스마트그리드 표준화 공청회 - ksga.org 장, 피부하시(주간)에 사 용하는 부하평준화(Load leveling)를 통해 전력운영 의 최적화에 기여할 수 있

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스마트그리드 표준화 공청회 수요관리용 전기저장장치의 일반요구사항

및 시험방법(150KW이상)

2014. 3. 18

노 대 석

한국기술교육대

S M A R T G R I D S T A N D A R D I Z A T I O N

목 차

1. 전기저장장치 기술표준 배경

4. 전기저장장치 3부 기술표준(안)

2. 전기저장장치 1부 기술표준(SGSF-04-2013-02)

2

3. 전기저장장치 2부 기술표준 (SGSF-04-2013-02)

전기저장장치(ESS) 개요


에 너 지 저 장 시 스 템 (Energy Storage System, 이하 약칭으로 ESS라 함)은 전력계통(Grid)에 연계되어 잉여전력이나 분산형전원의 전력을 저장했다가, 전력이 가장 필요한 시기에 공급하여 에너지 효율을 높이는 시스템으로 발전, 송배전, 수용가 단계별로 저장이 가능함

3

전기저장장치(ESS)의 개요

◦스마트그리드 ESS는 기존의 전력망에 정보기술(IT)를 접목하여 전력 공급자와 소비자가 양방향으로 실시간 정보를 교환하고, 전력저장장치를 이용하여 가장 필요한 시기에 전기에너지를 공급하여 에너지 효율을 향상시키고 경부하시(야간)에 잉여전력을 저장, 피부하시(주간)에 사용하는 부하평준화(Load leveling)를 통해 전력운영의 최적화에 기여할 수 있는 시스템임.

4


전기저장장치(ESS)의 전력계통 응용

5


전기저장장치(ESS)의 정책

한국 일본 미국 유럽

정부 ◦ 지식경제부, 중대형 ESS 기술개

발 및 산업화 정책 추진(K-ESS

2020 전략)

◦ RPS(신재생에너지 공급의무화)

또는 EERS(에너지공급자 효율향상

의무화제도)의 일부로 ESS 설치 의

무화 추진

◦ 250kW이상 ESS의 초기 설치

비 1/3수준의 보조금을 지원

◦ 가정용, 신재생에너지 발전용

등 다양한 분야에서 기술 개발

추진 중

◦ 미국 캘리포니아, ESS 설치의무

화 법안 승인(‘10.9월)

◦ 공공기관(ARPA-E, EPRI 등),

벤처기업 및 대형 전력회사 중심

으로 기술개발 및 실증 적극 추진

◦ 프랑스 Saft 社,

독일 Conergy 社

등이 참여하여 국

책과제인 Solion

프로젝트 추진 중

기업 － 최근 삼성 SDI는 미국 AES사에

20MW급 ESS를 공급계약(’10.9),

LG화학은 미국 SCE 사에 10kWh급

가정용 ESS 공급계약 발표(’10.10)

－ 4MW/8MWh급 리튬이차전지시

스템 및 운용기술 개발 중

－ Smart Renewable 운영시스템

구축 및 실증 개발 중

- (LiB) SHARP 사는 태양전지

용 LiB 사업을 위해 DNP, 다이

와 House와 합작법인 Elly

Power 설립

- (NaS) NGK 社의 시장점유율

이 ’08년 기준 51%로 과점 상

태 , 프랑스 EDF와 150MW,

UAE와 300MW 공급계약 체결

- ARPA-E에서 총 92백만 달러를

전력저장 기술에 투자(’09～’10)

- SCE 社가 DOE에 제안하여

Tehachapi 사막 지역에 스마트그

리드 및 풍력발전을 위한 실증사

업 진행

- 뉴 욕 Westover 발 전 소 내

44MW 화력발전 설비에 20MW급

LiB 설치

- 태양광 주택의

에너지 자급을 위

한 LiB 도입 타당

성을 평가하기 위

한 과제로 ’08.8

월부터 약 75개

시스템에 대한 실

증 사업 추진

6


전기저장장치(ESS)의 정책

지식경제부, 중대형 ESS 기술개발 및 산업화 정책 추진(K-ESS 2020 전략) － 에너지저장 R&D 투자를 확대하여 원천기술 확보 및 글로벌 시장 선도가 가능한 기술에 집중투자 － 시장주도형 기술개발, 미래 신기술 개발, 국제 공동 기술개발 등 기술개발의 전략성을 강화하여 미래 에너지저장 시장 선점 － 2020년까지 6.4조원 규모의 기술개발 및 설비투자 추진 및 ESS 설치의무화 방안 검토 － ESS 보급 목표 :‘20년 1,700MW(Global Market Share 30%) - 보급사업 : 2011년 가정용 리튬이온전지(30kW), 2012년 수요관리용 리튬이온전지(250kW, 4기), 2013년 수요관리용 리튬이온전지(11MW)

