풍력 터빈, 태양광 패널, 배터리를 추가한다고 해서 안정적인 전력이 보장되는 것은 아닙니다. 잘못된 크기 조정이나 약한 제어로 인해 여전히 중단이 발생할 수 있습니다.
안정적인 풍력-태양광-저장 마이크로그리드는 변화하는 발전량, 변화하는 부하, 배터리 한도 등 매초 균형을 맞춰야 합니다. 해당 구성 요소는 오류 및 전력망 손실 시에도 협력해야 합니다.
이 가이드에서는 요구 사항 정의, 아키텍처 선택, 에너지 저장 장치 크기 조정, 제어 설계 및 안전한 작동 확인 방법을 설명합니다.
귀하의 사이트에서 '안정적'이 무엇을 의미하는지 설명하는 것부터 시작하세요. 공장은 짧은 중단으로부터 공정 장비를 보호할 수 있습니다. 진료소에서는 몇 시간 동안 중요한 부하를 백업해야 할 수도 있습니다. 원격 커뮤니티에서는 악천후 속에서도 지속적인 섬 운영이 필요할 수 있습니다.
장비를 선택하기 전에 측정 가능한 목표를 설정하십시오.
허용되는 중단 시간과 연간 서비스 가용성을 정의합니다. 계획된 가장 긴 섬 체류 기간을 기록하십시오. 전송 지연을 견딜 수 없는 부하를 식별합니다.
허용 가능한 전압 및 주파수 제한을 설정합니다. 모터 시동, 인버터 램프 및 최대 예상 부하 단계를 포함합니다.
주요 사업 목표를 선택하세요. 탄력성, 재생 가능한 자체 소비, 피크 절감, 연료 절약 또는 여러 가지 결합된 이점이 될 수 있습니다.
세 가지 하중 그룹(중요, 유연성, 차단 가능)을 생성합니다. 제한된 생성 동안 중요한 부하는 최우선 순위를 갖습니다. 유연한 하중은 맑은 시간이나 바람이 부는 시간으로 바뀔 수 있습니다. 배터리가 보호된 예비 용량에 도달하기 전에 차단 가능한 로드가 분리됩니다.
월별 청구서만으로 크기를 측정하지 마십시오. 최소 1년간의 간격 데이터를 가급적 15분 단위로 수집하세요. 기록 속도가 빨라지면 모터 시동, 최대 충전 시간, 일시적인 장애 등을 파악하는 데 도움이 됩니다. 향후 부하, 계절적 생산 변화, 계획된 전기화를 추가하세요.
제안된 허브 높이에서 측정된 바람 데이터를 사용합니다. 인근 공항 평균은 난기류나 장애물을 잘못 나타낼 수 있습니다. 태양 에너지 추정치에는 기울기, 음영, 온도, 오염 및 예상되는 저하가 포함되어야 합니다.
그런 다음 두 리소스를 동일한 시간 기반 로드 프로필에 맞춰 정렬합니다. 바람은 종종 일몰 후나 흐린 기간 동안 가치를 더해줍니다. 그러나 보완성은 마케팅 가정이 아닌 로컬 데이터에 나타나야 합니다.
구성 요소 호환성은 전체 전원 경로에서 중요합니다. 구매하기 전에 전압 범위, 인버터 동작, 컨트롤러 프로토콜 및 보호 인터페이스를 확인하십시오. 검증된 장치라도 작동 가정이 충돌하면 제대로 작동하지 않을 수 있습니다.
완성된 기준선에는 부하 우선순위, 재생 프로필, 가동 중단 목표, 관세, 환경 제한 및 확장 계획이 포함되어야 합니다. 이러한 입력은 이후 시뮬레이션을 위한 설계 계약이 됩니다.
안정적인 아키텍처는 생성, 변환, 저장, 배포, 보호 및 제어를 연결합니다. 각 인터페이스에는 정의된 전압, 전력, 통신 및 오류 동작이 필요합니다. 누락된 인터페이스 사양은 신뢰할 수 있는 장비를 무력화시킬 수 있습니다.
