에너지 저장 시스템의 핵심 장비인 전력 변환 시스템(PCS)은 다양한 적용 시나리오에 따라 대용량 저장 PCS, 산업용 및 상업용 저장 PCS, 가정용 저장 PCS의 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 이 세 가지 유형의 PCS에는 전력 규모, 애플리케이션 시나리오, 기술 요구 사항 및 비용 가격 측면에서 상당한 차이가 있습니다.
1. 대용량 저장 PCS
전력 수준:대용량 저장 PCS의 전력 수준은 일반적으로 MW 수준에 도달하고 최대 100MW 이상까지 높습니다. 이러한 유형의 PCS는 대규모 에너지 저장 발전소에 적합하며 대규모 에너지 변환 요구를 처리할 수 있습니다.
변환 효율성:에너지 손실을 줄이고 에너지 저장 시스템의 경제성을 향상시키기 위해 일반적으로 변환 효율을 95% 이상 유지하는 등 요구 사항이 매우 높습니다.
응답 속도:빠른 응답 기능을 통해 밀리초 이내에 충전 및 방전 전력을 조정하여 전력망의 안정성을 보장할 수 있습니다.
시스템 호환성:대규모 에너지 저장 배터리 시스템 및 복잡한 전력망과 잘 호환되어 다양한 배터리 특성 및 그리드 액세스 요구 사항에 적응합니다.
예:
전력 범위:10MW-100MW
능률:95% 이상
응답 시간:< 10ms
입력 전압 범위:700VDC -1500VDC
출력 전압 레벨:35kV 이상
MTBF(평균 고장 간격):>100000시간
2. 산업용 및 상업용 저장 PCS
전력 범위:전력은 일반적으로 수십 kW에서 수 MW 사이로 산업 및 상업용 사용자 시나리오에 적합합니다.
신뢰할 수 있음:높은 신뢰성으로 고장으로 인한 가동 중지 시간을 줄이고 지속적인 생산 또는 운영 요구 사항을 충족하며 고장 간 평균 시간이 더 길어지는 것을 목표로 합니다.
기능적 특성:대용량 저장 PCS에 비해 기능은 상대적으로 간단하지만 적응성이 더 높습니다. 일부 제품에는 BMS(배터리 관리 시스템) 기능도 통합되어 있습니다. 또한 기본 주파수 조절 및 소스 그리드 부하의 신속한 전달과 같은 특정 그리드 지원 기능도 갖추고 있습니다.
예:
전력 범위:50kW -2MW
능률: 90% -94%
응답 시간:< 20ms
입력 전압 범위:500VDC -800VDC
출력 전압 레벨:400VAC/690VAC
MTBF:>50000시간
3. 가정용 보관 PCS
전력 규모:전력은 상대적으로 작으며 일반적으로 수 kW에서 수십 kW 사이이며 주로 가정용 태양광 에너지 저장 및 비상 전원 공급 장치에 사용됩니다.
안전:과충전, 과방전, 단락 및 기타 상황을 방지하는 포괄적인 배터리 관리 시스템을 갖춘 안전 성능을 강조하여 가정 사용자의 안전을 보장합니다.
유용성:직관적인 사용자 인터페이스로 작동 및 유지 관리가 쉽고, 가정용 전력 시스템에 설치 및 통합이 쉽습니다.
예:
전력 범위:3kW-15kW
능률:85% -92%
응답 시간:< 50ms
입력 전압 범위:200VDC -500VDC
출력 전압 레벨:230VAC
MTBF:>30000시간
대용량 저장소, 산업 및 상업용 저장소, 가정용 저장소라는 세 가지 서로 다른 응용 시나리오의 PCS의 경우 과충전, 과방전, 단락과 같은 비정상적인 상황을 처리할 때 유사하지만 다른 전략과 기술적 수단을 채택합니다.
1. 과충전 보호
대규모 에너지 저장:대규모 에너지 저장 발전소에서 에너지형 배터리를 사용하고 전력 보조 서비스를 제공해야 하기 때문에 배터리 관리 시스템(BMS)에 대한 요구 사항이 매우 높습니다. BMS는 각 배터리 유닛의 상태 정보를 지속적으로 모니터링합니다. 배터리 유닛이 완전히 충전된 상태에 가까워지거나 전압이 설정된 임계값을 초과하는 것을 감지하면 즉시 PCS를 통해 배터리 유닛 충전을 중단하고 경보를 발생시켜 운영자에게 문제를 확인하도록 알립니다. 또한 일부 고급 PCS는 SOC 밸런싱 제어 기능도 지원하여 개별 배터리 셀의 고르지 않은 충전으로 인한 과충전 발생을 어느 정도 방지합니다.
