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기업이 배터리 저장장치를 검토하기 시작할 때 가장 먼저 나오는 질문 중 하나는 보통 다음과 같습니다. 시스템 규모는 얼마나 커야 할까?
건물 규모나 월 전기요금만으로 답을 하나로 정할 수는 없습니다. 전력 소비가 일정한 공장은 월 사용량이 같더라도 짧고 비용이 큰 수요 피크가 발생하는 다른 공장과 매우 다른 배터리 시스템이 필요할 수 있습니다.
대부분의 상업용 프로젝트에서 배터리 용량 산정은 두 가지 질문으로 귀결됩니다.
- 시스템이 한 번에 공급해야 하는 전력은 얼마인가?
- 해당 전력을 얼마나 오래 계속 공급해야 하는가?
첫 번째 질문은 시스템 전력(kW)을 결정하고, 두 번째 질문은 배터리 용량(kWh)을 결정합니다.
간단한 초기 산정 공식
필요 배터리 용량 = 부하 × 운전 시간 ÷ 사용 가능 DoD ÷ 시스템 효율
이 공식은 유용한 출발점을 제공하지만, 최종 시스템 규모는 실제 부하 프로파일, 피크 수요, 중요 부하, 예상 배터리 노화도 반영해야 합니다.
배터리 용도부터 시작
계산을 시작하기 전에 배터리가 주로 수행해야 할 역할을 먼저 정해야 합니다.
피크 셰이빙용으로 설계된 시스템은 비상 백업용 시스템과 같은 방식으로 규모를 산정하지 않습니다. 주간 태양광 발전 전력을 저장하는 배터리도 다른 구성이 필요할 수 있습니다.
피크 셰이빙
피크 셰이빙은 설비의 전력 수요가 설정한 한도를 초과할 때 배터리를 사용하는 것을 의미합니다.
예를 들어, 공장이 평상시에는 약 500kW에서 운영되지만 때때로 750kW.까지 상승할 수 있습니다. 계통 수요를 600kW 미만으로 유지하는 것이 목표라면, 배터리는 피크 시간대에 최대 150kW를 공급해야 할 수 있습니다.
이 경우 핵심 질문은 다음과 같습니다.
- 몇 kW를 줄여야 합니까?
- 피크는 보통 얼마나 지속되는가?
- 얼마나 자주 발생하는가?
백업 전력
백업 전력의 경우, 계통 정전 시에도 계속 운전해야 하는 설비를 기준으로 계산을 시작합니다.
항상 전체 시설을 지원해야 하는 것은 아닙니다. 많은 프로젝트에서 배터리는 다음과 같은 일부 중요 부하에만 전력을 공급하면 됩니다.
- 생산 제어 시스템
- 조명 및 통신
- 냉동 설비
- 급수 펌프
- 보안 시스템
- 일부 생산 설비
중요 부하와 비필수 부하를 분리하면 프로젝트가 훨씬 실용적이고 경제적이 되는 경우가 많습니다.
태양광 에너지 저장
태양광+저장장치 프로젝트에서 배터리는 태양광 발전량이 설비 부하보다 높을 때 충전하고, 이후 시간대에 방전할 수 있습니다.
이러한 유형의 프로젝트에는 시간별 태양광 발전량과 전력 소비 데이터가 필요합니다. 월간 합계만으로는 에너지가 언제 생산되거나 사용되는지 보여주지 않기 때문에 충분하지 않습니다.
배터리 용량을 태양광 발전량과 주로 매칭하는 프로젝트라면, 당사의 태양광 배터리 저장장치 용량 산정 가이드.
kW와 kWh는 동일하지 않습니다
이는 상업용 배터리 용량 산정에서 가장 중요한 포인트 중 하나입니다.
kW는 시스템이 공급할 수 있는 전력 규모를 나타냅니다
BESS의 정격 전력은 kW로 표시됩니다. 이는 시스템이 한 번에 충전하거나 방전할 수 있는 전력을 나타냅니다.
대부분의 상용 시스템에서 이 출력은 주로 PCS, 즉 전력변환장치에 의해 결정됩니다.
