신개념에너지(MN)
G 스마트 그리드
M 마이크로 그리드
R 전기자동차 전원공급설비
V V2G
E ESS(전력저장장치)
D ESS의 시설
T 리튬이온 축전지
S SMES(초전도 에너지 저장장치)
C 초고용량 커패시터
B 이차전지
A 압축공기 에너지 저장장치(CAES)
N 분산형 전원
L 분산형 전원 배전계통 연계기술
목차(전력저장장치ESS의 제어기술 MNE)
전력저장장치의 제어기술
❗전력저장장치
- 재생에너지 발전량 변동성을 완화하고, 전력 계통의 안정성을 확보하며, 피크 전력 수요를 관리하는 등 다양한 목적으로 사용
- 신재생에너지 발전 시스템, 전력 계통, 산업 시설 등에 설치되어 에너지 효율을 높이고, 전력 시스템의 유연성을 향상시키는 역할
1️⃣전력저장장치 필요성 구비조건
1)전력장치의 필요성
- 전력품질 보상
- 출력변동 표준화
- 설비 이용률 향상
- 예비력 확충 및 발전원가 절감
2)구비조건
- 경제성, 신뢰성, 안정성
- 저장 밀도와 저장 용량이 커야 한다
- 장시간 저장이 가능
- 높은 변환효율

2️⃣배터리 전력저장장치의 구성
1)Battery
- PCS를 거쳐 전기를 저장하였다가 필요할 때 전기를 방전하는 역할
2)BMS
- 배터리의 충전상태를 제어, 보호기능을 수행
- 배터리의 전압 전류 온도를 특정
- 배터리의 안전상태와 고장 유무를 진단
- 배터리의 온도와 셀 밸런싱을 제어
- PCS 및 운영시스템과 통신하여 배터리의 데이터를 제공
3)PCS
- 배터리로부터 저장된 직류전력을 교류로 변화하여 전력계통 및 부하에 전력을 공급
- 전력계통으로부터 교류전력을 직류로 변환하여 배터리에 전력을 저장
- 분류 :
- 변전소적용 ESS용 PCS,
- 신재생에너지 적용 ESS용 PCS,
- 수용가 적용 ESS용 PCS
4)EMS
- 배터리, PCS, ESS를 모니터링하고 제어하기 위한 운영시스템
5)PMS
- 전력망에는 많은 수의 ESS가 설치되어 이를 네트워크 기술과 전력전자기술을 이용한 통합관리를 하여 수요 및 분산전원의 간헐성을 완충하는 장치
3️⃣분류(종류)
1)에너지 저장 형태에 따른 분류
- 열에너지 : 축열(빙축열, 심야온수 등)
- 전기화학 : 이차전지, 슈퍼 커패시터, 수소 저장
- 전자기 에너지 : 초전도 코일
- 역학적 에너지 : 양수발전, 압축공기 저장, 플라이 휠 저장
2)종류
종류 | 장점 | 단점 | 비고 |
---|---|---|---|
납축전지 | 저렴하다 모듈화 가능 | 저 에너지 밀도 짧은 수명 납사용규제 가능성 | 기안정성,가장 보편적 |
니켈수소전지 | 고출력 밀도 | 저에너지밀도 짧은 수명 | HEV적용 |
리튬전지 | 고에너지 밀토 고전압 | 고가 저출력 밀도 보호회로 필요 | 대용량, 긴 수명화 추진중 |
레독스 플로전지 | 대형화 가능 용량증설 유리 상온작동 초기비용낮음 | 저에너지 밀도 | 용량제한 없음 (15[MW]보급완료) |
나트륨-유황 전지 | 고출력 밀도 고효율 | 고온 작동형 (300[]이상) 고가 부가장치 필요 | 운전단가 높음, 대용량 모듈화 |
초고용량 커패시터 | 고출력 밀도 반영구적 수명 | 저에너지 밀도 고가 | 단시간용 적합 |
양수발전 | 긴 수명 대용량 | 초기 비용 고가 부가장치 제한지역 운전지연시간 | 운전단가 낮음 |
초전도 코일 | 고출력 특성 | 초전도 냉각 시스템 | 대출력 가능 |
플라이휠 저장 | 안전성 높음 | 고비용 | |
압축공기저장 | 대형화 유리 | 입지조건 저효율 | 대용량 장수명 |
수소저장 | 대용량 긴수명 효율우수 | 저내조 및 연료전시 시스템 필요 | 수소저장 탱크 |
4️⃣전력저장 장치의 적용
- 이차전지
