본 논문에서는 AJAX(Asynchronous JavaScript And XML)를 이용하여 태양광 인버터의 모니터링 시스템을 구현하고자 한다. AJAX는 DHTML(Dynamic Hyper Text Makeup Language)과 다른 자바스크립트 기술 등과 함께 RIA(Rich Internet Application)를 만들 수 있는 기술 중 하나이다. 이를 사용하여 일반 응용프로그램에 필적하는 강력한 응용프로그램을 만들 수 있다. 기존의 데이터 처리 기법으로는 동일 페이지에서 데이터의 Request와 Response를 동적으로 처리할 수 없다. 하지만 비동기 통신 방법인 AJAX 기반 기술을 이용하면 직관적이며 데이터 변동 상태를 실시간으로 제공하기 때문에, 한 페이지 내에서 모든 기능을 실행할 수 있고 페이지 전환 없이 데이터 전송량이 현저히 작은 AJAX를 사용하여 효율적인 관리 및 모니터링 할 수 있기 때문에 태양광 인버터모니터링 시스템에 AJAX를 적용하여 효율적인 모니터링 시스템을 구현하였다.
최근 태양전지 모듈 내부에 습기 침투 및 EVA Sheet의 배부름 현상, 프레임 Seal이 녹아내리는 현상, 설치 후 1년 지난 모듈에서 발전성능이 저하되는 현상 등이 발생하고 있다. 국내에 5~7년 이전에 설치된 태양전지 모듈에서 백화현상 및 전극 부식 현상, 절연파괴 현상 등이 나타나기 시작하여 발전성능 저하로 이어지고, 장기 신뢰성 및 장수명 기술에 대한 커다란 문제점이 대두되고 있다. 따라서 이러한 문제점들을 해결하기 위해 태양전지 모듈의 내구성 확보 및 노화 진행을 모니터링할 수 있는 기능을 포함하는 마이크로 인버터 (MiCrco Inverter Converter, 이하 MiC) 개발 및 MiC에서 모니터링 데이터를 기반으로 태양전지 모듈의 노화를 판단할 수 있는 스마트 모니터링 프로그램이 제시되고 있다. 또한, 태양전지 모듈의 모니터링 기능을 강화한 MiC와 IT 융합을 통한 체계적 운영 관리를 통한 고효율 태양광 스마트 감시 시스템이 되기 위해서는 MiC 내의 SoC (System On Chip)는 태양전지 모듈에 대한 환경정보를 복합적으로 감지하고 필요시 통신 및 제어를 수행할 수 있는 기능들이 요구되고 있다. 이러한 요구사항들을 기반으로 본 논문에서는 SoC 기반 보급형 MIC 스마트 태양광발전시스템 기술개발을 목적으로 연구하고자 한다.
스마트 그리드(smart grid) 기술은 전력 공급자와 소비자 사이를 실시간으로 전력정보를 교환함으로써 전력의 효율성을 높이는 전력망 관리 기술이다. 최근에는 유지보수 및 설치가 용이한 태양광 발전시스템에 대한 적용이 늘고 있다. 그러나 태양광 발전 시스템은 고장진단이 어려우며, PV(PhotoVoltaics) 어레이 및 인버터(inverter) 등의 결함과 기타 잠재적인 출력저하 요소로 인하여 발전량이 감소하기도 한다. 이처럼 태양광 발전 시스템을 통하여 안정적인 에너지 포집과 관리 및 조속한 고장 검출이 필수 요구사항이라 할 수 있다. 본 논문에서는 태양광 발전 시스템을 대상으로 전력 생산량 및 이상 동작 현상을 모니터링하고 외부 환경을 계측하는 계측모듈을 개발하고, 계측된 정보 데이터를 전송할 수 있는 통신모듈을 통하여 원격지에서 태양광 발전 시스템의 동작 상태를 모니터링 하도록 설계하였다. 또한 스마트폰을 기반으로 구축된 태양광 발전 시스템을 실시간으로 관리하고 모니터링 할 수 있는 모바일 관리 시스템을 제시하고자 한다.
The solar power system comprises a solar battery that directly converts light energy to electrical energy with a photovoltaic effect and a power converter system, that is, inverter that converts direct current power, which is generated from solar battery to common alternating current. In this paper, database was constituted through remote monitoring supervision measurement for the long-time positive operation of 3kW solar power system installed within the solar energy positive research complex of Chosun University. As a result of analyzing the reduction of the efficiency of solar battery and inverter that are compositional components of PV system through an analysis on the acquired data, the PV output was proven over 65% of the total output when insolation intensity exceeded 600W/m2 in 2005, and the array conversion efficiency dropped much more than rating; meanwhile, insolation intensity dropped below 600W/m2. Therefore, it has been demonstrated that approximately 35% of the entire amount of PV output operated under the condition that the inverter efficiency rate dropped rapidly by 60 to 70%.
