태양광 시스템의 I-V 곡선을 분석하려면 I-V 곡선 트레이서를 사용하여 그림자나 온도와 같은 환경 영향을 고려해 측정한 곡선을 표준 또는 예상 곡선과 비교합니다.
"PV 배열 문제 해결 흐름도"는 포괄적인 현장 경험, PV 모듈 신뢰성 관련 문헌 검토 및 NREL(National Renewable Energy Laboratory)의 전문가 의견을 바탕으로 개발된 종합 가이드입니다. Fluke Solmetric PVA 1500과 같은 I-V 곡선 트레이서는 태양광 시스템의 하드웨어 성능 문제를 식별하는 데 도움이 되는 상세한 통찰력을 제공합니다. 그러나, 그림자, 오염, 방사 조도, 온도, 측정 기술과 같은 요소 때문에 PV 성능 측정이 더 복잡해질 수 있습니다.
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이 문서에서 논의하는 6가지 유형의 모든 I-V 곡선 편차가 여기에 나와 있습니다. 편차는 흐름도에서 고려하는 순서에 따라 번호가 지정됩니다.
유용한 I-V 곡선 캡처
먼저 테스트에서 유용한 I-V 곡선을 반환하는지 확인합니다. 그렇지 않은 경우 테스트 리드가 올바르게 연결되었는지 확인합니다. 올바르게 연결되었다면 소스 회로가 불완전할 수 있습니다. 직렬 퓨즈가 장착되었는지 확인하고, 장착되었으면 퓨즈의 연속성을 확인합니다. 직렬 퓨즈를 점검했으면 소스 회로 배선 문제일 수 있습니다. 장애가 발생한 모듈을 테스트하기 전에 모듈 상호 연결이 열려 있는지 확인하고 탄 자국과 같은 손상 흔적이 있는지 살펴볼 수 있습니다.
드문 경우지만, 테스트에서 좁은 세로 형태의 드롭아웃 또는 하향 스파이크가 발생하는 I-V 곡선을 반환하기도 합니다. 테스트 리드가 밀리거나 버트 스플라이스가 잘못 결합(크림프)된 경우와 같이 간헐적 전기 상호 연결이 원인일 수 있습니다. PV 소스 회로에 간헐적 연결이 나타나는 경우 회로를 격리하고 필요한 복구를 수행합니다.
정상 상태에서의 모양 & 성능
현장 성능 문제를 해결하려는 경우 모듈 명판 데이터 또는 주변 회로의 측정값에 기반하여 표준과 비교해야 할 수도 있습니다. Fluke Solmetric PVA 1500과 같은 I-V 곡선 트레이서는 소프트웨어를 사용하여 표준 테스트 조건에서 성능 특성을 예측하고 현장 조건에 맞게 조정합니다. 정상적인 I-V 곡선 모양과 90% 및 100% 사이의 성능 계수는 일반적으로 PV 소스 회로나 모듈이 올바르게 작동하고 있음을 나타냅니다.
I-V 곡선 편차 식별
I-V 곡선 편차는 여러 유형으로 나타날 수 있으며, 원인도 다양합니다. 이러한 편차에는 곡선의 계단 모양 또는 노치(notch)가 포함될 수 있으며 그림자 또는 손상된 셀 등의 문제로 인한 전류 불일치를 나타냅니다.
1. 계단식 I-V 곡선
첫 번째 편차 유형인 I-V 곡선의 계단 또는 노치는 테스트 회로의 전류 불일치와 관련이 있습니다. 곡선의 계단 모양은 바이패스 다이오드가 활성화되어 빛이 약하거나 빛을 덜 받는 셀 주위로 전류가 통과할 때 발생합니다. 계단의 수와 폭은 그림자 밀도와 범위에 따라 달라집니다. 균일하지 않은 오염, 부분 그림자, 손상된 셀이나 셀 스트링 또는 단락된 바이패스 다이오드를 비롯한 많은 조건에서 전류 불일치가 발생합니다.
