태양광, 배터리 에너지 저장 시스템 및 양방향 전력 흐름용 배전 변압기

기존 분배망은 대체로 단순한 전력 흐름 모델을 기반으로 설계되었습니다. 즉, 전기가 유틸리티 계통에서 변압기를 거쳐 최종 사용자에게 공급되는 구조였습니다. 급속한 성장세를 보이고 있는 태양광 PV, 배터리 에너지 저장 시스템(BESS), 마이크로그리드, 유연 부하 가 이러한 모델을 변화시키고 있습니다.

현대적인 배전 변압기는 하나 이상의 방향으로 흐르는 전력을 지원해야 할 수 있다. 태양광 발전량이 높은 시기에는 전기가 PV 시스템에서 계통 쪽으로 흐를 수 있다. BESS는 충전 중에 계통 또는 태양광 시스템으로부터 전력을 공급받을 수 있으며, 방전 중에는 지역 부하나 계통으로 전력을 공급한다.

이러한 변화하는 작동 주기는 태양광 배전 변압기 , BESS 변압기 및 양방향 전력 흐름 변압기 에 대한 새로운 엔지니어링 고려 사항을 야기한다. 변압기 용량, 전압 조정, 임피던스, 열 성능, 고조파, 보호, 모니터링, 계통 연계 요구사항 등은 모두 통합적으로 검토되어야 한다.

변압기 및 프리패브릭 서브스테이션 제조사로서 딩신일렉트릭 는 태양광 PV, BESS, 마이크로그리드, 계통, 상업용 및 산업용 응용 분야를 위한 맞춤형 변압기 솔루션을 제공한다.

1. 단방향 배전에서 양방향 전력 흐름으로

기존의 배전 모델은 다음과 같이 표현할 수 있다.

계통 → 배전 변압기 → 전기 부하

태양광 발전 및 배터리 저장 시스템은 이 관계를 바꿀 수 있다.

태양광 PV

태양광 설치 시스템의 발전량이 지역 부하보다 적을 때:

공급망 → 변압기 → 부하

태양광 발전량이 지역 소비량을 초과할 때:

태양광 PV → 변압기 → 공급망

이 조건은 일반적으로 다음처럼 설명된다. 역방향 전력 흐름 또는 수출 전력 흐름 .

BESS 충전

배터리 에너지 저장 시스템(BESS)이 충전 중일 때 전력 흐름 방향은 다음과 같을 수 있다.

공급망 / 태양광 PV → 변압기 → BESS

BESS 방전 중

배터리가 방전 중일 때:

BESS → 변압기 → 지역 부하 / 계통

하이브리드 태양광 + BESS

하이브리드 프로젝트는 이러한 모든 운전 모드를 조합할 수 있습니다:

계통 ↔ 배전 변압기 ↔ 태양광 PV / BESS / 상업용 부하

이는 변압기가 하루 동안 변화하는 부하 수준과 변화하는 전력 흐름 방향을 경험할 수 있음을 의미합니다.

변압기 자체는 시스템의 구성 요소 중 하나일 뿐입니다. 완전한 재생에너지 프로젝트에서는 변압기 구성이 인버터, PCS 장비, 개폐장치, 보호 시스템, 접지, 계량 장치 및 계통 연계 설계와 조율되어야 합니다.

2. 태양광 및 BESS가 변압기 운전 주기에 미치는 영향

기존 전기 부하는 일반적으로 비교적 예측 가능한 패턴을 따릅니다. 반면 태양광 PV 및 BESS는 보다 역동적인 운전 조건을 도입합니다.

하루 동안 태양광 발전량 변화

태양광 출력은 다음 요소에 따라 달라짐:

• 태양 복사량

• 구름 덮개

• 하루 중 시간대

• 계절

• 시스템 방향

• PV 어레이 용량

• 인버터 제어 전략

따라서 태양광 발전소에 연결된 변압기는 하루 동안 상당한 부하 변화를 겪을 수 있음.

BESS는 작동 모드를 변경할 수 있음

배터리 시스템은 다음 기준에 따라 충전 또는 방전할 수 있음:

• 시간대별 전기 요금

• 피크 삭감

• 수요 관리

• 재생에너지 최적화

• 계통 서비스

• 예비 전력 요구사항

• 유틸리티 디스패치 지시 사항

따라서 변압기는 전력을 수입하고 수출하는 상태 사이를 반복적으로 전환할 수 있다.

평균 전력만으로는 부족하다

변압기 선정은 평균 전력에만 기반해선 안 된다.

