KR20170067127A - 수상태양광발전시스템 - Google Patents

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KR20170067127A
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안병준
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Abstract

본 발명은 수상태양광발전시스템에 관한 것으로, 본 발명은 수면에 부유되는 메인부유구조체; 상기 메인부유구조체에 설치되며, 태양전지모듈들을 포함하는 태양광발전장치; 수면에 부유되는 보조부유구조체; 상기 보조부유구조체에 설치되며, 상기 태양광발전장치에서 발전된 직류전류를 교류로 변환시키고 승압시키는 전력변환장치; 육상에 설치되며, 상기 전력변환장치에서 공급되는 승압된 교류전력을 배전계통으로 송전하는 송전장치;를 포함한다. 본 발명에 따르면, 설치 비용을 대폭 감소시키고 송전 전력 손실을 줄이게 된다.

Description

수상태양광발전시스템{FLOATING SOLAR POWER GENERATING SYSTEM}
본 발명은 수상태양광발전시스템에 관한 것이다.
현재 탄화수소계 화석에너지자원의 유한성에 의한 자원고갈 문제와 함께 그것의 사용으로 인해 배출되는 온실가스의 증가로 지구환경에 미치는 나쁜 영향이 점점 커지고 있고 나아가 인류의 생존을 위협할 지경에 이르렀다. 또한 원자력발전 역시 자원의 고갈 문제와 함께 체르노빌원전과 후쿠시마원전의 경우에서 보듯이 만약의 사고시 지구환경에 미치는 영향과 인류의 생존에 미치는 위협이 크다.
위와 같은 이유로 전세계적으로 환경오염이 없고 지속기간이 무한한 태양광,풍력,조력발전등 재생에너지의 이용이 점점 증대되고 있다. 재생에너지 중에서도 태양에너지는 전 지구상의 사람이 거주하는 곳에 고르게 분포하고 있고 태양의 빛에너지를 직접 전기에너지로 바꾸므로 태양광발전이 가장 효과적인 반면, 태양의 빛에너지는 에너지밀도가 낮아 넓은 면적이 필요하다.
지금까지의 태양광발전설비는 염전, 농지, 임야 등에 설치되고 있으나, 이것들은 재생에너지의 이용이라는 순기능 이외에 농지전용, 산림파괴라는 또 다른 환경문제를 야기하고 있으며, 한정된 토지자원을 가지고 인간생활과 경합하므로 지역주민들에게 환영받지 못하고 각종 민원 제기 등으로 난관에 봉착해있다. 그래서 한정된 토지자원을 가지고 인간과 경합하지 않으며 농지전용이나 산림파괴 같은 환경에의 악영향이 없는 사막지역이나 수상에서의 태양광발전에 대한 연구가 활발하고 일부 적용되고 있다.
호수나 강 또는 바다의 수면에 설치한 태양광발전설비를 수상태양광발전시스템이라고 하는데 이것은 사람과 토지를 경합하지 않아 친인간적이며, 호수나 강에 설치시 태양에너지의 수중에의 입사를 제한함으로서 물의 온도상승을 억제하여 증발량을 줄여 담수량을 보전하는데 도움이 되며 주변지역의 안개피해를 줄이게 된다. 또한, 수상태양광발전시스템의 음영에 의한 온도차로 물의 대류를 촉진하여 녹조를 방지하는 등 수질개선에 효과가 있고 수상태양광발전시스템에 의한 그늘이 어류에게 산란장소를 제공함으로서 어족자원을 보호,육성하게 된다.
도 1은 수상태양광발전시스템의 일예를 도시한 측면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 수상태양광발전시스템은 호수, 강, 또는 바다 등의 수면에 띄워지는 부유구조체(10)와, 부유구조체(10)가 바람이나 물의 흐름에 따라 수평으로 움직이지 않도록 수면에 고정시키는 계류장치(20)와, 부유구조체(10)의 상부에 설치되는 장착프레임(30)과, 장착프레임(30)에 설치되어 태양에너지로 전력을 생산하는 다수 개의 태양전지모듈(M)들을 포함하는 태양광발전장치(40)와, 육상에 설치되어 태양전지모듈(M)들에서 발전되는 저압직류전력을 교류로 변환시키고 승압시켜 전력회사의 배전계통으로 송전하는 전력변환송전장치(50)를 포함한다.
