KR101210250B1

KR101210250B1 - Apparatus and method for simulating amount of generation of electric power using solar heat

Info

Publication number: KR101210250B1
Application number: KR1020070094010A
Authority: KR
Inventors: 이재진
Original assignee: 성창통신 주식회사
Priority date: 2007-09-17
Filing date: 2007-09-17
Publication date: 2012-12-10
Also published as: KR20090028890A

Abstract

태양광 발전량 시뮬레이션 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전량 시뮬레이션 장치는 태양광 발전기의 발전량을 시뮬레이션 하며, 영상 획득부, 위치정보 측정부, 영상 처리부, 데이터 저장부, 및 태양발전 시뮬레이션부를 포함한다. 영상 획득부는 발전기의 집광판이 설치될 설치위치에 위치하며, 상기 설치위치를 중심으로 상부 반구면의 영상을 획득한다. 위치정보 측정부는 상기 영상 획득부의 방위와 위도, 경도를 측정한다. 영상 처리부는 상기 획득된 영상을 처리하여 상기 반구면 영상에 대응하는 스캔 영상을 생성한다. 데이터 저장부는 상기 발전량 계산을 위해 필요한 태양발전상수들의 값들을 저장한다. 태양발전 시뮬레이션부는 상기 스캔 영상, 상기 측정된 방위, 및 측정된 방위에서의 상기 태양발전상수들의 값을 이용하여, 상기 설치위치에서의 태양광 발전량을 상기 집광판의 방위 및/또는 각도 별로 시뮬레이션 한다. 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전량 시뮬레이션 장치는, 태양광 발전기가 설치되는 설치장소에 관계없이, 설치장소에서의 태양광 발전량을 정확하게 시뮬레이션 할 수 있으며, 시뮬레이션 결과에 따라 설치되는 발전기의 집광판의 방위와 각도가 최적화되도록 결정할 수 있는 장점이 있다. A solar power generation simulation apparatus and method are disclosed. Solar power generation simulation apparatus according to an embodiment of the present invention simulates the power generation of the solar generator, and includes an image acquisition unit, location information measuring unit, image processing unit, data storage unit, and solar power generation simulation unit. The image acquisition unit is located at an installation position where the light collecting plate of the generator is to be installed, and acquires an image of the upper hemisphere with respect to the installation position. The location information measuring unit measures the orientation, latitude, and longitude of the image acquisition unit. The image processor generates the scanned image corresponding to the hemispherical image by processing the obtained image. The data storage unit stores the values of the solar power generation constants necessary for the generation amount calculation. The solar power generation simulation unit simulates the amount of photovoltaic power generation at the installation position for each orientation and / or angle of the light collecting plate by using values of the solar power constants in the scan image, the measured orientation, and the measured orientation. The solar power generation simulation apparatus according to an embodiment of the present invention can accurately simulate the amount of solar power generation at an installation location regardless of the installation location where the solar generator is installed, and according to the simulation result, The advantage is that the orientation and angle can be determined to be optimized.

Description

태양광 발전량 시뮬레이션 장치 및 방법{Apparatus and method for simulating amount of generation of electric power using solar heat}Apparatus and method for simulating amount of generation of electric power using solar heat}

본 발명은 발전량 시뮬레이션에 관한 것으로서, 특히 집광판이 설치될 설치위치 주변을 스캔한 스캔 영상을 이용하여 설치위치에서의 태양광 발전량을 정확하게 시뮬레이션 할 수 있는 장치에 관한 것이다. The present invention relates to power generation simulation, and more particularly, to an apparatus capable of accurately simulating the amount of solar power generation at an installation location by using a scan image scanned around an installation location where a light collecting plate is to be installed.

전기를 발생하기 위한 발전 방법으로 다양한 방법이 이용된다. 최근까지는 석탄이나 석유와 같은 화석연료를 이용하는 화력 발전이나 우라늄과 같은 등의 방사성 원소를 이용하는 원자력 발전 등이 널리 이용되었으나, 화석연료의 매장량의 한계, 방사성 원소의 처리 비용, 환경오염 등의 문제 때문에, 자연력을 이용하는 발전방법들이 꾸준하게 연구되고 있다. Various methods are used as a power generation method for generating electricity. Until recently, thermal power generation using fossil fuels such as coal and petroleum and nuclear power generation using radioactive elements such as uranium have been widely used, but due to problems such as the limitation of the reserves of fossil fuels, the cost of treating radioactive elements, and environmental pollution, etc. However, development methods using natural forces are constantly being studied.

자연력을 이용하는 방법으로, 태양광 발전, 수력 발전, 조력 발전, 풍력 발전 등이 있다. 이 중 태양광 발전은 어느 곳에나 설치될 수 있다는 장점 때문에 상대적으로 널리 이용되고 있다. As a method of using natural power, there are solar power, hydroelectric power, tidal power, and wind power. Among them, photovoltaic power generation is relatively widely used due to the advantage of being installed anywhere.

태양광 발전 방식으로는 탑집광 방식, 포물면 집광방식, 태양전지방식 등 여러 가지 방법들이 있다. 그러나 태양광 발전의 효율은 태양광을 얼마나 많이 받느냐에 따라 크게 좌우되므로, 발전 방식에 관계없이 태양광을 최대한 많이 수집할 수 있는 곳에 발전기가 설치되어야 한다. Photovoltaic power generation methods include various methods such as a top focusing method, a parabolic focusing method, and a solar cell method. However, the efficiency of photovoltaic power generation is highly dependent on how much sunlight is received, so generators should be installed where the maximum amount of sunlight can be collected regardless of the power generation method.

