REN21이 발표한 ‘신재생에너지 2017 세계동향 보고서’에 따르면, 2016년 재생에너지 설비 건설에 투입된 비용은 전 세계를 통틀어 2,498억 달러였다. 태양광 에너지에 1,137억 달러가 투입됐고, 풍력 에너지에는 1,125억 달러, 화력발전설비에는 1,138억 달러가 투입됐다. 재생에너지 설비 건설에 투입된 비용은 신규 발전설비 투자의 63.5%에 달하는 규모이다. BNEF는 2040년까지 신규 발전설비 투자금액 10조 2천억 달러 중 72%가 태양광 에너지와 풍력 에너지 설비 건설에 투자될 것이라고 전망했다. 향후 2030년까지 재생에너지 발전량 20%을 달성하려면 13년 안에 13% 발전량을 높여야 한다. 즉, 2017년 15GW였던 설비용량을 2030년에는 약 64GW로 증가시켜야 한다. 정부는 신규 용량 약 49GW의 대부분을 태양광(31GW)과 풍력(16.5GW)으로 공급할 전망이다

 

 특히 영농형 태양광사업이 주목받고 있는데, 태양광발전시스템 아래에서 농작물을 재배해 에너지와 농작물을 동시에 생산하는 시스템이다. 현재 국내에서는 시범사업이 추진 중이며, 연구결과 벼 재배의 경우 수확량은 85%로 낮아지지만 전력 판매로 농가의 수익성은 더 높아지는 것으로 조사됐다. 최근 IoT, 빅데이터, 인공지능 등 4차 산업혁명 기술과 분산자원인 신재생에너지, 이를 그리드에 안정적으로 이어주는 ESS를 중심으로 융합된 산업이 다양한 비즈니스 모델을 창출하고 있다. 그중 태양광 연계형 ESS 사업이 융합산업의 대표적인 사례인데 글로벌 시장조사기관 네비건트리서치도 에너지 산업의 핵심 디바이스인 태양광시스템과 ESS 연계 시장은 2016년 1GW 시장에서 2024년 14GW시장으로 크게 성장할 것으로 전망하였고, 투자 규모도 231억 달러에 달할 것으로 전망했다.

 

 이에 본원 R&D정보센터에서는 태양광 PV+ESS와 같은 에너지 프로슈머 비즈니스가 활성화되는데 도움이 되고자 관련기관들의 정보자료를 토대로 분석 정리하여「태양광발전 육성정책 및 R&D전략과 ESS/EMS/스마트팜 연계 시스템분석」 을 발간하였다. 본서 1편에서는 신재생에너지 현황과 관련제도의 국내외 동향을 다루었으며, 2편에서는 태양광발전의 주요동향과 SMP+REC 가격동향과 해외진출방안, 유지보수(O&M) 기술동향과 PV+ESS 등의 연계시스템 현황을 살펴보았고, 3편에서는 세계 스마트팜 주요동향과 영농형 태양광발전 사례를 수록하였다. 본서가 학계・연구기관 및 관련 산업분야 종사자 여러분들에게 다소나마 유익한 정보자료로 활용되기를 바라는 바입니다.

 

 

 

제 Ⅰ편 신재생에너지 주요현황과 전망
제 1장 국내외 신재생에너지 관련 제도 및 사업동향
1. 주요국 재생에너지 3020 이행계획
1) 주요국 재생에너지 현황과 국내 실태
(1) 주요국 대비 국내 재생에너지 설비용량 비교
(2) 국내 태양광 및 풍력 설비산업 현황
2) 국내 재생에너지 3020 이행계획(안)
(1) 보급목표
(2) 보급목표 이행방안
가. 국민 참여 확대
A) 도시형 태양광
B) 소규모 사업
C) 농촌태양광
나. 지자체 주도의 계획입지 도입
다. 대규모 프로젝트 추진
라. 재생에너지 확대를 위한 보급여건 개선
마. 환경을 고려한 재생에너지 확대
(3) 3020을 통한 에너지新산업 육성방안
가. 재생에너지 산업경쟁력 강화
A) R&D 로드맵 수립
B) 실증
C) 확산
D) 해외진출
나. 분산전원 기반 에너지新산업 육성
다. IoE 활용 수요관리 서비스산업 육성
라. 스마트시티를 통한 新산업 실증
(4) 소요재원 및 추진체계
3) 재생에너지 3020 이행계획의 주요 내용
(1) 국정운영 5개년계획 중 에너지 관련 내용
(2) 재생에너지 3020 실행계획 및 제8차 전력수급 기본계획
2. 세계 신재생에너지 시장⦁금융 동향
1) 시장 동향
2) 투자 동향
3) 금융 방안
3. 태양광에너지 가치사슬 분석을 통한 R&D 투자방향
1) 분석범위
2) 가치사슬 구조
3) 기업현황
(1) 기업분포
(2) 재무현황
(3) 수요-공급 현황 분석
4) 정부-민간 R&D 투자현황
(1) 정부 R&D
(2) 민간 R&D
(3) 정부-민간 비교
5) 상생협력 방안
6) 가치사슬별 이슈
(1) 폴리실리콘
(2) 잉곳/웨이퍼
(3) 태양전지(셀)
(4) 모듈
(5) 시스템
(6) O&M
7) 태양광 가치사슬 분석결과
8) R&D 투자방향
4. 주요국의 에너지전환 정책 동향
1) 미국
2) 독일
3) 중국
4) 일본

 

제 Ⅱ편 태양광발전 주요동향 및 수익률 확대전략
제 1장 태양광발전 분야 주요동향
1. 태양광 발전시스템 개요
1) 정의 및 필요성
2) 범위 및 분류
(1) 제품분류 관점
(2) 공급망 관점
2. 태양광 발전분야 기술개발 동향
1) 태양광 발전 기술개발 트렌드
(1) 해외
(2) 국내
2) 국내 차세대 저가·고효율 태양전지 기술개발 동향
(1) 개요
(2) 태양광 연구개발
가. 나노구조 태양전지