7


전기저장장치(ESS) 1부 적용범위

- 구성(용도별)

- 용량(3kW, 10kWh이하, 220V 단상)

- 전지종류 : 국제표준

- Stand alone 방식(케비넷일체형)

- 안전기준 엄격

- 성능은 여유를 둠

- 전지는 셀이 아닌 팩 단위의 완제품 단위임

- AMI는 사업자 표준에 따름(역조류)

- 역조류 무

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2. 전기저장장치 1부 기술표준

1 적용범위 2 인용표준 3 용어와정의 4 일반공급조건 4.1 일반환경및기후조건 4.2 주위온도 4.3 상대습도 4.4 특수환경조건 4.5 특수기계적조건 5 일반요구사항 5.1 장비의표시와사용 5.2 정격에관한정보 5.3 안전주의사항 및 안전지침서 5.4 일반사용상태 5.5 정격값과특성 5.6 배터리과충전보호 5.7 배터리과방전보호 5.8 신재생연계(AC연계) 5.7 통신기능

6 계통연계요구사항 6.1 전력계통접지와의협조 6.2 동기화 6.3 비의도적인전력계통가압 6.4 분리장치

6.5 연계시스템의건전성 6.6 전력계통이상발생시발전설비분리및병입 6.7 ESS 이상시 보호협조 6.8 단독운전방지

7 형식시험 7.1 검사조건 7.2 제어및감시신호 7.3 전압변동허용시험 7.4 주파수변동허용시험 7.5 단락전류 차단시험 7.6 동기화시험 7.7 충전및방전시험 7.8 효율시험 7.9 교류출력직류분검출시험 7.10 플리커제한시험 7.11 통신시험 7.12 외함보호등급시험 7.13 전자파내성시험 7.14 전자파장해시험 7.15 소음측정시험 7.16 고조파측정시험

9



• 이 표준은 상용 교류 단상 전력과 분산형전원을 이용하여 축전장치에 전기에너지를 저장하였다가 필요 시 사용하는 소형 전기저장장치에 적용함. • 이 표준에 적용되는 전기저장장치는 분산형전원 전력 또는 상용전력을 저장하였다가 정전 시 또는 계통에서 피크부하가 발생할 때 사용하는 것을 주 목적으로 함.

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- 이 표준의 상세 적용범위는 다음과 같음

• 단상 220V 교류 정격 전압의 입력 및 출력을 가지는 전기저장장치

• 전력변환장치, 전기에너지 축적장치 등 일체의 부품을 외함에 일괄 포함하는 단상 220V 교류 정격 전압의 입력 및 출력을 가지는 전기저장장치

• 인버터 등 전력변환장치 최대용량 10kW이하의 단상 220V 교류 정격 전압의 입력 및 출력을 가지는 전기저장장치 - 이 표준은 전기저장장치의 일부분을 형성하는 배터리 충전 및 방전을 감시하고 제어하는 배터리 충전 및 방전 콘트롤러, 각종 차단기 및 절연 스위치, 단로기 등을 포함한다. 리튬 이온 배터리용 배터리 관리장치(BMS) 등 배터리 특성에 따라 포함된 부품은 적용대상이 아님. - 이 표준은 전기저장장치의 구성 개체에 대한 성능이 아니라, 전체 전기저장장치의 성능에 대하여 규정함.


11

전기저장장치(ESS) 1부 인용표준

IEC 62040-1 Ed. 1.0 b:2008, Uninterruptible power systems (UPS) - Part 1: General and safety

requirements for UPS IEC 62040-2 Ed. 2.0 b:2005, Uninterruptible power systems (UPS) - Part 2: Electromagnetic compatibility

(EMC) requirements IEC 62040-3 Ed. 2.0 b:2011, Uninterruptible power systems (UPS) - Part 3: Method of specifying the

performance and test requirements IEC 62040-4 Ed. 1.0 ACDV Uninterruptible power systems (UPS) - Part 4: Environmental aspect requirements and reporting IEC/TR 61000-3-15 Edition 1.0 (2011-09-13) Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 3-15: Limits - Assessment of low frequency electromagnetic

immunity and emission requirements for dispersed generation systems in LV network IEEE Application Guide for IEEE Std 1547, IEEE Standard for Interconnecting Distributed Resources

with Electric Power Systems IEC 61427 Edition 2.0 (2005-05-04) Secondary cells and batteries for photovoltaic energy systems (PVES) - General requirements and

methods of test IEC 61427-2 Ed. 1.0 Secondary cells and batteries for Renewable Energy Storage - General Requirements and methods of

test - Part 2: On-grid application IEC 62485-1 Ed. 1.0 NP Safety requirements for secondary batteries and battery installations - Part 1: General safety

information IEC 62485-2 Edition 1.0 (2010-06-16) Safety requirements for secondary batteries and battery installations - Part 2: Stationary batteries KS C IEC 60050-551국제전기기술용어 - 제551부: 전력전자 KS C 1502 소음계

IEC 62477-1Safety requirement for power electronic converter systems and equipment-Part 1:General

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전기저장장치(ESS) 1부 일반공급조건

1. 일반환경 및 기후조건

이 표준에 적합한 ESS는 제조자/공급자와 구입자 사이에 동의한 다른

값이 없다면, 이 절의 정의 조건에 견디어야 한다.

