PV 시스템 또는 태양 광 발전 시스템 인 광 발전 시스템은 광전지를 통해 사용 가능한 태양 광을 공급하도록 설계된 전력 시스템입니다. 태양 광을 흡수하여 전기로 변환하는 태양 전지 패널, DC에서 AC로 전류를 변환하는 태양 광 인버터, 실장 시스템, 케이블 및 기타 전기 부속품을 포함하여 여러 구성 요소로 구성되어 있습니다. . 또한 시스템의 전반적인 성능을 향상시키고 저장 장치의 가격이 하락할 것으로 예상되므로 통합 배터리 솔루션을 포함하는 태양 추적 시스템을 사용할 수도 있습니다. 엄밀히 말하면, 태양 전지판은 태양 광 패널의 앙상블 (태양 광 시스템의 가시적 인 부분)을 포괄하며 다른 모든 하드웨어는 포함하지 않으며 종종 시스템 균형 (BOS)으로 요약됩니다. 또한 PV 시스템은 빛을 직접 전기로 변환하므로 난방 및 냉방에 사용되는 집중 태양 광 또는 태양열과 같은 다른 기술과 혼동되어서는 안됩니다.

PV 시스템은 수십 킬로와트의 용량을 가진 옥상 또는 건물 일체형 시스템에서부터 수백 메가 와트 규모의 대규모 유틸리티 규모의 발전소에 이르기까지 다양합니다. 오늘날 대부분의 태양 광 발전 시스템은 계통 연 결되어 있으며, 계통 연계 형 또는 독립형 시스템은 시장의 일부분만을 차지합니다.

움직이는 부품이나 환경 방출없이 조용히 작동하는 PV 시스템은 틈새 시장 애플리케이션에서 주류 발전에 사용되는 성숙한 기술로 발전했습니다. 옥상 시스템은 제조 및 설치 비용으로 투자 된 에너지를 0.7 ~ 2 년 내에 회수하고 30 년의 수명 기간 동안 순 청정 재생 에너지의 약 95 %를 생산합니다.

태양 광 발전의 기하 급수적 인 증가로 인해 PV 시스템의 가격은 최근 몇 년 동안 급속히 하락했습니다. 그러나 시장과 시스템의 크기에 따라 다릅니다. 2014 년 미국의 주거용 5 킬로와트 시스템 가격은 와트 당 3.29 달러 였고, 독일 시장에 침투가 심했던 최대 100㎾의 옥상 시스템 가격은 와트 당 1.24 유로로 떨어졌습니다. 요즘 태양 광 모듈은 시스템의 전체 비용의 절반 이하를 차지하고 나머지는 나머지 BOS 구성 요소 및 고객 확보, 허용, 검사 및 상호 연결, 설치 인력 및 자금 조달 비용을 포함한 소프트 비용으로 남겨 둡니다.
현대 시스템

시스템 규모
광전지 시스템은 일반적으로 주거용 옥상, 상업용 옥상 및 지상 설치형 유틸리티 규모 시스템의 세 가지 별개 시장 부문으로 분류됩니다. 그들의 용량은 수 킬로와트에서 수백 메가 와트에 이른다. 일반적인 주거 시스템은 약 10 킬로와트이고 경 사진 지붕에 설치되는 반면 상용 시스템은 메가 와트 규모에 도달 할 수 있으며 일반적으로 저면 또는 평평한 지붕에 설치됩니다. 옥상 설치 시스템은 규모가 작고 대규모 유틸리티 설치보다 와트 당 비용이 더 높지만 시장에서 가장 큰 점유율을 차지합니다. 그러나 더 큰 규모의 발전소, 특히 지구의 “선 벨트 (sunbelt)”지역에 대한 발전 추세가있다.

유틸리티 규모
대형 실용 규모의 태양 공원 또는 농장은 발전소이며 많은 수의 소비자에게 에너지 공급을 제공 할 수 있습니다. 생성 된 전기는 중앙 발전소 (계통 연계 형 또는 계통 연계 형)에 의해 구동되는 송전 그리드에 공급되거나 하나 또는 다수의 국내 전기 발전기와 결합되어 소형 전기 그리드 (하이브리드 플랜트)에 공급됩니다. 드물게 발생 된 전기는 섬 / 독립형 플랜트에 직접 저장되거나 직접 사용됩니다. PV 시스템은 일반적으로 주어진 투자에 대해 최고의 에너지 생산량을 보장하기 위해 설계되었습니다. Solar Star, Waldpolenz Solar Park 및 Topaz Solar Farm과 같은 대형 태양 광 발전소는 수십 또는 수백 헥타르에 달하며 최대 수백 메가 와트의 출력을 나타냅니다.
옥상, 모바일 및 휴대용

