글: Jeremy Cook
태양광 발전을 통해 태양 에너지를 활용할 수 있습니다. 패널이 적극적으로 전력을 생산하지 않는 동안 이 에너지를 사용하려면 에너지 저장 시스템(ESS)을 추가하는 방안을 고려하십시오. 일반적으로 인버터가 포함된 배터리 뱅크인 ESS는 DC 또는 AC 결합 솔루션을 통해 충전됩니다. AC 결합 및 DC 결합 에너지 저장 설정 모두 장점과 단점이 있으며, 에너지 저장은 어떤 상황에서는 최선의 선택이라 보기 힘듭니다. 이 문서에서는 각 태양광 시나리오에 대해 논의합니다.
첫째, 가장 기본적인 태양광 사용 사례를 고려하십시오. 바로 배터리 백업이 없는 PV(광전지) 어레이입니다. 이 상황에서 태양열 패널은 DC 전력을 생산하며, 이 전력을 인버터로 보내 AC 전기로 바꾸어 주 전기 패널에 전력을 공급합니다. 초과 전력은 양방향 전력계를 통해 전력 그리드에 판매할 수 있습니다. 그러나 이러한 시스템은 그리드가 중단되면 안전상의 이유로 인해 꺼집니다.
배터리 백업이 없는 태양광 전지 어레이는 설치가 비교적 쉽습니다. 여기에는 PV 어레이, 인버터(전체 그리드와 상호 작용) 및 PV 시스템 분리 장치가 포함됩니다. 이 설정의 단점은 그리드가 중단되면 분리 장치가 차단된다는 것입니다. 정전 중에 조명과 중요한 시스템을 켜 두는 데 시스템을 사용할 수 없습니다.
AC 결합 에너지 저장
배터리 백업을 사용하면 그리드 정전 중에도 계속 전력을 사용할 수 있습니다. 회사나 집에 태양광 백업을 설치하는 가장 쉬운 방법은 AC 결합 시스템을 사용하는 것입니다. PV 연결이 끊어진 후 인버터는 기본 서비스 패널에 전력을 공급하는 대신 백업 부하 패널에 전력을 공급합니다. 백업 패널은 다중 모드 인버터, 에너지 저장소 분리 장치, 나중에 사용하기 위해 전력을 저장하는 배터리에 전원을 공급합니다. 마지막으로 시스템은 정전 시 태양광/백업 시스템을 차단하는 대화형 시스템 분리 장치를 통해 기본 서비스 패널에 전력을 공급합니다.
그리드 정전 중에 전기는 에너지 저장 뱅크에서 다중 모드 인버터를 통해 중요한 기기에 전력을 공급하는 백업 부하 패널로 전송됩니다. 패널 인버터가 ESS의 전력을 사용하여 그리드 신호를 모방하고 DC 태양광 전력을 AC로 변환하므로 이 시나리오에서는 태양광 전력을 계속 사용할 수 있습니다(햇빛이 있는 경우). 모든 추가 태양광/백업 장비는 기본 서비스 패널과 관련하여 대화형 시스템을 분리한 후에 설치됩니다.
DC 결합 에너지 저장
DC 결합 설정에서 PV 어레이는 PV 분리 장치를 통해 다중 모드 인버터 및 충전 컨트롤러 설정에 전력을 공급합니다. 충전 컨트롤러를 사용하면 AC 변환 및 그에 따른 효율 손실 없이 DC 전원이 또 다른 분리 장치를 통과하여 배터리를 백업할 수 있습니다. 인버터는 전체 에너지 저장 시스템에서 변환된 AC 전력을 백업 부하 패널로 보냅니다. 백업 패널은 전체 분리 장치를 통해 메인 서비스 패널로부터 전력을 주고받을 수도 있습니다.
DC 결합 시스템의 가장 큰 장점은 AC 결합 설정보다 태양광 전지 어레이를 통해 배터리가 더 효율적으로 충전된다는 것입니다.
AC 결합 및 DC 결합 태양광 에너지 저장
효율 관점에서 볼 때 DC 결합 시스템은 AC 결합 배터리 저장 시스템보다 더 나은 선택안처럼 보입니다. AC 결합 시스템은 백업 태양광 발전을 위해 세 가지 손실 변환을 거처야 합니다. 즉, PV(DC)에서 백업 부하 패널(DC에서 AC로)로, 이어서 에너지 저장소(AC에서 DC로)로, 마지막으로 백업 부하 패널(DC에서 AC로)로 이동해야 합니다. DC 결합 시스템에서는 DC 저장 시스템 및 PV 어레이에서 단일 인버터를 거쳐 AC 백업 부하 패널까지 한 번의 DC-AC 변환만 거칩니다.
그러나 여러 가지 요인으로 인해 AC 시스템이 사용 사례에 더 매력적일 수 있습니다. 개조 관점에서 볼 때 AC 결합 ESS는 기존 대화형 인버터, PV 분리 및 관련 배선을 그대로 둘 수 있으므로 일명 "볼트온" 솔루션으로 볼 수 있습니다. DC 결합 시스템에서는 기존 태양광 인프라에 대한 배선 및 장비 변경이 필요합니다. 어느 백업 솔루션이든 값비싼(그리고 오류가 발생할 수 있는) 인력이 개별적으로 설계, 설치 및 유지 관리해야 하므로 AC 결합 ESS의 단순성에는 가치가 있습니다.
또한 대화형 인버터를 PV-그리드 또는 즉시 사용 시나리오에 사용하는 것은 다중 모드 인버터보다 더 효율적인 경향이 있음을 고려하십시오. 또한 AC 결합 시스템에 두 가지 유형의 인버터를 사용하는 것과 DC 결합 시스템에 단일 다중 모드 인버터를 사용하는 것의 상대적 이점에 대해 토론해 볼 수도 있습니다. 이중 인버터 AC 설정에서는 인버터 하나가 중단되어도 일부 기능을 사용할 수 있지만, 이는 다시 말해 고장 지점이 여러 개가 될 수 있다는 의미이기도 합니다.
기타 옵션: 태양광 발전과 백업 전력을 분리할 것인가?
일부 시나리오에서 시스템 설계자는 배터리 백업이 필요한지 여부도 고려할 수 있습니다. 미국에서는 장시간 정전이 발생하는 경우가 드물며, 전체 그리드에 에너지를 공급할 수 있으므로 해가 진 후에 현장 백업 없이 전력 요금을 절감할 수 있습니다. 엄밀히 말하면 비용 측면에서 현장 저장은 추가 초기 자본 투자만큼의 가치가 없을 수도 있습니다. 경우에 따라 일반 용도로 패널을 설치하더라도 백업 발전기가 ESS보다 더 나은 옵션일 수 있습니다.
태양광 에너지 백업 결론
태양광 발전에는 두 가지 주요 이점이 있습니다. 즉, 전력 요금 감소를 통한 전반적인 비용 절감, 그리고 그리드가 중단될 때를 대비한 백업 전력입니다. 여기서 논의한 바와 같이, AC 결합 배터리와 DC 결합 배터리 백업 시스템에는 모두 상대적인 이점이 있습니다. 관련된 효율과 정전의 상대적인 희소성을 고려하여 설치자는 태양광 발전과 백업 용량 문제를 동시에 해결하는 편이 가장 좋을 수도, 그렇지 않을 수도 있는 두 가지 별개 과제로 제시하는 방안을 고려할 수 있습니다.
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