[화웨이 제공] 최근 중국 전력건설그룹 후베이 공정 유한회사에서 건설한 세계 최대 수상 부유식 태양광발전소에 화웨이의 스마트 태양광 솔루션이 사용됐다.

산둥(山東)성 더저우(德州)시 링청(陵城)구 서부 딩좡(丁莊)향에 건설된 이번 수상태양광발전소는 총 사업비 약 14억 위안(한화 약 2,437억원)이 투자된 세계 최대 수상태양광발전소로, 규모가 320㎿에 달한다.

중국 산둥성에 건설된 세계 최대인 200MW 규모 수상태양광발전소에 화웨이의 스마트 태양광 솔루션이 사용됐다. [사진=화웨이]

이번 수상태양광발전소는 1, 2단계로 나뉜다. 이중 1단계는 200MW 규모로, 차지하는 수면의 면적이 약 1.47㎢에 달한다. 수상태양광발전소는 수면 위에 발전설비를 설치하기 때문에 기존 대지태양광발전소에 비해 토지면적을 차지하지 않는다. 또한, 수면의 냉각효과로 인한 열 방출이 원활하기 때문에 태양광 핵심 장비의 발전효율까지 높인다는 장점을 가지고 있다.

이에 반해 복잡하고 다양한 수면의 환경적 제약을 받는다는 어려움이 있다. 이에 수상태양광발전소 건설에 있어서 가장 큰 핵심 요소는 안전성 확보로 꼽힌다.

화웨이 관계자는 이에 대해 “장기적인 수익 보장을 위해서는 안전성 확보가 필수적”이라며, “안정적이고 신뢰성 있는 인버터가 수상태양광발전소의 높은 효율을 통한 장기적인 발전을 보장한다”고 밝혔다.

세계 최대 규모 수상태양광발전소에는 모두 화웨이 ‘SUN2000-196KTL’ 스마트 스트링인버터가 사용됐다. [사진=화웨이]

안전성과 신뢰성 갖춘 인버터, 높은 효율로 장기적 발전 보장

세계 최대 규모 수상태양광 프로젝트에는 모두 화웨이 ‘SUN2000-196KTL’ 스마트 스트링인버터가 사용됐다. 해당 인버터는 3.15MW 어레이마다 162개 MPPT채널을 갖추고 있다. 또한, MPPT는 기존 센트럴인버터 솔루션의 162배로, 효과적으로 스트링 미스매칭을 감소시켜 발전량을 2% 이상 향상시킨다.

발전량 증대이외에도 해당 시스템은 무려 99.99% 이상의 활용도를 가지고 있다. 완전 밀폐형으로 설계된 인버터는 동작 회로부와 AC 케이블함이 완전히 분리돼 부품이 손상되지 않으며, 수상태양광발전소의 여러 가지 복잡한 상황에 대응한다.

고온 고습의 악조건에도 견딜 수 있도록 설계됐다. 시스템보호등급은 최고 등급인 IP66에 달하며, TÜV검사에서 0.5% 미만의 고장률로 업계 최고 수준을 인정받았다. 이처럼 화웨이 인버터는 태양광발전소의 장기적이며 안정적이고, 신뢰 가능한 운영을 보장한다.

화웨이 스마트 인버터는 직류측 선로를 최소화해 전류량이 적고 경로가 짧으며, 직류의 특성인 영점 아크 소호 및 억제가 가능해 안전성이 높다. [사진=화웨이]

신뢰 가능한 안전 시스템으로 발전소 안전성 높여

일반적인 대지태양광발전소에 비해 수상태양광발전소는 안전성에 대한 요구가 더욱 높다. 대개 어업 활동과 상생하는 방법으로 건설되며, 인간의 생활 및 어업 활동과 밀접하게 연관돼 있다. 만약 케이블의 파이프가 녹이 슬어 빠지게 되거나, 퓨즈 케이블 표면의 절연제가 파손돼 누전될 시에는 어민의 생명 및 재산 등 안전에 심각한 위협을 초래할 수 있다.

센트럴인버터는 별도의 접속함이 필요하기 때문에 고압 DC절점이 많아 안전상의 위험도가 높다. 센트럴인버터는 100여개의 모듈이 양극과 음극으로 연결 모듈이 절연이 되지 않은 임의의 양극과 음극에서는 누전될 경우 1000V 직류고압이 물속으로 전달되기 때문에 수중 생물이 감전 피해를 입을 수 있다. 또한, 피복이 벗겨진 직류 케이블이 물속으로 떨어져 감전을 일으킬 수 있는 위험도 있다.

