태양광 발전 시스템은 단순히 전력을 생산하는 것을 넘어, 어떻게 소비하고 저장하느냐에 따라 경제성과 운영 효율이 크게 달라집니다. PVsyst에서는 자체 소비[Self-consumption] 및 전력 저장[Storage] 옵션을 통해 생산된 전력을 최대한 활용하고, 에너지 자립도를 높일 수 있도록 설계할 수 있습니다.
이번 글에서는 PVsyst에서 자체 소비 및 전력 저장 기능을 설정하는 방법과 주요 옵션을 간단히 소개하겠습니다.
태양광 시스템의 운영 최적화와 에너지 비용 절감을 위해 자체 소비 및 ESS 설정을 어떻게 활용할 수 있는지 알아보겠습니다.
핵심내용 요약
- 자체소비[Self-consumption] 탭은 태양광 발전 시스템에서 생성된 전력을 실시간으로 소비하는 방식으로, 소비 전력 패턴을 구체적으로 설정할 수 있습니다.
- 전력저장[Storage]은 남은 에너지를 배터리에 저장하고, 필요 시 사용할 수 있도록 설정하며, 이는 배터리 유형, 용량, 충전 및 방전 조건 등을 정의합니다.
자체소비 정보 입력
주요 매개변수인 자체 소비[Self-consumption]를 클릭(1.Click)합니다.
자체 소비[Self-consumption] 탭은 태양광 발전 시스템에서 생산된 전력을 건물에서 사용하는 소비 전력에 맞게 설정하는 중요한 기능입니다. 이 탭에서는 자체 소비량을 정의하고 관리할 수 있으며, 이를 통해 시스템의 전체 에너지 흐름을 효율적으로 최적화할 수 있습니다.
일반 기능 탭에서는 부하 프로파일의 종류[Kind of load profile]를 선택하고, 하루 동안의 전력 소비 패턴을 세밀하게 조정할 수 있습니다. 사용자는 연간 에너지 소비를 정의하고, 시스템에서 전력이 어떻게 사용되는지 일정을 설정할 수 있습니다. 이를 통해 실제 사용 패턴을 반영한 더 현실적인 전력 관리가 가능합니다.
📌 (참고1)부하 프로파일의 종류[Kind of load profile]
- 자체 소비 없음[Unlimited load(grid)]: 태양광으로 생산된 전력이 모두 전력망으로 송출되며, 소비는 발생하지 않습니다.
- 고정된 일사량으로 소비[Fixed constant consumption]: 고정된 일사량을 기준으로 전력 소비량을 설정합니다. 일사량이 일정할 때 소비가 일정하게 이루어집니다.
- 월별 값[Monthly values]: 월별로 예상되는 소비량을 설정하는 옵션으로, 계절별로 소비 패턴이 변동될 때 유용합니다.
- 일별 프로파일[Daily profiles]: 일별 소비 패턴을 세밀하게 설정할 수 있는 옵션으로, 일정한 패턴이거나 계절, 주 단위로 변동하는 패턴도 설정할 수 있습니다.
- 확률 프로파일[Probability profiles]: 일정 확률에 따라 부하가 가변적으로 변동하는 옵션으로, 시간대별 확률을 통해 소비 패턴을 설정할 수 있습니다.
- 생활 가전[Household consumers]: 가정 내 생활 가전 기기의 소비 패턴을 바탕으로 소비량을 설정합니다.
- CSV 시간별/월별 파일에서 값 불러옴[Load values from hourly/daily file]: 사용자 정의 CSV 파일을 통해 시간대나 월별 소비 패턴을 불러와 설정할 수 있습니다.
📌 (참고2)일별 프로파일[Daily profiles]
- 일년 내내 일정[Constant over the year]: 1년 365일 동안 동일한 소비 패턴을 유지합니다.
- 계절 단위 변동[Seasonal modulation]: 계절별로 소비 패턴을 다르게 설정합니다. 예를 들어, 여름과 겨울의 전력 소비 차이를 반영할 수 있습니다.
- 월별 정규화[Monthly normalization]: 각 달마다 다른 소비 패턴을 설정할 수 있습니다.
