ESS 시스템

시스템 개요

ESS 시스템

에너지 저장장치(ESS; Energy Storage System)는 전력을 효율적으로 사용하게 하는 설비로, 주파수 조정, 신재생에너지 출력 안정화, 전력피크 저감 등에 활용함으로써 전력품질 향상 및 전력수급 위기 대응이 가능한 설비임. ESS는 배터리(Battery), 전력변환장치(PCS; Power Conditioner System), 배터리관리장치(BMS; Battery Management System), 전력관리장치(Power Management System or Energy Management System) 등의 제반운영 시스템으로 구성됨. ESS의 종류는 ESS 구성요소 중 하나인 배터리(Battery)의 4가지 저장방식(물리적/화학적/전자기적/열적 저장방식)에 따라, 다양한 ESS가 존재함.

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시스템 구성도
ESS 시스템 시스템 구성도
구성요소
  • 배터리 (Battery)
    배터리 (Battery)

    전력변환장치(PCS)로부터 받은 전기에너지를 직류(DC)저장(또는 충전)하거나, 저장되어 있는 전기에너지를 계통에 출력(또는 방전)하는 동작을 수행하는 장치임. 종류로는 한 번 소모 시 다시는 사용할 수 없는 1차 전지와 충전하여 여러 번 재사용이 가능한 2차 전지로 구분할 수 있음.

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  • 전력변환장치 (PCS)
    전력변환장치 (PCS)

    배터리에 저장된 전기에너지를 상용의 전압, 주파수를 가진 전력으로 바꾸어 주거나(방전), 또는 그 반대로 상용의 전원, 주파수를 가진 전력을 직류(DC)로 변환하여 배터리를 충전하는 동작을 수행하는 장치임.

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  • 배터리관리장치 (BMS)
    배터리관리장치 (BMS)

    배터리의 전류, 전압, 온도 등 실시간 데이터를 저장하고, 저장용량(SOC)을 계산하여, 배터리의 용량 및 수명을 예측하는 등의 전반적인 배터리의 상태 및 동작을 관리하고 감시하는 장치로, PCS, PMS와 통신하여 정보를 교환함. 배터리관리장치는 하드웨어적으로 크게 전자제어장치(ECU)와 셀 모듈(CM)로 구성되어 있으며, 소프트웨어적으로는 계측 알고리즘과 충전량 계산, 수명 예측, 셀 밸런싱 알고리즘 등이 사용됨. 또한, 배터리관리장치에 사용되는 기술은 열관리 제어 기술과 배터리충전상태(SOC) 제어기술 등이 있음.

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  • 전력관리장치 (EMS / PMS)
    전력관리장치 (EMS / PMS)

    에너지 저장장치 내에서의 에너지 소비를 감시하고 규제하며, 전력 사용을 예측하여 필요한 조정을 할 수 있는 기능 등 전력을 관리하는 시스템으로, 전력변환장치(PCS)와 배터리 주변기기의 정보를 제공받아 에너지저장장치로 실시간 모니터링이 가능하여 어플리케이션의 연산결과를 반영, 배터리 관리장치(BMS)에 지시 및 관리하는 장치임. 종류로는 건물용인 BEMS, 산업용(공장용)인 FEMS, 가정용인 HEMS, 지역용인 CEMS, 스마트 그리드용 EMS 등이 있음.

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종류
  • 양수발전
    양수발전

    전력소비가 적은 밤 시간에 잉여전력을 이용하여 높은 곳의 저수지로 물을 퍼 올려 저장한 후 낮 시간에 물을 낙하시켜 발전하는 기술

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  • 압축공기 저장시스템
    압축공기 저장시스템

    잉여전력을 이용, 공기를 압축하여 암반, 폐갱도, 터널 등에 저장하는 기술로, 필요 시 저장한 압축공기를 가열 및 팽창시켜 터빈을 운전하여 발전하는 기술

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  • 플라이휠 에너지저장 시스템
    플라이휠 에너지저장 시스템

    로터를 빠르게 회전시켜 전기에너지를 회전에너지로 저장하고, 필요 시 전기에너지로 변환하는 기술

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  • 리튬이온배터리
    리튬이온배터리

    리튬이온 이차 전지에 잉여 전기를 저장시키는 기술

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  • 나트륨-황 배터리
    나트륨-황 배터리

    용융 나트륨과 용융 유황을 각각 음극과 양극 활물질을 이용한 이차전지를 사용하는 기술

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  • 레독스 플로 배터리
    레독스 플로 배터리

    액체 전해질 전기화학 반응에 의해 충ㆍ방전이 가능한 이차전지를 사용하는 기술

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