2. 주위온도

ESS는 옥내용의 경우 0 ℃에서 40 ℃, 옥외용의 경우 -10 ℃에서 50 ℃의 온도 범위에서 정격 조건으로 정상 동작되어야 한다.

3. 상대습도

ESS는 20 %에서 80 %(비압축)의 최소 상대 습도에서 정상 동작하여야

한다.

4. 특수환경조건

특수 환경에서 제품을 설치하여 사용하는 경우 제조자는 해당 특수환경조건을 명시하고, 해당 환경조건에 대한 제품성능을 만족해야 한다.

5. 특수기계적조건(장비 취급방법, 진동, 충격 , 운송 등)

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전기저장장치(ESS) 1부 일반요구사항

5.1 장비의 표시와 사용

ESS의 설치와 동작 및 제어에 관한 적절한 표시 및 사용 설명서가 표기되어 있어야 한다.

5.2 정격에 관한 정보

ESS는 외함에 다음 정보가 표시되어 있어야 한다. 표시사항은

조작자가 접근할 수 있는 눈에 잘 띄는 곳의 표면에 표시되어 있어야 하며,

통상사용 시 표시사항을 확인할 수 있는 곳에 표시해야 한다.표시사항이E

SS의 외부에서 직접 보이지않더라도 문이나 덮개를 열었을 때 바로 눈에

띌수 있도록 했다면 적합한 것으로 본다. ESS가 운영자 설치형태일때,

만약 문이나 덮개의 뒷면이 운영자 접근지역 이라면, 표시의 위치를

정확히 나타내기 위해 쉽게띄는 표시로 해야 한다.

- 입력전원

- 정격출력

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5.3 안전주의사항 및 안전지침서

ESS의 동작, 설치, 보수, 운반 또는 충전할 때 위험을 피하기 위해 특별한 대비책이 필요하다면, 제조자는 필요한 지침서를 사용자가 볼 수 있도록 만들어야 한다. 사용자에게 동작에 관한 지시사항이

명확해야한다.

5.4 일반사용상태

이 표준에 적합한 ESS는 특별한 입력 전압이 규정되지 않는 한, 다음 조건을 가지는 출력 전원에 연결될 때 일반 동작 모드에서 동작할 수 있어야 한다. - 출력전압 변동：공칭 정격 전압의 ±10 %

- 출력주파수 변동 허용범위：59.3 Hz < 주파수 < 60.5 Hz

- 총 출력전압 왜곡률 D 0.08, 40번째 고조파까지 상용 저전압에 대한 IEC 61000－2－2를 따라서 각각의 고조파 전압에 대해 다음과 같은 최대 레벨을 가진다.

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5.5 정격값과특성 : 다음의 정격값과 특성은 제조자에 의해 규정된다. •정격 교류출력전압

•교류출력 전압허용차 •정격출력 주파수 •출력주파수 허용차

•정격출력전류 •최대연속출력전류(최악의경우, 예를들어 축전지충전, 허용차 및

허용과 부하를 포함하는 것) •전류 총고조파 왜곡

•역률 •돌입전류 •접지누설전류

5.6 배터리 과충전 보호 ESS는 배터리 제어 시스템은 배터리 제조업자 권장 표준의 충전 설정 한계치에 따라 배터리의 과충전을 방지하기 위해 충전 전류를 차단하거나 조정해야 한다. 5.7 배터리 과방전 보호 ESS는배터리 제어 시스템에 대해, 직접 부하에 흐르는 전류를 간섭하거나, 트립 신호를 통해 외부 장비로 하여금 부하에 흐르는 전류를 차단함으로써 배터리 과방전을 방지할 수 있는 수단이 마련되어야 한다.

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5.8 신재생연계(AC연계) - ESS는 상용교류 단상전력과 신재생에너지전원을 이용하여 전기에너지를 저장할 수 있도록 신재생에너지는 전력계통과 반드시 AC로 연계되도록 구성한다. - ESS는 신재생에너지전원의 전력 또는 상용전력을 저장하였다가 정전 시 또는 계통에서 피크부하가 발생할때 사용하는 것을 주목적으로 한다. 5.9 통신기능 - ESS의 인버터는 특정 정보를 스마트미터(AMI)에 제공할 수 있는 통신기능을 가지도록 제작되어야 한다. - 특정 정보는 ESS의 출력량과 충방전상태, On/Off상태 등을 포함해야 한다.

