KR101299960B1

KR101299960B1 - 계통 연계형 태양광발전 시스템

Info

Publication number: KR101299960B1
Application number: KR1020130086002A
Authority: KR
Inventors: 한광현
Original assignee: 쏠라이앤에스(주)
Priority date: 2013-07-22
Filing date: 2013-07-22
Publication date: 2013-08-26
Anticipated expiration: 2033-07-22

Abstract

본 발명은 계통 연계형 태양광발전 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인버터의 제조사별로 상이한 데이터 및 통신 타입이 호환되어 자동 인식되도록 사전에 프로그램화 된 DAQ 유닛(Data Acquisition unit)이 구비되어 인버터의 데이터 수집 및 통합 제어가 용이하도록 한 계통 연계형 태양광발전 시스템에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은, 계통 연계형 태양광발전 시스템에 있어서, 태양광 에너지를 전기에너지로 변환하는 다수개의 태양전지모듈(100)과; 상기 다수개의 태양전지모듈 각각과 연결되며 태양전지모듈을 통해 발전된 직류 전압을 교류 전압으로 변환하고 안정화시켜 상용전원의 계통 전원측에서 정전사고 시 태양전지모듈의 분산 전원을 스위칭부(500)를 통해 부하에 공급하도록 하는 인버터(210)가 각각 구비된 다수개의 파워 컨디셔너(Power Conditioner : PCS, 200)와; 상기 다수개의 파워 컨디셔너에 각각 구비된 인버터에 연결되어 인버터의 제조사별 상이한 데이터 및 통신 타입이 호환되어 자동 인식되도록 사전에 프로그램화되어 저장되며, 상기 다수개의 태양전지모듈의 발전량을 일정주기로 검출하는 제1 DAQ(310)와, 다수개의 인버터의 이상 유무를 일정주기로 검출하는 제2 DAQ(320)가 구비된 DAQ 유닛(Data Acquisition unit,300)과; 상기 DAQ 유닛을 통해 검출된 다수개의 태양전지모듈(100)의 발전량과 상기 다수개의 파워 컨디셔너에 각각 구비된 인버터의 이상 유무 검출값을 비교ㆍ분석하여 다수개의 태양전지모듈과 파워 컨디셔너를 통합 제어하며, 계통 전원측의 정전사고 발생 여부와 부하측(60)의 소비 전력량 및 태양전지모듈의 발전량을 비교ㆍ분석하여 스위칭부(500)에 제어신호를 송신하는 마이컴(MICOM,410)이 구비된 제어부(400)와; 상기 제어부의 제어신호에 의해 부하측(60)으로 상용전원(50) 혹은 다수개의 태양전지모듈(100)로부터 발전된 전력을 선택적으로 전환시키는 스위칭부(500)와; 상기 제어부(400)의 출력신호를 수신하여 상기 DAQ 유닛(300)을 통해 검출된 다수개의 태양전지모듈의 발전량과 상기 다수개의 파워 컨디셔너에 각각 구비된 인버터의 이상 유무 검출값과 소비 전력량이 표시되어 관리자가 모니터링 가능하도록 하는 모니터링부(600)로 구성되는 것을 특징으로 하는 계통 연계형 태양광발전 시스템을 제공한다.
따라서 본 발명에 의하면, 제조사별로 상이한 데이터 및 통신 방식을 갖는 다수개의 인버터가 호환되어 자동 인식되도록 사전에 프로그램화 된 DAQ 유닛(Data Acquisition unit)이 구성됨으로써, 1개의 DAQ 유닛만으로 제조사별로 상이한 데이터 및 통신 방식을 갖는 다수개의 인버터의 데이터 수집이 가능하여 계통 연계 제어가 용이하며 태양광발전 시스템의 설치 및 유지보수 비용을 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

계통 연계형 태양광발전 시스템{Grid connected solar generation system}

본 발명은 계통 연계형 태양광발전 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인버터의 제조사별로 상이한 데이터 및 통신 타입이 호환되어 자동 인식되도록 사전에 프로그램화 된 DAQ 유닛(Data Acquisition unit)이 구비되어 인버터의 데이터 수집 및 통합 제어가 용이하도록 한 계통 연계형 태양광발전 시스템에 관한 것이다.

최근, 국제유가의 급등, 기후변화 그리고 지구온난화 문제 등 에너지 위기를 심화시키는 요인들이 세계, 지역, 국내차원에서 새로이 등장하면서 에너지 안전보장 위기론이 대두되고 있다.