태양광발전장치(40)의 태양전지모듈(M)들은 다수 개의 그룹으로 구획하여 각 그룹의 태양전지모듈(M)들이 단위태양전지스트링(회로)에 의해 직렬로 연결되고, 단위태양전지스트링들은 다수 개의 그룹으로 나누어지며 그 각 그룹을 태양전지스트링어레이라 하며, 태양전지스트링어레이의 단위태양전지스트링들에서 출력되는 직류전력은 접속반에서 병합된다.
전력변환송전장치(50)는 직류전력을 교류전력으로 변환시키는 복수 개의 인버터유닛(51)들과, 인버터유닛(51)의 부하단을 보호하는 차단기유닛(52)과, 인버터유닛(51)에서 변환된 전력을 계통전압으로 승압시키는 변압기유닛(53)과, 회로를 개폐하는 개폐기유닛(54)과, 전력을 거래하기 위한 계량기유닛(55), 이상 전력을 차단시켜 회로를 보호하는 보호계전유닛(56), 모니터링유닛(57) 등을 포함한다.
태양광발전장치(40)의 접속반들은 다수 개의 그룹으로 나누어지며 각 접속반그룹은 전력변환송전장치(50)의 인버터유닛(51)에 연결된다. 접속반그룹의 각 접속반과 인버터유닛(51)은 저압 케이블(60)에 의해 연결되며, 그 저압 케이블(60)은 접속반의 병합된 저압직류전력을 인버터유닛(51)으로 전송하기 위하여 방수성 및 유연성을 가지는 굵은 특수케이블이 사용된다. 즉, 한 개의 접속반그룹은, 복수 개의 케이블(60)들(접속반그룹을 구성하는 접속반의 수)에 의해 한 개의 인버터유닛(51)에 연결된다.
이와 같은 수상태양광발전시스템은, 태양 빛에 의해 태양광발전장치(40)의 태양전지모듈(M)들에서 각각 전력을 발생시키게 되면 각 태양전지모듈(M)에서 발생되는 직류전력은 단위태양전지스트링들을 통해 흐르게 된다. 단위태양전지스트링들을 통해 흐르는 직류전력은 태양전지스트링어레이 별로 각 접속반에서 병합된다. 각 접속반에서 병합된 직류전력은 접속반그룹 별로 케이블(60)들을 통해 전력변환송전장치(50)의 각 인버터유닛(51)으로 출력된다. 인버터유닛(51)에서 직류전력을 교류전력으로 변환시키고 변압기유닛(53)에서 계통전압으로 승압시켜 전력회사의 배전계통으로 송전하게 된다.
그러나 상기한 바와 같은 종래 수상태양광발전시스템은, 수상에 위치하는 태양광발전장치(40)의 태양전지모듈(M)들에서 발전되는 저압직류전력이 각 접속반에서 병합되어 저압 케이블(60)들을 통해 육상에 설치된 전력변환송전장치(50)의 인버터유닛(51)들로 흐르게 되므로 많은 수의 특수케이블들이 사용되고, 또한 일반적으로 태양광발전장치가 수심이 깊은 호수의 가운데 부분에 위치하게 되어 저압 케이블(60)의 길이가 길게 되며, 접속반에 병합된 저압직류전력을 인버터유닛(51)으로 송전하기 위하여 저압 케이블이 굵은 케이블로 사용된다. 이로 인하여, 수상태양광발전시스템을 설치시 저압 케이블(60)의 비용이 크게 되는 문제점이 있다. 특히, 발전용량이 큰 수상태양광발전시스템을 설치할 경우 그에 따른 케이블의 비용이 크게 증가하여 수상태양광발전시스템이 친환경이고 친인간적임에도 불구하고 그것의 설치비용이 육상의 경우보다 커서 많이 설치되지 못하고 있는 실정이다.
