김 동 섭 LS산전 자동화기술팀 차장

태양광발전은 모듈면과 태양광의 입사각이 90도일 때 최대의 효율을 낼 수 있으며, 양축 추적식의 경우 고정형에 비해 약 38%의 효율 증대를 가져온다. 따라서 PLC에 의한 태양광 모듈의 입사각 제어는 최대 효율을 내어 발전단가를 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 설비의 활용시간을 증대시켜 발전량을 최대로 유지할 수 있어 효과적인 유지보수가 가능한 최적의 제어 시스템이라 할 수 있다.

PLC 적용의 이점

- 각 트랙커 별로 PLC를 설치해 태양광 모듈마다 최적의 효율로 운전이 가능하다(고정식 대비 약 38%의 효율 증대).

- PLC에 의해 각 태양광 모듈별 발전량을 취합할 수 있을 뿐 아니라 운전 상태 등을 알 수 있다.

- 각 군 별로 발전량 조절이나 유지보수 업무가 가능하다.

- 배선작업이나 유지보수 시간 및 비용이 절감된다.

- 무선 혹은 유선(광통신)을 이용해 안정적이고 효율적인 장비 관리가 가능하다.

그림 1. 태양광 트랙커의 원리. 태양광발전 시스템의 발전효율을 극대화 하기 위해 최근 트랙커를 적용한 시스템이 많이 사용되고 있다.

표 1. 트랙커의 축수에 따른 두 가지 방식. 추적식의 경우 고정형에 비해 약 38%의 효율 증대를 가져온다.

HMI 적용의 이점

- 발전 장비의 모든 데이터를 실시간으로 모니터링 할 수 있다.

- 각 광모듈의 상태 및 발전량 등을 각 그룹 별로 모니터링 및 제어가 가능하다.

- 수배전반의 고장 내용을 확인 및 조치할 수 있으며, 효율적인 발전량 관리가 가능하다.

- 날씨 정보에 대한 내역을 데이터로 관리해 발전량 추정이 가능하다.

- 웹을 통해 장소에 구애받지 않고 효율적으로 장비를 관리·모니터링 할 수 있다.

- 각종 알람 및 메시지 기능을 이용해 즉각적인 대처가 가능하다.

- 각종 보고서(시스템의 상태, 발전량, 발전효율 등)용 리포트가 가능하다.

그림 2. 전체 시스템 구성도. 태양광의 직사광선이 항상 태양광 모듈에 최대로 입사할 수 있도록 태양의 위치를 추적한다.

그림 3. Main Room의 상세 시스템 구성.  태양광발전은 단위면적당 발전량이 적은 관계로 설비의 가동시간 및 발전효율은 태양광발전 설비의 성패를 좌우하는 중요 요소이다.

태양광발전의 성패를 좌우하는

PLC/HMI 시스템

태양광발전 설비는 단위면적당 발전량이 적은 관계로 매우 넓은 지역에 설치되며, 설비의 가동시간 및 발전효율은 발전량과 직결되는 부분으로 태양광발전 설비의 성패를 좌우하는 중요 요소이다.

이에 PLC/HMI의 적용은 초기에 투자비용이 더 들더라도 발전효율을 증대시키고 가동시간을 늘려줌으로써 비용대비 최대의 효과를 얻을 수 있으며, 설비를 효과적으로 관리할 수 있는 시스템이라 할 수 있다.

그림 4. Local Site(트랙커 제어)의 상세 시스템 구성.  PLC에 의한 태양광 모듈의 입사각 제어는 효과적인 유지보수가 가능한 최적의 제어 시스템이라 할 수 있다.

그림 5. 통신 관련 요구사항. PLC/HMI의 적용은 초기 투자비용은 더 드는 반면 비용대비 최대의 효과를 얻을 수 있다.

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