2. 단락 회로 저전류
그렇지 않으면 운영자 오류, 불량한 방사 조도 측정, 그림자나 오염 또는 모듈 성능 문제로 인해 정상적인 I-V 곡선에서 Isc 수치가 예상보다 낮게 나타날 수 있습니다. 이러한 문제 중 일부는 해결 가능하므로 문제 해결 흐름도에서는 이러한 두 번째 유형의 편차를 조기에 해결합니다.
3. 낮은 개방 회로 전압(Voc)
문제 해결 흐름도의 세 번째 편차 유형은 낮은 Voc입니다. 셀 온도가 잘못 측정되면 낮은 Voc가 나타날 수 있습니다. 또한 특정 테스트 환경에서 그림자로 인해 Voc가 낮아질 수도 있습니다. 하드웨어 문제가 원인일 수도 있습니다. 그러나, 개방 회로 전압은 모든 PV 모듈 매개변수 중 노화 속도가 가장 낮기 때문에 낮은 Voc의 원인이 셀 저하라고 결론짓기 전에 다른 원인을 고려해야 합니다.
4. 더 둥근 무릎 모양 부분
네 번째 유형의 I-V 곡선 편차에서는 무릎 모양이 예상보다 더 둥근 것 입니다. 종종 더 둥근 무릎 영역이 뚜렷한 I-V 곡선 손상인지, 아니면 곡선의 기울기 변화로 인한 착시인지 구분하기 어렵습니다. 둥근 무릎 모양만 보면 노화 과정의 징후일 수도 있습니다. 추이를 식별하고 추적하려면 시간 경과에 따라 회로를 다시 테스트하고 모니터링해야 합니다.
5. 저전압 비율
다섯 번째 I-V 곡선 편차에서는 I-V 곡선의 수직 다리에서 기울기가 예상보다 더 낮습니다. 측정된 곡선과 예측 곡선을 시각적으로 비교하거나 스트링 측정 모집단에서 전압 비율 값을 비교하여 이 조건을 감지할 수 있습니다. 이때 곡선에는 불일치로 인한 계단 모양이 없어야 합니다. 전압 비율을 계산하려면 다음 수식을 사용합니다. VMP ÷ VOC. 전압 비율은 I-V 곡선의 수직 다리에서 이례적인 기울기를 보이는 스트링을 식별하는 데 유용한 지표입니다.
6. 저전류 비율
마지막으로 여섯 번째 I-V 곡선 편차에서는 수평 다리에서 기울기가 예상보다 더 높습니다. 측정된 곡선과 예측 곡선을 시각적으로 비교하거나 스트링 측정 모집단에서 전류 비율 값을 비교하여 이 조건을 감지할 수 있습니다. 이때 곡선에는 불일치로 인한 계단 모양이 없어야 합니다. 전류 비율을 계산하려면 다음 수식을 사용합니다. IMP ÷ ISC 전류 비율은 I-V 곡선의 수평 다리에서 이례적인 기울기를 보이는 스트링을 식별하는 데 유용한 지표입니다. 하드웨어 문제를 조사하기 전에 그림자, 오염 및 방사 조도 측정 오류부터 배제합니다.
문제 해결에서 I-V 곡선 트레이서 사용
Fluke Solmetric PVA 1500과 같은 I-V 곡선 트레이서는 PV 시스템의 문제를 해결하는 데 중요한 역할을 합니다. 문제 식별을 위한 자세한 데이터를 제공할 뿐만 아니라 시간 경과에 따른 시스템 성능을 문서화하고 모니터링하는 데에도 도움이 됩니다.
PV 시스템의 효과적인 문제 해결을 위해서는 하드웨어 및 환경 요인에 대한 포괄적인 이해가 필요합니다. Fluke Solmetric PVA 1500과 같은 고급 도구를 사용하고 체계적인 방법론을 따르면 태양광 시스템의 성능 문제를 진단하고 해결할 때 정확성과 효율성이 크게 향상됩니다.