태양광 발전기의 설치에는 상당한 비용이 소모되므로, 설치 전에 발전기가 설치될 설치위치에서 태양광 발전량을 알아보는 것은 중요하다. 일반적으로 태양광 발전량을 알아보기 위한 방법으로, 설치위치를 포함하는 지역에서의 날씨, 일조량 등의 통계들을 이용된다. Since the installation of a solar generator is quite expensive, it is important to find out the amount of solar power generation at the installation location where the generator will be installed before installation. In general, as a method for determining the amount of photovoltaic power generation, statistics such as weather and sunlight in an area including an installation location are used.

그러나 통계를 이용하는 이러한 방법은, 설치위치가 포함되는 지역에서의 일사량 통계를 이용하여 전체 발전량과 소비 전력량 등을 추산하여 단순히 비교하는 수준에서 발전량을 시뮬레이션 할 수 있을 뿐, 설치위치에서의 정확한 발전량을 예측하는 것이 불가능하며, 또한 설치위치에 특정된 환경(예를 들어 지형 지물 등)에 따라 발전량을 예측하는 것도 불가능하다. However, this method using statistics can estimate the total generation amount and power consumption by simply using the solar radiation statistics in the area where the installation location is included. It is not possible to predict it, nor is it possible to predict the amount of power generated according to the environment (eg, features) specific to the installation location.

따라서 어느 설치위치에서나 태양광 발전량을 정확하게 시뮬레이션 하기 위한 새로운 방법이 요구된다. Therefore, new methods are needed to accurately simulate the amount of solar power generated at any installation site.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 집광판이 설치될 설치위치 주변을 스캔한 스캔 영상을 이용하여 지형지물의 영향을 고려한 설치위치에서의 태양광 발전 량을 정확하게 시뮬레이션 할 수 있는 장치를 제공하는데 있다. The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a device that can accurately simulate the amount of photovoltaic power generation at the installation location in consideration of the influence of the feature using a scan image scanned around the installation location where the light collecting plate is to be installed.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전량 시뮬레이션 장치는 태양광 발전기의 발전량을 시뮬레이션 하며, 영상 획득부, 위치정보 측정부, 영상 처리부, 데이터 저장부, 및 태양발전 시뮬레이션부를 포함한다. 영상 획득부는 발전기의 집광판이 설치될 설치위치에 위치하며, 상기 설치위치를 중심으로 상부 반구면의 영상을 획득한다. 위치정보 측정부는 상기 영상 획득부의 방위와 위도, 경도를 측정한다. 영상 처리부는 상기 획득된 영상을 처리하여 상기 반구면 영상에 대응하는 스캔 영상을 생성한다. 데이터 저장부는 상기 발전량 계산을 위해 필요한 태양발전상수들의 값들을 저장한다. 태양발전 시뮬레이션부는 상기 스캔 영상, 상기 측정된 방위, 및 측정된 방위에서의 상기 태양발전상수들의 값을 이용하여, 상기 설치위치에서의 태양광 발전량을 상기 집광판의 방위 및/또는 각도 별로 시뮬레이션 한다. Solar power generation simulation apparatus according to an embodiment of the present invention for achieving the above technical problem to simulate the power generation of the solar generator, image acquisition unit, location information measuring unit, image processing unit, data storage unit, and solar power generation simulation unit Include. The image acquisition unit is located at an installation position where the light collecting plate of the generator is to be installed, and acquires an image of the upper hemisphere with respect to the installation position. The location information measuring unit measures the orientation, latitude, and longitude of the image acquisition unit. The image processor generates the scanned image corresponding to the hemispherical image by processing the obtained image. The data storage unit stores the values of the solar power generation constants necessary for the generation amount calculation. The solar power generation simulation unit simulates the amount of photovoltaic power generation at the installation position for each orientation and / or angle of the light collecting plate by using values of the solar power constants in the scan image, the measured orientation, and the measured orientation.

한편 상기 영상 획득부는 상기 반구면 영상을 획득하도록 회전 가능하며, 자동으로 수평을 유지할 수 있는 것이 바람직하다. On the other hand, the image acquisition unit is rotatable to obtain the hemispherical image, it is preferable that the horizontal can be automatically maintained.

또한 상기 태양발전상수들은 대기권 밖에서의 태양에너지량과 위도 별 대기권 두께, 태양고도에 따른 공기 밀도, 대기권 투과율, 투과 에너지량, 일출 및 일몰 시간, 일사량 및 일조량, 집광판의 발전효율, 운량, 인버터계통연계효율을 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the solar power constants are the amount of solar energy outside the atmosphere and the atmosphere thickness by latitude, air density according to the altitude, atmospheric transmittance, transmission energy amount, sunrise and sunset time, insolation and sunshine amount, power generation efficiency, cloud quantity, inverter system It is desirable to include linkage efficiency.

