001_전력구입계약(PPA)_태양광발전의 개념

 

출처 : 한국전력공사 신재생 PPA백과사전

1. 태양광발전의 정의

태양광 발전은 태양전지를 이용하여 태양의 빛에너지를 전기로 변환(광전효과)하여 발전하는 방식으로 신재생에너지의 한 종류 입니다. 대규모 집중형 전원과는 달리 소규모로 전력소비지역 부근에 분산하여 배치가 가능한 전원으로 대부분의 태양광 발전소는 분산형전원에 속합니다.

 

※ 신재생에너지란?

- 신에너지 : 연료전지, 수소에너지, 석탄액화가스화

- 재생에너지 : 태양열, 태양광, 바이오에너지, 풍력, 소수력, 해양에너지, 폐기물에너지

 

※ 태양광 발전의 장단점

장점	단점
- 원하는 지역에 원하는 규모로 발전이 가능하다 - 유지보수가 용이하고 무인화가 가능하다 - 수명이 길다 ( 약 20년)	- 야간 또는 흐린날 등의 기후의 영향이 크다 - 발전소 부지 마련을 위한 산림훼손 및 환경오염의 영향 - 초기 투자비용이 과다하다

반응형

2. 태양광 발전의 기본원리

태양광 발전의 원리는 반도체의 P-N 접합면을 빛에 노출 시키면 광전효과에 의해 광기전력이 일어나는 것을 이용하는 것이다.

태양광발전 원리도

 

3. 태양광 발전의 기본 구성

태양광 발전 시스템의 구성요소는 크게 태양전지 모듈, 인버터, 구조물로 이루어 집니다. 태양전지(셀) 및 모듈에서 전기를 생산하고 인버터부에서 DC를 AC로 변환시켜 한전에 송전하게 됩니다. 

 

1) 태양전지 셀의 특징 및 종류

구분	단결정	다결정
특징	실리콘 원자배열이 규칙적이고 배열방향이 일정해 전자이동에 걸림이 없어 변환효율이 높다	공정이 간단하고 가격이 저렴하여 일반적으로 많이 사용하나, 단결정에 비해 변환효율이 낮다
제조방법	폴리실리콘을 용융시켜 원주 모양의 실리콘 잉곳을 만든 후 0.2mm 정도로 절단하여 제조	고온으로 가열 정제한 폴리실리콘을 틀에 부어 응고시키는 방법으로 제조

2) 태양전지 모듈

- 셀 자체는 파손되기 쉬우므로 견고한 알루미늄 프레임 안에 셀을 배열하여 하나의 태양전지판 형태로 만든 제품

- 셀 여러 장을 직, 병렬로 연결시켜 필요한 전압과 전류를 가지는 일정규격의 판넬로 제작하며, 이를 태양광 발전의 기본단위인 모듈이라고 합니다.

 

※모듈의 효율

- 태양전지는 모듈 효율이 옾을수록 단위 제품의 크기가 작아지게 됩니다. 즉 같은 출력이라면 효율이 높을수록 크기가 작습니다.

- 일반적으로 태양전지 모듈의 효율은 태양전지 셀의 효율보다 작습니다. 셀로 모듈을 제작할 때 접합부 또는 연결부에서의 전력손실과 셀 사이의 빈공간으로 인해 셀효율보다 약 2~4%정도 감소하게 됩니다.

 

3) 어레이

태양광 어레이란 필요한 만큼의 전력을 얻기 위해 방위각, 경사각 등을 고려하여 여러장의 모듈을 합쳐 놓은 것을 말합니다.  설계된 전압, 전류 특성에 맞게 직렬 또는 병렬로 구성하여 구조물에 설치한 것으로 태양광 시스템의 단위가 됩니다.

 

※ 일반적인 셀, 모듈, 어레이의 전기적 특성 

구분	셀	모듈	어레이
정격출력 [W]	4~5	230~275	5,000
출력전압 [V]	0.23~0.25	29.8~31.6	450~850
출력전류 [A]		8~9	정격출력/전압에 따라 결정
크기 [mm]	125 X 125	1,700 X 1,000	3,500 X 10,000

 

4) 인버터

태양광발전용 전력변환장치로서 어리이로부터 발생된 직류전력을 상용 주파수인 전압의 교류로 변환하여 전력계통에 연계함과 동시에 시스템의 직류, 교류 측의 전기적인 감시보호를 하며 태양전지 본체를 제외한 주변 장치 중에서 신뢰성 향상과 가격 저감에 가장 중요한 부분입니다.

인버터

5) 구조물

모듈을 지지하는 것을 목적으로 하는 기둥 또는 받침 등으로 어레이를 지지하거나 태양의 위치에 따라 움직여 효율을 극대화 시키는 역활을 합니다. 더 자세한 내용은 태양광 발전의 형태에서 설명 드립니다.

 

4. 태양광 발전의 형태

1) 지지방식에 따른 형태

 

①고정형 어레이 (Fixed Array)

구조 및 지지형태가 가장 안정적이고 저렴하여 가장 많이 설치하는 형태입니다.  정남향을 바라보고 태양광 입사각이 모듈 90도로 입사하도록 설치하는 것이 일반적이며, 주로 강한 풍속 또는 태풍 등의 자연재해가 우려되는 곳에 설치 권장됩니다.

 

② 고정가변형 어레이 (Semi-Fixed Array)

일반적으로 계절 또는 월별로 경사각을 조정해주는 방식으로 방위 및 경사각이 0~60도 정도로 조절이 가능합니다. 구조물 하단부의 활용이나 지지 구조물의 안정성이 고정형에 비해 약하고 제한적이나 발전효율이 더 높습니다.

 

③ 추척형 어레이 (Tracking Array)

동력이나 기기조작을 통해 태양의 움직임에 최적각과 방향을 추적하여 발전효율을 가장 극대화 할 수 있는 방식입니다. 하지만 잦은 고장과 보수비용이 드는 점을 고려하여 잘 설치하지 않게되는 추세입니다.

2) 설치위치에 따른 형태

 

① 건축물 상부에 설치

- 효율은 토지면 설치보다 약간 떨어짐 (5~10%) : 평균 일조시간 3.4~3.7시간 

- REC 가중치 : 1.5배 (3,000kW이하)

- 구조물 안전에 주의해야 함

 

② 토지면 상부에 설치

- 효율은 건축물 상부보다 좋은 편 : 평균 일조시간 3.7~ 4 시간

- REC 가중치 : 1.2배 (100kW미만) / 1.0배 (100kW~3,000kW) / 0.7배 (3,000kW 초과)

 

 

※태양광발전소 설치시 고려해야할 사항

 

1) 기본적인 정보이해와 설치장소에 대해 기본사항 파악

2) 발전소 건설부지의 토지이용규제 여부 확인

- 발전사압이 가능한 토지인지 허가기관에 토지이용규제내용을 확인 (농업진흥구역, 그린벨트 여부 확인)

- 작물재바사의 경우 법적규제가 강화됨 (신축 후 1년 뒤에 설치 가능)

3) 계통연계 가능 여부 확인 및 고압선로와의 인접성 확인

- 한국전력 관할 본부 및 지사 전력공급팀 태양광 공사감독자에게 문의

- 예정부지에서 가장 가까운 전주의 전주번호를 알려주면 확인 가능

4) 장래 수익을 면밀하게 검토해 경제성 여부를 확인

 

002_전력구입계약(PPA)_태양광발전소의 기본요소 및 경제성