Sungrow의 수석 부사장인 데이비드 자오 박사는 그의 최근 연설에서 에너지 전환을 주도하고 지속 가능한 경제 발전을 보장할 태양광 및 저장 산업의 10가지 주요 기술 동향을 발표했다.
“전 세계적으로 태양광 발전 설비가 급속도로 확대되고 있음에도 불구하고 발전하는 전력 인프라는 공급망 보안, 청정 에너지 소비, 전력 시스템 안정성, 부하 변동에 대한 복원력, 그리고 비용 관리라는 다섯 가지 과제에 직면해 있습니다.”
“전력 탈탄소화의 핵심 요소인 에너지 저장 분야는 급속한 성장기를 겪고 있습니다. “업계 파트너 및 동료들과 함께 어려움을 극복하고 장기적으로 지속 가능한 미래를 추구하기 위해 최선을 다하고 있는 Sungrow는 태양광 및 저장 장치 개발을 발전시키는 데 필수적인 10가지 주요 기술 동향을 다음과 같이 정의합니다.”
1. 고밀도 및 고효율
3세대 와이드 밴드갭 반도체의 비용 감소와 국산화 증가에 따라, 인버터는 탄화규소(SiC)와 질화갈륨(GaN) 소자를 점진적으로 통합하고 있습니다. 고급 제어 알고리즘, 향상된 컴퓨팅 성능, 그리고 혁신적인 열 패키징 기술을 통해 이러한 변화는 장비의 전력 밀도와 효율을 크게 향상시킬 것입니다. 선그로우(Sungrow)는 PV 인버터에서 SiC 소자 상용화에 앞장서 왔습니다. 2021년에는 1500V 스트링 인버터 SG350HX를 출시하여 2000V SiC 소자를 도입하는 선구적인 행보를 보였습니다.
2. 고전압 및 고전력 시스템 개발
지난 10년 동안 인버터 단일 유닛 전력(SUP)은 2~3년마다 큰 폭의 개선 주기를 거쳤으며, 직류 전압은 2000V로 이동했습니다. Sungrow는 중국 산시 성에 세계 최초의 2000V 직류 PV 시스템을 구축하여 1500V 시스템 대비 와트당 0.04위안 (미화 0.55센트 ) 이상의 계통 균형(BOS) 비용을 절감함으로써 비용 절감 및 효율 향상에 대한 새로운 업계 기준을 제시했습니다.
3. 그리드 형성
재생에너지 보급이 증가함에 따라, 유연하고 안정적이며 복원력이 뛰어난 전력 시스템을 구축하기 위해서는 계통 형성 기술이 필수적으로 요구되고 있습니다. 2006년부터 선그로우(Sungrow)는 계통 형성 기술 연구의 선두에 서서 유연한 관성 지원, 광역 주파수 발진 억제, 향상된 연속 고/저전압 라이드스루(Ride-through), 마이크로초 단위 전압 구성, 적응형 고조파 관리, 신속한 오프그리드 디버깅, 온그리드 및 오프그리드 모드 간 원활한 전환, 그리고 기가와트급 프로젝트 블랙스타트 기술 등 핵심 역량을 강화해 왔습니다. 선그로우는 풍부한 글로벌 계통 형성 경험을 바탕으로 다양한 계통 조건에 맞춘 맞춤형 솔루션을 제공하여 전 세계적으로 계통의 안전성과 안정성을 보장합니다.
4. 디지털화와 AI 강화
디지털화와 AI는 태양광 발전소의 전체 수명 주기를 혁신하여 신뢰성과 운영 효율성을 모두 향상시키고 있습니다. Sungrow는 인버터에 고급 AI 학습 기술을 활용하여 정교한 AI 기반 배터리 관리 시스템을 구축했습니다.
이 시스템은 온도, 전류, 전압, 압력 등 배터리 셀 상태의 여러 매개변수를 지속적으로 추적하고 분석합니다. 이를 통해 실시간 상태 평가를 가능하게 하고, 잠재적 문제 징후를 보이는 셀에 대한 조기 경보를 제공하며, 열 폭주 발생을 방지하여 PV 설비의 안전성과 성능을 크게 향상시킵니다.
