Transcript 태양전지 발전량(kwh) - K

고창군
배수지를 활용한 태양광발전 개발계획
2012. 09
Ⅰ
입지조사
Ⅱ
발전전력 공급방안
Ⅲ
어레이 설치
Ⅳ
태양전지 모듈, 인버터
Ⅴ
발전량 산정
Ⅵ
경제성 분석
Ⅰ. 입지조사
고창배수지
위도 : 35.44
경도 : 126.71
Ⅰ. 입지 조사
□현황
고창배수지
-위치 : 전북 고창군 고창읍 교촌읍 138-7
-배수지 면적 : 1,500㎡ (약 450평)
Ⅰ. 입지 조사
■ 태양광 기상분석 요소
• 태양광 발전소 설립을 위한 최적지 선정 시 필요한 ① 일사량 ② 일조시
간 ③ 강수량 ④ 강수일수 ⑤ 강수지속시간 ⑥ 평균기온 ⑦ 평균 최고기
온 ⑧ 평균 최저기온 ⑨ 운량 ⑩ 상대습도 ⑪ 안개일수 ⑫ 황사일수 ⑬
연무일수 ⑭ 박무일수
• 일사량
산그늘, 수목의 그늘, 건물의 그늘, 연돌, 전주, 철탑 등의 그늘에 따라
태양전지 모듈에 그늘이 발생하면 발전전력량은 대폭적으로 감소하게
되는데 침전지 주위에는 큰 나무나 높은 건물이 없어 일사량 확보가 용
이하다.
• 전력계통 접속
한전의 배전선로를 통해 수전 중이고, 침전지와 건물과의 거리가 짧으
므로 배전선로 접속이 용이하다.
• 자연재해
집중호우나 태풍시에 배수에 문제가 없고, 지반침하의 문제도 없다.
또한 연무일수도 적어서 자연재해에 의한 피해가 적은 편이다.
Ⅰ. 입지 조사
■ 설치조건의 조사
 설치예정 장소의 조사
지상(대지) 설치의 경우에는 진흙이나 모래의 튀김, 소동물에 의한 피해를 방지하는 목
적으로 최소한 지상 1m 이상 높이에 시설하도록 계획하는 것이 바람직하다.(적합)
 경사면에 설치하는 경우는 집중호우 등에 의한 경사면의 붕괴의 위험성은 없는가, 경
사면의 배수를 촉진시키는 배수관 매립의 필요성 등을 검토한다.(적합)
 건물의 옥상에 설치하는 경우는 들보의 위치나 방수구조 등의 건물의 구조상에 관련된
사항이나 각종 타워 등에 의한 그늘의 영향을 정확하게 조사하여 태양전지, 어레이의
설치장소, 방향, 가대각도 등의 최적 설계를 행한다.(해당없음)
 기존건물의 옥상이나 개인주택의 평지붕위에 설치하는 기초 및 어레이는 자중에 가해
지는 풍압, 적설의 최대하중에도 건물의 강도가 충분한가를 검토하여 설계한다. 또한
누수대책이나 방화대책도 충분히 검토한다.(적합)
 설치장소에 이르는 도로 폭이나 포장의 내하중, 고공배전선이나 전화선의 유무, 높이
등을 조사하여두고, 공사시의 재료반입에 대비한다.(적합)
Ⅱ. 발전전력 공급방안
■ 태양광 발전시스템 구성 방법
 태양광 발전시스템의 설치대상, 용도의 결정이 완료되면 전력공급방안을 어떻게 결정
하느냐에 따라서 시스템의 구성방식이 결정되고 또한 발전설비도 채택이 된다.
- 단독 운전 또는 계통 연계운전 시스템이냐의 결정
- 단독 운전의 경우 보조 발전설비의 채택 유무 결정
- 연계 운전의 경우 시스템 용량에 따라 전력 연계점 결정
 고창배수지의 태양광발전설비는 발전한 전력을 전력거래소를 통해 판매 할 목적으로
태양광전력설비를 구축하는 것이므로 태양광 시스템 형식은 계통 연계형 시스템으로
선정하며, 한전 배전계통연계 기술기준에 의거 일반 특고압 배전선로에 연계한다.
Ⅲ. 어레이 설치 방식 및 최적경사각 결정
 태양광 모듈
단결정 태양전지 모듈 선택
 어레이 방식 : 고정식(fixed array)
어레이 지지형태가 가장 값싸고, 안정된 구조로써 비교적 원격 지역에 설치면적의 제약
이 없는 곳에 많이 이용되고 있으며, 특히 도서지역 등 풍속이 강한 곳에 설치하는 것
이 보통이다. 추적식, 반고정형에 비하여 발전효율이 낮은 반면에 초기 설치비가 적게
들고, 보수관리에 따른 위험이 없어서 상대적으로 많이 이용되는 어레이 지지방법이다.
특히 배수지 구조상 고정식 어레이가 가장 적정하다.
 고정식 어레이 특징
- 태양전지의 방위각(정남향) 및 경사각(30˚)을 고정하여 설치
- kW 당 점유 면적이 추적식 대비 80%까지 감소
- 구조물의 구동이 없어 하단부 공간 활용이 가능
- 구조가 상대적으로 안전하여 전복이나 오작동에
의한 사고 가능성이 낮음
- 주변 환경과 조화로운 디자인 가능
- 발전효율이 상대적으로 낮음
Ⅲ. 어레이 설치 방식 및 최적경사각 결정
 어레이 설치방식
배수지는 방위각이 남남서쪽으로 약간 친우친 구조로, 설치공간은 충분하지만
공간 이용이 자유롭지 않으므로 다양한 형태로 구성하는데 어려움이 있다.