일반적으로 100kW PCS는 정격 조건에서 약 100kW의 연속 전력을 공급할 수 있습니다. 500kWh 배터리에 연결되어 있더라도 시스템에 충분한 PCS 용량이 없으면 150kW 부하를 연속으로 지원할 수 없습니다.
kWh는 배터리가 얼마나 오래 가동할 수 있는지 알려줍니다
배터리 용량은 kWh로 측정됩니다.
이 관계를 이해하는 간단한 방법은 다음과 같습니다.
- 50kW 부하를 지원하는 100kWh 배터리의 이론상 런타임은 2시간입니다.
- 200kWh 배터리가 50kW 부하를 지원할 때 이론상 런타임은 4시간입니다.
- 500kWh 배터리가 250kW 부하를 지원할 때 이론상 런타임은 2시간입니다.
이는 이론값입니다. 배터리 용량의 일부는 일반적으로 예비로 남겨두고 충·방전 과정에서도 에너지 손실이 발생하므로 실제 런타임은 더 짧아집니다.
kW는 BESS가 얼마나 많은 부하를 감당할 수 있는지 알려줍니다.
kWh는 해당 부하를 얼마나 오래 감당할 수 있는지 알려줍니다.
가능하면 실제 부하 데이터를 사용하십시오.
월별 전기요금 청구서는 유용하지만, 정확한 BESS 용량 산정에 충분한 세부 정보를 제공하는 경우는 드뭅니다.
가장 유용한 정보는 일반적으로 15-minute 또는 30-minute 부하 프로파일입니다. 이는 하루 동안 전력 수요가 어떻게 변하는지 보여줍니다.
부하 데이터를 검토할 때 다음 사항에 주의하십시오:
- 최대 수요
- 평균 운전 부하
- 일일 전력 소비량
- 최대 수요 발생 시간
- 피크 기간의 길이
- 근무일과 주말 간 차이
- 계절 변화
- 정전 시 중요 부하
월 300,000kWh를 각각 사용하는 두 공장을 가정해 보겠습니다.
한 공장은 하루 종일 안정적인 부하로 운영될 수 있습니다. 다른 공장은 여러 생산 라인이 동시에 가동되면서 2시간 동안 급격한 피크가 발생할 수 있습니다. 월간 소비량은 비슷하더라도 배터리 요구 사항은 크게 달라집니다.
필요한 PCS 전력 계산 방법
PCS는 배터리에서 예상되는 최대 전력을 처리할 수 있을 만큼 충분히 커야 합니다.
백업 전원의 경우
동시에 작동할 수 있는 중요 부하를 모두 합산합니다.
중요 부하가 80kW.라고 가정할 때 20%의 여유를 추가하면 다음과 같습니다.
80kW × 1.2 = 96kW
100kW PCS가 합리적인 선택이 될 수 있습니다.
추가 여유는 일시적인 부하 변화, 향후 장비 추가, 모터나 압축기의 기동 전류를 감당하는 데 도움이 될 수 있습니다.
피크 셰이빙의 경우
PCS 전력은 일반적으로 계통 피크에서 감축해야 하는 최대 전력과 일치해야 합니다.
예를 들어:
- 최대 설비 수요: 800kW
- 목표 계통 수요: 600kW
- 필요 감소량: 200kW
BESS는 피크 시간대에 약 200kW를 제공할 수 있어야 합니다.
실제로는 약간의 운전 여유를 남기기 위해 최종 PCS 정격이 다소 높아질 수 있습니다.
배터리 용량 계산 방법
필요 전력이 확인되면, 다음 단계는 배터리가 저장해야 하는 에너지량을 계산하는 것입니다.
배터리 용량 = 부하 × 운전 시간 ÷ DoD ÷ 시스템 효율
이 공식에서:
- 부하 는 kW 단위의 필요 배터리 출력입니다.
- 운전 시간 은 시간 단위의 필요 지속 시간입니다.
- DoD 는 사용 가능한 방전 심도입니다.
- 시스템 효율 은 배터리와 PCS에서 손실되는 에너지를 고려합니다.
