축전지 저장발전소

Battery storage power station
테하카피 에너지 저장 프로젝트, 테하카피, 캘리포니아

배터리 저장 발전소(battery storage power station)는 배터리 그룹을 이용하여 전기 에너지를 저장하는 에너지 저장 발전소의 일종입니다.배터리 스토리지는 전기 그리드에서 가장 빠르게 대응할 수 있는 디스패치 가능한 전력 공급원으로, 배터리 스토리지가 1초 이내에 대기 전력에서 최대 전력으로 전환되어 그리드의 우발 상황에 대처할 수 있기 때문에 이러한 그리드를 안정화하는 데 사용됩니다.[1]

배터리 저장 파워 스테이션은 일반적으로 몇 시간 동안 최대 정격 전력으로 출력할 수 있도록 설계되어 있습니다.배터리 스토리지는 단기 피크 전력[2]정전 가능성을 최소화하기 위한 작동 예비주파수 제어와 같은 부수적인 서비스에 사용될 수 있습니다.이 장치들은 종종 다른 활성 또는 사용되지 않는 발전소에 설치되거나 그 근처에 설치되며 비용 절감을 위해 동일한 그리드 연결을 공유할 수 있습니다.배터리 저장 공장은 연료를 공급할 필요가 없고 발전소에 비해 소형이며 굴뚝이나 대형 냉각 시스템이 없기 때문에 필요에 따라 고객 부하에 가까운 도심 지역에 신속하게 설치 및 배치할 수 있습니다.

2021년 기준으로 가장 큰 개별 배터리 저장 발전소의 전력 및 용량은 가장 일반적인 형태의 그리드 에너지 저장 장치인 가장 큰 펌프식 저장 발전소전력용량보다 몇 배 작습니다.예를 들어, 세계에서 두 번째로 큰 Bath County 펌프 저장 스테이션은 24개를 저장할 수 있습니다.1단계 비스트라에너지 모스랜딩 에너지 저장시설 1.2 저장 가능한 전력 GWh, 디스패치 3GWhGWh와 300MW를 디스패치합니다.[3]그러나, 그리드 배터리는 반드시 대용량일 필요는 없으며, 더 큰 중복성과 더 큰 전체 용량을 위해 더 작은 배터리를 그리드 전체에 걸쳐 광범위하게 배치할 수 있습니다.

2019년 현재 배터리 전력 저장량은 오픈사이클 가스터빈 전력보다 저렴하며, 전 세계적으로 약 365GWh의 배터리 저장량이 배치되어 매우 빠른 속도로 성장하고 있습니다.[4]배터리 스토리지에서 발생하는 평준화된 전기 비용은 빠르게 하락하여 2020년 현재 1MW당 미화 150달러로 2년 만에 반 토막이 났습니다.[5][6][7]

시공

데이터 센터에서 사용하는 충전식 배터리 뱅크
West Virginia의[8][9] Beech Ridge Energy Storage System에 설치된 선적용 컨테이너에 포장된 인산철 리튬 배터리 모듈

배터리 저장 발전소와 무정전 전원 장치(UPS)는 기술과 기능 면에서 동등합니다.그러나 배터리 저장 발전소는 더 큽니다.

안전과 보안을 위해 실제 배터리는 창고나 컨테이너와 같은 자체 구조물에 보관됩니다.UPS와 마찬가지로 전기 화학 에너지가 직류(DC)의 형태로 저장되거나 방출되는 반면, 전력 네트워크는 대개 교류(AC)로 작동된다는 점이 한 가지 우려됩니다.이러한 이유로, 배터리 저장 발전소들을 고전압 네트워크에 연결하기 위해 추가적인 인버터들이 필요합니다.이러한 종류의 전력 전자 장치에는 일반적으로 고전압 직류(HVDC) 전송에 사용되는 GTO 사이리스터가 포함됩니다.

전력 대 에너지 비율, 예상 수명 및 비용에 따라 다양한 축전지 시스템이 사용될 수 있습니다.1980년대에 납축전지는 최초의 배터리 저장 발전소에 사용되었습니다.이후 수십 년 동안 니켈-카드뮴 및 나트륨-황 배터리의 사용이 증가했습니다.[10]2010년 이후, 전기 자동차 산업으로 인해 리튬 이온 배터리에 의존하는 유틸리티 규모의 배터리 저장 공장이 증가하고 있으며, 이는 이 기술의 비용이 급격히 감소했기 때문입니다.리튬 이온 배터리가 주로 사용됩니다.유동식 배터리 시스템이 등장했지만, 납축 배터리는 여전히 소규모 예산 애플리케이션에 사용되고 있습니다.[11]

안전.

