtain the sum of the output of the cells individually (S50).

전류-전압(I-V) 커브에서는 X 축과 Y 축을 곱하면 전력이 되고(P=I*V), 커브의 아래 면적이 그 전압과 전력에서의 면적이 되므로, 개별 전력과 총 전력을 구할 수 있게 된다.In the current-voltage (IV) curve, multiplying the X-axis and the Y-axis yields power (P = I * V), and the area under the curve is the area of that voltage and power, so you can find individual power and total power. do.

상기에서 언급했듯이, 각각의 셀을 직렬로 연결하는 경우, 전류는 직렬 연결이라 동일하지만, 다양한 제조 환경에 따라 이상적(Idea)으로 동일한 셀이 생산되지 않기 때문에, 각각에 걸리는 전압은 각각의 셀마다 달라지게 된다.As mentioned above, when connecting each cell in series, the current is the same as the series connection, but since the same cell is not produced ideally in various manufacturing environments, the voltage applied to each cell is different for each cell. Will be different.

따라서, 각각의 개별 출력(전력: W)의 합과 합성 출력(전력: W)이 달라질 수 밖에 없고, 이에 따라 부정합 손실이 얼마나 일어났는지를 파악할 수 있는데, 그 계산은 하기 수학식 2와 같다(S60).
Therefore, the sum of each individual output (power: W) and the combined output (power: W) are inevitably different, and thus, it is possible to determine how much mismatch loss has occurred, and the calculation is as follows. S60).

각각의 셀의 배치를 바꾸어 상기 최종적으로 가장 작은 부정합 손실이 나오는 배치를 본 출원의 방법으로 골라내어 사용자에게 알려주면서 본 출원에 따른 부정합 손실을 최소화한 태양광 셀 배치방법은 종료되게 된다(S70).By changing the arrangement of each cell, the method of the present application finally selects the arrangement in which the smallest mismatch loss occurs and informs the user, thereby minimizing mismatch loss according to the present application, and the solar cell arrangement method is terminated (S70). .

본 출원에 개시된 기술을 이용하면, 직접적으로 셀을 배치하지 않고도, 각각의 셀의 전기적 특성만 골라서 측정한 다음 데이터베이스화시키고, 이를 본 출원에 따른 부정합 손실을 최소화한 태양광 셀 배치방법이 적용된 시뮬레이션만 돌리면, 부정합 손실을 최소화할 수 있는 배치를 알아낼 수 있으므로, 인력, 시간 및 비용 낭비를 극적으로 줄일 수 있다.Using the technique disclosed in the present application, the simulation is applied to the solar cell arrangement method that minimizes mismatch loss according to the present application by measuring and then database the electrical characteristics of each cell, without directly placing the cells By turning, you can identify deployments that will minimize mismatch losses, dramatically reducing staff, time, and cost waste.

즉, 셀이 직렬로 연결된 경우, 수에 대한 가상 시뮬레이션을 통하여, 가장 좋은 조건의 셀 조합을 선택할 수 있으며, 공정에서의 전기적 파라미터 관리 기준을 확립하는 중요한 데이터로도 이용가능하고, 실제로 셀이 직렬로 연결되었을 때의 전기적 부정합 손실을 미리 계산할 수 있으므로, 태양광 시스템 설치 후에도 부정합으로 인한 유지 보수는 필요 없게 되는 것이다.
That is, when cells are connected in series, virtual simulations of numbers allow the selection of the best combination of cells, which are also available as important data to establish electrical parameter management criteria in the process, and in fact the cells are in series The loss of electrical mismatch can be calculated in advance, so no maintenance is required after the installation of the solar system.

도 3은 본 출원에 따른 부정합 손실을 최소화한 태양광 모듈 배치방법을 도시한 흐름도이다. 도 3에 도시된 바와 같은 흐름도로 부정합 손실을 최소화할 수 있게 된다.3 is a flowchart illustrating a method of arranging a solar module with minimized mismatch loss according to the present application. The flow diagram as shown in FIG. 3 makes it possible to minimize mismatch loss.

일반적으로, 다양한 생산 과정에서 각각의 모듈의 전기적 특성이 이상적으로(Ideal) 동일하지 않게 되며, 각각의 모듈의 전기적 특성이 일정치 않은 채로 직렬로 연결되게 되면, 그 효율은 전기적 특성이 낮은 모듈을 기준으로 낮아지게 된다.In general, the electrical characteristics of each module are not ideally identical during various production processes, and if the electrical characteristics of each module are connected in series without being constant, the efficiency of the module is low. Will be lowered by reference.