따라서 배수지 이용가능 범위 내에서 어레이를 구성한 후 개별 인버터 방식으로 한다.
어레이
배수지
Ⅲ. 어레이 설치 방식 및 최적경사각 결정
 어레이 방위각
방위각은 일반적으로는 태양전지의 발전전력량이 최대가 되는 남향으로 한다. 따라서
고창배수지의 경우도 고정식이므로 남향으로 한다.
 어레이 경사각
우리나라의 태양광 어레이의 최적설치 각도에 관하여 예측한 전국의 연평균 최적 경사
각은 약 24゜~ 36゜에서 분포를 보이고 있으며 제주도를 제외한 전국의 최적 태양광
어레이 설치 경사각은 약 30゜~ 36゜에서 최대의 태양 일사를 받아들이는 것으로 나타
났다. 따라서 지역별 연평균 최적 경사각 분포도에 의해 검토한 결과 고창배수지의 최
적 경사각은 30도로 파악되었다.
30˚
지역
최적 경사각
(도)
강릉
36
서울
33
청주
33
대전
33
포항
33
부산
33
전주
30
광주
30
목포
30
제주
24
출처 : 한국에너지기술연구원
Ⅳ. 태양전지 모듈 및 인버터 선정
태양전지 모듈 선정 : ㈜경동솔라 KD-20012A1
구분
모듈사양
구분
모듈사양
용 량 (Pmax)
200 W
크기
986×1500×38 mm
최대전압 (VMPP)
26.3 V
무게
16.2 Kg
개방전압 (VOC)
33.3 V
효율
13.8 %
최대전류 (IMPP)
4.36 A
온도계수(VOC)
0.18
※ 단, 여기서 출력전압 및 전류는 25℃, 일사량 1000W/㎡일 때의 사양임
인버터 선정 : 250kW 헥스파워시스템 PV-C3250S
구분
인버터 사양
구분
인버터 사양
용 량 (kW)
250
최대전류 (A)
556
입력전압 (V)
450 ~ 900
효 율 (%)
96.0
출력전압 (V)
380
-
-
Ⅳ. 태양전지 모듈 및 인버터 선정
직렬 모듈수 산정
① 겨울철 인버터 입력전압을 고려한 직렬 모듈수
: nMPP = 900 / 31.7 = 28.39(개)
: noc = 900 / 38.7 = 23.25(개)
② 여름철 인버터 입력전압을 고려한 직렬 모듈수
: nMPP = 450 / 18.2 = 24.72(개)
③ 직렬 모듈수 결정 : 위에서 직렬 모듈수는 23~28(개)로 23(개)를 연결할 경우
: (70℃ 경우) VMPP(23) = 18.2 × 23 = 418.6(V)
: (25℃ 경우) VMPP(23) = 26.3 × 23 = 604.9(V)
: (-10℃ 경우) VOC(23) = 38.7 × 23 = 890.1(V)
⇒ 모두 450~900(V) 내에 있으므로, 250kW급 인버터의 경우
모듈의 직렬연결 개수는 23개로 선정
Ⅳ. 태양전지 모듈 및 인버터 선정
어레이 이격거리
: X1 = L [cos(tilt)+sin(tilt)×tan(lat+23.5°)]에 L : 1.5m, tilt : 30°
lat : 35.4를 대입하면 이격거리는 2.55m 이지만 3.2m를 적용한다.
모듈수 결정
: W(15m)×L(32m) = 480㎡
15×10 = 150개 ⇒ 138개
병렬 회로수 산정
: 병렬회로수는 138 / 23 = 6개
⇒ 따라서, 전체 발전설비용량은
0.2kW × (23×6) = 27.6㎾
Ⅴ. 발전량 산정
일평균 일사량
- 한국에너지기술연구원
Ep = PAS × K × QA
Ep : 태양전지 발전량(kwh)
PAS : 태양전지 설치 량(kw)
K : 종합 설계계수(어레이,인버터,선로,변압기등 손실)
QA : 경사면 일사량(kwh/㎡ day)
Ep = 27.6 × 0.75 × 4.01 ≒ 83.0[㎾h]
년간 발전량 = 83 × 365 = 30,295[kwh]
Ⅵ. 경제성 분석
• 산정기준
1. 내구연한 : 20년(한국전기연구원 및 어레이 제조사)
2. 할인율 : 국고이자율 3.6%, 시중금리 5% 감안하여 4.3%로 결정
3. 유지보수비 : 1% (산자부 신재생에너지 발전차액 지원제도 개선)
• 연간경비
(단위:백만원)
구
분
o사업비
-공사비
o연간경비
결 과
비
고
자본환산계수(CRF) =
100
100
i = 할인율(4.3%)
8.56
n = 내구연한(20년)
-투자회수비
7.56
100×0.0755
-유지관리비
1.00
100×(1%)
i (1+i)n
(1+i)n - 1
= 0.07555
Ⅵ. 경제성 분석
• 연간편익
구
• 발전원가
분
결 과
O연간편익(백만원)
구
9.09
-연간발전량(KWh)
-태양광구매단가(원/kwh)
(건축물 상부 1.5배적용)
분
결 과
O발전원가(원/ kwh)
282.6
-연간경비(백만원)
-연간발전량(KWh)
8.56
30,295
30,295
300
<경제성분석 결과>
구
분
단
위
결 과
◦ 개략공사비
백만원
100
◦ 연간발전량
KWh
30,295
◦ 연간경비(C)
백만원
8.56
◦ 연간편익(B)
〃
9.09
◦ 비용편익비(B/C)
〃
1.06
◦ 비용편익차(B-C)
백만원
0.53
◦ 발전원가
원/kWh
335.4