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제목 : 미국) 에너지 저장 신뢰성 향상을 위한 경로 (Pathways to Improved Energy Storage Reliability)

EPRI 에너지 저장 안정성 프레임워크 범위 및 목표

에너지 저장 시스템(ESS) 신뢰성 문제

 에너지 저장 시스템은 그리드 안정성을 유지하고 증가하는 양의 재생 가능 발전 자원을 수용하는 데 점점 더 중요한 역할을 맡고 있으며, 미국에서만 15GW이상의 ESS가 설치되었으나, 얼마나 안정적으로 작동하는지에 대해서는 답하기가 어렵다. 일부 ESS 시스템은 다양한 문제를 겪고 있으며 기존 전기 유틸리티 자산에 비해 낮은 안정성을 나타내고 있다.

 상업적 ESS 시스템의 데이터는 대부분 5년 미만이며, 운영 데이터의 구조나 범위에는 균일성이 없다. 대부분 리튬 이온 배터리로 다른 신흥 배터리 기술에 대한 대규모 그리드 운영에 대한 데이터도 거의 없다. 이와 대조적으로 기존 유틸리티에 대한 신뢰성은 30년 이상의 운영 데이터를 활용할 수 있으므로 일반적 측면에서 비교는 어렵다.

ESS 신뢰성 연구를 위한 프레임워크

 EPRI 연구의 전반적인 프레임워크는 성능 분석을 신뢰성 분석과 연결하여 유지 관리 선도 관행과 자산 관리 관행에 대해 알려준다.

  - 성능 분석: 왕복 효율성, 응답률, 대기 손실, 셀 밸런싱 표시, 성능 상태 저하

  - 자산 관리: 위험 평가(PPA 또는 자체, 자체 대 아웃소싱 O&M 장기 서비스 계약 장비 사양)

  - 신뢰성 분석: 가용성, 수리 평균 시간, 고장 간 평균 시간, 정전 원인

  - 운영 및 유지 관리: 예측적, 예방적, 교정적, 데이터 요구 사항

 이러한 노력의 목적은 문제가 있는 구성 요소를 이해하고 더 나은 사양, 설계, 구성 요소 품질 수준, 소프트웨어 도구 및 주요 운영 및 유지 관리 관행을 정의하여 최적의 성능을 더 잘 보장하는 것이다.

초기 ESS 안정성 지표

 차량 관점에서 저장 성능의 초기 지표는 독립 시스템 운영자(ISO)가 생성한 일일 정전 및 축소 및 비운영 데이터를 조사하여 찾을 수 있다. EPRI는 매일 수집된 데이터에서 비가용성을 계산하여 시스템이 시장에 참여하지 않는 이유에 대한 가시성과 통찰력을 제공한다.

 EPRI는 특정 문제 코드와 자산 유형별로 데이터를 정렬하고 그룹화하여 추가 분석하는 기술을 개발했다.

정책 관점에서의 ESS 신뢰성

 에너지 저장 신뢰성에 대한 또 다른 관점은 저장 시스템의 오작동이 전체 전력망에 미치는 영향을 평가하는 것이 중요하다. NERC는 2022년 대형 배터리 시스템의 오작동이 미친 영향을 분석한 보고서를 발표했는데, 이는 신뢰할 수 없는 시운전 문제, 모니터링 부족 등이 오작동의 원인이었다.

 NERC는 최근 하이브리드 시스템의 저장 요소를 포함하는 태양광 발전에 대한 요구 사항을 발표했으며, 다양한 정전 유형과 성과 지수에 대한 구체적인 원인 코드를 설명하고 있다.

유틸리티 관점에서의 ESS 신뢰성

 EPRI는 ESS 신뢰성이 어떻게 해결되고 있는지 평가하기 위해 북미와 유럽 전역에서 4GW 이상의 ESS를 소유, 운영하는 EPRI 회원 유틸리티를 조사하였다.

 어떤 행위자, 자산 관리 시스템 및 정책이 시행되고 있는지, 성능 보장 및 보증에 어떤 신뢰성 매개변수가 사용되고 있는지, 필요한 저장 성능이 어떻게 시행되고 있는지를 파악하는 것을 목표로 했으며, 이에 대한 결과에 대해 설명하고 있다.

앞으로 나아갈 길/해결책

EPRI는 에너지 저장 시스템의 독립적인 성능 평가를 확장하여 저장 안정성에 중점을 두고 있다. 이 프로젝트는 개별 저장 시스템과 구성 요소 수준의 데이터를 축적하고, 이를 바탕으로 안정성에 영향을 미치는 요인과 원인을 식별하는 초기 모델을 개발할 계획이다.

결과의 신뢰성은 지속적인 데이터 축적을 통해 강화될 것이며, 에너지 저장의 안정적인 운영이 가능해질 것이다.