분산형 태양광 발전 시스템에서는 그리드 커넥티드(Grid Connected), 오프 그리드(Off Grid), 마이크로그리드(Microgrid) 등 다양한 표현을 흔히 볼 수 있다. 그들 자신의 특징은 무엇입니까? 차이점은 무엇입니까? 실제로 이들은 분산형 태양광 발전과 관련된 여러 발전 시스템을 대표합니다. 본 글에서는 계통연계형 발전시스템, 계통연계형 발전시스템, 오프그리드 에너지저장 발전시스템, 마이크로그리드의 주요 특징을 소개할 뿐만 아니라, 이들을 전력망과의 연계, 에너지저장 측면에서 비교한다. 쉽게 참조할 수 있도록 스토리지 장비 요구 사항, 애플리케이션 시나리오 및 기타 측면을 표로 제공합니다.
그리드연계 발전시스템
그리드 연결형 태양광 발전 시스템은 공공 전력망에 직접 연결된 태양광 발전 시스템을 의미합니다. 이 시스템의 핵심 구성 요소에는 태양광 모듈, 그리드 연결 인버터, 양방향 계량기 및 전력망 자체가 포함됩니다. 그리드 연결형 인버터의 기능은 태양광 모듈에서 생성된 직류를 교류로 변환한 후 로컬 부하에 공급하는 것입니다. 잉여 전력은 양방향 계량기를 통해 전력망에 다시 판매됩니다.
그리드 연결형 발전 시스템은 외부 전력망에 의존하며 "자발적 자체 사용, 잉여 전력망 연결" 또는 "전체 그리드 연결" 작업 모드를 채택합니다. 정전이 발생하는 경우 시스템은 전력망으로의 역류를 방지하기 위해 작동하지 않으며, 이는 안전 위험을 초래할 수 있습니다.
오프 그리드 발전 시스템
오프 그리드 발전 시스템은 전력망과 독립적으로 작동하며 전력망에 연결되지 않습니다. 이는 태양광 모듈, 오프 그리드 인버터, 배터리 및 부하로 구성됩니다. 이 시스템은 완전히 독립적이며 그리드 전원 공급 장치에 의존하지 않으므로 그리드 적용 범위가 없는 원격 지역이나 정전이 자주 발생하는 지역에 적합합니다. 오프 그리드 시스템에는 야간이나 저조도 환경에서 사용할 수 있도록 에너지 저장 장치(일반적으로 배터리)가 장착되어 있어야 합니다.
오프 그리드 발전 시스템은 전력망에 의존하지 않고 "사용 중 저장" 또는 "사용 전 저장" 작업 모드에 의존하며 정전의 영향을 받지 않습니다. 이 시스템은 유연성과 기동성이 뛰어나며, 낮에 생산된 전기를 저장해 밤이나 빛이 없는 곳에서 사용할 수 있도록 배터리 등 에너지 저장장치를 갖춰야 한다.
하이브리드 에너지 저장 및 발전 시스템
하이브리드 에너지 저장 발전 시스템은 정전이 자주 발생하는 곳, 태양광 자가 사용으로 계통 연결을 위한 잉여 전력을 생산할 수 없는 곳, 자가 사용 전기 가격이 계통 연결 가격보다 훨씬 높거나 최고 전력 가격이 높은 곳에서 널리 사용됩니다. 밸리 전기요금보다 훨씬 비싸요.
시스템은 태양광 모듈, 태양광 하이브리드 통합 기계, 배터리, 부하 등으로 구성됩니다. 태양광 어레이는 조명 아래에서 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하고 태양광 제어 인버터 통합 기계를 통해 부하에 전력을 공급하고 배터리를 충전합니다. 빛이 없을 때 배터리는 태양광 제어 인버터 통합 기계에 전원을 공급한 다음 AC 부하에 전원을 공급합니다.
계통연계형 발전시스템에 비해 이 시스템에는 충방전 컨트롤러와 배터리가 추가된다. 정전이 발생해도 태양광 발전 시스템은 계속 작동할 수 있으며 인버터는 오프 그리드 모드로 전환하여 부하에 전력을 공급할 수 있습니다.
마이크로그리드
마이크로그리드는 분산 전원(예: 태양광 발전, 풍력 발전), 부하, 에너지 저장 시스템 및 제어 장치로 구성된 배전 네트워크입니다. 대규모 전력망에서의 발전, 송전, 배전 및 사용의 광역 통합에 비해 마이크로그리드는 주로 분산 재생 에너지의 현장 소비 및 대규모 전력망과의 에너지 교환을 달성합니다.
