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99.996% 인버터 가용도는 어떻게 이루어진 것인가
화웨이, 2018년 말까지 전 세계 누적 90GW 초과 및 고장률 0.4% 이하 기록

[화웨이 제공] 지난 2017년 12월, 2030년 신재생에너지 계획을 발표한 이후 한국의 태양광 사업은 급속히 발전하며 설치규모가 빠른 속도로 증가하고 있고, 전체 시장은 고신뢰성과 고품질, 그리고 고수익을 추구하는 방향으로 바뀌고 있다.

세계 태양광발전 시장이 고신뢰성, 고품질, 고수익을 추구하는 방향으로 바뀌고 있다. [사진=화웨이]

글로벌 제3자 검증기관인 티유브이슈드(TÜV SÜD)가 발표한 중국 거얼무시 태양광발전소 ‘운행지표 및 발전 성능 기술 조사’에 따르면, “이 태양광발전소 3기에서 사용한 4,939대의 화웨이 스마트 스트링인버터는 583일 통계기간 동안 가용도 값이 99.996%로 나타났다. 화웨이 인버터는 안심하고 유지보수가 거의 필요하지 않다”고 현장 유지보수 엔지니어가 밝혔다.

그럼 인버터의 가용도는 무엇인가? 이는 태양광발전소 내부 수익률(IRR)에 영향이 있는지와 99.996%의 가용도는 어떻게 이루어진 것인가에 대해 설명하겠다.

가용도는 시스템 성능을 판단하는 지표 중 하나다. 인버터 가용도란 통계기간 동안 인버터가 가동상태인 시간이 총시간을 차지하는 비율을 말하며, 인버터의 품질과 제조업체의 서비스를 측정하는 중요한 지표이기도 하고 태양광발전소 내부 수익률을 결정할 수 있는 핵심요소다.

계산 공식은 다음과 같다.

A(%)는 인버터의 가용도, N(pcs)는 태양광발전소 중 인버터 사용수량, T(days)는 인버터 동작 일수, Tn(days)는 인버터 사용불가 일수

 

 

 

인버터 가용도 값이 높을수록 인버터 고장으로 인한 발전량 손실이 적어 태양광발전소 내부 수익률이 높아진다.

TÜV SÜD의 엔지니어가 중국 거얼무시 태양광발전소의 현장 동작유지를 기록하면서 인버터 사용불가 일수 및 동작 총 일수를 통계 및 계산을 통해 화웨이 스트링인버터의 가용도 값이 99.996%라는 결과가 나왔다. 화웨이 엔지니어는 “이는 업계 유일의 제3자 인증 태양광발전소 현장 가용도 실증 보고서다”고 말했다.

화웨이의 스마트 PV 솔루션의 시스템 가용도는 99.99% 이상이다. [사진=화웨이]

앞선 테크닉 솔루션 - 화웨이 스마트 PV 스트링 솔루션은 접속반과 퓨즈 등 소모품이 없으며 보조 전력 공급시스템과 조명소방 그리고 모니터링 기관실 등 일련의 고장률 높은 보조설비도 없다. 심플하고 고장 발생 가능한 부분이 적으므로 시스템 고장률이 낮다.

화웨이는 RS485 통신 및 협대역 PLC 통신 대신 MBUS 광대역 PLC 통신을 사용했다. 통신선 케이블 비용을 절감하고 통신선 케이블이 끊어질 위험을 회피해 통신이 더욱 안정적일 것으로 보인다. 실제 전송 속도 115kbps가 되며 지연이 30ms보다 작아 발전소 운영 수요를 더욱 빠르게 충족시킬 수 있다. 기타 PLC 솔루션에 비하면 MBUS의 전송거리가 더 멀고 1,000미터가 넘어 전파 교란 제거 기능도 10배 향상된다. 저압 태양광이 지원되고 설치가 편리하다는 장점이 있다.