나. 나노텍스쳐 플라즈모닉 기판을 이용한 Si 박막태양전지
다. CIGS 박막 태양전지
(3) 한국생산기술연구원의 태양광 연구개발 현황
(4) 맺음말
3) 태양광모듈 관련 발전량 및 열화현상 연구
(1) 태양광 모듈 타입에 따른 발전량 특성
가. 서론
나. 설치 시스템의 사양 및 구성
다. 태양광 발전 시스템 성능평가
라. 결론
(2) 태양광모듈의 열화특성 분석연구
가. 대용량 연료전지 시스템의 운용사례
A) 태양광모듈의 열화상태
B) 태양광모듈의 열화특성
나. 태양광모듈의 열화특성 평가 알고리즘
다. 시뮬레이션 결과 및 분석
A) 열화상태에 따른 전기적 특성
B) 열화인자에 따른 열화 상태
라. 결론
(3) 단일 태양광 모듈을 위한 DC/DC 컨버터 개발
가. 서론
나. 시스템 설계
A) 시스템 구성도
다. 회로설계
A) 인덕터 설계
B) 입력 전압 커패시터 설계
C) 다이오드 선정
라. 시뮬레이션
마. 실험
4) 세계 태양광 폐모듈 발생 및 재활용 동향
(1) 태양광 폐모듈 발생 동향
(2) 태양광 폐모듈 재활용 정책 동향
가. 유럽
나. 미국(캘리포니아)
다. 일본
라. 한국
(3) 태양광 폐모듈 재활용 기술 동향
가. 유럽
나. 미국(First Solar)
다. 중국
라. 일본
마. 한국
5) 태양광발전 주요업체별 기술개발동향
(1) 주요기업 비교
(2) 주요업체별 기술개발동향
가. 해외업체동향
A) Honeywell
B) Siemens
C) Schneider
D) NGR Energy
E) 일본 Marubeni社
F) 중국 Canadian Solar社
G) 이탈리아 Enel社
나. 국내업체동향
다. 국내 중소기업 사례
6) 태양광 공정장비 주요업체별 기술개발동향
(1) 주요기업 비교
(2) 주요업체별 기술개발동향
가. 해외 업체동향
나. 국내 업체동향
다. 국내 중소기업 사례
7) 태양광 발전분야 특허동향 분석
(1) 태양광 발전시스템 특허 주요 기술
가. 주요 기술
나. 주요 기술별 국가별 특허동향
다. 주요 기술별 출원인 동향
라. 전력제어기술 분야 주요 출원인 동향
마. 전력변환장치 성능향상 기술 분야 주요 출원인 동향
바. 태양광 발전시스템 기술 분야의 주요 경쟁기술 및 공백기술
사. 최신 국내 특허기술 동향
아. 중소기업 특허전략 수립 방향 및 시사점
(2) 태양광 공정장비 특허 주요 기술
가. 주요 기술
나. 주요 기술별 국가별 특허동향
다. 주요 기술별 출원인 동향
라. Ingot 공정기술 분야 주요 출원인 동향
마. 태양전지(Cell) 공정 기술 분야 주요 출원인 동향
바. 모듈공정기술 분야 주요 출원인 동향
사. 태양광 공정장비기술 분야의 주요 경쟁기술 및 공백기술
아. 최신 국내 특허기술 동향
자. 중소기업 특허전략 수립 방향 및 시사점
(3) 태양광분야 혁신성과 동향 분석
가. 연구대상 및 방법
나. 국가별 혁신성과 동향 분석
A) 태양광분야 키워드 분석
B) 양적 혁신성과 결과
C) 질적 혁신성과 결과
D) 글로벌 혁신성과 결과
E) 산·학 혁신성과
(4) 기관별 혁신성과 동향 분석
가. 대학별 혁신성과
나. 공공기관별 혁신성과
3. 태양광 발전분야 산업현황
1) 태양광 발전시스템 산업현황
(1) 산업의 특징
2) 태양광 공정장비 산업현황
(1) 산업의 특징
(2) 산업의 구조
4. 태양광 발전분야 시장동향
1) 세계 재생에너지 동향
(1) 재생에너지의 세계적인 확대
(2) RE100 기업 및 환경 투자의 움직임
(3) 세계적으로 가속되고 있는 재생에너지 가격 하락
2) 태양광 공정정비 분야 시장동향
(1) 세계시장
(2) 국내시장
(3) 무역 현황
3) 태양광 발전시스템 시장동향
(1) 세계시장
(2) 국내시장
4) 국가별 태양광발전 시장현황 및 전망
(1) 브라질
가. 태양광 발전 현황
나. 주요 태양광 프로젝트
다. 국가전기에너지공사(ANEEL)의 태양광 발전 관련 법안
라. 태양광 발전시설 증가
마. 중국의 브라질 태양광 발전 투자
(2) 미얀마
가. 미얀마 태양광 발전
나. 농촌 개발국 주도 독립형 태양광 발전 프로젝트 진행
A) 프로젝트 정보: ICB No. S&I-3
B) 프로젝트 정보: ICB No. S&I-DRD-1
(3) 인도
가. 재생에너지 비율 확대
나. ESS, 태양광 셀 수요 증가
(4) 헝가리
가. 헝가리 정부 정책
A) 헝가리 정부의 지원방향
B) 헝가리 정부의 주요 지원정책
나. 헝가리 태양광 패널 시장동향
A) 생산자(Manufacturers)
B) 유통업자(Distributors)
(5) 탄자니아
가. 탄자니아 시장규모 및 동향
A) 태양광 발전량 및 독립형 태양광 설치 규모
B) 탄자니아 태양광 시장 제품 조달 및 생산
나. 수입 규모 및 주요 수입국 동향 및 대한 수입 동향
다. 경쟁동향 및 주요 경쟁기업
A) 탄자니아 대표 태양광 서비스 업체: Off Grid Electric(M-Power)
B) 태양광 발전 활용 신비즈니스 모델: Solar Kiosk(이동식 태양광 상점)
(6) 오스트리아
가. 현황