프로젝트 팀은 다음을 평가해야 한다.

• 최대 수입 전력

• 최대 수출 전력

• 지속적 부하

• 단시간 과부하

• 충전 및 방전 사이클

• 일일 운전 프로파일

• 계절별 운전 프로파일

• 향후 시스템 확장

변압기는 서비스 수명 동안 예상되는 실제 운전 상황에서 평가되어야 한다.

3. 역방향 전력 흐름: 프로젝트 팀이 검토해야 할 사항

역방향 전력 흐름은 자동으로 문제되지 않는다.

분산형 발전 또는 저장 장치를 대규모로 연결하게 되는 경우, 원래 단방향 전력 공급을 주로 고려하여 설계된 배전 시스템에서는 공학적 고려사항이 된다.

선택하기 전에 양방향 전력 흐름 변압기 프로젝트 팀은 전체 전기 시스템을 검토해야 한다.

공급업체 연계 요구사항

지역 공급업체는 다음 사항에 대한 요구조건을 정의할 수 있다.

• 최대 수출 용량

• 전압 조절

• 보호

• 계량

• 전력 품질

• 변압기 구성

• 지상화

• 전환

• 연계 연구

이 요구 사항은 변압기 설계가 최종 확정되기 전에 확인해야 한다.

변압기 탭 구성

변압기 권선 비율은 하류 시스템에 공급되는 전압에 영향을 준다.

전력 흐름 방향이 반대일 경우 전압 특성도 달라질 수 있다. 따라서 적절한 탭 배치는 프로젝트의 수입 및 수출 운전 조건을 기준으로 평가해야 한다.

보호 조정

역방향 전력 흐름은 보호 동작 가정에 영향을 줄 수 있다.

엔지니어는 다음 사항을 검토해야 할 수 있다.

• 방향성 보호

• 과전류 보호

• 접지 고장 보호

• 리클로저 설정

• 퓨즈 조정

• 안티 아일랜딩 보호

• 차단기 정격

변압기는 전체 보호 시스템과 분리하여 고려할 수 없다.

케이블 및 개폐장치 정격

최대 출력 전류는 다음 요소에 영향을 줄 수 있다.

• 중전압 케이블

• 저전압 도체

• 개폐기

• 연결을 끊다

• 모듈러 버스바

• 측정장치

모든 구성 요소는 양방향으로 예상되는 최대 전류에 대해 검토되어야 한다.

4. 전압 조정 및 탭 선택

전압 관리는 태양광 및 BESS 프로젝트에서 또 다른 중요한 고려 사항이다.

태양광 관련 전압 상승

PV 시스템이 배전망으로 전력을 송출할 때, 특히 지역 수요가 낮고 발전량이 높을 경우 피더를 따라 전압이 상승할 수 있다.

전압 상승의 크기는 다음 요인에 따라 달라진다:

• 수출 전력

• 피더 임피던스

• 변압기 임피던스

• 케이블 길이

• 지역 부하

• 네트워크 구성

• 인버터 제어 방식

변압기만으로는 모든 전압 상승 문제를 해결할 수 없다.

BESS 충전 및 전압 강하

BESS가 고출력으로 충전될 때, 이는 상당한 지역 수요를 유발할 수 있다.

이는 다음 요인에 따라 전압 강하를 유발할 수 있다:

• 충전 전력

• 변압기 용량

• 피더 임피던스

• 케이블 길이

• 기존 부하

• 계통 강도

탭 및 전압 제어

프로젝트에 따라 엔지니어가 다음 사항을 평가할 수 있음:

• 고정 탭 설정

• 비운전 중 탭 변경 장치

• 부하 부전압 조정기(OLTC)

• 전압 조절기

• 인버터 전압 제어

• 무효 전력 제어

적절한 전략은 유틸리티 계통 및 프로젝트 아키텍처에 따라 달라짐.

따라서 변압기 선정은 고립된 해결책으로 다루기보다는 인버터 제어, 전압 조정 장비 및 전체 연계 연구와 조율되어야 함.

5. 고조파, 전력 품질 및 열 고려 사항

태양광 인버터 및 배터리 에너지 저장 시스템은 전력 전자 장치를 사용하여 교류와 직류 간의 전기 에너지를 변환한다.

다른 현대식 장비—예를 들어 PCS 시스템, UPS 장비, EV 충전기, 가변 주파수 구동 장치 —도 비선형 전류 특성을 유발할 수 있다.

고조파가 중요한 이유

고조파 전류는 다음을 유발할 수 있다.

