[태양광이야기]태양광설계 모듈직렬수 선정시 알아두어야 할 사항

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 ◇ 태양광설계 모듈직렬수 선정시 알아두어야 할 사항 ◇ 

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안녕하세요? 혼자서 만드는 태양광발전소 까페 매니저입니다.

오늘은 태양광발전소 설계시에 모듈 직렬수 선정에 알아두어야 할 사항을 정리해 보겠습니다.

태양광 발전소의 모듈은 마치 건전지의 연결과 같습니다. 우리가 초중고 시절 기술시간에 배운 내용들이죠.

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그래서 직렬수와 병렬수를 설계하여 설치용량이 산정됩니다.

▷ 설치용량 = 직렬수 X 병렬수 X 모듈용량(W)

태양광모듈 직렬수는 인버터의 입력 허용전압범위내에서 결정됩니다.

그러므로 인버터 제품의 입력전압범위와 MPPT(최적효율 추종범위)범위내에서 직렬수를 계산합니다.

인버터 제품에 따라 이 전압범위가 달라지기 때문에 최적 직렬수도 달라지게 됩니다.

또한 태양광모듈은 온도의 변화에 따라 전압의 변화(약 -0.31%/도)가 있기 때문에 여름철(70도)과 겨울철(-10도) 온도조건에 가동되도록 설계해야 합니다.

이러한 조건들을 고려하여 직병렬수를 산정하는것을 전문용어로 모듈매칭이라고 합니다.

이 모듈매칭을 시뮬레이션할수 있는 온라인서비스를 일부 인버터사에서 제공을 해줍니다.

☞ 헥스파워시스템의 모듈매칭 서비스 바로가기

☞ 카코뉴에너지의 모듈매칭 서비스 바로가기

이 부분에 대한 내용은 본 까페의 설계하기 게시판등에 정리가 잘되어 있습니다.

사실 오늘 말씀드릴 부분은 모듈매칭보다도 직렬수에 따라 염두해두어야 할부분에 대한 내용입니다.

이러한 내용은 아마 대부분의 사업자가 접할수 있는 기회가 적으리라 생각됩니다.

보통 우리가 발전소를 설계할때는 상용 250W에서 320W의 태양광모듈(단결정/다결정)을 사용을 합니다.

그럴경우 대부분의 인버터의 직렬수 범위는 16~21정도가 됩니다.

16,17,18,19,20,21중에서 선택할수 있다는 의미가 되죠.

이 말은 모듈 16개에서 21개를 +와 -연결로 직렬로 연결할수 있다는 의미가 되죠.

이 직렬수의 배수가 병렬수가 되어 설치용량이 계산되어 집니다.

참고로 가끔 2가지 이상의 모듈용량으로 직렬구성을 하면 안되냐 물어보시는 분들이 있는데

이는 효율상 적합한 설계가 아닙니다.  

※ 직렬수 선정시 알아두어야 할 사항

1. 태양광모듈 개방전압(VOC)기준 750V이상(고압)일 경우 펜스높이는 2M이상 설치

: 건물이나 외부로부터 보호된 공간에 발전소를 설치할 경우에는 펜스설치를 크게 염두해 두지 않아도 됩니다.

그러나 그렇지 않은 독립된 공간에 설치한다면 전기안전공사 사용전검사시 태양광 모듈의 개방전압기준으로 750V이상(고압)일 경우 펜스높이 2M되도록 설치하고 검사해야 합니다.

요령으로 1.8M펜스를 기초를 높여 2M로 맞추기도 합니다.

750V 이하일경우는 크게 제한이 없습니다. 1.2M나 1.5M도 가능합니다.

물론 이 부분은 지역의 전기안전공사의 성향에 따라, 담당자의 판단에 따라 예외사항이 있을수는 있습니다.

그리고 현장에서 이 부분때문에 안전공사 직원과 사소한 다툼이 일어나기도 하죠.

그러므로 이부분을 확인하지 않고 설계하게 되면 펜스높이 보완으로 수백만원의 비용이 추가될수 있습니다.

그렇기때문에 애초에 직렬수의 적합한 선정이 중요할수 있습니다.

그렇다면 모듈용량마다 얼마의 직렬수가 750V이하가 될까요? [직렬수 X 개방전압(VOC)]

1. 250W~285W모듈의 개방전압(VOC) : 약 38V

- 19직렬 이하가 되어야 합니다. 19직렬이하면 선택의 범위가 넓습니다.

2. 290W~310W모듈의 개방전압(VOC) : 약 45V

- 16직렬 이하가 되어야 합니다.

위에서 말씀드린데로 대부분의 인버터조합으로 볼때 16직렬은 선택의 범위가 좁죠.

모듈제품마다 개방전압이 달라질수 있으므로 잘 확인해봐야 합니다.

발전소 건설을 턴키로 진행하실 경우에도 선정한 모듈의 개방전압과 직렬수를 곱해보시고 펜스높이를

얼마로 선정해야 하는지 전기안전공사 등에 미리 확인해 보시는 것이 시공사와의 관계 측면에서도

좋습니다. 누군가의 주관으로 밀어 붙이게 되면 추후에 논란이 있을수 있으니까요.

1. 구조물 물량의 차이로 구조물 비용차이 발생

: 이 내용은 건물보다는 토지에 설치시에 고려대상이 됩니다.

왜냐하면 토지에 설치할경우에는 보통 2단으로 16~20으로 짝수의 직렬을 선정하기 때문이죠

보통 한 어레이를 16,18,20의 모듈수로 직렬수에 맞추어 설치하게 됩니다.

주로 고정형보다는 고정가변형 구조물일때 이렇게 설계합니다.

그렇다면 직렬수에 따라 어떤 차이가 있을까요?

어레이 구조물의 기초 및 기둥수(컬럼)가 달라지게 됩니다.

예를 들어 모듈 세로배치기준 16직렬의 기둥수와 18직렬의 기둥수는 동일하게 설계할 수 있습니다.

그렇다면 18직렬은 16직렬보다 기둥이 덜 들어갈수 있겠죠.

기둥수가 달라지면 전체 기둥수(컬럼) 기초 및 구조물 물량과 설치비용이 절감됩니다.

그러므로 16직렬과 18직렬은 구조물 물량(기둥수)과 펜스높이의 장단점으로 선택을 해야합니다.

어느것이 비용절감이 클것인지는 설계후 비용산출을 해보면 알수 있습니다.

이 부분을 최적으로 설계하는 한가지 방법은 고정가변형을 포기하고 고정식 16직렬로 다단집합형으로

설계하게되면 구조물 비용을 절감할수 있는 한가지 방법이 됩니다.

이해가 쉽게 도면으로 설명드리면 좋을텐데요.

아래는 18직렬과 다단집합형의 구조물 혼합 설계사례입니다.

<참고사진>

 

 18직렬과 다단집합형의 구조물 혼합 설계사례

도움이 되셨으면 좋겠습니다.