Abstract
Recently, RES (renewable energy source) projects have been spreading all over the world as an alternative to solve the shortage of energy and environmental problems caused by fossil fuel consumption. The Korean government also supported the policy and demonstration project to increase the proportion of renewable energy to 63.8[GW] until 2030, which is 20[%] of the total power generation. On the other hand, output loss of a PV array can occur when the surrounding high-rise buildings and trees shade a PV array. Therefore, this paper proposes an algorithm to improve the output loss of a PV array, which electrically changes a circuit configuration of PV modules by wiring and switching devices. Furthermore, this study modeled a PV system based on PSIM S/W, which was composed of a PV array, a circuit configuration device, and a grid-connected inverter. From the simulations results with the modeling and test device, the existing method showed no output when 50% of the shade occurs in PV modules. In contrast, the proposed method could produce the output because the voltage in the PV module could be restored to 246[V], and the operation efficiency of the PV system could be improved by the operation algorithm of the circuit configuration device.
전세계적으로 화석연료의 고갈위험과 환경오염에 대한 에너지의 부족 문제를 해결하기 위하여, 신재생에너지에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 우리나라에서도 2030년까지 신재생에너지의 비중을 전체 발전량의 20[%]인 63.8[GW]까지 확대하기 위하여 정책 및 제도가 추진되고 있다. 하지만, 태양의 위치 변화에 따라 주변 고층 건물 및 나무 등에 의하여 태양광 어레이에 음영이 발생하면, 해당 어레이의 출력 손실을 초래할 수 있다. 따라서, 본 논문에서는 음영으로 인한 출력 손실을 개선하기 위하여, 음영이 발생하지 않은 영역의 태양광모듈을 와이어와 스위치에 의해 전기적으로 회로 구성을 변경하는 태양광 어레이의 출력향상 알고리즘을 제안한다. 또한, 전력전자 회로해석 상용 프로그램인 PSIM S/W를 이용하여, 태양광 어레이, 와이어 및 절체스위치, 계통연계형 인버터로 구성된 태양광전원의 모델링을 제시한다. 이를 바탕으로 태양광전원의 운용 특성을 분석한 결과, 음영이 50%가 발생하면 기존에 방식에서는 출력이 발생하지 않지만 제안한 방식에서는 음영이 발생한 어레이와 발생하지 않은 어레이를 분리시켜, 전압을 246[V]로 회복시키고 지속적으로 출력을 유지할 수 있어, 태양광전원의 운용효율을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.
