에너지 저장 시스템의 그리드 추종 및 그리드 형성 기술은 두 가지 서로 다른 작동 모드를 나타내며 전력 시스템의 역할, 기능적 특성 및 적용 시나리오에 상당한 차이가 있습니다.
차이점
그리드 연결 방법:
둘 다 인버터를 통해 그리드에 연결되지만 작동 원리는 다릅니다. 그리드 연결 장비는 자체 출력을 동기화하기 위해 외부 전력망에서 제공되는 전압 기준을 사용하여 전류 소스로 작동합니다. 그리고 그리드 구축 장비는 외부 전력망 지원 없이 독립적으로 안정적인 전압과 주파수를 형성할 수 있는 전압 소스와 같습니다.
안정성 기여:
그리드 연결 에너지 저장 장치는 주로 안정적인 그리드 환경에서 작동하며 전압 또는 주파수 지원을 제공할 수 없습니다. 반대로, 그리드 기반 에너지 저장장치는 그리드 장애 시에도 부하에 전력을 계속 공급하고 로컬 전력망의 안정성과 신뢰성을 유지하는 데 도움이 됩니다.
애플리케이션 시나리오:
그리드 추종형은 안정성이 뛰어나고 비용이 저렴하며 구현이 용이한 대규모 전력망에 사용하기에 적합합니다. 그리드 유형은 특히 신속한 대응이나 단기간의 높은 과부하 용량이 필요한 상황에서 분산 발전 시스템, 마이크로그리드 또는 원격 지역에 적용하기에 더 적합합니다.
장점과 단점
네트워크 유형을 따르세요
장점: 간단하고 안정적인 구조, 낮은 초기 투자 비용; 기존 전력 인프라에 쉽게 통합할 수 있습니다.
단점: 전력망에 대한 지원 기능이 부족하여 전력망이 불안정한 경우 독립적으로 작동을 유지할 수 없습니다.
네트워크 유형
장점: 독립적으로 전력망을 구축하고 전압 및 주파수 지원을 제공합니다. 특히 예상치 못한 상황에 대처할 때 더욱 강력한 유연성과 적응성을 갖습니다.
단점: 상대적으로 복잡한 기술 요구 사항이 높고, 초기 투자 비용이 더 크며, 설계 및 구현의 어려움도 더 큽니다.
예
네트워크 예시를 따르세요
500kW/1MWh 리튬 배터리 에너지 저장 시스템이 중국 남부의 한 산업 단지에 설치되었습니다. PCS(Power Conversion System)에 따른 그리드(Grid)를 채택한 시스템으로 주로 Peak Shaving, Valley Filling, 원활한 신에너지 출력에 사용됩니다. 이 프로젝트에서는 에너지 저장 시스템이 태양광 발전소와 결합되어 전력망에 연결됩니다. EMS 제어 시스템은 공원 전체의 전력 경제를 최적화하기 위한 조정 제어에 사용됩니다.
네트워크 구축 유형의 예
중국 국가전력망공사(State Grid Corporation of China)는 2024년 에너지 저장 그리드 제어 및 그리드 연결 테스트에 관한 보고서를 발표했는데, 여기에는 그리드형 에너지 저장 시스템의 1차 주파수 조절, 관성 응답, 감쇠 제어 등 핵심 성능 지표가 검증됐다고 언급되어 있습니다. 실제 테스트.
예를 들어, 주파수 조정 테스트에서 그리드형 에너지 저장 시스템은 뛰어난 동적 응답 속도를 보여 밀리초 이내에 유효 전력 출력을 조정할 수 있어 전력 그리드가 주파수 안정성을 신속하게 복원하는 데 도움이 됩니다.
매개변수 비교
그리드 연결 PCS: 일반적으로 전류 소스 특성이 특징이며 출력 전력은 그리드 조건에 크게 영향을 받으며 기존 그리드 환경의 에너지 관리에 적합합니다. 일반적인 응용 분야는 위의 경우 500kW/1MWh 리튬 배터리 에너지 저장 시스템이며, 주요 임무는 전력망의 변화를 따르고 원활한 에너지 교환을 보장하는 것입니다.
