에너지저장장치(ESS)

ESS의 정의

에너지저장장치, 즉 ESS는 전기를 저장했다가 필요할 때 방전하는 설비다.

흔히 ESS라고 하면 배터리를 저장매체로 쓰는 BESS를 가리킨다.

이 영상에서는 구성, 원리, 계산, 전지 종류, 정리 순서로 설명한다.

구성과 충·방전 원리

ESS는 PCS, BMS, EMS와 배터리가 함께 움직이는 시스템이다.

충전할 때는 계통의 교류가 PCS에서 직류로 바뀌어 배터리에 저장된다.

방전할 때는 배터리의 직류가 PCS에서 교류로 바뀌어 계통에 공급된다.

BMS는 셀 상태를 감시하고, EMS는 충·방전 계획을 세운다.

출력과 용량

출력은 한 번에 낼 수 있는 전력으로, 단위는 kW와 MW다.

용량은 저장할 수 있는 전력량으로, 단위는 kWh와 MWh다.

같은 출력이라도 방전 시간이 길면 용량은 커진다.

출력 1MW로 2시간 방전하면 용량은 2MWh가 된다.

DOD는 방전 심도, η는 시스템 효율이다.

DOD와 효율이 각각 0.9일 때 500kW, 2시간의 정격 용량은 약 1,235kWh다.

전지 종류별 비교

앞에서 낸 문제의 답은 2MWh다.

배터리 ESS는 전지 종류에 따라 적용 주기와 특징이 달라진다.

리튬이온 배터리는 생산 기반과 설계 가변성이 강점이고 단주기와 중주기에 쓰인다.

나트륨황과 플로우 배터리는 장주기 대응 측면에서 검토된다.

같은 배터리라도 용도에 따라 적합한 방식이 달라진다.

장단점과 개선 방향

배터리 ESS의 가장 큰 장점은 응답 속도다. 기계적 가동부가 없어 제어 시작이 빠르다.

단점은 사용 기간에 따른 열화와 화재 안전 관리다. 충·방전 횟수도 제한된다.

열화를 줄이려면 BMS로 셀 전압과 온도를 감시하고, PCS와 EMS를 안정적으로 연동한다.

장주기 수요에는 플로우나 NaS 같은 방식을 조합해 대응한다.

핵심 정리

정리하면 ESS는 전기를 저장했다가 필요할 때 방출하는 설비다.

출력은 순간 공급 능력이고, 용량은 저장할 수 있는 전력량이다.

시험에서는 출력·용량 구분, 주기 구분, 전지 종류가 자주 나온다.