태양광 독립형 발전 시스템은 전력망에 의존하지 않고 독립적으로 작동하며, 멀리 떨어진 산간 지역, 전기가 없는 지역, 섬, 통신 기지국 및 가로등 등의 응용 분야에 널리 사용됩니다. 태양광 발전을 통해 전기가 없는 지역, 전기가 부족하고 전기가 불안정한 지역 주민, 학교 또는 소규모 공장에서 생활하고 작업하는 전기에 대한 요구를 해결합니다. 경제적이고 깨끗하며 환경 보호적이고 소음이 없는 장점이 있는 태양광 발전은 디젤 발전기의 발전 기능을 일부 대체하거나 완전히 대체할 수 있습니다.

1 PV 오프그리드 발전 시스템 분류 및 구성
태양광 독립형 발전 시스템은 일반적으로 소형 직류 시스템, 중소형 독립형 발전 시스템, 그리고 대형 독립형 발전 시스템으로 구분됩니다. 소형 직류 시스템은 주로 전기가 없는 지역의 가장 기본적인 조명 수요를 충족하는 데 사용되고, 중소형 독립형 시스템은 주로 가정, 학교, 소규모 공장의 전력 수요를 충족하는 데 사용되고, 대형 독립형 시스템은 주로 마을 전체와 섬 전체의 전력 수요를 충족하는 데 사용되며, 이 시스템 역시 현재 마이크로그리드 시스템 범주에 속합니다.
태양광 독립형 발전 시스템은 일반적으로 태양광 모듈, 태양광 컨트롤러, 인버터, 배터리 뱅크, 부하 등으로 구성된 태양광 어레이로 구성됩니다.
PV 어레이는 빛이 있을 때 태양 에너지를 전기로 변환하고, 배터리 팩을 충전하는 동시에 태양광 컨트롤러와 인버터(또는 역제어기)를 통해 부하에 전력을 공급합니다. 빛이 없을 때는 배터리가 인버터를 통해 AC 부하에 전력을 공급합니다.
2 PV 오프그리드 발전 시스템 주요 장비
01. 모듈
태양광 모듈은 독립형 태양광 발전 시스템의 중요한 부분으로, 태양 복사 에너지를 직류 전기 에너지로 변환하는 역할을 합니다. 태양광 모듈의 성능에 영향을 미치는 두 가지 주요 요소는 복사 특성과 온도 특성입니다.
02、인버터
인버터는 직류(DC)를 교류(AC)로 변환하여 AC 부하의 전력 요구 사항을 충족시키는 장치입니다.
인버터는 출력 파형에 따라 구형파 인버터, 계단파 인버터, 사인파 인버터로 구분할 수 있습니다. 사인파 인버터는 고효율, 낮은 고조파 특성을 특징으로 하며, 모든 유형의 부하에 적용 가능하고 유도성 또는 용량성 부하에 대한 높은 전달 용량을 제공합니다.
03、컨트롤러
PV 컨트롤러의 주요 기능은 PV 모듈에서 출력되는 DC 전력을 조절 및 제어하고 배터리의 충전 및 방전을 지능적으로 관리하는 것입니다. 독립형 시스템은 시스템의 DC 전압 레벨과 전력 용량에 따라 PV 컨트롤러의 적절한 사양을 고려하여 구성해야 합니다. PV 컨트롤러는 PWM 방식과 MPPT 방식으로 구분되며, 일반적으로 DC 12V, 24V, 48V의 다양한 전압 레벨로 제공됩니다.
04、배터리
배터리는 발전 시스템의 에너지 저장 장치이며, 그 역할은 PV 모듈에서 방출되는 전기 에너지를 저장하여 전력 소비 시 부하에 전력을 공급하는 것입니다.
05、모니터링
3. 시스템 설계 및 선정 세부 설계 원칙: 최소한의 태양광 모듈과 배터리 용량으로 전력의 전제 조건을 충족해야 하며, 투자를 최소화해야 합니다.
01. 태양광 모듈 설계
참고 공식: P0 = (P × t × Q) / (η1 × T) 공식: P0 – 태양 전지 모듈의 최대 전력, 단위 Wp; P – 부하의 전력, 단위 W; t – 부하의 일일 전기 소비 시간, 단위 H; η1 – 시스템 효율; T – 지역 평균 일일 최대 일조 시간, 단위 HQ – 연속 흐림 기간 잉여 계수(일반적으로 1.2~2)
02, PV 컨트롤러 설계
참고 공식: I = P0 / V
여기서: I – PV 컨트롤러 제어 전류, 단위 A; P0 – 태양 전지 모듈의 최대 전력, 단위 Wp; V – 배터리 팩의 정격 전압, 단위 V ★ 참고: 고도가 높은 지역에서는 PV 컨트롤러가 특정 마진을 넓히고 사용 용량을 줄여야 합니다.
03、오프그리드 인버터
참고 공식: Pn=(P*Q)/Cosθ 공식에서: Pn – 인버터 용량, 단위 VA; P – 부하 전력, 단위 W; Cosθ – 인버터 역률(일반적으로 0.8); Q – 인버터에 필요한 여유 계수(일반적으로 1~5) ★참고: a. 부하(저항성, 유도성, 용량성)에 따라 시동 돌입 전류와 여유 계수가 다릅니다. b. 고도가 높은 지역에서는 인버터의 여유를 늘리고 사용 용량을 줄여야 합니다.
04、납축전지
참고 공식: C = P × t × T / (V × K × η2) 공식: C – 배터리 팩의 용량, 단위 Ah; P – 부하의 전력, 단위 W; t – 부하의 일일 전기 소비 시간, 단위 H; V – 배터리 팩의 정격 전압, 단위 V; K – 배터리의 방전 계수. 배터리 효율, 방전 깊이, 주변 온도 및 영향 요인을 고려하며 일반적으로 0.4~0.7로 취함; η2 – 인버터 효율; T – 연속된 흐린 날의 수.
04. 리튬이온전지
참고 공식: C = P × t × T / (K × η2)
여기서: C – 배터리 팩 용량(kWh 단위); P – 부하 전력(W 단위); t – 부하가 하루에 사용하는 전기 시간(H 단위); K – 배터리 효율, 방전 심도, 주변 온도 및 영향 요인을 고려한 배터리 방전 계수(일반적으로 0.8~0.9로 간주); η² – 인버터 효율; T – 연속 흐린 날 수. 설계 사례
기존 고객이 태양광 발전 시스템을 설계해야 합니다. 지역 평균 일일 최대 일조 시간은 3시간으로 가정하고, 모든 형광등의 전력은 약 5KW이며 하루 4시간 동안 사용하며, 납축전지는 2일간 연속 흐린 날씨를 기준으로 계산합니다. 이 시스템의 구성을 계산해 보세요.