나. 시장 동향
A) 국내 생산 및 수출입 동향
B) 최근 3년간 수입규모 및 상위 10개국 수입 동향
C) 수입 제도, 관세율 등
다. 경쟁 동향 및 주요 유통채널
A) 경쟁 동향
B) 주요 유통채널
(7) 미국
가. 시장 동향 및 전망
나. 기술 동향
다. 미국 태양광산업 성장요인
라. 주요 이슈
(8) 터키
가. 태양광 모듈 및 패널
나. 시사점
(9) 베트남
가. 베트남 정부의 태양광 에너지 발전 계획
나. 최근 베트남 태양광 발전 프로젝트 현황
다. 시사점
(10) 우크라이나
가. 가정용 태양광 집열판 설치 증가
나. 가정용 태양열 집열판 수요 증가 원인
A) 우크라이나 가정용 전기세 인상
B) 우크라이나 정부의 높은 FIT(발전차액지원제도) 정책
C) 우크라이나는 기후적으로 태양광 에너지 발전에 적합
다. 우크라이나의 태양광 집열판(HS Code 854140) 수입 동향
(11) 북한
가. 「재생 에네르기법」 제정
나. 태양광 패널 거래
다. 태양광 기술 육성
제 2장 태양광 발전사업 유형별 현황 및 동향분석 
1. 건물 일체형 태양광 발전시스템(BIPV) 기술 주요동향
1) 건물 일체형 태양광 발전시스템(BIPV : Building Integrated Photovoltaics) 기술
2) 산업환경 분석
(1) 산업의 특징
(2) 산업의 구조
3) 기술개발 동향
(1) 기술개발 트렌드
가. 모듈
나. 설치 형태
다. BIPV 적용 태양전지 기술
라. 창호
마. 응용기술
(2) 기술환경
(3) 주요기업 현황비교
(4) 주요업체별 기술개발동향
가. 해외 업체동향
나. 국내 업체동향
다. 국내 중소기업 사례
4) 실증연구 사례
(1) 주거용 건물 태양광발전시스템의 설치유형에 따른 발전성능 평가
가. 서론
나. 주거용 태양광발전시스템의 설치유형
다. 실증주택의 태양광발전시스템
A) 실증주택
B) 실증주택 태양광발전시스템 설치현황
라. 실증주택의 태양광발전시스템 분석
마. 시뮬레이션을 통한 태양광발전시스템 성능분석
A) 평가도구 및 기상데이터 선정
B) 시뮬레이션의 타당성 분석
C) 태양광발전시스템 손실분석
D) 태양광발전시스템의 온도손실해석
E) 설치유형에 따른 태양발전시스템 성능분석
바. 결론
(2) 건물 일체형 태양광 발전 실증 연구
가. 태양광 발전 모듈 종류 및 설치 조건
나. 모듈별 발전 성능 평가
다. 결론
5) 건물일체형 태양광발전 상용화
(1) BIPV 태양전지에 대한 시험 평가 인프라
(2) BIPV분야의 다양한 시험 성능 평가 진행
(3) 부지문제 등으로 인해 BIPV에 대한 수요도 증가 추세
6) 건물 일체형 신재생에너지 시스템 특허동향
(1) 주요 기술
(2) 세부 분야별 특허동향
가. 주요 기술별 국가별 특허동향
나. 주요 기술별 출원인 동향
다. 건물 일체형 태양광발전 기술 분야 주요 출원인 동향
라. 신재생에너지 건물 적용 기술 분야 주요 출원인 동향
마. 신재생에너지 통합설계 관리 기술 분야 주요 출원인 동향
(3) 건물 일체형 신재생에너지 시스템 기술 분야의 주요 경쟁기술 및 공백기술
(4) 최신 국내 특허기술 동향
(5) 중소기업 특허전략 수립 방향 및 시사점
7) 건물일체형 태양광발전 시스템 시장동향 및 전망
(1) BIPV 모듈 기술별 시장동향
(2) 세계 시장동향
(3) 국내 시장동향
가. 국내 BIPV 시장현황 및 전망
나. 국내 BIPV 보급현황
다. 시장 활성화를 위한 지원 필요성
2. 수상태양광 발전기술 주요동향
1) 수상태양광에 대한 이해
(1) 수상태양광의 개념과 특징
(2) 수상태양광의 장점과 효과
2) 수상태양광의 잠재력과 시장 전망
(1) 국내 수상태양광발전 잠재력
(2) 국내외 수상태양광의 시장 전망
3) 수상태양광관련 정책 현황
4) 수상태양광 기술현황
(1) 수상태양광 발전설비 구성
(2) 수상태양광모듈의 특징
(3) 부유체
(4) 추적식 수상태양광
(5) 발전효율 비교
(6) 수상태양광 발전시설의 환경영향 및 전자파 연구 동향
5) 국내외 수상태양광 운영현황과 사례분석
(1) 국내사례
가. 총괄
나. 운영 중인 사례
A) 안성 금광저수지(경기도)
B) 안성 덕산저수지(경기도)
C) 부안 청호저수지(전라북도)
D) 함평 대동저수지(전라남도)
E) 상주 오태저수지(경상북도)
F) 상주 지평저수지(경상북도)
G) 영동 추풍령저수지(충청북도)
다. 추진 중인 사례
A) 연천 백학저수지(경기도)
B) 안성 금광2저수지(경기도)
C) 화성 덕우저수지(경기도)
D) 달성 달창저수지(경상북도)
E) 해남 양촌저수지(전라남도)
F) 고성 대가저수지(경상남도)
라. 국내 최대 규모 수상태양광발전소
A) LS산전
B) 농어촌공사
(2) 해외 사례
가. 미국
A) 캘리포니아 나파카운티 Far Niente 포도농장 저수지
B) 캘리포니아 소노마카운티 저수지
나. 일본
A) 오케가와 저수지
B) 가와고에 저수지
C) 가와지마 저수지
다. 영국
A) 퀸 엘리자베스 Ⅱ 저수지
B) Sheeplands Farm 저수지
