신에너지 자동차 판매량이 기하급수적으로 증가함에 따라 신에너지 자동차 소유주들의 초고속 충전에 대한 수요가 급증했으며, 초고속 충전 시대가 도래했습니다. 기존 충전소에 초고속 충전 설비를 추가하는 것이 시급합니다. 충전 인프라의 대규모 건설과 충전소의 전환은 기존 전력망에 심각한 영향을 미치고 부담을 주고 있습니다. 동시에 충전소 용량 증가는 어렵고, 투자 비용이 높으며 불확실성이 너무 많습니다.

전통적인 충전소에서 운영 중 발생하는 낮은 역률 및 고조파와 같은 잦은 전력 품질 문제와 같은 요인들로 인해 충전소에 에너지 저장 장치를 설치하는 것이 주요 선택이 되었습니다.

에너지 저장 충전소는 태양광 발전, 에너지 저장 시스템 및 전기차 충전 기지를 통합한 지능형 충전 인프라입니다. 그 주요 기능은 에너지 저장 및 최적 구성을 통해 청정 에너지의 효율적인 활용과 전력 공급의 안정성을 달성하는 것입니다.

전통적인 단일 충전소와 비교할 때, 이러한 유형의 충전소는 보완적인 다중 에너지 원, 에너지 절약 및 환경 보호, 피크 절감 및 밸리 충전과 같은 중요한 장점을 가지고 있습니다. 실제 운영 과정에서 구성 최적화 및 배치 관리를 통해 경제적 및 사회적 이익을 극대화할 수 있습니다.

운영 비용 절감. 현재 전국적으로 시간대별 전기 요금 계산 방식이 적용되고 있습니다. 에너지 저장 장치를 구성하면, 비첨두 시간대에 충전하고 첨두 시간대에 방전함으로써 첨두 전기 소비를 줄이고 전기 요금을 낮출 수 있습니다. 동시에, 에너지 저장 장치를 구성하면, 첨두 시간대 서비스 요금을 줄여 스테이션의 트래픽 흐름을 증가시킬 수 있습니다. 일부 스테이션에는 태양광 발전 장치가 설치되어 있으며, 태양광 발전 전력은 자체 사용을 위해 자가 저장되어, 저장된 전력을 첨두 시간대에 사용하여 전기 요금을 절감할 수 있습니다. 에너지 저장 장치를 구성하면 전력망의 수요 측 응답에 참여하여, 전력망의 부하 평준화 및 주파수 조절을 지원하고 수익을 창출할 수 있습니다. 향후에는 전력 현물 시장 거래에도 참여할 수 있어, 다양한 수익원을 확보하고 유망한 전망을 가질 수 있습니다.

가상 용량 확장. 이는 전력 및 배전 용량의 전천후 감지와 일치하며, 에너지 저장의 충전 및 방전 전력이 충전소의 전력 수요에 동적으로 적응합니다. 초고속 저장 및 충전이 통합되어 걱정 없는 빠른 충전을 보장합니다.

전력 품질 개선. 충전소에 에너지 저장 장치가 장착되면 변압기가 과부하 상태일 때, 전력이 배급될 때, 또는 정전으로 인해 충전이 불가능할 때 전력 품질을 개선하고 충전소의 정상 운영을 유지할 수 있습니다.

충전소에서의 에너지 저장 장치 응용의 하위 시나리오

발전 측면에서 에너지 저장 수요의 최종 사용자는 발전소입니다. 다양한 전력원이 전력망에 미치는 영향이 다르고 예측 불가능한 부하로 인해 발전과 소비 간의 동적 불일치가 발생하기 때문에 발전 측면의 에너지 저장 수요에는 여러 유형이 있으며, 에너지 시프트, 용량 단위, 부하 추적, 시스템 주파수 조절, 예비 용량 및 신재생 에너지 계통 연계와 같은 여섯 가지 시나리오가 포함됩니다.

에너지 시프트는 에너지 저장 장치를 통해 전력 부하의 피크를 완화하고 계곡을 채우는 것을 의미합니다. 즉, 발전소는 전력 부하의 비피크 시간 동안 배터리를 충전하고, 전력 부하의 피크 시간 동안 저장된 전기를 방출합니다. 또한, 재생 에너지의 풍력 및 태양광 발전량을 저장했다가 다른 시간대에 그리드에 연결하는 것도 에너지 시프트입니다. 에너지 시프트는 전형적인 에너지 기반 애플리케이션으로, 충전 및 방전 시간에 대한 엄격한 요구 사항이 없으며 충전 및 방전 전력에 대한 광범위한 요구 사항을 가집니다. 그러나 사용자 전력 부하와 재생 에너지 발전 특성으로 인해 에너지 시프트의 적용 빈도는 연간 300회 이상으로 비교적 높습니다.

