부하 프로파일을 기반으로 상업용 에너지 저장을 위한 배터리 팩 크기 결정 방법

배터리 팩 크기 결정하기 위한 상업 및 산업(C&I) 에너지 저장는 시설이 전기를 어떻게 소비하는지, 그리고 배터리 전력이 언제 필요한지를 이해하는 것에서 시작합니다. 피크 셰이빙을 위해 설계된 배터리는 짧은 기간 동안 높은 방전 전력을 필요로 할 수 있는 반면, 부하 이동을 위해 설계된 시스템은 여러 시간에 걸쳐 에너지를 공급해야 할 수 있습니다.

가장 신뢰할 수 있는 접근 방식은 사이트의 부하 프로파일을 측정 가능한 배터리 요구 사항으로 변환하는 것입니다. 여기에는 방전 전력, 공급 에너지, 정격 용량, 충전 요구 사항, 전기적 통합 제약 조건이 포함됩니다. 이렇게 도출된 사양은 프로젝트 개발자, BESS 통합 업체 및 조달 팀이 표준 배터리 구성 요소를 평가하고 맞춤형 배터리 팩이 필요한지 여부를 결정하는 데 도움이 됩니다.</p>

배터리 부하 프로파일이란 무엇인가?

배터리 부하 프로파일은 에너지 저장 배터리가 시간 경과에 따라 지원해야 하는 전력 수요를 설명합니다. 분석은 일반적으로 과거 현장 부하 데이터에서 시작하여 배터리가 충전 또는 방전해야 하는 시기, 양 및 지속 시간을 파악합니다.

상업용 에너지 저장 프로젝트의 경우 다음 정보를 수집하세요:

• 과거 전력 수요: 대표적인 운전 일자 및 피크 수요 기간을 포함하는 타임스탬프가 부여된 부하 데이터.
• 그리드 가져오기 및 내보내기: 그리드에서 공급받은 전기 또는 그리드로 공급한 전기(적용 가능한 수요 제한 포함).
• 태양광 발전량: 배터리가 잉여 태양광 에너지를 저장할 때의 현장 발전 데이터.
• 운영 일정: 생산 교대, 장비 가동 시간, 예측 가능한 수요 변화.
• 충전 기회: 그리드 용량 또는 잉여 태양광 발전이 충전에 사용 가능한 기간입니다.
• 측정 세부 정보: 데이터 간격, 측정 위치, 단위 및 값이 순간 전력인지 또는 구간 평균인지 여부.

15분 간격 데이터는 일반적으로 초기 피크 삭감 분석에 적합합니다. 그러나 이러한 데이터는 짧은 지속 시간의 수요 급증 또는 장비 시작 시 피크를 숨길 수 있습니다. 이러한 요소가 필요한 전력 정격에 영향을 미칠 경우, 더 높은 해상도의 측정값 또는 추가적인 장비 수준 데이터를 사용하십시오.</p>

또한 사이트의 부하 프로파일과 배터리의 작동 프로파일을 구분하는 것이 중요합니다. 사이트 부하 프로파일은 시설의 전력 수요를 나타냅니다. 배터리 작동 프로파일은 프로젝트의 운영 목표를 달성하기 위해 배터리가 시간에 따라 공급하거나 흡수해야 하는 전력을 정의합니다.

배터리 전력 및 에너지 요구 사항을 결정할 때는 사이트의 총 전기 소비량만이 아니라 배터리 작동 프로파일을 사용해야 합니다.

상업용 에너지 저장 응용 분야 정의

배터리 용량을 결정하기 전에 주요 작동 목적을 식별하십시오. 동일한 사이트 부하 데이터를 사용하더라도 다양한 응용 분야는 서로 다른 전력 및 용량 요구 사항을 초래할 수 있습니다.

신청	분석할 항목	주요 배터리 요구 사항
피크 쉐이빙	목표 그리드 수입 한도를 초과하는 수요 및 각 피크의 지속 시간.</p>	피크 방전 전력 및 피크 이벤트 기간 동안 필요한 총 에너지.</p>
부하 이동	고비용 기간 동안 필요한 에너지와 저비용 기간 동안 이용 가능한 충전 시간대.</p>	사용 가능한 에너지, 방전 지속 시간 및 재충전 기능.
태양열 자가 소비	PV 발전량이 현장 수요를 초과하는 기간과 수요가 발전량을 초과하는 기간.</p>	잉여 태양광 에너지, 충전 전력 및 이후 방전 요구 사항.</p>
그리드 제약 조건 하의 작동	사용 가능한 그리드 연결 용량을 초과하는 수요입니다.	전력 부족량, 지속 시간 및 다음 이벤트 전에 재충전할 수 있는 기회.</p>