라. 호주 Jamestown 저수지
마. 말레이시아 SUNGAI LABU 저수지
바. 태국 YOTHATHIKAN 저수지
사. 중국
3. 소규모 태양광발전 시스템 현황과 폐염전 태양광발전 기술전망
1) 소규모 태양광발전 설치현황
2) 국내 염전 태양광발전 기술현황
(1) 염전용 수중태양광발전시스템 모듈
(2) 소금 생산량 증대
(3) 염해 대응 시스템
3) 페염전 활용 태양광발전소 설치사례
(1) 폐염전 유형분류
(2) 전남 해남 태양광발전소 건설
제 3장 태양광발전 장기 고정가격 동향 및 해외진출 금융조달 방안
1. 신재생에너지 보급제도 변화와 동향
1) 국내외 발전차액지원제도(FiT)
(1) 국내 발전차액지원제도(FiT)
(2) 주요국 FIT 가격 및 운영현황
가. 영국
나. 프랑스
다. 오스트리아
라. 독일
마. 스위스
바. 일본
사. 호주
아. 스페인
2) 신재생에너지 공급의무화제도(RPS)
3) 국내 신재생에너지 금융지원사업
(1) 2017년도 금융지원사업 내용
가. 사업개요
나. 지원대상
다. 지원규모 : 660억원
라. 지원조건
마. 금융지원 절차
(2) 신재생에너지 금융지원사업 관련 주요내용
가. 자금지원 개요
A) 지원 대상시설 (신재생에너지 설비의 지원 등에 관한 지침)
B) 이자율 : 분기별 변동금리
C) 지원비율
D) 대출 취급 금융기관
E) 자금용도별 지원내용
나. 자금 지원절차
다. 자금 추천신청
라. 대출 승인 및 대출금의 지급
마. 자금추천 및 대출승인 취소
바. 사후관리
사. 자금신청 전 유의사항
4) 국내 태양광 장기 고정가격(SMP+REC) 관련 동향
(1) 고정가격계약 경쟁입찰 제도
가. 추진 배경
나. 관련 근거
다. 추진 절차
라. 참여 자격 및 평가 기준
A) 참여 자격
B) 평가기준
마. 계약방식 및 계약기간
A) 계약방식(선정후 계약방식 선택, 계약방식 선택 후 변경 불가능)
B) 계약기간
바. 그 간 추진 실적
(2) 2017년 상반기 RPS제도 국내이슈 고정가격계약 경쟁입찰 실시
가. 고정가격계약
나. 고정가격계약 경쟁입찰 공고
A) 공고용량
B) 입찰기간
C) 선정방법
D) 입찰상한가
E) 평가요소
다. 계약체결 방식
라. 시사점
(3) 태양광 + ESS에 대한 REC 가중치 5.0 부여
가. 산업부, 태양광+ESS에 대한 REC 가중치 5.0 부여 방안 마련
나. 제도 도입에 따른 기대효과
다. 제도 도입과정에서의 논란
라. 향후 전망
(4) 신재생에너지 공급인증서 판매사업자 입찰공고
가. 입찰 공고량 : 58만 REC(가중치 적용)
나. 입찰 참가 자격
다. 입찰 공고 개요
라. 공급인증서 판매사업자 입찰 평가기준
마. 공급인증서 판매사업자 결정
A) 장기 고정가격계약 부문
B) 단기 고정가격계약 부문
바. 입찰 참여 유의사항
A) 준수사항
B) 계약 해제 및 해지 사항
C) 입찰 참여서 작성 유의사항
사. 기타 사항
5) 해외 경매제도 도입현황과 주요국 경매제도 특징
(1) 경매제도 도입 현황
(2) 주요국 경매제도 특징
가. 독일 경매제도
나. 영국 경매제도
다. 네덜란드 경매제도
라. 미국 캘리포니아 주의 경매제도
마. 브라질 경매제도
바. 중국 경매제도
사. 일본 경매제도
아. 폴란드 경매제도
(3) 경매제도 시행으로 인한 성과와 시사점
2. 태양광 및 태양광 활용 마이크로그리드 설치비용
1) 태양광 설치비용
2) 태양광 활용 마이크로그리드(MG) 설치비용
3) 태양광 발전소와 직접금융 활성화
(1) 시설담보대출
(2) 프로젝트파이낸싱(PF)
3. 태양광산업 해외진출 및 금융조달 동향
1) 우리나라 신재생에너지 해외사업 진출 동향
(1) 신재생에너지 해외사업 수주 현황
(2) 신재생에너지 해외사업 유형 및 특징
가. 태양광 부품, 설비 제조업체들의 다운스트림 분야 해외사업 추진
나. 발전공기업-민간기업 대규모 신재생에너지 해외사업 공동 추진
다. 소규모사업의 ODA 사업과 연계 추진
(3) 우리나라 신재생에너지 해외사업 재원조달 동향
(4) 신재생에너지 해외진출지원 사업을 통한 정부 재정지원 현황
2) 개도국 신재생에너지 프로젝트 금융조달 동향 분석
(1) 주요 재원 개요 및 특징
(2) 개발도상국·신흥국 신재생에너지 프로젝트 금융조달 동향
가. 개요
나. 민간투자 확대를 위한 새로운 금융모델 활용
A) 프로젝트 리스크 경감을 위한 공적자금 활용
B) 新금융기법을 활용한 신재생에너지 프로젝트 민간 재원 확대
(3) 프로젝트 규모별 금융 지원 방안 분석
가. 대규모 프로젝트
나. 중･소규모 프로젝트
3) 해외협력 대상분석
(1) 해외협력 대상
가. WB(세계은행)
나. ADB(아시아 개발은행)
다. 주요국가의 해외협력
(2) 해외협력 사례
가. 전기서비스 접근성 제고를 위한 태양광 발전시스템 프로젝트(가나, 2014)
나. 그리드 연계 옥상태양열 프로그램(GRPV)(인도, 2016)
다. 농촌지역을 위한 태양광에너지 프로젝트(아르헨티나, 2015)
4) 해외진출 활용 가이드라인
(1) 태양광 기술의 해외협력을 통한 해외진출 전략