층 |
주요 구성품 |
안정성 역할 |
세대 |
풍력 터빈, 태양광 PV |
보완적인 신재생 전력 공급 |
에너지 저장 |
배터리 랙, BMS |
램프 램프를 버퍼링하고 정전 에너지를 예비합니다. |
변환 |
정류기, DC/DC단, PCS, 하이브리드 인버터 |
전력 흐름 및 전기 출력을 제어합니다. |
분포 |
부스바, 개폐기, 차단기, 변압기 |
전원을 라우팅하고 결함을 격리합니다. |
지능 |
EMS, 마이크로그리드 컨트롤러, 미터, 날씨 데이터 |
자산 예측, 파견 및 조정 |
AC 결합 설계는 별도의 풍력, 태양광 및 배터리 인버터를 공통 AC 버스에 연결합니다. 유연하고 개조에 적합합니다. 추가 변환은 재생 가능한 충전 중에 효율성을 감소시킬 수 있습니다.
DC 결합 설계는 하나의 메인 인버터 이전에 DC 버스의 소스를 결합합니다. 변환 단계와 재생 가능한 클리핑 손실을 줄일 수 있습니다. 보호 및 공급업체 통합이 더욱 전문화될 수 있습니다.
하이브리드 레이아웃은 두 가지 접근 방식을 혼합합니다. 레거시 AC 자산이 새로운 DC 생성 또는 스토리지와 함께 공존해야 하는 경우 이를 선택하십시오. 하나의 헤드라인 등급이 아닌 실제 에너지 경로 전반에 걸쳐 효율성을 비교하세요.
그만큼 에너지 저장 - 지속 가능성을 위한 혁신적인 솔루션 - GWZK에는 배터리, 하이브리드 시스템 및 인버터 옵션이 포함되어 있습니다. 이러한 범주는 다양한 아키텍처를 지원할 수 있습니다. 최종 전압 창, 통신 프로토콜 및 보호 설정은 여전히 검증이 필요합니다.
그리드를 따르는 인버터에는 기존 전압 및 주파수 기준이 필요합니다. 그들은 항상 혼자서 섬을 유지할 수는 없습니다. 격리된 작동 중에는 하나 이상의 소스가 그리드를 형성해야 합니다.
그리드 형성 배터리 인버터는 일반적으로 전압과 주파수를 설정합니다. 그러면 다른 인버터가 해당 기준을 따릅니다. 단계 부하, 무효 수요 및 모터 시동을 위한 예비 전력을 정의합니다.
또한 공통 결합 지점을 지정합니다. 인터타이 차단기, 동기화 제어, 계량 및 단독 운전 방지 보호가 필요합니다. 컨트롤러는 그리드 손실을 인식하고 인터타이를 열고 아일랜드를 안정화한 후 안전하게 다시 연결해야 합니다.
연간 에너지 균형은 가장 힘든 운영 시간을 숨길 수 있습니다. 하나의 타임라인에서 태양열 출력, 풍력 출력 및 부하를 모델링합니다. 예측 오류, 장비 가동 중지 시간, 온도 손실, 계절적 자원 격차를 포함합니다.
정상 작동, 재생 가능성이 낮은 조건 및 유틸리티 중단의 세 가지 사례를 실행하십시오. 새로운 기계나 전기 자동차를 계획하는 경우 미래 성장 사례를 추가하세요. 견고한 디자인은 완벽한 날씨에 의존하지 않고도 중요한 부하를 충족합니다.
kW 단위로 측정되는 배터리 전력은 스토리지가 얼마나 빨리 반응할 수 있는지를 결정합니다. kWh로 측정되는 배터리 에너지는 해당 응답을 얼마나 오래 유지할 수 있는지를 결정합니다. 두 가치 모두 사명을 충족해야 합니다.
크기 조정 입력 |
디자인 질문 |
공동 감독 |
최대 임계 부하 |
PCS가 섬을 즉시 운반할 수 있나요? |
평균 수요 사용 |
가장 큰 로드 단계 |
제어 정지 빈도를 변경할 수 있나요? |
모터 시동 무시 |
필수 자율성 |
사용 가능한 에너지는 얼마나 오래 지속되어야 합니까? |
명판 사용 kWh |
재생 가능 적자 |
악천후를 극복하는 데 얼마나 많은 에너지가 필요합니까? |
매일의 햇빛을 가정 |
SOC 예비비 |
정전에 대비해 남은 용량은 얼마입니까? |
저축을 위해 모든 용량을 소비 |
열화여유 |
목표는 나중에 달성 가능한 상태로 유지됩니까? |
1년차에만 디자인하기 |
사용 가능한 용량은 충전 상태 제한, 방전 깊이, 온도, 노후화 및 왕복 효율성을 반영해야 합니다. HVAC, 제어 장치, 화재 시스템 및 변압기의 보조 소비를 포함합니다. 이러한 부하는 단독 운전 중에도 계속됩니다.
