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한 화 큐 셀
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기자재(모듈, 인버터, 접속반)
설계
시공
관리운영(O&M)
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3
태양광발전의 원리
청정에너지인 태양(빛)을 태양전지를 이용하여 전기에너지로 변환하는 것
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4
태양전지모듈의 구성
단일 셀로는 전력용으로 사용이 불가 → 수십개의 직ㆍ병렬로 연결하여 에너지를
증가시키고, 외부충격 및 악천후 등의 외부환경에도 견딜수 있도록 일체화시켜 제조
Cell 직렬 연결과 전압 상승 원리
태양전지 모듈 전면 (전압,전류 상승 원리)
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5
태양전지모듈의 구성
태양전지모듈의 구성도
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6
태양전지모듈
빛을 흡수하여 광에너지를 전기에너지로 변환하는 장치
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7
태양전지모듈의 음영손실
태양전지의 음영손실
바이패스 다이오드에 의해 (b)는 25% 출력이 감소하나, (a)는 80% 이상의 출력감소가 발생
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8
태양전지모듈의 음영손실
[태양전지 수직결선] 태양전지 수직결선으로 인한 스트링 전체 손실 (손실 : 약 80%)
[태양전지 수평결선] 태양전지 수평결선시 손실저하 (손실 : 약 25%)
모듈 결선 방향
음영 음영 [a. 음영 발생]
모듈 결선 방향
[b. 음영 발생]
태양전지의 음영손실
어레이 음영에 의한 효율 손실은 태양전지 배치 및 모듈간의 결선 방법에 따라 줄일 수 있다.
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9
인버터
태양전지 모듈에서 발생된 DC전력을 AC전력으로 변환하여, 전원계통 및 부하 측으로 공급
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10
인버터의 시스템구성에 따른 구분
구 분 Central type String type
형 태
금 액 저 가 고 가
모듈 적용 범위 동일 특성의 모듈만 사용가능 String별 모듈 혼합(용량,제조사,결정 Type) 가능
접속반 접속반 다수 필요 필요없음(단, 다이오드박스 필요)
출 력 추적효율에 따른 String별 mismatch 발생
인버터별 최대 추적 효율로 최대 전력량 생산
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11
인버터의 주요기능
단독운전 방지기능
정전 혹은 계통 이상 상황에서 시스템의 발전이 지속될 경우 인사상의 사고 및 계통에 악영향을 줄 수 있으므로, 독립운전 발생시 이를 즉시 검출하여 발전 정지 시켜야 함
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인버터의 주요기능
MPPT (Maximum Power Point Tracking)
태양전지는 전류원으로 작용하여 일사량/온도조건 별 출력특성이 변하므로, 인버터는 모든 조건에서 최대출력 및 효율을 낼 수 있도록 MPPT제어가 필요함
태양전지에서 발생되는 출력전압은 일사량, 온도등의 영향으로 항상 변화됨
변화하는 입력 전압값에 따라 부하를 조절하여, 항상 최대출력을 내도록 제어
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13
접속반
접속반의 외형
역 할 설 명
1) DC간선 집합 및 모듈라인 단순화 모듈 DC 병렬라인의 회로 단순화
2) 고장구간 check 고장구간을 Check 할 수 있음(모듈~접속반,접속반~인버터 구간)
3) 각 고장 전류에 대한 보호기 내장 역전류 방지 및 지락등에 대한 보호기들이 장착되어 있음.