백업 전원 예시
한 공장에서 100kW의 중요 부하를 2시간 동안 지원하려고 합니다.
- 중요 부하: 100kW
- 백업 시간: 2시간
- 사용 가능 DoD: 90%
- 시스템 효율: 92%
계산은 다음과 같습니다:
100kW × 2 ÷ 0.90 ÷ 0.92 = 241.5kWh
사용 가능한 구성과 필요한 예비 용량에 따라 250kWh 또는 261kWh 정도의 표준 시스템이 적합할 수 있습니다.
동일한 부하에 4시간의 백업이 필요한 경우:
100kW × 4 ÷ 0.90 ÷ 0.92 = 483.1kWh
이 경우 500kWh 정도의 시스템을 고려할 수 있습니다.
피크 셰이빙 계산 예시
피크 셰이빙의 경우 배터리 용량은 감축 목표와 피크 지속 시간 모두에 따라 달라집니다.
공장에서 2시간 동안 계통 수요를 200kW만큼 줄이려 한다고 가정해 보겠습니다.
이론상 필요한 에너지는 다음과 같습니다:
200kW × 2시간 = 400kWh
90% DoD와 92%의 시스템 효율을 반영하면:
400kWh ÷ 0.90 ÷ 0.92 = 483.1kWh
가능한 구성은 다음과 같습니다:
- 약 200kW PCS의 전력
- 배터리 용량 약 500kWh
그러나 실제 부하 곡선을 보면 배터리가 2시간 내내 200kW 전체를 공급할 필요가 없을 수 있습니다. 이 경우 최종 배터리 용량은 더 작아질 수 있습니다.
이러한 이유로 구간별 부하 데이터가 최대 수요에 시간을 단순히 곱하는 것보다 훨씬 유용합니다.
이 애플리케이션의 재무적 목적을 이해하려면 다음 내용을 참고하십시오. 배터리 저장장치가 수요 요금을 절감할 수 있는 방법.
명판 용량 전체를 사용하지 마십시오
500kWh로 정격된 배터리는 일반적으로 부하에 500kWh 전체를 공급하지 않습니다.
세 가지 요인을 고려해야 합니다.
방전 심도
방전 심도는 배터리 공칭 용량 중 정상 사용에 사용할 수 있는 양을 나타냅니다.
90% DoD에서 500kWh 배터리는 기타 손실을 포함하기 전 약 450kWh를 제공합니다.
시스템 손실
PCS, 배터리, 변압기, 케이블 및 보조 설비를 통해 일부 에너지가 손실됩니다.
냉각 시스템, 제어 장비 및 소방 시스템도 소량의 전력을 소비할 수 있습니다.
배터리 노화
배터리 용량은 시간이 지남에 따라 점차 감소합니다.
프로젝트가 몇 년 후에도 특정 백업 시간을 충족해야 한다면, 초기 배터리 용량은 1년차 요구 사항보다 커야 할 수 있습니다.
예를 들어, 계획된 운영 기간 종료 시점에 프로젝트에 500kWh가 필요하고 예상 잔여 용량이 80%라면:
500kWh ÷ 0.80 = 625kWh
모든 프로젝트가 동일한 수준으로 과대 설계되어야 한다는 의미는 아닙니다. 예비 용량은 배터리 보증, 예상 사이클 수 및 운영 조건을 기준으로 산정해야 합니다.
상업용 BESS 용량 산정 시 흔한 실수
월간 전력 사용량만 확인
월간 소비량으로는 수요 피크가 언제 발생하는지 또는 얼마나 지속되는지 알 수 없습니다.
PCS 전력을 확인하지 않고 배터리 용량 선택
PCS가 너무 작으면 대용량 배터리도 큰 부하를 감당할 수 없습니다.
공칭 용량을 사용 가능 용량으로 간주
DoD, 효율 손실 및 예비 설정은 모두 부하에 사용 가능한 에너지량을 감소시킵니다.
모든 부하를 백업하려는 시도
시설 전체를 지원하면 시스템이 필요 이상으로 커질 수 있습니다. 무정전 전력이 실제로 필요한 장비를 파악하는 것이 일반적으로 더 좋습니다.