본 발명의 목적은 설치 비용을 대폭 감소시키고 송전 전력의 손실을 줄이는 수상태양광발전설비를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 수면에 부유되는 메인부유구조체; 상기 메인부유구조체에 설치되며, 태양전지모듈들을 포함하는 태양광발전장치; 수면에 부유되는 보조부유구조체; 상기 보조부유구조체에 설치되며, 상기 태양광발전장치에서 발전된 직류전류를 교류로 변환시키고 승압시키는 전력변환장치; 육상에 설치되며, 상기 전력변환장치에서 공급되는 승압된 교류전력을 배전계통으로 송전하는 송전장치;를 포함하는 수상태양광발전시스템이 제공된다.
상기 전력변환장치는 직류전력을 교류전력으로 변환시키는 인버터유닛과, 저전압 전력을 계통전압으로 승압시키는 변압기유닛을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 송전장치는 상기 배전계통으로 송전되는 전력량을 측정하는 계량기유닛을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 전력변환장치와 송전장치는 고압 케이블에 의해 연결되는 것이 바람직하다.
상기 메인부유구조체와 보조부유구조체는 연결수단에 의해 서로 연결될 수 있다.
상기 보조부유구조체는 복수 개의 부유부재들과, 상기 부유부재들의 상부에 결합되며 상기 전력변환장치가 설치되는 수평프레임과, 상기 수평프레임의 가장자리에 수직 방향으로 결합되는 보호방벽을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 보조부유구조체는 계류장치에 의해 계류되어 상기 계류장치에 의해 상기 보조부유구조체가 수평 방향으로 움직임을 제한되면서 수위에 따라 상하로 움직이는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 수면에 부유되는 메인부유구조체; 상기 메인부유구조체에 설치되며, 태양전지모듈들을 포함하는 태양광발전장치; 수중 지반에 박혀 고정되며 상부가 수면 위에 위치하는 고정프레임; 상기 고정프레임의 상부에 설치되며, 상기 태양광발전장치에서 발전된 직류전류를 교류로 변환시키고 승압시키는 전력변환장치; 육상에 설치되며, 상기 전력변환장치에서 공급되는 승압된 교류전력을 배전계통으로 송전하는 송전장치;를 포함하며, 상기 전력변환장치는 직류전력을 교류전력으로 변환시키는 인버터유닛과, 저전압 전력을 계통전압으로 승압시키는 변압기유닛을 포함하고, 상기 송전장치는 상기 배전계통으로 송전되는 전력량을 측정하는 계량기유닛을 포함하는 수상태양광발전시스템이 제공된다.
본 발명은 전력변환장치가 태양광발전장치에 인접하게 수상에 위치하고 송전장치가 육상에 설치되므로 태양광발전장치에서 발전된 직류전력을 전력변환장치의 인버터유닛으로 흐르게 하는 저압 케이블들의 길이가 짧게 되어 전력 손실을 감소시키게 되고, 또한 전력변환장치에서 승압된 고압전력을 한 조(3상 전력의 경우 3가닥)의 고압케이블을 통해 육상에 설치된 송전장치를 통해 배전계통으로 송전하게 되어 전력 손실을 감소시키게 된다.
또한, 본 발명은 전력변환장치가 태양광발전장치에 인접하게 수상에 위치하고 송전장치가 육상에 설치되어 태양광발전장치에서 발전된 직류전력을 전력변환장치의 인버터유닛으로 흐르게 하는 저압 케이블들의 길이가 짧고 아울러 전력변환장치에서 승압된 고압전력을 한 조(3상 전력의 경우 3가닥)의 고압 케이블에 의해 송전장치에 연결되므로, 저압 케이블들의 사용량을 대폭 줄이게 되어 설비 설치 비용을 절감시키게 된다. 또한, 저압 케이블들을 물속이 아닌 수상에 배선이 가능하게 되어 배선 작업이 수월하게 된다.