4) String check 각 군별 전압/전류를 체크해 선로 이상 check 가능
5) 기상센서 T/D 장착 시스템 구성중 sensor부의 신호를 인버터 or 모니터링에 전달하는 역할
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접속반
접속반의 구성품
TB단자대
트랜지스터
DC 차단기
A-BOARD) (-)
접속모듈(+)
전원어레스터
DC 어레스터
통신어레스터
온도조절기
보조 콘센트
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접속반
접속반의 시스템 적용시 발생 Issue(내부소손 및 화재)
DC 접속단자 체 결 불 량
모듈로부터 인입되는 DC 라인 중 일부가 접속단자에 밀착되지 않아 스파크가 일어나고 열목현상으로 피복이 녹는 현상발생
DC 접속단자 체결불량화재
위와 동일한 현상으로 접속단자로부터 화재 발생하여 접속반 내부 전체에 화재가 발생
서지로 인한 폭 발 화 재
서지로 인해 내부 일부 부품이 파손되고 파손되면서 특정부위에 화재발생
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구조물
구조물의 종류
고 정 형
태양의 고도에 관계없이 항상 고정되게 설치하고, 일반적으로 태양전지 경사각 25˚ 적용 정남 방향으로 설치
경 사 가 변 형
태양의 고도가 계절별로 차이가 많은 것을 이용하여 수동으로 태양전지 경사각을 조절하는 방식 정남 방향으로 설치
단 축 트 래 커
1개의 구동축을 사용하며 남북(정남기준) 방향의 축을 기준으로 동,서 방향으로 태양을 따라 자동으로 회전하는 방식
※ 별도의 제어전원 및 Control Cable 필요
양 축 트 래 커
2개의 구동축을 사용하며 태양의 고도 및 방위에 따라 동,서,남,북으로 회전 하며 태양의 위치를 추적
※ 별도의 제어전원 및 Control Cable 필요
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17
모니터링 시스템
태양광 모니터링의 역할
태양광 발전설비의 동작 상태, 고장 이력 등을 바탕으로 유지관리 및 향후 개선을 위한 감시 설비 사용 목적에 따라 보안설비 제어 기능도 추가되며, 이를 종합적으로 구성 사용자의 편의를 위한 시스템
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수배전반
수배전반의 역할
태양광 발전소 소내전원을 전력회사로부터 공급받기 위한 판넬(22.9kV→380/220V 강압)
인버터 출력전력을 전력 선로를 통하여 송전하기 위한 판넬(인버터 출력전압→22.9kV 승압)
발전소 소내사고 및 전력 선로사고 시, 상호 영향을 피하기 위한 보호계전기 설치
전력판매 계량을 MOF 판넬에서 담당
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태양광발전소 설계
태양광발전 설계 시 고려사항
태양광발전 시스템 설계는 공종별로 토목, 구조, 전기, 건축 등을 고려해야하는 복합적인 설계이다.
또한, 설계 전 지자체별 조례, 계통연계 가능 여부, 음영발생여부 확인 및 각종 RISK 사항을 검토해야 한다.
공종별 고려 사항
토 목 설 계 지적도, 설치면적, 우수개거 종/횡단면도 등
구 조 설 계 어레이 구조물, 풍압하중, 고정하중, 적설하중 등
전 기 설 계 직렬, 병렬계산, 간선, 접속반, 인버터 등 기자재 용량 및 사양 등
건 축 설 계 전기실 등
태양광발전 설계계획
태양광발전 시스템 설계 계획은 남향설치 원칙으로 음영이 없는 장소를 선택해야 한다.
설치조건과 지역 특성을 고려하여 25~35도 전후의 경사각으로 설계하는 것이 일반적이다.
설치하고자 하는 면적대비 시설 용량의 결정은 중요한 요소이며 지나치게 많은 모듈 설치 시 음영의 발생으
로 인한 발전량 감소의 우려가 있으므로 사전에 충분한 검토가 필요하다.
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태양광발전소 설계
태양광발전소 설계 순서
1. 설치장소 및 설치방법 선정
2. 태양광 어레이 기본배치
3. 시스템 선정
4. 시스템 결정에 따른 직병렬 계산
5. 실시설계
1-1. 설치장소(현장조사) - 한전 연계점 확인 - 노지, 건물 옥상, 주차장 등 현장상황 확인 1-2. 설치방법 - 고정식 - 경사가변식 - 추적식
단축식
양축식
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태양광발전소 설계
태양광발전소 설계 순서
2-1. 설치 방법을 고려하여 구조물 상세도 작성 (기본배치용) 2-2. 설치장소에 이격거리를 고려하여 가능한 최대용량 설치 2-3. 사업주가 생각한 용량 대비 2-3-1. 적을경우 : 모듈 용량이 높은 것을 적용 - 이유 : 각 사의 모듈은 같은 크기로 다양한 용량이 있어 같은 부지에 큰 용량의 모듈 적용이 가능함. 2-3-2. 많을경우 : 작성안 유지
