신에너지 기술의 발전과 지구촌이 점점 더 심각해지는 환경 문제로 인해 태양광, 풍력 등 청정 에너지원의 활용을 극대화하는 것이 우리 시대의 최우선 과제가 되었습니다. 본 글에서는 태양에너지 활용에 초점을 맞추고 태양에너지 저장 시스템을 과학적으로 설계하는 방법에 대한 가이드를 제공합니다.
태양 에너지 저장 시스템 설계 시 일반적인 함정
1. 배터리 용량에만 집중합니다.
2. 모든 적용 시나리오에 걸쳐 kW/kWh 비율을 표준화합니다(모든 상황에 적용되는 보편적이고 고정된 비율은 없습니다).
LCOE(균등화 비용)를 낮추고 시스템 활용도를 높이려면 특정 응용 분야에 대한 태양광(PV) 에너지 저장 시스템을 설계할 때 PV 시스템과 배터리 시스템이라는 두 가지 핵심 구성 요소를 고려해야 합니다.
태양 에너지 저장 시스템을 과학적으로 설계하기 위한 주요 고려 사항
올바른 PV 및 배터리 구성 요소를 선택하려면 다음 요소를 신중하게 고려해야 합니다.
1. 태양 복사 조도 수준
국부적 일사량은 PV 시스템 선택에 큰 영향을 미칩니다. 전력 소비의 관점에서 볼 때, PV 시스템의 발전 용량은 이상적으로는 매일 가정의 에너지 수요를 충족하기에 충분해야 합니다. 지역 태양 복사 조도 및 관련 지표에 관한 데이터는 일반적으로 온라인에서 찾을 수 있습니다.
2. 시스템 효율성
일반적으로 완전한 PV 에너지 저장 시스템은 다음 원인으로 인해 약 12%의 전력 손실을 경험합니다.
· DC/DC 변환 효율 손실
· 배터리 충방전 주기 효율 손실
· DC/AC 변환 효율 손실
· AC 충전 효율 손실
또한 시스템 운용 중에는 송전손실, 회선손실, 제어관련 손실 등 다양한 피할 수 없는 손실이 발생한다. 따라서 PV 에너지 저장 시스템을 설계할 때 계획된 배터리 용량이 실제 작동 요구 사항을 충족하기에 충분한지 확인하는 것이 필수적입니다. 전체 시스템의 전력 손실을 고려하여 필요한 배터리 용량은 다음과 같이 계산해야 합니다.
필요한 배터리 용량=설계된 배터리 용량 / 시스템 효율성
3. 사용 가능한 배터리 용량
배터리 사양 시트에 나열된 "배터리 용량"과 "사용 가능한 용량"은 에너지 저장 시스템 설계의 주요 기준점입니다. 사용 가능한 용량이 명시적으로 명시되지 않은 경우 배터리의 총 용량에 방전심도(DOD)를 곱하여 계산할 수 있습니다.
배터리를 에너지 저장 인버터와 페어링할 때 방전 깊이를 고려하는 것이 필수적입니다. 특정 인버터 내에 구성된 DOD는 배터리의 고유 DOD 제한과 다를 수 있습니다.
4. 매개변수 매칭
에너지 저장 시스템을 설계할 때 인버터와 배터리의 매개변수가 일치하는지 확인하는 것이 중요합니다. 매개변수가 일치하지 않으면 시스템은 두 값 중 낮은 값을 기준으로 작동합니다. 이는 설계자가 배터리 충전/방전 속도와 전원 공급 장치 용량을 계산하기 위해 더 낮은 값을 사용해야 하는 백업 전원 모드에서 특히 중요합니다. 예를 들어, 아래 그림의 인버터와 배터리가 페어링되면 시스템의 최대 충전/방전 전류는 50A가 됩니다.
5. 적용 시나리오
응용 시나리오는 에너지 저장 시스템을 설계할 때 또 다른 중요한 고려 사항입니다. 대부분의 경우 주거용 에너지 저장 시스템은 재생 에너지의 자체 소비율을 높여 그리드 공급 전력에 대한 의존도를 낮추거나 태양광(PV) 시스템에서 생성된 에너지를 저장하여 백업 전원 공급 장치로 사용하는 데 사용됩니다. 일반적인 애플리케이션 시나리오는 다음과 같습니다.
· 사용시간(TOU)
· 백업 전원 공급 장치
· 자가사용
각 시나리오는 고유한 설계 논리를 따르지만 이러한 모든 논리는 궁극적으로 특정 전기 소비 패턴을 기반으로 합니다.