한편 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전량 시뮬레이션 장치는 상기 시뮬레이션부에서 시뮬레이션 되는 발전량을 이용하여 상기 설치위치에서의 상기 집광판의 최적의 각도와 방위를 결정하는 위치 결정부를 더 포함할 수 있다. On the other hand, the solar power generation simulation apparatus according to an embodiment of the present invention may further include a positioning unit for determining the optimal angle and orientation of the light collecting plate in the installation position using the power generation amount simulated in the simulation unit.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전량 시뮬레이션 방법은, 태양광 발전기의 발전량을 시뮬레이션 하며, 발전기의 집광판이 설치될 설치위치를 중심으로 상부 반구면의 영상을 획득하는 단계, 상기 설치위치에서의 방위와 위도, 경도를 측정하는 단계, 상기 획득된 영상을 처리하여 상기 반구면 영상에 대응하는 스캔 영상을 생성하는 단계, 및 상기 스캔 영상, 상기 측정된 방위, 및 측정된 방위에서의 태양발전상수들의 값을 이용하여, 상기 설치위치에서의 태양광 발전량을 상기 집광판의 방위 및/또는 각도 별로 시뮬레이션 단계를 포함한다. Solar power generation simulation method according to an embodiment of the present invention for achieving the above another technical problem, to simulate the power generation of the solar generator, to obtain an image of the upper hemisphere around the installation position to install the light collecting plate of the generator Step, measuring the orientation, latitude, longitude at the installation position, processing the obtained image to generate a scan image corresponding to the hemispherical image, and the scan image, the measured orientation, and measurement And simulating the amount of photovoltaic power generation at the installation location by the orientation and / or angle of the light collecting plate using the values of the photovoltaic constants in the defined orientation.

한편 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전량 시뮬레이션 방법은 시뮬레이션 되는 발전량을 이용하여 상기 설치위치에서의 상기 집광판의 최적의 각도와 방위를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. On the other hand, the solar power generation simulation method according to an embodiment of the present invention may further comprise the step of determining the optimal angle and orientation of the light collecting plate at the installation location using the simulated power generation amount.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전량 시뮬레이션 장치는, 태양광 발전기가 설치되는 설치장소에 관계없이, 설치장소에서의 태양광 발전량을 정확하게 시뮬레이션 할 수 있으며, 시뮬레이션 결과에 따라 설치되는 발전기의 집광판의 방위와 각도가 최적화되도록 결정할 수 있는 장점이 있다. As described above, the solar power generation simulation apparatus according to the embodiment of the present invention can accurately simulate the amount of solar power generation at an installation location regardless of the installation location where the solar generator is installed, and is installed according to the simulation result. There is an advantage that can be determined to optimize the orientation and angle of the collector plate of the generator.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다. In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전량 시뮬레이션 장치의 구성도이다. 태양광 발전량 시뮬레이션 장치(100)는 태양광 발전기의 발전량을 시뮬레이션한다. 도 1을 참조하면, 태양광 발전량 시뮬레이션 장치(100)는 영상 획득부(110), 영상 처리부(130), 데이터 저장부(150), 및 태양발전 시뮬레이션부(170)를 포함하며, 위치 결정부(190)를 더 포함할 수 있다. 이하에서는 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 시뮬레이션 장치의 구성 및 동작에 대해 상세히 설명한다. 1 is a block diagram of a solar power generation simulation apparatus according to an embodiment of the present invention. The photovoltaic generation simulation device 100 simulates the amount of power generation of the photovoltaic generator. Referring to FIG. 1, the photovoltaic generation simulation apparatus 100 includes an image acquisition unit 110, an image processing unit 130, a data storage unit 150, and a solar power generation simulation unit 170. 190 may further include. Hereinafter, the configuration and operation of a simulation apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전량 시뮬레이션 방법의 흐름도이고, 도 3은 도 1의 영상 획득부가 설치되는 공간의 일 예를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 3의 공간에서 획득된 스캔 영상의 일 예를 설명하기 위한 도면이다. 설명의 편의를 위해, 이하에서는 도 3의 공간에 태양광 발전기를 설치하는 경우에 대해 설명한다. 2 is a flowchart illustrating a method for simulating photovoltaic power generation according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a view for explaining an example of a space in which the image acquisition unit of FIG. 1 is installed, and FIG. 4 is obtained in the space of FIG. 3. A diagram for describing an example of a scanned image. For convenience of explanation, hereinafter, a case in which a solar generator is installed in the space of FIG. 3 will be described.

태양광 발전기(미도시)를 설치하고자 하는 설치위치에서 태양광 발전량을 시뮬레이션 하기 위해서, 먼저 태양광 발전기의 집광판(미도시)이 설치될 위치에 영상 획득부(110)를 위치시킨다(도 3 참조). In order to simulate the amount of photovoltaic power generation at an installation position where a solar generator (not shown) is to be installed, first, the image acquisition unit 110 is positioned at a position where a light collecting plate (not shown) of the solar generator is installed (see FIG. 3). ).