특히, 우리나라의 경우 에너지의 97%를 수입하는 에너지 다소비형 산업구조 및 대체에너지 부족 등의 요인으로 에너지 위기 및 수급불균형이 더욱 가속화 되고 있는 실정이다. 이러한 위기에도 불구하고 우리나라의 에너지 수요는 산업발전과 가정기기의 대형화로 지속적으로 증가하고 있으며, 1990년 이후 전력공급 예비율을 확보하기 위해 매년 발전설비 증설에 대한 부담을 안고 있다.

이러한 지구온난화 문제와 발전설비 증설에 대한 일부 부담을 덜 수 있는 태양광발전시스템(Photovoltaic Power Generation System)은 햇빛을 직류 전기로 바꾸어 전력을 생산하는 것으로 여러 개의 태양 전지들이 붙어있는 태양광 패널을 이용한다. 태양광발전시스템은 분산형 발전시스템으로서 반영구적으로 활용할 수 있고, 태양 전지를 사용해서 유지 보수가 간편하며 무공해와 무진장의 태양 에너지원을 사용하는 점 등으로 미래의 대체 에너지원으로 각광 받고 있어 가정경제 살림에도 보탬이 될 수 있다.

한편, 위 태양광발전시스템은 한전으로 공급되는 상용전원과 연계되어 태양광모듈로부터 발전된 전기와 상용전원을 함께하는 계통연계형 태양광발전시스템이 제안되어 있으며, 이를 통해 우천 시 또는 야간 시와 같이 태양광발전이 어려운 시간대에는 상용전원을 공급받도록 하고 있다.

그 일례로, 대한민국 등록특허공보 제10-1208725호(2012. 11. 29.)에는 태양광 모듈과; 상기 태양광 모듈에 서 발전된 전기를 저장하는 축전지와; 상기 축전지의 전기를 교류전압으로 변환하는 인버터와; 상기 인버터로부터 공급된 전원을 상용전원과 태양광 모듈에 선택적으로 절환시키는 스위칭 모듈과; 상기 상용전원과 인버터의 출력측에 각각 연결되어 전원의 위상을 검출하는 제 1 및 제 2위상검출기와; 상기 제 1 및 제 2위상검출기로부터 입력되는 전원의 위상신호를 비교하여 상기 인버터로부터 출력되는 신호를 동기화시키는 컨트롤러와; 그리고 상기 태양광모듈과, 축전지와, 스위칭 모듈과, 컨트롤러와 연결됨으로써 상기 축전지의 충방전 상태를 감지하여 충전량에 따라 상기 스위칭 모듈을 제어함으로써 상용전원과 태양광 발전시스템의 전원을 부하측에 선택적으로 공급할 수 있는 시스템 제어부가 포함된 태양광 발전시스템이 제안된 바 있다(도 1 참조).

그러나, 상기 제안된 기술은, 일반적으로 1개의 태양광모듈과 인버터로 이루어진 가정용 3kw급의 소규모 태양광발전시스템에는 적용 가능하지만, 다수개의 태양광모듈이 군집되어 설치되며 이와 각각 연결된 다수개의 인버터가 필요한 발전소 또는 산업단지 내에 설치되는 대규모 태양광발전시스템에는 설치 및 유지보수 상의 문제점이 있다.

다시 말해서, 대규모 태양광발전시스템에 설치되는 다수개의 태양광모듈의 규격과 대응되며 제조사별로 상이한 데이터 및 통신 방식을 갖는 다양한 타입의 인버터를 제어하여 상용전원과 계통연계시키기 위해서는 다양한 타입의 인버터 각각에 호환되는 제어수단이 구비되어야 하기 때문에 일반적인 가정용의 소규모 계통연계형 태양광발전시스템으로는 설치 및 유지보수 상의 한계성이 있는 것이다.

따라서 본 발명은 위 문제점을 해결하여 대규모 태양광발전시스템에 적용가능하도록 한 것으로, 제조사별로 상이한 데이터 및 통신 방식을 갖는 인버터가 호환되어 자동 인식되도록 사전에 프로그램화 된 DAQ 유닛(Data Acquisition unit)이 구비된 전혀 새로운 방식의 계통연계형 태양광발전시스템을 제안한다.