소형 PV 시스템은 AC 또는 DC 전기 형태로 단 하나의 가정이나 격리 된 장치에 전원을 공급하기에 충분한 AC 전기를 공급할 수 있습니다. 예를 들어, 군사 및 민간 지구의 관측 인공위성, 가로등, 건설 및 교통 표지, 전기 자동차, 태양열 텐트 및 전기 항공기에는 AC 또는 DC 전력의 형태로 기본 또는 보조 전원을 제공하는 통합 태양 광 시스템이 포함될 수 있습니다 , 디자인 및 전력 요구에 따라. 2013 년 옥상 시스템은 전 세계 설치의 60 %를 차지했습니다. 그러나 새로운 PV 설치의 초점은 유럽에서 태양 광 발전소에 대한 반대가 덜한 행성의 선 벨트 (sunbelt) 지역으로 이동하기 때문에 옥상이나 실용 규모의 태양 광 시스템으로 향하는 경향이 있습니다. 휴대용 및 모바일 PV 시스템은 “오프 그리드 (off the grid)”작업을 위해 유틸리티 연결과 관계없이 전력을 공급합니다. 이러한 시스템은 레크리에이션 차량 및 보트에 일반적으로 사용되므로 이러한 애플리케이션을 전문으로하는 소매 업체와 특별히 대상으로하는 제품이 있습니다. 레크리에이션 차량 (RV)은 일반적으로 배터리를 탑재하고 조명 및 기타 시스템을 공칭 12 볼트 DC 전원으로 작동하므로 RV PV 시스템은 일반적으로 12 볼트 배터리를 직접 충전하는 전압 범위에서 작동하며 PV 시스템을 추가하면 패널 만 필요합니다 , 충전 컨트롤러 및 배선. 레크리에이션 차량의 태양열 시스템은 일반적으로 RV의 지붕 공간의 물리적 크기에 따라 와트 수가 제한됩니다. 이것이 바로 이러한 응용 분야에서 태양 전지판의 효율성이 중요한 이유입니다.

건물 일체형
도시 및 교외 지역에서는 전력 사용을 보완하기 위해 옥상에서 일반적으로 광전지 어레이가 사용됩니다. 종종 건물은 전력망에 연결될 것이며,이 경우 PV 어레이에 의해 생성 된 에너지는 일종의 순 계량 합의로 유틸리티로 다시 판매 될 수 있습니다. 뉴욕 솔 베이 (Solvay Electric)와 같은 일부 유틸리티는 상용 고객과 전주의 옥상을 사용하여 PV 패널 사용을 지원합니다. 태양 나무는 이름에서 알 수 있듯이 나무 모양을 모방하고 그늘을 제공하며 야간에는 가로등처럼 기능 할 수있는 배열입니다.

공연
시간에 따른 수익의 불확실성은 주로 태양 자원의 평가와 시스템 자체의 성능과 관련이 있습니다. 가장 좋은 경우, 불확실성은 해마다 기후 변동성이 4 %, 태양계 자원 추정 (수평면)이 5 %, 배열면에서 조사가 3 %, 전력면에서 3 % 모듈의 등급, 오물 및 오염으로 인한 손실 2 %, 눈으로 인한 손실 1.5 % 및 기타 오류의 원인 5 %가 포함됩니다. 관리 가능한 손실을 식별하고 이에 대처하는 것이 수익 및 O & M 효율성에 중요합니다. 어레이 성능 모니터링은 어레이 소유자, 빌더 및 생산 된 에너지를 구매하는 유틸리티 간의 계약상의 일부일 수 있습니다. 최근에는 쉽게 사용할 수있는 기상 데이터를 사용하여 “합성 일”을 만들고 Open Solar Outdoors Test Field를 사용하여 검증하는 방법을 사용하여 태양 광 시스템 성능을 높은 정확도로 예측할 수 있습니다. 이 방법을 사용하여 눈이나 표면 코팅 (예 : 소수성 또는 친수성)으로 인해 눈이나 먼지로 인한 손실과 같은 지역 규모의 손실 메커니즘을 파악할 수 있습니다. (심한 지상 간섭이있는 폭설설의 환경에서는 눈이 30 % 가량의 연간 손실을 입을 수있다.) 인터넷 접속을 통해 에너지 모니터링과 의사 소통이 한층 향상되었습니다. 전용 시스템은 여러 공급 업체에서 구할 수 있습니다. 마이크로 인버터 (패널 수준의 DC – AC 변환)를 사용하는 태양 광 발전 시스템의 경우 모듈 전원 데이터가 자동으로 제공됩니다. 일부 시스템에서는 한계에 도달했을 때 전화 / 전자 메일 / 텍스트 경고를 유발하는 성능 경고를 설정할 수 있습니다. 이 솔루션은 시스템 소유자와 설치자를위한 데이터를 제공합니다. 설치 관리자는 여러 설치를 원격으로 모니터링하고 설치된 전체 기본 상태를 한 눈에 볼 수 있습니다.

