모듈 수준 전력 전자 장치(MLPE)는 음영 손실을 제거하고 패널별 모니터링을 가능하게 합니다. 올바른 응용 프로그램에서 제공됩니다. 음영 처리되지 않은 개방형 어레이에서는 최소한의 이점으로 비용을 추가합니다. 이 가이드는 어떤 MLPE 솔루션을 지정할 가치가 있는지 결정하는 데 도움이 됩니다.
MLPE가 해결하는 핵심 문제
표준 스트링 인버터 시스템에서는 스트링의 모든 모듈이 동일한 전류에서 작동합니다. 20개의 스트링 중 하나의 모듈이 음영 처리되고 정상 전류의 50%를 생성하는 경우 스트링의 다른 모든 모듈이 강제로 작동 중지됩니다. 즉, 바이패스 다이오드 동작에 따라 전체 스트링 출력이 30~50% 감소할 수 있습니다. MLPE는 모듈 간의 전기적 종속성을 끊습니다. 각 모듈은 자체 최대 전력 지점에서 독립적으로 작동하므로 한 모듈의 음영이나 불일치가 다른 모듈에 영향을 미치지 않습니다.
마이크로인버터: 완전 분산형 AC 변환
마이크로인버터는 각 모듈 바로 뒤에 장착된 소형 인버터로, 모듈 수준에서 DC를 AC로 변환합니다. AC 출력은 건물 배선에 직접 공급됩니다.
- 장점: 각 모듈은 완전히 독립적입니다. 지붕에 고전압 DC가 없습니다(신속한 종료 규정 준수가 단순화됨). 모듈 수준 모니터링 표준입니다. 25년 보증 공통(Enphase IQ8 시리즈). 한 번에 하나의 패널을 쉽게 확장할 수 있습니다.
- 단점: 스트링 시스템보다 와트당 비용이 더 높습니다($0.10–0.20/W 프리미엄). 지붕에 잠재적인 실패 지점이 더 많아졌습니다. 패널 간 AC 배선은 DC 스트링 배선보다 더 복잡합니다. 비용으로 인해 대규모 상업용 어레이(>200kWp)에는 적합하지 않습니다.
- 가장 적합한 대상: 주거용, 소규모 상업용(10~100kWp), 복잡한 다중 방향 옥상, 국부적인 음영이 상당한 현장, 엄격한 신속한 종료 요구 사항이 있는 시장(NEC 2017+)
문자열 최적화 프로그램(DC 최적화 프로그램): 부분 MLPE
DC 최적화 장치(SolarEdge, Tigo)가 각 모듈에 부착되어 DC의 모듈 수준에서 전력 출력을 최대화하지만 AC 변환을 위해 여전히 DC 전력을 중앙 또는 스트링 인버터로 보냅니다. 인버터가 변환을 수행합니다. 최적화 프로그램은 모듈 수준 MPPT를 처리합니다.
- 장점: 마이크로인버터보다 비용이 저렴합니다. 스트링 인버터의 효율성과 신뢰성 이점을 유지합니다. SolarEdge Safe DC 기능은 인버터가 꺼져 있을 때 지붕 전압을 1V로 낮춥니다. 모듈 수준 모니터링. 수확량 증가와 비용의 균형이 잘 맞습니다.
- 단점: 옵티마이저와 인버터 사이에는 여전히 고전압 DC가 있습니다(안전 DC와 관련성이 낮음). 호환 가능한 인버터가 필요합니다(SolarEdge P 시리즈 최적화 프로그램에는 SolarEdge 인버터가 필요함). 옵티마이저는 각 모듈에 실패 지점을 추가합니다. Tigo 옵티마이저는 더 유연하지만(모든 인버터와 작동) 기능이 적습니다.
- 가장 적합한 대상: 적당한 음영 또는 혼합 방향이 있는 상업용 옥상, 기존 스트링 인버터 시스템의 개조(Tigo 선택적 배포), 전체 마이크로인버터 비용이 정당화되지 않는 시스템
MLPE를 사용하지 말아야 할 경우
MLPE는 시스템 하드웨어 비용에 10~25%를 추가합니다. 많은 상용 응용 프로그램에서는 다음과 같이 정당화되지 않습니다.
- 개방형 지상 장착: 음영 없음, 균일한 레이아웃 — 스트링 인버터는 훨씬 저렴한 비용으로 MLPE 시스템에 거의 동일한 PR을 제공합니다.
- 대형 평면 상업용 옥상: 어레이가 적절한 행 간 간격을 두고 장애물 없이 설계되면 MLPE는 최소한의 수율 이득을 추가합니다.
- 예산이 제한된 시장: CIS, 남아시아 및 MENA 일부 지역에서는 MLPE 프리미엄이 현지 전기 요금을 고려하여 합리적인 기간 내에 상환되지 않습니다.
비교표
| 요인 | 마이크로인버터 | DC 옵티마이저 | 표준 스트링 인버터 |
|---|---|---|---|
| 모듈 독립성 | 전체(모듈당 AC) | 전체(모듈당 DC MPPT) | 없음(문자열 수준) |
| 음영 허용 오차 | 우수 | 우수 | 나쁨~보통 |
| 비용 프리미엄 | 높음(+15~25%) | 중간(+8–15%) | 기준선 |
| 지붕 위의 고전압 DC | 아니요 | 예(Safe DC로 완화됨) | 예 |
| 모니터링 세분성 | 모듈 수준 | 모듈 수준 | 문자열 수준 |
| 보증 | 25년 | 25년(SolarEdge) | 5~12세 |
| 최적의 배열 크기 | <200kWp | 50~5,000kWp | 모두 |
투자 회수 계산
MLPE를 지정하기 전에 숫자를 실행해 보십시오. 200kWp 시스템의 DC 옵티마이저 비용이 추가로 $18,000이고 추가로 8%(16,000kWh/년, $0.12/kWh = $1,920/년)를 생성하는 경우 옵티마이저 프리미엄은 9.4년 만에 회수됩니다. 음영 처리되지 않은 시스템에서는 2%만 이득을 얻을 수 있으며 투자 회수 기간은 시스템 수명보다 긴 37년까지 늘어납니다. 음영 분석이 지원하는 경우에만 MLPE를 지정하십시오.