최대전력점 근처 부분 I-V 커브의 보정을 통한 효과적인 등가 SDM 파라미터 추정 방법 = An Effective Method for Estimating Photovoltaic Single-Diode Model Parameters through Correction of Partial I–V-Based Estimations near the Maximum Power Point

국문 초록 (Abstract)

태양광 모듈의 장기 성능저하를 진단하기 위해서는 전류–전압（I–V） 곡선으로부터 단일다이오드모델（Single Diode Model, SDM） 파라미터를 추정하고 그 변화를 관찰할 필요가 있다. 그러나 전체 I–V 곡선을 측정하려면 정상적인 최대전력점 운전을 벗어나야 하므로 발전 중 지속적인 상태진단에 적용하기 어렵다. 이에 본 연구에서는 최대전력점 부근의 제한된 Partial I–V 곡선을 이용하여 SDM 파라미터를 추정하고, 사용범위에 따라 발생하는 추정 편향을 보정하는 방법을 제안하였다.

제안 방식은 Full I–V 곡선에서 추정한 SDM 파라미터를 비교 기준으로 최대전력점 부근의 I–V 사용범위에 따라 파라미터 추정 결과의 변화 추이를 이용하여 범위별 보정을 진행하여, 보정 전·후의 파라미터 오차를 비교하였다. 또한 보정된 SDM 파라미터로 전체 I–V 곡선 재현성과 최대전력점 재현성을 분석하였다. 마지막으로 보정식의 적용성은 기후조건, 온도조건 및 학습곡선 수에 따른 결과를 비교하여 검토하였다.

분석 결과, Partial I–V 범위별 보정식을 적용한 후 주요 파라미터의 추정오차가 효과적으로 감소하였다. 보정된 파라미터를 이용한 경우 전체 I–V 곡선의 재현성이 개선되었으며, 최대전력점도 안정적으로 재현되었다. 이는 Partial I–V 기반 보정이 단순히 개별 파라미터 오차를 줄이는 데 그치지 않고, 태양광 모듈의 출력특성 재현에도 효과적으로 활용될 수 있음을 의미한다.

본 연구는 최대전력점 부근 Partial I–V 곡선만을 이용하더라도 적절한 범위별 보정 절차를 적용하면 주요 SDM 파라미터와 출력특성을 효과적으로 재현할 수 있음을 보였다. 이러한 결과를 바탕으로 발전손실을 줄이면서 현장 상태진단에 활용할 수 있는 실용적인 Partial I–V 측정범위와 파라미터 활용 방향을 제안하였다.

목차 (Table of Contents)

• 목차
• 제1장 서 론 1
• 1.1 연구 배경 및 문제점 1
• 1.2 연구 공백과 연구 목적 6
• 1.3 연구 범위 및 논문 구성 10
• 제2장 이론적 배경 및 선행연구 13
• 2.1 태양광 I–V 특성과 SDM파라미터 13
• 2.2 MPP Partial I–V에서의 파라미터 식별 문제 17
• 2.3 SDM 파라미터 추정 및 Partial I–V 선행연구 20
• 제3장 연구 방법 25
• 3.1 연구 절차 개요 25
• 3.2 분석 데이터 및 Full I-V 기준값 설정 27
• 3.3 MPP Partial I-V 추출 및 SDM 피팅 31
• 3.4 제안하는 Partial 범위별 파라미터 보정 방법 41
• 3.5 평가 시나리오 및 평가 지표 48
• 제4장 결과 및 고찰 55
• 4.1 입력데이터 및 Full I-V 기준 추정 결과 55
• 4.2 Partial I-V 범위별 파라미터 추정 및 보정 결과 60
• 4.3 보정 파라미터 기반 I-V커브 및 MPP점 재현성 74
• 4.4 기후·온도·학습곡선 수에 따른 보정식 적용성 78
• 4.5 파라미터별 활용 가능 범위 84
• 제5장 결 론 87
• 참고문헌 90
• ABSTRACT 95