미크로그리드 프로젝트의 적용 유형 및 특성
1. 미크로그리드의 개념
미크로그리드는 기존의 대형 전력망과 관련된 개념입니다. 특정 토폴로지 구조에 따라 여러 분산형 전원과 관련 부하로 구성된 네트워크를 말합니다. 이는 기존 전력망을 스마트 그리드로 전환하여 능동적 배전망을 실현하는 효과적인 방법입니다.
마이크로그리드는 발전, 에너지 저장, 배전, 전기 소비, 디스패칭, 통신의 6대 주요 분야를 포함합니다. 그리드 연결 및 분리형 그리드 모드에서 모두 작동할 수 있으며 높은 수준의 신뢰성과 안정성을 갖추고 있습니다.
2. 마이크로그리드의 적용
마이크로그리드의 응용 시장은 주로 다음 네 가지 측면으로 나뉜다. 1. 홈 마이크로그리드: 이 시장 응용은 중국에서 여전히 비교적 제한적이며, 대부분의 마이크로그리드는 광 저장 및 충전을 통합한다. 2. 산업단지 마이크로그리드: 이 분야는 널리 사용된다. 3. 섬 마이크로그리드: 섬에서 태양광 및 풍력 발전을 개발하여 섬의 전력 안정성과 안전 문제를 해결한다. 4. 원격/무전력 지역 마이크로그리드: 원격 지역의 전력 공급이 없는 문제를 해결하기 위해 마이크로 다중 에너지 보완 그리드를 구축한다.
마이크로그리드는 그리드 또는 섬에서 작동할 수 있습니다. 전체 시스템은 플러그 앤 플레이 방식으로 설계되어 전력 공급의 유연성과 안정성을 개선합니다. 에너지 저장 마이크로그리드는 블랙 스타트 기능을 사용하여 백업 전원 공급 장치로도 사용할 수 있습니다. 또한 로컬 에너지 관리 시스템을 통해 주 네트워크의 규제에 참여할 수 있습니다.
3. 마이크로그리드의 종류
(1) 통신마이크로넷
AC 마이크로그리드는 주로 AC 버스를 통한 분산 에너지의 커플링 기술로, 풍력 발전, 디젤 발전, 태양광 및 에너지 저장을 시스템에 연결합니다. 마지막으로 전체 시스템은 지능형 분배 캐비닛을 통해 대규모 전력망에 연결되어 간단한 AC 마이크로넷을 형성합니다. 이러한 종류의 AC 마이크로그리드의 적용은 현재 마이크로그리드 에너지 저장 애플리케이션 또는 프로젝트에서 매우 일반적이며, 기술은 비교적 성숙되었고 애플리케이션은 매우 유연합니다. 모든 에너지 저장 마이크로그리드 기술과 마찬가지로 장비 공급업체나 시스템 통합자가 시스템 통합을 달성하기가 비교적 쉽습니다.
이 유형의 AC 마이크로그리드는 섬 마이크로그리드에 더 적합합니다. 섬의 비교적 넓은 지역에서 태양광을 사용하여 에너지를 보충할 수 있고, 에너지 저장 시스템과 결합하면 부하를 완전히 소비할 수 없는 경우 나머지 전기를 먼저 저장한 다음 밤에 부하에 전력을 공급할 수 있습니다. 비오는 날에 전체 시스템이 전기를 생성할 수 없는 경우 디젤 발전기를 추가하여 백업 전원으로 사용할 수 있습니다.