1. 설치장소 및 설치방법 선정
2. 태양광 어레이 기본배치
3. 시스템 선정
4. 시스템 결정에 따른 직병렬 계산
5. 실시설계
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태양광발전소 설계
태양광발전소 설계 순서
3-1. 계통연계형의 경우 3-1-1. 전지의종류 1) 종류 2) 선정시 고려사항 3) 모듈 선정시 고려사항 4) 카탈로그 참조 3-1-2. 인버터의 선정 1) 인버터의 종류 2) 선정시 고려사항 3) 인버터 방식의 선정 4) 카탈로그 참조 3-1-3. 모듈과 인버터의 matching
단결정 모듈 다결정 모듈 박막형 모듈 B I P V 모듈
1. 설치장소 및 설치방법 선정
2. 태양광 어레이 기본배치
3. 시스템 선정
4. 시스템 결정에 따른 직병렬 계산
5. 실시설계
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태양광발전소 설계
태양광발전소 설계 순서
온도 보정계수 확인
모듈표면온도 설정
인버터 MPPT 전압범위
직병렬 결과 및 총 발전량
1. 설치장소 및 설치방법 선정
2. 태양광 어레이 기본배치
3. 시스템 선정
4. 시스템 결정에 따른 직병렬 계산
5. 실시설계
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태양광발전소 설계
태양광발전소 설계 순서
5-1. 시스템 결정에 따른 직병렬 계산서에 따라 정확한 발전용량 배치 (어레이 평면도) 5-2. 어레이 구성에 따른 구조물 설계 진행 5-3. 병렬 회로에 따른 접속반 수량 결정 후 배치도면(어레이 평면도)에 접속반 배치 5-4. 접속반 배치 후 전기실에서 접속반간 용량 및 거리를 검토하여 전력간선 도면 작성 5-5. 발전소 부지 여건 및 사업주 요청사항에 따른 추가 선정 (전기실, 옥외등, CCTV 등)
1. 설치장소 및 설치방법 선정
2. 태양광 어레이 기본배치
3. 시스템 선정
4. 시스템 결정에 따른 직병렬 계산
5. 실시설계
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설계 시 고려사항
입사각 (20~25도) 경사각
(위도)
고려사항
- 모듈면에 수직으로 태양빛 입사
- 앞뒤 그림자 영향이 없도록 어레이 이격거리 산정
- 어레이간 거리가 멀면 설치용량 감소로 인한 부지 활용도 저하
어레이 배치를 위한 경사각 및 입사각 결정
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26
전압강하 DC 2%, AC 1%, 전체 3% 이내 권장
접속반(인버터, 전기실) 위치 및 용량(수량)
PV(Photovoltaic) Module DC 접속반 개통형 인버터 전기실 분전반
거리 거리 거리 거리
설계시 고려사항
전압강하 검토
각 설비별 위치에 따라 전압강하율이 달라지며, 이는 곧 발전량의 손실을 결정하게 됨
따라서, 최적을 수익을 창출하기 위한 적절한 위치선정이 필요함
신재생에너지센터 태양광설비 시공기준
모듈- 인버터, 인버터-계통연계점 간 전압강하는 각 3%를 초과하면 안됨. 단, 전선길이가 60m를 초과하는 경우,
120m 이하 5%, 200m 이하 6%, 200m 초과 7%
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27
출력 (예)
연간(월별)발전량 : 1,095MWh
일일평균발전량 : 3MWh/일
일일평균발전시간 : 3h
전력손실
입력
기상자료
- 위치, 일사량, 온도, 풍속
용량(경사각, 입사각)
장비선정
그림자여건
설계조건(전압강하)
시뮬레이션 프로그램
(Pvsyst, SolarPRO)
발전량 예측(Pvsyst Simulation)
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28
발전량 예측(Pvsyst Simulation)
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29
발전량 예측(Pvsyst Simulation)
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30
시공흐름도
⑦ 공사 완료 공사완료 및 사업 개시
② 기초 안착 및 구조물 조립 기초PAD 안착 및 모듈 지지대 조립
③ 태양전지 모듈 조립 지지대에 태양전지 모듈 조립 및 결선
① 공사 착공 설계도서를 바탕으로 공사 시작
④ 접속반/인버터 설치 접속반 / 인버터 설치 및 결선
⑥ 계통연계 접속 사용전 검사 후 계통병입 및 시운전
⑤ 배전반 설치 배전반 설치 및 인버터 ↔ 배전반 결선
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시공 / 공사 착공 및 부지조성(토목공사)