도 1은 수상태양광발전시스템의 일예를 도시한 측면도,
도 2는 본 발명에 따른 수상태양광발전시스템의 제1 실시예를 도시한 측면도,
도 3은 본 발명에 따른 수상태양광발전시스템의 제1 실시예를 구성하는 태양광발전장치의 접속반을 도시한 회로도,
도 4는 본 발명에 따른 수상태양광발전시스템의 제1 실시예를 구성하는 태양광발전장치의 회로도,
도 5는 본 발명에 따른 수상태양광발전시스템의 제1 실시예를 구성하는 보조부유구조체의 제1 실시예를 도시한 측면도,
도 6은 본 발명에 따른 수상태양광발전시스템의 제1 실시예를 구성하는 보조부유구조체의 제2 실시예를 도시한 측면도,
도 7은 본 발명에 따른 수상태양광발전시스템의 제1 실시예를 구성하는 보조부유구조체의 계류장치의 다른 실시예를 도시한 측면도,
도 8은 본 발명에 따른 수상태양광발전시스템의 제1 실시예를 구성하는 보조부유구조체의 계류장치의 다른 실시예를 도시한 평면도,
도 9는 본 발명에 따른 수상태양광발전시스템의 제1 실시예를 구성하는 보조부유구조체의 계류장치의 다른 실시예를 주요 부분을 평면도,
도 10은 본 발명에 따른 수상태양광발전시스템의 제2 실시예를 도시한 측면도.
이하, 본 발명에 따른 수상태양광발전시스템의 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 수상태양광발전시스템의 제1 실시예를 도시한 측면도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 수상태양광발전시스템의 제1 실시에는, 메인부유구조체(100), 태양광발전장치(200), 보조부유구조체(300), 전력변환장치(400), 송전장치(500)를 포함한다.
메인부유구조체(100)는 강, 호수, 댐, 또는 바다 등의 수면에 부유된다. 메인부유구조체(100)의 일예로, 메인부유구조체(100)는 복수 개의 부유부재(110)와, 부유부재(110)들의 상부에 결합되는 베이스프레임(120)을 포함한다. 부유부재(110)는 내부 공간이 밀폐된 플라스틱용기나 스치로폴 등 물에 부유되는 재질이 될 수 있다. 메인부유구조체(100)에 계류장치(130)가 연결됨이 바람직하다. 계류장치(130)는 메인부유구조체(100)가 바람이나 물의 흐름에 의해 수평 방향으로 설정된 거리 이외로 움직이는 것을 방지하게 될 뿐만 아니라 수면의 높이에 따라 메인부유구조체(100)가 상하로 움직일 수 있게 한다. 계류장치(130)의 일예로, 계류장치(130)는 강이나 호수의 바닥에 고정되는 앵커(131)와, 앵커(131)에 연결됨과 아울러 메인부유구조체(100)에 걸쳐지는 와이어(132)와, 와이어(132)의 단부에 연결되는 무게추(133)를 포함한다. 계류장치(130)는 다양하게 구현될 수 있다.
태양광발전장치(200)는 태양전지모듈(M)들을 포함한다. 태양광발전장치(200)는 메인부유구조체(100)에 설치된다. 메인부유구조체(100)의 베이스프레임(120)에 장착프레임(210)이 설치되고, 장착프레임(210)의 상부에 태양전지모듈(M)들이 설치된다. 도 3, 4에 도시한 바와 같이, 태양전지모듈(M)들은 다수 개의 그룹으로 구획하여 각 그룹의 태양전지모듈들이 단위태양전지스트링(회로)(201)에 의해 직렬로 연결되고, 단위태양전지스트링(201)들은 다수 개의 그룹으로 나누어지며 그 각 그룹을 태양전지스트링어레이(A)라 하며, 태양전지스트링어레이(A)의 단위태양전지스트링(201)들에서 출력되는 직류전력은 접속반(220)에서 병합된다. 단위태양전지스트링(201)은 설정된 개수의 태양전지모듈(M)들이 연결되고, 태양전지스트링어레이(A) 또한 설정된 단위태양전지스트링(201)들로 구성된다. 접속반(220)들 또한 설정된 개수로 구성된다. 단위태양전지스트링(201)들, 태양전지스트링어레이(A)들, 접속반(220)들은 태양광발전장치(200)의 발전용량에 따라 정해진다.