This paper presents the isolation and performance evaluation of PV systems installed at Tibet area of China in order to identity the key factors that determines system operation at a severe climate conditions and promote the cooperation of PV technology between Korea and China. The installed systems consist of 100kW on-grid connected PV systems, BOS(balance of systems), data acquisition and transmission equipments. The Korea side supplied the solar cell, BOS like as inverter, control box and monitoring system. And the Chinese side assembled solar module by using Koreans solar cells, constructed site and built control house.
본 연구는 IOT 장비인 라즈베리파이를 마스터(master)로 이용하고 인버터를 슬레이브(slave)로 하여 모드버스 TCP 통신을 기반한 태양광 발전 모니터링 시스템을 제안하였다. 본 모델은 라즈베리파이에 다양한 센서를 추가하여 태양광 발전소의 모니터링에 필요한 정보를 추가하였으며, 실시간 발전량 예측을 통해 발전량 예측과 모니터링 정보를 스마트 폰으로 송신하였다. 또한, 서버에 태양광 발전소에서 지속해서 생성되는 정보를 빅데이터로 구축하였으며, 발전량 예측을 위한 딥러닝 모델을 학습하여 갱신하였다. 연구 결과로서 인버터에서 라즈베리파이로 모드버스 TCP 기반으로 안정적인 통신이 가능하였고, 라즈베리파이에서 학습된 딥러닝 모델로 실시간 예측이 가능하였다. 서버는 빅데이터로 다양한 딥러닝 모델 학습이 가능하였으며, LSTM이 학습 오차 0.0069, 테스트 오차 0.0075, RMSE 0.0866 등으로 가장 좋은 오차를 보임을 확인하였다. 본 모델은 다양한 제조사의 인버터에 대해서 보다 간단하고 편리하며 발전량을 예측할 수 있는 실시간 모니터링 시스템 구현이 가능함을 제시하였다.
This paper present the performance evaluation of PV systems installed at Tibet area of China in order to identity the key factors that determines system operation at a severe climate conditions and promote the cooperation of PV technology between Korea and China. The installed systems consist of 100kW on-grid connected PV systems, BOS(balance of systems), data acquisition and transmission equipments. The Korea side supplied the solar cell, BOS like as inverter, control box and monitoring system. And the Chinese side assembled solar module, constructed site and built control house. It has been shown that the average radiation per monthly from Tibet is 1.5 times larger than that from Mokpo. Also, radiation time from Tibet is 2hour higher than that from Korea.
International journal of advanced smart convergence
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제11권3호
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pp.187-196
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2022
In this paper, we propose an example of designing and constructing a roof-type solar power plant structure equipped with a Pseudo-BIPV (Building-Integrated Photovoltaic) shape suitable for use as a roof of a small warehouse with a sandwich-type panel structure. As the characteristics of the roof-type solar power generation facility to be installed in the small warehouse proposed in this study, the shape of the roof is not a general A type, but a right-angled triangle shape with the slope is designed to face south. We chose a structure in which an inverter for one power plant and a control facility are linked by grouping several roofs of buildings. In addition, the height of the roof structure is less than 20 cm from the floor, and it has a shape similar to that of the BIPV, so it is building-friendly because it is almost in close contact with the roof. At the same time, the roof creates a reflective light source due to the white color. By linking this roof with a double-sided solar panel, we designed it to obtain both the advantage of the roof-friendliness and the advantage of efficiency improvement for the electric power generation based on the double-sided panel. Compared to the existing solar power generation facilities using A-shaped cross-sectional modules, the power generation efficiency of roofs in this case is increased by more than 11%, which we can confirm, through the comparison analysis of monitoring data between power plants in the same area. Therefore, if the roof-type solar structure suitable for the small warehouse we have presented in this paper is used, the facilities of electric power generation is eco-friendly. Further it is easier to obtain facility certification compared to the BIPV, and improved capacity of the power generation can be secured at low material cost. It is believed that the roof-type solar power generation facility we proposed can be usefully used for warehouse or factory-based smart housing. Sensor devices for monitoring, CCTV monitoring, or safety and environment management, operating in connection with the solar power generation facilities, are linked with the Internet of Things (IoT) solution, so they can be monitored and controlled remotely.
The number of the PV systems installed in south korea has been gradually increasing. Interest of operation & management of PV System is rising up as PV System installation trends to increase. The vital function of operation & management is the monitoring system. Most monitoring systems are only available for equipment of suppliers and manufacturers. In this study, a monitoring system was implemented to support multi-domain equipment (inverter, junction box, water distribution board, environmental sensors) that are not limited to specific manufacturers. Monitoring system includes a visualization function, which makes it easy for users to check the power generation and the operation status of the equipment of PV System. In the future, this monitoring system will be utilized as an operation & maintenance foundation element in the PV system industry.
The purpose of this study is to design the algorithm, Predictive Service Component - PSC, for forecasting and judging obsolescence of solar system that is implemented based on the micro-inverter. PSC proposed in this study is suitable for monitoring of distributed power generation systems. It provides a diagnosis functionality to detect failures and anomaly events. It also can determine the aging of PV systems. The conclusion of this study shows the research and development of this kind of integrated system using PSC will be needed more and varied in the near future.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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