풍력 태양광 발전 원리

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풍력 태양광 발전 원리에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

요로 하며 축전지의 액 보충, 유출, 폭발과 같은 문제점들이 나타난다. 또한 태양전지에 축전지를 직접 병렬로 연결하여 사용하는 경우 축적배터리의 전압동요가 태양전지의 동작점을 이동하게 하여 최대전력을 얻는 것이 불가능하며, 또한 축전지의 충방전 손실이 발생하게 되어 효율이 떨어진다는 단점을 가지고 있다.
국내에서는 주로 섬이나 오지에 설치되고 있다.
그림1. Block diagram of stand-alone PV system for DC load
그림2. Block diagram of stand-alone PV system for AC load
태양전지 어레이
태양에너지를 전기에너지로 변환시키는 역할을 하며, 직렬 및 병렬로 연결된 다수의 모듈과 지지대로 구성
충방전조절기
태양전지 어레이에서 발전된 직류전력을 축전지에 공급하여 충전시키고 동시에 인버터에 전력을 공급
인버터
직류전력을 교류전력으로 변환시켜 부하에 전력을 공급
축전지
태양전지 어레이에서 발생되는 전력이 부족할 경우 축전지에 충전되어 있는 에너지가 인버터에 입력되어 부하에 교류전력을 공급
그림3. 독립형태양광발전시스템의 구성
(2) 계통연계형태양광발전시스템
계통연계형 시스템은 PV모듈과 인버터를 직접 연결함으로서 PV모듈로부터 발생되는 직류전원과 계통선의 교류전원을 균형 있게 유지하여 AC부하에 전력을 공급하는 시스템이다. 이 시스템은 단방향 연결형과 양방향 연결형으로 구분할 수 있으며, 단방향 계통선 연결방식은 주택용, 공장용 전원 등으로 많이 이용되는 시스템으로서 단방향 계통선 연계형 인버터를 사용하여 부하측에 전력을 공급하며 축전지를 사용하지 않고 운전한다. 그리고 계통선에서는 태양전지에서 공급되는 전력의 부족분만을 부하측으로 공급하는 시스템으로서 그림 4에 구성도를 나타내고 있다.
그림 5는 양방향 계통선 연계방식으로 대용량발전소의 경우나 주택용 전원 등에 이용하는 시스템으로 계통선 연계형 인버터를 직접 태양전지와 연결하여 PV모듈로부터 발생된 인버터출력이 부하가 필요로 하는 전력보다 클 경우 그 잉여전력은 계통선으로 공급되며, PV모듈로부터 발생된 인버터출력이 부하가 필요로 하는 전력보다 적을 경우 부족한 전력은 계통선에서 공급된다. 또한 독립형 시스템에서와 같이 고가의 축적설비가 필요 없기 때문에 축전지의 충방전 손실이 없고 효율이 개선되는 장점을 가지고 있다. 그러나 계통연계형 시스템에서 PV모듈의 발생전력은 인버터를 지나 계통선과 직접 연결되어 있기 때문에 인버터 발생고조파와 유효전력과 무효전력의 동요는 직접 전력계통선에 영향을 미치게 된다. 계통선에는 많은 시스템들이 연결되어 있고 시스템의 발생전력과 수요전력이 균등상태에 있다면 계통선에서의 문제들은 찾기가 매우 어렵다. 그러므로 안전성에 관련된 기술적인 문제들이 나타나게 되며, 이러한 기술적인 문제점 해결을 위해 태양전지와 계통선 사이에 전기적인 절연이 필요하며, 시스템의 제어장치가 복잡해진다. 그러나 연계시스템은 보수가 없고 고가의 축적설비가 필요 없으며 시스템효율이 높기 때문에 주택용 PV시스템으로 사용하기 위한 가장 이상적인 시스템 형태라 할 수 있다.
그림4. Block diagram of the one direction utility line connection type
그림5. Block diagram of the bidirection utility line connection type
태양전지 어레이
태양에너지를 전기에너지로 변환시키는 역할을 하며, 직렬 및 병렬로 연결된 다수의 모듈과 지지대로 구성
계통연계형 PCS
태양전지에서 발생되는 직류전력을 교류전력으로 변환시켜 부하 및 계통에 연계시키며, 일반적으로 전류제어형 전압원 인버터 방식을 많이 채용
그림6. 계통형 태양광발전시스템의 구조
(3)주택형태양광발전시스템
주택용 태양광발전시스템은 주택에 설치되어 TV, 에어컨, 전등 등 가정에서 필요한 전기를 직접 공급합니다. 계통연계형 시스템이 대부분이지만 낙도, 산간 등지에서는 독립형 시스템도 사용되고 있다.
- 태양전지
- 태양전지(solar cell)는 태양에너지를 전기에너지로 변환시켜주는 반도체 소자로서 의 접합형태를 가지며 그 기본구조는 다이오드와 동일하다.
그림 1은 태양전지의 구조 및 동작원리를 나타낸 것이다.
외부에서 빛이 태양전지에 입사 되었을 때 p-형 반도체의 전도대(conduction band), 전자(electron)는 입사된 광에너지에 의해 가전자대(valence band)로 여기된다.
이렇게 여기된 전자는 p-형 반도체 내부에 한 개의 을 생성하게 된다.
이렇게 발생된 전자-정공쌍 중 전자는 pn 접합 사이에 존재하는 에 의해 n형 반도체로 넘어가게 되어 외부에 전류를 공급하게 된다.
- 태양광발전시스템
태양전지는 비.눈 또는 구름에 의해 태양광이 비치지 않는 날과 밤에는 전기를 발생하지 않을 뿐만 아니라 일사량의 강도에 따라 불균일한 직류전기가 발생되므로, [그림 2]와 같이 독립형 태양광발전시스템은 모듈을 직.병렬로 연결한 태양전지 어레이(solar cell array)와 안정된 전기공급을 위한 전력조정기(power controller) 또는 직.교류변환장치(inverter)와 전력저장용 축전지(storage battery) 등의 주변장치(balance of system)로 구성된다.
그러나 계통연계형 시스템은 전력저장용 축전지 대신에 상용전원과 연결하여 부하변동에 따라 계통선과 전력을 상호 교류할 수 있도록 구성된다.
태양전지

태양전지는 태양에너지 시스템을 이루는 가장 핵심적인 요소로서 약 0.5~0.6V의 전압을 발생시키는 최소 단위인 셀을 직렬로 연결하여
수V에서 수백V의 전압을 얻을 수 있는 모듈로 제작하여 이용한다. 이 모듈을 실제 사용부하에 맞추어 설치하게 되는데 이것을 어레이
라고 한다.

태양전지는 전기적 성질이 다른 N(negative)형, P(positive)형 반도체를 접합시킨 구조를 하고 있다. 태양광이 태양전지에 흡수되면
반도체에 정공(+)과 자유전자(-)를 생성시켜 자유전자는 n-형 반도체(+) 쪽으로, 정공(+)은 P형 반도체 쪽으로 모이게 된다. 이

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발전,   발전원리,   태양광,   풍력