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전기저장장치(ESS) 1부 계통연계조건

분산형전원

용량 합계(kW)

주파수 차

(△f, Hz)

전압 차

(△V, %)

위상각 차

(△φ,。)

500 이하 0.3 10 20

500 초과 ~ 1,500

이하 0.2 5 15

1,500 초과 0.1 3 10

표 2. 배전계통접속을 위한 동기화변수 제한범위

전압 범위 (기준 전압에 대한 비율 %) 고장 제거 시간 (초)

V < 50 0.16

50 ≤ V < 88 2.00

110 < V < 120 1.00

V ≥ 120 0.16

표 3. 전압변동에 따른 ESS 분리시간

18


ESS 발전 용량 주파수 범위 (Hz) 고장제거 시간 (초)

≤ 30 kW > 60.5 0.16

< 59.3 0.16

> 30 kW

> 60.5 0.16

< {59.3 - 57.0}

정정치 조정 가능

0.16 - 300

(조정 가능)

< 57.0 0.16

표 4. 주파수변동에 따른 ESS 분리시간

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전기저장장치(ESS) 1부 형식시험

시험 항목 절

제어 및 감시신호 7.2

전압변동 허용시험 7.3

주파수변동 허용시험 7.4

단락전류 차단시험 7.5

동기화 시험 7.6

충전 및 방전시험 7.7

효율시험 7.8

교류출력 직류분 검출시험

7.9

플리커 제한시험 7.10

통신시험 7.11

외함보호등급 시험 7.12

전자파내성 시험 7.13

전자파장해 시험 7.14

소음 시험 7.15

고조파 측정 시험 7.16

7 형식시험

7.1 검사조건 7.2 제어및감시신호 7.3 전압변동허용시험 7.4 주파수변동허용시험 7.5 단락전류 차단시험 7.6 동기화시험 7.7 충전및방전시험 7.8 효율시험 7.9 교류출력직류분검출시험 7.10 플리커제한시험 7.11 통신시험 7.12 외함보호등급시험 7.13 전자파내성시험 7.14 전자파장해시험 7.15 소음측정시험 7.16 고조파측정시험

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표 7. 제어 및 감시신호

감시대상 표시방법 회로분리차단기

과전압 알람경보 차단기동작

부족전압 알람경보 차단기동작

배터리온도제어 감시 차단기동작

배터리과방전 알람경보 차단기동작

PCS 온도상승 알람경보 차단기동작

배터리유닛고장 알람경보 차단기동작

통신실패 알람경보 차단기동작

표 8. 정상상태 입력주파수 허용차시험

주파수범위

Hz

차단시간

s

> 60.5 0.16

< 59.3 0.16

주파수허용변동Hz 전압허용변동% 전압위상각허용변동(°)

0.3 10 20

표 9. 동기화시험

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포트 시험 항목 시험방법 표준 기준 값 성능(합격판정기준)

외함포트

ESD KS C IEC 61000－4-2 4 kV CD

또는 8 kV AD B

진폭변조된라디오주파수전자장

KS C IEC 61000－4-3 80∼1000 MHz

10 V/m 80 % AM(1 kHz)

A

교류입력및출력포트

고속과도버스트 KS C IEC 61000－4-4 2 kV/5 kHz a B

서지b 1.2/50 us, 8/20 us

KS C IEC 61000－4-5 1 kV c 2 kV d

B

전도라디오주파수 공통모드e

KS C IEC 61000－4-6 0.15∼80 MHz

10 V 80 % AM(1 kHz)

A

직류출력포트 고속과도버스트e KS C IEC 61000－4-4 2 kV/5 kHz 용량성클램프

B

신호및제어포트

고속과도버스트e KS C IEC 61000－4-4 2 kV/5 kHz 용량성클램프

B

서지f 1.2/50 us, 8/20 us

KS C IEC 61000－4-5 1 kV e, f B

전도라디오주파수 공통모드e

KS C IEC 61000－4-6 0.15∼80 MHz

10 V 80 % AM(1 kHz)

A

표10. ESS 최소 EMC 내성요건

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- 용량 (3상 380V, 150kW 이하)

- 역조류 무

- 전지종류 : 국제표준 (리튬, 납축전지, 니켈카드뮴, 니켈수소, 나스 등)

- 통신기능 포함(원격 감시 및 제어 가능) (IEC 61850, DNP 3.0)

- 옥내용, 옥외용

- 상용전원, 신재생(태양광, 풍력 등)

- 계통 연계형, 독립 운전형

- 전지-전력변환기 일체형, 전지-전력변환기 분리형

- 시험항목 및 기준은 포함

- 세부 방법 및 설치에 관해서는 본 표준에서 제외(부록으로 첨부)

- 전력변환/전지/전력변환+전지 모듈, 시험 항목 및 기준(FAT, SAT)