• 변압기 추가 발열

• 손실 증가

• 장비 효율성 저하

• 전압 왜곡

• 열 응력 증가

실제 영향은 장비 설계, 고조파 스펙트럼, 시스템 임피던스, 운전 조건 및 적용 기준에 따라 달라집니다.

어떤 항목을 평가해야 하나요?

프로젝트에 따라 엔지니어는 다음 사항을 검토할 수 있습니다.

• 전체 고조파 왜곡 (THD)

• 개별 고조파 차수

• 부하 전류 스펙트럼

• 변압기 열 용량

• 잠재적 정격 감소 요구사항

• 인버터 및 PCS 사양

• 공급인자

• 무효 전력 요구사항

프로젝트에 상당한 비선형 부하가 포함된 경우, 변압기는 명목 kVA 정격만으로 선택해서는 안 됩니다.

최종 설계는 적용 가능한 전기 규격 및 프로젝트별 전력 품질 요구사항에 대해 검증되어야 한다.

6. 태양광 및 BESS용 적절한 변압기 유형 선택

모두 유입식 배전 변압기 이며 건식 변압기 재생에너지 응용 분야에 사용될 수 있다. 적절한 선택은 프로젝트에 따라 달라진다.

프로젝트 요인	유체 채워진 변압기	드라이 타입 트랜스포머
실외 유틸리티 응용 분야	일반적인 선택 사항	적용 분야에 따라 다름
대용량 프로젝트	흔히 고려됨	설계 및 현장 조건에 따라 달라짐
실내 설치	유체/화재 관련 고려 필요	실내 응용에 자주 적합함
화재에 민감한 장소	유체 선택 및 밀봉이 고려되어야 할 수 있음	절연 유체 없음
환경적 노출	구성에 따라 다름	구성에 따라 다름
유지보수	변압기 설계 및 유체에 따라 다름	환기 및 작동 환경에 따라 다름
냉각	유체 보조 열 전달	공기 기반 냉각
최종 선택	전압, 용량, 설치 장소, 규격 및 총 비용을 기준으로 함	전압, 용량, 설치 장소, 규격 및 총 비용을 기준으로 함

Oil-filled transformers

오일 충전식 변압기는 전력 공급 및 실외 배전 용도로 광범위하게 사용된다.

프로젝트에 따라 절연 유체는 일반 광물성 오일 또는 에스터 기반 유체와 같은 대체 유체를 포함할 수 있다.

유체 선택 시 고려해야 할 사항은 다음과 같다.

• 화재 관련 요구 사항

• 환경 조건

• 전력 공급사의 사양

• 설치 위치

• 유지보수 전략

• 환경적 리스크

건식 변압기

건식 변압기는 액체 절연을 제거하므로 특정 실내, 상업용, 산업용, 화재 민감 용도에 적합할 수 있다.

그러나 건식 변압기는 적절한 환기, 열 관리, 설치 공간, 환경 보호 조치도 필요로 한다.

태양광 또는 BESS 프로젝트에 대해 보편적으로 ‘최적’인 변압기 유형은 없다. 선정은 전체 프로젝트 설계를 따라야 한다.

관련 기사: [건식 대 오일 충전식 배전 변압기]

7. 태양광 및 저장 프로젝트를 위한 변압기 설계 관련 질문

견적 요청 전에 태양광 변압기 또는 BESS 변압기 프로젝트 팀은 운영 요구사항을 설정해야 한다.

전기 관련 질문

• 일차 전압은 얼마인가?

• 이차 전압은 얼마인가?

• 정격 변압기 용량은 얼마인가?

• 최대 수입 전력은 얼마인가?

• 최대 수출 전력은 얼마인가?

• 시스템 주파수는 얼마인가?

• 요구되는 임피던스는 얼마인가?

• 어떤 벡터 그룹이 필요한가요?

• 어떤 탭 구성이 필요한가요?

응용 분야 관련 질문

• 변압기가 태양광 PV에만 연결되나요?

• 변압기가 BESS에만 연결되나요?

• 변압기가 하이브리드 PV + BESS 시스템의 일부인가요?

• 시스템이 계통 연계식인가요?

• 마이크로그리드가 아일랜드 모드로 작동할 수 있나요?

• 변압기에 양방향 전력 흐름이 발생하나요?

• 예상 일일 운전 사이클은 무엇인가요?

전력 품질 관련 질문

• 중대한 비선형 부하가 존재합니까?

• 기대되는 고조파 스펙트럼은 무엇입니까?