구성 요소
주거용, 상업용 또는 산업용 에너지 공급을위한 태양 광 시스템은 태양열 어레이와 종종 시스템 밸런스 (BOS)로 요약 된 여러 구성 요소로 구성됩니다. 이 용어는 “플랜트의 균형”과 동의어입니다. BOS 구성 요소에는 전원 조절 장비 및 장착 용 구조물, 일반적으로 하나 이상의 DC-AC 전원 변환기 (인버터라고도 함), 에너지 저장 장치, 태양 전지 어레이, 전기 배선 및 상호 연결, 다른 부품의 장착.

선택적으로, 시스템 잔액에는 재생 가능 에너지 크레딧 수익 등급 미터, MPPT (Maximum Power Point Tracker), 배터리 시스템 및 충전기, GPS 태양 추적기, 에너지 관리 소프트웨어, 태양 방사 센서, 풍속계, 또는 시스템 소유자를위한 특수한 요구 사항을 충족 시키도록 설계된 작업 별 액세서리. 또한 CPV 시스템에는 광학 렌즈 또는 거울이 필요하며 때로는 냉각 시스템이 필요합니다.

태양 배열이 전체 시스템을 포함하지 않는다는 사실에도 불구하고 “태양 배열”및 “PV 시스템”이라는 용어는 종종 서로 바꾸어 사용되는 경우가 많습니다. 또한 “태양 전지 패널”은 종종 “태양 전지 모듈”의 동의어로 사용되지만 여러 개의 모듈로 이루어진 하나의 패널로 구성됩니다. “태양계”라는 용어는 PV 시스템에 자주 사용되는 잘못된 이름입니다.

솔라 어레이
통상적으로 시리즈로 배선 된 종래의 c-Si 태양 전지는 날씨로부터 태양 전지 모듈을 보호하기 위해 캡슐화되어있다. 이 모듈은 강화 유리, 부드럽고 유연한 인 캡슐 런트, 풍화 및 내화 재료로 만들어진 후면 백 시트 및 외부 가장자리 주위의 알루미늄 프레임으로 구성됩니다. 전기적으로 연결되어지지 구조에 장착 된 태양 전지 모듈은 종종 태양 전지 패널이라고하는 일련의 모듈을 구성합니다. 태양열 어레이는 하나 이상의 패널로 구성됩니다. 광전지 어레이 또는 태양열 어레이는 태양 광 모듈의 링크 된 모음입니다. 한 모듈이 생산할 수있는 힘은 가정이나 사업장의 요구 사항을 충족시키기에 충분하지 않기 때문에 모듈이 서로 연결되어 배열을 형성합니다. 대부분의 PV 어레이는 인버터를 사용하여 모듈에서 생성 된 DC 전원을 조명, 모터 및 기타 부하에 전력을 공급할 수있는 교류 전류로 변환합니다. PV 어레이의 모듈은 일반적으로 먼저 원하는 전압을 얻기 위해 직렬로 연결됩니다. 개별 스트링은 시스템이 더 많은 전류를 생성 할 수 있도록 병렬로 연결됩니다. 솔라 패널은 일반적으로 STC (표준 테스트 조건) 또는 PTC (PVUSA 테스트 조건)에서 와트 단위로 측정됩니다. 일반적인 패널 등급은 100 와트 미만에서 400 와트 이상입니다. 어레이 등급은 패널 정격의 합계 (와트, 킬로와트 또는 메가 와트)로 구성됩니다.

