A 배터리 에너지 저장 시스템(BESS)는 주로 배터리(에너지 저장용), 전력 변환 시스템(PCS 또는 DC/DC 컨버터), 로컬 컨트롤러, 배전 장치, 조립식 인클로저, 온도 및 화재 방지 시스템과 같은 기타 보조 장비로 구성됩니다. BESS는 로컬 컨트롤러의 통합 관리 하에 독립적으로 운영되거나 외부 에너지 관리 시스템(EMS)으로부터 지시를 받아 에너지 스케줄링 및 전력 제어를 수행함으로써 안전하고 효율적인 운영을 보장합니다. BESS 아키텍처가 그림에 나와 있습니다.
배터리는 화학반응을 이용해 에너지를 저장하는 장치이다. 배터리 케이스 내 활물질 간의 전극 산화-환원 반응을 통해 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하고, 전기를 전압/전류의 형태로 외부 회로에 출력합니다. 비충전식 1차 배터리에 비해-에너지 저장에 사용되는 2차 배터리는 충전과 방전을 반복할 수 있습니다. 여기에는 주로 납-배터리, 리튬-이온 배터리, 바나듐 배터리, 나트륨-황 배터리가 포함됩니다. 배터리의 충방전 과정은 본질적으로 전기화학적 반응이기 때문에 발열, 결정화, 가스 발생 등의 현상이 수반되는 경우가 많아 배터리 팩의 수명, 효율성, 안전성에 영향을 미칩니다. 또한 에너지 저장 시스템의 용량과 전압 수준을 높이기 위해 BESS 배터리는 여러 개의 병렬 또는 직렬 연결 배터리 셀로 구성됩니다. 따라서 안전 관점에서, 특히 심각한 과충전이나 극심한 고온 조건에서 폭발 위험이 있는 리튬{13}}이온 배터리의 경우 배터리 관리 시스템(BMS)이 BESS의 매우 중요한 구성 요소가 됩니다. BMS는 에너지를 효과적으로 모니터링, 보호, 균형 유지하고 배터리 셀 및 배터리 클러스터에 대한 오류 경보를 제공하여 에너지 저장 배터리의 전반적인 효율성과 수명을 향상시킵니다.
PCS(전력 변환 시스템)는 배터리와 전력망 또는 전기 부하 사이의 전력 변환 및 전기 인터페이스입니다. 전력전자소자의 개발 및 적용에 따라 PCS의 원가는 지속적으로 감소하고 있지만, 이는 에너지저장시스템 전체의 출력전력 품질과 특성을 크게 좌우한다. BMS(Battery Management System)와 연동되어 배터리의 수명과 안전성에도 영향을 미칩니다.
로컬 컨트롤러는 통신, 센서 감지, 노드 모니터링을 통해 전체 에너지 저장 시스템의 상태에 대한 인식, 논리적 제어, 주 및 보조 장비의 조화로운 운영 및 장애 처리를 달성하여 BESS의 효율성과 가용성을 향상시킵니다. 로컬 컨트롤러의 기능은 매우 유연하며 프로젝트에 따라 그 범위가 확장될 수 있습니다. 예를 들어, 간단한 소규모-마이크로그리드 시스템에서 로컬 컨트롤러는 태양광 장비, 디젤 발전기 세트 및 AC 배전 스위치로 제어를 확장할 수도 있습니다. 여러 에너지 저장 시스템을 포함하는 대규모 발전소에서는 여러 로컬 컨트롤러가 계단식 방식으로 작동하여 보다 복잡한 작업 할당을 완료할 수 있습니다. 상위-레벨 로컬 컨트롤러는 에너지 저장 시스템 간의 시작-조정 및 전력 분배를 처리하는 반면, 하위-레벨 로컬 컨트롤러는 주로 해당 에너지 저장 시스템 내에서 관련 제어 작업을 처리합니다.
에너지 저장 시스템의 캐리어 및 플랫폼 역할을 하는 조립식 모듈은 방수, 단열, 내화성, 진동 저항 및 전자파 차폐와 같은 기능을 보유하여 다양한 복잡한 환경에 대한 에너지 저장 시스템의 적응성을 보장합니다. 구조적 형태 측면에서 선택은 프로젝트 위치의 자연 조건과 인건비에 따라 달라지며 고정 건물, 컨테이너 또는 옥외 캐비닛을 포함한 옵션이 있습니다. 고정식 건물은 건설 기간이 길고 비용도 더 높습니다. 컨테이너와 실외 캐비닛은 제조 및 운송 비용 측면에서 특정 이점을 가지고 있습니다. 따라서 대부분의 최신 프로젝트에서 보다 미학적으로 보기 좋은 외관을 요구하는 중소 규모(1MWh 미만) 에너지 저장 시스템은 종종 실외 캐비닛을 활용합니다.
더 높은 보호 수준과 구조적 강도가 요구되는 대형 시스템은 대부분 컨테이너를 사용합니다. 컨테이너를 예로 들면, 그림과 같이 컨테이너 본체는 동적 및 정적 하중 응력해석을 바탕으로 충분한 강도를 갖도록 설계되어야 하며, 필요에 따라 추가적인 보강빔으로 컨테이너를 수정할 수 있습니다. 동시에 관련 표준에 따라 탈출 표시 및 탈출 잠금 장치와 같은 보조 구성 요소를 컨테이너에 설치해야 합니다.
기타 보조 장비에는 배터리 버스바 및 보호 캐비닛(BCP), 제어 및 배전 캐비닛, 로컬 모니터링 캐비닛(옵션)이 포함됩니다. 일부 마이크로그리드 프로젝트에서는 스위치기어와 같은 맞춤형 장비도 AC 인터페이스에 설치되고 로컬 컨트롤러에 의해 관리되어 BESS의 일부가 될 수 있습니다.