보조부유구조체(300)는 수면에 부유된다. 보조부유구조체(300)는 메인부유구조체(100)에 인접하게 위치하는 것이 바람직하다. 보조부유구조체(300)의 일예로, 도 5에 도시한 바와 같이, 보조부유구조체(300)는 복수 개의 부유부재(310)들과, 부유부재(310)들의 상부에 결합되며 전력변환장치(400)가 설치되는 수평프레임(320)과, 수평프레임(320)의 가장자리에 수직 방향으로 결합되는 보호방벽(330)을 포함한다. 부유부재(310)는 내부 공간이 밀폐된 플라스틱용기나 스치로폴 등 물에 부유되는 부재가 될 수 있다. 보조부유구조체(300)의 다른 실시예로, 도 6에 도시한 바와 같이, 복수 개의 부유부재(310)들과, 부유부재(310)들의 상부에 결합되며 전력변환장치(400)가 설치되는 수평프레임(320)과, 수평프레임(320)과 함께 전력변환장치(400)를 감싸는 하우징(340)을 포함한다. 보조부유구조체(300)의 다른 실시예로, 보조부유구조체(300)는 바지선이 될 수도 있다.
보조부유구조체(300)에 계류장치(350)가 연결됨이 바람직하다. 계류장치(350)는 보조부유구조체(300)가 바람이나 물의 흐름에 의해 수평 방향으로 설정된 거리 이외로 움직이는 것을 방지하게 될 뿐만 아니라 수면의 높이에 따라 보조부유구조체(300)가 상하로 움직일 수 있게 한다. 계류장치(350)의 제1 실시예로, 계류장치(350)는 강이나 호수의 바닥에 고정되는 앵커(351)와, 앵커(351)에 연결됨과 아울러 보조부유구조체(300)에 걸쳐지는 와이어(352)와, 와이어(352)의 단부에 연결되는 무게추(353)를 포함한다.
계류장치(350)의 제2 실시예로, 도 7,8,9에 도시한 바와 같이, 계류장치(350)는 수중 지반에 고정되는 복수 개의 기둥(354)들과, 기둥들에 각각 구비되는 가이드부재(355)와, 수면의 높이에 따라 보조부유구조체(300)가 상하로 움직이도록 보조부유구조체(300)와 기둥(354)의 가이드부재(355)를 연결하는 롤링지지어셈블리(RA)을 포함한다. 가이드부재(355)는 양측면에 각각 가이드홈이 구비된 에이치(H) 형강인 것이 바람직하다. 롤링지지어셈블리(RA)는 가이드부재(355)의 가이드홈들에 각각 위치하여 가이드홈의 내면을 따라 움직이는 복수 개의 롤러(356)들과, 롤러(356)들을 연결하는 롤러지지부재(357)와, 롤러지지부재(357)에 연결되어 보조부유구조체(300)에 연결되는 와이어(358)를 포함한다. 계류장치(350)의 제2 실시예는 수위 변화가 적은 저수지 등에 설치하는 것이 바람직하다. 계류장치(350)의 제2 실시예는 수위에 따라 보조부유구조체(300)가 상하로 움직이게 되면 그에 따라 롤링지지어셈블리(RA)가 가이드부재(355)를 따라 상하로 움직이면서 보조부유구조체(300)를 지지하게 된다.
메인부유구조체(100)와 보조부유구조체(300)는 연결수단(미도시)에 의해 서로 연결될 수도 있다. 연결수단은 와이어나 막대부재가 될 수 있다.
전력변환장치(400)는 태양광발전장치(200)에서 발전된 직류전류를 교류로 변환시키고 승압시킨다. 전력변환장치(400)는 보조부유구조체(300)에 설치되어 태양광발전장치(200)와 인접하게 위치한다. 전력변환장치(400)는 인버터유닛(410), 변압기유닛(430)를 포함한다. 인버터유닛(410)은 태양광발전장치(200)에서 공급되는 저압직류전류를 교류전력으로 변환시킨다. 즉, 태양광발전장치(200)의 설정된 개수의 접속반(220)들이 저압 케이블(230)들에 의해 인버터유닛(410)에 연결된다. 인버터유닛(410)은 태양광발전장치(200)의 용량에 따라 복수 개 구비된다. 변압기유닛(430)은 인버터유닛(410)에서 변환된 전력을 계통전압으로 승압시킨다. 또한, 전력변환장치(400)은 회로를 보호하는 차단기유닛(420)과 개폐기유닛(440)을 더 포함할 수 있다. 차단기유닛(420)은 인버터유닛(410)에 연결되어 인버터유닛(410)의 부하단에 과도전류가 유입될 때 그 전류를 차단시켜 인버터유닛(410)을 보호하게 되며, 개폐기유닛(440) 또한 회로에 이상 전력이 흐를 때 회로를 개폐하면서 회로를 보호한다.