모듈 및 효율성
일반적인 “150 와트”PV 모듈의 크기는 약 1 평방 미터입니다. 이러한 모듈은 일일 5 시간의 일사량을 위해 날씨와 위도를 고려한 후 매일 평균 0.75 킬로와트시 (kWh)를 생산할 것으로 예상됩니다. 지난 10 년 동안 평균 상업용 웨이퍼 기반 결정질 실리콘 모듈의 효율은 약 12 ​​%에서 16 %로 증가했으며 CdTe 모듈 효율은 같은 기간 동안 9 %에서 13 %로 증가했습니다. 모듈 출력 및 온도 상승에 따른 수명 저하. 주위 공기가 흐르도록 허용하고 가능한 경우이면 PV 모듈이이 문제를 줄입니다. 효과적인 모듈 수명은 일반적으로 25 년 이상입니다. PV 태양 광 설치 투자에 대한 투자 회수 기간은 크게 다르며 일반적으로 투자 수익 (ROI) 계산보다 유용하지 않습니다. 일반적으로 10 년에서 20 년 사이라고 계산되지만 재정적 회수 기간은 인센티브로는 훨씬 짧을 수 있습니다.

개별 태양 전지의 낮은 전압 (일반적으로 약 0.5V)으로 인해 “라미네이트”의 제조 과정에서 여러 개의 셀이 직렬로 연결됩니다 (PV 시스템에 사용되는 구리도 참조). 라미네이트는 보호용 방수 외장으로 조립되어 태양 광 모듈 또는 태양 전지판을 만듭니다. 그런 다음 모듈을 광전지 배열로 함께 묶을 수 있습니다. 2012 년에는 소비자가 이용할 수있는 태양 전지 패널의 효율을 최대 약 17 %까지 높였으며 시중에서 판매하는 패널은 최대 27 %까지 사용할 수있었습니다. Fraunhofer Solar Energy Systems 연구소의 연구진은 44.7 %의 효율에 도달 할 수있는 셀을 만들었으며 과학자들은 50 % 효율 임계 값에 도달 할 수 있기를 희망하고 있습니다.

음영 및 흙
광전지 전기 출력은 음영에 매우 민감합니다. 이 음영 효과는 잘 알려져 있습니다. 셀, 모듈 또는 어레이의 작은 부분이 햇빛 아래에있는 동안 음영 처리가되면 내부 ‘단락 회로'(전자가 pn 접합의 음영 부분을 따라 진행하는 과정을 역전 시킴)로 인해 출력이 급격히 떨어집니다. 일련의 셀 스트링에서 끌어 낸 전류가 음영 셀에서 생성 할 수있는 전류보다 크지 않으면 스트링에 의해 생성 된 전류 (및 전력)가 제한됩니다. 문자열의 나머지 셀에서 충분한 전압을 사용할 수 있으면 음영 부분의 접합부를 분할하여 전류가 강제로 셀을 통과하게됩니다. 공통 셀의 항복 전압은 10 ~ 30 볼트입니다. 음영 처리 된 셀은 패널에서 생성 된 전력에 추가하는 대신 전력을 흡수하여 열로 변환합니다. 음영 셀의 역 전압은 조명 된 셀의 순방향 전압보다 훨씬 크기 때문에 하나의 음영 셀은 스트링의 다른 많은 셀의 전력을 흡수 할 수 있으며 패널 출력에 불균형하게 영향을 미칩니다. 예를 들어, 음영 처리 된 셀은 특정 전류 레벨에서 0.5 볼트를 추가하는 대신 8 볼트를 드롭하여 16 개의 다른 셀에 의해 생성 된 전력을 흡수 할 수 있습니다. 따라서 PV 설치가 나무 나 다른 장애물에 의해 음영 처리되지 않는 것이 중요합니다.

LiDAR를 사용하여 두 지역 모두에서 나무에서 태양 광 시스템으로의 쉐이딩 손실을 결정하기위한 몇 가지 방법이 개발되었지만 스케치 업을 사용하는 개별 시스템 레벨에서도 손실이 발생했습니다. 대부분의 모듈에는 음영 효과를 최소화하고 배열의 음영 부분의 전력 만 잃어버린 각 셀 또는 셀 문자열 사이에 바이 패스 다이오드가 있습니다. 바이 패스 다이오드의 주된 역할은 어레이에 더 많은 손상을 초래할 수있는 세포에서 발생하는 핫스팟을 없애고 화재를 유발하는 것입니다. 모듈 표면의 먼지, 눈 또는 기타 불순물로 인해 햇빛을 흡수 할 수 있습니다. 이렇게하면 세포를 때리는 빛을 줄일 수 있습니다. 일반적으로 캐나다 전역의 경우에도 연간 손실액은 적습니다. 깨끗한 모듈 표면을 유지하면 모듈 수명 동안 출력 성능이 향상됩니다. Google은 15 개월 후에 평평한 태양열 패널을 청소하면 출력이 거의 100 % 증가했지만 5 % 기울어 진 배열은 빗물로 적절히 청소되었음을 발견했습니다.

