에너지 저장 캐비닛에 대한 기본 지식: 원리부터 응용까지 파노라마 분석

에너지 저장 캐비닛은 전기 에너지를 저장하고 필요할 때 방출하기 위해 현대 전력 에너지 시스템에 사용되는 통합 장치입니다. 그 본질은 전기화학적 수단(주로 리튬{1}}이온 배터리)을 통해 전기 에너지의 시공간 전달을 실현하는 것입니다. 프로젝트의 실제 구성에 따르면 단일 에너지 저장 캐비닛의 전력 저장량은 수천 킬로와트시에 도달할 수 있으며 이는 수백 가구의 하루 전기 수요에 해당합니다. 이러한 대규모-에너지 저장 특성을 통해 신에너지 발전 및 전력망 피크 조절 분야에서 '유연한 조절기' 역할을 할 수 있습니다. 기술 분류의 관점에서 에너지 저장 캐비닛은 주로 중앙 집중형과 분산형의 두 가지 유형으로 나뉩니다. 중앙집중식 에너지 ​​저장 캐비닛은 주로 대규모 풍력 및 태양광 발전소, 지상 발전소 또는 산업 단지와 같은 고전력 시나리오에서 사용됩니다. 분산형 에너지 저장 캐비닛은 산업 및 상업용 사용자, 상업 단지 또는 마이크로그리드 및 제한된 공간과 유연한 배포가 가능한 기타 경우에 더 적합합니다.

 

유형에 관계없이 에너지 저장 캐비닛의 핵심 가치는 전력 공급과 수요 간의 시간 불일치 문제를 해결하는 것입니다. 태양광 발전을 예로 들면, 에너지 저장 캐비닛은 햇빛이 충분할 때 태양광 시스템에서 생성된 잉여 전력을 저장했다가 밤에 방출하거나 흐린 날에 태양광 출력이 부족할 때 이를 방출하여 재생 에너지의 자체 소비율과 그리드 연결 친화성을 크게 향상시킬 수 있습니다.- 태양풍 풍력 에너지 저장 캐비닛 또는 태양광 배터리 저장 캐비닛의 엔지니어링 구성에서 에너지 저장 캐비닛은 태양광 인버터 및 풍력 발전 컨트롤러와 함께 사용되어 새로운 에너지 생성 측면에 에너지 버퍼 풀을 형성하여 간헐적 발전이 전력망에 미치는 영향을 효과적으로 완화합니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

완전한 에너지 저장 캐비닛 시스템은 4개의 주요 기능 모듈로 고도로 통합되어 있습니다. 태양전지 보관 캐비닛의 에너지 코어는 직렬 및 병렬로 연결된 여러 개의 배터리 모듈로 구성됩니다. 주류 제품은 모듈형 인산철리튬 셀을 사용하며 일반적으로 사이클 수명이 6,000회 이상이며 일일 충전 및 방전 조건에서 10년 이상 안정적인 작동을 지원할 수 있습니다. 배터리 관리 시스템(BMS)은 신경계의 센서와 같습니다. 각 배터리 스트링의 전압, 온도 및 내부 저항을 실시간으로 모니터링합니다. 액티브 밸런싱 기술을 사용하여 셀 차이를 제거하고 과충전, 과{7}}방전 및 열 폭주를 방지합니다.

 

전력변환시스템(PCS)은 전기 에너지 형태 변환의 허브로 교류와 직류 간의 양방향 변환을 담당한다. 최신 PCS의 변환 효율은 96%를 초과했으며 무효 전력 보상 및 고조파 억제와 같은 그리드 지원 기능을 갖추고 있습니다. 에너지 관리 시스템(EMS)은 전체 시스템의 "두뇌"입니다. 부하 예측, 전기 가격 신호 및 배터리 상태를 기반으로 충전 및 방전 전략을 동적으로 최적화하여 경제적 이익을 극대화하는 동시에 전원 공급 장치 보안을 보장합니다. 열 관리 시스템은 정밀한 온도 제어 알고리즘을 사용하여 배터리가 항상 15~35도의 최적 온도 영역에서 작동하도록 보장하여 용량 감소를 지연시킵니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

에너지 저장 캐비닛의 에너지 변환은 전기화학적 가역 반응의 기본 원리를 따릅니다. 인산철리튬 배터리를 예로 들면, 충전 과정에서 리튬 이온은 양극(인산철리튬)에서 분리되어 전해질과 분리막을 통해 음극(흑연)에 매립됩니다. 방전 과정에서 리튬 이온은 음극에서 분리되어 양극으로 되돌아갑니다. 이러한 삽입과 추출의 반복과정은 전기에너지와 화학에너지의 상호전환을 실현한다. BMS는 프로세스 제어 역할을 합니다. 이는 충전 및 방전 전류와 차단 전압을 동적으로 조정하여 배터리가 과충전 또는 과방전 상태로 들어가는 것을 방지하여-배터리 팩의 수명을 크게 연장합니다.