부등침하사진 (성토, 절토)
배수로 (토사 유실)
산지복구 (시드스프레이)
진입로 (개발행위준공)
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구조물 공사
구조보강
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전기공사
전선색상구분사진
접속반 위치 노출, 매입
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34
전기실 공사
지반 (전기실 표고)
환기시설 (인버터 환기)
옥외형 전기실 (환기)
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35
시공사 선정안
구분 1안) 분리발주 2안) 일괄발주
내용 - 설계와 시공 분리발주 - 인허가~시공 일괄발주
장점 - 공사 품질 높음 - 공사비 낮음
단점 - 공사비 높음
- 공사 관리 감독 필요
- 공사품질 하락 우려
- 중요 계약 조건 사전 인지
1. 사업부지에 적합한 용량 산정
2. 사업성 확보가 가능한 적정 공사비 산정
3. 기자재 선정에 따른 장단점 제시
4. 정확한 설계 조건 및 업무 범위 제시
5. 신뢰할 수 있는 업체
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시공사 선정 시 주의할 점
분리발주(설계 후 시공사 선정), 일괄발주(시공사 선정 후 설계)
현지 업체 : 토목설계(개발행위), 토목시공(민원)
공급범위
– 토목설계 : 개발행위허가(산지복구, 도시계획심의)
– 전기설계 : 발전사업허가, 공사계획신고, 기본설계, 실시설계, 준공도면
– 전기감리 : 상주/비상주, 감리배치기간, 설계 검토, 기자재 검토, 검측 업무 등
– 토목시공 : 성절토, 산지복구, 배수로, 옹벽, 휀스, 도로 포장, 지지대기초, 배근
– 지지대공사 : 기초방식(독립, 줄, 말뚝), 구조계산서, 재질
– 전기공사 : 인허가(시군, 한전, 에너지공단), 수변전설비, 변압기, 전선, 전압강하,
접지, 모니터링(접속반)
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37
계약
전기사업허가
개발행위
착공
준공검사
준공
소 요 기 간 : 총 165일 (최대 6개월)
60일 20일 ~ 40일 50일 ~ 60일 5일
계약
전기사업허가
개발행위
공사
준공검사
준공
•
공사계약
•
사업허가신청(지자체)
•
개발행위신청
•
토목 기초공사
•
전기안전관리자계약
•
사업주 교육
• 서류준비 및 전달 • 발전소 실시설계 (토지형질변경 외) • 구조물 설치공사 • 사용전검사 • 전기안전관리자
• 계약이행보증증권 • 착공 관련 설비 발주 • 토목 공사 시작 • 전기 간선공사 (전기안전공사) 설비 교육
발급 • 토목 경계 및 분할측량 • 공사계획신고 • 태양광 모듈 부착 • 계통연계 및 PPA완료 • 토목 등 마감
• 설계/감리 계약 및 배치 (관할 지자체) • 인버터 설치 (한국전력공사) 미흡 공사 완료
• 한전 PPA 신청 • 전기 결선 및 인입 • 사업장개시신고 • RPS 단가 입찰
• 사업자등록(사업주) • 울타리 공사 (지자체) (상호 조율)
• 구조안전진단 • CCTV 설치공사 • 에너지관리공단
• 모니터링 설치 RPS 설비설치확인
• 인터넷설치(옵션) (에너지관리공단)
전체사업일정
대치 100kW 설치 기준
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착공서류
인허가(설계, 시공) : 신청서, 허가서
– 발전사업허가(조건 확인), 개발행위허가
– 공사계획신고(비산먼지발생사업신고, 특정공사사전신고)
– 한전 배전선로이용신청
설계/감리 : 착공도면, 전기계산서, 시방서, 감리배치확인서
시공사
– 착공계(현장대리인계, 관리책임자 선임보고서, 시공계획서, 안전관리계획서)
– 기자재 관련서류(기자재 사양서, 시험성적서, 인증서)
– 보험가입서류(산재보험, 근재보험)
인허가(설계, 시공) : 준공필증(개발행위, 사업개시신고수리)
설계/감리 : 준공도면, 감리보고서
시공사
– 준공계, 준공사진
– 사용전검사필증(안전관리자선임필증)
– 한전계약서류(전력수급계약서, 병렬운전조작합의서)
– 설비확인서, RPS입찰
준공서류
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관리운영
전력, 발전량(일, 월, 연간, 누계)
이상발생 및 복구 알람
일사량, 온도(모듈, 외기)
CCTV
원격감시(평상시)
정기점검 및 이상 시 복구
분기별 방문하여 점검
이상발생 시 안전관리자 점검 및 시공사 방문 보수
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관리운영
종합효율(Performance ratio)
– 입사각 및 경사각, 기자재 선정, 선로 전압강하
고장 조치