일사병과 에너지
태양 광선은 직접, 확산 및 반사 된 방사선으로 구성됩니다. PV 셀의 흡수 계수는 셀에 흡수되는 입사 태양 복사량의 비율로 정의됩니다. 클라우드가없는 적도의 정오에 태양의 힘은 지구 표면에서 태양 광선에 수직 인 평면에 약 1 kW / m²입니다. 이와 같이 PV 어레이는 에너지 수집을 크게 향상시키기 위해 매일 태양을 추적 할 수 있습니다. 그러나 추적 장치를 사용하면 비용이 추가되고 유지 보수가 필요하기 때문에 어레이를 기울이고 태양 정오에 직면하는 고정 마운트 (일반적으로 북반구의 정착 남쪽 또는 남반구의 정북)가 PV 어레이에 더 일반적입니다. 수평에서 기울기 각도는 계절에 따라 달라질 수 있지만 고정 된 경우 독립형 시스템의 평균 연간 전기 수요 부분에서 최적의 어레이 출력을 제공하도록 설정해야합니다. 이 최적의 모듈 경사각은 최대 연간 배열 에너지 출력의 경사각과 반드시 ​​동일하지는 않습니다. 특정 환경에 대한 광전지 시스템의 최적화는 태양 플럭스, 오물 및 눈 손실 문제가 영향을 미치므로 복잡 할 수 있습니다. 또한, 최근의 연구는 스펙트럼 효과가 최적의 광전지 재료 선택에 중요한 역할을 할 수 있음을 보여 주었다. 예를 들어, 스펙트럼 알베도는 태양 광 시스템 주변의 표면과 태양 전지 물질의 유형에 따라 출력에서 ​​중요한 역할을 할 수 있습니다. 미국과 유럽의 날씨와 위도의 경우 전형적인 일사량은 일조량이 가장 많은 지역에서 북부 지방에서 4 kWh / m2 / 일에서 6.5 kWh / m2 / 일 사이입니다. 유럽이나 미국의 남반구에있는 광전지 설비는 하루에 1 kWh / m²를 생산할 것으로 예상됩니다. 호주 또는 유럽이나 미국의 남반구에있는 전형적인 1kW 태양 광 설비는 위치, 방향, 기울기, 일사량 및 기타 요소에 따라 하루 3.5-5kWh를 생산할 수 있습니다. 구름이 적고 태양 각이 적은 사하라 사막에서는 거의 항상 존재하는 바람이 모래를 부서에 보내지 않는다면 이상적으로 8.3 kWh / m² / 일에 가까워 질 수 있습니다. 사하라 사막의 면적은 9 백만 km² 이상입니다. 90,600 km² 또는 약 1 %가 세계 발전소를 합친 것만큼 많은 전력을 생산할 수 있습니다.

설치
모듈은 지상 장착, 지붕 장착 또는 극 장착으로 분류되는 일종의 장착 시스템에서 어레이로 조립됩니다. 태양 공원의 경우 대형 랙이지면에 장착되고 모듈은 랙에 장착됩니다. 건물의 경우 피치 지붕을 위해 많은 랙이 고안되었습니다. 평평한 지붕의 경우 랙, 저장소 및 건물 일체형 솔루션이 사용됩니다.막대 위에 설치된 태양열 패널 랙은 고정되거나 움직일 수 있습니다 (아래 트래 커 참조). side-of-pole mount는 pole이 전등이나 안테나와 같이 꼭대기에 다른 것을 장착하는 경우에 적합합니다. 장대 설치는 잡초 그림자 및 가축 위의 지상 장착 어레이를 상승시키고 노출 된 배선의 접근 불가능성에 관한 전기 코드 요구 사항을 충족시킬 수 있습니다. 폴 장착 패널은 밑면에 더 많은 냉각 공기가 공급되어 성능이 향상됩니다. 다수의 폴 상부 랙을 주차 카 포트 또는 다른 차양 구조로 형성 할 수있다. 왼쪽에서 오른쪽으로 태양을 따라 가지 않는 랙은 계절 조정을 위 또는 아래로 할 수 있습니다.

케이블 연결
태양 광 케이블은 야외 사용으로 인해 UV 복사 및 극심한 온도 변동에 강하며 일반적으로 날씨에 영향을받지 않습니다. IEC 60364와 같은 국제 전기 기술위원회 (International Electrotechnical Commission)의 712 “태양 광전지 (PV) 전력 공급 시스템”, 영국 표준 BS 7671, 마이크로 발전과 관련된 규정을 포함하여 PV 시스템의 전기 배선 사용을 규정하고 있습니다 및 광전지 시스템, 그리고 미국 UL4703 표준, 주제 4703 “Photovoltaic Wire”.

