에너지저장시스템(ESS)

ESS의 정의

에너지저장시스템(ESS)은 전기를 다른 형태로 변환해 저장했다가 다시 전기로 공급하는 설비다.

일반적으로 수백 kWh 이상을 저장하는 단독 시스템을 ESS라고 부른다.

소형 건전지는 같은 원리를 쓰지만 ESS라고 부르지 않는다.

ESS가 필요한 이유

태양광과 풍력은 날씨에 따라 출력이 변동한다. 발전 시간과 수요 시간이 맞지 않는 경우가 많다.

남는 전기를 저장했다가 수요가 높을 때 쓰는 기능이 시간 이동이다. ESS가 이 역할을 한다.

전력 공급과 수요가 어긋나면 주파수가 흔들린다. ESS는 수 초 이내에 출력을 바꿔 주파수 조정에 쓰인다.

ESS의 구성요소

ESS는 배터리, PCS, EMS 세 요소로 나뉜다.

배터리는 전기를 화학에너지로 바꿔 저장한다. PCS는 교류와 직류를 양방향으로 변환하는 인버터다.

EMS는 배터리와 PCS의 상태를 감시하고 충방전 조건을 정하는 관리 프로그램이다.

BMS는 셀 전압·온도·SoC를 감시해 과충전과 과방전을 막는다.

충방전과 왕복효율

충방전 효율은 왕복효율로 표시한다.

왕복효율은 방전 전력량을 충전 전력량으로 나눈 값에 100%를 곱한 것이다.

충전 1,000kWh, 방전 880kWh라면 왕복효율은 88%이고 손실은 12%다.

리튬이온 계열은 왕복효율이 일반적으로 높은 수준이라고 답안에 쓸 수 있다.

저장 방식과 전지 비교

앞 문제의 답은 80%다. 방전 400을 충전 500으로 나눈 뒤 100을 곱한 값이다.

에너지저장시스템은 저장 방식에 따라 물리적 저장과 화학적 저장으로 나뉜다.

물리적 저장에는 양수발전, 압축공기저장, 플라이휠이 있고, 화학적 저장에는 리튬이온, 납축전지, NaS 전지 등이 있다.

표는 리튬이온, 납축전지, NaS 전지를 에너지 밀도, 운전 온도, 주요 쟁점으로 비교한 것이다.

리튬이온 전지는 에너지 밀도와 응답 속도가 좋아 계통용 BESS의 주류다.

시험 포인트

전기설비기술기준은 감전과 화재 방지를 위한 기본 원칙을 정한다.

전기저장장치는 전기를 저장하고 공급하는 시스템으로 정의된다.

과전류와 지락에 대해서는 차단장치를 시설해야 하며, 이것이 ESS의 기본 보호 요건이다.

답안은 정의를 첫 줄에 쓰고 구성요소와 용도를 빠짐없이 적는다.

정리

정리하면 ESS는 전기를 다른 에너지로 바꿔 저장했다가 전기로 되돌려 쓰는 장치다.

배터리가 저장하고, PCS가 교류와 직류를 바꾸며, EMS가 충방전을 관리한다.

용도는 주파수 조정, 출력 안정화, 피크 저감, 부하평준화, 비상전원이다.