첫 번째 추정에서는 임계 부하 에너지에 필요한 자율성을 곱합니다. 그런 다음 변환 손실, 허용된 방전, 예비 마진 및 배터리 노화를 조정합니다. 조달 전의 대략적인 추정치는 시뮬레이션으로 대체되어야 합니다.
더 많은 배터리가 항상 프로젝트 가치를 향상시키는 것은 아닙니다. 추가 풍력 용량은 겨울이나 야간 적자를 충당할 수 있습니다. 태양광을 추가하면 예측 가능한 주간 시간대에 저장 공간을 더 저렴하게 충전할 수 있습니다.
다양한 풍력, 태양광, 배터리 조합에 대한 민감도 분석을 사용합니다. 그만큼 마이크로그리드 설계 툴킷 – Energy는 현장별 비용, 성능 및 신뢰성을 비교합니다. 유사한 모델링 도구를 사용하면 자본을 투자하기 전에 장단점을 테스트할 수 있습니다.
인버터 클리핑, 배터리 C-rate, 사이클 수, 축소된 재생 에너지, 충족되지 않은 부하 및 발전기 런타임을 확인하십시오. 하나의 주요 구성 요소를 사용할 수 없게 된 후에도 선호하는 디자인은 안정적으로 유지되어야 합니다.
에너지 관리 시스템은 몇 분 또는 몇 시간에 걸쳐 느린 결정을 처리합니다. 이는 부하 및 재생 가능 발전을 예측하고, 충전을 예약하고, 요금을 관리하고, 정전 대비를 보호합니다. 마이크로그리드 컨트롤러는 더 빠른 조정 및 운영 전환을 관리합니다.
실제 파견 명령은 다음 규칙을 따를 수 있습니다.
1. 사용 가능한 풍력 및 태양광 발전에서 현재 부하를 제공합니다.
2. 안전한 전력 및 SOC 제한을 사용하여 에너지 저장 장치를 충전하세요.
3. 저장 우선순위가 충족된 후 잉여 전력을 수출하거나 축소합니다.
4. 적자, 비용이 많이 드는 기간 또는 전력망 교란 시 방전.
5. 보호된 SOC 층이 침해되기 전에 우선순위가 낮은 부하를 차단합니다.
고정 규칙은 신뢰할 수 있는 대체를 제공합니다. 예측 기반 최적화는 비용 절감과 재생 에너지 사용을 향상시킬 수 있습니다. 경제적 파견이 회복력을 위해 확보한 역량을 소모하지 않도록 하십시오.
전력 균형은 단독 운전 중에 주파수에 즉시 영향을 미칩니다. 무효 전력 및 네트워크 조건은 전압에 영향을 미칩니다. 그리드 형성 제어는 감독 소프트웨어가 새로운 일정을 완료하기 전에 응답해야 합니다.
병렬 소스 전반에 걸쳐 드루프 제어 또는 다른 검증된 공유 방법을 사용하십시오. 각 인버터에 대한 유효 및 무효 전력 제한을 정의합니다. 고조파, 불균형, 오류 극복 및 저관성 동작을 확인합니다.
그만큼 DOE 마이크로그리드 빌딩 블록 지침은 변환, 제어, 보호, 단독 운전, 통신 및 저장을 연결합니다. 이러한 기능을 하나의 조화로운 디자인으로 취급하십시오.
전력망 손실, 계획된 단독 운전, 블랙 스타트, 재동기화 및 통신 실패에 대한 순서를 문서화합니다. 각 시퀀스에는 명확한 타이밍, 허용 및 대체 상태가 필요합니다.
블랙 스타트 중에는 그리드 형성 소스가 먼저 버스에 전원을 공급합니다. 부하 및 재생 가능 인버터는 제어된 블록으로 반환됩니다. 이는 변압기 돌입이나 모터 기동으로 인한 전압 붕괴를 방지합니다.
GWZK의 1kW 일체형 풍력-태양광 저장 충전 시스템입니다 . 풍력, PV, LFP 저장, BMS, 제어, 인버터 기능을 통합한 이는 작은 하중에 대한 조정 원리를 보여줍니다. 대규모 시스템에는 프로젝트별 제어 연구와 중복 통신이 필요합니다.