PV와 배터리 저장 장치를 결합한 프로젝트의 경우, 충전 요구 사항을 방전 요구 사항과 함께 평가해야 합니다. 배터리는 잉여 발전량을 흡수할 수 있을 만큼 충분한 사용 가능 용량을 가져야 하며, 이용 가능한 태양광 창 기간 동안 태양광 에너지를 활용할 수 있을 만큼 충분한 충전 전력을 확보해야 합니다.</p>

관련 명세 고려 사항에 대해서는 당사의 태양광 PV 에너지 저장 시스템을 위한 맞춤형 배터리 지정 안내.

방전 전력, 공급 에너지 및 정격 용량 계산

배터리 용량 산정에는 전력 및 에너지에 대한 별도 계산이 필요합니다. 전력은 킬로와트(kW)로 측정되며, 특정 순간에 공급되어야 하는 전기의 양을 나타냅니다. 에너지는 킬로와트시(kWh)로 측정되며, 일정 기간 동안 공급되어야 하는 전기의 양을 나타냅니다.</p>

단계 1: 필요한 방전 전력 계산

피크 삭감을 위해 먼저 목표 그리드 입력 제한을 정의하세요. 각 시간 간격에 대해 이 목표를 초과하는 현장 수요의 비율을 계산합니다.

위치:

• P_{박쥐, 나는}는 간격 i 동안 필요한 초기 배터리 방전 전력으로, kW 단위입니다.
• P_{로드, i}는 사이트의 간격 i 동안 평균 부하이며, 단위는 kW입니다.
• P_{대상, i}는 동일한 구간 동안의 대상 그리드-수입 수준으로, kW 단위입니다.
• max(0, …)는 현장 부하가 목표치를 초과하지 않을 때 배터리 방전 요구량이 0임을 의미합니다.

분석된 구간 전체에서 계산된 최고값은 예비 최대 구간 평균 방전 전력을 나타냅니다:</p>

이 결과는 반드시 필요한 최대 순간 전력이 아닐 수 있습니다. 짧은 지속 시간의 피크, 모터 시동 및 기타 과도 부하와 같은 경우 더 높은 전력 정격이 필요할 수 있으며, 별도로 평가해야 합니다.

부하 이전 및 태양광 자가소비 용도의 경우, 계획된 운전 일정에 따라 배터리의 충전 및 방전 프로파일을 계산합니다. 위의 피크 삭감 공식은 특정 운전 목적을 위한 예시일 뿐이며, 모든 에너지 저장 응용 분야에 보편적으로 적용되는 공식이 아닙니다.</p>

단계 2: 필요한 공급 에너지 계산

각 간격 동안 필요한 에너지를 계산하려면 배터리의 방전 전력을 간격 지속 시간으로 곱합니다. 이벤트에 필요한 총 에너지를 결정하기 위해 간격별 결과를 더합니다.

위치:

• 이_{배송 완료}은 분석 기간 동안 공급된 총 에너지로, 단위는 kWh입니다.
• P_{박쥐, 나는}는 구간 i 동안 필요한 방전 전력으로, kW 단위입니다.
• Δt_나은 시간 단위의 간격 지속 시간입니다.
• Σ는 모든 구간에서의 에너지 기여를 모두 더한다는 것을 의미합니다.

예를 들어, 배터리가 15분 동안 평균 55 kW의 전력을 공급하는 경우:</p>

부하가 변할 경우, 각 구간을 별도로 계산하세요. 배터리가 이벤트 전체 기간 동안 최대 전력으로 작동할 필요가 없는데도 피크 전력을 전체 이벤트 지속 시간에 곱하면 에너지 추정치가 부정확해질 수 있습니다.</p>

측정 경계를 일관되게 유지하세요. 사이트 수요가 AC 측에서 측정되는지, 그리고 배터리의 정격 에너지가 DC 측에서 명시되는지 확인하십시오. 필요한 에너지가 사이트의 AC 연결 지점에서 측정된 경우, 이를 배터리 측 요구사항으로 환산할 때 PCS 변환 손실 및 기타 관련 방전 경로 손실을 고려해야 합니다. 동일한 손실을 두 번 적용하지 마십시오.

