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1. 태양광 발전 시스템의 정의
PV 시스템 또는 태양광 발전 시스템이라고도 하는 광전지 시스템은 광전지를 통해 사용 가능한 태양 에너지를 공급하도록 설계된 전력 시스템입니다.
이는 햇빛을 흡수하여 전기로 변환하는 태양광 패널, 출력을 직류에서 교류로 변환하는 태양광 인버터, 작업 시스템을 설정하기 위한 장착, 케이블링 및 기타 전기 부속품을 포함한 여러 구성 요소의 배열로 구성됩니다.
또한 시스템의 전반적인 성능을 향상하고 통합 배터리를 포함하기 위해 태양광 추적 시스템을 사용할 수도 있습니다.
PV 시스템은 빛을 직접 전기로 변환하므로 난방 및 냉방에 사용되는 집중형 태양열 또는 태양열과 같은 다른 태양광 기술과 혼동해서는 안 됩니다. 태양광 어레이는 PV 시스템의 눈에 보이는 부분인 태양광 패널만 포함하며 시스템 균형(BOS)으로 요약되는 다른 모든 하드웨어는 포함하지 않습니다. PV 시스템은 수십 킬로와트에 이르는 용량을 갖춘 소형 옥상 장착형 또는 건물 일체형 시스템부터 수백 메가와트에 달하는 대규모 유틸리티 규모의 발전소까지 다양합니다. 오늘날 대부분의 PV 시스템은 계통 연결형인 반면, 독립형 또는 독립형 시스템은 시장의 작은 부분을 차지합니다.
움직이는 부품이나 환경 배출 없이 조용하게 작동하는 PV 시스템은 틈새시장 응용 분야에서 주류 발전에 사용되는 성숙한 기술로 발전했습니다. 옥상 시스템은 0.7~2년 이내에 제조 및 설치를 위해 투자된 에너지를 회수하고 30년의 서비스 수명 동안 순 청정 재생 에너지의 약 95%를 생산합니다. 태양광 발전의 성장으로 인해 PV 시스템 가격은 출시 이후 급격히 하락했습니다. 그러나 시장과 시스템 규모에 따라 다릅니다. 2014년 미국의 주거용 5kW 시스템 가격은 와트당 약 3.29달러인 반면, 보급률이 높은 독일 시장에서는 최대 100kW의 옥상 시스템 가격이 와트당 €1.24로 하락했습니다. 오늘날 태양광 PV 모듈은 시스템 전체 비용의 절반 미만을 차지하며 나머지는 나머지 BOS 구성 요소와 고객 확보, 허가, 검사 및 상호 연결, 설치 인건비 및 금융 비용을 포함하는 소프트 비용에 맡깁니다.
2. 현대 시스템
광전지 시스템은 빛의 형태로 태양 복사를 사용 가능한 전기로 변환합니다. 이는 태양 전지판과 시스템 구성 요소의 균형으로 구성됩니다. PV 시스템은 그리드 연결형과 독립형 시스템, 건물 일체형 시스템과 랙 장착형 시스템, 주거용 시스템과 유틸리티 시스템, 분산형 시스템과 중앙집중형 시스템, 옥상형과 지상 장착형 시스템 등 다양한 측면으로 분류될 수 있습니다. , 추적 대 고정 틸트 시스템, 신규 구축 대 개조 시스템. 다른 차이점으로는 마이크로인버터가 있는 시스템과 중앙 인버터, 결정질 실리콘을 사용하는 시스템과 박막 기술, 모듈이 있는 시스템 등이 있습니다.
모든 유럽 태양광 발전 시스템의 약 99%와 미국 태양광 발전 시스템의 90%가 전기 그리드에 연결되어 있는 반면, 독립형 시스템은 호주와 한국에서 다소 일반적입니다.
PV 시스템은 배터리 저장 장치를 거의 사용하지 않습니다. 분산 에너지 저장에 대한 정부 인센티브가 구현되고 저장 솔루션에 대한 투자가 점차 소규모 시스템에 대해 경제적으로 실행 가능해짐에 따라 이러한 상황은 바뀔 수 있습니다. 일반적인 주거용 태양광 어레이는 건물의 지붕이나 정면에 통합되지 않고 지붕에 랙에 장착되며 이는 훨씬 더 비쌉니다. 유틸리티 규모의 태양광 발전소는 값비싼 추적 장치를 사용하는 대신 기울어진 고정형 태양광 패널을 사용하여 지상에 설치됩니다. 결정질 실리콘은 전 세계적으로 생산되는 태양광 모듈의 90%에 사용되는 주요 소재인 반면, 경쟁사인 박막은 시장 점유율을 잃었습니다. 모든 태양광 전지 및 모듈의 약 70%가 중국과 대만에서 생산됩니다. , 유럽과 미국 제조업체는 5%에 불과합니다. 소형 옥상 시스템과 대형 태양광 발전소의 설치 용량은 유틸리티 규모 시스템에 대한 주목할만한 추세가 있음에도 불구하고 동일한 비율로 빠르게 증가하고 있습니다. , 새로운 설치에 대한 초점이 유럽에서 미국의 Sunbelt와 같은 햇볕이 잘 드는 지역으로 이동하고 있기 때문에 지상에 설치된 태양광 발전소에 대한 반대가 덜하고 투자자들은 비용 효율성을 더 강조합니다. 기술 발전과 제조 규모 및 정교함의 증가로 인해 태양광 발전 비용은 지속적으로 감소하고 있습니다. 전 세계적으로 수백만 개의 PV 시스템이 배포되어 있으며 주로 유럽에 있으며 독일에서만 140만 시스템이 있습니다. 북미에는 미국에 440,000 시스템이 있습니다. 기존 태양광 모듈의 에너지 변환 효율은 2004년 이후 15%에서 20%로 증가했으며 PV 시스템은 약 2년 만에 제조에 필요한 에너지를 회수합니다. 예외적으로 방사선이 조사되는 위치 또는 박막 기술을 사용하면 소위 에너지 투자 회수 기간이 1년 이하로 단축됩니다. 태양광 발전에 대한 우대 공급 관세와 같은 순 계량 및 재정적 인센티브 - 발전된 전기는 또한 많은 국가에서 PV 시스템 설치를 크게 지원해 왔습니다. 대규모 PV 시스템의 균등화된 전기 비용은 점점 더 많은 지역에서 기존 전력원과 경쟁할 수 있게 되었으며, 약 30개국에서 그리드 패리티가 달성되었습니다. 2015년 현재, 빠르게 성장하는 글로벌 PV 시장은 2006년 설치 용량의 약 40배인 200GW에 빠르게 접근하고 있습니다. 이러한 시스템은 현재 전 세계 전력 생산의 약 1%를 기여합니다. 용량 측면에서 PV 시스템을 가장 많이 설치한 국가는 현재 중국, 일본, 미국이며, 세계 용량의 절반은 유럽에 설치되어 있으며, 독일과 이탈리아는 각각 국내 전력 소비량의 7~8%를 태양광 PV로 공급합니다. 국제 에너지 기구(International Energy Agency)는 태양광 발전이 2050년까지 세계 최대의 전력 공급원이 될 것으로 예상하고 있으며, 태양광 발전과 집중형 태양열은 전 세계 수요에 각각 16%와 11%를 기여합니다.