기초·계획·설계·시공·운전관리·보수점검

중·대규모 태양광 발전 시스템

태양광 발전 시스템은 재생에너지 3020 이행계획(2017년 12월, 산업통상자원부)에서 2030년에 6.5GW 누적 설치 용량 목표를 설정하였고, 이를 달성하기 위하여 다양한 설치 형태로 발전하고 있다. 기존 태양광 발전 시스템은 지상 혹은 건물 옥상 등에 설치하는 시스템이 일반적이었으나, 호수나 저수지에 설치하는 수상형 시스템, 농촌 지역의 다양한 재배 작물 위에 설치하는 영농형 시스템, 건물 외벽 및 지붕에 설치하는 건물일체형 시스템, 도로 및 철로 등의 방음벽과 방음 터널에 적용하는 시스템, 학교 옥상에 설치하여 교육에 활용하는 시스템 등으로 구체화되고 있다.

본 도서는 일본의 중대용량 태양광 발전 시스템에 대한 기초, 계획, 설계, 시공, 운전관리 및 유지보수에 대한 전반적인 내용을 담고 있다. 일본은 자국의 태양광 발전 시스템 기술개발 계획을 1974년 7월 1일부터 진행해오고 있다. 일명 선샤인 계획이라 일컬었던 이 계획은 다른 재생 에너지원의 기술개발 및 보급이 도중에 중단되는 가운데서도 꾸준히 지속되어 왔고, 결과적으로 2018년까지 일본 내 태양광 발전 시스템 누적 설치 용량은 56GW로 전 세계 3위의 태양광 발전 시스템 설치 국가로 발돋움했다. 본 도서는 중대용량 태양광 발전 시스템에 대해 각 장별로 관련 산학연 전문가들이 참여하여 내용을 집필했으며 2016년 2월에 초판이 발행되었다. 참고로 각 장 내용에 따라서는 실제 국내에서 사용하는 용어와 문구 등이 다를 수 있다.

국내 자료편 수록!!

국내 자료편은 국내 독자들에게 도움이 되고자 역자가 PVSYST 프로그램 사용 방법과 지상형 태양광 발전 시스템 성능평가를 위한 시험 방법 내용을 기술했다. PVSYST 프로그램은 국내외 태양광 발전 시스템 설계 및 시공회사들이 사용하고 있으며, 태양광 발전 시스템의 연간 발전량 산출과 손실분석 등 시스템 설치 이전 사전 타당성 조사와 설치 이후 성능평가를 진행할 때 사용하는 소프트웨어이다. 지상형 태양광 발전 시스템 성능평가를 위한 시험 방법은 기존 제시된 원별 시공 기준을 보완하여 태양광 발전 시스템 설계 최적화 및 정기적인 유지보수를 통하여 태양광 발전 시스템 성능 향상 및 발전 수명 연장에 도움이 될 수 있을 것으로 사료된다.

머리말

프롤로그 중․대규모 태양광 발전 시스템의 전개

제1장 태양광 발전 시스템 이해하기

1.1 태양광 발전을 이해하는 필수 지식

1.2 태양광 발전 시스템의 가능성과 미래

제2장 태양광 발전 시스템의 개요

2.1 태양광 발전 시스템의 구성 요소

2.2 태양전지 셀

2.3 태양전지 모듈

2.4 태양전지 모듈과 바이패스 다이오드(BPD)

2.5 태양전지 스트링

2.6 어레이 회로와 보호소자

2.7 태양전지 모듈에 미치는 그림자의 악영향

2.8 블로킹 다이오드와 I-V 특성

2.9 접속함

2.10 집전함

2.11 접지

2.12 서지 보호회로

2.13 파워컨디셔너와 연계 설비

2.14 시스템 규모와 계통 연계 전압 구분

2.15 주택용 태양광발전 시스템

2.16 중대규모 태양광발전 시스템

2.17 태양전지 발전 특성

2.18 태양전지 셀의 발전 동작과 부하 동작

2.19 전기계 기기의 구성

2.20 파워컨디셔너의 개요

2.21 파워컨디셔너의 기본 구성

2.22 파워컨디셔너의 인버터부

2.23 파워컨디셔너의 절연 방식

2.24 파워컨디셔너와 직류 전압의 고압화

2.25 최대 출력점

2.26 파워컨디셔너의 PWM 제어 변조 방식

2.27 파워컨디셔너의 구조

2.28 대규모용 파워컨디셔너

2.29 교류 전압 구분

2.30 접지와 감도 레벨

2.31 지락사고 시의 조기 검출

2.32 계통 연계의 원리와 요구 기능

2.33 사고 시 운전 계속 기능(FRT : Fault Ride Through)

2.34 축전설비

제3장 태양광 발전 시스템의 기본 원리

3.1 태양광발전 시스템의 설계에 이용할 수 있는 방법

3.2 파라미터 분석법 Ⅰ：발전 전력량의 기본식

3.3 파라미터 분석법 Ⅱ：시스템 구성 기기의 설계식

3.4 파라미터 분석법 Ⅲ：시스템 파라미터의 설계

3.5 시스템 이용률 계산

3.6 시뮬레이션법 개요(개론)