산업용 및 상업용 에너지 저장:산업용 및 상업용 에너지 저장 시스템의 BMS는 과충전으로 인해 배터리 수명이 손상되거나 안전 사고가 발생하지 않도록 과충전 보호 메커니즘도 제공합니다. PCS가 BMS에서 보낸 과충전 신호를 수신하면 추가 충전을 방지하기 위해 전원 입력이 완전히 차단될 때까지 입력 전원을 줄이는 등 작동 모드를 신속하게 조정합니다.
가정용 보관함:보안은 가정 사용자에게 특히 중요합니다. 따라서 가정용 스토리지 PCS에는 엄격한 과충전 방지 논리가 내장되어 있을 뿐만 아니라 지능형 알고리즘을 결합하여 충전 프로세스를 최적화함으로써 무인 상황에서도 과충전 위험을 효과적으로 방지합니다. 과충전이 발생하면 PCS는 자동으로 충전을 중단하고 사용자가 볼 수 있도록 관련 경보 정보를 클라우드 플랫폼에 업로드합니다.
2. 과방 전 보호
대용량 저장:에너지저장소에서 장기간에 걸쳐 전기에너지를 안정적으로 출력하기 위해서는 배터리의 최소 허용 방전심도를 엄격하게 제어하는 것이 필요하다. BMS는 미리 설정된 매개변수를 기반으로 배터리 팩의 전체 SOC(충전 상태)를 실시간으로 모니터링하고 SOC가 임계값으로 떨어지기 전에 방전 전력 제한 또는 방전 작업 일시 중지와 같은 해당 보호 조치를 수행하도록 PCS를 트리거합니다. , SOC가 안전 범위로 돌아올 때까지.
산업용 및 상업용 에너지 저장:산업 및 상업용 에너지 저장 시스템에도 유사한 과방전 보호 조치가 있지만 실제 응용 분야에서 빈번한 충전 및 방전 주기를 고려하여 일부 고급 제품은 SOC 상한 및 하한을 동적으로 조정하고 용량을 구현하는 등 보다 정교한 관리 전략을 도입할 것입니다. 배터리 상태를 더 잘 유지하기 위해 보정 등을 수행합니다.
가정용 보관함:가정용 저장 PCS는 과방전 보호도 매우 중요하게 생각합니다. 특히 야간 저조도 조건에서 전원 공급을 위해 에너지 저장에 의존하는 가정 환경에서는 더욱 그렇습니다. 태양광 발전 시스템과의 연계를 통해 방전 공정 종료 시점을 정확하게 판단하고 주간 청정에너지 사용 우선순위 목표를 달성할 수 있어 야간 심방전 가능성을 줄일 수 있다.
3. 단락 보호
대규모 에너지 저장:대규모 에너지 저장 발전소 내의 복잡한 전기 연결 구조를 고려할 때 단락 오류는 심각한 결과를 초래할 수 있습니다. 따라서 PCS 설계에서는 고성능 퓨즈, 고속 차단기 및 기타 하드웨어 설비를 포함하되 이에 국한되지 않고 자체 단락 저항을 향상시키는 데 특별한 주의를 기울입니다. 동시에, 소프트웨어 수준의 보안 관제 프로그램과 연계하여 매우 짧은 시간 내에 결함이 있는 영역을 식별하고 격리할 수 있어 손실을 최대한 최소화할 수 있습니다.
산업용 및 상업용 에너지 저장:산업용 및 상업용 에너지 저장 시스템은 특히 여러 PCS가 병렬로 실행되는 경우 단락 위험에 직면합니다. 이 문제를 해결하기 위해 최신 PCS는 기존 퓨즈 및 회로 차단기 외에도 전류 센서를 사용하여 비정상적인 변동을 신속하게 포착하고 내장된 보호 회로를 통해 적시에 대응하는 등 보다 지능적인 단락 보호 방법을 채택합니다. 출력 채널을 닫고 비상 냉각 장치를 활성화하는 등의 작업을 수행합니다.
가정용 보관함:가정용 보관의 경우 분산된 설치 환경과 제한된 사용자 전문 지식을 고려하여 PCS는 처음부터 사용 편의성과 신뢰성을 염두에 두고 설계되었습니다. 기본적인 단락 보호 기능 외에도 많은 제품에는 이중층 퓨즈 및 다중 접지 보호와 같은 중복 설계가 통합되어 예상치 못한 상황에서도 사용자의 개인 및 재산 안전을 최대한 보호합니다.