배터리 에너지 저장 시스템(BESS)을 전력망에 연결하는 것은 기존 태양광 인버터를 연결하는 것보다 더 복잡합니다. BESS 시스템은 전력을 가져오고 내보내고, 다양한 모드(충전, 방전, 대기)로 작동하며, 신중한 엔지니어링이 필요한 방식으로 그리드의 주파수, 전압 및 보호 조정과 상호 작용합니다. 이 가이드에서는 EPC 엔지니어와 프로젝트 개발자가 미국, 유럽 및 국제 BESS 프로젝트를 위해 탐색해야 하는 주요 표준, 보호 요구 사항 및 상호 연결 프로세스 단계를 다룹니다.
BESS 상호 연결은 장비, 안전 및 그리드 코드 표준의 계층화된 스택을 활용합니다.
| 표준 | 범위 | 지역 | 주요 요구 사항 |
|---|---|---|---|
| IEEE 1547-2018 | DER과 전력 시스템의 상호 연결 | 미국 | 전압/주파수 동시 통과, 무효 전력, 단독 운전 방지, 재연결 |
| UL 9540 | 에너지 저장 시스템 및 장비 안전 | 미국/국제 | 시스템 수준 안전, 결함 억제, 화재 안전, 시운전 테스트 |
| UL 9540A | BESS 화재전파 시험 | 미국/국제 | 셀, 모듈, 캐비닛 간 열폭주 전파 방지 |
| UL 1741 SA | 그리드 지원을 위한 고급 인버터 기능 | 미국(CA 규칙 21) | Volt-VAR, Volt-Watt, 주파수-와트 응답, 라이드 스루 |
| IEC 62933-5-2 | 전기화학 기반 EES 안전 요구 사항 | 국제 | BESS 설치를 위한 현장 수준의 전기, 기계 및 화재 안전 |
| EN 50549 / VDE AR N 4105 | DER 상호 연결 요구 사항 | 유럽 | LV/MV 연결, 순간 보상, 무효 전력에 대한 그리드 코드 준수 |
| NFPA 855 | 고정식 에너지 저장 시스템 설치 | 미국 (AHJ 채택) | 실내외 설치, 간격두기, 화재진압, 대피 |
IEEE 1547-2018(및 개정 IEEE 1547a-2020)은 BESS를 포함한 분산 에너지 자원(DER)이 전력 시스템(EPS)에 연결될 때 어떻게 작동해야 하는지를 정의합니다. BESS와 관련된 주요 요구 사항:
전압 및 주파수 동시 적용: BESS 시스템은 오프라인으로 전환되지 않고 지정된 전압 및 주파수 교란을 통해 연결 및 작동 상태를 유지해야 합니다(이전 IEEE 1547-2003 요구 사항). 카테고리 III(가장 엄격하며 일반적으로 대규모 BESS에 요구됨) 규정은 다음과 같습니다.
무효 전력 성능: BESS 인버터는 0.85 선행에서 0.85 지연까지 역률 제어를 지원해야 합니다(범주 B 시스템, ≥500kW). 이를 통해 BESS는 충전/방전 상태와 관계없이 그리드에 volt-VAR 지원을 제공할 수 있습니다.
단독 운전 방지: BESS는 유틸리티 공급이 중단될 때 2초 이내에 이를 감지하고 연결을 끊어야 하며, 이를 통해 BESS가 더 넓은 그리드에서 연결이 끊어진 부하의 "섬"에 전력을 공급하는 것을 방지할 수 있습니다. 감지 방법에는 주파수 드리프트, 전압 시프트 및 능동 단독 운전 방지 알고리즘이 포함됩니다. 동일한 상호 연결 지점에 있는 여러 DER은 단독 운전 방지 감지를 조정해야 합니다.
UL 9540은 미국의 에너지 저장 시스템에 대한 시스템 수준 안전 표준이며 전 세계적으로 점점 더 요구되고 있습니다. 그것은 다음을 다룬다:
UL 9540A는 열 폭주 전파를 평가하는 보완 화재 테스트입니다. 셀, 모듈, 유닛(랙/캐비닛), 설치 수준에서 수행됩니다. 많은 미국 관할권(캘리포니아, 뉴욕, 매사추세츠)에서는 BESS 설치를 승인하기 전에 UL 9540A 테스트 결과를 요구합니다. Econo Solar가 공급하는 BESS에 사용되는 CATL, BYD 및 Pylontech 배터리는 관련 셀 화학 및 모듈 구성에 대한 UL 9540A 테스트 데이터를 전달합니다.
