[BESS] 블랙 스타트(Black start) 작동 절차: 평상시 그리드 연결부터 비상시 독립 운전까지 완벽 가이드 (feat. Grid-forming 포함)

 

안녕하세요! 오늘은 전력망 안정화의 핵심 기술, BESS(Battery Energy Storage System, 배터리 에너지 저장 시스템)의 블랙 스타트 작동 절차에 대해 자세히 알아보겠습니다. 특히, 평상시 그리드 연결 상태와 정전 시 독립 운전 상태를 구분하여 설명하고, 블로그 독자분들이 쉽게 이해할 수 있도록 풀어쓰겠습니다.

 

BESS란 무엇일까요?

BESS는 전력망에 연결되어 전기를 저장하고 필요할 때 공급하는 시스템입니다. 이를 통해 전력망의 안정성을 높이고 신재생 에너지의 변동성을 완화하는 역할을 합니다. 특히, 블랙 스타트 기능은 정전 시 전력망을 신속하게 복구하는 데 핵심적인 역할을 수행합니다.

 

평상시 그리드 연결 상태에서의 BESS 작동

평상시 그리드에 연결된 BESS는 다음과 같은 역할을 수행합니다.

• 일상적인 기능:
  • 주파수 조정: 전력망의 주파수를 안정적으로 유지합니다.
  • 전압 유지: 전력망의 전압을 안정적으로 유지합니다.
  • 에너지 차익 거래: 전력 가격이 저렴할 때 전기를 저장하고, 비쌀 때 판매하여 수익을 창출합니다.
  • 그리드 동기화: 전압, 주파수, 위상을 그리드와 일치시켜 안정적인 연결을 유지합니다.
  • 그리드 신호에 따른 충전/방전: 전력망의 수요와 공급에 따라 자동으로 충전 또는 방전합니다.
• 블랙 스타트 준비:
  • 충분한 충전 상태 유지: 정전 시 즉시 전력을 공급할 수 있도록 충분한 충전 상태를 유지합니다.
  • 블랙 스타트 기능 정기 점검: 비상시 원활한 작동을 위해 정기적으로 블랙 스타트 기능을 점검합니다.
  • 지속적인 그리드 상태 모니터링: 전력망의 상태를 지속적으로 모니터링하여 정전 발생 시 즉각 대응할 수 있도록 준비합니다.

정전 시 블랙 스타트 작동 절차

정전 발생 시 BESS는 다음과 같은 절차를 통해 전력망을 복구합니다.

• 1. 독립 운전 모드 전환:
  • 정전 감지 시 즉시 그리드로부터 분리되어 독립적인 마이크로그리드를 형성합니다.
  • 이는 고장난 그리드에 전력을 공급하여 추가적인 문제를 일으키는 것을 방지하기 위함입니다.
• 2. 그리드 형성(Grid-forming): 
  • BESS의 인버터가 "그리드 형성" 모드로 전환되어 안정적인 전압과 주파수 기준을 생성합니다.
  • 이를 통해 BESS가 초기 전력 공급원이 됩니다.

• 3. 순차적 전력 복구:
  • 미리 설정된 순서에 따라 중요 부하에 전력을 공급하기 시작합니다.
  • 여기에는 통신 시스템 전력 공급, 발전소 보조 전력 복구, 중요 변전소 순차적 가동 등이 포함될 수 있습니다.
• 4. 동기화 및 재연결:
  • 다른 발전기가 가동되면 BESS는 이들과 동기화를 도와줍니다.
  • 그리드가 안정화되면 BESS는 다시 그리드에 연결되어 정상 작동 모드로 전환됩니다.

핵심 포인트

• 정교한 제어 시스템: 그리드 연결 모드와 독립 운전 모드 간의 전환을 관리하는 정교한 제어 시스템이 필수적입니다.
• 안정적인 통신: 블랙 스타트 작동을 조율하기 위한 안정적인 통신 시스템이 중요합니다.
• 정기적인 테스트: BESS의 블랙 스타트 기능을 보장하기 위한 정기적인 테스트가 필수적입니다.

출처: Grid-Following

출처: Grid-Forming

 

결론

BESS는 평상시에는 그리드 안정화에 기여하고, 정전 시에는 신속한 전력망 복구를 지원하는 핵심적인 역할을 수행합니다. BESS의 블랙 스타트 기능은 현대 전력망의 안정성과 회복력을 높이는 데 필수적인 기술입니다.

 

이 글을 통해 BESS의 블랙 스타트 작동 절차에 대한 이해가 높아지셨기를 바랍니다. 감사합니다!

 

-주인장 민(Min) 올림-