모든 태양 에너지 생산량 추정치는 자원 번호, 즉 햇빛이 현장에 얼마나 많은 양, 어떤 형태로, 어느 방향에서 도달하는지로 시작됩니다. GHI(전역 수평 복사조도), DNI(직접 일반 복사조도), DHI(확산 수평 복사조도)의 세 가지 복사 조도 구성 요소는 해당 리소스의 다양한 측면을 설명합니다. 시스템 유형에 적합한 것을 선택하는 것은 선택 사항이 아닙니다. GHI가 적절한 곳에서 DNI를 사용하거나 그 반대의 경우 단일 모듈을 설치하기 전에 10~30%의 수율 오류가 발생할 수 있습니다.
태양 복사 조도의 세 가지 구성 요소
전역 수평 방사조도(GHI) 는 수평 표면에서 받는 총 태양 복사량입니다. 이는 수평면에 투사된 직접 광선 복사와 모든 확산된 하늘 복사의 합입니다. GHI는 평면에 장착된 일사계로 측정됩니다. 이는 가장 널리 사용 가능한 조도 데이터 세트이자 고정 경사 PV 수율 모델링의 표준 시작점입니다.
DNI(직접 일반 조사) 는 항상 태양에 수직인 표면에 수신된 태양 복사입니다. 즉, 하루 종일 태양을 추적합니다. DNI는 확산 기여 없이 직접 광선 성분만 측정합니다. 이는 태양 추적기에 장착된 일사계로 측정됩니다. DNI는 집중 시스템(CSP, CPV)과 관련된 자원 측정 기준이며 단일 축 및 이중 축 태양 추적기에 의해 극대화되는 구성 요소입니다.
확산 수평 조사(DHI) 구름, 에어로졸 및 공기 분자에 의해 산란되는 직접 광선을 제외한 스카이 돔에서 수신되는 태양 복사입니다. 이는 직접 광선을 차단하는 차광 디스크가 있는 일사계로 측정됩니다. 흐린 기후에서는 DHI가 GHI의 40~60%를 차지할 수 있습니다. 맑은 사막 환경에서는 10~15%까지 떨어질 수 있습니다.
세 사람의 관계는 이렇습니다. GHI = DNI × cos(θ) + DHI, 여기서 θ는 태양 천정각(태양과 수직 사이의 각도)입니다. 이 분해 항등식은 모든 전치 계산의 기본입니다.
다양한 시스템 유형에 사용할 구성요소
| 시스템 유형 | 기본 리소스 측정항목 | 왜? |
|---|---|---|
| 고정 기울기 PV(옥상 또는 지상 장착) | GHI | 패널은 빔과 확산 방사선을 모두 받습니다. GHI는 경사면(POA)으로의 전위 시작점입니다. |
| 단축 추적기(SAT) | GHI(또는 GTI 모델링) | 항복 도구는 GHI를 회전 평면 방사조도로 바꿉니다. DNI가 높은 위치는 추적을 통해 가장 큰 이점을 얻습니다. |
| 이중 축 추적기 | DNI + DHI | 이중 축은 태양을 완벽하게 따라갑니다. 수율 = 법선 표면의 DNI + DHI 성분 |
| 집광형 태양광 발전(CSP) | DNI 전용 | 거울은 직접 광선만 집중시킵니다. 확산 방사선은 집중될 수 없습니다 |
| 양면 고정 기울기 | GHI + 알베도 | 전면은 전치된 GHI를 사용합니다. 후면은 확산 + 지면 반사 방사선을 포착합니다. |
| 빌딩 일체형 PV(BIPV) | GTI(배열 평면) | 수직 또는 각진 표면에는 태양 주위 확산을 포함하여 완전한 전치가 필요합니다. |
방사 데이터 소스: 프로젝트 개발에 사용할 항목
몇몇 권위 있는 데이터베이스는 장기 월간 및 시간별 조도 데이터를 제공합니다.
- NASA의 힘: 무료, 글로벌 범위, 1984년까지의 시간별 데이터. 해상도 ~50km. 초기 단계 검진에 가장 적합합니다.