BESS는 상호 연결 지점(POI)에서 전용 상호 연결 보호 계전기로 보호되어야 합니다. 상업용 BESS의 미국 유틸리티 상호 연결을 위한 일반적인 릴레이 기능 설정:
| 릴레이 기능 | ANSI 코드 | 일반적인 설정 범위 | 여행 시간 |
|---|---|---|---|
| 과전압(위상) | 27/59 | >1.10 pu(순간), >1.06 pu(시간 제한) | 0.16초 / 2초 |
| 부족전압(위상) | 27 | <0.88 pu(시간 지정), <0.50 pu(순간) | 2초 / 0.16초 |
| 과주파수 | 81O | >60.5Hz | 0.16초 |
| 저주파수 | 81U | <59.5Hz(시간 지정), <57.0Hz(inst.) | 2초 / 0.16초 |
| 방향성 과전류 | 67 | 유틸리티 보호 연구에 의해 설정됨 | DOCR 조정에 따라 |
| 단독운전 방지(패시브) | 81R (로코프) | >1.0Hz/s 변화율 | 0.2초 |
| 지락 과전류 | 50G/51G | 유틸리티로 설정 | 코디별로 |
정확한 릴레이 설정은 유틸리티 보호 조정 연구를 통해 확인되어야 합니다. BESS 공급업체의 표준 패키지에 있는 일반 설정을 사용하지 마십시오. 유틸리티에는 허가받은 전기 기술자가 서명한 프로젝트별 릴레이 설정 계산이 필요합니다.
미국의 상호 연결 적용 프로세스(FERC 명령 2222, 주 PUC 프로세스)는 일반적으로 다음 단계를 따릅니다.
미국 이외의 지역에서는 BESS 상호 연결 요구 사항이 국가마다 다르지만 유사한 원칙을 따릅니다.
Econo Solar는 미국, 유럽, 호주 및 GCC 상호 연결 요구 사항에 대한 프로젝트별 규정 준수 문서와 함께 CATL, BYD 및 Pylontech의 그리드 지원 BESS 시스템을 공급합니다. 당사의 기술 팀은 귀하의 유틸리티 상호 연결 연구 요구 사항에 맞게 사전 구성된 장비 패키지를 제공할 수 있습니다. 문의하기 BESS 조달상담을 위해
UL 9540은 전체 에너지 저장 시스템에 대한 시스템 수준 안전 표준으로, 전기 안전, 기계적 무결성, BMS 기능 및 열 관리를 다루고 있습니다. UL 9540A는 열폭주 전파(예: 하나의 배터리 셀에서 시작된 화재가 인접한 셀, 모듈 또는 캐비닛으로 확산되는지 여부)를 구체적으로 평가하는 추가 화재 테스트입니다. UL 9540A 테스트는 셀, 모듈, 장치 및 설치의 네 가지 수준에서 수행됩니다. 많은 미국 관할권에서는 BESS 설치, 특히 상업용 건물의 20kWh 이상의 시스템에 대한 건축 허가 신청의 일부로 UL 9540A 테스트 결과를 요구합니다.
소규모 상업용 BESS(5MW 미만, 고속 처리 자격 충족)의 경우, 상당한 그리드 업그레이드가 필요하지 않다는 가정 하에 상호 연결 일정은 일반적으로 적용부터 에너지 공급까지 6~12개월입니다. 전체 시스템 영향 연구 및 시설 연구가 필요한 대규모 프로젝트(5~50MW)의 경우 혼잡한 유틸리티 대기열에서 18~36개월이 일반적입니다. 상호 연결 대기열이 긴 유틸리티 프로젝트(PG&E, Con Edison, ComEd)에서는 36~48개월의 지연이 발생할 수 있습니다. 상세하고 정확한 엔지니어링 데이터를 애플리케이션에 미리 로드하는 것은 연구 주기 시간을 줄이는 가장 효과적인 방법입니다.
그렇습니다. IEEE 1547-2018은 미터 뒤 또는 미터 전면에 관계없이 배전 시스템에 연결된 모든 BESS(또는 기타 DER)에 대한 단독 운전 방지 보호를 요구합니다. 단독 운전 방지 기능은 BESS가 전력망 정전 시 현장 작업자가 전원이 차단될 것으로 예상할 수 있는 유틸리티 도체에 전원을 공급하는 것을 방지합니다. 이는 중요한 안전 요구 사항입니다. 마이크로그리드/단독화 기능(백업 전원을 위한 의도적인 단독 운전)을 포함하는 BESS 시스템은 표준 단독 운전 방지 요구 사항과 구별되는 의도적 단독 운전에 대한 IEEE 1547.4 요구 사항을 충족하는 전환 스위치 및 보호 체계를 사용해야 합니다.
Econo Solar는 CATL, BYD 및 Pylontech의 UL 9540 및 IEC 인증 BESS 시스템을 공급하며 프로젝트 관할권에 대한 상호 연결 규정 준수 문서도 함께 제공합니다.
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