AC 마이크로그리드의 특징: 1. AC 마이크로그리드의 시스템 설계는 그리드 연결 작동 또는 오프 그리드 작동을 지원할 수 있습니다. 2. 전체 시스템은 광범위한 액세스 전력 범위와 유연한 설계를 갖추고 있으며 태양광 에너지, 풍력, 슈퍼커패시터 및 기타 유형의 에너지 저장 배터리 시스템에 연결할 수 있습니다. 3. 사다리형 배터리의 적용을 지원합니다. 배터리는 여러 개의 분기에 연결되어 배터리 팩의 병렬 연결을 줄일 수 있습니다. 4. 전체 AC 시스템 마이크로그리드는 태양광, 에너지 저장 및 배터리를 통합한 컨테이너 설계로 만들 수 있습니다. 용량이 비교적 작은 상황에서 에너지 저장 배터리는 비교적 넓은 영역을 차지합니다. 시스템 장치가 특정 영역에 배치되고 공간이 없는 경우 컨테이너를 실외에 배치하여 전체적으로 패키징할 수 있습니다.
통신 마이크로그리드의 핵심 기술: 1. 마이크로그리드 에너지 관리 전략은 마이크로그리드 내 부하의 운영 상태를 관리하여 마이크로그리드의 경제적이고 안정적인 운영을 보장합니다. 마이크로그리드를 형성하려면 에너지 관리, 스케줄링 및 정책 제어가 백그라운드에서 필수적입니다. 2. 온그리드 및 오프그리드 원활한 스위칭 기술은 마이크로그리드의 중요한 부하에 대한 전력 공급의 안정성을 보장하고 대규모 전력망의 안전하고 안정적인 운영에 중요한 역할을 합니다. 3. VSG 기능은 시스템 관성을 증가시키고 시스템 전압 및 주파수의 안정성을 유지합니다.
(2) DC 마이크로그리드
DC 마이크로그리드는 주로 전기 자동차 충전소, 산업 및 상업 공원, 일부 비상 전원 공급 상황에서 사용됩니다. 시스템 구성은 주로 두 가지 사항을 고려합니다. 1. 태양광 발전의 역할 극대화. 태양광 발전 및 에너지 저장 부문은 마이크로그리드에서 없어서는 안 될 부분이고 에너지 저장은 전체 마이크로그리드 장비의 핵심 구성 요소이기 때문입니다. 태양광 발전은 일반적으로 DC 전원입니다. 태양광 발전에서 생성된 DC 전원은 중간 장치를 통해 DC 버스에 통합되고 배터리는 중간에 있는 DC 컨버터를 통해 시스템에 연결됩니다. 이런 식으로 태양광 발전은 배터리를 충전하기 위해 반전한 다음 다시 정류할 필요가 없습니다. 전체 시스템의 변환 효율이 매우 높을 것입니다. 2. 현재 전기 자동차의 충전 기술은 주로 AC 충전 파일 또는 DC 충전 파일을 사용합니다. 이러한 충전 파일의 에너지는 교류에서 나옵니다. DC 마이크로그리드는 DC 충전 DC 변환을 통해 에너지를 흐르게 하여 전기 자동차를 직접 충전하도록 구축됩니다. 최대 시스템의 변환 효율과 활용 효율을 개선합니다. 전체 시스템은 에너지 저장 컨버터를 통해 그리드에 연결되어 보완적인 역할을 합니다. 광전지 에너지가 부족하거나 부하 전원 공급, DC 소스 및 기타 유사한 부하에 전원 공급이 필요한 경우 그리드에서 전원을 끌어올 수 있습니다. 광전지 전력 소비가 충분하지 않으면 완료되면 남은 전력을 사용하여 인터넷에 연결할 수 있습니다.
DC 마이크로그리드의 특징: 1. DC 마이크로그리드는 DC 버스 커플링 기술을 채택하여 AC에서 DC로의 변환 손실을 줄입니다. 2. 태양광 발전을 최대한 활용하여 마이크로그리드 시스템에서 전력 균형을 이룹니다. 3. 전력 공급 시 많은 부하가 그리드에서 전력을 끌어오기 때문에 그리드 측의 전력 분배 용량을 최소화하고 그리드 측의 변압기 구성 용량이 매우 큽니다. DC 부하가 많은 경우 DC 마이크로그리드를 사용하여 문제를 해결할 수 있습니다. 4. 이 비상 전원 공급 장치는 간단한 비상 전원 공급 장치로 기존 UPS와 같이 원활한 전원 공급 스위칭을 달성할 수 없지만 스위칭 지연은 15밀리초 이내에 제어할 수 있습니다.