영상 획득부(110)가 설치된 후, 영상 획득부(110)는 설치위치를 중심으로 상부 반구면의 영상을 획득한다(S201). 상부 반구면의 영상을 획득하기 위해서, 본 발명의 실시예에서 영상 획득부는 회전 가능한 것이 바람직하다. 또한 평평하지 않은 곳에 설치될 가능성이 있으므로, 영상 획득부(110)는 자동으로 수평을 유지할 수 있는 것이 바람직하다. 또한 조작의 편의를 위해, 영상 획득부(110)는 DSP 기타 마이크로프로세서를 이용하여 유선 또는 무선으로 컨트롤되는 것이 바람직하다. After the image acquisition unit 110 is installed, the image acquisition unit 110 obtains an image of the upper hemisphere around the installation position (S201). In order to acquire the image of the upper hemisphere, in the embodiment of the present invention, the image acquisition unit is preferably rotatable. In addition, since it may be installed in a non-flat place, it is preferable that the image acquisition unit 110 can be automatically maintained horizontally. In addition, for convenience of operation, the image acquisition unit 110 is preferably controlled by wire or wireless using a DSP or other microprocessor.

한편 위치정보 측정부(130)는 영상 획득부(110)의 방위와 위도, 경도를 측정한다(S203). 이하에서는 영상 획득부(110)에서 상부 반구면 영상이 획득되는 동작의 일 예에 대해 설명한다. On the other hand, the location information measuring unit 130 measures the orientation, latitude, and longitude of the image acquisition unit 110 (S203). Hereinafter, an example of an operation of obtaining an upper hemispherical image from the image acquisition unit 110 will be described.

설치된 후 영상 획득부(110)는, 수평감지 센서와 모터 등을 이용하여 틸트(tilt)를 자동으로 조정하는 방식으로, 자동적으로 수평을 유지한다. 수평을 유지하는 구체적인 동작은 당업자가 용이하게 이해할 수 있을 것이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. After installation, the image acquisition unit 110 automatically adjusts the tilt by using a horizontal sensor and a motor, and the like, and automatically maintains a horizontal level. The detailed operation of maintaining the horizontal level will be easily understood by those skilled in the art, so a detailed description thereof will be omitted.

그 후 영상 획득부(110)는 콤파스 센서 등을 이용하여 자북을 확인하고, 위도 및 경도, 그리고 진북 보정표 등을 이용하여 진북을 찾아, 진북 방향으로 방향을 초기화한다. 다른 방법으로 영상 획득부(110)는 GPS 센서를 이용하여 카메라의 위치와 방향을 GPS 위성에 의한 절대좌표와 연동시킬 수도 있다. 진북 방향으로 방향을 초기화한 후, 영상획득부(110)는 전방위각(360도)과 고도(90도)에 대해 움직이며, 상부 반구면 영상을 획득한다. Afterwards, the image acquisition unit 110 checks magnetic north using a compass sensor, finds true north using latitude and longitude, and true north correction table, and initializes the direction in the true north direction. Alternatively, the image acquisition unit 110 may link the position and the direction of the camera with the absolute coordinates of the GPS satellites using a GPS sensor. After initializing the direction in the true north direction, the image acquisition unit 110 moves about an omnidirectional angle (360 degrees) and an altitude (90 degrees), and acquires an upper hemispherical image.

영상 획득부(110)와 위치정보 측정부(130)에 의해 획득된 상부 반구면 영상, 그리고 방위와 위도, 경도는 유선 또는 무선으로 영상 처리부(150)로 전송된다. 도 3에 구체적으로 도시되지는 않았으나, 본 발명에서 영상 획득부(110)와 위치정보 측정부(130)에 의해 획득된 정보들은 블루투스 또는 기타 무선통신표준에 의한 방법으로 무선으로 전송되는 것이 바람직하다. 이 경우 영상 획득부(110)와 위치정보 측정부(130)에는 무선 통신을 위한 모듈이 더 포함될 수 있다. 또한 본 발명에서 영상 획득부(110)와 위치정보 측정부(130)는 모듈화되어 하나의 모듈로 구현될 수도 있다. The upper hemispherical image obtained by the image acquisition unit 110 and the location information measurement unit 130, and the orientation, latitude, and longitude are transmitted to the image processing unit 150 by wire or wirelessly. Although not specifically illustrated in FIG. 3, in the present invention, the information obtained by the image acquisition unit 110 and the location information measuring unit 130 may be wirelessly transmitted by a method using a Bluetooth or other wireless communication standard. . In this case, the image acquisition unit 110 and the location information measuring unit 130 may further include a module for wireless communication. In addition, in the present invention, the image acquisition unit 110 and the location information measuring unit 130 may be modularized and implemented as one module.

영상 처리부(170)는 획득된 상부 반구면 영상을 처리하여 반구면 영상에 대응하는 스캔 영상을 생성한다. 이하에서는 도 3과 도 4를 참조하여 스캔 영상을 생성하는 동작에 대해 설명한다. The image processor 170 processes the acquired upper hemisphere image to generate a scan image corresponding to the hemisphere image. Hereinafter, an operation of generating a scan image will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

도 3의 예에서는, 설치위치를 중심으로, 진북을 기준으로 각각 30도, 220도, 그리고 315도의 방위각 위치에 건물, 나무, 그리고 전신주가 각각 위치하고, 건물, 나무, 그리고 전신주의 고도는 설치위치를 중심으로 각각 30도, 40도, 45도인 것으로 가정한다. In the example of FIG. 3, the building, the tree, and the telephone pole are respectively located at the azimuth positions of 30 degrees, 220 degrees, and 315 degrees with respect to the true north, respectively, and the elevation of the building, the trees, and the telephone pole is the installation position. Suppose that it is 30 degrees, 40 degrees, and 45 degrees, respectively.