- 효율은 일반적인 내용만 명시하고 제조사의 기준에 맞게 측정

23

3. 전기저장장치 2부 기술표준


24


이 표준은 상용 교류 삼상 전력과 분산형전원을 이용하여 축전장치에 전기에너지를 저장하였다가 필요 시 사용하 는 중 소 규 모 (10kW – 150kW)의 전기저장장치에 적용한다. 이 표준에 적용되는 전기저장장치는 분산형전원 전력 또는 상용전력을 저장하였다가 정전 시 또는 계통에서 피크부하가 발생할 때 수요관리 용으로 사용하는 것을 주 목적으로 한다. 이 표준은 다음의 전기저장장치에 적용한다. - 저압계통에 연계할 수 있 는 150kW 미 만 의 전기저장장치

25


26

시험계열 시험 명 시험항목 단독형 단독형

(신재생)

계통

연계형

신재생 연동

계통연계형

1. 기본 일반시험

표기 및 식별 ○ ○ ○ ○

단자 와 접속 ○ ○ ○ ○

동작기능정보 및

시각화 ○ ○ ○ ○

IP코드시험 △ △ △ △

직접접촉보호시험 ○ ○ ○ ○

절열저항측정 ○ ○ ○ ○

절연내력시험 ○ ○ ○ ○

공간거리 및

연면거리 ○ ○ ○ ○

볼 프레셔시험 ○ ○ ○ ○

글로우와이어 시험 ○ ○ ○ ○

내 트래킹시험 ○ ○ ○ ○

기계적강도 ○ ○ ○ ○

소음시험 △ △ △ △

전기저장장치(ESS) 2부 형식시험 내용

27


2.기본 성능 확인시험

충전시험 ○ ○ ○ ○

방전시험 ○ ○ ○

용량확인시험 ○ ○ ○ ○

효율시험 ○ ○ ○ ○

휴기기간시험 ○ ○ ○ ○

정격출력전압 및

정격전류확인

시험

○ ○ ○ ○

내부과전류

보호시험 ○ ○ ○ ○

내부단락

보호시험 ○ ○ ○ ○

직류검출시험 ○ ○ ○ ○


(신재생)

계통

연계형

신재생 연동

계통연계형

28


3 전자기

적합성시험 전자기적합성시험 ○ ○ ○ ○

4 신재생

전원

연동시험

신재생 전원 입출력 × ○ × ○

효율 시험 × ○ × ○

충전 및 방전 시험 × ○ × ○


(신재생)

계통

연계형

신재생 연동

계통연계형

29


5. 계통

연계시험

주파수 동기화시험 × × ○ ○

전압변동시험 × × ○ ○

주파수변동시험 × × ○ ○

계통사고모의시험 × × △ △

무효전력보상시험 × × △ △

통신확인시험 × × △ △


(신재생)

계통

연계형

신재생 연동

계통연계형

30

○ 은 필수시험항목, △ 는 선택시험항목, × 는 해당 없음


시험계열 시험명 시험항목 리튬계열

ESS

납 계열

ESS 기타

추가시험 (배터리 종류별 시험)

과충전

보호시험 ○ ○ ○

과방전

보호시험 ○ ○ ○

배터리

균등화시험 △ △ △

과열보호시험 ○

○

○

31

전기저장장치(ESS) 2부 <기본성능시험>

6.2 기본성능시험 초기 SOC의 영향이 없는 상태에서 시험을 실시한다. 6.2.1 충전시험 - ESS에 정격전력(W)로 입력한다. 입력되는 전압, 전류, 전력을 측정한다. - 단전지 또 전지시스템의 전압을 측정한다. - 5.2항에서 제시한 단전지 또는 전지시스템의 완전방전전압에서 완전충전전압까지 충전한다. - 충전시간은 약 1 시간 단위로 충전한다. - ESS가 자체적으로 충전을 중단 할 때까지 충전하고 충전된 전력량을 측정한다. <적합기준> 충전된 입력전력량이 정격입력전력량의 ±5 %이내여야 한다.

32


6.2.2 방전시험 - ESS에 정격전력(W)로 출력한다. 출력되는 전압, 전류, 전력을 측정한다. - 단전지 또 전지시스템의 전압을 측정한다. - 5.2항에서 제시한 단전지 또는 전지시스템의 완전충전전압에서 완전방전전압까지 방전한다. - 충전시간은 약 1 시간 단위로 방전한다. - ESS가 자체적으로 방전을 중단 할 때까지 충전하고 충전된 전력량을 측정한다. <적합기준> 방전된 측정된 출력전력량이 정격출력전력량의 ±5 % 이내여야 한다. 6.2.3 용량확인시험 - 9.2.2항에서 출력전력량을 측정한다. <적합기준> 출력전력량이 정격출력전력량의 ±5 % 이내여야 한다.