트래커
태양 추적 시스템은 하루 종일 태양 전지판을 기울입니다. 추적 시스템의 유형에 따라 패널은 태양을 직접 겨냥하거나 부분적으로 흐린 하늘의 가장 밝은 지역을 목표로합니다. 트래커는 이른 아침과 늦은 오후의 성능을 크게 향상시켜 시스템에 의해 생성 된 총 전력량을 단일 축 추적기에 대해서는 약 20-25 %로, 위도에 따라 이중 축 추적기에 대해서는 약 30 % 이상 증가시킵니다. 추적기는 햇빛을 직접받는 지역에서 효과적입니다. 확산 조명 (즉, 구름 또는 안개 아래)에서는 추적이 거의 또는 전혀 가치가 없습니다. 대부분의 집중 형 태양 광 시스템은 햇빛의 각도에 매우 민감하기 때문에 추적 시스템을 통해 매일 짧은 시간 이상 유용한 전력을 생산할 수 있습니다. 추적 시스템은 크게 두 가지 이유로 성능을 향상시킵니다. 첫째, 태양 전지판이 햇빛에 수직 일 때, 태양 전지판은 태양 전지판이 기울어 진 경우보다 표면에서 더 많은 빛을받습니다. 둘째, 직접 빛은 각진 빛보다 효율적으로 사용됩니다. 특수 반사 방지 코팅은 직각 및 각진 빛에 대한 태양 전지 패널 효율을 향상시킬 수 있으며 추적의 이점을 다소 감소시킵니다.

성능을 최적화하기위한 트래커와 센서는 옵션으로 간주되지만 트래킹 시스템은 실행 가능한 출력을 최대 45 %까지 증가시킬 수 있습니다. 1 메가 와트에 근접하거나 초과하는 태양 광 발전 어레이는 종종 태양 광 추적 장치를 사용합니다. 구름에 대한 설명, 그리고 대부분의 세계가 적도에 있지 않고 저녁에 해가 닥쳤다는 사실을 고려할 때 태양 에너지의 정확한 측정은 하루에 평방 미터당 평균 킬로와트 시간입니다. 미국과 유럽의 날씨와 위도의 경우 전형적인 일사량은 북부 지방에서 2.26 kWh / m² / 일에서 일조량이 가장 많은 지역에서 5.61 kWh / m² / 일까지입니다.

대형 시스템의 경우 추적 시스템을 사용하여 얻은 에너지가 추가 된 복잡성을 능가 할 수 있습니다 (추적기가 효율성을 30 % 이상 향상시킬 수 있음). 매우 큰 시스템의 경우, 추적 관리의 추가 유지 관리는 상당한 손실입니다. 평판 및 저농도 태양 광 시스템에는 추적이 필요하지 않습니다. 고농도 태양 광 시스템의 경우 이중 축 추적이 필수적입니다. 가격 추세는 고정식 태양 전지판을 추가하는 것보다 더 적은 패널을 추적하는 것 사이의 균형에 영향을 미칩니다. 태양 광 패널 가격이 떨어지면 트래 커는 덜 매력적인 옵션이됩니다.

인버터
그리드 연결 응용 프로그램과 같이 교류 (AC)를 제공하도록 설계된 시스템은 태양 광 모듈의 직류 (DC)를 AC로 변환하는 인버터가 필요합니다. 계통 연계 형 인버터는 계통 주파수에 동기화 된 정현파 형태의 AC 전기를 공급하고 계통 전압보다 높지 않은 전압으로 전압을 제한하고 계통 전압이 꺼지면 계통에서 분리해야합니다. 아일랜드어 인버터는 그리드 전원과의 동기화 또는 조정이 필요 없기 때문에 정현파 파형으로 규제 전압과 주파수 만 생성하면됩니다.

태양 광 인버터는 일련의 태양 전지 패널에 연결할 수 있습니다. 일부 설치에서 태양 마이크로 인버터는 각 태양 전지 패널에 연결됩니다. 안전을 위해 유지 보수를 위해 회로 차단기가 AC 및 DC 양쪽에 제공됩니다. AC 출력은 전기 계량기를 통해 공용 계통에 연결될 수 있습니다. 시스템의 모듈 수는 태양 전지판에 의해 생성 될 수있는 총 DC 와트를 결정합니다. 그러나 인버터는 궁극적으로 소비를 위해 배포 할 수있는 AC 와트의 양을 제어합니다. 예를 들어, 10 킬로와트 AC (kWAC) 인버터와 페어링 된 11 킬로와트 DC (kWDC) 상당의 PV 모듈로 구성된 PV 시스템은 인버터의 10 kW 출력으로 제한됩니다. 2014 년 현재 최첨단 변환기의 변환 효율은 98 % 이상에 달합니다. 스트링 인버터가 주거용에서 중형 상용 PV 시스템에 사용되는 반면, 센트럴 인버터는 대규모 상용 및 유틸리티 규모의 시장을 포괄합니다. 센트럴 및 스트링 인버터의 시장 점유율은 각각 약 50 % 및 48 %이며 마이크로 인버터는 2 % 미만입니다.