가. 태양광 기술 관련 해외협력 프로젝트의 효율적 운영
나. 기술개발‧경영‧생산‧해외전문인력 양성
(2) 태양광 관련 해외협력 프로그램 적극 활용
가. 태양광발전시스템(PVPS) 기술협력 프로그램
나. 기타 해외협력 및 금융지원 제도 활용
(3) 다자개발은행 프로젝트 참여를 위한 수주 요건 대응
가. 다자개발은행 프로젝트 수주 유형 분류
나. 국제경쟁 입찰절차 및 조달정보 대응
(4) 국제표준화 역량 강화
제 4장 태양광발전설비 고장실태 및 모니터링/유지·보수 기술개발
1. 국내 소규모 태양광발전소 현장 실태분석
1) 현장실태조사 개요
(1) 태양광 발전 시스템 현황
2) 종합 결과
(1) 고장 사례 분류
(2) 발전시스템 현황 평가
(3) 발전 시간
(4) 방위각
(5) 모듈경사각
3) 상세 점검 사례
(1) 부식
(2) 직병렬 미스매치
(3) 음영 발생
(4) 모듈 혼용 및 마감 불량
(5) 케이블 불량
(6) 구조물 불량
(7) 명판 불량
(8) 모듈 표면 오염
(9) 점검부 미확보
(10) 기타 사항
4) 수용가 의견 수렴
5) 향후 계획
2. 태양광발전 시스템의 고장유형별 손실 비교분석
1) 서론
2) 고장유형별 손실 비교분석 방법
(1) 접근방법
(2) 대상 PV시스템 개요
(3) 고장유형별 손실 비교분석 결과
(4) 결론
3. 태양광발전 설비의 고장과 환경 공해문제
1) 태양광발전설비 민원 유형
(1) 국내 태양광발전설비 설치현황
(2) 태양광발전설비 고장
(3) 태양광발전설비 주변 공해
가. 전자파 공해
나. 태양 빛 반사 공해
다. 온도 공해
라. 소음 공해
4. 태양광 모니터링과 O&M 통한 태양광발전 연구개발 동향
1) 모니터링/ O&M 연구개발 예측
(1) 태양광 모듈 가격 하락과 O&M 비용 비중 증가
(2) 모듈/인버터 연결 방식
(3) 태양광 발전시스템 성능유지
(4) 모니터링 시스템 진화
(5) 모듈 표면 세척
(6) 태양전지 셀 성능 검사 연계된 스마트 모니터링
2) 태양광발전 모니터링 시스템 최신동향
(1) 태양전지 모듈 고장진단센서를 이용한 모니터링 시스템
가. 고장진단 센서
A) 지그비 통신
B) 고장진단 센서를 내장한 정션박스
나. 고장진단 모니터링 시스템 구축
A) 실증 BED의 설치
B) 고장진단 알고리즘
C) 고장진단 센서의 활용 검증
다. 결론
(2) 신재생에너지 통합모니터링시스템
(3) 태양광발전시스템의 하절기 모듈온도 예측 및 정확도 분석
가. 태양광발전시스템 모듈온도 예측모델
나. 분석 대상 태양광발전시스템 및 데이터
다. 모듈온도 예측모델의 정확도 비교 분석
라. 기상조건에 따른 모듈온도 예측모델의 정확도 비교
A) 일사량에 따른 모듈온도 예측의 정확도
B) 외기온도에 따른 모듈온도 예측의 정확도
C) 풍속에 따른 모듈온도 예측의 정확도
마. 결론
3) 태양광발전소의 O&M 사례 분석
(1) 해외 사례
(2) 국내 사례
4) 태양광 발전시스템의 컨버터 고장에 따른 보상운전기법
(1) 제안된 태양광 발전시스템의 고장 운전 기법
가. 제안된 태양광 발전시스템 고장운전 기법의 구성 및 운전 기법
나. 고장운전기법에 따른 양방향 컨버터의 제어기 설계
A) 고장시 부스트 모드 제어기 설계
B) 고장시 배터리 충전모드 제어기설계
(2) 제안된 태양광 발전시스템의 고장 운전 기법의 모의시험
5) 태양광전원의 유지보수용 시뮬레이터 개발동향
(1) 태양광전원의 유지보수용 시뮬레이터 설계
(2) 유지보수 시뮬레이터의 구현
가. 태양광 모듈부
나. 데이터 계측장치부
다. 계통연계장치부
라. 감시제어장치
(3) 시뮬레이션 및 분석
가. 시뮬레이터의 성능평가
나. 음영조건에 따른 태양광모듈의 출력특성
다. 기후변화에 따른 태양광모듈의 출력특성
6) 국내 태양광발전 기업체 O&M 동향
(1) KT - ‘GiGA energy Gen-태양광 O&M’
(2) 에스파워
가. 국내외 태양광발전 관련 관리운영 서비스 지원
나. PV Moudule 불량진단 및 수리능력 적극 활용
다. 연가보장발전량 확보 통해 고객 만족 실현 최우선
라. 해외시장 진출 역량 집중
(3) 도화엔지니어링
제 5장 태양광발전 연계 ESS 융합시스템 현황 및 사업전략
1. 태양광산업 비즈니스모델의 출현
1) P2P 전력거래
(1) 유럽 태양광시장의 변화
(2) P2P 전력거래 새로운 비즈니스 모델등장
2) 태양광 대여사업
(1) 미국
(2) 영국
(3) 일본
(4) 한국
가. 한국전력공사, 『PV+ESS』 렌탈사업 모델 검토 및 추진계획
나. 한전, 탑인프라 렌탈계약 체결
다. 한국에너지공단, 태양광 대여사업 본격 추진
2. 4차 산업혁명과 태양광융합 산업
1) 개요
2) 4차 산업혁명의 에너지 문제 해소
(1) 이슈
(2) 효율성
(3) 공평성
(4) 지속가능성
(5) 사례
3) 일자리창출에 기여
(1) 이슈
(2) 효율성
(3) 공평성
(4) 지속가능성
(5) 사례
4) 분산전원으로서 균형발전에 기여
(1) 이슈
(2) 효율성
(3) 공평성