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 보다 상세하게는 다수개의 태양전지모듈과 각각 연결된 다수개의 파워 컨디셔너(Power Conditioner : PCS)에 구비된 인버터의 제조사별로 상이한 데이터 및 통신 타입이 호환되어 자동 인식되도록 사전에 프로그램화 된 DAQ 유닛(Data Acquisition unit)이 구비되어 다수개의 인버터의 데이터 수집이 용이하며 통합 제어가 가능한 계통 연계형 태양광발전 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 계통 연계형 태양광발전 시스템에 있어서, 태양광 에너지를 전기에너지로 변환하는 다수개의 태양전지모듈(100)과; 상기 다수개의 태양전지모듈 각각과 연결되며 태양전지모듈을 통해 발전된 직류 전압을 교류 전압으로 변환하고 안정화시켜 상용전원의 계통 전원측에서 정전사고 시 태양전지모듈의 분산 전원을 스위칭부(500)를 통해 부하에 공급하도록 하는 인버터(210)가 각각 구비된 다수개의 파워 컨디셔너(Power Conditioner : PCS, 200)와; 상기 다수개의 파워 컨디셔너에 각각 구비된 인버터에 연결되어 인버터의 제조사별 상이한 데이터 및 통신 타입이 호환되어 자동 인식되도록 사전에 프로그램화되어 저장되며, 상기 다수개의 태양전지모듈의 발전량을 일정주기로 검출하는 제1 DAQ(310)와, 다수개의 인버터의 이상 유무를 일정주기로 검출하는 제2 DAQ(320)가 구비된 DAQ 유닛(Data Acquisition unit,300)과; 상기 DAQ 유닛을 통해 검출된 다수개의 태양전지모듈(100)의 발전량과 상기 다수개의 파워 컨디셔너에 각각 구비된 인버터의 이상 유무 검출값을 비교ㆍ분석하여 다수개의 태양전지모듈과 파워 컨디셔너를 통합 제어하며, 계통 전원측의 정전사고 발생 여부와 부하측(60)의 소비 전력량 및 태양전지모듈의 발전량을 비교ㆍ분석하여 스위칭부(500)에 제어신호를 송신하는 마이컴(MICOM,410)이 구비된 제어부(400)와; 상기 제어부의 제어신호에 의해 부하측(60)으로 상용전원(50) 혹은 다수개의 태양전지모듈(100)로부터 발전된 전력을 선택적으로 전환시키는 스위칭부(500)와; 상기 제어부(400)의 출력신호를 수신하여 상기 DAQ 유닛(300)을 통해 검출된 다수개의 태양전지모듈의 발전량과 상기 다수개의 파워 컨디셔너에 각각 구비된 인버터의 이상 유무 검출값과 소비 전력량이 표시되어 관리자가 모니터링 가능하도록 하는 모니터링부(600)로 구성되는 것을 특징으로 하는 계통 연계형 태양광발전 시스템을 제공한다.

바람직하게는, 상기 DAQ 유닛(Data Acquisition unit,300)의 제1/제2 DAQ(310,320)는, 상기 다수개의 파워 컨디셔너에 각각 구비된 인버터(210)의 제조사별 상이한 데이터 및 통신 타입을 인식하는 인버터 타입 인식부(311,321)와, 상기 인버터 타입 인식부를 통해 인식된 각각의 인버터의 데이터들을 검출하는 검출부(312,322)와; 상기 검출부를 통해 검출된 데이터들을 동일한 데이터 타입으로 변환하는 변환부(313,323)가 각각 구성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 DAQ 유닛(Data Acquisition unit,300)은, 상기 다수개의 파워 컨디셔너에 각각 구비된 인버터(210)가 식별 가능하도록 개별 어드레스(address)를 부여시키는 어드레스 부여부(330)가 더 구성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제어부(400)에는, 상용전원의 계통 전원측 정전사고를 검출하여 마이컴(410)으로 검출신호를 송신하는 정전사고 검출부(420)와, 부하측(60)의 소비 전력량을 피드백(feedback)하여 검출하기 위한 피드백 회로부(430)와, 상기 피드백 회로부를 통해 검출된 소비 전력량과 DAQ 유닛(300)을 통해 검출된 데이터가 저장되는 메모리(440)가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 모니터링부(600)는, 상기 제어부(400)와 유무선 네트워크로 서로 연결되어 현장 또는 원격지의 관리자에게 DAQ 검출값과 부하측 소비 전력량을 제공하는 휴대용 단말기(600a)와 PC(600b)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 모니터링부(600)의 휴대용 단말기(600a)와 PC(600b)에는, 태양전지모듈 개별 일일 발전량 표시부(611), 태양전지모듈 개별 누적 발전량 표시부(612), 태양전지모듈 전체의 일일 발전량 표시부(613), 태양전지모듈 전체의 누적 발전량 표시부(614), 일일 소비전력량 표시부(615), 누적 소비전력량 표시부(616)로 구성된 문자 표시부(610)와, 상기 다수개의 파워 컨디셔너에 각각 구비된 인버터(210)의 개별 이상 여부를 경보음으로 표시하는 인버터 개별 이상여부 알람부(620)와, 상기 문자 표시부를 관리자가 선택적으로 검색하도록 한 입력수단의 검색부(630)가 구비되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 태양광발전 시스템은, 다수개의 태양전지모듈(100)로부터 발전된 전기에너지를 충방전하는 충방전부(700)가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 계통 연계형 태양광발전 시스템에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.