전자제품, 전기자동차, 전원 변동부하 보상, 신재생 및 계통 연계형 전력저장
- 슈퍼캐패시터
중대형 UPS, 분산전원시스템, 하이브리드 전원, 고품질 전원공급용
- 초전도 코일
반도체 제조회사, 전력회사 및 군용, 공공업계 및 은행, 통신 데이터 센터
- 플라이 휠 저장
UPS용, 계통 연계 에너지 저장
- 압축공기 에너지 저장
100[MW]이상 발전소용, 부하관리용
- 양수발전
원전의 잉여 전기 저장 및 공급 부하관리용
- 수소저장
계통연계 에너지 저장, 부하관리용
5️⃣결론
- 신재생 에너지의 보급과 함께 스마트 그리드의 핵심으로 전력품질, 그리고 에너지 사용의 효율화를 극대화시킬 수 있는 전력장치
- 저장장치 고효율화, 고역률 변환장치 개발이 이루어져 보급되어야 하고 실용화가 앞당겨져야
신개념에너지(MN)
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L 분산형 전원 배전계통 연계기술
목차(전력저장장치의 제어기술 MNE)
전력저장장치의 제어기술
💯기출문제
●E47전기사업용 전기에너지 저장장치의 사용전 검사시 수검자의 사전제출 자료 및 사용 전 검사항목에 대하여 설명하시오
모범답안(사용전 검사 MNE47)
전기사업용 ESS의 안전하고 효율적인 운영을 위해 사용 전 검사는 필수적인 절차입니다. 이 검사는 ESS가 설치 기준에 적합하고 안전하게 운용될 수 있도록 하기 위한 목적으로 진행됩니다.
1. 수검자의 사전 제출 자료
ESS 사용 전 검사를 신청할 때, 수검자는 다음과 같은 자료를 제출해야 합니다.
- 설계 도면: ESS 시스템 전체의 배치도, 단선도, 계통도 등 상세한 설계 도면
- 설비 사양: ESS 구성품(배터리, 인버터, 변압기 등)의 제조사, 모델명, 용량 등 상세한 사양
- 시험 성적서: 각 구성품에 대한 시험 성적서 (안전성, 성능 등)
- 설치 확인서: 설치 완료 후 시공자가 작성하는 설치 확인서
- 운영 매뉴얼: ESS 운영 및 유지보수에 관한 매뉴얼
- 안전 관리 계획: ESS 안전 관리를 위한 계획 및 절차
2. 사용 전 검사 항목
ESS 사용 전 검사 항목은 다음과 같이 크게 나눌 수 있습니다.
2.1. 일반 사항
- 설치 장소 및 환경 점검 (온도, 습도, 통풍 등)
- 안전 거리 유지 여부 확인
- 접지 저항 측정
- 누전 차단기 동작 확인
- 비상 정지 장치 작동 확인
2.2. 전기적 특성 시험
- 절연 저항 측정
- 내전압 시험
- 부분 방전 시험
- 고조파 측정
- 전력 품질 측정
2.3. 기능 시험
- 충전/방전 기능 시험
- 보호 기능 시험 (과전류, 과전압, 저전압 보호 등)
- 통신 기능 시험
- 제어 시스템 기능 시험
2.4. 안전 시설 점검
- 화재 감지 시스템 작동 확인
- 소화 설비 작동 확인
- 비상 조명 작동 확인
- 방폭 시설 (해당 시)
3. 검사 절차
- 신청: 수검자가 전기안전공사에 검사를 신청하고, 위에서 언급한 자료를 제출합니다.
- 현장 확인: 검사원이 현장을 방문하여 설치 상태를 확인하고, 필요한 시험을 진행합니다.
- 시험 및 검사: 위에서 언급한 검사 항목에 대한 시험을 수행하고, 결과를 분석합니다.
- 검사 보고서 작성: 검사 결과를 종합하여 검사 보고서를 작성합니다.
- 합격/불합격 판정: 검사 결과가 기준에 적합하면 합격, 부적합하면 불합격 판정을 내립니다.
4. 주의 사항
- 최신 기준 준수: ESS 관련 법규 및 기술 기준은 지속적으로 변경될 수 있으므로, 최신 기준을 반드시 확인해야 합니다.
- 안전 관리 계획 수립: ESS 운영 중 발생할 수 있는 위험 요소를 사전에 파악하고, 이에 대한 대응 계획을 수립해야 합니다.
