태양광 이격거리, 직병렬 모듈 수 선정 예제 풀이

안녕하세요.

에너지맨입니다.

오늘은 태양광 발전소 설계 시 가장 중요한 이격거리, 직병렬 모듈 수 구하는 방법에 대해서 알아보겠습니다.

 

 

예제)

조건1. 평지에 발전소 건설

조건2. 대지는 직사각형 50m X 25m

조건3. 경계선 울타리 어레이와 3m 이격거리

조건4. 모듈 경사각 30도, 태양 고도각 22도

조건5. 소수점 둘째자리에서 절사

 

태양전지 모듈 특성		인버터 특성
최대전력 Pmax [W]	300	Mpp 범위 [V]	500 ~ 800
개방전압 Voc [V]	44.5
단락전류 Isc [A]	8.83	최대입력전압 [V]	1000
최대전압 Vmpp [V]	35.9
최대전류 Impp [A]	8.36	최대입력전력 [kW]	20.45
전압온도변화 [%/℃]	-0.33
모듈크기 [mm]	1956 X 992 X 40	주파수 [Hz]	60

 

1) 태양전지모듈 이격거리를 구하시오.

 

여기서 L = 모듈길이, a= 모듈 경사각, b= 태양고도각

이격거리 d=4114.5mm=4.11m

 

 

2) 태양전지모듈의 가로수를 구하시오.

 

3) 태양전지모듈의 세로수를 구하시오.

 

 

세로 모듈 수 구하는 위의 공식은 암기하는게 좋겠습니다.

동일 교재에서는 해당 공식을 사용하지 않고 복잡하게 계산하는 것 같고,

엔트에서는 해당 공식을 다루네요.

세로 모듈수가 5.21로 나오므로 절사해서 5장이 됩니다.

 

 

4)모듈의 셀 최저온도 -10℃, 모듈의 셀 최고온도 70℃ 일때, 모듈의 온도별 특성을 구하시오.

 

먼저 셀최저온도인 -10℃일때 값을 구합니다.

 

태양전지모듈 특성 값에서 전압온도변화의 단위가 [%/℃] 입니다.

그러므로 해당하는 공식은 Vmpp(온도)=Vmpp x [1+a(온도-25)]를 적용하여

Voc(-10℃) 일때는 해당 공식에 값을 대입하여 계산하면 49.6V가 계산됩니다.

 

동일하게 Vmpp(-10℃)일때는 40.0V가 구해졌습니다.

셀 최고 온도인 70℃도 동일하게 구해줍니다.

셀 온도가 70도 이므로 온도값에 70을 적용하면 되고,

계산 결과는 30.5V로 나타나네요.

여기서 최저온도와 달리 최고온도라는 것은 동작할 때의 전압이므로 최고온도에서는 개방전압인 Voc는 계산하지 않습니다. 

 

5) 직렬 모듈의 수 선정

- 연중 최저 모듈 표면 온도 Voc(-10℃) (최대직렬 수)

-10℃의 Voc의 모듈수를 구하기 위해서 4번에서 구한 Voc -10℃의 값을 대입하고

인버터 최대입력전압을 나누어주면 20.1이 나옵니다.

여기서 20직렬이 된 이유는 21직렬이 될 경우 인버터 Vmax 값을 초과하기 때문에 안됩니다.

※ 최대직렬수에서는 소수점을 절사

- 연중 최저 모듈 표면 온도 Vmpp (-10℃) (최대직렬 수)

동작전압에서는 MPP 범위 최대값을 적용하여 나누어 줍니다.

이때 20직렬이 나왔고,

혹시나 Voc 값과 Vmpp 계산값이 다르게 나왔을 경우,

더 적은 직렬 수를 최대직렬수로 적용합니다.

- 연중 최고 모듈 표면 온도 Vmpp (70℃) (최소직렬 수)

최고 표면 온도에서는 인버터 MPP 최소값을 대입하여 계산하고,

계산값이 16.3이 나옵니다.

여기서 17직렬이 되는 이유는 16직렬이 된다면 MPP 최소값보다 낮아지므로 17직렬이 됩니다.

※ 최소직렬수에서는 소수점을 절상

 

 

6) 직병렬 모듈의 수 선정

 

직병렬 수를 구하기 위해 위의 공식을 암기하고 대입합니다.

5번에서 구해진 최소직렬수17, 최대직렬수 20 이므로

직렬수 17~20, 모듈최대전력=300W, 인버터 최대입력전력=20.45kW=20.45 X 10^3 W

위와 같이 직병렬 수를 구하고,

직렬수 X 병렬수 X 모듈 최대 전력 이므로,

 

 

 

※ 발전량이 가장 높은 17직렬 4병렬로 선정