ESS (Energy Storage Systm)

# ESS (Energy Storage Systm)

 

ESS (에너지 저장장치)

전 세계는 한정적인 화석연료를 대체할 수 있는 태양광, 풍력과 같은 신재생 에너지를 찾는 것과 활용하는 것을 강조하고 있습니다.  이에 따라서 똑똑하게 에너지를 사용하고 필요한 만큼만 생산하도록 돕는 스마트 그리드 산업이 확산대고 있습니다. 이 가운데 에너지 저장장치(ESS)가 주목받고 있습니다. ESS는 충방전이 가능한 대규모 배터리(리튬 이온/폴리머, 납축전지)를 사용해서 전기를 저장하는 기술입니다.

지금까지는 전기는 화력, 원자력 발전소에서 생산되어 산업현장과 가정에서 사용한 후 남은 전기는 버려졌습니다. 하지만 대용량 배터리에 충방전이 가능한 ESS가 개발되면서 버려졌던 전기를 활용할 수 있게 되었습니다.

 

ESS 구성

ESS는 전력변환장치와 전력제어기술이 합쳐진 IT 융합 제품입니다. 배터리 시스템(배터리, BMS, 팩)과 전력변환장치(PCS)와 EMS로 구성됩니다.

- 배터리 시스템(배터리, BMS, 팩) + 전력변환장치(PCS, 직류->교류, 교류->직류), + 전력제어기술(EMS)

계절별로 다르지만 전력사용이 적은 심야시간에 대용량 배터리를 충전하고 전력사용이 많은 낮 시간에 사용되거나 비상시에 전력을 공급하는데 사용됩니다. 비교적 작은 규모(kWh급)의 가정용과 급속한 전력의 주파수나 전압 변동을 조정하는 MWh급(단주기용), 심야 전력을 저장했다가 피크 부하 때 사용하는 장주기용 ESS로 나누어집니다. 보통 1MWh용량은 4인기준의 100인 가구가 하루 사용하는 전력량입니다.
-전력사용↓, 심야시간 저장 -> 전력사용↑ 낮, 비상시 사용
-가정용(작은 규모): 수 KWh 급, 단주기용: 수 MWh급

신재생 에너지가 주목받으면서 ESS의 역할도 중요해졌습니다. 생산량이 불규칙한 태양광 발전, 풍력발전이 ESS와 만나서 생산량의 균형과 안정성을 가지게 해줍니다.
-(풍력, 태양광 발전) 불규칙적 에너지 저장 -> 사용 (불규칙 생산량 균형)

Ex) 회전날개가 천천히 돌면 발전기 출력전압의 주파수가 낮고, 빨리 돌면 주파수가 높다. 전압의 크기와 주파수가 변하기 때문에 바로 사용할 수 없다. 울퉁불퉁하게 출력되는 발전기의 교류 출력전기를 직류로 변환하고 다시 크기와 주파수가 일정한 양질의 교류전기로 가공해주는 장치가 필요합니다.

ESS의 세계시장 규모는2016년 25억6000만 달러에서 2020년 150억달러, 2025년 292억 달러로 전망되어집니다. 
현재 국내 설치용량은 2013년 기준 28MWh에 불과했지만 2015년에는 239MWh로 10배 가까이 수직상승했습니다. 시장규모 역시 2016년 3,000억원 수준에서 2020년 4400억원 규모로 연평균 10% 성장할 것이다”고 전망했습니다. 

미국 캘리포니아주는 세계 최초로 ESS 설치 의무화 법안이 제정되었습니다. 주내 3대 발전사업자에 2024년까지 1,325MW의 ESS 의무가 부과되었습니다. 2011년 주파수 조정용 ESS의 전력시장 참여가 허용돼 ESS를 발전원, 마이크로그리드 분산 자원 및 송배전 분야의 신기술로 인정하고, 주파수 보조 서비스 시장에 ESS가 참여할 수 있도록 기반을 마련했습니다.

 

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