송전장치(500)는 육상에 설치된다. 송전장치(500)는 전력변환장치(400)에서 공급되는 승압된 교류전력을 배전계통으로 송전한다. 송전장치(500)는 계량기유닛(510)을 포함한다. 계량기유닛(510)은 배전계통으로 공급되는 전력을 계량한다. 모니터링유닛(520)은 보조부유구조체(300)나 육상에 설치될 수 있다. 송전장치(500)는 배전계통으로 전력을 송전시 이상 전력이 발생시 회로를 보호하는 개폐기유닛이 구비되는 것이 바람직하다.
전력변환장치(400)와 송전장치(500)는 고압 케이블(450)에 의해 연결되는 것이 바람직하다. 즉, 전력변환장치(400)의 변압기유닛(430)에서 변압된 고압전력을 한 개의 고압 케이블(450)을 통해 송전장치(500)로 송전하며, 그 송전장치(500)로 송전된 고압전력은 계량기유닛(510)을 거쳐 배전계통으로 공급된다. 고압 케이블은 한 조(3상 전력의 경우 3가닥)의 고압 케이블로 연결될 수 있다.
한편, 전력변화장치(400)와 송전장치(500)를 함께 보조부유구조체(300)에 탑재할 수도 있다. 이 경우, 송전장치(500)와 배전계통을 고압 케이블로 연결하게 된다.
다른 한편으로, 보조부유구조체(300)를 배제시키고 전력변환장치(400)를 메인부유구조체(100)에 설치할 수도 있다.
또 다른 한편으로, 전력변화장치(400)와 송전장치(500)를 함께 메인부유구조체(100)에 설치할 수도 있다.
도 10은 본 발명에 따른 수상태양광발전시스템의 제2 실시예를 도시한 측면도이다.
도 10에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 수상태양광발전시스템의 제2 실시예는, 메인부유구조체(100), 태양광발전장치(200), 고정프레임(600), 전력변환장치(400), 송전장치(500)를 포함한다.
메인부유구조체(100)와 태양광발전장치(200)는 각각 제1 실시예의 메인부유구조체(100)와 태양광발전장치(200)의 구성이 같다. 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
고정프레임(600)은 수중 바닥에 고정되며 상부가 수면위에 위치한다. 고정프레임(600)은 메인부유구조체(100)와 인접하게 위치하는 것이 바람직하다. 고정프레임(600)의 일예로, 고정프레임(600)은 수중 지반에 박혀 고정되는 복수 개의 파일(610)들과, 수면위에 위치하도록 파일(610)들의 상단부에 결합되는 지지판(620)을 포함한다. 고정프레임(600)과 메인부유구조체(100)는 연결수단(미도시)에 의해 연결될 수도 있다.
전력변환장치(400)는 고정프레임(600)의 상부에 설치된다. 즉, 전력변환장치(400)는 고정프레임(600)의 지지판(620)에 설치된다. 전력변환장치(400)는 태양광발전장치(200)에서 발전된 직류전류를 교류로 변환시키고 승압시킨다. 전력변환장치(400)의 구성은 제1 실시예의 전력변환장치(400)의 구성과 같다. 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
송전장치(500)는 육상에 설치된다. 송전장치(500)는 전력변환장치(400)에서 공급되는 승압된 교류전력을 배전계통으로 송전한다. 송전장치(500)의 구성은 제1 실시예의 송전장치(500)의 구성과 같다. 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
전력변환장치(400)와 송전장치(500)는 고압 케이블(450)에 의해 연결되는 것이 바람직하다. 즉, 전력변환장치(400)의 변압기유닛(430)에서 변압된 고압전력을 한 개의 고압 케이블(450)을 통해 송전장치(500)로 송전하며, 그 송전장치(500)로 송전된 고압전력은 계량기유닛(510)을 거쳐 배전계통으로 공급된다. 제2 실시예의 경우 수위 변화가 적은 저수지에 설치하는 것이 바람직하다.