따라서, 각각의 다양한 제조 과정으로 이상적으로 동일하지 않은 모듈을 어떻게 배치하느냐에 따라 부정합 손실율이 높아지거나 낮아지기 때문에, 이러한 본 출원에 따른 부정합 손실을 최소화한 태양광 모듈 배치방법을 시뮬레이션으로 태양광 시스템을 설치하기 전에 돌려보는 것은 경제적으로 무척 중요하다.Therefore, since the mismatch loss rate becomes higher or lower depending on how to arrange modules that are not ideally identical to each of various manufacturing processes, the solar system is installed by simulating the method of arranging the photovoltaic module which minimizes mismatch loss according to the present application. It is very important economically to look back before doing so.

본 출원에 따라 다양한 생산 과정에서 생산된 각각의 모듈을 랜덤으로, 샘플을 다수개 뽑아 태양광 모듈(PV Module)의 각각의 전압(V)과 전류(I)를 측정한다(S100).According to the present application, each module produced in various production processes is randomly sampled, and a plurality of samples are taken to measure each voltage V and current I of the PV module (S100).

그리고 나서, 다수개의 태양광 모듈의 전압(V)과 전류(I)로 데이터를 플롯팅(Ploting)시키면(S200), 전류(I)의 간격이 일정치 않게 플롯팅되게 되는데, 이렇게 되는 경우, 부정합 손실을 계산하기에 전류인 변수가 일정치 않게 되어 변인통제가 되지 않으므로, 일정한 전류(I) 단위로 전류-전압 테이블을 생성시킨다(S300).Then, when plotting the data with the voltage (V) and the current (I) of the plurality of solar modules (S200), the interval of the current (I) is to be plotted unevenly, in this case, Since the variable that is the current is not constant to calculate the mismatch loss and the variable is not controlled, a current-voltage table is generated in units of a constant current (I) (S300).

따라서, 본 실시예에서는 1mA 단위로 전류 단위를 나누어서, 그에 대응하는 전압이 플롯팅된 데이터를 가지고, 전류-전압 테이블이 생성되면, 일정한 전류 단위, 즉 본 실시예에서는 1mA 단위로 전압을 합산한다(S400).Therefore, in the present embodiment, the current unit is divided by 1 mA, and the voltage corresponding thereto is plotted. When the current-voltage table is generated, the voltages are added in a constant current unit, that is, in the present embodiment, 1 mA unit. (S400).

그 이유는, 모듈을 직렬로 연결하게 되면, 전류(I)는 동일하지만 전압(V)은 고전위에서 저전위로 각각 저항값만큼 다르게 걸리게 되기 때문이며, 각각의 저항값이 다른 것은 각 모듈의 제조 과정이 다양하기 때문이고, 이에 따라 전압을 합산하게 되면 총 전압을 구할 수 있고, 개별적으로 각 모듈에 걸리는 전압도 구할 수 있게 된다.The reason is that when the modules are connected in series, the current (I) is the same but the voltage (V) is different from the high potential to the low potential by the resistance value. Because of the variety, the sum of the voltages yields the total voltage and the voltage across each module.

따라서, 전류-전압(I-V) 커브를 그릴 수 있게 되고, 전류(I)의 간격이 일정하게 정규화되었으므로, 전류-전압(I-V) 커브를 이용하여 총 전력(W)과, 각각의 모듈에 걸리는 전압과 전류를 곱하여 모듈 개별적으로 출력의 합을 구한다(S500).Therefore, it is possible to draw a current-voltage (IV) curve, and since the interval of the current I is uniformly normalized, the total power (W) and the voltage applied to each module by using the current-voltage (IV) curve Multiply by and current to obtain the sum of the output of the modules individually (S500).

상기에서 언급했듯이, 각각의 모듈을 직렬로 연결하는 경우, 전류는 직렬 연결이라 동일하지만, 다양한 제조 환경에 따라 이상적(Idea)으로 동일한 모듈이 생산되지 않기 때문에, 각각에 걸리는 전압은 각각의 모듈마다 달라지게 된다.As mentioned above, when each module is connected in series, the current is the same as the series connection, but since the same module is not produced ideally in various manufacturing environments, the voltage applied to each module is different for each module. Will be different.

따라서, 각각의 개별 출력(전력: W)의 합과 합성 출력(전력: W)이 달라질 수 밖에 없고, 이에 따라 부정합 손실이 얼마나 일어났는지를 파악할 수 있는데, 그 계산은 하기 수학식 3과 같다(S600).
Therefore, the sum of each individual output (power: W) and the combined output (power: W) are inevitably different, and thus, it is possible to determine how much mismatch loss has occurred, and the calculation is as follows. S600).

각각의 모듈의 배치를 바꾸어 상기 최종적으로 가장 작은 부정합 손실이 나오는 배치를 본 출원의 방법으로 골라내어 사용자에게 알려주면서 본 출원에 따른 부정합 손실을 최소화한 태양광 모듈 배치방법은 종료되게 된다(S700).By changing the arrangement of each module, the method of the present application finally selects the arrangement in which the smallest mismatch loss occurs and informs the user, thereby minimizing the mismatch loss according to the present application. .

