훌륭한 엔지니어링에도 불구하고 고장에서 자유로운 시스템은 없습니다. 고객 수락 및 후속 유지 보수를 위한 성능 기준을 수립하는 시운전이 필요한 이유입니다. 시운전은 태양광(PV) 시스템 성능뿐만 아니라 장비 수명, 안전성, ROI, 보증 등에도 중요합니다.
1단계: 태양광 시스템 설계 및 생산
현장에서 예상 생산량을 찾으려면 태양열 자원을 결정하고 패널에 발생할 수 있는 음영을 고려하십시오. 태양열 자원은 태양 피크 시간으로 측정되며, 이는 설비에서 하루에 평방미터당 1,000와트를 달성하는 시간입니다. 예를 들어, 캘리포니아의 많은 지역에서는 태양열 자원이 평방미터당 6,000와트, 즉 6 피크 태양시간으로 매우 우수합니다. Fluke IRR1 일사량 측정기를 사용하여 현장에서 실제 일사량(와트/m²)과 음영을 확인하여 기준을 개발합니다.
예를 들어 10kW PV 배열이 있다고 가정합시다. 예상 연간 생산량은 10kW 어레이 x 6 피크 태양 시간 x 365일 x 0.85(배선과 인버터의 전력 손실로 인해 15% 감소)를 곱하여 계산할 수 있습니다. 이 배열은 연간 18,615kWh의 에너지를 생산하거나 하루에 51kWh의 에너지를 생산해야 합니다.
2단계: PV 성능 측정
시스템을 설치한 후에는 시스템의 전기적 특성과 전지판의 실제 출력을 측정하여 시스템이 설계된 대로 작동하는지 확인하십시오.
PV 배열의 성능은 전류 전압(IV) 곡선을 기반으로 합니다. 인버터는 DC를 AC로 변환할 뿐만 아니라 스트링이 가장 많은 전력을 생산하는 전류와 전압(전력은 전압 x 전류이므로)을 캡처하여 전력 출력을 극대화합니다. 단락 전류(Isc)는 셀에서 나오는 최대 전류이며 양극 및 음극 와이어가 접촉하고 있어 전압 차이가 없기 때문에 전원이 공급되지 않습니다. 개방 회로 전압(Voc)은 셀에서 나오는 최대 전압입니다. 회로가 단락 상태이기 때문에 전원이 생성되지 않습니다. 모듈이 가장 많은 전력을 생성하는 지점을 최대 전력점(mpp)이라고 합니다.
어레이가 설계된 대로 작동하는지 확인하려면 모듈 데이터시트에 나열된 Voc 및 Isc를 알고 있어야 합니다. 설치 전후에 Voc 및 Isc를 측정하십시오.
Fluke 393 FC CAT III 클램프 미터로 Voc를 측정하여 양극 단자와 음극 단자 사이의 전압을 결정합니다. 393 FC는 CAT III 1500V / CAT IV 600V 정격으로, 태양열 설비와 같은 CAT III 환경에서 안전하고 안정적으로 측정할 수 있습니다. Fluke 64 MAX IR 온도계를 사용하여 Voc에 대한 온도의 영향을 설명하기 위해 모듈의 온도를 결정합니다(온도가 낮을수록 전압은 높아지고 그 반대도 마찬가지임). 393 FC는 Voc를 테스트하는 동안 오디오 극성 경고를 제공합니다. 역방향일 경우 컴바이너 박스 또는 다른 회로가 의도하지 않게 직렬로 연결되어 최대 인버터 입력 전압을 초과하는 전압이 발생할 수 있습니다.
Isc를 테스트하려면 모든 병렬 회로를 분리하고 회로를 안전하게 단락하십시오. 멀티미터를 통해 양극 단자와 음극 단자 사이의 전류를 측정합니다. 다이얼을 예상보다 큰 전류로 설정합니다. ISC 및 Voc 값을 Fluke Connect™ 앱에 기록하고 추세 확인 및 보고를 위해 저장합니다.
도체의 절연 저항, 모듈 간 및 모듈 및 랙 간 연결부, 접지 저항 등을 확인합니다. Fluke 1630-2 FC 접지 클램프를 사용하여 접지 저항을 측정하여 저항이 25옴 미만인지 확인합니다.
3단계: 변동 진단
올바르게 설치한 경우에도 PV 시스템이 예상 전기 생산을 충족하지 못할 수 있습니다. 인버터에는 최소 및 최대 입력 전류가 있고 그 이하 및 이상에서는 전력 출력이 없기 때문에 모듈에 지정된 전기적 특성을 갖는 것이 매우 중요합니다.
시나리오 1: 개방 회로 전압 또는 단락 회로 전류가 데이터시트보다 높거나 낮음
이 경우 스트링에 특성이 사양을 충족하지 않는 모듈이 하나 이상 있습니다. 개방 회로 전압이 범위를 벗어나면 인버터가 전력을 출력하지 못할 수 있습니다. 단락 회로 전류가 범위를 벗어났다는 것은 모듈 불일치가 있을 수 있음을 나타냅니다. 이는 가장 낮은 전류를 가진 모듈에 의해 스트링의 전류가 제한되기 때문에 전체 어레이의 성능이 심각하게 저하될 수 있습니다. 모듈을 식별하고 교체하십시오.
시나리오 2: 전력 출력이 낮음
전력 출력이 예상보다 낮은 경우 문제가 있을 수 있습니다. 출력의 일부 변동은 예상되지만, 예측된 출력보다 지속적으로 작을 경우 스트링 결함, 접지 결함 또는 음영의 신호일 수 있습니다.
한 가지 이유는 핫스팟에서 단락된 셀에 전류와 열이 누적되어 성능이 저하되고 화재가 발생할 수 있습니다. Fluke Ti480 PRO 적외선 카메라 또는 TiS75+ 열화상 카메라와 같은 열 이미저는 핫 스팟을 빠르게 식별할 수 있습니다.
접지 결함도 또 다른 이유이지만 각 도체와 장비 접지 도체(EGC)의 전압과 전류를 진단하고 테스트해야 합니다. 이 경우 표류 전류가 접지로 전달됩니다. EGC의 전압 및 전류는 접지 결함을 나타냅니다. 접지 결함은 손상된 도체 절연, 부적절한 설치, 핀치된 전선 및 수분으로 인해 발생할 수 있으며, 이로 인해 도체와 EGC 사이에 전기 연결이 생성될 수 있습니다. 문제의 원인을 찾아 손상된 와이어를 교체하거나 상태를 개선합니다.
전력 출력 저하의 다른 이유는 해당 위치의 음영과 기울기 및 나침반 방향(방위각)이 불량하기 때문일 수 있습니다. 태양열 경로 파인더를 사용하여 새로운 음영 소스를 찾아 가능하면 제거합니다. 패널이 태양을 더 직접적으로 향하도록 배열의 기울기 및 나침반 방향을 변경하는 것은 가능하지 않을 수 있지만 나중에 참조할 수 있도록 기울기 및 방위각을 알아야 합니다.
대규모 PV 시스템에서는 태양열 시스템의 전력이 역회전 후 변압기를 통과해 전압을 높인 뒤 절연 저항 감소가 흔히 발생하는 개폐기와 중전압 케이블로 이동합니다. 중간 전압 및 고전압 케이블의 경우 최대 10,000V까지 테스트할 수 있는 Fluke 1555 FC 10kV 절연 테스터를 사용하십시오.
배터리가 장착된 시스템의 경우 Fluke 500 시리즈 배터리 분석기를 사용하여 예상 배터리 전압 및 충전 상태를 실제와 비교합니다.