5. 안전하고 안정적인 시스템
자오 박사는 30년 시스템 설계 수명이 미래 인버터의 새로운 트렌드이자 표준이 될 것이라고 언급했습니다. 그는 모듈형 설계, 다단계 능동 고장 경보, 아크 감지, 정지 메커니즘 등 시스템 보안 및 신뢰성에 필수적인 12가지 이상의 첨단 설계 및 기술을 설명했습니다.
또한, 선그로우는 각각 1천만 위안 (약 140만 달러 ) 이상의 비용이 소요된 두 건의 대규모 실제 에너지 저장 시스템 연소 시험에 투자하여 수냉식 에너지 저장 시스템인 파워타이탄(PowerTitan) 시리즈의 안전성을 확인했습니다. 이 시험은 인력, 자산 및 운영 안전을 보호하며 에너지 저장 산업의 새로운 안전 기준을 제시합니다.
6. 토폴로지 혁신
토폴로지 혁신은 전력 변환 효율 향상에 중요한 역할을 합니다. 2018년, 선그로우(Sungrow)는 주요 R&D 프로젝트를 주도하여 세계 최초의 6MW 35kV 솔리드 스테이트 변압기(SST) 기반 PV 인버터를 개발했습니다. 이 인버터는 기존 저주파 변압기를 고주파 변압기로 대체하여 최대 효율 98.5%를 달성했습니다. 이는 혁신적인 토폴로지가 끊임없이 발전하고 다양한 태양광 및 에너지 저장 분야에 적용되고 있는 한 가지 사례에 불과합니다.
7. 고정밀 시뮬레이션
다양한 글로벌 시나리오 및 계통 조건에 대해, 계통연계/비계통 및 정상 상태/과도 상태에서 태양광, 풍력 및 저장 시스템의 성능을 시뮬레이션하기 위해서는 시스템 수준의 모델링 및 시뮬레이션 역량이 필요합니다. 시뮬레이션 시스템이 발전함에 따라, 실제 상황에 더욱 근접하게 구현되어 인버터 및 전력 시스템 개발 주기를 크게 단축하고 비용을 절감할 수 있을 것입니다.
8. 가상 발전소
가상 발전소(VPP)는 인터넷 기술을 활용하여 분산형 태양광 발전(PV), 에너지 저장 장치, 그리고 부하를 통합하여 계통에 공급합니다. VPP는 에너지 활용을 최적화하고, 청정 에너지 소비를 촉진하며, 계통 혼잡 및 마이너스 요금을 줄이고, 계통 보조 서비스에 대한 패치 제어를 가능하게 하여 신속한 대응과 계통 안정성을 보장합니다. 이를 통해 계통 구축 및 운영 비용을 크게 절감할 수 있습니다. 실시간 모니터링 및 수요 예측을 활용하여 VPP는 사용자가 전력 소비를 최적화하도록 지원하고, 이를 통해 공급 안정성을 향상시킬 수 있습니다.
9. 소스-그리드-부하-저장-탄소 통합
조 박사는 업계 최초로 에너지원-전력망-부하-저장-탄소 시스템을 통합 관리하면 대규모 청정 에너지 통합을 촉진하고, 감축을 줄이며, 명확한 탄소 감축 목표를 달성할 수 있다고 제안했습니다.
그는 선그로우(Sungrow)가 사우디아라비아 에서 세계 최대 규모인 2.2GW 규모의 풍력-태양광-저장-수소 멀티에너지 보완 마이크로그리드 프로젝트에 통합 솔루션을 제공하고 있는 사례를 예로 들었습니다 . 그는 또한 2025년이 탄소 제로 발전소의 시작이 될 것이며, 에너지원-계통-전력-저장-탄소 통합이 선호되는 솔루션이 될 것이라고 덧붙였습니다.
10. 녹색 수소, 암모니아, 메탄올
녹색 수소에 대한 전 세계 수요가 급증하고 있으며, 재생에너지 기반 전기분해는 중요한 미래 성장 동력입니다. 더욱이 암모니아와 메탄올은 저장 및 운송이 용이하여 점점 더 각광받고 있습니다. 발전 시스템과 수소 생산 시스템을 분리하면 송전을 통한 원격 수소 생산이 가능해집니다.
빠른 동적 응답 기능을 갖도록 설계된 수소 생산 정류기는 재생 에너지원에 내재된 전력 변동을 관리하는 데 탁월합니다. 이러한 특징 덕분에 대규모 재생 수소 생산 시설 및 중앙 수소 생산 스테이션에 사용하기에 매우 적합합니다.
