배터리 에너지 저장 시스템(BESS)은 충전식 배터리 뱅크를 사용하여 전력망이나 재생 에너지원에서 발생하는 잉여 전력을 저장해 두었다가 나중에 사용하는 시스템입니다. 재생 에너지 및 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 배터리 에너지 저장 시스템(BESS)의 핵심은 에너지 저장 매체인 배터리입니다. 여러 개의 배터리 모듈 또는 "셀"이 연결되어 필요한 저장 용량을 제공하는 "배터리 뱅크"를 구성합니다. 가장 일반적으로 사용되는 셀은 높은 전력 밀도, 긴 수명 및 빠른 충전 기능 때문에 리튬 이온 배터리입니다. 납축전지 및 흐름 전지와 같은 다른 종류의 배터리도 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 사이에서 양방향으로 전력이 흐르도록 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 개별적으로 모니터링하고 제어합니다. BMS는 셀 간의 균형을 맞추고, 충전 및 방전 중 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 배터리 작동 중 발생하는 과도한 열을 제거합니다. 이는 배터리 셀을 최적의 온도 범위 내로 유지하고 수명을 극대화하는 데 매우 중요합니다. 가장 일반적인 냉각 방식으로는 액체 냉각(배터리와 접촉하는 플레이트를 통해 냉각수를 순환시키는 방식)과 공기 냉각(팬을 사용하여 배터리 케이스 내부로 공기를 불어넣는 방식)이 있습니다.
5단계: 작동
전력 수요가 낮거나 신재생 에너지 생산량이 많은 기간 동안, 배터리 에너지 저장 시스템(BESS)은 전력 변환 시스템을 통해 잉여 전력을 흡수하여 배터리 뱅크에 저장합니다. 수요가 높거나 신재생 에너지를 사용할 수 없을 때는 저장된 에너지를 인버터를 통해 계통으로 다시 방출합니다. 이러한 방식으로 BESS는 간헐적인 신재생 에너지의 공급 시간을 조정하고, 계통의 주파수와 전압을 안정화하며, 정전 시 백업 전력을 제공할 수 있습니다.
배터리 관리 시스템은 각 셀의 충전 상태를 모니터링하고 충전 및 방전 속도를 제어하여 과충전, 과열 및 과방전을 방지함으로써 배터리의 수명을 연장합니다. 또한 냉각 시스템은 전체 배터리 온도를 안전한 작동 범위 내로 유지합니다.
요약하자면, 배터리 에너지 저장 시스템(BESS)은 배터리, 전력 전자 부품, 지능형 제어 장치 및 열 관리 기능을 통합하여 잉여 전력을 저장하고 필요에 따라 전력을 방출하는 기술입니다. 이러한 특징 덕분에 BESS 기술은 재생 에너지원의 가치를 극대화하고, 전력망의 효율성과 지속가능성을 높이며, 저탄소 에너지 미래로의 전환을 지원할 수 있습니다.
태양광 및 풍력과 같은 재생 에너지원의 증가와 함께 대규모 배터리 에너지 저장 시스템(BESS)은 전력망 안정화에 점점 더 중요한 역할을 하고 있습니다. 배터리 에너지 저장 시스템은 충전식 배터리를 사용하여 전력망이나 재생 에너지에서 발생하는 잉여 전력을 저장하고 필요할 때 다시 공급합니다. BESS 기술은 간헐적인 재생 에너지의 활용도를 극대화하고 전반적인 전력망의 신뢰성, 효율성 및 지속가능성을 향상시키는 데 도움을 줍니다.
BESS는 일반적으로 여러 구성 요소로 이루어져 있습니다.
1) 필요한 에너지 저장 용량을 제공하기 위해 여러 개의 배터리 모듈 또는 셀로 구성된 배터리 뱅크. 리튬 이온 배터리는 높은 전력 밀도, 긴 수명 및 빠른 충전 기능 때문에 가장 일반적으로 사용됩니다. 납축전지 및 흐름 전지와 같은 다른 종류의 배터리도 사용됩니다.
2) 배터리 뱅크를 전력망에 연결하는 전력 변환 시스템(PCS). PCS는 인버터, 컨버터 및 기타 제어 장비로 구성되어 배터리와 전력망 사이에서 양방향으로 전력이 흐르도록 합니다.
3) 배터리 관리 시스템(BMS)은 개별 배터리 셀의 상태와 성능을 모니터링하고 제어합니다. BMS는 셀 간의 균형을 유지하고, 과충전이나 과방전으로 인한 손상을 방지하며, 전압, 전류, 온도와 같은 매개변수를 모니터링합니다.
4) 배터리에서 과도한 열을 제거하는 냉각 시스템. 액체 또는 공기 기반 냉각 방식을 사용하여 배터리를 최적의 작동 온도 범위 내로 유지하고 수명을 극대화합니다.
5) 전체 배터리 시스템을 보호하고 안전하게 보관하는 하우징 또는 용기. 옥외용 배터리 외함은 방수 기능이 있어야 하며 극한의 온도에도 견딜 수 있어야 합니다.
BESS의 주요 기능은 다음과 같습니다.
• 전력 수요가 적은 시간대에 전력망의 과잉 전력을 흡수하고 수요가 많은 시간대에 방출합니다. 이는 전압 및 주파수 변동을 안정화하는 데 도움이 됩니다.
• 태양광 발전이나 풍력 발전소처럼 출력 변동이 심하고 간헐적인 재생 에너지를 저장해 두었다가, 해가 비치지 않거나 바람이 불지 않을 때 저장된 전력을 공급합니다. 이렇게 하면 재생 에너지를 가장 필요한 시점에 맞춰 공급할 수 있습니다.
• 전력망 장애 또는 정전 시 백업 전력을 제공하여 독립형 또는 계통 연계형 모드 모두에서 중요 기반 시설이 계속 작동하도록 합니다.
• 수요에 따라 전력 출력을 증감시키고, 주파수 조절 및 기타 전력망 서비스를 제공함으로써 수요 반응 및 보조 서비스 프로그램에 참여합니다.
결론적으로, 전 세계 전력망에서 재생에너지가 차지하는 비중이 지속적으로 증가함에 따라, 대규모 배터리 에너지 저장 시스템(BESS)은 청정에너지를 안정적이고 24시간 내내 공급하는 데 필수적인 역할을 할 것입니다. BESS 기술은 재생에너지의 가치를 극대화하고, 전력망을 안정화하며, 보다 지속 가능하고 저탄소 에너지 미래로의 전환을 지원할 것입니다.
게시 시간: 2023년 7월 7일
