태양광 발전 시스템

태양광 발전 시스템의 핵심 부품은 태양광 패널에서 생성된 고전압 직류를 교류로 변환하는 태양광 인버터입니다. 태양광 인버터는 전력 정격에 따라 크게 3가지 범주로 나눌 수 있습니다. 출력 전력이 6kW 이상인 3상 고전력 인버터, 출력 전력 범위가 1kW~6kW인 단상 중전력 인버터, 출력 전력이 1kW 미만인 마이크로 인버터입니다. 최근 몇 년간 태양광 시장에서는 중전력 및 저전력 인버터가 주목을 받고 있습니다. 상대적으로 낮은 전력 출력으로 인해 이러한 인버터는 주로 마이크로그리드 내의 분산형 태양광 발전 시스템에 사용됩니다.

마이크로그리드의 노드로서 이러한 인버터는 특정 지역에 걸쳐 대량으로 배포됩니다. 예를 들어, 유럽, 미국 등의 지역에서는 많은 가정에서 이러한 중저전력 인버터를 옥상에 설치합니다. 마찬가지로, 철도역이나 공장 옥상에서는 이러한 인버터를 다수 활용하여 소규모 발전소를 형성할 수 있습니다. 이러한 광범위한 분포로 인해 효율적이고 안전하며 안정적인 작동을 보장하는 동시에 시기적절한 수요 대응을 보장하기 위해서는 특정 지역 내 인버터의 효과적인 관리가 필요합니다. 관리 접근 방식에는 인버터에 통신 모듈을 장착하여 감독 시스템이 모든 인버터의 상태를 모니터링하고 필요에 따라 제어 및 예약 기능을 수행할 수 있도록 하는 것이 포함됩니다.

태양광 인버터 연결에는 안정적이고 비용 효율적이며 유지 관리가 쉬운 통신 방법이 필수적입니다. 현재 가장 많이 사용되는 통신방식으로는 무선통신(예: Wi-Fi, LoRa), RS485, 전력선통신(PLC) 등이 있다. 무선 통신을 사용하면 케이블링이 필요 없어 통신 케이블과 설치 공수를 절약할 수 있습니다. 그러나 환경 조건에 크게 의존하며 태양광 패널 방해물 및 전자기 방해로 인한 간섭을 받기 쉽습니다.

RS485는 안정적인 통신과 강력한 간섭 방지 기능을 제공하지만 초기 설치와 후속 작동 및 유지 관리 과정에서 상당한 비용과 잠재적 위험을 수반합니다. 반면, PLC는 데이터 전송을 위해 기존 전력선을 활용하므로 추가 케이블링이 필요 없고 인건비와 자재비도 절감되며 무선 솔루션보다 뛰어난 신뢰성을 제공하는 동시에 저렴한 비용으로 효과적인 통신이 가능합니다.

PLC 모듈을 통합함으로써 태양광 인버터 시스템은 마이크로그리드의 노드가 되어 스마트 그리드를 통해 전송되는 모든 데이터를 수신할 수 있습니다. 이는 향후 추가 기능 확장을 촉진합니다.

그림 1은 PLC 기능을 갖춘 태양광 발전 장비를 위한 지역 시스템의 블록 다이어그램을 보여줍니다. 이 설정에서는 PLC 트랜시버 장치가 정의된 영역 내의 그리드 연결형 태양광 인버터에 설치되어 전력선을 통신 버스로 사용하는 통신 토폴로지를 형성합니다. 주어진 거리 내에 있는 특정 개수의 장치 중에서 해당 영역 내에서 데이터 처리를 수행하려면 송수신 모뎀이 필요합니다. 또한 상위 계층 네트워크를 통해 데이터를 전송하기 위해 감시 컴퓨터를 추가할 수 있습니다.