고온에서 작동하는 일부 배터리(나트륨-황 배터리) 또는 부식성 부품을 사용하는 배터리는 달력 노화 또는 사용하지 않더라도 고장이 발생할 수 있습니다.다른 기술은 사이클 노화 또는 충전-방전 사이클에 의한 열화로 인해 어려움을 겪습니다.이러한 열화는 일반적으로 높은 충전 속도에서 더 높습니다.이러한 두 가지 노화는 성능 저하(용량 또는 전압 저하), 과열을 유발하며, 결국 심각한 고장(전해질 누출, 화재, 폭발)을 초래할 수 있습니다.

후자의 예로는 화재가 발생한 질롱테슬라 메가팩,[12][13] 애리조나의 배터리 농장 화재 및 그에 따른 폭발, 모스 랜딩 배터리 농장 화재 등이 있습니다.[14]영국 클레브 태양광 발전소 반대 주거 시위 과정에서 배터리 모듈 화재와 폭발 가능성에 대한 우려도 제기됐습니다.[15]미국 일리노이주에서 발생한 배터리 화재로 '수천 명의 주민'이 대피하는 사태가 벌어졌고, 한국에서는 2년간 23건의 배터리 농장 화재가 발생했습니다.배터리 화재는 부식성이 강하고 유독한 불화수소를 포함한 많은 위험한 가스를 방출할 수 있습니다.[16]

일부 배터리는 노후화로 인한 성능 저하를 방지하기 위해 유지보수가 가능합니다.예를 들어, 밀봉되지 않은 납축 배터리는 과충전 시 수성 전해질로부터 수소와 산소를 생성합니다.배터리 손상을 방지하기 위해 물을 정기적으로 보충해야 하며, 폭발 위험을 방지하기 위해 가연성 가스를 배출해야 합니다.그러나, 이러한 유지보수는 비용이 발생하며, Li-Ion과 같은 최근의 배터리는 유지보수 없이도 수명이 길도록 설계되어 있습니다.따라서 현재 시스템의 대부분은 안전하게 밀봉된 배터리 팩으로 구성되어 있으며, 성능이 지정된 임계값 아래로 떨어지면 전자적으로 모니터링되고 교체됩니다.

때때로 배터리 저장 파워 스테이션은 배터리 전력을 절약하기 위해 플라이휠 저장 파워 시스템으로 제작됩니다.[17]플라이휠은 오래된 배터리 공장보다 급격한 변동을 더 잘 처리할 수 있습니다.[18]

운전특성

배터리 저장 발전소는 기계 부품이 없기 때문에 10ms 이하로 매우 짧은 제어 시간과 시작 시간을 제공합니다.[citation needed]따라서 전기 전력 네트워크가 최대 용량에 가깝게 작동할 때 발생하는 빠른 진동을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.이러한 불안정성(30초 이상의 주기를 가진 전압 변동)은 지역 정전을 야기할 수 있는 진폭의 피크 전압 스윙을 발생시킬 수 있습니다.적절한 크기의 배터리 저장 발전소는 이러한 진동을 효율적으로 방지할 수 있으므로, 전력 시스템이 최대 용량으로 작동하는 지역에서 주로 응용할 수 있으므로 불안정 위험이 있습니다.[citation needed]그러나 일부 배터리는 제어 시스템이 충분하지 않아 중간 정도의 작동 중단 시 고장이 발생합니다.[19]또한 배터리는 최대 몇 시간 동안 최대 면도를 할 때 일반적으로 사용됩니다.[2]

배터리 저장 시스템은 주파수 안정화와 같은 시스템 서비스를 제공하면서 현물 시장에서 활성화될 수 있습니다.[20]차익거래는 배터리 저장장치의 작동 특성으로부터 이익을 얻을 수 있는 매력적인 방법입니다.

독립형 전력 시스템에서 간헐적 재생 에너지원과 함께 저장 플랜트를 사용할 수도 있습니다.

슈베린(Schwerin)의 배터리 저장 발전소 (실내 전경 2014, 축전지 모듈식 열)

프로젝트

250–280 MW NV 에너지 및 Google

NV 에너지는 구글과의 파트너십을 통해 "세계 최대 배터리 지원 태양광 기업 계약"을 체결했다고 발표했습니다.250–280 MW 배터리 스토리지를 갖춘 네바다주에 위치한 이 새로운 프로젝트는 라스베가스 근처에 위치한 Google의 Henderson 데이터 센터에 전력을 공급할 것입니다.[21]

400MWh 남부 캘리포니아 에디슨 프로젝트

2015년에 건설 중인 400 MWh (4시간 동안 100 MWh) Southern California Edison 프로젝트입니다.AES Energy가 개발한 리튬이온 배터리 시스템입니다.캘리포니아 남부 에디슨은 배터리 저장 가격이 다른 전기 발전기와 견줄 만하다는 사실을 발견했습니다.[22]