그리드형 PCS: 전압 소스 특성을 나타내며, 출력 전압 및 주파수를 능동적으로 조정할 수 있고, 그리드 중단 시에도 전원 공급 연속성을 유지할 수 있습니다. 이러한 유형의 시스템에는 발전 측면에서 출력이 변동할 때 유효/무효 전력을 직접 조정할 수 있는 전력 동기화 제어 전략과 같은 고급 제어 알고리즘 및 기술이 탑재되는 경우가 많습니다.
그리드 추종 및 그리드 형성 에너지 저장 기술의 제어 전략에는 근본적인 차이가 있으며, 이는 그리드와 상호 작용하는 방식, 그리드의 변화에 대응하는 방식 및 제공하는 서비스 유형에 반영됩니다.
두 가지 기술 제어 전략 간의 구체적인 차이점은 다음과 같습니다.
통제 목표
그리드 추적 제어: 핵심은 전력망의 상태를 따르는 것입니다. 즉, 인버터는 전력망의 전압 및 주파수에 따라 출력을 조정합니다. 이 제어 방법에서는 인버터를 전류원으로 간주하여 그리드에 최대한 많은 전기 에너지를 주입하고 그리드 교란 시 자동으로 연결을 끊어 자체를 보호합니다. 따라서 전력망 추종 제어의 주요 임무는 기존 전력망 프레임워크 내에서 새로운 에너지의 활용을 극대화하는 것입니다.
그리드 유형 제어: 기존 동기식 발전기의 동작을 시뮬레이션하고 로컬 전력망의 전압 및 주파수 수준을 적극적으로 설정 및 유지하는 것을 목표로 합니다. 이는 외부 전력망 지원 없이도 그리드형 인버터가 안정적인 전력 공급 환경을 구성할 수 있다는 의미다. 그리드형 인버터는 기본적으로 내부 전압 매개변수 신호를 통해 전압과 주파수를 출력하는 전압원입니다. 이들은 독립적으로 작동하거나 다른 전원과 병렬로 작동할 수 있습니다.
대응 메커니즘
그리드 추종 제어: 기준 신호를 제공하기 위해 외부 전력망에 의존하기 때문에 그리드 추종 인버터는 결함이나 비정상적인 변동이 발생할 때 그리드에 대한 효과적인 지원을 제공하지 못할 수 있으며 자체 보호 목적으로 연결을 끊을 수도 있습니다. 예를 들어 저전압 라이드 스루(LVRT) 또는 고전압 라이드 스루(HVRT) 조건에서 그리드 연결 인버터는 장비 손상을 방지하기 위해 출력 전력을 빠르게 줄이거나 전기 생성을 완전히 중단해야 합니다.
그리드 유형 제어: 더 강력한 "Ride Through" 기능을 통해 전력망 오류 중에 지속적으로 작동하고 필요한 단락 전류를 주입하거나 운동 에너지를 시스템에 방출하여 전압 및 주파수 안정성을 복원하는 데 도움을 줍니다. 이로 인해 그리드형 인버터는 마이크로그리드나 원격 지역의 독립 전원 공급 시스템과 같이 높은 그리드 안정성이 필요한 애플리케이션에 더 적합합니다.
서비스 특징
네트워크 추적 제어: 주로 피크 감소 및 밸리 채우기, 간헐적인 에너지 출력 평활화 등과 같은 에너지 관리 기능을 제공합니다. 이러한 유형의 애플리케이션은 일반적으로 그리드 자체가 잠재적인 불안정성을 흡수할 만큼 충분한 관성과 강도를 갖는 대규모 전력망 환경에서 발생합니다. .
그리드 유형 제어: 에너지 관리 외에도 빠른 전압 지원, 관성 응답, 1차 주파수 조정 등을 포함하되 이에 국한되지 않는 중요한 보조 서비스도 제공합니다. 이러한 기능은 시스템의 단락 전류 수준을 개선하는 데 중요합니다. 전력망의 탄력성을 향상시킵니다.
제어 알고리즘
네트워크 추적 제어: 일반적으로 MPPT(최대 전력 추적) 알고리즘은 새로운 에너지의 최대 활용 효율성을 보장하는 동시에 PLL(위상 동기 루프) 기술과 협력하여 전력망과의 동기화를 달성하는 데 사용됩니다.
그리드 유형 제어: 전력 시스템의 과도 프로세스에 더 잘 적응하기 위해 동기식 발전기의 동적 동작을 모방하는 드루프 제어(Droop Control) 및 가상 동기식 기계(VSG)와 같은 고급 알고리즘에 더 많이 의존합니다.
