[인더스트리뉴스 이주야 기자] 올해 화웨이(Huawei)는 사상 처음으로 태양광 운전&유지(Operation and Maintenance, O&M) 분야에 인공지능(AI)을 통합해 AI 기반 스마트 I-V 커브 다이어그노시스 3.0(Smart I-V Curve Diagnosis 3.0)을 선보였다. 이 솔루션은 출력 전압과 출력 전류 간의 관계(I-V 곡선)를 확보하기 위해 PV 스트링을 스캔할 스마트 광발전(PV) 변환 장치를 사용한다.

화웨이는 태양광 O&M에 AI 기술을 적용해 PV 발전소의 라이프 사이클 운영의 효율성을 개선하고 있다. [사진=Huawei]

이 스마트 PV 관리 시스템은 PV 모듈의 I-V 곡선에서 빅데이터 기반으로 분석하고, AI 스마트 진단 알고리즘을 적용하며, 오류가 발생한 스트링을 정확하게 찾아내 진단 보고서를 작성한다. 이 보고서는 AI 자가학습을 통해 I-V 경험을 축적하고, 오류 모델을 최적화해 태양광 O&M을 AI 시대로 이전시킨다.

Smart I-V Curve Diagnosis 3.0은 어떤 문제를 해결할 수 있는가?

PV 모듈 오류가 PV 발전소의 에너지 수율에 영향을 미치는 핵심 요인이라는 사실은 충분히 입증됐다. 초기, 중기, 후기 단계에서 발생하는 PV 모듈의 오류는 큰 차이를 보인다. 수동 검사와 전통적인 감시 제어 & 데이터 수집(Supervisory Control And Data Acquisition, SCADA)으로는 오류의 근본 원인을 정확하게 찾아낼 수 없다. 전통적인 I-V 감지는 장치를 운반해 현장을 방문해야 하는 오프라인 감지를 실시한다.

Smart I-V Curve Diagnosis가 해결할 수 있는 문제 [사진=Huawei]

예를 들어, 100MW PV 발전소는 PV 모듈이 수만 개에 달하고, 면적은 축구장 300개에 달한다. 그 결과 모든 PV 모듈을 스캔하는 것은 불가능하다. 그뿐만 아니라 수동으로 보고서를 작성하면 오류가 발생하기 쉽고, 시간도 많이 소요된다. 양면 PV 모듈과 같은 새로운 PV 모듈 유형이 등장하는 것은 물론, PV 적용 시나리오가 점차 늘어나고 지형이 복잡한 관계로 수동 감지가 쉽지 않으며 비용은 증가한다.

화웨이 Smart I-V Curve Diagnosis 3.0은 전통적인 수동 표본 감지를 바꾼다. 이 시스템은 모든 PV 모듈을 완전하게 감지한다. 100MW PV 발전소를 스캔하고, 14가지 오류 유형을 포함하는 감지 보고서를 자동으로 작성하는 데 15분밖에 걸리지 않는다.

이 솔루션은 대규모 지상, 분산 및 주거용 PV 발전소를 포함해 매우 다양한 PV 시나리오에 적용된다. 감지는 온라인으로 완료되기 때문에 직원이 직접 현장을 방문할 필요가 없다. 이로써 전체 라이프 사이클에서 PV 발전소의 O&M 효율성을 크게 높이고, O&M 비용은 크게 낮춘다.

TUV 인증을 받은 Smart I-V Curve Diagnosis [사진=Huawei]

단면 PV 모듈과 비교했을 때 날씨와 지상 조건의 영향을 받는 양면 PV 모듈은 부정합 영향이 더 크기 마련이다. 양면 PV 모듈 후면의 고르지 못한 빛의 방사와 지상에서 반사되는 분산 때문에 I-V 감지의 정확도 요건은 더욱 높아진다. 또한, 발생한 전류 부정합을 단순히 오류로 간주해서는 안 된다. Smart I-V Diagnosis 3.0은 AI 자가 학습을 통해 양면 PV 모듈에 맞게 더욱 수정하고, 양면 모듈 모델의 인식 정확도를 높이며, 그늘과 PV 모듈의 오류로 인한 부정합을 정확하게 찾아낸다.

Smart I-V Curve Diagnosis 적용

전 세계 고객사로부터 인정받고 있는 Smart I-V Diagnosis는 지금까지 대규모 지상, 분산 산업용과 상업용 옥상, 주거용 옥상, 산악, 부유, 태양광 농업 및 규모가 5GW가 넘는 태양광-어업 PV 발전소 등 전 세계 곳곳에 설치됐다. 티유브이라인란드(TUV Rheinland)의 현장 인증에 따르면, Smart I-V Diagnosis의 데이터 정밀도는 최대 0.5%에 달한다. 칭하이 골무드(Golmud)에 위치한 100MW 스마트 PV 발전소는 모든 PV 스트링의 15분 감지 정확도가 100%를 기록했다.

Smart I-V Curve Diagnosis의 말레이시아 사례 연구 [사진=Huawei]

말레이시아에서 높낮이가 있는 지상에 건설된 한 PV 발전소는 Smart I-V Curve Diagnosis를 이용해 9,496개의 PV 스트링을 스캔하고, 오류가 있는 1,149개를 찾아낸 바 있다. 오류 비율은 전체 중 12.1%로 집계됐다.

발전소 직원들은 Smart I-V Curve Diagnosis 보고서를 바탕으로 각 PV 배열의 건강 상태를 자세하게 파악했고, 덕분에 집중적인 현장 유지 작업을 촉진했다. 모든 오류를 수정할 경우, 이 발전소의 전력 생산량이 1.5% 이상 증가할 전망이다.

AI 기술은 산업을 업그레이드시키고 변혁을 촉진시켰다. 재생에너지 산업은 디지털 변혁의 신속한 발전기를 가져왔다. PV 발전소 O&M 분야에서 화웨이는 “당사의 혁신 기술과 광범위한 경험을 통해 O&M 효율성을 크게 높이고, O&M 비용은 줄이며, PV 발전소의 전체 라이프 사이클 운영의 효율성을 개선한다”고 밝혔다.

한편 세계 굴지의 ICT 및 네트워크 에너지 솔루션 공급기업인 화웨이는 170개국 이상에서 네트워크 에너지 제품과 솔루션을 제공하고 있다. 화웨이는 AI, IoT, 빅데이터 및 클라우드 컴퓨팅 같은 디지털 정보 기술을 PV 기술에 혁신적으로 통합해 공익사업 규모의 상업 및 주거용 시나리오를 위한 업계 주도적인 스마트 PV 솔루션을 도모하고 있다.

[이주야 기자 (news@industrynews.co.kr)]

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