(4) 지속가능성
5) 시사점
(1) 중장기 전망
(2) 태양광융합산업 발전을 위한 관련 기업 육성 및 산업클러스터 조성
(3) 태양광융합산업 발전을 위한 태양광융합산업 기술개발 및 산업인력양성 지원
(4) 민간시장 확대
(5) 공공시장 확대
3. 태양광발전(PV) 연계 에너지저장장치(ESS)의 주요동향
1) ESS 개요
2) 주요국 ESS 시장현황 및 프로젝트 동향
(1) ESS 시장동향
가. 세계 ESS 시장동향
나. 주요 국가의 ESS 시장 동향
A) 미국
B) 일본
C) 독일
D) 중국
E) 호주
F) 이머징 마켓
(2) ESS 시장 분석 및 사업화 전망
가. ESS 시장분석
A) 유럽
B) 북미
C) 아시아 태평양
나. ESS 사업화 전망
A) 분산형 ESS 전망
B) 전력계통용 ESS
다. 진입장벽
라. 사업화 추진전략
A) 기술검증 시스템 개발
B) 실증시험을 통한 설비 신뢰성 제고
C) 안전성 검증을 통한 설비 차별화
D) 상용화 설비 공급전략
마. 기술개발 전략
(3) 주요 ESS 프로젝트 동향 및 수주시장 현황
(4) 해외 ESS 프로젝트 수주 동향
가. 독일
나. 이탈리아
다. 영국
라. 스페인
마. 프랑스
바. 미국
사. 캐나다
아. 호주
자. 중국
차. 일본
카. 한국
3) 분야별 ESS 기업현황 및 기술개발 동향
(1) 소형 ESS
가. 일본
A) Nichicon
B) Panasonic
C) Tabuchi
나. 호주
A) AllGrid Energy
B) Zen Energy
C) Solar 360
다. 미국
A) Enphase
B) Simpliphi Power
C) Tesla
D) Adara Power
E) Orison Energy
라. 독일
A) Bosch
B) BMZ
C) SMA
마. 한국
A) LG화학
B) 삼성SDI
C) 코캄
(2) 중대형 ESS
가. SunEdison
나. SunPower
다. Tesla Motors
라. Advanced Microgrid Solutions
마. Stem
바. AES Energy Storage
사. Greensmith
아. Coda Energy
자. Green Charge Networks
차. Nextera Energy Resources
4) 신재생연계 ESS 전력변환장치(PCS) 기술관련 주요동향
(1) ESS 전력변환장치(PCS) 기술동향
가. 하이브리드 신재생에너지 시스템
나. ESS용 PCS의 요구성능
다. ESS용 모듈라 기술
라. 향후 전망
(2) 신재생용 전력변환장치 표준 및 기술기준
가. 국내 신재생용 전력변환장치 표준 및 기술기준
나. 국외 신재생용 전력변환장치 기술기준
다. ESS용 전력변환장치 표준 현황
라. 국내외 ESS용 전력 변환장치 기술기준
(3) 전력변환장치(PCS) 주요활동 기업 및 주력품목 현황
가. Princeton Power System
나. ABB
다. S&C Electric
라. Younicos
마. Alfen
바. Scneider elec
사. Dynapower
아. Parker Hannifin
5) 태양광연계 ESS 리튬이온배터리 개발관련 주요동향
(1) 태양광발전 연계 ESS용 리튬이온배터리 개발현황
가. ESS용 리튬이온배터리 제품군
A) Energy 제품군
B) Medium 제품군
C) Power 제품군
(2) 태양광발전 연계 ESS용 배터리의 적정 설치용량
(3) 태양광 연계 ESS 배터리 선정 시 유의사항
(4) 신재생에너지 시대의 ESS 배터리
(5) 배터리 주요활동 기업 및 주력품목 현황
가. LG화학
나. 삼성SDI
다. 코캄
라. Tesla
마. Saft
바. BYD
사. Toshiba
아. Panasonic
6) 태양광발전 시스템 ESS 연계 EMS 기술이슈
(1) 발전량 변동성에 따른 충전 전략
(2) 배터리 수명(SOH) 유지 운전 전략
(3) 수익 정산 표준플랫폼
(4) 발전단지-ESS용 EMS 연계
7) 국내외 태양광발전 ESS 연계 시스템 설계 및 적용사례
(1) 태양광발전 연계 ESS 목적
가. 전력 품질향상(Smoothing)
나. 계통 출력안정화(Constant Power Control)
다. 계통혼잡도완화(Grid Congestion Reduction)
(2) 국내외 동향
가. 국내 동향
A) REC 가중치
B) 태양광발전소 ESS 설치 대폭 확대
나. 해외 동향
(3) 계통 구성시의 유의사항
가. 태양광발전 연계 계통구성에 따른 유의사항
A) 154kV 특고압 연계 시(예시)
B) 22.9kV 특고압 연계 시(예시)
C) 저압 연계 시(예시)
나. 태양광발전 연계 계통구성에 따른 차단기, 보호 계전기 구성
다. 태양광발전 연계 ESS 계통구성 시 인허가 관련사항
라. 태양광발전 연계 ESS 계통구성 시 기타 유의사항
(4) 국내 태양광발전(PV) ESS 연계 구축모델 및 실증사례
가. 강원도 고성 ESS(3.3MWh) + 태양광(1.4MW) 발전소
나. 서부발전, 태양광 연계 ESS 설치