DC 마이크로그리드의 핵심 기술 1. 소프트웨어 세트를 사용하여 시스템 에너지를 전략적으로 제어하고 스케줄링하는 에너지 관리 시스템. 2. DC 컨버터 임피던스 매칭 기술. 이 임피던스 매칭 회로는 필터 회로와 출력 부하가 변경될 때 컨버터 공진 회로의 공진 주파수에 미치는 영향을 줄여서 작동 중에 컨버터 공진 회로의 공진 주파수가 넓은 범위 내에만 있도록 합니다. 컨버터의 높은 변환 효율을 보장하고 컨버터의 제어 회로를 단순화하기 위해 작은 주파수 범위 내에서 변경합니다. 3. 세그먼트 버스의 분산 협업 제어 기술은 협업의 안정성과 시스템의 적응성을 보장합니다.
(3) AC 및 DC 하이브리드 마이크로그리드
AC와 DC 하이브리드 마이크로그리드는 이전 두 마이크로그리드 유형의 모든 특성을 결합했으며 매우 강력합니다. 전체 시스템을 결합하려면 매우 높은 장비와 기술이 필요합니다. 에너지 저장 및 PCS와 같은 측면에서 전체 시스템에 대한 분산 에너지 접근의 조정 및 제어가 제대로 처리되지 않으면 시스템이 마비됩니다. AC와 DC 하이브리드 마이크로그리드는 섬, 전기가 없는 지역, 산업 및 상업 공원과 같은 시나리오에서 널리 사용될 수 있습니다.
1MWh 컨테이너 에너지 저장 기술 솔루션 및 응용 프로그램
(1) 미크로그리드 에너지 저장 솔루션
통합 배터리, BMS, 컨버터, 지능형 스위칭 캐비닛, EMS와 같은 핵심 구성 요소는 모두 컨테이너에 배치되며, 이는 40피트 컨테이너로 달성할 수 있습니다. 이 통합 솔루션은 에너지 저장 발전소의 피크 쉐이빙 및 주파수 변조, 또는 캐스케이드 배터리 활용, 비상 전원 공급 상황, 피크 쉐이빙 및 밸리 필링을 위한 일부 상업적 응용 분야에 적용될 수 있습니다.
2. 발전소 에너지 저장 솔루션
에너지 저장 발전소의 전체 시스템은 규모가 비교적 큽니다. 저는 개인적으로 PCS와 배터리 부분을 분리하여 별도의 용기에 넣는 것을 권장합니다. 이렇게 하면 배터리의 유지 관리 및 환기, 방열 측면에서 더 합리적일 것입니다.
3. 캐비닛 에너지 저장 솔루션
올인원 에너지 저장 솔루션은 소규모 상업용 에너지 저장 애플리케이션에 적합합니다. PCS와 배터리 모듈을 캐비닛에 배치함으로써 전체 시스템은 비교적 작은 공간을 차지합니다.
1MWh 에너지 저장 컨테이너 설계
1MWh 에너지 저장 컨테이너의 설계는 주로 두 부분으로 나뉩니다.
1. 배터리 칸: 배터리 칸은 주로 1MWh 배터리, 배터리 랙, BMS 제어 캐비닛, 헵타플루오로프로판 소화 캐비닛, 냉각 에어컨, 연기 감지 조명, 감시 카메라 등을 포함합니다. 배터리에는 해당 BMS 관리 시스템이 장착되어야 합니다. 배터리 유형은 리튬 철 배터리, 리튬 배터리, 납-탄소 배터리 및 납-산 배터리일 수 있습니다. 납-산 배터리는 에너지 밀도가 낮고 크기가 큽니다. 표준 40피트 컨테이너로는 수용할 수 없습니다. 현재 주류 표준 설계는 1MWh 리튬 철 인산 배터리입니다. 냉각 에어컨은 창고의 온도에 따라 실시간으로 조정됩니다. 감시 카메라는 창고 내 장비의 작동 상태를 원격으로 모니터링할 수 있습니다. 마지막으로 원격 클라이언트를 형성하여 클라이언트 또는 앱을 통해 창고 내 장비의 작동 상태 및 배터리 상태를 모니터링하고 관리할 수 있습니다.