 

전력망과의 상호작용 수준에서 에너지 저장 캐비닛은 네 가지 기본 기능을 통해 전력 시스템의 안정성과 운영 경제성을 향상시킵니다. 첫째, 주파수 조절 제어: 에너지 저장 캐비닛의 전력 응답 속도는 수백 밀리초에 도달할 수 있으며 그리드 주파수가 변동할 때 전력을 빠르게 흡수하거나 주입할 수 있습니다. 이는 기존 화력 발전 장치의 주파수 조절 속도에 비해 분명한 이점이 있습니다. 둘째, 전압 지원: 무효 전력 보상 또는 4사분면 전력 작동을 통해 에너지 저장 캐비닛은 로컬 전력망의 전압 품질을 향상시킬 수 있으며, 특히 장거리-피더 엔드 또는 새로운 에너지 침투율이 높은 지역에 적합합니다. 셋째, 부하 전환: 피크-밸리 전기 가격 차이를 이용하여 전기 가격이 낮을 때 충전하고 피크 기간에 방전하여 전기 비용을 대폭 절감합니다. 이는 또한 산업 및 상업용 에너지 저장 프로젝트에 있어서 가장 중요한 수익 모델이기도 합니다. 넷째, 아일랜드 운영: 상위-전력망에서 정전이 발생하면 오프 그리드 전환 기능이 있는 에너지 저장 캐비닛이 자동으로 그리드에서 연결을 끊고 아일랜드 모드로 전환하여 그리드가 복원될 때까지 주요 부하에 계속 전력을 공급할 수 있습니다.

 

에너지 관리의 엔지니어링 실무에서 에너지 저장 캐비닛의 일일 운영 전략은 현지 전기 사용 시간-,-전기 가격 정책, 부하 곡선 특성, 배터리 주기 수명 감소 모델을 종합적으로 고려해야 합니다. 일반적인 산업 및 상업용 애플리케이션 시나리오는 다음과 같습니다. 에너지 저장 캐비닛은 밤의 낮은 계곡 시간(낮은 전기 가격에 해당) 동안 설정된 전력으로 충전되고 낮 중 피크 시간(더 높은 전기 가격에 해당) 동안 부하 사용을 위해 방전됩니다. 왕복-효율(AC 측에서 AC 측으로)에 따라 충전 및 방전의 킬로와트-시간당 실제 손실이 결정됩니다. 이상적인 주변 온도에서는 왕복 효율이 좋은 수준에 도달할 수 있습니다. 즉, 전력망에서 흡수된 전기 100kWh마다 약 88~92kWh의 유효 전기가 방출될 수 있습니다. 손실은 주로 PCS의 전력 반도체 스위칭 손실, BMS 및 보조 시스템의 자체 소비-, 충방전 과정에서 열로 변환되는 배터리 내부 저항에 분포됩니다. 저온-환경 또는 고속 작동 조건에서는 효율이 크게 떨어지므로 열 관리 시스템과 충전 및 방전 전략의 최적화는 일년 내내 평균 효율을 유지하는 데 매우 중요합니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

발전 측면에서 에너지 저장 캐비닛은 풍력, 광전지 및 기타 신에너지 발전의 변동성과 안티피킹 특성을 효과적으로 완화합니다.{0}} 풍력 발전은 종종 밤 후반부에 더 큰 출력과 더 낮은 부하를 갖기 때문에 정오의 태양광 발전의 최고 출력과 최고 부하 사이에 시간 이동이 있습니다. 에너지 저장을 지원하지 않는 발전소는 바람이나 빛을 포기해야 하는 경우가 많습니다. 부스터 스테이션 옆에 중앙 집중식 에너지 ​​저장 캐비닛을 구성하면 원래 버려진 전기 에너지의 이 부분을 그리드가 수용할 수 있는 기간이나 부하 수요가 높은 기간 동안 저장했다가 방출할 수 있습니다. 이 애플리케이션은 청정 에너지의 낭비를 줄일 뿐만 아니라 발전 회사가 전력망 급전 지시에 대응하는 능력도 향상시킵니다. 동시에 피크-면도 보조 서비스 시장에 참여하여 추가 수익을 얻을 수 있습니다.

 

산업 및 상업용 전력 측면에서 에너지 저장 캐비닛은 사용자가 전기 요금 구조를 최적화하는 데 도움이 됩니다. 산업 및 상업용 사용자의 전기 요금은 전기 단위당 전기 요금과 기본 전기 요금(변압기 용량 또는 수요 기준)의 두 부분으로 구성됩니다. 한편, 에너지 저장 캐비닛은 피크 및 밸리 차익거래를 통해 전기 요금을 줄입니다. 반면, 전력수요의 최고점은 줄이고 최저점은 채워 월별 최대수요치를 낮추어 기본전기요금을 직접적으로 절감합니다. 무정전 전원 공급이 필요한 생산 라인이나 데이터 센터의 경우 에너지 저장 캐비닛을 비상 백업 전원으로 사용할 수도 있으며, 전력망이 주요 장비의 정상적인 종료 또는 지속적인 작동을 보장하지 못하는 경우 자동으로 오프 그리드 모드로 전환됩니다. 또한, 통신 사업자는 5G 기지국 등 현장에 에너지 저장 통합 캐비닛을 구성한 후 최고-대-최저 가격 차이를 활용하여 현장 운영 전기 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 주전원 중단 시 통신 장비에 백업 DC 전원 공급을 제공하여 네트워크 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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