다수개의 태양전지모듈과 각각 연결된 다수개의 파워 컨디셔너(Power Conditioner : PCS)에 구비된 인버터의 제조사별로 상이한 데이터 및 통신 타입이 호환되어 자동 인식되도록 사전에 프로그램화 된 DAQ 유닛(Data Acquisition unit)이 구성됨으로써,

(1) 1개의 DAQ 유닛만으로 제조사별로 상이한 데이터 및 통신 방식을 갖는 다수개의 인버터의 데이터 수집이 가능하여 태양광발전 시스템의 설치 및 유지보수 비용을 절감시킬 수 있다.

(2) DAQ 유닛을 통해 검출된 데이터들과 부하측 소비전력량을 비교ㆍ분석하여 스위칭부 및 모니터링부를 제어하는 제어부가 구성되어 다수개의 인버터의 통합 제어가 가능하며 상용전원과의 계통연계 제어가 용이하다.

(3) PC와 휴대용 단말기로 구성된 모니터링부를 통해 현장 및 원격지에서 실시간으로 태양광발전 시스템의 태양광발전량과 소비전력량 및 인버터 상태를 용이하게 모니터링할 수 있다.

도 1은 종래의 태양광발전시스템을 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 계통 연계형 태양광발전 시스템의 전체 구성을 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 계통 연계형 태양광발전 시스템의 DAQ 유닛(Data Acquisition unit)의 세부 구성을 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 계통 연계형 태양광발전 시스템의 제어부의 세부 구성을 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 계통 연계형 태양광발전 시스템의 모니터링부의 세부 구성을 나타낸 도면
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 충방전부가 구비된 계통 연계형 태양광발전 시스템을 나타낸 도면

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야하며 비록 종래기술과 동일한 부호가 표시되더라도 종래기술은 그 자체로 해석하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2 내지 도 6을 참조하여, 본 발명은 바람직한 실시예에 따른 계통 연계형 태양광발전 시스템의 주요 기술적 구성수단은, 다수개의 태양전지모듈(100), 다수개의 파워컨디셔너(Power Conditioner : PCS, 200), DAQ 유닛(Data Acquisition unit,300), 제어부(400), 스위칭부(500), 모니터링부(600)로 이루어진다.

도 2를 참조하여, 상기 다수개의 태양전지모듈(100)은, 태양광 에너지를 전기에너지로 변환하는 발전 수단으로, 가정용의 3kw급 이하 소규모 태양광발전시스템과는 달리 발전소 또는 산업단지와 같은 대규모 태양광발전 시스템이 요구되는 장소에 다수개의 태양전지모듈이 군집되어 설치된다.

여기서, 상기 다수개의 태양전지모듈에서 각각의 태양전지모듈은 반도체 소재의 태양전지(solar cell)를 직ㆍ병렬로 다수개를 연결시켜 모듈화 시킨 것이며 그 종류에는 결정질 실리콘 태양전지, 다중 결정질 실리콘 태양전지, 박막 실리콘 태양전지와 같이 다양하며 이는 널리 공지된 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.

도 2와 도 3을 참조하여, 상기 다수개의 파워 컨디셔너(Power Conditioner : PCS, 200)는, 상기 다수개의 태양전지모듈(100) 각각과 연결되며 태양전지모듈을 통해 발전된 직류 전압을 교류 전압으로 변환하고 안정화시켜 상용전원의 계통 전원측에서 정전사고 시 태양전지모듈의 분산 전원을 후술하는 스위칭부(500)를 통해 부하에 공급하도록 하는 수단으로, 상기 다수개의 파워 컨디셔너에는 인버터(210)가 각각 구비된다.