화웨이는 입증된 트랙 기록을 가지고 있다. [사진=화웨이]

앞선 제품 품질 - 화웨이 인버터는 회사가 IBM으로부터 도입한 IPD 개발 프로세스를 엄격히 따르며 디자인으로부터 제품의 장기적인 신뢰성을 보장한다. IP65/IP66 설계로 인버터 내부 부품은 완전히 밀폐된 환경에 있으며 모래, 습기, 염무 등은 내부 작업 환경에 영향을 주지 않으므로 내부 부품의 신뢰성이 크게 향상된다.

공식적으로 시장에 진출하기 전에 인버터는 전 세계 인증검사센터(GCTC)에서 1,400여 가지의 엄격한 테스트를 거쳐야 하며 염무/습진부식, 높은 해발, 극한 온도(-60°C~100°C)를 포함한 여러 환경에서 테스트를 진행한다. 특히 업계의 독창적인 실외 로켓 낙뢰 테스트는 전 세계에 각종 열악한 환경에서 안정적으로 가동할 수 있도록 자연계의 낙뢰 환경을 만들어 스스로 검증하는 것을 통해 신뢰성을 높인다.

2018년 말까지 전 세계 누적 90GW 초과, 누적 고장률 0.4% 이하를 기록했다. [사진=화웨이]

중국의 품질 권위기관인 베이징 CGC(China General Certification Center) 전문가들은 인버터 고장으로 인한 발전량 손실률이 평균 1.5% 정도이며, 양호한 수준은 0.5%인 것으로 밝혔다. 화웨이는 이처럼 업계 벤치마킹 수준으로 고장률이 0.3%에 불과하다고 밝혔다.

사우디아라비아의 한 1.2MW 스마트 태양광발전소는 모두 화웨이 스트링인버터를 사용했다. 사우디아라비아는 열대사막성 기후로 여름에 고온건조하며 최고 기온이 50°C까지 된다. 황사에 자주 노출되어 있는 환경이지만 2017년 계통연계 후 화웨이 인버터는 제로 고장률로 EPC와 사업주들로부터 높은 평가를 받았다.

화웨이 스트링인버터는 사우디아라비아 같은 열대사막성 기후에도 안정적인 평가를 받고 있다. [사진=화웨이]

짧은 고장복구 시간 - 화웨이 스마트 스트링인버터는 1대1 전체 교체하는 방식으로 발전소 현장에 재고만 있으면 빠른 교체가 가능하며 인버터 고장으로 인한 발전량 손실은 센트럴인버터보다 적다. 자료에 따르면 청해의 한 발전소 센트럴인버터 고장 발생 후 한 달 동안 복구되지 않았으며 발전량 손실은 약 60,000kW·h가 되며 이 인버터의 가용도는 91.78%이다.

분석 보고서에 따라 현재 유럽 그리고 인도 등 지역의 태양광발전소는 이미 센트럴인버터로 교체해 스트링인버터를 사용하기 시작했다. 그 이유는 바로 센트럴인버터는 가용도가 낮고 유지보수 비용도 높기 때문이다. 중국 닝샤의 한 태양광발전소도 2015년부터 고장난 센트럴인버터를 스트링인버터로 교체하기 시작했고 올해 말까지 전부 교체 완료 예정이다.

화웨이 스마트 태양광은 2018년 말까지 90GW를 넘어 2015~2018년 4년 연속 출하량 세계 1위를 기록했다. 화웨이 스마트 인버터의 고장률은 0.4%보다 낮아 업계 평균의 10분의 1 수준이다.

현재 전 세계 태양광 시장은 저가 인터넷 시대가 시작했고 발전소 개발업자들의 가성비에 대한 요구가 높아졌다. 가용도가 높은 제품과 솔루션은 발전소 내부 수익률이 보장되고 비로소 더 안정적인 저가 인터넷 시대가 구현되어 가고 있다.

[이주야 기자 (news@industrynews.co.kr)]

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