화웨이 스마트 태양광 인버터는 RCD 보호회로를 통해 접촉 전류 제한 및 누전 회로를 차단한다. [사진=화웨이]

이번 프로젝트에 화웨이의 스마트 태양광 솔루션이 채택된 것도 이러한 이유에서 기인한다. 화웨이 태양광 인버터는 별도의 DC접속함이 필요하지 않다. 직류측 선로를 최소화해 전류량이 적고, 경로가 짧다. 직류의 특성인 영점(Zero-crossing) 아크 소호 및 억제가 가능해 안전성이 높다.

또한, 수면 주변은 습도가 높아 모듈의 미스매칭 및 출력량 감소와 같은 상황이 심해질 수 있어, 모듈 측 PID 현상을 억제할 수 있는 보다 확실한 방법이 필요하다. PID 억제는 ‘예방’이 중요하며, 감소 후 복구는 그 효과가 떨어진다.

PID 블록을 통신함에 설치한 화웨이 스마트 태양광 인버터는 인버터 전압에 맞춰 자동으로 출력 전압을 조정해 전지판 음극 접지가 등전위에 도달하게 함으로써 음극의 전압을 없애며 이를 통해 PID 현상을 억제할 수 있다.

화웨이 스마트 태양광 인버터에는 고감도 RCD(누설 전류 측정) 보호회로도 내장돼 사람이 직류 측 양극에 접촉하더라도 접촉 전류를 제한할 수 있고, RCD 보호회로가 누전 회로를 차단해 신체 안전을 보장할 수 있다.

산둥(山東)성 더저우(德州)시 딩좡댐에 건설된 200MW 수상 부유식 태양광발전소 전경 [사진=화웨이]

더욱 쉽고 효율적인 유지보수 제공

수상태양광발전소는 대지태양광발전소에 비해 유지보수의 난이도도 더욱 높다. 기존 RS485 통신선과 직류 케이블의 혼선은 통신 고장을 자주 일으키고, 보수 점검과 검사가 어려워 복구가 불가능해 발전소 고장 및 안전 위험을 모니터링할 수 없었기 때문이다.

화웨이는 스마트 태양광 솔루션을 통해 이러한 문제를 해결했다. 전력선으로 통신하는 PLC를 지원하며, MBUS 통신으로 전송돼 별도의 통신 케이블 구성이 필요하지 않다. 모든 통신 데이터가 AC출력 케이블에 탑재돼 통신 케이블이 끊어져 고장위치 추적이 어려운 상황의 발생하는 등의 위험을 막을 수 있다. 이로써 발전소의 빠르고 신뢰할 수 있는 통신능력을 고객에게 보장한다.

또한, 기존 검사 절차는 수면 위에서 직접 배를 타고 확인했기 때문에 많은 시간과 전문인력이 소모됐다. 화웨이 스마트IV 진단 4.0은 직접 발전소에 가서 유지보수를 하던 기존의 유지보수 방법을 완전히 변화시켰다. 원격으로 웹사이트 버튼 한 번만 누르면, 100MW 발전소의 모든 스트링의 점검을 단 20분 만에 완료할 수 있다.

수리 요청, 문제 진단, 정확한 위치 등의 정보를 유지 관리인에게 직접적으로 전달해 고객이 간단하고 효율적인 유지보수 관리를 할 수 있도록 도와 유지보수의 효율을 50% 이상 향상시킨다. 해당 솔루션 또한 업계 권위 있는 시험기관의 인증을 거쳤으며, 정확도, 인식률, 재현율, 원인 판단 정확도가 모두 95%를 넘어, 종합성능등급은 현 업계 최고 수준인 L4를 받았다.

화웨이 관계자는 “‘탄소배출량 감소, 탄소 중립’이라는 목표를 향한 화웨이 스마트 태양광 솔루션은 지속적인 혁신을 통해 에너지의 디지털 전환을 선도하고, 지속가능한 발전을 위한 블루오션을 개척해 고객과 업계에 더 큰 가치를 창출할 수 있을 것”이라고 향후 포부를 밝혔다.

[정한교 기자 (news@industrynews.co.kr)]

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