2. 장비 창고: 장비 창고는 주로 PCS와 EMS 제어 캐비닛을 포함합니다. PCS는 충전 및 방전 프로세스를 제어하고 AC 및 DC 변환을 수행하며 전력망이 없는 경우 AC 부하에 직접 전력을 공급할 수 있습니다. 에너지 저장 시스템의 응용에서 EMS의 기능과 역할은 비교적 중요합니다. 배전망 측면에서 EMS는 주로 스마트 미터와의 통신을 통해 전력망의 실시간 전력 상태를 수집하고 부하 전력의 변화를 실시간으로 모니터링합니다. 자동 발전을 제어하고 전력 시스템 상태의 안전성을 평가합니다. 1MWh 시스템에서 PCS 대 배터리의 비율은 1:1 또는 1:4(에너지 저장 PCS 250kWh, 배터리 1MWh)가 될 수 있습니다.
1MW 컨테이너형 컨버터의 방열 설계는 전방 분배 및 후방 방전 설계를 채택합니다. 이 설계는 모든 PCS를 동일한 컨테이너에 배치하는 에너지 저장 발전소에 적합합니다.
컨테이너 내부 전력 분배 시스템의 배선, 유지 보수 채널 및 방열 설계는 장거리 운송을 용이하게 하고 그에 따른 유지 보수 비용을 절감할 수 있도록 통합되고 최적화되었습니다.
3. 표준 MW 에너지 저장 솔루션의 구성
표준 MW 에너지 저장 솔루션은 배터리, BMS, PCS 및 EMS를 통합합니다. 대부분의 시스템은 PCS를 핵심 기본 장비로 사용하고 배터리, BMS 및 EMS를 통합하여 맞춤형 원스톱 에너지 저장 솔루션을 제공합니다.
에너지 저장 마이크로그리드는 에너지 인터넷의 핵심 인프라가 되었습니다.
- 에너지 인터넷에서 에너지 저장 마이크로그리드의 역할
에너지 저장과 인터넷은 일대일 대응 관계가 있습니다. 에너지 저장의 에너지는 인터넷의 데이터에 해당합니다. 배터리는 소위 에너지 저장으로 인터넷의 캐시에 해당합니다. 에너지 저장 변환기의 양방향 변환 장치는 인터넷의 라우터 역할에 해당합니다. 에너지 저장의 마이크로그리드는 로컬 에어리어 네트워크와 동일합니다. 모든 데이터와 장치를 합치면 에너지 인터넷을 형성하고 인터넷의 구조와 동일합니다.
2. 에너지 저장의 응용
발전 측: 바람과 빛을 포기하는 문제를 해결하고 변동을 안정화합니다. 현재 일부 지역의 바람 포기율은 10%-15%에 달하고 빛 포기율은 15%-20%에 달합니다. 발전 측에 에너지 저장을 장착하면 발전을 안정화할 수 있으며 전력망에 미치는 영향이 크게 줄어들 것입니다.
그리드 측: 전력망의 주파수 조정에 참여하여 안정성을 개선합니다. 현재 주파수 조정 시장의 일부 지역에서는 주파수 조정에 열 전력을 사용하지만 열 전력 주파수 조정의 응답 시간과 주기는 비교적 깁니다. 에너지 저장 출력 전력은 매우 빠르게 변화하며 일반적으로 10초 이내에 응답할 수 있습니다. 에너지 저장 주파수 변조는 비교적 이점이 있습니다.