단계 3: 명목 배터리 용량 추정

배터리의 정격 용량은 현장에 공급할 수 있는 에너지와 동일하지 않습니다. 사용 가능한 에너지는 허용된 충전 상태(SOC) 범위와 배터리 및 지정된 공급 지점 사이의 손실에 따라 달라집니다.

예비 명목 용량 추정치는 다음과 같습니다:

위치:

• 이_명목상의는 kWh 단위의 예비 공칭 배터리 에너지 용량입니다.
• 이_{배송 완료}은 선택된 공급 경계에서 필요한 에너지입니다.
• 에프_SOC는 허용된 SOC 범위 내에서 사용 가능한 정격 에너지의 비율입니다.
• η_방출는 배터리 에너지 등급 경계와 요구되는 공급 경계 사이의 효율입니다.

공급업체에서 지원하는 성능 데이터 및 프로젝트별 작동 한계를 사용하십시오. 공급업체의 사용 가능 에너지 등급이 이미 관련 SOC 한계 또는 변환 손실을 반영하고 있는 경우, 이러한 요인을 다시 적용하지 마십시오.</p>

수명 종료 시의 용량 요구 사항을 고려하세요. 배터리가 지정된 수명 종료 시점(EOL)에도 여전히 필요한 에너지를 공급해야 하며, 명시된 용량이 이미 열화를 반영하지 않은 경우, 사전 추정치는 다음과 같습니다:

에프_EOL은 지정된 수명 종료 시점에서의 잔여 용량 비율입니다. 이 값은 공급업체가 문서화한 성능 및 프로젝트의 운전 조건을 기반으로 해야 합니다. 에너지 요구량이 이미 수명 종료 시점(EOL)에서 사용 가능한 에너지로 정의되어 있는 경우, 잔여 용량 계수를 다시 적용하지 마십시오.

정격 용량과 작동에 사용 가능한 에너지 간의 차이에 대한 자세한 내용은 다음을 참조하십시오. 배터리 저장 장치의 정격 에너지 대 사용 가능한 에너지.

작업 예시: 피크 절감용 배터리 용량 산정

피크 수요 기간 동안 계통으로부터의 전력 수입을 310 kW로 제한하려는 상업 시설을 고려해 보십시오. 다음 가상 예시에서는 15분 간격으로 기록된 현장 부하 평균값을 사용합니다. 각 타임스탬프는 해당 간격의 시작 시점을 나타내며, 이 사건 동안 목표 값은 310 kW로 유지됩니다.

구간 시작	평균 사이트 부하 (kW)	필요한 배터리 출력 (kW)	구간당 에너지 (kWh)
계산된 요구 사항		110 kW	75.00 kWh
16:00	285	0	0.00
16:15	320	10	2.50
16:30	365	55	13.75
16:45	420	110	27.50
17:00	390	80	20.00
17:15	350	40	10.00
17:30	315	5	1.25
17:45	295	0	0.00

계산된 배터리 작동 프로파일은 두 가지 주요 결과를 산출합니다:

• 최대 구간 평균 방전 전력: 110 kW.
• 총 공급 에너지: 분석 기간 동안 75 kWh.

110 kW 결과는 15분 평균 부하 데이터를 기반으로 합니다. 더 높은 해상도의 측정을 통해 순간 전력 요구 사항이 추가로 드러날 수 있습니다. 최종 전력 정격은 또한 배터리의 방전 한계 및 선택된 PCS 정격과 비교하여 확인해야 합니다.</p>

명목 용량 추정

설명을 위해, 허용된 SOC 범위 내에서 명목상 에너지의 90%가 사용 가능하고, 적용 가능한 방전 경로 효율이 95%라고 가정합니다.

이것은 명시된 가정 하에서 산출된 초기 수명 시작 시점 추정치입니다. 만약 프로젝트가 수명 종료 시점(EOL)에도 동일한 75 kWh의 공급 에너지를 필요로 하고, 공급업체가 지원하는 용량 유지율이 80%라면, 이 추정치는 다음과 같이 변경됩니다:

80% 유지율 값은 예시일 뿐이며, 보편적인 설계 가정이 아닙니다. 필요한 서비스 수명 및 작동 조건에 대해서는 공급업체에서 제공한 자료를 사용하십시오.</p>

이 계산은 완전한 시스템 설계가 아닌, 예비 용량 범위를 설정합니다. 배터리를 선택하기 전에 공급업체에서 사용한 에너지 정격 경계, SOC 제한, 변환 손실, 작동 온도 및 수명 종료 가정을 확인하십시오.

