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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이경수
- 발행연도
- 2021
- 저작권
- 한국산업기술대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수6
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미세먼지가 극심해지며 건강을 위협하고, 온실가스로 인한 지구온난화가 가속화되면서 환경문제를 일으키고 있다. 이 같은 문제를 해소하기 위한 일환으로 정부주도 지원정책으로 신재생에너지 시장이 확대되고 태양광산업의 중요성이 대두되고 있다. 다른 재생에너지원에 비해 적용 가능성이 높아 기존 화석연료의 효율적인 에너지원으로 주목받고 있고 차후에도 활발한 보급이 예상된다. 따라서 기설치된 태양광발전시스템 뿐만 아니라 추가 설치될 태양광발전시스템에서 장기간 성능과 품질에 대한 중요성이 부각되고 있다. 태양광발전시스템은 설치로부터 재활용·폐기까지를 고려하면 30년 이상 발전을 지속하는 분산형전원시스템이므로, 입력에너지인 태양에너지로부터 시스템 출력까지의 항시 최대 성능을 유지하기 위해 태양광발전시스템 성능평가의 기반을 구축해야 한다.
국외연구 현황으로는 성능평가 관련 규정은 존재하나, 성능평가 모델 구현이 구체적으로 명시되어 있지 않고 검증을 진행한 실증 사이트 표본이 부족한 상황이다. 더욱이, 현재 국내에는 구체화된 태양광발전시스템 성능평가 관련 표준, 규정, 지침 등은 아직 존재하지 않는다. 대신, MW단위 전력용 시장에 있어서 전력회사와 EPC (Engineering procurement construction) 업체 간에 연간발전량을 보증하는 형식으로 성능보증을 진행하고 있다. 이처럼 태양광발전시스템 성능에 귀결될 수 있는 기상조건과 지역적 특성은 배제한 채 생산되는 전력량으로 단편적인 분석이 주로 수행되고 있다. 또한, 교내 근거리에 위치한 태양광발전시스템 실증 사이트의 경우 입력에너지를 측정할 수 있는 기상환경센서가 부재할 뿐만 아니라 모니터링시스템의 관리 소홀에 따른 통신이 불안정하여 시스템의 이상을 인지할 수 없는 실정이다.
따라서 본 연구에서는 교내 태양광발전시스템의 모니터링 실측자료를 이용하여 해당 시스템의 성능평가뿐만 아니라, 기상환경 모니터링시스템과 태양광발전시스템의 거리에 따른 편차를 확인하고 기상청 실측자료와 보간을 통해 입력에너지를 산출하였다. 또한, 설계조건과 및 현장조사를 정확히 고려하여 시흥 및 안산 일대 태양광발전시스템의 성능을 진단하였다. 예상된 전력량이 실측 전력량보다 높게 산출되는 경우에는 해당 태양광발전시스템의 발전 저하 요인을 분석하였다.
다변하는 기상조건 및 지역적 특성에 따라 발생할 수 있는 손실 및 발전성능을 정량적으로 평가하고, 제안하는 성능진단 절차에 따라 시스템의 성능을 평가함으로써 기설치된 시스템과 차후 추가 설치될 시스템 운영 기준으로 활용될 것으로 기대한다. 또한, 현장 고장 사례를 분석하여 고장을 유발할 수 있는 잠재적 가능성을 사전에 차단하여 상시 최적의 발전성능 유지에도 이바지할 것이다.
국외연구 현황으로는 성능평가 관련 규정은 존재하나, 성능평가 모델 구현이 구체적으로 명시되어 있지 않고 검증을 진행한 실증 사이트 표본이 부족한 상황이다. 더욱이, 현재 국내에는 구체화된 태양광발전시스템 성능평가 관련 표준, 규정, 지침 등은 아직 존재하지 않는다. 대신, MW단위 전력용 시장에 있어서 전력회사와 EPC (Engineering procurement construction) 업체 간에 연간발전량을 보증하는 형식으로 성능보증을 진행하고 있다. 이처럼 태양광발전시스템 성능에 귀결될 수 있는 기상조건과 지역적 특성은 배제한 채 생산되는 전력량으로 단편적인 분석이 주로 수행되고 있다. 또한, 교내 근거리에 위치한 태양광발전시스템 실증 사이트의 경우 입력에너지를 측정할 수 있는 기상환경센서가 부재할 뿐만 아니라 모니터링시스템의 관리 소홀에 따른 통신이 불안정하여 시스템의 이상을 인지할 수 없는 실정이다.
따라서 본 연구에서는 교내 태양광발전시스템의 모니터링 실측자료를 이용하여 해당 시스템의 성능평가뿐만 아니라, 기상환경 모니터링시스템과 태양광발전시스템의 거리에 따른 편차를 확인하고 기상청 실측자료와 보간을 통해 입력에너지를 산출하였다. 또한, 설계조건과 및 현장조사를 정확히 고려하여 시흥 및 안산 일대 태양광발전시스템의 성능을 진단하였다. 예상된 전력량이 실측 전력량보다 높게 산출되는 경우에는 해당 태양광발전시스템의 발전 저하 요인을 분석하였다.
다변하는 기상조건 및 지역적 특성에 따라 발생할 수 있는 손실 및 발전성능을 정량적으로 평가하고, 제안하는 성능진단 절차에 따라 시스템의 성능을 평가함으로써 기설치된 시스템과 차후 추가 설치될 시스템 운영 기준으로 활용될 것으로 기대한다. 또한, 현장 고장 사례를 분석하여 고장을 유발할 수 있는 잠재적 가능성을 사전에 차단하여 상시 최적의 발전성능 유지에도 이바지할 것이다.
목차
표 목 차 ⅰ그림목차 ⅲ기호설명 ⅳ국문요약 ⅵⅠ. 서론 11.1 연구 배경 및 목적 11.2 기존 연구 21.3 연구 목표 31.4 용어 정리 4Ⅱ. 태양광발전시스템 성능평가 72.1 성능평가 개념 72.2 태양광발전시스템 손실 항목 8Ⅲ. 태양광발전시스템 성능평가모델 제안 103.1 설계 평가방법 123.1.1 시스템 구성도 확인 123.1.2 세부 손실 계산 133.1.3 시뮬레이션 수행 183.2 현장 평가방법 243.2.1 정기 검사 243.2.2 정밀 검사 253.2.3 모니터링 데이터 수집 313.3 성능평가 지표 비교·분석 방법 323.4 정기 성능평가 수행 33Ⅳ. 태양광발전시스템 성능평가모델 검증 344.1 시흥 지역 태양광발전시스템 344.1.1 성능평가 방법 344.1.2 성능평가 지표 비교분석 결과 354.2 안산 지역 태양광발전시스템 514.2.1 성능평가 방법 514.2.2 성능평가 지표 비교분석 결과 52Ⅴ. 결론 59참고문헌 60Abstract 62
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