BESS(배터리 에너지 저장 시스템)는 충전식 배터리를 사용하여 전력망이나 재생 에너지원에서 생산된 잉여 전력을 나중에 사용할 수 있도록 저장합니다. 재생 에너지와 스마트 그리드 기술이 발전함에 따라 BESS 시스템은 전력 공급을 안정화하고 친환경 에너지의 가치를 극대화하는 데 점점 더 중요한 역할을 하고 있습니다. 그렇다면 이러한 시스템은 정확히 어떻게 작동할까요?
1단계: 배터리 뱅크
모든 BESS의 기반은 에너지 저장 매체인 배터리입니다. 여러 개의 배터리 모듈 또는 "셀"이 연결되어 필요한 저장 용량을 제공하는 "배터리 뱅크"를 형성합니다. 가장 일반적으로 사용되는 셀은 높은 전력 밀도, 긴 수명, 빠른 충전 속도를 갖춘 리튬 이온입니다. 납축전지나 유동 전지와 같은 다른 화학 물질도 일부 응용 분야에서 사용됩니다.
2단계: 전력 변환 시스템
배터리 뱅크는 전력 변환 시스템(PCS)을 통해 전력망에 연결됩니다. PCS는 인버터, 컨버터, 필터와 같은 전력 전자 부품으로 구성되어 배터리와 전력망 간에 양방향으로 전력을 흐르게 합니다. 인버터는 배터리의 직류(DC)를 전력망에서 사용하는 교류(AC)로 변환하고, 컨버터는 그 반대로 배터리를 충전합니다.
3단계: 배터리 관리 시스템
배터리 관리 시스템(BMS)은 배터리 뱅크 내의 각 배터리 셀을 모니터링하고 제어합니다. BMS는 셀의 균형을 맞추고, 충전 및 방전 시 전압과 전류를 조절하며, 과충전, 과전류 또는 과방전으로 인한 손상을 방지합니다. 또한 전압, 전류, 온도와 같은 주요 매개변수를 모니터링하여 배터리 성능과 수명을 최적화합니다.
4단계: 냉각 시스템
냉각 시스템은 작동 중 배터리에서 발생하는 과도한 열을 제거합니다. 이는 셀을 최적의 온도 범위로 유지하고 사이클 수명을 극대화하는 데 매우 중요합니다. 가장 일반적으로 사용되는 냉각 방식은 액체 냉각(배터리와 접촉하는 플레이트를 통해 냉각수를 순환시키는 방식)과 공랭(팬을 사용하여 배터리 케이스에 공기를 강제로 주입하는 방식)입니다.
5단계: 작동
전력 수요가 낮거나 재생에너지 생산량이 많은 기간에는 BESS가 전력 변환 시스템을 통해 잉여 전력을 흡수하여 배터리 뱅크에 저장합니다. 수요가 높거나 재생에너지를 사용할 수 없는 경우에는 저장된 에너지를 인버터를 통해 전력망으로 다시 방전합니다. 이를 통해 BESS는 간헐적인 재생에너지의 "시간 이동"을 수행하고, 전력망 주파수와 전압을 안정화하며, 정전 시 예비 전력을 공급할 수 있습니다.
배터리 관리 시스템은 각 셀의 충전 상태를 모니터링하고 충전 및 방전 속도를 제어하여 배터리의 과충전, 과열, 그리고 심방전을 방지하여 배터리의 사용 수명을 연장합니다. 또한, 냉각 시스템은 배터리 전체 온도를 안전한 작동 범위 내로 유지합니다.
요약하자면, 배터리 에너지 저장 시스템은 배터리, 전력 전자 부품, 지능형 제어 및 열 관리 기능을 통합적으로 활용하여 잉여 전력을 저장하고 필요에 따라 전력을 방전합니다. 이를 통해 BESS 기술은 재생 에너지원의 가치를 극대화하고, 전력망의 효율과 지속가능성을 높이며, 저탄소 에너지 미래로의 전환을 지원할 수 있습니다.
태양광 및 풍력 발전과 같은 재생 에너지원의 증가로 대규모 배터리 에너지 저장 시스템(BESS)이 전력망 안정화에 점점 더 중요한 역할을 하고 있습니다. 배터리 에너지 저장 시스템은 충전식 배터리를 사용하여 전력망이나 재생 에너지원에서 생산된 잉여 전력을 저장하고 필요할 때 다시 공급합니다. BESS 기술은 간헐적인 재생 에너지 활용을 극대화하고 전반적인 전력망 안정성, 효율성 및 지속 가능성을 향상시킵니다.
BESS는 일반적으로 여러 구성 요소로 구성됩니다.
1) 필요한 에너지 저장 용량을 제공하기 위해 여러 개의 배터리 모듈 또는 셀로 구성된 배터리 뱅크. 리튬 이온 배터리는 높은 전력 밀도, 긴 수명, 빠른 충전 성능으로 가장 일반적으로 사용됩니다. 납축전지나 유동 전지와 같은 다른 화학 물질도 사용됩니다.
2) 배터리 뱅크를 전력망에 연결하는 전력 변환 시스템(PCS). PCS는 인버터, 컨버터, 그리고 배터리와 전력망 간의 양방향 전력 흐름을 가능하게 하는 기타 제어 장비로 구성됩니다.
3) 배터리 관리 시스템(BMS)은 개별 배터리 셀의 상태와 성능을 모니터링하고 제어합니다. BMS는 셀의 밸런싱을 수행하고, 과충전 또는 과방전으로 인한 손상을 방지하며, 전압, 전류, 온도 등의 매개변수를 모니터링합니다.
4) 배터리의 과도한 열을 제거하는 냉각 시스템. 액체 또는 공기 기반 냉각 방식을 사용하여 배터리를 최적의 작동 온도 범위로 유지하고 수명을 극대화합니다.
5) 배터리 시스템 전체를 보호하고 고정하는 하우징 또는 용기. 실외 배터리 케이스는 내후성이 뛰어나고 극한의 온도를 견딜 수 있어야 합니다.
BESS의 주요 기능은 다음과 같습니다.
• 수요가 낮은 시간대에 전력망에서 초과 전력을 흡수하고 수요가 높을 때 방출합니다. 이를 통해 전압 및 주파수 변동을 안정화하는 데 도움이 됩니다.
• 태양광 발전이나 풍력 발전처럼 출력이 가변적이고 간헐적인 에너지원에서 재생 에너지를 저장했다가, 해가 뜨지 않거나 바람이 불지 않을 때 저장된 전력을 공급합니다. 이렇게 하면 재생 에너지가 가장 필요한 시간에 맞춰 공급됩니다.
• 그리드 오류나 정전 시에도 백업 전력을 제공하여 섬형 또는 그리드 연결 모드에서 중요 인프라가 계속 작동하도록 합니다.
• 수요에 따라 전력 출력을 늘리거나 줄여 수요 대응 및 보조 서비스 프로그램에 참여하고, 주파수 조절 및 기타 전력망 서비스를 제공합니다.
결론적으로, 전 세계 전력망에서 재생 에너지가 차지하는 비중이 지속적으로 증가함에 따라, 대규모 배터리 에너지 저장 시스템은 이러한 청정 에너지를 24시간 내내 안정적으로 공급하는 데 필수적인 역할을 할 것입니다. BESS 기술은 재생 에너지의 가치를 극대화하고, 전력망을 안정화하며, 더욱 지속 가능한 저탄소 에너지 미래로의 전환을 지원할 것입니다.
게시 시간: 2023년 7월 7일