전력 부하의 시간대별 차이로 인해 석탄 화력 발전소는 첨두 부하 조절 능력을 갖추어야 합니다. 따라서 이에 상응하는 첨두 부하를 위해 일정 발전 용량을 확보해야 하며, 이로 인해 화력 발전 설비가 최대 용량에 도달하지 못하고 설비 운영의 경제성에 영향을 미칩니다. 에너지 저장 장치를 사용하면 전력 부하가 낮은 기간에 충전하고 전력 부하가 높은 기간에 방전하여 첨두 부하를 줄일 수 있습니다. 에너지 저장 시스템의 대체 효과를 활용하여 석탄 화력 발전소의 용량 설비를 방출함으로써 화력 발전 설비의 이용률을 개선하고 경제적 효율성을 높입니다. 용량 설비는 전형적인 에너지 기반 애플리케이션으로, 충전 및 방전 시간에 대한 엄격한 요구 사항이 없으며 충전 및 방전 전력에 대한 광범위한 요구 사항이 있습니다. 그러나 사용자 전력 부하와 신재생 에너지 발전 특성으로 인해 용량 시간 이동의 적용 빈도는 비교적 높으며, 연간 약 200회입니다.

부하 추적은 느리게 변하고 끊임없이 변하는 부하에 대한 실시간 균형을 동적으로 조정하는 보조 서비스입니다. 느리게 변하는 지속적인 부하는 발전기 작동의 실제 상황에 따라 기본 부하와 램프 부하로 더 나눌 수 있으며, 부하 추적은 주로 램프 부하에 적용됩니다. 즉, 출력을 조정하여 전통적인 에너지 장치의 램프 속도를 가능한 한 최소화하여 파견 지시 수준으로 원활하게 전환할 수 있도록 합니다. 용량 장치와 비교할 때 부하 추적은 더 높은 방전 응답 시간을 요구하며, 해당 시간은 분 단위여야 합니다.

주파수 변화는 발전 및 전기 장비의 안전하고 효율적인 작동 및 수명에 영향을 미칩니다. 따라서 주파수 조정은 매우 중요합니다. 전통적인 에너지 구조에서 전력망의 단기 에너지 불균형은 전통적인 설비(중국에서는 주로 화력 및 수력 발전)가 AGC 신호에 응답함으로써 조정됩니다. 신에너지원의 그리드 연계로 인해 풍력 및 태양광 발전의 변동성과 무작위성이 단기간에 전력망의 단기 에너지 불균형을 심화시켰습니다. 전통적인 에너지원(특히 화력 발전)은 주파수 변조 속도가 느리고 때로는 역조정 오류와 같은 잘못된 작동이 발생하여 새로운 요구 사항을 충족할 수 없습니다. 비교적 말하면, 에너지 저장 장치(특히 전기화학 에너지 저장 장치)의 주파수 변조 속도는 빠르며, 배터리는 충전 및 방전 상태 간에 유연하게 전환될 수 있어 매우 우수한 주파수 변조 자원이 됩니다.

부하 추적과 비교했을 때, 계통 주파수 조정의 부하 성분은 수 분에서 수 초 내에 변화하므로 더 높은 응답 속도(일반적으로 초 단위 응답)가 요구되며, 부하 성분의 조정 방법은 일반적으로 AGC입니다. 그러나 계통 주파수 조정은 전력의 전형적인 응용 분야로, 짧은 시간 내에 빠른 충방전이 필요하며, 전기화학적 에너지 저장 장치를 사용할 경우 높은 충방전율이 요구되어 일부 배터리 유형의 수명을 단축시키고 경제성에 영향을 미칠 수 있습니다.

예비 용량은 예상 부하 수요를 충족하는 것 외에 비상 시 전력 품질과 시스템의 안전하고 안정적인 운영을 보장하기 위해 예약된 활성 전력 예비량을 의미합니다. 일반적으로 대기 용량은 시스템의 정상 전력 공급 용량의 15-20%가 필요하며, 최소값은 시스템에서 가장 큰 설치 용량을 가진 장치의 용량과 같아야 합니다. 예비 용량은 비상 상황을 위한 것이므로 연간 운영 빈도는 일반적으로 낮습니다. 배터리를 예비 용량 서비스로만 사용하면 경제성을 보장할 수 없으므로, 실제 대체 효과를 결정하기 위해 기존 예비 용량의 비용과 비교해야 합니다.

바람과 태양광 발전 출력의 무작위적이고 간헐적인 특성으로 인해 전력 품질이 전통적인 에너지보다 떨어집니다. 재생 에너지 발전의 변동(주파수 변동, 출력 변동 등)은 몇 초에서 몇 시간까지 다양하므로, 전력 기반 및 에너지 기반 응용 분야가 모두 존재하며, 일반적으로 세 가지 유형으로 나눌 수 있습니다: 재생 에너지의 에너지 시간 이동, 재생 에너지 발전 용량 고정, 재생 에너지 출력 평활화. 예를 들어, 태양광 발전의 출력 제한 문제를 해결하기 위해 낮에 생산된 남은 전기를 밤에 방전하기 위해 저장해야 하는데, 이는 재생 에너지의 에너지 시간 이동에 해당합니다. 풍력의 경우, 바람의 예측 불가능성으로 인해 풍력 발전 출력이 크게 변동하므로 평활화가 필요하며, 따라서 주로 전력 기반 응용 분야에 사용됩니다.