- 주 단위 변동[Weekly modulation]: 주별로 소비 패턴을 다르게 설정할 때 사용하는 옵션입니다.
일별 프로파일[Daily profiles]을 선택한 후에는 일별 프로파일[Daily profiles] 탭이 활성화됩니다. 여기서 소비 패턴을 설정한 후, 확인[OK]을 클릭(1.Click)하여 설정을 마무리합니다.
일별 프로파일[Daily profiles] 탭은 PVsyst에서 태양광 발전 시스템의 전력 소비 패턴을 시간대별로 설정할 수 있는 기능입니다. 이 탭을 사용하면 하루 중 특정 시간대에 소비될 전력을 세부적으로 조정할 수 있습니다.
시간별 값[Hourly values](참고1)을 입력하면 그래프가 자동으로 업데이트되며, 전력 소비 패턴이 시각적으로 반영됩니다.
예를 들어, 회사나 공장이 오전 9시부터 오후 6시까지 전력을 사용하는 경우, 해당 시간대의 소비 전력 데이터를 입력하면 됩니다. 이렇게 설정하면 시스템의 실제 전력 소비 패턴을 보다 정확하게 반영할 수 있습니다.
만약 24시간 내내 전력을 사용하는 공장이라면, 연산자(모든 값에 대한 작업)[Operator(acting on all values)] 기능을 통해 동일한 소비 전력을 입력할 수 있습니다(참고2).
원하는 값을 입력한 후 실행[Work out] 버튼을 클릭(1.Click)하면 0시부터 23시까지 동일한 전력 소비 값이 적용됩니다.
모든 정보를 입력한 후 확인[OK]을 클릭(2.Click)하여 설정을 완료합니다.
자체 소비[Self-consumption]에 대한 설명을 마무리했으니, 이제 전력 저장[Storage]에 대해 이야기해보겠습니다.
태양광 발전 시스템에서 전력 저장[Storage]은 매우 중요한 역할을 담당합니다. 저장된 전력을 통해 필요한 시점에 사용하거나, 전력망과 연계하여 전력을 효율적으로 관리할 수 있기 때문입니다.
하지만, PVsyst 프로그램에서의 전력 저장 기능은 다소 제한적인 부분이 있으며, 시스템 유형에 따라 다른 방식으로 적용할 수 있습니다. 이번 글에서는 전력 저장에 대한 기본적인 소개와 설정 절차에 대해 간단하게 설명드리겠습니다.
전력저장 정보 입력
주요 매개변수인 전력 저장[Storage]을 클릭(1.Click)합니다.
📌 (참고1)시스템 유형-저장전력[System kind-Storage strategy]
- 전력 저장 안함[No storage]: 배터리 저장 시스템을 사용하지 않고, 모든 생산된 전력을 실시간으로 소비하거나 전력망으로 송출하는 옵션입니다. 저장이 필요 없는 경우 사용합니다.
- 자체 소비[Self-consumption]: 태양광 발전으로 생성된 전력 중 남은 에너지를 배터리에 저장한 후, 필요할 때 자가 소비하는 방식입니다. 예를 들어, 야간이나 구름이 많은 날과 같이 발전량이 부족할 때 배터리에 저장된 전력을 활용합니다.
- 첨두 저감[Peak shaving]: 피크 시간대의 전력 소비를 줄이기 위해 배터리에 저장된 전력을 활용하는 방식입니다. 전기 요금이 높은 피크 시간대에 배터리 전력을 사용함으로써 전력비용을 절감할 수 있는 옵션입니다.
- 취약 계통망 단독 운전[Weak grid islanding]: 정전이나 전력망이 불안정한 지역에서 태양광 발전 시스템이 독립적으로 운영될 수 있도록 설정하는 옵션입니다. 이 옵션을 통해 전력망에 의존하지 않고도 안정적인 전력 공급이 가능합니다.
자체 소비를 선택하면, 저장 팩[Storage pack]과 자체 소비[Self-consumption] 탭이 활성화됩니다.
저장 팩[Storage pack] 탭에서는 배터리의 유형, 용량, 온도 조건 등을 설정하여, 시스템이 배터리를 어떻게 활용할지를 결정할 수 있습니다. 특히, 배터리 성능과 수명에 중요한 영향을 미치는 동작 배터리 온도도 설정할 수 있습니다.
