배터리 에너지 저장 시스템(BESS)은 전력망 연계를 기반으로 전기와 에너지를 저장하는 대규모 배터리 시스템입니다. 여러 개의 배터리를 결합하여 통합 에너지 저장 장치를 구성합니다.
1. 배터리 셀: 배터리 시스템의 일부로, 화학 에너지를 전기 에너지로 변환합니다.
2. 배터리 모듈: 여러 개의 직렬 및 병렬로 연결된 배터리 셀로 구성되며, 배터리 셀의 작동을 모니터링하는 모듈 배터리 관리 시스템(MBMS)이 포함되어 있습니다.
3. 배터리 클러스터: 여러 개의 직렬 연결 모듈과 배터리 보호 장치(BPU), 즉 배터리 클러스터 컨트롤러를 수용하는 데 사용됩니다. 배터리 클러스터용 배터리 관리 시스템(BMS)은 배터리의 전압, 온도 및 충전 상태를 모니터링하고 충전 및 방전 주기를 조절합니다.
4. 에너지 저장 용기: 병렬로 연결된 여러 개의 배터리 클러스터를 운반할 수 있으며 용기의 내부 환경을 관리하거나 제어하기 위한 다른 추가 구성 요소를 장착할 수 있습니다.
5. 전력 변환 시스템(PCS): 배터리에서 생성된 직류(DC)는 PCS 또는 양방향 인버터를 통해 교류(AC)로 변환되어 전력망(시설 또는 최종 사용자)으로 전송됩니다. 필요한 경우, 이 시스템은 전력망에서 전력을 추출하여 배터리를 충전할 수도 있습니다.
배터리 에너지 저장 시스템(BESS)의 작동 원리는 무엇입니까?
배터리 에너지 저장 시스템(BESS)의 작동 원리는 주로 충전, 저장, 방전의 세 가지 과정으로 구성됩니다. 충전 과정에서 BESS는 외부 전원을 통해 배터리에 전기 에너지를 저장합니다. 시스템 설계 및 적용 요건에 따라 직류 또는 교류 전원을 사용할 수 있습니다. 외부 전원에서 충분한 전력이 공급되면 BESS는 잉여 에너지를 화학 에너지로 변환하여 재생 가능한 형태로 충전식 배터리에 내부적으로 저장합니다. 저장 과정에서 외부 전원 공급이 부족하거나 불가능한 경우, BESS는 완전히 충전된 저장된 에너지를 보존하고 향후 사용을 위해 안정성을 유지합니다. 방전 과정에서 저장된 에너지를 사용해야 할 경우, BESS는 다양한 장치, 엔진 또는 기타 부하 구동에 필요한 전력 수요에 따라 적절한 양의 에너지를 방출합니다.
BESS를 사용하면 어떤 이점과 어려움이 있나요?
BESS는 전력 시스템에 다음과 같은 다양한 이점과 서비스를 제공할 수 있습니다.
1. 재생에너지 연계 강화: BESS는 발전량이 많고 수요가 적은 기간에 잉여 재생에너지를 저장했다가 발전량이 적고 수요가 많은 기간에 방출할 수 있습니다. 이를 통해 풍력 발전량 감축을 줄이고, 풍력 발전 이용률을 향상시키며, 풍력 발전의 간헐성과 변동성을 없앨 수 있습니다.
2. 전력 품질 및 신뢰성 향상: BESS는 전압 및 주파수 변동, 고조파 및 기타 전력 품질 문제에 빠르고 유연하게 대응할 수 있습니다. 또한, 계통 정전이나 비상 상황 시 예비 전원으로 활용하고 블랙 스타트 기능을 지원할 수 있습니다.
3. 최대 전력 수요 감소: BESS는 전기 요금이 낮은 비수기 시간대에 충전하고, 요금이 높은 피크 시간대에 방전할 수 있습니다. 이를 통해 최대 전력 수요를 줄이고, 전기 요금을 낮추며, 신규 발전 용량 확장이나 송전 시설 개선의 필요성을 지연시킬 수 있습니다.
4. 온실가스 배출량 감축: BESS는 특히 피크 시간대에 화석 연료 발전에 대한 의존도를 낮추는 동시에 전력 믹스에서 재생에너지 비중을 높일 수 있습니다. 이를 통해 온실가스 배출량을 줄이고 기후 변화의 영향을 완화하는 데 도움이 됩니다.
그러나 BESS는 다음과 같은 몇 가지 과제에도 직면합니다.