다시 말해서, 상기 다수개의 파워 컨디셔너(Power Conditioner : PCS, 200)는 상기 다수개의 태양광모듈을 이루는 각각의 태양전지모듈과 one-to-one으로 연결되는 것으로, 태양광모듈의 개수와 동일한 개수로 이루어진다.

한편, 상기 다수개의 파워 컨디셔너에 각각 구비되는 인버터(210)는 일반적으로 국내ㆍ외의 제조사별로 상이한 데이터 및 통신 타입을 갖고 있기 때문에, 이를 제어하거나 디스플레이 수단에 표시하기 위해서는 인버터의 데이터 및 통신 타입과 호환되는 제어 수단이 추가적으로 구비되어야 한다.

또한, 이러한 이유로, 다수개의 태양전지모듈과 인버터가 사용되는 대규모 태양광발전시스템에서는 동일한 데이터 및 통신 타입을 갖는 인버터만을 사용하거나 각각의 인버터와 호환되는 제어 수단이 다수개가 필요하게 되므로 인버터의 사용 개수가 증가될수록 설치 및 유지보수 비용 측면에서 효율성이 떨어지게 된다.

따라서, 본 발명의 출원인은 대규모 태양광발전시스템에서의 인버터 호환성 문제를 해결하기 위해 후술하는 DAQ 유닛(Data Acquisition unit,300)을 구성시켰으며 이는 DAQ 유닛에서 상세히 설명하도록 한다.

한편, 파워 컨디셔너(Power Conditioner : PCS)는, 태양광발전 시스템과 같은 신재생에너지 발전용 파워 컨디셔너로서, 태양광발전 시스템에서 생산된 전력은 직류 전압이므로 교류 전압을 요하는 부하측에 공급하기 위해서는 교류 전압으로 변환시켜야 하며 이를 안정화시켜 부하측의 고장을 사전에 방지하며, 또한, 상용전원의 정전사고 발생 시 파워 컨디셔너가 구비된 태양광발전 시스템은 상용전원과 관계없이 독립적으로 작동하여 부하측에 전원이 공급되도록 한다.

다시 도 2와 도 3을 참조하여, 상기 DAQ 유닛(Data Acquisition unit,300)은, 상기 다수개의 파워 컨디셔너에 각각 구비된 인버터 각각에 연결되어 인버터의 제조사별 상이한 데이터 및 통신 타입이 호환되어 자동 인식되도록 사전에 프로그램화되어 저장되며, 상기 다수개의 태양전지모듈의 발전량을 일정주기로 검출하는 제1 DAQ(310)와, 다수개의 인버터의 이상유무를 일정주기로 검출하는 제2 DAQ(320)가 구비된 데이터 수집 수단이다.

여기서, 상기 DAQ 유닛(Data Acquisition unit,300)의 제1/제2 DAQ(310,320)는, 상기 다수개의 파워 컨디셔너에 각각 구비된 인버터(210)의 제조사별 상이한 데이터 및 통신 타입을 인식하는 제1/제2 인버터 타입 인식부(311,321)와, 상기 제1/제2 인버터 타입 인식부를 통해 인식된 각각의 인버터의 데이터들을 검출하는 제1/제2 검출부(312,322)와; 상기 제1/제2 검출부를 통해 검출된 데이터들을 동일한 데이터 타입으로 변환하는 제1/제2 변환부(313,323)가 각각 구성되도록 사전에 프로그램화 되어진다.

또한, 상기 DAQ 유닛(Data Acquisition unit,300)은, 상기 다수개의 파워 컨디셔너에 각각 구비된 인버터(210)가 식별 가능하도록 개별 어드레스(address)를 부여시키는 어드레스 부여부(330)가 더 구성된다.

다시 말해서, 상기 DAQ 유닛은, 제조사별 상이한 데이터 및 통신 타입을 갖는 다수개의 인버터에 대응되어 호환 가능하도록 다양한 인버터의 데이터 및 통신 타입에 매칭되는 인식 프로그램을 사전에 프로그램화하여 인버터의 종류에 따라 이와 매칭되는 인식 프로그램이 선택되어 처리되도록 한 것으로, 1개의 데이터 수집 수단으로 다수개의 인버터를 자동으로 인식하고 각각의 인버터의 데이터를 검출 가능하기 때문에 태양광발전 시스템의 설치 및 유지보수 시 동일한 타입의 인버터만을 사용하거나 각각의 인버터와 호환되는 제어 수단이 다수개가 필요하게 되는 문제점을 해결할 수 있어 그 비용을 크게 절감시킬 수 있다.