최대 전력 점 추적 (MPPT)은 계통 연결형 인버터가 광전지 어레이로부터 가능한 최대 전력을 얻는 데 사용하는 기법입니다. 그렇게하기 위해 인버터의 MPPT 시스템은 태양 전지 어레이의 끊임없이 변화하는 전력 출력을 디지털 방식으로 샘플링하고 최적의 최대 전력 점을 찾기 위해 적절한 저항을 적용합니다.

안티 아일 렌킹은 부하에 대한 연결이 더 이상 존재하지 않을 때 인버터를 즉시 차단하여 AC 전원을 생성하지 못하도록하는 보호 메커니즘입니다. 이것은 예를 들어, 정전의 경우에 발생합니다. 이 보호 기능이 없다면 전원 공급 라인은 전력 공급이 중단 된 상태에서 DC 전원을 지속적으로 공급하기 때문에 전원이 공급되지 않는 라인의 “바다”로 둘러싸여있는 “섬”이됩니다. 섬나라는 전력 회사가 AC 회로에 전원이 공급되고 있음을 인식하지 못해 장치의 자동 재 연결을 방해 할 수있는 위험 요소입니다.

유형	힘	효율성(a)	시장 공유(b)	비고
스트링 인버터	최대 100 kW p (c)	98 %	50 %	비용 (b) 와트 피크 당 € 0.15. 교체하기 쉽다.
중앙 인버터	100kWp 이상	98.5 %	48 %	와트 피크 당 € 0.10. 높은 신뢰성. 종종 서비스 계약과 함께 판매됩니다.
마이크로 인버터	모듈 전력 범위	90 % ~ 95 %	1.5 %	와트 피크 당 € 0.40. 교체 걱정이 쉽다.
DC / DC 컨버터 전력 최적화 도구	모듈 전력 범위	98.8 %	없음	와트 피크 당 € 0.40. 교체 걱정이 쉽다. 인버터가 여전히 필요합니다. 2013 년에 약 0.75 GW P 설치.
출처 : IHS 2014에 의한 데이터, Fraunhofer ISE 2014 발언 : Photovoltaics Report, 2014 년 9 월 8 일 갱신, p. 35, PDF Notes : (a) 최상의 효율 표시, (b) 시장 점유율 및 와트 당 비용 예측, (c) kW p = 킬로와트 피크

배터리
여전히 비싸지 만, PV 시스템은 야간에 나중에 사용하기 위해 잉여를 저장하기 위해 재충전 가능 배터리를 점점 더 많이 사용합니다. 그리드 스토리지 용 배터리는 피크로드를 평준화하여 전기 그리드를 안정화시키고 스마트 그리드에서 중요한 역할을한다. 수요가 적은 기간에 충전하여 수요가 높을 때 저장된 에너지를 그리드에 공급할 수 있기 때문이다.

오늘날의 태양 광 발전 시스템에 사용되는 일반적인 배터리 기술로는 기존의 납산 배터리, 니켈 카드뮴 및 리튬 이온 배터리의 수정 버전 인 밸브 조절 식 납산 배터리가 있습니다. 다른 유형에 비해 납 축전지는 수명이 짧고 에너지 밀도가 낮습니다. 그러나 높은 신뢰성, 낮은 자체 방전 및 낮은 투자 및 유지 보수 비용으로 인해 현재 리튬 이온 배터리가 개발 중이므로 소형 태양 광 시스템에 사용되는 주된 기술이며 납산 배터리로 비싸다. 또한 PV 시스템의 저장 장치가 고정되어 있기 때문에 에너지 및 전력 밀도가 낮고 따라서 납 축전지의 중량이 더 크지 않습니다 (예 : 전기 운송). 분산 PV 시스템에서 고려되는 다른 충전 용 배터리에는 나트륨 – 유황 및 바나듐 산화 환원 배터리, 용융 염 및 유동 전지의 두 가지 주요 유형 2015 년에 Tesla 모터는 에너지 소비를 혁신하기위한 목적으로 충전 용 리튬 이온 전지 인 Powerwall을 출시했습니다.