사용자 측면: 에너지 저장, 피크 절감 및 피크 전압 채우기, 피크-밸리 전기 가격 차이 활용.
에너지 저장 마이크로그리드 개발의 과제와 장애물
현재 전체 에너지 저장 시장은 미온적인 상태이며, 그 이유는 주로 두 가지입니다. 첫째, 정책과 비용입니다. 전기 자동차에 대한 국가의 정책 보조금은 매우 큽니다. 따라서 에너지 저장 시스템이나 배터리에 대한 보조금이 제공된 후 전체 시스템의 비용이 감소하고 초기 투자가 감소하며 시스템 수익이 증가합니다. 둘째는 기술 수준입니다. 첫째, 활성 분배 네트워크 개발에는 여전히 제약과 기술적 어려움이 있습니다. 에너지 관리 기술에 대한 탐색이 여전히 필요합니다. 마이크로그리드와 대규모 전력망의 조정 및 최적화된 운영 기술을 개선해야 합니다. 에너지 저장 컨버터의 그리드 적응성 전력망 지원 기술 측면에서 에너지 저장 PCS 제조업체에 대한 기술적 요구 사항과 임계값이 있습니다. 사람들은 정책과 비용이 현재 주요 문제라고 생각합니다.
에너지 저장 마이크로그리드 개발의 기회와 전망
(1) 태양광과 풍력의 높은 침투율은 전력망의 안정성에 도전을 제기합니다. 연구에 따르면 태양광 발전의 최대 침투율은 일반적으로 25%-50%를 초과하지 않습니다. 그렇지 않으면 전력망은 전압 상승, 클라우드 변화로 인한 전압 변동, 저전압 및 주파수 변동으로 인한 대규모 단선을 경험할 수 있습니다.
(2) 전기 개혁은 사용자 측 에너지 저장 시장을 활성화했습니다. 에너지 저장 비용이 더욱 감소하고, 피크 및 밸리 전기 가격 시스템이 개선되고, 피크 전기 가격 및 수요 측 관리와 같은 보상 메커니즘이 수립되고, 전력 시장 사용자 측에서 다양한 부가가치 서비스가 개발됨에 따라 사용자 측 에너지 저장 시장이 등장하게 되었습니다. 이는 우리나라에서 에너지 저장의 상업적 응용을 위한 주요 영역 중 하나가 되었습니다.
(3) 전기자동차 시장이 급속히 폭발적으로 성장함에 따라 전력 배터리의 효과적인 재활용과 배터리의 순차적 활용 실현이 신에너지차 개발의 중요한 이슈 중 하나로 떠올랐으며, 미래 자동차 배터리 시장은 매우 크다.
(4) 광저장 및 충전 미크로그리드 시스템은 투자가치가 있으며, 녹색에너지를 종합적으로 활용하고 경제적, 환경적 이익이 높은 에너지 관리 및 할당 방안입니다.
에셜론 배터리 활용에 있어서 다중 분기 에너지 저장 기술의 장점
에셜론 활용을 위한 핵심 기술
전기 자동차의 은퇴한 전원 배터리의 에셜론 활용을 위해 일반적으로 다음과 같은 프로세스를 거쳐야 합니다. 은퇴한 배터리 재활용, 배터리 PACK을 단일 셀로 분해, 배터리 스크리닝 및 성능 분류, 배터리를 에셜론 활용 배터리 모듈 또는 PACK으로 재그룹화. 풀 밸런싱 유지 관리 테스트
전원 배터리가 폐기되면 전체 팩이 자동차에서 분해됩니다. 모델마다 배터리 팩 디자인이 다르고 내부 및 외부 구조 설계, 모듈 연결 방법 및 공정 기술이 다르므로 하나의 분해 조립 라인을 사용하여 모든 배터리 팩과 내부 모듈을 장착할 수 없습니다. 그런 다음 배터리 분해 측면에서 유연한 구성을 수행하고 분해 조립 라인을 섹션으로 세분화해야 합니다. 다양한 배터리 팩에 대한 분해 작업 프로세스를 공식화할 때 가능한 한 기존 조립 라인 섹션을 재사용하여 운영 효율성을 개선하고 반복 투자를 줄여야 합니다.
