지붕형 태양광·노후 발전소 출력 증대 핵심 솔루션 ‘주목’
스트링 단위 최적 전력 조정으로 발전량 ‘최대 23%’ 극대화
RSD 기술로 화재 안전성 확보...“공공·산업 태양광 확대 기대”

스마트파워의 스트링옵티머 프로세스.

태양광발전소의 출력 저하 문제를 해결하기 위한 기술로 스마트파워의 ‘스트링옵티머’가 주목받고 있다. 건물 지붕 구조에 따른 발전 편차를 줄이고,

장기 운영으로 출력이 저하된 발전소의 전력 생산을 극대화할 수 있는 이 기술은 특히 지붕형 태양광 발전과 발전차액지원제도(FIT) 종료 이후의 노후 태양광발전소에 최적화된 솔루션으로 평가된다.

태양광발전소의 출력을 결정짓는 가장 중요한 요소 중 하나는 패널이 태양을 얼마나 효과적으로 받을 수 있는지다.

그러나 대부분의 건물 지붕은 태양광 발전을 고려하지 않은 상태에서 설계돼, 지붕과 패널 방향 불일치로 발전 편차가 발생한다.

이로 인해 동일한 용량의 발전설비라도 입사각 차이로 인해 실제 발전량에는 큰 차이가 있다.

스마트파워의 스트링옵티머는 이러한 문제를 해결하기 위해 스트링 단위에서 발전량을 실시간 조정하는 ‘PMax Searching’ 기능을 제공한다.

각 스트링에서 최적의 전력 출력을 유지하도록 조정해 발전소 전체의 출력 증대 효과를 극대화하는 방식이다.

기존 인버터는 스트링 간 편차를 조정하는 기능이 제한적이지만, 스트링옵티머를 적용하면 발전소 내 각 스트링의 발전량이 균형을 이루면서 전력 생산량이 증가하고, 발전 효율이 높아지는 효과를 기대할 수 있다.

스마트파워 관계자는 “한국의 지붕형 태양광발전소는 대부분 패널을 최적의 각도로 배치하기 어려운 환경에서 설치되다 보니, 발전 편차가 심할 수밖에 없다”며 “스트링옵티머를 적용하면

패널 개별 출력이 최적의 조건에서 작동하도록 조정돼 발전소 전체 수익성이 높아질 수 있다”고 설명했다.

태양광발전소에서 발생할 수 있는 또 다른  문제는 화재 및 감전 위험이다. 

태양광 모듈과 인버터, 접속반 등을 포함한 발전 설비가 한 번에 연결돼 있기 때문에, 단 한 곳에서 문제가 발생하더라도 전력 계통 전체로 사고가 확산될 가능성이 크다.

특히, 전압이 높은 대형 발전소의 경우, 화재가 발생하면 소방관이 감전 위험으로 인해 즉각적인 진압이 어려운 경우도 많다.

스트링옵티머는 급속차단(RSD; Rapid ShutDown) 기술을 활용해 화재 발생 시 모듈 단위에서 전력을 차단할 수 있다. 소방관의 현장 도착 전부터 발전설비 내부에서 전압을 낮춰 추가 피해를 예방할 수 있는 것.

이를 통해 접속함, 인버터, 계통배전반 등 다른 주요 설비의 손상을 방지하고, 신속하고 안전한 화재 진압이 가능해진다.

다수 발전소에서 발전량 증대 효과도 입증했다. 기존 태양광발전소의 일일 발전량을 측정해 기준값을 설정한 뒤, 스트링옵티머를 설치한 후 동일 조건에서 발전량을 다시 측정하고 비교 분석을 진행했다.

수집된 데이터는 스마트파워의 데이터 분석 시스템을 통해 검토됐으며, 실제 인버터에 병입되는 전력이 기존보다 증가했는지 검증했다.

경기도 소재 한 발전공기업 소유 태양광발전소는 스트링옵티머 적용 후 발전 기여도가 4.90% 증가했다.

지난해 1월 적용 직후 당월 발전 기여도는 12.41%를 기록하며 발전량이 뚜렷하게 증가했고, 이후 6월에도 9.85%를 유지하며 안정적인 효과를 보였다.

충북 충주 소재 한 태양광발전소도 제품 적용 후 발전 기여도가 14.91% 증가해 가장 높은 효율 향상 효과를 기록했다.

지난 2023년 11월 적용 직후 당월 발전 기여도는 29.81%까지 상승했고,

이후 작년 6월 기준 56.74%의 누적 부스팅 비율을 보이며 장기적으로도 발전량 증가 효과가 지속되고 있는 것으로 나타났다.

향후 스트링옵티머는 지붕형 태양광뿐만 아니라, 대규모 태양광발전소와 노후 발전소에도 적용될 가능성이 높다는 게 회사측 판단이다.

기존 발전소가 겪는 출력 저하와 안전 문제를 동시에 해결할 수 있기 때문이다.

FIT 제도로 설치된 태양광 발전소들은 최소 15년 이상의 경년열화로 인해 발전 편차가 생길 가능성이 높다. 

이에 따라 스트링옵티머를 적용하면 숨은 전력을 인버터 단위로 병입시켜 3~23%의 출력 증대 효과를 기대할 수 있다.

한편, 스마트파워의 스트링옵티머는 혁신제품 인증과 조달우수제품 인증을 획득했으며, 이를 통해 정부 및 공공기관 태양광 사업에서도 적용 가능성이 높아지고 있다고 회사 측은 밝혔다.

스마트파워 관계자는 “스트링 단위 직렬 전압 DC1500V, 발전소 용량 1MW 기준으로 투자비를 약 3년 내 회수 가능할 정도로 경제성도 갖췄다”고 강조했다. 

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