태양 전지판의 다양한 전압과 전류는 과충전으로 인한 손상을 방지하기 위해 지속적인 조정이 필요하기 때문에 통합 배터리 솔루션이있는 PV 시스템에도 충전 컨트롤러가 필요합니다. 기본 충전 컨트롤러는 단순히 PV 패널을 켜고 끄거나 PWM 또는 펄스 폭 변조라고하는 전략 인 필요에 따라 에너지 펄스를 미터링 할 수 있습니다. 고급 충전 컨트롤러는 MPPT 로직을 배터리 충전 알고리즘에 통합합니다. 충전 컨트롤러는 배터리 충전 이외의 다른 용도로 에너지를 전환 할 수도 있습니다. 불필요한 경우 PV 에너지를 단순히 차단하는 것이 아니라 사용자가 배터리가 가득 차면 공기 또는 물을 가열하도록 선택할 수 있습니다.

모니터링 및 미터링
계량은 양방향으로 에너지 단위를 축적 할 수 있어야하며, 2 미터를 사용해야합니다. 많은 미터가 양방향으로 누적되고, 일부 시스템은 2 미터를 사용하지만 단방향 미터 (멈춤 쇠가있는)는 결과 피드에서 그리드로 에너지를 축적하지 않습니다. 일부 국가에서는 30kWp를 초과하는 설치의 경우 주파수와 전압 모니터를 모든 단계에서 분리해야합니다. 이것은 유틸리티에 의해 수용 될 수있는 것보다 더 많은 태양력이 생성되는 곳에서 이루어지며 초과분은 수출되거나 저장 될 수 없습니다. 그리드 운영자는 역사적으로 송전선과 발전 용량을 제공해야했습니다. 이제 그들은 또한 스토리지를 제공해야합니다.이것은 일반적으로 수화 저장소이지만 다른 저장 수단이 사용됩니다. 처음에는 저전압 발전기가 최대 출력으로 작동 할 수 있도록 저장 장치가 사용되었습니다. 가변적 인 신 재생 에너지를 사용할 수있을 때마다 발전을 가능하게하고 필요할 때마다 소비 할 수있는 저장 장치가 필요합니다.

그리드 운영자가 필요로하는 두 가지 변수는 필요할 때 전기를 저장하거나 필요한 곳으로 전기를 전송하는 것입니다. 두 가지 모두 실패하면 30kWp를 초과하는 설비가 자동으로 차단 될 수 있지만 실제로는 부하가 부적절한 경우 모든 인버터가 전압 조정을 유지하고 전력 공급을 중단합니다. 그리드 운영자는 태양 에너지보다 풍력 발전으로 더 일반적으로 이루어 지지만 대형 시스템의 초과 발전을 줄이는 옵션을 가지고있어 상당한 수익 손실이 발생합니다. 3 상 인버터에는 부하 요구 사항을 맞추는 데 유리한 무효 전력을 공급하는 독창적 인 옵션이 있습니다.

광전지 시스템을 모니터링하여 고장을 탐지하고 작동을 최적화해야합니다. 설치물의 출력과 특성에 따라 몇 가지 광전지 모니터링 전략이 있습니다. 모니터링은 현장 또는 원격에서 수행 할 수 있습니다.생산 만 측정 할 수 있으며 인버터에서 모든 데이터를 검색하거나 통신 장비 (프로브, 미터 등)의 모든 데이터를 검색 할 수 있습니다. 모니터링 도구는 감독 전용으로 사용하거나 추가 기능을 제공 할 수 있습니다. 개별 인버터 및 배터리 충전 컨트롤러에는 제조업체 특정 프로토콜 및 소프트웨어를 사용한 모니터링이 포함될 수 있습니다. 인버터의 에너지 미터링은 정확하지 않을 수 있으며 매출 계측에 적합하지 않을 수 있습니다. 타사 데이터 수집 시스템은 인버터 제조업체의 프로토콜을 사용하여 여러 인버터를 모니터링하고 기상 관련 정보를 수집 할 수 있습니다. 독립적 인 스마트 계량기는 PV 어레이 시스템의 총 에너지 생산량을 측정 할 수 있습니다. 위성 이미지 분석이나 일사량 계 (일사량 계)와 같은 별도의 측정 값을 비교를 위해 총 일사량을 추정하는 데 사용할 수 있습니다. 모니터링 시스템에서 수집 된 데이터는 OSOTF와 같은 월드 와이드 웹을 통해 원격으로 표시 될 수 있습니다.