영상 획득부(110)는 상부 반구면 영상의 2차원 또는 3차원 영상을 획득하여 영상 처리부(170)로 전송한다. 획득된 정보들이 블루투스 또는 기타 무선통신표준 에 의한 방법으로 무선으로 전송되는 경우, 영상 처리부(170)는 무선통신을 위한 통신모듈을 포함하며, 통신 모듈을 통해 영상 획득부(110)와의 통신 소켓이 구성된다. The image acquirer 110 acquires a 2D or 3D image of the upper hemisphere image and transmits the 2D or 3D image to the image processor 170. When the obtained information is wirelessly transmitted by the Bluetooth or other wireless communication standard method, the image processing unit 170 includes a communication module for wireless communication, and a communication socket with the image acquisition unit 110 is communicated through the communication module. It is composed.

획득된 정보들을 수신한 후, 영상 처리부(170)는 영상 획득부(110)의 상태값(즉 방위각, 고도 등의 값)과 획득된 영상을 고도각 단위로 분리하여 합성함으로써 전방위각과 고도에 대한 스캔 영상을 생성한다(S205). 도 4에 도시된 바와 같이, 스캔 영상은 전방위각과 고도에 대해 생성된다(도 4의 400 참조). 이 때 투과율 계산을 위해서, 전방위각과 고도에 대한 매트릭스가 함께 생성될 수도 있다. After receiving the obtained information, the image processor 170 separates the state value (that is, azimuth, altitude, etc.) of the image acquisition unit 110 and the obtained image by altitude-angle unit to synthesize the omnidirectional angle and altitude. The scanned image is generated (S205). As shown in FIG. 4, a scanned image is generated for the omnidirectional angle and altitude (see 400 of FIG. 4). At this time, in order to calculate the transmittance, a matrix of the omnidirectional angle and the altitude may be generated together.

그 후 영상 처리부(170)는 매트릭스와 스캔 영상에서 지형지물에 의해 가려지는 부분(즉 건물, 나무, 전신주 등)과 가려지지 않는 부분(하늘)을 구분하여, 단위 방위각, 단위 고도에 대한 투과율 매트릭스를 생성한다. 아래의 표는, 도 3의 공간에서 10도의 단위로 방위각과 고도를 나타내어 생성된 투과율 매트릭스이다. Afterwards, the image processing unit 170 distinguishes a portion of the matrix and the scanned image that are covered by the feature (ie, a building, a tree, a telephone pole, etc.) and an unobscured portion (the sky), and transmits a matrix of unit azimuth and unit altitude. Create The table below is a transmittance matrix generated by representing the azimuth and the altitude in units of 10 degrees in the space of FIG. 3.

한편 본 발명에서 영상 처리부(170)는, 도시계획 또는 지형변화에 따른 투과율 변화를 반영시키기 위해서 투과율 매트릭스에 변형될 지형의 투과율을 수정할 수도 있다. 즉 추후 변경될 지형이나 도시계획 등을 고려하여, 영상 처리부(170)는 스캔 영상을 생성할 때 변형될 지형을 임의적으로 입력하여 변형된 지형에서의 발전량이 예측되어 시뮬레이션 되도록 할 수도 있다.Meanwhile, in the present invention, the image processor 170 may modify the transmittance of the terrain to be transformed in the transmittance matrix to reflect the change in transmittance according to urban planning or terrain change. That is, in consideration of the terrain to be changed later, urban planning, etc., the image processing unit 170 may input the terrain to be transformed when generating the scan image to predict the amount of power generation in the modified terrain.

스캔 영상, 즉 투과율 매트릭스가 생성된 후, 태양발전 시뮬레이션부(190)는 스캔 영상(즉 투과율 매트릭스), 측정된 방위, 측정된 방위에서의 태양발전상수들의 값을 이용하여, 집광판의 방위 및/또는 각도 별로, 설치위치에서의 태양광 발전량을 시뮬레이션 한다(S207). 한편 데이터 저장부(170)는 발전량 계산을 위해 필요한 태양발전상수들(구체적인 항목에 대해서는 후술함)의 값들을 저장한다. 이하 시뮬레이션 동작에 대해 상세히 설명한다. 이하에서는 태양발전 시뮬레이션부(190)에서 이루어지는 시뮬레이션 동작에 대해 상세히 설명한다. After the scanned image, i.e., the transmittance matrix is generated, the solar power generation simulation unit 190 uses the values of the solar power constants in the scanned image (i.e., the transmittance matrix), the measured orientation, and the measured orientation. Or for each angle, to simulate the amount of photovoltaic power generation at the installation location (S207). On the other hand, the data storage unit 170 stores the values of the solar power generation constants (specific items will be described later) necessary for calculating the amount of power generation. Hereinafter, the simulation operation will be described in detail. Hereinafter, a simulation operation performed by the solar power generation simulation unit 190 will be described in detail.

시뮬레이션은 일사량 계산, 발전량 계산, 그리고 결과값 산출의 과정을 거쳐 이루어지며, 데이터 저장부(170)에 저장된 태양발전상수들의 값들이 이용된다. 본 발명의 실시예에서, 태양발전상수들은 대기권 밖에서의 태양에너지량과 위도 별 대기권 두께, 태양고도에 따른 공기 밀도, 대기권 투과율, 투과 에너지량, 일출 및 일몰 시간, 일사량 및 일조량, 집광판(또는 태양전지)의 발전효율, 운량, 인버터계통연계효율을 포함하는 것이 바람직하다. Simulation is performed through the process of solar radiation calculation, power generation calculation, and result value calculation, the values of the solar power generation constants stored in the data storage unit 170 is used. In an embodiment of the present invention, the solar power constants are the solar energy in the atmosphere and the atmospheric thickness by latitude, air density according to the altitude, atmospheric transmittance, transmission energy, sunrise and sunset time, solar radiation and sunshine, the light collecting plate (or solar Battery) power generation efficiency, cloud volume, and inverter-related efficiency.