33


6.2.4 효율시험 - 9.2.1항 및 9.2.2항의 충전 또는 방전하는 동안의 전력량은 다음방법으로 적산한다. - 충전 및 방전이 시작되면 일정시간 마다 (1초 이내) 전류 및 전압을 측정하여 적산한다. - 총 충전전력량과 방전전력량을 식(1)를 이용해서 에너지 효율을 계산한다.

34


6.2.5 휴지기간시험 - ESS 휴지 기간 동안 필요한 배터리시스템의 기능을 제어할 수 있게 하기 위한 보조 전원을 포함한다. 설계 방식에 따라 정상적인 휴지상태에서 다음의 기능이 포함 될 수 있다. # 배터리 시스템의 전지 균등화기능 # 정기적인 배터리시스템 제어장치 wake-up 활동 - 대기전력손실은 배터리시스템 자체의 고유 자기 방전과 전지 균등화에 필요한 회로 자체의 특정 기능을 위해 사용되는 소비전력을 포함한다. - ESS는 완전충전 상태에서 휴지 시간 동안 방치한다. 이 시험은 상온(25℃ ± 4K)에서 수행되어야 한다. 주어진 ESS는 최소 12시간을 시험 온도에서 보관해야 한다. # 완전충전상태(9.2.1항에 따라서 충전전력량을 측정을 한다 # 휴지 기간 720 시간 (30일) # 휴지 기간 후 방전시험을 실시를 한다. # 방전전력량을 측정을 한다. # 대기전력손실 = 충전전력량 – 휴지 기간후 방전전력량 <적합기준> 휴지시간 후 ESS는 정상동작 해야 한다.

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6.2.6 내부과전류보호시험 - AC 과전류보호 : AC 과전류차단기는 KS C IEC 60947-2에 따라서 시험한다. - DC 과전류보호 : DC 과전류차단기는 KS 표준에 따라 시험한다. 6.2.7 내부단락보호시험 - AC 단락보호 : AC 과전류차단기는 KS C IEC 60947-2에 따라서 시험한다. - DC 단락보호 : DC 과전류차단기는 KS 표준에 따라 시험한다. 6.2.8 직류검출시험 - 1부의 7.9에 따라서 시험한다. - 내부에 변압기가 있는 경우 시험을 생략할 수 있다.

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이 표준은 상용 교류 전력 또는 분산형전원을 이용하여 축전장치에 전기에너지를 저장하였다가 필요 시 사용하는 전기저장장치에 적용한다. 본 전기저장장치는 전지와 BMS, PCS, PMS, EMS 등으로 구성된다.이 표준은 수용가의 구내에 설치하는 150kW이상의 수요관리용전기저장장치에 적용하며, 한 개소에 다수의 전기저장장치가 설치된 경우에도 적용할 수 있다. 단, 수용가의 접속점에 역전력계전기를 설치하여, 전기저장징치의 전력이 전력계통으로 흘러 들어가는 역전력이 발생되지 않는 것으로 한다. 또한 이 표준은 전기저장장치의 구성 개체에 대한 성능이 아니라, 전체 전기저장장치의 성능에 대하여 규정한다.

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4. 전기저장장치 3부 기술표준(안)


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전력변환장치

PMS

PCS

BMS

전지

EMS

EES

주 회로 차단기

회로분기 차단기

NOC

분산형 전원

수용가

부하

전기저장장치(ESS) 3부 적용범위(운용모델)

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전기저장장치(ESS) 3부 적용범위(Architecture)

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전기저장장치(ESS) 3부 적용범위(계통연계요구사항)

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1. 연계용량조건 150kW 이상의EESsystem은 원칙적으로 교류삼상 22,900V의 특고압에 연계하여 사용하여야 하지만 , 특고압수용가의 내부에서는 저압에 연계하여 사용할 수 있다. 단, EES system의 방전전력이 전력계통으로 흘러나가는 역전력이 발생하지 않도록 반드시 계통 접속점에 역전력계전기(RPR)를 설치하여야 한다. 2. 역률조건 EES system의 연계점의역률은원칙적으로 90% 이상을 유지하도록 한다. 다만, 수용가 내부에 설치할 경우에는 전체 수용가의 역률 유지 기준에 따르도록 한다. 또한, EES의 역 률 은 계 통 측 에 서 볼 때 진 상 역 률 (EES 측 에 서 볼 때 지상역률이)이 되지 않도록 함을 원칙으로 한다

전기저장장치(ESS) 3부 적용범위(BMS요구사항)