한편, 전력변화장치(400)와 송전장치(500)를 함께 보조부유구조체(300)에 탑재할 수도 있다. 이 경우 송전장치(500)와 배전계통을 고압 케이블로 연결하게 된다.
이하, 본 발명에 따른 수상태양광발전시스템의 작용과 효과를 설명한다.
먼저, 태양 빛에 의해 메인부유구조체(100)에 설치된 태양광발전장치(200)의 태양전지모듈(M)들에서 각각 전력을 발생시키게 되면 각 태양전지모듈(M)에서 발생되는 직류전력은 단위태양전지스트링(201)들을 통해 흐르게 된다. 단위태양전지스트링(201)들을 통해 흐르는 직류전력은 태양전지스트링어레이(A) 별로 각 접속반(220)에서 병합된다. 각 접속반(220)에서 병합된 직류전력은 접속반그룹 별로 저압 케이블(230)들을 통해 태양광발전장치(200)와 인접하도록 수상에 위치한 전력변환장치(400)의 각 인버터유닛(410)으로 출력된다. 인버터유닛(410)에서 직류전력을 교류전력으로 변환시키고 변압기유닛(430)에서 계통전압으로 승압시킨다. 태양광발전장치(200)와 인접하도록 수상에 위치한 전력변환장치(400)의 변압기유닛(430)에서 습압된 고압전력은 고압 케이블(450)을 통해 송전장치(500)로 송전되고 송전장치(500)를 거친 고압전류는 전력회사의 배전계통으로 송전된다.
본 발명은 전력변환장치(400)가 태양광발전장치(200)에 인접하게 수상에 위치하고 송전장치(500)가 육상에 설치되므로 태양광발전장치(200)에서 발전된 직류전력을 전력변환장치(400)의 인버터유닛(410)으로 흐르게 하는 저압 케이블(230)들의 길이가 짧게 되어 전력 손실을 감소시키게 되고, 또한 전력변환장치(400)에서 승압된 고압전력을 한 조(3상 전력의 경우 3 가닥)의 고압 케이블(450)을 통해 육상에 설치된 송전장치(500)를 통해 배전계통으로 송전하게 되어 전력 손실을 감소시키게 된다.
또한, 본 발명은 전력변환장치(400)가 태양광발전장치(200)에 인접하게 수상에 위치하고 송전장치(500)가 육상에 설치되어 태양광발전장치(200)에서 발전된 직류전력을 전력변환장치(400)의 인버터유닛(410)으로 흐르게 하는 저압 케이블(230)들의 길이가 짧고 아울러 전력변환장치(400)에서 승압된 고압전력을 한 조(3상 전력의 경우 3 가닥)의 고압 케이블(450)에 의해 송전장치(500)에 연결되므로, 저압 케이블(230)들의 사용량을 대폭 줄이게 되어 설비 설치 비용을 절감시키게 된다. 또한, 저압 케이블(230)들을 물속이 아닌 수상에 배선이 가능하게 되어 배선 작업이 수월하게 된다.
아래의 표 1은 종래 수상태양광발전시스템과 본 발명에 따른 수상태양광발전시스템의 전력 케이블 소요량 비교를 예시한 것이다.
조건
 1. 선로긍장 800M 2. 허용전압강하 3%
3. 접속반용량 110 Kw 분할
전압강하 계산식: E = A*L*1/ 1000*S
A; 단상2선식 = 35.6 3상 3선식 = 30.8 3상 4선식 = 17.8(단상3선식) E: 전압강하(V) L: 변압기 2차측부터의 거리 또는 인입선 접속점(M)
I : 전류(A) S: 전선의 단면적(MM2)
발전용량
 5Mwp 20Mwp
송전전압
 직류 716V 삼상교류 22900V 직류 716V 삼상교류 22900V
소요케이블
 UW-3PNCable
240mm2/1C 90가닥		 F-CNCV-W Cable
60mm2/1C 3가닥		 UW-3PNCable
240mm2/1C 360가닥		 F-CNCV-W Cable
240mm2/1C 3가닥
소요배관재
 ELP PIPE 80C
40LINE		 ELP PIPE 125C
1LINE		 ELP PIPE 80C
160LINE		 ELP PIPE 80C
1LINE
위 표 1은 중규모설비라고 할 수 있는 5MW와 대규모설비인 20MW의 경우에 대하여 종래 수상태양광발전시스템과 본 발명을 비교하여 계산한 값으로, 종래 수상태양광발전시스템의 직류저압전력의 전압은, 저압의 범위가 직류 750V이므로 750V로 본 발명의 전력변환설비의 고압교류전력의 전압은 한국의 전력회사 배전계통전압인 22900V로 하고, 전력케이블 긍장은 800M 허용전압강하 3%이하로 동일한 조건으로 비교하였다.