본 발명에서는 먼저, 태양발전상수들과 스캔 영상을 이용하여 설치위치에서의 일사량 및/또는 일조량 등을 산출하고, 또한 태양발전상수들과 산출된 일사량 및/또는 일조량 등을 이용하여 태양광 발전량을 계산한다. In the present invention, first, the amount of solar radiation at the installation location and / or the amount of sunshine are calculated using the solar power constants and the scanned image, and the amount of solar power generation is calculated using the solar power constants and the calculated amount of solar radiation and / or sunshine. Calculate

일사량은 설치위치의 위도, 경도, 설치위치가 속한 지역의 운량(즉 구름의 양), 태양전지효율, 인버터계통연계효율 등에 의해 결정된다. 따라서 일사량 계산을 위해 설치위치의 위도, 경도, 설치위치가 속한 지역의 운량(즉 구름의 양), 태양전지효율, 인버터계통연계효율 등이 입력되며, 그 후 태양발전 시뮬레이션부(190)는 입력된 값을 이용하여 일사량을 계산한다. The amount of insolation is determined by the latitude and longitude of the installation location, the cloud cover (ie the amount of clouds), the solar cell efficiency, and the inverter system efficiency. Therefore, latitude, longitude of the installation location, cloud cover (ie, cloud quantity), solar cell efficiency, inverter-related efficiency, etc. of the installation location are input to calculate the solar radiation amount, and then the solar power generation simulation unit 190 is inputted. Calculate the amount of solar radiation using the calculated values.

일사량 계산 시, 데이터 저장부(170)에 저장되어 있는 태양고도에 따른 공기밀도, 대기권 투과율, 투과 에너지량 등이 이용된다. 태양발전 시뮬레이션부(190)는 입력된 값들과 데이터 저장부(170)에 저장된 값들을 이용하여 입력된 위도, 경도에 따른 현 위치에서의 365일 24시간에 대한 태양고도, 태양방위각을 산출하고, 현위치에서의 365일 24시간에 대한 전방위각, 전고도에 대하여 수직한 면(집광판의 면)에 도달하는 태양 에너지량을 산출한다. 이를 통해 본 발명은, 신뢰할 수 있을 정도의 일별/시간별 일사량의 통계를 가질 수 없을 경우에도 태양광 발전을 위한 시뮬레이션이 이루어지도록 할 수 있다. When calculating the amount of solar radiation, air density, atmospheric transmittance, transmission energy amount, etc. according to the solar altitude stored in the data storage unit 170 are used. The solar power generation simulation unit 190 calculates the solar altitude and the solar azimuth angle for the 24 hours of 365 days at the current position according to the input latitude and longitude using the input values and the values stored in the data storage unit 170. Calculate the amount of solar energy reaching a plane (the face of the light collecting plate) that is perpendicular to the elevation, for all directions, 24 hours a day, 365 days a year. Through this, the present invention, even if it can not have a reliable daily / hourly solar radiation statistics can be made for the simulation for photovoltaic power generation.

이러한 값들을 산출한 후, 태양발전 시뮬레이션부(190)는 발전량을 계산한다. 발전량 계산은 단위면적 단위시간당 전력발전량을 먼저 계산한 후 이를 이용하여 일간, 연간 발전량을 계산한다. After calculating these values, the solar power generation simulation unit 190 calculates the power generation amount. Power generation calculation calculates power generation per unit area first, then calculates daily and annual power generation using it.

먼저 단위면적 단위시간당 전력발전량은 다음 식, First, the unit power generation amount per unit time is

단위면적 단위시간당 전력발전량 = 단위면적이 받는 태양 에너지량 × 태양전지효율 × 구름투과율(일조율) × 스캔투과율(투과율 매트릭스 참조) × 인버터계통연계효율Unit area Power generation per unit time = Solar energy received per unit area × Solar cell efficiency × Cloud transmittance (sunshine rate) × Scan transmittance (see transmittance matrix) × Inverter system efficiency

을 이용하여 구할 수 있다. 1일 발전량은 시간당 발전량을 24시간 동안 합산 하여 구할 수 있으며, 1년 발전량은 1일 발전량을 365일 동안 합산하여 구할 수 있다. Can be obtained using Daily power generation can be obtained by summing up the power generation per hour for 24 hours, and annual power generation can be obtained by summing the power generation for 365 days.