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1. 계측기능 - Cell단위Voltage/Current/Temperatue : 단전지별 전류, 전압, 온도측정 - Module(Rack)단위voltage/Current/Temperature: 모듈(랙)별전류, 전압, 온도측정 - 시스템단위voltage/Current/Temperature: 시스템전체전류, 전압, 온도측정 2. 계산기능 - SOC Estimation : 전지충전상태계산 - SOH Estimation : 전지수명계산표시/경보기능 - 과충전상태의 표시 및 경보 - 과방전상태의 표시 및 경보 - 과전류상태의 표시 및 경보 - 과온도상태의 표시 및 경보 - 전지균등화 상태의 표시 및 경보 - BMS내부의통신오류상태의표시 및 경보

전기저장장치(ESS) 3부 적용범위(BMS요구사항)

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3. 제어/보호기능 - 전지과충전보호 :EES system 제조업자의 충전설정한계치에따 라 전지의 과충전을 방지하기위한 장치를 설치하여 충전전류를차단하거나 조정해야한다. - 전지과방전보호 :EES system 제조업자의 방전설정한계치에따라 전지의 과방전을 방지하기위한 장치를 설치하여 방전전류를차단하거나 조정해야 한다. - 전 지 균 등 화 기 능 : EES system 제 조 업 자 가 제 시 한 전지균등율에 따라 직렬 및 병렬로 연결된 단전지 또는 전지시스템 간 전압을 균등하게 맞추기 위한 장치를 설치하여, 셀 간 전압을 조정해야 한다. - 과열보호기능 : EES system제조업자가제시한온도범위를벗어나는경우이를보호하기위한보호장치를 설치하여 과열상태를 차단하거나 조정해야 한다. - 랙(RACK)간제어기능 : EES system의 랙간 병렬운전중 이상(전압, 온도 등)상태가발생하면 차단하거나 제어하는 기능을 가져야 한다.

전기저장장치(ESS) 3부 적용범위(PMS요구사항)

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1. 계측기능 a) PCS :전압, 전류, 전력, 역률, 주파수, 충방전운전모드 등 b) BMS : 전압, 전류, 온도, SOC, SOH 등 ※ PCS에서 현장제어를 하는 경우도 PCS 제어정보를 수집할 수 있어야 한다. 2. 저장기능 a) PCS 및 BMS계측기능에 정의된 정보를 사용자의 요구에 따라 일정기간 저장하도록 한다. b) 상태정보의 통신주기는 사용자의 요구에 따라 정한다. 3. 제어기능 a) 전압, 전류기준의 충전제어 b) 전압, 전류기준의 방전제어

4. 보호기능

a) 과전압, 저전압, 과전류, 주파수편차 등


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시험계열 시험 명 시험항목 독립형

독립형

(분산형연

동)

계통연계형

계통연

계형

(분산형

연동)

1. 기본일반 시험

표기 및 식별 5.1.2/5.1.3/6.

2.1 ○ ○ ○ ○

단자 와 접속 5.1.4/6.2.2 ○ ○ ○ ○

기능정보 및

시각화 5.1.5/6.2.3 ○ ○ ○ ○

IP보호등급시험 5.1.6/6.2.4 △ △ △ △

직접접촉보호시

험 5.1.7/6.2.5 ○ ○ ○ ○

절연저항측정 5.1.8/6.2.6 ○ ○ ○ ○

절연내력시험 5.1.9/6.2.7 ○ ○ ○ ○

공간거리 및연면거리 5.1.10/6.2.8 ○ ○ ○ ○

볼 프레셔시험 5.1.11/6.2.9 ○ ○ ○ ○

글로우와이어

시험 5.1.12/6.2.10 ○ ○ ○ ○

기계적충격시험 5.1.13/6.2.11 ○ ○ ○ ○

비상스위치동작

시험 5.1.1/6.2.12 ○ ○ ○ ○


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2.기본성능

시험

충전기능시험 5.2.1/6.3.1 ○ ○ ○ ○

방전기능시험 5.2.2/6.3.2 ○ ○ ○ ○

용량확인시험 5.2.3/6.3.3 ○ ○ ○ ○

효율시험 5.2.4/6.3.4 ○ ○ ○ ○

자기방전율시

험 5.2.5/6.3.5 △ △ △ △

휴지기간시험 5.2.5/6.3.5 △ △ △ △

3.전자기적

합성 시험 전자기적합성

시험 5.3/6.4 ○ ○ ○ ○

4 신재생

전원

연동시험

충전 시험 5.4/6.5 × ○ × ○

방전 시험 5.4/6.5 × ○

× ○


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5.

계통연계

시험

연계용량 및

역전력계전기시험 5.5.1/6.6.1 ○ ○ ○ ○

동기화시험 5.5.2/6.6.2 × × ○ ○

전압변동허용시험 5.5.3/6.6.3 × × ○ ○

역률시험 5.5.4/6.6.4 ○ ○ ○ ○

분리시간시험 5.5.5/6.6.5 × × ○ ○

주파수변동허용시험 5.5.6/6.6.6 × × ○ ○

직류검출시험 5.5.7/6.6.7 × × ○ ○

단독운전방지시험 5.5.8/6.6.8 × × ○ ○

통신적합성시험 5.5.9/6.6.9 × × △ △

6.