프로젝트 조건에 대한 배터리 요구 사항 검증

부하 프로파일 계산은 초기 전력 및 에너지 요구 사항을 파악합니다. 선택된 배터리 구성은 상업용 에너지 저장 프로젝트의 전기적, 열적, 수명 주기 및 통합 조건도 충족해야 합니다.</p>

방전 전력, 지속 시간 및 전류

배터리가 각 이벤트의 전체 지속 시간 동안 필요한 방전 전력을 유지할 수 있는지 확인하십시오. 연속 및 최대 방전 정격, 작동 전압, 허용 전류, 그리고 배터리 관리 시스템(BMS)의 한계를 확인하십시오.

초기 DC측 전류 추정을 위해:

여기서, 저는_DC는 암페어 단위의 전류이며, P_DC는 와트 단위의 직류 전력이며, V_DC는 볼트 단위의 직류 전압입니다. 동일한 전기적 측면에서 값을 사용하십시오. 실제 전류는 작동 전압 및 시스템 손실에 따라 달라지므로 이 값은 초기 추정치입니다.

충전 전력 및 재충전 시간대

반복적인 피크 차단, 부하 이전 또는 태양광 자가 소비를 위해 다음 방전 주기 이전에 복원되어야 할 에너지 양을 결정합니다. 필요한 재충전 에너지를 이용 가능한 충전 시간 창과 비교하고, 배터리 및 전체 시스템에서 충전 전력이 지원되는지 확인합니다.

PV 연계 프로젝트의 경우, 잉여 발전량이 필요할 때 배터리를 재충전하기에 충분한지 여부도 고려해야 합니다. 명목 용량이 적절하더라도, 사용 가능한 충전 전력 또는 충전 가능 시간대가 부족하면 배터리가 운영 목표를 달성하지 못할 수 있습니다.</p>

온도, 보호 및 통합

제안된 배터리 구성이 설치 환경 및 작동 온도 범위에 적합한지 확인하십시오. 배터리 사양을 최종 결정하기 전에 다음 요구 사항을 검토하십시오:

• 정격 전압 및 작동 전압 범위.
• 해당되는 경우 필수 시리즈/병렬 구성입니다.
• 지속 및 최대 충전/방전 전류 한계.</p>
• 기계적 치수, 장착, 커넥터 및 케이블링.</p>
• BMS 모니터링, 보호 한계, 경보 및 오류 대응.</p>
• 의도된 PCS 또는 에너지 관리 시스템을 위한 통신 프로토콜 및 인터페이스 요구 사항.</p>
• 열 관리, 설치 조건 및 정비 접근성.
• 적용 가능한 안전, 인증, 시험 및 프로젝트 수락 요구 사항.

이러한 점검은 계산된 kWh 요구 사항을 충족하는 배터리와 실제 상용 에너지 저장 용도에 적합한 배터리를 구분하는 데 도움이 됩니다.</p>

언제 맞춤형 배터리 팩을 고려해야 하나요?

표준 구성이 프로젝트의 문서화된 전기적, 기계적, 제어 또는 작동 요구 사항을 충족할 수 없는 경우 맞춤형 배터리 팩이 적절할 수 있습니다. 부하 프로파일 분석은 남아 있는 요구 사항 격차가 전력, 에너지, 방전 지속 시간, 전압 또는 통합과 관련이 있는지를 파악하는 데 도움을 줍니다.

맞춤형 설계를 발주하기 전에, 전체 배터리 운전 프로파일을 기존 표준 구성과 비교하십시오. 요구 사항이 다른 표준 배터리 구성 또는 운영 일정이나 시스템 설계의 적절한 조정을 통해 충족될 수 있는지 검토하십시오.

다음과 같은 경우에 맞춤형 팩을 평가해 보는 것이 좋을 수 있습니다:

• 필요한 전압 또는 전류가 사용 가능한 표준 구성 범위를 벗어납니다.
• 배터리는 특정 기계적 치수 또는 기존 장비 인터페이스에 맞아야 합니다.
• 방전 프로파일, 충전 동작 또는 작동 온도 범위는 맞춤형 설계를 필요로 합니다.
• BMS는 대상 시스템과 통합하기 위해 정의된 통신, 모니터링 또는 보호 동작을 필요로 합니다.
• 해당 프로젝트는 특정 검증, 인증 또는 수명 주기 성능 요구 사항을 갖습니다.