발전량을 계산한 후, 태양발전 시뮬레이션부(190)는 결과값들을 디스플레이 한다. 본 발명의 실시예에서 태양발전 시뮬레이션부(190)는, 사진, 그래프, 엑셀 파일 등 다양한 형태로 결과값들을 디스플레이 할 수 있다. 예를 들어, 태양발전 시뮬레이션부(190)는 스캔결과 파노라마 사진(방위각, 고도가 함께 표시, 도 4 참조), 추정 지형변화 사진, 일간, 날짜 별 및 시간 별 월간 일조량 추이, 일간 및 월간 수평 일사량 추이(즉 지표면에 수평한 에너지량), 일간 및 월간 입사체 일사량 추이(즉 태양전지판이 받는 실질적인 에너지량), 총일사량 및 발전량, 고정 방위각 및 입사각에 대한 총일사량 및 발전량, 시간별 및 날짜별 일간 및 월간 발전량 추이 등을 디스플레이 한다. After calculating the power generation amount, the solar power generation simulation unit 190 displays the result values. In an embodiment of the present invention, the solar generation simulation unit 190 may display the result values in various forms such as a photograph, a graph, an Excel file, and the like. For example, the solar power generation simulation unit 190 scans a panoramic image (azimuth angle, altitude display, see FIG. 4), estimated topographical change, daily, date and time of daylight trend, daily and monthly horizontal solar radiation Trend (ie energy level horizontal to the surface), daily and monthly incident solar radiation trend (ie the actual amount of energy received by solar panels), total solar radiation and power generation, total solar radiation and power generation for fixed azimuth and incident angles, hourly and daily And monthly power generation trends.

한편 본 발명에서 시뮬레이션 장치(100)는 태양광 발전에서 태양광을 집광하는 집광판의 최적의 각도와 방위를 결정할 수도 있다. 이를 위해, 시뮬레이션 장치(100)는 위치 결정부(195)를 더 포함하며, 위치 결정부(195)는 시뮬레이션 되는 발전량, 특히 각 방위각 및 입사각에 대해 산출되는 총일사량 및 발전량을 이용하여 설치위치에서의 집광판의 최적의 각도와 방위를 결정한다(S209). Meanwhile, in the present invention, the simulation apparatus 100 may determine an optimal angle and orientation of the light collecting plate for collecting solar light in photovoltaic power generation. To this end, the simulation apparatus 100 further includes a positioning unit 195, the positioning unit 195 at the installation position using the total amount of solar radiation and the amount of power calculated for each of the azimuth and incident angles to be simulated. Determine the optimal angle and orientation of the light collecting plate of (S209).

이상에서는 본 발명이 태양광 발전량을 산출하여 시뮬레이션 하는 동작을 중심으로 설명하였으나, 본 발명에 포함되는 각각의 동작은 독립적으로 다른 분야에 적용될 수도 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에서는 발전량을 계산하기 위해 스캔 영상을 이용하여 정확하게 일사량을 측정하는데, 일사량을 측정하는 구 성은 태양광 발전 이외에 태양열을 이용하는 시설이나 농업용 시설에도 적용될 수 있다. In the above description, the present invention has been described based on the operation of calculating and simulating the amount of photovoltaic power generation, but each operation included in the present invention may be independently applied to other fields. For example, in the embodiment of the present invention, the amount of insolation is accurately measured using a scan image to calculate the amount of power generation, and the configuration for measuring the amount of solar radiation may be applied to a facility or an agricultural facility using solar heat in addition to photovoltaic power generation.

또한 본 발명에서 스캔 영상을 이용하여 정확하게 일사량(광량)과 일조량(시간)을 측정하는 구성은, 일조권 분석 및 이를 통한 일조권 분쟁의 해결에도 이용될 수 있을 것이다. In addition, the configuration of accurately measuring the amount of solar radiation (light) and the amount of sunshine (time) using the scan image in the present invention, it can be used in the analysis of sunshine solving and resolution of solving disputes.

한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한, 상술한 본 발명의 실시예에서 사용된 데이터의 구조는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다. The above-described embodiments of the present invention can be embodied in a general-purpose digital computer that can be embodied as a program that can be executed by a computer and operates the program using a computer-readable recording medium. In addition, the structure of the data used in the above-described embodiment of the present invention can be recorded on the computer-readable recording medium through various means.

상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다.The computer-readable recording medium may be a magnetic storage medium (for example, a ROM, a floppy disk, a hard disk, etc.), an optical reading medium (for example, a CD-ROM, DVD, etc.) and a carrier wave (for example, the Internet). Storage medium).

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발 명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. As described above, optimal embodiments have been disclosed in the drawings and the specification. Although specific terms have been employed herein, they are used for purposes of illustration only and are not intended to limit the scope of the invention as defined in the claims or the claims. Therefore, those skilled in the art will appreciate that various modifications and equivalent embodiments are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the technical spirit of the appended claims.

본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS A brief description of each drawing is provided to more fully understand the drawings recited in the description of the invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전량 시뮬레이션 장치의 블록도이다. 1 is a block diagram of a solar power generation simulation apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전량 시뮬레이션 방법의 흐름도이다. 2 is a flowchart illustrating a method for simulating photovoltaic power generation according to an embodiment of the present invention.

도 3은 도 1의 영상 획득부가 설치되는 공간의 일 예를 설명하기 위한 도면이다. 3 is a view for explaining an example of a space in which the image acquisition unit of FIG. 1 is installed.

도 4는 도 3의 공간에서 획득된 스캔 영상의 일 예를 설명하기 위한 도면이다. FIG. 4 is a diagram for describing an example of a scanned image acquired in the space of FIG. 3.