단계별 활용의 경우 셀 레벨보다는 모듈 레벨로 분해하는 것이 가장 합리적입니다. 셀 간의 연결은 일반적으로 레이저 용접이나 기타 단단한 연결 공정이기 때문에 손상 없이 분해하는 것이 매우 어렵습니다. 비용과 이점을 고려할 때 이득이 손실보다 큽니다.
에셜론 활용을 위한 핵심 기술
PCS는 모듈형 멀티브랜치 솔루션을 채택하여 배터리 팩의 병렬 연결 수를 더 잘 줄일 수 있습니다. 각 배터리의 충전과 방전은 서로 영향을 미치지 않습니다.
멀티브랜치 기술로 해결된 문제점: 1. 서로 다른 배터리 팩의 병렬 연결로 인한 순환 문제 제거. 2. 배터리 캐스케이드 활용 후 복잡한 선별 과정 감소, 캐스케이드 배터리 재사용 비용 절감, 캐스케이드 배터리의 재활용 효율성 및 활용 가치 향상. 3. 서로 다른 배터리 제조업체의 배터리를 연결하여 시스템 유연성 향상. 4. BMS는 능동 밸런싱 기술 솔루션을 채택하여 배터리의 밸런싱 보호를 극대화할 수 있습니다.
기술의 장점
1. 에너지 저장 PCS의 모듈형 설계는 안정성이 높습니다. 단일 모드 고장은 다른 모듈의 작업에 영향을 미치지 않습니다. 모듈 생산은 편리하고 빠르며 효율적입니다.
2. 사용자 가치 측면에서, 시스템은 모듈 추가, 제거, 교체 및 유지 관리를 위해 전원을 켤 수 있으며, 단일 모듈은 10분 이내에 교체할 수 있습니다. 모듈형 중복 병렬 연결은 자원 낭비를 피하고 다중 에너지 접근을 지원하여 편리하고 유연합니다.
3. 효율적인 0.99단 토폴로지 기술을 사용하고 제로 레벨 변환을 추가하면 IGBT 내전압은 1단의 절반이고 스위칭 손실이 작습니다. 1단은 스위칭 주파수가 높고 출력 필터 인덕턴스가 감소합니다. XNUMX단은 한 층 더 많은 래더 전압을 가지며 출력 전류 파형은 사인파에 더 가깝고 고조파 함량이 적으며 역률은 XNUMX입니다. 역률 측면에서는 -XNUMX에서 XNUMX까지 자유롭게 조정할 수 있습니다.
4. 독립적인 방열 설계. 모듈은 주 제어 센터와 주 가열 구성 요소를 분리하기 위해 계층 구조를 채택합니다. 독립적인 공기 덕트를 사용하여 공기 캐비티에 충분한 공기 압력이 있도록 합니다. 혼합 공기 덕트와 비교할 때 열 설계가 더 좋습니다.
통합 광 저장 및 충전 기술의 응용에 대한 논의
광 저장 및 충전의 전형적인 적용 모드는 AC 마이크로그리드 모드입니다. 주요 아키텍처에는 AC 버스, 태양광, 충전 파일, 에너지 저장 및 배터리 등이 포함됩니다. 이 시스템은 온그리드 또는 오프그리드에서 작동할 수 있습니다. 이 시스템은 원활한 스위칭을 위해 오프그리드 스위칭 장비를 장착할 수도 있습니다.
광 저장 및 충전의 응용은 미래에 다중 에너지 보완 상태로 발전할 것입니다. 후기에는 태양광 및 에너지 저장뿐만 아니라 열 부하, 히트 펌프, 분산 에너지원 등이 이 시스템에 연결되어 점차 거대한 마이크로그리드 시스템으로 진화할 것입니다.