본 출원에 개시된 기술을 이용하면, 직접적으로 모듈을 배치하지 않고도, 각각의 모듈의 전기적 특성만 골라서 측정한 다음 데이터베이스화시키고, 이를 본 출원에 따른 부정합 손실을 최소화한 태양광 모듈 배치방법이 적용된 시뮬레이션만 돌리면, 부정합 손실을 최소화할 수 있는 배치를 알아낼 수 있으므로, 인력, 시간 및 비용 낭비를 극적으로 줄일 수 있다.Using the technology disclosed in the present application, without having to directly arrange the modules, the electrical characteristics of each module are selected and measured and then databased, and the simulation is applied to the solar module arrangement method which minimizes mismatch loss according to the present application. By turning, you can identify deployments that will minimize mismatch losses, dramatically reducing staff, time, and cost waste.

즉, 모듈이 직렬로 연결된 경우, 수에 대한 가상 시뮬레이션을 통하여, 가장 좋은 조건의 모듈 조합을 선택할 수 있으며, 공정에서의 전기적 파라미터 관리 기준을 확립하는 중요한 데이터로도 이용가능하고, 실제로 모듈이 직렬로 연결되었을 때의 전기적 부정합 손실을 미리 계산할 수 있으므로, 태양광 시스템 설치 후에도 부정합으로 인한 유지 보수는 필요 없게 되는 것이다.
In other words, when modules are connected in series, virtual simulation of numbers allows the selection of the best combination of modules, which is also available as important data to establish electrical parameter management criteria in the process, and in fact the modules are serially connected. The loss of electrical mismatch can be calculated in advance, so no maintenance is required after the installation of the solar system.

도 4는 본 출원에 따른 부정합 손실을 최소화한 태양광 셀 및 모듈 배치방법을 이용한 시뮬레이션을 도시한 도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 출원에 따른 부정합 손실을 최소화한 태양과아 셀 및 모듈 배치방법의 시뮬레이션은 ① 파일 속성, ② IV 커브 파일 리스트, ③ 시뮬레이션 파일, ④ IV 커브, ⑤ 결과로 창이 이루어진다.4 is a diagram illustrating a simulation using a photovoltaic cell and module arrangement method which minimizes mismatch loss according to the present application. As shown in Figure 4, the simulation of the method of arranging the sun and the cell and module with the minimum mismatch loss according to the present application is ① window properties, ② IV curve file list, ③ simulation file, ④ IV curve, ⑤ window as a result Is done.

① 파일 속성은 랜덤으로 뽑은 셀 및 모듈 각각의 I, V 데이터를 측정해서 데이터베이스화시킨 것을 사용자가 고를 수 있도록 구성된 것이고, 여기에서 실측한 셀 및 모듈의 전기적 특성을 데이터베이스화시킨 것을 로딩(Loading)시키고 옵션을 선택할 수 있도록 이루어진다.① The file attribute is configured to allow the user to select a database of measured I and V data of each randomly selected cell and module, and to load the database of the electrical characteristics of the measured cells and modules. This allows you to select options.

② IV 커브 파일 리스트는 ①에서 로딩한 파일 리스트 및 시뮬레이션 될 파일을 선택할 수 있도록 이루어진 것이고, ③ 시뮬레이션 파일은 시뮬레이션 될 파일 리스트 및 수동, 자동으로 시뮬레이션 명령을 내릴 수 있도록 이루어진다.② IV curve file list is made to select the file list loaded in ① and the file to be simulated. ③ Simulation file is made for the list of files to be simulated and for manual and automatic simulation commands.

그리고,④ IV 커브 는 수동 시뮬레이션 결과가 그려진 그래프가 도시되도록 이루어지고, ⑤ 결과는 시뮬레이션 경우의 수를 조합한 결과 화면이다.④ The IV curve is made to show the graph of the manual simulation result. ⑤ The result is a result screen combining the number of simulation cases.

⑤ 결과 창을 보면, 부정합 손실이 퍼센트로 도시되어 있고, 어느 셀 및 모듈의 조합이 부정합 손실을 최소화할 수 있는지 파악가능하고, 여러 번 시뮬레이션을 돌려서 얻어질 수 있는 최소값을 가지는 배치로 실제적으로 태양광 시스템을 구현할 경우, 인력, 시간 및 비용의 낭비는 0 % 에 가깝게 줄일 수 있음은 자명한 일이다.In the results window, the mismatch loss is shown as a percentage, which cell and module combinations can minimize the mismatch loss, and are actually arranged in batches with the minimum values that can be obtained by running the simulation several times. When implementing an optical system, it is obvious that the waste of manpower, time and money can be reduced to near 0%.