BMS

성능시험

계측기능시험 5.6/6.7.1 ○ ○ ○ ○

계산기능시험 5.6/6.7.2 ○ ○ ○ ○

표시/경보기능시험 5.6/6.7.3 ○ ○ ○ ○

전지과충전

보호시험 5.6/6.7.4 ○

○ ○ ○

전지과방전

보호시험 5.6/6.7.5 ○

○ ○ ○

배터리 균등화 시험 5.6/6.7.6 ○ ○ ○ ○

과열보호시험 5.6/6.7.7 ○ ○ ○ ○

랙간 제어기능시험 5.6/6.7.8 ○ ○ ○ ○

전기저장장치(ESS) 3부 <계통연계시험>

1. 연계용량 및 역전력계전기시험 5.5.1의 요구조건에 따라서 EES system의 연계용량 및 역전력계전기(RPR)의 동작시험을 수행한다. 연계용량은 충, 방전을 기준으로 정격용량을 확인하고, 역전력계전기는 역방향으로 조류가 흐르는 경우 동작하는지 확인한다. <적합기준으로 EES system의 정격운전이 가능해야하며역전력계전기가 정상적으로 동작되어야 한다.> 2. 역률시험 5.5.4의 요구조건에 따라서 EES system의 역률시험을 수행한다. 연계운전 상태에서 접속점의 역률을 측정한다. <적합기준으로 EES system의 충전과 방전시에 지상 90% 이상을 만족해야 한다.>

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전기저장장치(ESS) 3부 <BMS성능시험>

6.7.1 계측기능시험 5.6의 요구조건에 따라서BMS의 계측기능시험을 수행한다. 셀과 모듈, 시스템 단위로 계측항목을 평가한다. 제조사가 제시한 사항에 대하여 계측치의 정도를 측정한다. <적합기준으로 계측기능이 정상적으로 동작하고 계측오차가 허용치를 만족해야 한다.> 6.7.2 계산기능시험 5.6의 요구조건에 따라서 BMS의 계산기능시험을 수행한다. SOC와 SOH에 대하여 제조사가 제시한 기능을 평가한다. <적합기준으로 계산기능이 정상적으로 동작하고 계산오차가 허용치를 만족해야 한다.>

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6.7.3 표시/경보기능시험 5.6의 요구조건에 따라서 BMS의 표시/경보기능시험을 수행한다. 제조사가 제시한 항목에 대하여 동작상황을 평가한다. < 적합기준으로 표시/경보기능이 정상적으로 동작해야 한다.> 6.7.4 과충전보호시험 5.6의 요구조건에 따라서EES system의과충전보호시험을 수행한다.단전지 또는 전지시스템의 전압을 측정하여, 충전완료전압에 도달하였을 경우충전이 차단되는지 확인한다. <적합기준으로 충전완료전압에 도달하였을 경우 충전이 차단되어야 한다.> 6.7.5 과방전보호시험 5.6의 요구조건에 따라서 EES system의과방전보호시험을 수행한다. 단전지 또는 전지시스템의 전압을 측정하여, 방전완료전압에 도달하였을 경우 방전이 차단되는지 확인한다. <적합기준으로 방전완료전압에 도달하였을 경우 방전이 차단되는지 여부를 확인한다.>

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6.7.6 전지균등화시험 5.6의 요구조건에 따라서 EES system의 전지균등화시험을 수행한다. 제조자가 제시한 조건에 따라 시험을실시하며, 기능이 없는 경우에는 생략될 수 있다. <적합기준으로 전지균등화율이 설정치 이하이어야 한다.> 6.7.7 과열방지시험 5.6의 요구조건에 따라서 EES system의 과열방지시험을 수행한다.충전 및 방전시에 단전지 또는 전지시스템의 온도를 측정한다. 충전과 방전시의 시험방법은 다음과 같다. - 충전할 때 온도범위를1℃벗어나는 경우 충전기능이 1초 이내에 차단되는지 확인한다. - 방전할 때 온도범위를1℃ 벗어나는 경우 방전기능이 1초 이내에 차단되는지 확인한다. <적합기준으로 온도범위를 벗어나는 경우 기준에 따라 차단해야 한다.>

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6.7.8 랙간 제어시험 5.6의 요구조건에 따라서 EES system의 랙간 제어기능시험을 수행한다. 제조자가 제시한 조건에 따라 시험을 실시하며, 기능이 없는 경우에는 생략될 수 있다. <적합기준으로 이상상태 시에 랙간 제어기능이 정상적으로 동작해야 한다.>

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www.sgstandard.org

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스마트그리드 표준화 공청회 - ksga.org 장, 피부하시(주간)에 사 용하는 부하평준화(Load leveling)를 통해 전력운영 의 최적화에 기여할 수 있