신재생에너지 태양광발전 실무

심헌 지음

광문각 2020년 06월 12일 출간 종이책 : 2018년 02월 28일 출간

작품소개

책소개

신재생에너지에 대한 이론적인 학습을 바탕으로
태양전지 모듈, 전력 변환 장치, 보호계전기 활용한 실습 진행

신재생에너지가 도입되던 초기에는 산간, 낙도, 오지 등의 비전화 지역에 에너지를 공급하기 위해서 활용되었다. 화석연료 대비 에너지 생산 단가가 매우 높고 장기 신뢰성이 부족했음에도 불구하고 자연 친화적이며 원료의 소비량이 거의 없다는 에너지원으로서의 장점 때문에 전 세계적인 정부주도형 개발 및 보급 사업으로 중소 규모 단위의 독립형 시스템이 보급되었다.

2000년대 들어서 석유 자원의 유한성에 대한 문제 제기는 유가 상승을 유도하여 전화 지역의 피크 시간대 전력 소비에 대한 대안으로 신재생에너지가 부각되기 시작하였다. 이때부터 사람들의 눈에 잘 띄지 않는 곳에 설치되던 신재생에너지는 계통 연계형 시스템이 되어 내륙으로, 도심으로 점증적으로 확산되었다. 관련 법령 제정, 기술 규격 재정비와 더불어 각 국가의 신재생에너지 보급 확산을 위한 경제적인 유인책은 금융권의 대대적인 투자 열기를 이끌어 낼 수 있었고, 이 때문에 신재생에너지의 세계적인 시장 성장세는 매년 20% 이상을 유지하면서 급성장하고 있다. 특히, 풍력 발전은 이미 화석에너지 대비 경제적 우위를 점하였고 태양광 발전의 열기는 태양전지 생산 단가를 과거 10년 동안 10배 이상으로 낮추면서 경쟁력을 확보해 가고 있다. 미래 에너지로서 주목되고 있는 수소 에너지와 연료전지는 기술적인 난제를 해결하면서 주 에너지원으로 확대 보급이 곧 이루어질 수 있을 것으로 전망된다.

전 세계 인류가 사용하는 전력에너지의 20% 이상을 감당하는 규모로 성장한 신재생에너지는 자연에너지에 의존하는 간헐적인 출력 특성으로 전력 계통에 연계되어 예기치 못한 전력 공급 신뢰도와 전력 품질의 문제를 야기할 수 있기 때문에 공급 중심의 단방향성 전력 운영체계에서 수요 중심의 양방향성 전력 운영체계로 변화를 이끌어 내고 있다. 전력 계통 내 신재생에너지의 기하급수적인 성장은 전력 계통의 변화가 급진전하고 있다는 것을 의미하며 전기에너지 기술과 시장의 커다란 기회이자 위협임이 분명하다. 따라서 합리적인 에너지 사용 메커니즘의 도입이 요구될 뿐만 아니라 발전적인 기술의 발현을 위해 새로운 전력 계통 패러다임의 학습과 이론의 적립이 수반되어야 한다.

이 교재는 신재생에너지에 대한 기본적인 이해를 바탕으로 태양광 발전의 발전 원리와 이해, 사용 가능한 안정적인 전력을 얻기 위한 전력 변환 방법, 배전계통과 연계 시의 계통과 발전 설비를 보호하기 위한 보호계전기에 대해 학습할 수 있도록 구성하였다. 각 절별 학습한 내용을 WS-SGIC 및 WS-SGP 모델로 실습할 수 있도록 하였는데, 이론적인 학습을 바탕으로 범용적인 태양전지 모듈, 전력 변환 장치, 보호계전기를 활용하여 실습을 진행할 수 있다.

이 교재가 전력 계통의 태양광 발전에 대해서 고찰할 수 있는 능력을 키우는데 조금이라도 도움이 되기를 바란다.

목차

I. 신재생에너지
1. 신재생에너지 개요
2. 신생에너지
3. 재생에너지

II. 태양전지 특성
1. 실험장치 본체 및 모듈
2. 일사강도 및 태양전지의 개방전압, 단락전류
3. 태양전지 출력 특성
4. 태양전지 직ㆍ병렬 결선

III. 전력 변환
1. 직류 승압회로
2. 축전지의 과충방전 방지 회로
3. 독립형 시스템
4. 계통연계형 시스템
5. PWM 인버터
6. LC 필터
7. IGBT 특성

VI. 전력 보호
1. 보호계전기의 이해
2. CT, PT, DI, DO의 결선
3. 과전류 및 지락과전류 계전기
4. 저전압, 과전압, 지락과전압 계전기
5. 역상과전압, 불평형, 지락선택, 지락방향 계전기
6. 보호계전기 정정

작가정보

저자(글) 심헌