제4장 태양광 발전 시스템의 설계

4.1 태양광발전 시스템 설계의 기본

4.2 전기 관련 설계 포인트

4.3 지붕형 중규모 태양광발전 시스템

4.4 태양전지 어레이용 지지물 설계 표준

4.5 풍압 하중

4.6 풍력계수와 적설계수

4.7 지진 하중

4.8 지붕 설치 구조의 선정

4.9 지상형 대규모 태양광발전 시스템

4.10 어레이 설계

4.11 어레이 방위각 및 경사각 설정

4.12 경사각에 따른 발전량

4.13 기기 배치 계획

4.14 전기계 기본계획 책정 절차

4.15 전기계 주회로

4.16 접지와 낙뢰 대책, 과전압 보호

4.17 전기계 주회로 배선 루트

제5장 태양광 발전 시스템의 시공

5.1 지붕형 태양광발전 시스템의 시공

5.2 지상형 태양광발전 시스템의 시공

5.3 경제적인 작업 공정과 반입 계획 작성

5.4 효율적인 기초 공사 방식

5.5 시운전 조정 및 검사

5.6 공정 관리 포인트

5.7 리스크 대비

제6장 태양광 발전 시스템의 운전 감시와 보수 점검

6.1 시스템 모니터링의 필요성

6.2 원격 모니터링 시스템

6.3 모듈의 내구성과 신뢰성

6.4 태양광발전 출력의 변동 예측

6.5 태양광발전 출력 변동의 면적 분포

6.6 태양광발전 시스템의 보수 점검

6.7 모듈 및 어레이의 보수 점검

6.8 접속함의 보수 점검

6.9 파워컨디셔너의 보수 점검

6.10 제초와 방초

6.11 사용 후 기기의 리사이클 등의 적정 처리

에필로그 앞으로의 태양광 발전 시스템

자료 1 태양광발전 시스템 설치 관련 법령

자료 2 태양광발전 시스템 설치 절차

자료 3 전력회사와 협의

자료 4 전기보안협회와 보안관리업무위탁 계약

자료 5 고정가격매입제도와 설비 인정

자료 6 기타 관련 법령

자료 7 태양광발전 시스템의 비용 구조

자료 8 태양광발전 관련 JIS IEC 규격의 체계 비교

자료 9 계통 연계 관련 규제

자료 10 일사량 데이터의 확보 및사용 방법

자료 11 PV 시공 기술자 제도

자료 12 불량과 고장 예

자료 13 축전지와 앞으로의 가능성

■ 편자

구로카와 코스케(黒川浩助)

전기학회, 일본태양에너지학회, 국제태양에너지학회, IEEE 회원, IEA 태양광발전소연구협력 태스크 8운영 책임자, 제2회 태양광발전세계회의대회부위원장(빈), 제3회 태양광발전세계회

의대회위원장(오사카), 재생가능에너지2006국제회의조직위원장, 재생가능에너지2010국제회의공동위원장, 재생가능에너지 2014국제회의공동위원장을 거쳐 임의단체재생가능에너지협

의회를 설립·대표에 취임했다.

다나카 료(田中良)

1947년 8월 9일 태생으로 1966년 일본전신전화주식회사 전기통신연구소(현 NTT연구소)에 입사했다. 현재 전기학회, 일본태양에너지학회에 소속되어 있다.

이토 마사카즈(伊藤雅一)

1978년 12월 1일 태생으로 2003년 일본학술진흥회 특별연구원(21COE), 2006년 동경농공대학대학원 공학연구과 전자정보공학 전임 박사 과정을 수료했다. 현재 전기학회, 일본태양에너지학회, 국제태양에너지학회, 에너지·자원학회, 일본LCA학회, IEA태양광발전연구협력태스크 8위원으로 활동 중이다.

■ 역자

이경수

2005년 4월부터 2008년 3월까지 동경농공대학 대학원(박사 졸업)에서 태양광발전시스템을 전공했다. 2008년 4월부터 2012년 1월까지 일본 도시바 전력사회시스템 기술개발센터에서

중대용량 태양광발전용 및 에너지저장장치용 계통연계형 전력변환장치 연구개발 업무를 담당했다. 2012년 2월 한국에너지기술평가원에 입사하여 스마트그리드 분야 국가연구개발과

제 담당 PM 및 인력양성사업 담당 PM 업무를 수행했다. 2014년 3월부터 한국산업기술대학교 에너지전기공학과에서 신재생에너지 및 전력전자 분야의 교육과 연구를 진행하고 있다. 2017년부터 IEC TC82(태양광)에서 시스템 분야 국제표준 전문가로 활동하고 있다.

황명희

대학에서 일본학을 전공하고 출판사에서 단행본과 교과서 기획 편집 업무를 진행했다. 이후 기술 전문 잡지사에서 잡지 및 행본 번역 업무를 했고 현재 프리랜서 번역가로 활동 중이다.