북길보아, 이스라엘 프로젝트

2023년 5월, 이스라엘 정부는 북부 길보아 지역에 4개의 배터리 저장 발전소를 건설할 것이라고 발표하여, 현재까지 이스라엘에서 가장 큰 에너지 저장 프로젝트 중 하나가 되었습니다.초기 구축은 총 800MW/3,200MWh로, 4개 에너지 저장 시설은 각각 200MW의 용량을 보유하게 되며, 4개 모두 4시간의 저장 기간을 보유하게 됩니다.[23][24][25]

인도네시아 250MWh

현재(2016년 2월) 인도네시아에서 250MWh 배터리 스토리지를 건설 중입니다.인도네시아에는 약 500개의 마을이 공급되어야 하는데 지금까지 석유의 전력 공급에 의존하고 있습니다.과거에는 가격 변동이 심했고 정전이 자주 발생했습니다.이제 전력은 풍력과 태양열을 통해 생산될 것입니다.[22]

영국

2016년 영국 내셔널 그리드는 EFR(Enhanced Frequency Response) 경매에서 200 MW의 에너지 저장소에 대한 계약을 체결했습니다.경매에서 내셔널 그리드는 EDF 에너지 재생 에너지, 바텐폴, 저탄소, E 등 7개 공급업체의 8개 입찰을 수락했습니다.ON UK, Element Power, RES 및 Bellectric.성공적으로 제출된 각 부지의 용량은 10MW에서 49MW까지 다양했습니다.[26]

펜소파워의 미니 배터리 에너지 저장 프로젝트는 2019년 12월 윌트셔주 미니티 인근에서 공사를 시작했습니다.[27]중국 투자는 금융을 제공했고 중국 화넝 그룹은 건설과 운영을 담당했습니다.설계 용량은 LiFe를 사용하여 136 MWh입니다.PO4 배터리.[28][27]프로젝트의 주요 장비는 중국 기업이 제조 및 통합하였으며 장비의 80% 이상은 중국에서 생산되었습니다.[29][30]2021년 7월 가동을 시작해 유럽에서 가장 큰 축전지 시설로 알려졌습니다.[31]2020년 펜소파워는 2021년 완공을 목표로 266MWh까지 프로젝트를 확장하기로 결정했습니다.[27][32]

2022년 11월, 테슬라 메가팩 리튬 이온 배터리를 사용한 필스우드 198MWh 배터리 저장 시스템이 코팅엄 근처의 크레이크 벡 변전소에 도거 뱅크 윈드 팜을 위해 위탁되었습니다.[33][34]

에보닉 건전지 보관소

에보닉은 2016년과 2017년에 가동될 15MW 용량의 배터리 저장 발전소 6기를 건설할 예정입니다.이 발전소는 독일 노르트라인베스트팔렌주 헤르네, 뤼넨, 뒤스부르크발섬의 발전소 부지와 자를란트의 벡스바흐, 펜네, 바이허에 위치할 예정입니다.[35][36]

호주 원주민 커뮤니티를 위한 스토리지

복합 태양광 시스템과 디젤 발전기로 구성된 호주 원주민 공동체의 기존 시스템은 리튬 이온 배터리에 의해 하이브리드 시스템으로 확장될 예정입니다.배터리의 용량은 약 2MWh, 출력은 0.8MWh이며, 과잉된 태양열을 저장하고, 기존의 네트워크 형성 기능인 네트워크 관리, 디젤 발전기의 네트워크 안정화 기능을 대신합니다.따라서 낮 동안 디젤 발전기를 끌 수 있으므로 비용 절감으로 이어집니다.또한 하이브리드 시스템에서 재생에너지 비중이 크게 증가합니다.이 시스템은 호주 원주민들의 에너지 시스템을 변화시키기 위한 계획의 일부입니다.[37]

중국

2022년 중국은 800MWh 레독스 흐름 배터리와 바나듐 전해질로 구성된 배터리 농장을 그리드에 연결했습니다.최대 4시간 동안 200MW의 전력을 공급할 수 있는 세계 최대 규모의 배터리 농장입니다.[38]발전소는 다롄시에 위치해 있으며, 2022년 5월에 절반의 용량인 1단계가 상업 운전에 들어갔습니다.[39]