다. 새만금 햇빛누리사업 태양광 발전소 에너지 저장장치 실시
라. 효성, 한국남동발전 영흥본부 태양광발전단지 연계 ESS 준공
마. 현대중공업그룹, 1000억원 규모 태양광 공사 수주
바. 탑선, 해남에 국내 최대 태양광 ESS 가동
사. 두산중공업, ‘태양광+ESS’ 준공
아. LS산전, 태양광 연계 ESS 구축
자. ㈜솔라라이트, 태양광 연계 ESS 시장 공략
(5) 해외 태양광발전(PV) ESS 연계 구축모델 및 실증사례
가. Baker Electric 프로젝트(미국, 캘리포니아)
나. 테슬라 파워월 주거용 ESS 설치 사례(호주)
다. 홋카이도 ESS 융복합형 치토세 태양광 발전소 준공(일본)
(6) 신재생에너지 ESS 연계 구축모델 및 실증사례
가. 풍력발전 에너지저장장치(ESS) 기술
나. 국내 제주 행원 풍력발전용 ESS 실증
다. 국내 조천변전소 풍력발전용 ESS 실증
라. 마우이 섬, Younicos 배터리 파크 프로젝트(미국, 하와이)
마. Napa Sanitation District의 ESS 프로젝트(미국)
8) 태양광(PV) ESS 연계시 수익성 분석 및 Simulation
(1) 태양광발전 연계 ESS 용량산정
가. 수익구조
나. ESS용량산정
다. 수익률 산정을 위한 제반 사항
(2) Simulation
가. 대상 태양광발전소의 일일 발전데이터 분석
나. ESS용량별 이용률 분석
다. ESS용량별 기회비용 및 이용률 분석
(3) 태양광발전 연계형 ESS 수요확대와 투자증가
9) 에너지 프로슈머 분야 ESS 활용의 장점과 사례
4. 에너지 프로슈머 시장에서의 ESS 활용 촉진제도
1) ESS 지원 정책과 전력산업 구조개혁 필요성
2) 한국 전력산업 제도의 문제점
3) 독일의 전력산업 구조개혁과 에너지 프로슈머 시장 활성화

 

제 Ⅲ편 스마트팜 주요동향 및 영농형 태양광발전 구축방안
제 1장 4차 산업혁명 스마트팜 주요동향
1. 스마트농업의 전개와 스마트팜
1) 스마트농업
(1) 디지털농업, 농업의 디지털화
(2) 농업의 스마트화, 스마트농업
2) 스마트농업 형태 ‘스마트팜’
(1) 스마트팜 기술 내용
가. 정보통신기술(ICT) 적용 농장
나. 스마트 농기계
다. 스마트농기계 사례
라. 스마트 유통시스템과의 연계
(2) 차세대 한국형 스마트팜
가. 한국형 스마트팜의 정의와 필요성
나. 1단계 - 원격 모니터링과 제어로 편의성 향상
다. 2단계 - 지능형 정밀생육관리로 생산성 향상
라. 3단계 - 에너지 최적화 및 로봇 자동화 등 스마트팜 통합시스템 수출
3) 스마트농업의 효과
(1) 긍정적 효과
가. 노동투입 대체
나. 생산효율 증대
다. 농산물 품질 향상
라. 기후변화 대응
마. 고령화 문제 해결
바. 농산물 수급조절 가능
(2) 부정적 효과
가. 높은 초기 투자비용
나. 농업인 소외
4) 4차산업혁명과 스마트농업
(1) 4차산업혁명과 스마트농업과의 연계
(2) 4차산업혁명 기술에 대한 농업인 인지도
가. 일반적 특성
나. 농업인의 4차산업혁명 인지도
다. 4차산업혁명 관련 기술 경험
라. 향후 4차산업혁명 관련 기술 활용 의향
(3) 스마트농업에 4차산업혁명 기술 적용의 시사점
2. 스마트팜 관련 정책동향 및 확산방안
1) 국내 스마트팜 정책 추진 경과 및 목표
(1) 스마트팜 정책 추진경과
가. 시설현대화 사업 추진
나. 농업과 ICT 융합을 위한 연구개발과 정책 추진
다. 농업의 스마트팜 본격 추진
2) 국내 스마트팜 정책 목표 및 방향
(1) 스마트팜 정책 목표
(2) 스마트팜 정책 방향
3) 국내 정부의 스마트팜 확산사업
(1) 시설원예부문
(2) 축산부문
(3) 스마트팜 창업 생태계 조성
가. 실증단지(테스트베드) 구축 → 제품 신뢰도 향상 → 수출
나. 스마트팜 관련 R&D 체계화
다. 빅데이터 수집‧활용 체계화 및 스마트 기자재·통신 표준화
라. 농가 지원 강화 및 전문인력 양성
마. 창업 초기 국내·외 판로 지원, 시장·품목 다변화
(4) 「스마트팜 혁신밸리」 조성
가. 「스마트팜 혁신밸리」 개념 및 조성 방향
나. 「스마트팜 혁신밸리」 조성 계획
4) 스마트농업 보급확대를 위한 인프라 구축 방안
(1) 스마트농업 확대 전략의 설정
(2) 조사 개요
(3) 스마트농업 발전을 위한 전략의 우선순위 결정
5) 주요국 스마트농업 정책
(1) 미국
(2) 일본
(3) 중국
(4) EU
(5) 네덜란드
3. 스마트팜 기술개발 동향
1) 스마트팜 핵심 기술
(1) 피노믹스(Phenomics)를 이용한 영상처리 기술
(2) 센서를 통한 복합환경 제어(양액, 광, 온도, 습도, CO₂, pH 등) 기술
(3) 비파괴 분석(Non-Destructive Testing, NDT) 기술
2) 인공지능(AI) 기반 데이터 가공 기술
(1) 기계학습(Machine learning)
가. 인공신경망 기반 스마트팜 기술–국내 동향
나. 인공신경망 기반 스마트팜 기술–국외 동향
(2) 컴퓨터 비전 기술
(3) 예측 분석 기술
3) 인공지능 기반 데이터 활용 기술