- PVGIS(EU 공동 연구 센터): 유럽, 아프리카 및 아시아를 무료로 훌륭하게 커버합니다. 해상도 ~ 5km. 유럽 프로젝트의 표준입니다.
- SolarAnywhere / Solargis: 250m까지의 해상도, P50/P90 불확실성 분석 및 장기 추세 데이터를 갖춘 상용 제품입니다. 500kWp를 초과하는 프로젝트에 대한 수익성 있는 수율 보고서에 필요합니다.
- 유성: PVsyst에서 직접 사용되는 업계 표준 TMY(Typical Meteorological Year) 생성기. 위성 및 지상국 데이터를 결합합니다.
- 지상국 일사계: 가장 정확하지만 1~3년의 현장 측정이 필요합니다. 10MWp를 초과하는 프로젝트 또는 데이터가 부족한 지역(중앙아시아 일부, 사하라 이남 아프리카)의 일부 대출 기관에서 의무화합니다.
GHI 지도 및 지역 벤치마크
| 지역 | 연간 GHI(kWh/m²/년) | DNI(kWh/m²/년) | 트래커 혜택 |
|---|---|---|---|
| 북유럽(독일, 폴란드) | 950–1,200 | 700~950 | 낮음(10~15%) |
| 남부 유럽(스페인, 이탈리아) | 1,500~1,900 | 1,400~1,800 | 보통 (18-22%) |
| 중동(UAE, 사우디아라비아) | 1,900~2,400 | 2,000~2,600 | 높음(22~28%) |
| 중앙아시아(KZ, UZ) | 1,400~1,700 | 1,300~1,600 | 보통 (18-24%) |
| 동남아시아(태국, 베트남) | 1,400~1,700 | 1,000~1,400 | 낮음(12-18%) - 높은 확산 |
| 호주(내륙) | 1,800~2,200 | 1,900~2,400 | 높음(22~27%) |
GHI부터 POA(Plane of Array) 방사조도까지
수율 모델링 워크플로는 GHI를 기울어진 패널에 실제로 떨어지는 조도(라고 함)로 변환합니다. POA(배열 평면) 방사조도. 이를 위해서는 다음 세 단계가 필요합니다.
- 분해: 분해 모델(Erbs, Reindl 또는 Perez)을 사용하여 GHI를 직접 빔(Bh)과 DHI로 분할합니다. 이는 GHI만 사용할 수 있고 DNI/DHI를 별도로 측정하지 않는 경우에 필요합니다.
- 조옮김: 전치 모델(Hay-Davies, Perez 또는 Reindl)을 사용하여 빔 및 확산 구성 요소를 수평에서 기울어진 표면 각도로 변환합니다. Perez 모델은 기울어진 표면의 확산 전치에 가장 정확합니다.
- 음영 및 오염 수정: 음영에 가까운 수평선 프로파일과 오염 손실을 적용합니다. 관련 기사를 참조하세요. 오염 손실 요인 — 순 입사 방사조도에 도달합니다.
결과는 시간별 POA 조사량이며, 이는 다음과 결합됩니다. 모듈 온도 계수 P50 연간 에너지 생산량 추정치를 생성하기 위한 인버터 효율 곡선.
P50 대 P90: 수율 확률 이해
P50 수율 추정치는 50%(중앙값) 내에 초과될 것으로 예상되는 생산 수준입니다. P90 추정치(연도의 90% 초과)는 경년 복사조도 변동성을 설명하고 부채 조달에서 보수적인 경우로 사용됩니다. P50과 P90의 차이는 일반적으로 긴 데이터 기록이 있는 잘 특성화된 사이트의 경우 5~10%이며, 위성 모델 불확실성이 더 높은 데이터가 부족한 지역에서는 10~20%로 넓어집니다.
DNI가 높고 확산 비율이 상대적으로 낮으며 태양광 발전 배치가 빠르게 확장되는 중앙 아시아 및 중동 지역의 목표 시장의 경우 Solargis 및 PVGIS를 통해 프로젝트 현장의 정확한 GHI 데이터를 점점 더 많이 이용할 수 있습니다. 문의하기 특정 국가의 조도 데이터 소싱과 이를 장비 크기 결정에 고려하는 방법에 대해 논의합니다. 상업용 인버터 그리고 모듈 선택.