Claims

태양광 발전기의 발전량을 시뮬레이션 하는 장치에 있어서, In the device for simulating the amount of power generated by the solar generator,

발전기의 집광판이 설치될 설치위치에 위치하며, 상기 설치위치를 중심으로 상부 반구면의 영상을 획득하는 영상 획득부; An image acquisition unit positioned at an installation position at which the light collecting plate of the generator is to be installed, and acquiring an image of an upper hemisphere with respect to the installation position;

상기 영상 획득부의 방위와 위도, 경도를 측정하는 위치정보 측정부; A position information measuring unit measuring the azimuth, latitude, and longitude of the image obtaining unit;

상기 획득된 영상을 처리하여 상기 영상 획득부가 위치한 지형지물에 의해 영향받는 태양광의 투과율이 고려된 상기 반구면 영상에 대응하는 스캔 영상을 생성하는 영상 처리부; An image processor configured to process the acquired image and generate a scan image corresponding to the hemispherical image considering the transmittance of sunlight affected by a feature in which the image acquisition unit is located;

상기 발전량 계산을 위해 필요한 태양발전상수들의 값들을 저장하는 데이터 저장부; 및 A data storage unit for storing values of solar power generation constants required for the power generation calculation; And

상기 스캔 영상, 상기 측정된 방위, 및 측정된 방위에서의 상기 태양발전상수들의 값을 이용하여, 상기 설치위치에서의 태양광 발전량을 상기 집광판의 방위 및/또는 각도별로 시뮬레이션하는 태양발전 시뮬레이션부를 포함하되,And a solar power generation simulation unit configured to simulate the amount of photovoltaic power generation at the installation position for each orientation and / or angle of the light collecting plate by using values of the solar power constants in the scan image, the measured orientation, and the measured orientation. But

상기 태양발전상수들은 대기권 밖에서의 태양에너지량과 위도 별 대기권 두께, 태양고도에 따른 공기 밀도, 대기권 투과율, 투과 에너지량, 일출 및 일몰 시간, 일사량 및 일조량, 집광판의 발전효율, 운량, 인버터계통연계효율을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전량 시뮬레이션 장치. The solar power constants are related to solar energy and atmospheric thickness by latitude, air density according to altitude, solar permeability, permeability, permeation energy, sunrise and sunset time, insolation and sunshine, power generation efficiency, cloud quantity, inverter system Photovoltaic power generation simulation device comprising the efficiency.

제 1 항에 있어서, The method of claim 1,

상기 영상 획득부는 상기 반구면 영상을 획득하도록 회전 가능하며, 자동으로 수평을 유지할 수 있는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 장치. The image acquisition unit is rotatable to obtain the hemispherical image, it characterized in that the automatic maintenance of the horizontal.

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제 1 항에 있어서, The method of claim 1,

상기 시뮬레이션부에서 시뮬레이션 되는 발전량을 이용하여 상기 설치위치에서의 상기 집광판의 최적의 각도와 방위를 결정하는 위치 결정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전량 시뮬레이션 장치. And a positioning unit configured to determine an optimal angle and orientation of the light collecting plate at the installation position by using the amount of power simulated by the simulation unit.

태양광 발전기의 발전량을 시뮬레이션 하는 방법에 있어서, In the method of simulating the amount of power generated by the solar generator,

발전기의 집광판이 설치될 설치위치를 중심으로 상부 반구면의 영상을 획득하는 단계; Acquiring an image of the upper hemisphere with respect to the installation position at which the light collecting plate of the generator is to be installed;

상기 설치위치에서의 방위와 위도, 경도를 측정하는 단계; Measuring azimuth, latitude, and longitude at the installation position;

상기 획득된 영상을 처리하여 상기 영상 획득부가 위치한 지형지물에 의해 영향받는 태양광의 투과율이 고려된 상기 반구면 영상에 대응하는 스캔 영상을 생성하는 단계; 및 Processing the acquired image to generate a scan image corresponding to the hemispherical image in which transmission of sunlight affected by a feature in which the image acquisition unit is located is considered; And

상기 스캔 영상, 상기 측정된 방위, 및 측정된 방위에서의 태양발전상수들의 값을 이용하여, 상기 설치위치에서의 태양광 발전량을 상기 집광판의 방위 및/또는 각도별로 시뮬레이션하는 단계를 포함하되,Simulating the amount of photovoltaic power generation at the installation location by the orientation and / or angle of the light collecting plate, using values of the scan image, the measured orientation, and the measured solar power constants in the measured orientation,

상기 태양발전상수들은 대기권 밖에서의 태양에너지량과 위도 별 대기권 두께, 태양고도에 따른 공기 밀도, 대기권 투과율, 투과 에너지량, 일출 및 일몰 시간, 일사량 및 일조량, 집광판의 발전효율, 운량, 인버터계통연계효율을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전량 시뮬레이션 방법. The solar power constants are related to solar energy and atmospheric thickness by latitude, air density according to altitude, solar permeability, permeability, permeation energy, sunrise and sunset time, insolation and sunshine, power generation efficiency, cloud quantity, inverter system Photovoltaic generation simulation method comprising the efficiency.

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제 5 항에 있어서, 6. The method of claim 5,

시뮬레이션 되는 발전량을 이용하여 상기 설치위치에서의 상기 집광판의 최적의 각도와 방위를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전량 시뮬레이션 방법. And determining an optimal angle and azimuth of the light collecting plate at the installation location using the simulated power generation amount.