인버터 기반 리소스는 종종 유틸리티 그리드보다 낮은 오류 전류를 제공합니다. 따라서 기존의 과전류 설정은 고립된 오류를 놓칠 수 있습니다. 보호는 전력망 연결 및 고립된 조건 모두에 적응해야 합니다.
단락, 보호 조정, 접지, 아크 플래시, 고조파 및 과도 연구를 완료합니다. 변압기 전원 공급, 모터 시동, 재생 가능한 램프 및 급격한 부하 변화를 확인합니다. 최종 장비를 선택하기 전에 유틸리티 상호 연결 규칙과 현지 화재 요구 사항을 검토하십시오.
중요 부하 패널을 중요하지 않은 피더와 분리하십시오. 이를 통해 선택적 부하 차단이 더욱 빠르고 예측 가능해집니다. EMS 또는 통신 네트워크에 장애가 발생하더라도 물리적 배선 보호는 계속 유효해야 합니다.
공장 승인 테스트를 통해 장비 및 통신 논리를 검증합니다. 현장 승인 테스트를 통해 설치된 시스템을 확인합니다. 시운전에서는 정상적인 전력 흐름뿐만 아니라 어려운 상황도 재현해야 합니다.
통제된 절차에 따라 다음 조건을 테스트하십시오.
여러 부하 수준에서 배전망 손실.
태양광, 풍력, 배터리 또는 주요 공급 장치의 갑작스러운 손실.
예상되는 가장 큰 부하 단계 및 모터 시작.
낮은 SOC, 센서 고장 및 통신 손실.
블랙 스타트, 단계적 로드 픽업, 동기화 및 재연결.
비상 정지, 경보, 화재 시스템 인터페이스 및 수동 제어.
최저 주파수, 전압 복구, 전송 시간, SOC 응답 및 부하 차단 순서를 기록합니다. 상용운전 전 불안정한 동작을 수정합니다.
재생 가능한 수율, 에너지 절감, 배터리 온도, 셀 불균형, 인버터 경보, 왕복 효율성 및 충족되지 않은 부하 이벤트를 모니터링합니다. 매달 실제 결과를 설계 모델과 비교합니다.
계절적 변화 또는 주요 부하 추가 후 EMS 예측을 업데이트합니다. 악천후가 발생하기 전에 보호된 SOC 예비량을 다시 확인하십시오. 계획된 일정에 따라 개폐 장치, 냉각, 터빈 하드웨어, PV 연결 및 배터리 안전 시스템을 검사하십시오.
사이버 보안은 일상적인 작업에 속합니다. 네트워크를 분할하고, 원격 액세스를 제한하고, 자격 증명을 관리하고, 백업을 테스트합니다. 통신 끊김에 대비한 수동 운영 절차를 유지하세요.
안정적인 마이크로그리드는 측정된 운영을 통해 향상됩니다. 추세 데이터는 신뢰성이 저하되기 전에 더러운 패널, 터빈 성능 저하, 배터리 노후화 또는 불량한 파견을 밝힐 수 있습니다.
안정적인 풍력-태양광-저장 마이크로그리드는 측정된 부하와 지역 자원 데이터로 시작됩니다. 조정된 크기 조정, 그리드 형성 제어, 보호 및 현실적인 테스트를 통해 신뢰성이 유지됩니다.
에너지 저장장치는 빠른 안정성과 장기간의 탄력성을 모두 제공해야 합니다. 사이트별 구성의 경우 GWZK에 문의하여 제안된 설계를 운영 목표, 지역 코드 및 수명주기 예산과 비교하십시오.
A: 균형 잡힌 용량, 그리드 형성 제어, 배터리 예비 보호, 조정된 보호 및 테스트된 작동 전환을 통해 안정적인 성능을 제공합니다.
A: 최대 응답을 위한 배터리 kW와 필요한 자율성, 손실, 예비비, 노후화 및 사용 가능한 방전을 위한 kWh의 크기를 지정하세요.
A: 예, 그리드 형성 기능, 충분한 생성, 저장, 보호, 블랙 스타트 논리 및 우선 순위가 지정된 부하가 있는 경우입니다.
A: LFP 배터리는 강력한 열 안정성, 긴 사이클 수명 및 고정식 일일 사이클링에 대한 실용적인 성능을 제공합니다.
A: 그리드 손실, 소스 트립, 부하 단계, 낮은 SOC, 통신 오류, 블랙 스타트, 보호 및 재연결을 테스트합니다.