성능감소(연 0.6%)
– Anti PID, Hot spot
주기적인 점검(정기, 예방)
– 모듈 : 열화상카메라, 전류계, 전압계
– 인버터 : 발열, 환기(휠터), 단자대, 소음
– 송수변전설비 : 발열, 배터리 상태
– 접속반 : 발열, 전압, 접속상태
적기에 각도조정(고정가변형)
발전이 잘되게 …
높은 가격에 판매
REC판매 : 현물시장, 장기계약
SMP 판매 : 전력거래소, 한전
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관리운영 방안
구분 1안) 직접운영 2안) 관리운영사 선임
업무 - 사업주 직접 감시 및 점검
- 사업주 직접 보수 및 교체
(소모품교체비, 점검비, 보수비,
안전관리대행비 직접 소요)
- 관리운영사 감시 및 점검
보고서 제출
- 소모품교체비, 점검비, 소규모
보수비, 안전관리대행비 포함
- 이상 시 긴급 조치가능
- 과다한 보수비 회피
장점 - 낮은 운영비 - 예방 점검을 통한 낮은 고장률
- 높은 가동률
- 이상 시 조속한 조치 가능
단점 - 고장 조치 지연 우려
- 발전소 이상 파악 어려움
- 관리운영비 소요
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관리운영을 위한 보유물품
구분 내용
예비품
- 모듈 : 100kW이하 2-3장, 1000kW 이상 10장
- 인버터 : 예비인버터, 회로기판, IGBT, 냉각휀
- 접속반 : 다이오드, 휴즈홀더, 단자대, SPD
- 수변전설비 : Power Fuse, 차단기
소모품 - 접속반 휴즈
- 인버터 휴즈
점검기기
- DC/AC Clamp Meter
- 열화상카메라
- 일사량계
- 공구세트
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점검주기
1. 유리 및 표면 분기별
2. 열화상카메라 상•하반기
3. 외부배선의 손상 분기별
4. 가대의 부식 및 녹 분기별
1. 접속반 채널비교 분기별
2. 외함의 부식 및 손상 분기별
3. 배선의 손상 분기별
1. 외함의 부식 및 파손 분기별
분기별
분기별
3. 이상음, 악취, 발열 분기별
4. 인버터 작동 분기별
5. 인버터 출력값 분기별
분기별
분기별
분기별
분기별
1. 수변전 설비 및 인버터 분기별
2. 전기실 내 청결 유지 분기별
3. 발전소 사무실 분기별
• 최초 작동시 5분 정도 후 작동을 하는지 점검
• 다른 인버터 출력 값 비교시 현저히 값이 떨어지는지 점검
• 운전시의 이상음, 이상한 진동, 악취 및 이상한 과열이 없을 것
• 각각의 접속반 채널별 비교값이 0.4[A]이상 차이 점검
• 부식 및 파손이 없을 것
• 전력 단자대 접속상태 및 접속 케이블에 손상이 없을 것
모듈
/ 구조물
설비 점 검 항 목 점 검 방 법 점검 주기
• 부식 및 녹이 없을 것
• 배수로 관리 (유속방해 토사 제거 및 유실된 곳 보강)
부지
2. 휀스 & 배수로 관리
전기실
• 수변전 설비 및 인버터 먼지제거 및 청결유지
• 전기실 내 청소 및 정리 상태
• 사무실 내 청소 및 정리 상태
• 5월 잔디깍기 및 제초작업
• 6~10월 제초 작업
• 휀스 이상 유•무 확인
1. 잔디 관리
2. 환기 및 환기 필터 확인• 환기구를 막고 있지 않을 것
접속반
• 외함 부식이 없고 충전부가 노출되어 있지않을 것
• 환기필터가 막혀 있지 않을 것인버터
• 외관을 관찰하여 모듈표면의 오염, 손상, 변색
• 상•하반기 열화상카메라 촬영
• 접속 케이블에 손상이 없을 것
※ 전기안전관리자는 전기안전 점검, 성능 점검은 관리운영사 선정 필요
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재산종합보험(기계보험)
- 발전설비 고장시 보험으로 교체비 확보
- 장기간 기계적 고장에 대한 대비
영업배상 책임보험
- 발전설비로 인한 제3자 피해발생시 보험으로 배상
휴지보험
- 태양광 발전설비 작동 중지로 손실발생시 수익 보상
보험가입
![Page 45: 기자재daejeon.ekfem.or.kr/wp-content/uploads/sites/10/2017/12/20171218... · 토목설계 지적도, 설치면적, 우수개거 종/횡단면도 등 구조설계 어레이 구조물,](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050716/5e2583e711cafe254a7e57ad/html5/thumbnails/45.jpg)
설계
- 사업부지에 적합한 설계조건(풍속, 적설), 설치용량, 구조물 적용
- 인버터에 맞는 직병렬 구성, 전압강하 3% 이하
시공
- 일괄발주 조건 확인 : 업무범위, 설계조건, 기자재 선정
- 신뢰할 수 있는 업체
관리운영
- 모니터링시스템을 통한 원격감시
- 정기적인 현장점검, 모듈 성능저하 확인
- 전문 관리운영사를 통한 시설관리 또는 정기점검
- 보험가입
요약