(1) 정밀농업
가. 수확량 모니터링(Yield monitoring)
나. 노지의 지도화(Field mapping)
다. 작물 탐색(Crop scouting)
라. 기후 추적 및 예측(Weather Tracking and forecasting)
마. 관수 관리(Irrigation management)
(2) 스마트 온실 및 토양 관리
(3) 농업 로봇
4) 스마트복합환경시스템
(1) 스마트복합환경시스템의 개념
(2) 스마트복합환경시스템의 구성
(3) 스마트복합환경제어에 적용된 알고리즘
가. 일중천창 및 이중천창
나. 측창
다. 커튼
라. 난방
마. CO₂
(4) 스마트복합환경제어시스템 GUI(Graphic User Interface)
가. 주제어 판넬
나. 웹서버 제공화면
다. 스마트폰 APP 화면 구성
5) 국내 스마트농업 기술수준
6) 주요업체별 스마트팜 기술개발 동향
(1) 국내 업체동향
가. FTA 체결 등의 시장 개방 확대에 따른 산업경쟁력 강화 기술개발
나. 한국형 스마트 팜 모델 개발
다. 스마트 그린하우스 도입, 로컬푸드 직거래 통합관리 시스템 구축
(2) 스마트 팜 참여기업 현황 및 보급농가수
가. 스마트 팜 참여기업 현황
나. 부문별 시설원예 부문 참여기업 및 보급현황
(3) 해외 업체동향
가. 미국
나. 네덜란드
다. 일본
라. 중국
(4) 정밀농업 기술별 주요 스타트업 현황
가. 위성 이미지 분석(Analysing Satellite Images) 주요 스타트업
나. 무인기 모니터링(UAV for In field Monitoring) 주요 스타트업
다. 필드 모니터링 센서(Field Monitoring Sensor) 주요 스타트업
라. 스마트 물관리(Smart Irrigation) 주요 스타트업
마. 농업용 로보틱스(Agricultural Robotics) 주요 스타트업
바. 예측 분석(Predictive Analytics) 주요 스타트업
4. 스마트팜 표준화 추진현황 및 특허동향 분석
1) 스마트농업 분야 국내외 표준화 추진 현황
(1) 국내 스마트농업 표준화 현황
(2) 국제 스마트농업 표준화 현황
2) 스마트팜 특허동향 분석
(1) 연도별 출원동향
(2) 국가별 출원현황
(3) 주요출원인 분석
(4) 국내 출원인 동향
(5) 투입기술 및 융합성 분석
5. 국가별 스마트팜 실증사례 분석
1) 국내
(1) 스마트 팜 보급 실태
가. ICT 시설 활용 실태
나. 스마트 팜 선도농가 사례
(2) 스마트팜 국내 사례
가. 농촌진흥청
나. 한국과학기술연구원
(3) 스마트복합환경시스템의 실제 구현사례
가. 시설하우스 적용사례
나. 축산시설 적용사례
다. 노지과수 적용사례
라. 기타 적용사례
2) 해외
(1) 시설원예 분야
가. 일본의 클라우드 서버 및 PDCA 사이클 활용
나. 대만의 패킷에러 발생 방지와 클라우드 기반 온실모니터링
(2) 노지재배 분야
가. 미국의 처방과 정밀농업
나. 이탈리아의 실시간 기상자료 제공
다. 이스라엘의 관수관리 집중 시스템
라. 일본의 채소 예측응용시스템 및 감귤 생산시스템
(3) 축산 분야
가. 이탈리아의 동물행동탐지
나. 이스라엘의 우유 생산자동화 시스템
다. 일본의 걸음수 데이터 활용
라. 한국형 축산 스마트팜
(4) 농업 작업에서의 로봇 기술개발
가. 일본
나. 네덜란드
6. 스마트팜 산업동향 및 시장분석
1) 산업환경 분석
(1) 산업의 특징
(2) 산업의 구조
(3) 경쟁환경
(4) 전후방산업 환경
(5) 해외산업 동향
(6) 국내산업 동향
2) 시장환경 분석
(1) 세계시장
(2) 국내시장
(3) 무역현황
제 2장 영농형 태양광발전시스템 실증사례 및 발전방안
1. 영농형 태양광 발전시스템
1) 영농형 태양광 발전시스템 특징
2) 2018년 영농형 태양광 시범사업 추진방안
(1) 추진목적
(2) 사업 범위
(3) 지원 대상
(4) 지원 규모
(5) 절차·방법
(6) 사후 관리
3) 국내외 영농형 태양광 시범사업 사례 및 기술동향
(1) 독일 APV(영농형 태양광) 시범사업
(2) 일본 농업공존형 태양광사업
(3) 프랑스 밭작물 태양광사업
(4) 국내 영농형 태양광사업
가. 한국 수력원자력
나. 남동발전
다. 태양광 이모작
4) 농업기반시설 수상태양광 개발
5) 영농형 태양광발전시스템 모듈배치 연구
(1) 일사량 해석
가. 태양광 모듈 배치
나. 해석 결과
(2) 일사량 측정 및 결과
가. 현장적용
나. 일사량 해석값과 측정값 비교
6) 영농형 태양광 발전소 보급을 위한 표준 시스템 개발 추진
2. 농촌 태양광발전사업의 이해 및 효과
1) 농촌태양광발전사업의 정의 및 요건
(1) 농업인의 참여조건
(2) 사업 참여 형태
2) 농촌태양광발전사업의 투자경제성
(1) 정책자금 융자지원
(2) 농촌태양광발전사업 경제성 분석(안)
(3) 정부의 투자수익성 지원방안
3) 농촌태양광발전사업 추진절차
(1) 시공업체 선정 및 인허가 추진
(2) 정책자금 신청 및 발전소 건설
(3) 사용 전 검사 REC 거래
통계(도표) 목차