한편, DAQ(Data Acquisition)란, 센서, 시그널 컨디셔닝(Signal conditioning), DAQ 하드웨어, DAQ 하드웨어를 구동하는 하드웨어 드라이버와 데이터 수집 프로그램과 같은 소프트웨어로 구성되어 아날로그 입출력, 디지털 입출력과 카운터/타이머를 측정하는 장치로 본 발명에서는 다수개의 인버터(210)를 호환시켜 데이터를 통합적으로 수집하는 용도로 사용된다.

도 2 와 도 4를 참조하여, 상기 제어부(400)는, 상기 DAQ 유닛을 통해 검출된 다수개의 태양전지모듈(100)의 발전량과 상기 다수개의 파워 컨디셔너에 각각 구비된 인버터의 이상 유무 검출값을 비교ㆍ분석하여 다수개의 태양전지모듈과 파워 컨디셔너를 통합 제어하며, 계통 전원측의 정전사고 발생 여부와 부하측(60)의 소비 전력량 및 태양전지모듈의 발전량을 비교ㆍ분석하여 스위칭부(500)에 제어신호를 송신하는 마이컴(MICOM,410)이 구비된 제어 수단이다.

여기서, 상기 제어부(400)에는, 상용전원의 계통 전원측 정전사고를 검출하여 마이컴(410)으로 검출신호를 송신하는 정전사고 검출부(420)와, 부하측(60)의 소비 전력량을 피드백(feedback)하여 검출하기 위한 피드백 회로부(430)와, 상기 피드백 회로부를 통해 검출된 소비 전력량과 DAQ 유닛(300)을 통해 검출된 데이터가 저장되는 메모리(440)가 더 구비되어 마이컴에 의해 부하측의 소비전력량과 태양전지모듈의 발전량을 비교할 수 있도록 하며, 데이터를 저장하여 후술하는 모니터링부(600)에 표시되도록 한다.

도 2를 참조하여, 상기 스위칭부(500)는, 상기 제어부의 제어신호에 의해 부하측(60)으로 상용전원(50) 혹은 다수개의 태양전지모듈(100)로부터 발전된 전력을 선택적으로 전환시키는 스위칭 수단이다.

다시 말해서, 상기 스위칭부(500)는, 상기 제어부의 제어신호에 의해 부하측 공급전원을 선택 전환시키되, 평상 시에는 상기 제어부에 구비된 피드백 회로부를 통해 부하측 소비전력량을 검출하여 태양전지모듈의 발전량과 비교하여 부하측 소비전력량이 태양전지모듈의 발전량보다 작을 경우 분산 전원인 태양전지모듈로부터 발전된 전력이 부하측(60)에 공급되도록 하고, 이와 반대로 부하측 소비전력량이 태양전지모듈의 발전량보다 클 경우 계통 전원인 상용전원이 부하측(60)에 공급되도록 하며, 상기 제어부에 구비된 정전사고 검출부를 통해 상용전원의 정전사고 발생을 검출 시에는 분산 전원인 다수개의 태양전지모듈로부터 발전된 전력이 부하측에 공급되도록 선택 전환시키는 것이다.

도 2와 도 5를 참조하여, 상기 모니터링부(600)는, 상기 제어부(400)의 출력신호를 수신하여 상기 DAQ 유닛(300)을 통해 검출된 다수개의 태양전지모듈의 발전량과 상기 다수개의 파워 컨디셔너에 각각 구비된 인버터의 이상 유무 검출값과 소비 전력량이 표시되어 관리자가 모니터링 가능하도록 하는 수단으로, 상기 제어부(400)와 유무선 네트워크로 서로 연결되어 현장 또는 원격지의 관리자에게 DAQ 검출값과 부하측 소비전력량을 제공하는 휴대용 단말기(600a)와 PC(600b)로 구성된다.

여기서, 상기 모니터링부(600)의 휴대용 단말기(600a)와 PC(600b)에는, 태양전지모듈 개별 일일 발전량 표시부(611), 태양전지모듈 개별 누적 발전량 표시부(612), 태양전지모듈 전체의 일일 발전량 표시부(613), 태양전지모듈 전체의 누적 발전량 표시부(614), 일일 소비전력량 표시부(615), 누적 소비전력량 표시부(616)로 구성된 문자 표시부(610)와, 상기 다수개의 파워 컨디셔너에 각각 구비된 인버터(210)의 개별 이상 여부를 경보음으로 표시하는 인버터 개별 이상여부 알람부(620)와, 상기 문자 표시부를 관리자가 선택적으로 검색하도록 한 입력수단의 검색부(630)가 구비된다.