모터 기동 전력 무시
펌프, 압축기 및 산업용 모터는 정상 운전 시보다 기동 시 훨씬 더 많은 전력을 사용할 수 있습니다.
가능한 가장 큰 시스템 선택
배터리 용량이 크다고 해서 자동으로 더 나은 투자가 되는 것은 아닙니다. 배터리가 거의 완전히 사용되지 않는다면 추가 용량은 프로젝트 비용만 증가시킬 수 있습니다.
BESS 용량 산정 전에 어떤 정보를 준비해야 합니까?
다음 정보가 제공되면 공급업체는 일반적으로 더 정확한 권장 사항을 마련할 수 있습니다:
- 프로젝트 위치
- 계통 전압 및 주파수
- 최근 전기 요금 고지서
- 15-minute 또는 30-minute 부하 데이터
- 최대 수요
- 중요 부하
- 필요한 백업 시간
- 기존 또는 계획된 태양광 설비 용량
- 변압기 용량
- 사용 가능한 설치 공간
- 배터리 시스템의 주요 목적
모든 데이터가 확보되지 않더라도 가장 중요한 정보는 최대 부하, 중요 부하, 예상 운전 시간 및 프로젝트 목표입니다.
자주 묻는 질문
100kW 부하에는 어느 정도 용량의 배터리가 필요합니까?
2시간 백업의 경우 100kW 부하는 DoD와 시스템 효율을 고려한 후 약 240kWh 이상이 필요할 수 있습니다. 4시간의 경우 약 480kWh 이상이 필요할 수 있습니다.
100kW PCS에는 100kWh 배터리가 필요합니까?
반드시 그렇지는 않습니다. 100kWh 배터리를 사용하는 100kW PCS은 대략 1시간 시스템입니다. 동일한 PCS는 필요한 운전 시간과 배터리 방전율에 따라 200kWh, 400kWh 이상과도 조합할 수 있습니다.
공장에 필요한 배터리 저장 용량은 얼마입니까?
배터리가 수행해야 할 역할에 따라 다릅니다. 소규모 피크 저감 프로젝트는 수백 kWh만 필요할 수 있지만, 장시간 산업용 백업에는 수 MWh가 필요할 수 있습니다.
동일한 BESS로 백업과 피크 저감을 모두 제공할 수 있습니까?
예, 하지만 운전 전략에서 백업을 위해 충분한 배터리 용량을 예약해야 합니다. 피크 저감을 위해 배터리를 과도하게 방전하면 정전 발생 시 사용 가능한 에너지가 충분하지 않을 수 있습니다.
추가 배터리 용량을 설치하는 것이 더 좋습니까?
적절한 예비 용량은 배터리 노화와 향후 부하 증가에 유용할 수 있습니다. 그러나 명확한 운전 필요성 없이 용량을 추가하면 시스템 비용이 증가하고 재무적 수익이 감소할 수 있습니다.
실용적인 시스템 용량 선택
유용한 BESS 설계는 제품 모델에서 시작하지 않습니다. 시설의 실제 전력 사용량에서 시작합니다.
먼저 배터리가 수행해야 할 역할을 파악합니다. 그런 다음 필요한 전력, 운전 시간 및 사용 가능한 배터리 용량을 계산합니다. 이후 DoD, 효율, 모터 기동 전력 및 배터리 노화와 같은 기술적 요인을 계산에 반영할 수 있습니다.
단순 백업 프로젝트의 경우 계산이 간단할 수 있습니다. 피크 저감 또는 태양광 에너지 관리의 경우 부하 곡선이 일반적으로 가장 중요한 정보입니다.
목표는 가장 큰 배터리를 선택하는 것이 아닙니다. 필요한 작업을 수행하면서 값비싼 용량을 많이 남기지 않는 시스템을 선택하는 것입니다.
또한 다음을 살펴볼 수 있습니다 상업용 및 산업용 에너지 저장 시스템은 다양한 캐비닛 및 컨테이너형 BESS 구성을 비교하려면
