태양광 발전 시스템 및 에너지 저장 발전기

2021년은 많은 국가와 지역에 힘든 한 해가 되겠지만, 운이 좋은 이들도 있을 것입니다. 태양광 발전 그리고 에너지 저장   산업 전반에서 사용자들은 제품과 서비스에 대한 높은 수요를 보이고 있습니다.

간단히 말해, 에너지 저장이란 에너지를 저장해 두었다가 필요하지 않을 때 남는 에너지를 낭비하지 않도록 하는 것입니다. 이것이 에너지 저장의 기본적인 정의인데, 그렇다면 에너지 저장과 태양광 발전은 어떤 관계가 있을까요? 태양광 발전에는 에너지 저장이 꼭 필요할까요?

수십 년 동안 에너지 저장 기술은 전력 생산, 송전, 배전 및 사용과 뗄레야 뗄 수 없는 관계였습니다. 그러나 오늘날 재생 에너지원의 공급이 지속적으로 증가함에 따라 전력 부문은 급격한 변화를 겪고 있습니다. 재생 에너지는 미래의 에너지원이며, 이는 언제 어디서든 수요에 맞춰 전력을 공급해야 하는 과제를 더욱 어렵게 만들고 있습니다.

에너지 저장 시스템은 공급과 수요를 관리하고 보다 유연한 에너지 인프라를 구축하는 다양한 기술적 수단을 제공함으로써 전력 회사와 소비자 모두에게 비용 절감 효과를 가져다줍니다.

에너지 저장 시스템은 크게 두 부분으로 구성됩니다. 전력 변환 시스템(PCS)은 교류/직류 및 직류/교류 변환을 수행하며, 전기 에너지를 배터리로 보내 충전하거나, 배터리에 저장된 에너지를 교류 전력으로 변환하여 전력망으로 되돌려 보냅니다. 적절한 발전소 솔루션은 지원 전압 및 전력 흐름 조건에 따라 결정됩니다.

종류에 따라 일반적으로 태양광 발전 시스템은 태양광 패널, 태양광 제어기 및 인버터(계통 연계형 인버터 및 에너지 저장 인버터), 배터리 팩 및 배터리 관리 장치(BMS), 모니터링 및 에너지 관리 시스템(EMS) 및 부하 등으로 구성됩니다.

태양광 모듈 및 배터리에 연결된 태양광 컨트롤러는 단독으로 DC 부하에 전력을 공급하는 데 사용할 수 있으며, 인버터와 함께 사용하거나 제어 및 인버터가 통합된 장치와 함께 사용하여 시스템의 유연성을 높일 수도 있습니다. 현재 컨트롤러는 PWM과 MPPT 두 가지 방식을 제공하며, 각각 다른 상황에 맞게 사용됩니다.

독립형 인버터는 배터리와 부하를 연결하는 장치입니다. 주요 기능은 배터리의 직류(DC) 전력을 교류(AC) 전력으로 변환하는 것입니다. 태양광 독립형 시스템에서는 일반적으로 제어기와 함께 사용됩니다. 현재 대부분의 중소형 독립형 시스템은 태양광 제어기와 인버터가 하나로 통합된 제어-인버터 일체형 장비로 구성되어 설치가 편리합니다. 독립형 인버터에는 현재 변형파 인버터, 고주파 정현파 인버터, 전력 주파수 정현파 인버터의 세 가지 유형이 있으며, 각각 다른 용도에 적합합니다.

에너지 저장 인버터는 배터리와 전력망(또는 부하)을 연결합니다. 하드웨어 회로는 배터리의 직류를 교류로 변환하는 독립형 인버터와 동일하지만, 에너지 저장 인버터는 더욱 강력하며 양방향으로 에너지를 흐를 수 있다는 장점이 있습니다. 즉, 직류를 교류로 변환하여 전력망으로 보내거나, 교류 부하를 사용할 때는 교류를 직류로 변환하여 전력망에서 배터리를 충전할 수 있도록 합니다. 따라서 에너지 저장 인버터는 양방향 변환기(PCS, Power Conversion System)라고도 불립니다.

기존의 계통연계형 발전 시스템과 비교했을 때, 가정용 에너지 저장 시스템은 비용이 더 많이 들고 설치도 더 복잡하지만, 적용 범위가 더 넓고 기능도 더 강력합니다. 에너지 저장 시스템의 비용이 지속적으로 하락함에 따라, 태양열 에너지 저장 시스템이 기존 발전 기술을 대체하는 것이 점점 더 경제적으로 유리해지고 있습니다. 가까운 미래에 가정용 에너지 저장 시스템 또한 새로운 경쟁 시대를 열어갈 것으로 예상됩니다.