마이크로그리드는 독립적인 전력망으로 작동하거나 주 전력망에 연결되어 전기 에너지를 교환할 수 있습니다. 마이크로그리드 시스템은 유연성과 효율성이라는 특성을 갖고 있어 분산 전원과 재생 에너지의 대규모 통합을 촉진할 수 있습니다.
마이크로그리드에서는 분산 에너지의 변동을 완화하기 위해 에너지 관리 시스템을 통해 주 그리드, 분산 전원 및 에너지 저장 시스템 간의 협업 제어가 달성됩니다.
다양한 시스템 비교표
| 비교항목 | 그리드연계 발전시스템 | 오프 그리드 발전 시스템 | 하이브리드 에너지 저장 및 발전 시스템 | 마이크로그리드 시스템 |
| 전력망과의 연결 관계 | 공공 전력망에 직접 연결하면 잉여 전력을 그리드로 전송하거나 그리드에서 전기를 얻을 수 있습니다. | 외부 전력망 공급에 의존하지 않고 전력망 작동과 완전히 독립되어 전력망 적용 범위가 없는 지역에 적합합니다. | 전력망에 연결하거나 정전 중에 독립적으로 작동할 수 있으며, 그리드 연결 및 오프 그리드의 두 가지 작동 모드를 사용할 수 있습니다. | 필요할 때 외부 전력망에 연결해 독립적으로 운영할 수 있어 해당 지역의 에너지 자급자족을 달성할 수 있다. |
| 에너지 저장 장치에 대한 수요 | 일반적으로 잉여 전력은 그리드로 직접 전송될 수 있으므로 에너지 저장 장치는 필요하지 않습니다. | 낮에 생산된 전기를 밤이나 빛이 없을 때 사용할 수 있도록 에너지 저장 장치(예: 배터리)를 장착해야 합니다. | 전력망이 없는 경우 독립적인 작동을 위해서는 에너지 저장 장치도 필요합니다. | 지역 내 전력 공급과 수요의 균형을 맞추고 에너지 효율성을 향상시키기 위한 에너지 저장 장치가 포함될 수 있습니다. |
| 애플리케이션 시나리오 | 도시 및 교외 지역의 주거용 및 상업용 건물은 물론 대규모 태양광 발전소에도 적합합니다. | 산간 지역, 섬과 같이 전력망이 적용되지 않는 원격 지역 및 지역에 적합합니다. | 정전이 자주 발생하는 지역이나 에너지 자급률을 높이고 싶은 사용자에게 적합합니다. | 산업단지, 대학 캠퍼스 등 소규모 공간에 적합하며 자체 관리 및 에너지 최적화가 가능합니다. |
| 시스템 복잡성 및 비용 | 구조가 비교적 간단하고, 에너지 저장장치가 필요하지 않아 비용이 저렴하다. | 구조가 복잡하고 비용이 높기 때문에 에너지 저장 장비와 독립적인 제어 시스템이 필요합니다. | 구조가 복잡하고 비용이 높기 때문에 그리드 연결 모드와 오프 그리드 모드 모두에서 작동하는 인버터와 에너지 저장 장치가 필요합니다. | 구조는 가장 복잡하고 비용이 많이 들며, 여러 에너지원, 에너지 저장 시스템, 복잡한 에너지 관리 시스템의 통합이 필요합니다. |
| 전원공급장치의 안정성과 신뢰성 | 전원 공급 장치는 전력망의 안정성에 따라 달라지며 정전 중에도 시스템 작동이 중지됩니다. | 전원 공급 장치는 완전히 독립적이며 전력망의 영향을 받지 않지만 날씨와 에너지 저장 용량에 따라 제한됩니다. | 그리드 연결과 오프 그리드의 장점을 결합하여 정전 중에도 계속 전력을 공급할 수 있어 전력 공급의 안정성과 신뢰성이 향상됩니다. | 지역 내 전력 공급과 수요의 균형을 달성하여 전력 공급의 안정성과 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다. |
이 표를 통해 각 태양광 발전 시스템에 대한 그리드와의 연결 관계, 에너지 저장 장비 요구 사항, 응용 시나리오, 시스템 복잡성 및 비용, 전원 공급 장치의 안정성과 신뢰성의 차이를 시각적으로 확인할 수 있습니다. 이는 특정 애플리케이션 요구 사항 및 조건에 따라 적절한 시스템 유형을 선택하는 데 도움이 됩니다.