따라서, 상기 모니터링부를 통해 상기 다수개의 태양전지모듈의 발전량과 상기 다수개의 파워 컨디셔너에 각각 구비된 인버터(210)의 이상여부 및 부하측 소비전력량을 태양광발전시스템 현장과 원격지에서 모니터링이 가능하다.

한편, 도 6을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 계통연계형 태양광발전시스템은, 다수개의 태양전지모듈(100)로부터 발전된 전기에너지를 충방전하는 충방전부(700)가 더 구비될 수 있다.

여기서, 상기 충방전부(700)는, 다수개의 태양전지모듈(100)로부터 발전된 전기에너지의 충방전을 위한 충방전 회로부(710)와, 발전된 전기에너지의 저장수단(720)인 이차전지 또는 슈퍼 캐패시터(super capacitor)로 구성되어 다수개의 태양전지모듈로부터 발전량 전기에너지를 저장하도록 하며, 이에 따라 저장부의 직류전압을 교류전압으로 변환하는 인버터(70)가 더 구비되고, 상기 인버터는 상기 DAQ 유닛에 연결되도록 하여 제어부 및 스위칭부에 의해 AC 220V의 상용전원과 태양전지모듈로부터 발전된 전력과 함께 부하측에 공급 제어되도록 한다.

이와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 계통연계형 태양광발전시스템은, 다수개의 태양전지모듈과 각각 연결된 다수개의 파워 컨디셔너(Power Conditioner : PCS)에 구비된 인버터의 제조사별로 상이한 데이터 및 통신 타입이 호환되어 자동 인식되도록 사전에 프로그램화 된 DAQ 유닛(Data Acquisition unit)이 구성됨으로써, 1개의 DAQ 유닛만으로 제조사별로 상이한 데이터 및 통신 방식을 갖는 다수개의 인버터의 데이터 수집이 가능하여 태양광발전 시스템의 설치 및 유지보수 비용을 절감시킬 수 있으며, DAQ 유닛을 통해 검출된 데이터들과 부하측 소비전력량을 비교ㆍ분석하여 스위칭부 및 모니터링부를 제어하는 제어부가 구성되어 다수개의 인버터의 통합 제어가 가능하며 상용전원과의 계통연계 제어가 용이한 효과가 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

50: 상용전원 60: 부하
70: 인버터 100: 다수개의 태양전지모듈
200: 다수개의 파워컨디셔너(Power Conditioner : PCS)
210: 인버터
300: DAQ 유닛(Data Acquisition unit)
310: 제1 DAQ 311,321: 제1/제2 인버터 타입 인식부
312,322: 제1/제2 검출부 313,323: 제1/제2 변환부
320: 제2 DAQ 330: 어드레스 부여부
400: 제어부 410: 마이컴(MICOM)
420: 정전사고 검출부 430: 피드백 회로부
440: 메모리 500: 스위칭부
600: 모니터링부 600a: 휴대용 단말기
600b: PC 610: 문자 표시부
620: 인버터 개별 이상여부 알람부
630: 검색부 700: 저장부
710: 충방전 회로부 720: 저장 수단