가장 큰 그리드 배터리

저장 용량별 최대 배터리 저장 발전소 10곳
이름. 시운전일자 에너지(MWh) 전력(MW) 기간(시간) 유형 나라 위치/좌표 Refs
비스트라 모스 랜딩 포대 2021년 2분기 — 2023년 3분기 3000 750 4 리튬이온 미국 모스랜딩 [40][41][42]
크림슨 2022년10월 1400 350 4 리튬이온 미국 리버사이드 군 [43]
사막햇빛 2022년8월 920 230 4 리튬이온 미국 리버사이드 군 [44]
매너티 에너지 저장소 2021년 12월 900 409 2.25 리튬이온 미국 사우스포크 솔라, 플로리다 [45][46][47][48]
디아블로 에너지 저장소 2022 800 200 4 리튬이온 미국 콘트라 코스타 [49]
모스 랜딩 엘크혼 배터리 2022 730 182.5 4 리튬이온 미국 모스 랜딩 [50][51]
슬레이트, 캘리포니아 2022년 3월 561 140 4 리튬이온 미국 킹스 군 [52]
밸리 센터 2022년 3월 560 140 4 리튬이온 미국 밸리 센터, 캘리포니아 [53]
안데스 180MW 태양광 IIB 2023 560 112 5 리튬이온 칠리 안토파가스타 [54][55]
랭커스터 지역 포대 2022년9월 508 127 4 리튬이온 미국 랭커스터, 캘리포니아 [56]
빅토리안 빅 배터리 2021년 12월 450 300 1.5 리튬이온 호주. 무라불 [57][58]

계획중이거나 공사중인 경우

10대 배터리 발전소 건설 중
이름. 시운전예정일 에너지(MWh) 전력(MW) 기간(시간) 유형 나라 Refs
에드워즈 샌본 2022-2024 3287 리튬이온 미국 [59][60]
레이븐스우드 에너지 저장 프로젝트 2024 2528 316 8 리튬이온 미국 [61][62]
인터젠 DP 월드 런던 게이트웨이 2024 640 320 2 리튬이온 영국 [63]
안데스 태양 4호 2023 735 147 5 리튬이온 칠리 [64]
카폴레이 565 185 3 미국 [65]
북길보아 3200 800 4 이스라엘 [25][23]
CEP Energy, Kurri Kurri 프로젝트 2023 4800 1200 4 리튬이온 호주. [66][67]
와라타 원산지 2025 1915 909 2 리튬이온 호주. [68][69][70]
네오엔 왈라왕 그레이트 웨스턴 배터리 2022 1000 500 4 리튬이온 호주. [71]
에너지 호주 제랄랑 대용량 배터리 2026 1400 350 4 리튬이온 호주. [72]
AGL 리델 대형 건전지 2026 2000 500 4 리튬이온 호주. [73][74]
모로코 - 영국 전력 프로젝트 2027 20000 5000 4 리튬이온 모로코 [75]

시장개척 및 전개

그리드 배터리 시장은 다른 주요 형태의 그리드 스토리지인 양수 발전에 비해 작지만 매우 빠르게 성장하고 있습니다.예를 들어, 미국의 경우 2015년 스토리지 발전소 시장이 2014년 대비 243% 증가했습니다.[76]2021년 미국 내 60MW/240MWh(4시간) 배터리 설치 가격은 US$379/사용 가능 kWh 또는 US$292/명판 kWh로 2020년 대비 13% 하락했습니다.[77][78]

2010년 미국은 7개의 배터리 발전소에서 59MW의 배터리 저장 용량을 보유하고 있었습니다.2015년에는 총 49개의 발전소가 351 MW의 용량으로 증가했습니다.2018년 용량은 125개 공장에서 869MW로 최대 1,236MWh의 발전 전력을 저장할 수 있습니다.배터리 저장용량은 2020년 말까지 1,756MW에 [79][80]달했고 2021년 말에는 4,588MW까지 증가했으며 [81]2022년에는 미국 용량이 9GWh/25GWh로 두 배 증가했습니다.[82]

2021년 5월 기준으로 1.3GW의 배터리 스토리지가 영국에서 운영되고 있으며, 향후 몇 년 동안 16GW의 프로젝트가 잠재적으로 배치될 수 있습니다.[83]2022년 영국 용량은 800MWh 증가하여 2.4GWh/2.6GWh로 종료되었습니다.[84] 유럽은 1.9GWh를 추가했으며 몇 가지 프로젝트가 더 계획되어 있습니다.[85]

2020년 중국은 배터리 저장용량에 1,557MW를 추가하였으며, 태양광 프로젝트의 저장시설은 전체 전기화학에너지 저장용량 3,269MW로 [86]용량의 27%를 차지하였습니다.[87]

시장에서 많은 움직임이 있습니다. 예를 들어, 일부 개발자들은 전기 자동차의 오래된 배터리로 저장 시스템을 구축하고 있는데, 새로운 배터리의 기존 시스템에 비해 비용을 반으로 줄일 수 있을 것입니다.[88]

참고 항목

참고문헌

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