1. 높은 비용: 다른 에너지원에 비해 BESS는 여전히 비교적 비싼 편이며, 특히 자본 비용, 운영 및 유지보수 비용, 그리고 수명 주기 비용 측면에서 높은 편입니다. BESS 비용은 배터리 유형, 시스템 크기, 적용 분야, 그리고 시장 상황 등 여러 요인에 따라 달라집니다. 기술이 발전하고 규모가 확대됨에 따라 BESS 비용은 향후 감소할 것으로 예상되지만, 여전히 광범위한 도입을 가로막는 장벽으로 작용할 수 있습니다.
2. 안전 문제: BESS는 고전압, 대전류, 고온을 사용하며, 이는 화재, 폭발, 감전 등의 잠재적 위험을 초래합니다. 또한 BESS에는 금속, 산, 전해질과 같은 유해 물질이 포함되어 있어 적절하게 취급하거나 폐기하지 않을 경우 환경 및 건강에 위험을 초래할 수 있습니다. BESS의 안전한 운영 및 관리를 위해서는 엄격한 안전 기준, 규정 및 절차가 필요합니다.
5. 환경 영향: BESS는 자원 고갈, 토지 이용 문제, 물 사용 문제, 폐기물 발생, 오염 우려 등 환경에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. BESS는 리튬, 코발트, 니켈, 구리 등과 같은 원자재를 상당량 필요로 하는데, 이러한 원자재는 전 세계적으로 부족하여 고르지 않게 분포되어 있습니다. BESS는 또한 광산, 제조, 설비 및 운영에 물과 토지를 소비합니다. BESS는 수명 주기 전반에 걸쳐 폐기물과 배출물을 발생시켜 대기, 수질, 토양의 질에 영향을 미칠 수 있습니다. 지속 가능한 관행을 채택하여 환경적 영향을 고려하여 영향을 최소화해야 합니다.
BESS의 주요 적용 분야와 사용 사례는 무엇입니까?
BESS는 발전, 에너지 저장 시설, 전력 시스템의 송배전선, 교통 부문의 전기 자동차 및 해양 시스템 등 다양한 산업 및 응용 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 또한 주택 및 상업용 건물의 배터리 에너지 저장 시스템에도 활용됩니다. 이러한 시스템은 잉여 에너지 저장 수요를 충족하고, 송배전선의 과부하를 완화하는 백업 용량을 제공하며, 송전 시스템의 혼잡을 방지합니다. BESS는 주 전력망에 연결되거나 독립적으로 운영되는 분산형 전력망인 마이크로 그리드에서 중요한 역할을 합니다. 외딴 지역에 위치한 독립형 마이크로 그리드는 BESS를 간헐적인 재생 에너지원과 결합하여 안정적인 전력 생산을 달성하는 동시에 디젤 엔진 관련 높은 비용 및 대기 오염 문제를 해결할 수 있습니다. BESS는 다양한 크기와 구성으로 제공되어 소규모 가전제품부터 대규모 유틸리티 시스템까지 모두에 적합합니다. 가정, 상업용 건물, 변전소 등 다양한 장소에 설치할 수 있으며, 정전 시 비상 백업 전원으로도 활용할 수 있습니다.
BESS에 사용되는 배터리에는 어떤 유형이 있나요?
1. 납축전지는 납판과 황산 전해액으로 구성된 가장 널리 사용되는 배터리 유형입니다. 저렴한 가격, 성숙한 기술, 그리고 긴 수명으로 높은 평가를 받고 있으며, 주로 시동 배터리, 비상 전원, 소규모 에너지 저장 장치 등에 사용됩니다.
2. 가장 널리 사용되고 진보된 배터리 유형 중 하나인 리튬 이온 배터리는 리튬 금속 또는 복합 재료로 만들어진 양극과 음극, 그리고 유기 용매로 구성됩니다. 높은 에너지 밀도, 높은 효율, 낮은 환경 영향 등의 장점을 가지고 있으며, 모바일 기기, 전기 자동차 및 기타 에너지 저장 분야에서 중요한 역할을 합니다.
3. 흐름 전지는 외부 탱크에 저장된 액체 매체를 사용하여 작동하는 충전식 에너지 저장 장치입니다. 흐름 전지는 낮은 에너지 밀도를 가지지만 높은 효율과 긴 수명을 특징으로 합니다.
4. 위에서 언급한 옵션 외에도 나트륨-황 배터리, 니켈-카드뮴 배터리, 슈퍼 커패시터 등 다른 유형의 BESS도 선택할 수 있으며, 각각은 다양한 시나리오에 적합한 서로 다른 특성과 성능을 갖추고 있습니다.
게시 시간: 2024년 11월 22일