Claims

계통 연계형 태양광발전 시스템에 있어서,
태양광 에너지를 전기에너지로 변환하는 다수개의 태양전지모듈(100)과;
상기 다수개의 태양전지모듈 각각과 연결되며 태양전지모듈을 통해 발전된 직류 전압을 교류 전압으로 변환하고 안정화시켜 상용전원의 계통 전원측에서 정전사고 시 태양전지모듈의 분산 전원을 스위칭부(500)를 통해 부하에 공급하도록 하는 인버터(210)가 각각 구비된 다수개의 파워 컨디셔너(Power Conditioner : PCS, 200)와;
상기 다수개의 파워 컨디셔너에 각각 구비된 인버터에 연결되어 인버터의 제조사별 상이한 데이터 및 통신 타입이 호환되어 자동 인식되도록 사전에 프로그램화되어 저장되며, 상기 다수개의 태양전지모듈의 발전량을 일정주기로 검출하는 제1 DAQ(310)와, 다수개의 인버터의 이상 유무를 일정주기로 검출하는 제2 DAQ(320)가 구비된 DAQ 유닛(Data Acquisition unit,300)과;
상기 DAQ 유닛을 통해 검출된 다수개의 태양전지모듈(100)의 발전량과 상기 다수개의 파워 컨디셔너에 각각 구비된 인버터의 이상 유무 검출값을 비교ㆍ분석하여 다수개의 태양전지모듈과 파워 컨디셔너를 통합 제어하며, 계통 전원측의 정전사고 발생 여부와 부하측(60)의 소비 전력량 및 태양전지모듈의 발전량을 비교ㆍ분석하여 스위칭부(500)에 제어신호를 송신하는 마이컴(MICOM,410)이 구비된 제어부(400)와;
상기 제어부의 제어신호에 의해 부하측(60)으로 상용전원(50) 혹은 다수개의 태양전지모듈(100)로부터 발전된 전력을 선택적으로 전환시키는 스위칭부(500)와;
상기 제어부(400)의 출력신호를 수신하여 상기 DAQ 유닛(300)을 통해 검출된 다수개의 태양전지모듈의 발전량과 상기 다수개의 파워 컨디셔너에 각각 구비된 인버터의 이상 유무 검출값과 소비 전력량이 표시되어 관리자가 모니터링 가능하도록 하는 모니터링부(600)로 구성되는 것을 특징으로 하는 계통 연계형 태양광발전 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 DAQ 유닛(Data Acquisition unit,300)의 제1/제2 DAQ(310,320)는, 상기 다수개의 파워 컨디셔너에 각각 구비된 인버터(210)의 제조사별 상이한 데이터 및 통신 타입을 인식하는 제1/제2 인버터 타입 인식부(311,321)와, 상기 제1/제2 인버터 타입 인식부를 통해 인식된 각각의 인버터의 데이터들을 검출하는 제1/제2 검출부(312,322)와; 상기 제1/제2 검출부를 통해 검출된 데이터들을 동일한 데이터 타입으로 변환하는 제1/제2 변환부(313,323)가 각각 구성되는 것을 특징으로 하는 계통 연계형 태양광발전 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 DAQ 유닛(Data Acquisition unit,300)은, 상기 다수개의 파워 컨디셔너에 각각 구비된 인버터(210)가 식별 가능하도록 개별 어드레스(address)를 부여시키는 어드레스 부여부(330)가 더 구성되는 것을 특징으로 하는 계통 연계형 태양광발전 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 제어부(400)에는, 상용전원의 계통 전원측 정전사고를 검출하여 마이컴(410)으로 검출신호를 송신하는 정전사고 검출부(420)와, 부하측(60)의 소비 전력량을 피드백(feedback)하여 검출하기 위한 피드백 회로부(430)와, 상기 피드백 회로부를 통해 검출된 소비 전력량과 DAQ 유닛(300)을 통해 검출된 데이터가 저장되는 메모리(440)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 계통 연계형 태양광발전 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 모니터링부(600)는, 상기 제어부(400)와 유무선 네트워크로 서로 연결되어 현장 또는 원격지의 관리자에게 DAQ 검출값과 부하측 소비 전력량을 제공하는 휴대용 단말기(600a)와 PC(600b)로 구성되는 것을 특징으로 하는 계통 연계형 태양광발전 시스템.
제5 항에 있어서,
상기 모니터링부(600)의 휴대용 단말기(600a)와 PC(600b)에는, 태양전지모듈 개별 일일 발전량 표시부(611), 태양전지모듈 개별 누적 발전량 표시부(612), 태양전지모듈 전체의 일일 발전량 표시부(613), 태양전지모듈 전체의 누적 발전량 표시부(614), 일일 소비전력량 표시부(615), 누적 소비전력량 표시부(616)로 구성된 문자 표시부(610)와, 상기 다수개의 파워 컨디셔너에 각각 구비된 인버터(210)의 개별 이상 여부를 경보음으로 표시하는 인버터 개별 이상여부 알람부(620)와, 상기 문자 표시부를 관리자가 선택적으로 검색하도록 한 입력수단의 검색부(630)가 구비되는 것을 특징으로 하는 계통 연계형 태양광발전 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 태양광발전 시스템은, 다수개의 태양전지모듈(100)로부터 발전된 전기에너지를 충방전하는 충방전부(700)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 계통 연계형 태양광발전 시스템.