다시 한번 설명하면, 태양전지 셀 및 모듈의 성능 측정하기 위해, 각각의 셀 및 모듈을 골라 통계적으로 데이터(Raw Data)를 만든 다음, 이를 이용하여 선형 해석인 1mA 단위로 전압, 전류 테이블을 생성하고, 동일 전류에 대해 전압을 합산하는 방식으로 직렬 합성 I-V 커브를 얻을 수 있으며, 이를 이용하면 셀이 모듈로 제조되었을 때 또는 모듈을 직렬로 구성하였을 때의 전기적 부정합 손실을 계산할 수 있게 되는 것이다.Once again, in order to measure the performance of solar cells and modules, each cell and module is selected and statistically generated (Raw Data), which is then used to generate a table of voltage and current in linear unit of 1mA unit. In addition, a series synthesized IV curve can be obtained by summing voltages for the same current, and using this, it is possible to calculate the electrical mismatch loss when the cell is manufactured as a module or when the modules are configured in series.

셀 및 모듈이 직렬 연결되었을 때에 대한 가상 시뮬레이션을 통하여, 가장 좋은 조건의 셀 및 모듈의 조합을 선택할 수 있으며, 공정에서의 전기적 파라미터 관리 기준을 확립하는 중요한 데이터로 이용 가능해짐은 자명하다.Through virtual simulation of cells and modules connected in series, it is clear that the best combination of cells and modules can be selected and available as important data to establish electrical parameter management criteria in the process.

그리고, 태양전지 셀 및 모듈은 제조시 다양한 전기적 특성 차이를 보이기 때문에, 이를 직렬 또는 병렬로 연결시 전기적 부정합이 발생되어 출력 저하가 발생하게 되고, 병렬 연결보다는 직렬 연결에서 큰 부정합 손실이 발생되며, 셀에서 모듈로 만들어질 때에는 직렬 연결에 대한 부정합 만이 존재하게 된다.In addition, since solar cells and modules show various electrical characteristics when manufactured, electrical mismatches occur when they are connected in series or in parallel, resulting in reduced output, and large mismatch losses in series rather than in parallel. When a module is made in a cell, there is only a mismatch to the serial connection.

따라서, 셀 및 모듈은 본 출원에 따른 방법이 적용된 시뮬레이터에서 측정 시, I-V 커브 데이터를 파일로 받을 수 있으며, 이를 상기 시뮬레이터에 로딩하고, 파일들의 조합을 했을 때, 전기적 부정합 정도를 비선형 해석을 통해 알 수 있게 되며, 모듈의 손실 계산에서 전기적 부정합 부분을 미리 시뮬레이션할 수 있으므로, 손실에 대한 실질적인 접근이 가능해지게 되는 것이다.
Therefore, the cell and the module can receive the IV curve data as a file when measured in the simulator to which the method according to the present application is applied. In addition, the electrical mismatch in the module's loss calculation can be simulated in advance, thus allowing a practical approach to the loss.

상기에서는 본 출원의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 출원의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the following claims It can be understood that

Claims

Extracting at least one or more solar cells produced in various production processes, and measuring and plotting respective voltages and currents of the cells;
Generating a current, a voltage table in units of constant current, and summing voltages in units of current to normalize the voltage and current;
Generating a current-voltage curve using the table, and calculating a sum of a composite output and an individual output using the current-voltage curve;
A fourth step of outputting an arrangement of cells in which mismatch loss is minimum by using the sum of the combined output and the individual output calculated in the third step;
Photovoltaic cell placement method to minimize mismatch loss including a.

The method of claim 1,
Wherein the fourth step is calculated by the following equation, PV cell arrangement method of minimizing mismatch loss.

The method of claim 1,
The current unit is a solar cell arrangement method of minimizing mismatch loss, characterized in that 0.5mA to 4mA.

The method of claim 1,
The current unit is a solar cell arrangement method of minimizing mismatch loss, characterized in that 1mA.

Extracting at least one or more solar modules produced in various production processes, and measuring and plotting each voltage and current of the module;
Generating a current, a voltage table in units of constant current, and summing voltages in units of current to normalize the voltage and current;
Generating a current-voltage curve using the table, and calculating a sum of a composite output and an individual output using the current-voltage curve;
A fourth step of outputting a batch of modules having a minimum mismatch loss using the sum of the combined outputs and the individual outputs calculated in the third step;
PV module arrangement method of minimizing mismatch loss including a.

The method of claim 5,
And the fourth step is calculated by the following equation.

The method of claim 5,
The current unit is a method of arranging a photovoltaic module to minimize mismatch loss, characterized in that 0.5mA to 4mA.

The method of claim 5,
The current unit is a solar cell arrangement method of minimizing mismatch loss, characterized in that 1mA.