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제목 : 글로벌) 최적화된 전력 전자 장치로 작동하는 부분적 음영 PV 발전기의 성능 2024

        (Performance of Partially Shaded PV Generators Operated by Optimized Power Electronics 2024)

PV 시스템 음영에 따른 연간 전기적 성능 비교

* 성능 비교는 음영 정도와 PV 모듈 유형, 3개 이상의 바이패스 다이오드가 있는 표준 모듈, SINV 또는 indMLPE 또는 allMLPE와 같은 전력 전자 장치 선택에 따라 제공

* MLPE(Module Level Power Electronic) : 음영 등으로 인한 태양광발전 성능저하를 분석하고, 개선하는 솔루션

* +는 더 나은 성능을 나타내고 0은 성능 향상이 예상되지 않음

음영(Shaded) PV 시스템의 문제점

PV 발전기의 불균일한 음영은 불균형적으로 높은 손실을 발생시킨다. 향후 지붕 및 외벽의 PV 시스템 활용이 증가함에 따라 이러한 사례가 더 자주 발생할 수 있다.

단지 몇 퍼센트의 음영만으로 수십 퍼센트의 전류와 전압을 변경할 수 있다. 차단 및 바이패스 다이오드를 사용하여 태양전지의 불균일한 전류를 해결해 왔지만, 태양 모듈의 정격 출력이 매우 높고 바이패스 다이오드가 3개만 있기 때문에 국부적으로 음영이 진 태양전지에서 고온이 발생할 수 있으며, 이는 모듈에 영구적인 손상이나 화재 위험으로 이어질 수 있다.

음영(Shaded) PV 시스템의 측정 및 시뮬레이션

- SINV(String Inverter)와 MLPE(Module Level Power Electronic)로 구동되는 덴마크의 기둥 음영에 대한 실외 테스트는 다양한 시스템 변형의 연간 AC 수율 차이가 3%를 넘지 않는다는 결과를 나타내었다..

- 시뮬레이션 도구를 사용하여 기존 SINV(String Inverter)의 성능을 분석한 결과, 모듈이 해당 물체에 매우 가깝게 배치되지 않은 경우 굴뚝 환기 파이프 또는 지붕창과 같은 약간 음영 PV 발전기에 대해 SINV가 MLPE보다 성능이 우수한 것으로 나타났다. 그 이유는 MLPE가 음영 처리되지 않은 모듈을 작동할 때 관련 손실이 발생하고 그 중 많은 손실이 스트링 소산 PV 전력에 있기 때문이다.

- 그러나 MLPE 및 indMLPE 시스템은 음영 지수가 각각 약 5% 이상인 심하게 그늘진 PV 플랜트의 DC/DC 전력을 개선할 수 있다.

- Optimized Power Electronics에 의해 작동되는 부분 음영 PV 발전기의 성능은 일반적으로 2%에 달할 수 있기 때문에 전체 작업 분야에 걸쳐 제품의 효율성에 대한 정확한 데이터를 제공해야 한다.

- 앞으로 시장에서는 더 낮은 DC 전압도 가능한 새로운 다중 스트링 SINV로 작동하는 소형 PV 지붕 표면이 증가할 것으로 예상된다. 따라서 모듈 인버터와 기존 SINV 사이의 성능 등급에 속하며 스트링당 1kW를 훨씬 넘는 출력을 내는데, 이는 시중에서 판매되는 DC/DC MLPE의 정격 출력보다 높다.

PV 계획자는 특히 굴뚝 같은 인근 구조물이 있는 경우 각 PV 모듈을 어디에 배치할지 신중하게 고려해야 한다. MLPE 솔루션은 굴뚝 근처 위치에서 더 높은 수율을 제공하지만 50cm 거리에서 SINV는 30cm를 사용한 MLPE 솔루션보다 3% 앞서 있다.

결과적으로 MLPE는 하프 셀 모듈의 경우와 같이 유해한 핫스팟 효과의 위험 없이 연중 내내 최대 PV 전력을 생성할 수 있도록 핫스팟 작동 지점 회피를 끄는 파라미터 옵션이 있어야한다.