이러한 요구 사항을 가진 프로젝트의 경우, 다음을 탐색하세요 맞춤형 배터리 팩 설계 및 스마트 통합. 맞춤형 솔루션의 실현 가능성은 상세한 전기적 요구 사항, 시스템 인터페이스, 안전 요구 사항 및 검증 범위에 따라 달라집니다.

결과를 상용 에너지 저장 장치 RFQ로 전환하세요

유용한 견적 요청서(RFQ)는 계산된 배터리 부하 프로파일을 공급업체가 일관되게 평가할 수 있는 요구사항으로 변환합니다. kWh 단위의 명목 용량만 명시하는 대신, 부하 데이터, 운전 일정, 측정 경계 및 통합 제약 조건을 제공하세요.

프로파일 및 작동 요구 사항 불러오기

• 응용 및 주요 운영 목표.
• 역사적 부하 데이터, 측정 간격, 타임스탬프 및 측정 위치.
• 대상 그리드 수입 제한 또는 기타 정의된 운영 제약 조건.</p>
• 계산된 최대 방전 전력 및 총 공급 에너지.</p>
• 필요한 방전 지속 시간 및 예상 일일 작동 일정.</p>
• 충전 시간대, 충전 전력 및 예상 사이클 주기.
• 해당되는 경우, 수명 시작 시 및 수명 종료 시 요구되는 성능입니다.

전기적 및 성능 요구 사항

• 정격 전압 및 작동 전압 범위.
• 명목상 및 실용 에너지 요구량으로, 등급 경계가 명확히 정의되어야 함.
• 지속 방전 전력 및 피크 방전 전력(피크 이벤트 지속 시간 포함).</p>
• 최대 충전 전력 및 전류.
• 허용되는 SOC 윈도우 및 방전 경로 효율 가정.</p>
• 용량 유지율 및 수명 주기 요구 사항.
• 예상 작동 온도 범위 및 열 관리 조건.

기계, 제어 및 시스템 통합

• 패키지 치수, 장착, 커넥터 및 케이블링 요구 사항.</p>
• BMS 기능, 보호 한계 및 오류 대응 기대 사항.</p>
• 통신 프로토콜 및 인터페이스 문서.
• 예정된 PCS 및 에너지 관리 시스템과의 호환성 요구 사항.
• 적용 가능한 인증, 시험, 문서화 및 승인 기준.

검증 및 상업적 요구 사항

• 필수 기술 문서 및 설계 검토.
• 공장 수령 검사 및 프로젝트별 검증(해당되는 경우).</p>
• 성능 증거 및 테스트 조건.
• 보증 조건, 예상 서비스 수명 및 기술 지원 계획.</p>
• 프로젝트 수량, 프로토타입 요구 사항, 양산 일정 및 납기 기대치.</p>

이러한 세부 정보를 제공하면 공급업체가 표준 배터리 구성이 적합한지 여부 또는 맞춤형 팩을 평가해야 하는지를 판단할 수 있습니다. 또한 기술적·상업적 견적을 일관된 기준으로 비교하기 쉽게 만듭니다.</p>

결론

배터리 부하 프로파일은 상업용 현장의 수요를 실용적인 에너지 저장 요구 사항으로 전환하기 위한 기초를 제공합니다. 배터리의 작동 목적을 정의하고, 각 시간 간격에 대한 방전 전력을 계산하며, 작동 기간 동안 필요한 에너지를 합산한 후, 명확히 정의된 SOC(잔량 상태), 효율성 및 수명 주기 가정을 사용하여 공칭 용량을 추정합니다.</p>

그 다음, 충전 능력, 전압 및 전류 제한, 작동 온도, 보호 기능, 시스템 인터페이스 등을 기준으로 결과를 검증합니다. 이 접근 방식은 상용 에너지 저장 장치 개발자, 통합 업체 및 조달 팀이 명목 용량만이 아니라 실제 프로젝트 요구 사항을 기반으로 배터리 구성 요소를 평가할 수 있도록 지원합니다.

상업용 에너지 저장 프로젝트를 위해 맞춤형 배터리 팩을 평가하는 경우, 공급업체와의 기술적 논의를 시작하기 전에 부하 프로파일 및 예비 전기 요구사항을 준비하십시오. 명확한 요구사항은 타당성 평가, 통합 계획 수립 및 RFQ 비교를 위한 더 강력한 기반을 제공합니다.</p>

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당사 팀은 배터리 팩의 실현 가능성을 평가하고, 귀하의 프로젝트 기술 요구 사항에 따라 적절한 맞춤화 옵션을 논의해 드릴 수 있습니다.</p>

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