배터리 세트 지정[Specifiy the battery set]에서는 프로젝트 설계에 맞는 배터리 유형(예: 리튬이온, 납축전지)과 사양을 선택합니다(참고1). 사전에 데이터베이스에 등록된 배터리를 쉽게 선택할 수 있습니다.
배터리 수량을 프로젝트 설계에 맞게 입력하고, (참고2)초기 마모 상태(충방전 횟수)[Initial State of Wear(nb. of cycles)]는 배터리의 남은 수명을 입력하는 항목입니다.
예를 들어, 새 배터리라면 100%로 설정하고, 사용한 배터리라면 상태에 따라 비율을 조정합니다. (참고2)초기 마모 상태(정적)[Initial State of Wear(static)]은 배터리 사용 여부와 관계없이 배터리 자체의 경과된 수명을 반영합니다.
20년 수명을 가진 배터리가 4년 사용되었다면, 잔여 수명은 약 90%로 입력하면 됩니다.
(참고4)배터리 동작 온도[Operating battery temperature]는 배터리 성능과 수명에 큰 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 배터리의 화학 반응은 온도에 민감하게 반응하기 때문에, 온도가 너무 낮으면 배터리 용량이 감소하고, 너무 높으면 배터리의 열화가 가속되어 수명이 짧아집니다.
온도가 10°C 상승할 때마다 배터리 수명이 절반으로 줄어드는 일반적인 규칙이 있습니다. 이러한 특성을 고려해 배터리 온도를 설정하는 것이 ESS 시스템에서는 매우 중요합니다.
모든 정보를 입력한 후, 자체 소비[Self-consumption] 탭을 클릭(1.Click)하여 다음 단계로 이동합니다.
자체 소비[Self-consumption] 탭에서는 배터리 SOC(SOC: State of Charge) 임계값, 동작 조건, 배터리 입력측 충전, 사용자의 소비에 대한 인버터 배터리와 같은 여러 중요한 매개변수를 설정할 수 있습니다. 각 항목에 대해 아래와 같이 설명드리겠습니다.
📌 (참고1)배터리 SOC 임계값[Battery SOC thresholds]
- 최대 충전(OFF)[Maximum charging(OFF)]
- 배터리가 완전히 충전되기 전에 충전을 중단하는 시점을 설정합니다. 일반적으로 95%로 설정됩니다.
- 이는 배터리 수명을 보호하기 위해, 100% 완충을 피하고 일부 여유를 두는 것입니다.
- 최소 방전(OFF)[Minimum Discharging(OFF)]
- 배터리가 어느 정도까지 방전될 수 있는지 설정합니다.
- 기본값은 20%로 설정되며, 과도한 방전이 배터리 수명에 악영향을 미치지 않도록 방지하는 역할을 합니다.
📌 (참고2)동작 조건[Operating conditions]
- 충전[Charging]: 태양광 발전으로 생성된 전력이 남을 때, 남은 에너지를 배터리에 저장하는 조건을 설정합니다. 태양광 전력으로 자체 소비 후 잉여 전력을 충전하는 방식입니다.
- 방전[Discharging]: 사용자가 에너지가 필요할 때 배터리에서 전력을 사용하는 조건을 설정합니다. 예를 들어, 야간 또는 흐린 날과 같이 태양광 발전이 부족할 때 배터리에 저장된 전력을 사용할 수 있습니다.
📌 (참고3)배터리 입력측 충전[Battery input charger]
- 최대 충전 전력[Max. charging power]: 배터리에 충전할 수 있는 최대 전력을 설정하는 항목입니다. 충전 효율 및 유효 용량과 연관됩니다.
📌 (참고4)사용자의 소비에 대한 인버터 배터리[Inverter Battery to user’s consumption]
- 최대 방전 전력[Max. discharging power]: 배터리가 방전할 때 제공할 수 있는 최대 전력을 설정합니다. 이는 주로 사용자의 최대 전력 수요를 기반으로 설정됩니다.
모든 정보를 입력한 후 확인[OK]을 클릭(1.Click)하여 설정을 완료합니다.