표 1에서와 같이 종래 수상태양광발전시스템에서는 5MW 발전시설에서 전력케이블은 240mm2 90가닥이 필요하고 보호전선관도 직경 80mm 40개가 필요한 반면, 본 발명에 따른 수상태양광발전시스템에서는 60mm2 3가닥에 보호전선관도 직경 125mm 1개가 필요할 뿐이다. 또한, 20MW 발전시설에서 전력케이블은 240mm2 360가닥이 필요하고 보호전선관도 직경 80mm 160개가 필요한 반면, 본 발명에 따른 수상태양광발전시스템에서는 400mm2 3가닥에 보호전선관도 직경 200mm 1개가 필요할 뿐이다.
100; 메인부유구조체 200; 태양광발전장치
300; 보조부유구조체 400; 전력변환장치
500; 송전장치 600; 고정프레임

Claims (8)

  1. 수면에 부유되는 메인부유구조체;
    상기 메인부유구조체에 설치되며, 태양전지모듈들과 포함하는 태양광발전장치;
    수면에 부유되는 보조부유구조체;
    상기 보조부유구조체에 설치되며, 상기 태양광발전장치에서 발전된 직류전류를 교류로 변환시키고 승압시키는 전력변환장치;
    육상에 설치되며, 상기 전력변환장치에서 공급되는 승압된 교류전력을 배전계통으로 송전하는 송전장치;를 포함하는 수상태양광발전시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전력변환장치는 직류전력을 교류전력으로 변환시키는 인버터유닛과 저전압 전력을 계통전압으로 승압시키는 변압기유닛을 포함하는 수상태양광발전시스템
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 송전장치는 상기 배전계통으로 송전되는 전력량을 측정하는 계량기유닛을 포함하는 수상태양광발전시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 전력변환장치와 송전장치는 고압케이블에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 수상태양광발전시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 메인부유구조체와 보조부유구조체는 연결수단에 의해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 수상태양광발전시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 보조부유구조체는 복수 개의 부유부재들과, 상기 부유부재들의 상부에 결합되며 상기 전력변환장치가 설치되는 수평프레임과, 상기 수평프레임의 가장자리에 수직 방향으로 결합되는 보호방벽을 포함하는 수상태양광발전시스템.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 보조부유구조체는 계류장치에 의해 계류되어 상기 계류장치에 의해 상기 보조부유구조체가 수평 방향으로 움직임을 제한되면서 수위에 따라 상하로 움직이는 것을 특징으로 하는 수상태양광발전시스템.
  8. 수면에 부유되는 메인부유구조체;
    상기 메인부유구조체에 설치되며, 태양전지모듈을 포함하는 태양광발전장치;
    수중 지반에 박혀 고정되며 상부가 수면 위에 위치하는 고정프레임;
    상기 고정프레임의 상부에 설치되며, 상기 태양광발전장치에서 발전된 직류전류를 교류로 변환시키고 승압시키는 전력변환장치;
    육상에 설치되며, 상기 전력변환장치에서 공급되는 승압된 교류전력을 배전계통으로 송전하는 송전장치;를 포함하며
    상기 전력변환장치는 직류전력을 교류전력으로 변환시키는 인버터유닛과 저전압 전력을 계통전압으로 승압시키는 변압기유닛을 포함하며, 상기 송전장치는 배전계통으로 송전되는 전력량을 측정하는 계량기유닛을 포함하는 수상태양광발전시스템.
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