- 정기 검사: 사용 전 검사 이후에도 정기적으로 검사를 실시하여 안전 상태를 유지해야 합니다.
결론
ESS 사용 전 검사는 ESS의 안전성 확보를 위한 필수적인 절차입니다. 위에서 설명한 내용을 참고하여 철저한 준비를 통해 검사에 임해야 합니다.
○131-11 배터리관리시스템(BMS)의 기능에 대하여 설명하시오.
○134-07 무정전전원장치(UPS)와 배터리 에너지저장장치(BESS)의 설치목적, 구성 및 작동원리를 비교하여 설명하시오
MNE GUA
1. 설치 목적
- 무정전전원장치(UPS): 주로 정전 시에도 일정 시간 동안 전력을 공급하여 시스템의 안정적인 운영을 보장하고, 전압 변동, 노이즈 등 전력 품질 문제로부터 시스템을 보호하는 것을 목적으로 합니다. 데이터 센터, 통신 시설, 의료 장비 등 데이터 손실이나 시스템 중단이 치명적인 곳에 주로 설치
- 배터리 에너지저장장치(B.ESS): 재생에너지 발전량 변동성을 완화하고, 전력 계통의 안정성을 확보하며, 피크 전력 수요를 관리하는 등 다양한 목적으로 사용됩니다. 신재생에너지 발전 시스템, 전력 계통, 산업 시설 등에 설치되어 에너지 효율을 높이고, 전력 시스템의 유연성을 향상시키는 역할을 합니다.
2. 구성
- 무정전전원장치(UPS):
- 정류기: 상용 전원을 직류 전원으로 변환합니다.
- 인버터: 직류 전원을 상용 전원으로 변환하여 부하에 공급합니다.
- 배터리: 정전 시 인버터에 전력을 공급하여 부하에 전원을 공급합니다.
- 충전기: 배터리를 충전하는 장치입니다.
- 배터리 에너지저장장치(BESS):
- 배터리: 대용량 에너지를 저장하는 장치입니다.
- PCS(Power Conditioning System): 배터리와 전력 계통 사이의 전력 변환을 담당합니다.
- BMS(Battery Management System): 배터리의 상태를 모니터링하고 관리하는 시스템입니다.
- EMS(Energy Management System): BESS 시스템 전체를 제어하고 관리하는 시스템입니다.
3. 작동 원리
- 무정전전원장치(UPS):
- 정상 상태에서는 상용 전원이 부하에 직접 공급되고, 배터리는 충전됩니다.
- 정전 발생 시, 배터리에서 인버터로 전력이 공급되어 부하에 안정적인 전원을 공급합니다.
- 배터리 에너지저장장치(BESS):
- 과잉 전력 발생 시, PCS를 통해 배터리에 전력을 저장합니다.
- 전력 수요가 높을 때, 저장된 전력을 PCS를 통해 전력 계통으로 방출합니다.
- 신재생에너지 발전량 변동에 따라 충·방전을 반복하여 전력 계통의 안정성을 확보합니다.
4. 주요 차이점
비교 항목 | 무정전전원장치(UPS) | 배터리 에너지저장장치(BESS) |
---|---|---|
주요 기능 | 정전 시 전력 공급, 전력 품질 개선 | 에너지 저장, 계통 안정화, 피크 절단 |
설치 목적 | 시스템 안정성 확보, 데이터 보호 | 신재생에너지 연계, 전력 계통 안정화 |
배터리 용량 | 상대적으로 작음 | 상대적으로 큼 |
시스템 구성 | 간단 | 복잡 |
운영 방식 | 독립적인 시스템 | 전력 계통과 연계된 시스템 |
결론
UPS와 BESS는 모두 배터리를 이용하여 전력을 저장하고 공급하는 시스템이지만, 설치 목적, 구성, 작동 원리 등에서 차이가 있습니다. UPS는 주로 시스템의 안정적인 운영을 위한 백업 전원으로 사용되며, BESS는 에너지 효율 향상과 전력 계통 안정화를 위한 다양한 기능을 수행합니다.
요약:
- UPS는 정전 시에도 시스템을 안정적으로 운영하기 위한 장치입니다.
- BESS는 에너지 저장을 통해 전력 계통의 안정성을 높이고, 신재생에너지 활용을 확대하기 위한 장치입니다.
- 두 장치 모두 배터리를 기반으로 하지만, 용도와 기능이 다릅니다.
더 궁금한 점이 있으시면 언제든지 질문해주세요.
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