• 무효 전력 제어가 필요합니까?

• 전압 조정이 필요합니까?

• 특정 전력 회사의 전력 품질 한계가 있습니까?

미래 확장

프로젝트 팀은 또한 다음 사항을 고려해야 합니다:

• 추가 태양광 발전 용량

• 추가 배터리 에너지 저장 시스템(BESS) 용량

• 높은 수출 한도

• 새로운 부하

• EV 충전

• 마이크로그리드 확장

• 추가 변압기

초기 설치 시에만 선택된 변압기는 향후 확장을 고려하지 않았을 경우 제한 요소가 될 수 있다.

8. 모니터링 및 자산 가시성

재생에너지 프로젝트는 하루 동안 변압기 부하가 크게 변화하면서 운영될 수 있다.

모니터링은 발전소 운영자 및 정비 팀에게 유용한 운전 데이터를 제공할 수 있다.

변압기 종류 및 프로젝트 요구사항에 따라 모니터링 항목은 다음을 포함할 수 있다.

• 변압기 부하

• 현재

• 전압

• 기름 온도

• 권선 온도

• 오일 레벨

• 냉각 상태

• 경보 조건

• 과부하 발생 건수

• 원격 통신

SCADA 및 EMS와의 연동

더 큰 규모의 태양광 및 BESS 프로젝트의 경우, 변압기 모니터링을 다음과 통합할 수 있습니다:

• SCADA

• 에너지 관리 시스템(EMS)

• 발전소 모니터링 플랫폼

• 건물 관리 시스템

• 원격 자산 관리 시스템

이를 통해 운영자는 변압기의 운전 조건을 파악하고 비정상적인 사태를 식별할 수 있습니다.

모니터링은 장비 고장을 완전히 방지하지는 않지만, 상태 기반 정비를 지원하고 운영 가시성을 향상시킬 수 있습니다.

이는 정기적인 현장 점검이 덜 빈번할 수 있는 원격 재생에너지 현장에서 특히 유용합니다.

9. 태양광 또는 BESS 배전변압기 사양 작성 방법

명확한 기술 사양은 변압기 제조사가 프로젝트의 실제 운전 조건을 정확히 이해하도록 돕습니다.

태양광 및 BESS 변압기 RFQ 체크리스트

요구사항	제공해야 할 정보
대지	설치 위치 및 주변 환경 조건
응용 분야	태양광 / 배터리 에너지 저장 시스템 / 태양광 + 배터리 에너지 저장 시스템 / 마이크로그리드
용량	kVA 또는 MVA
1차 전압	고압 / 중압 전압
차단 전압	저압 또는 중압 전압
수입 전력	전력망에서 프로젝트로의 최대 전력
수출 전력	프로젝트에서 전력망으로의 최대 전력
벡터 그룹	프로젝트별 요구 사항
임피던스	요구 백분율
탭 구성	고정식 / 비접속식 / 부하 중 조정식
냉각	요구 냉각 방식
변압기 유형	건식 / 유입식
액체로 세척하세요	광물성 오일 / 에스터 / 해당 시 기타
배음	기대되는 비선형 부하 및 전력 품질 요구 사항
모니터링	필요한 센서 및 통신 장치
표준	적용 가능한 유틸리티 및 전기 표준
인증서	필요한 시장/프로젝트 인증
배송	필수 제조 및 납기 일정

왜 수입 및 수출 용량이 중요한가

재생 에너지 변압기 RFQ에 포함해야 할 가장 중요한 항목 중 하나는 최대 수입 및 수출 전력 .

기존의 단방향 부하 전용 사양은 최대 부하만 명시할 수 있으나, 시스템이 얼마나 많은 에너지를 수출할 수 있는지는 설명하지 못한다.

양방향 시스템의 경우, 양 방향 모두 전기적 분석 및 장비 사양에 포함되어야 한다.

10. 마이크로그리드 변압기 고려 사항

마이크로그리드는 계통 연계 모드와 독립 운전 모드 모두에서 작동할 수 있기 때문에 또 다른 복잡성을 도입한다.

마이크로그리드는 다음을 결합할 수 있다:

• 유틸리티 공급

• 태양광 PV

• 베스

• 백업 발전기

• 상업용 또는 산업용 부하

• EV 충전

• 에너지 관리 시스템

계통 연계 운전 중에는 변압기가 유틸리티와 전력을 교환할 수 있다.

독립 운전 중에는 전력 흐름 패턴이 크게 달라질 수 있다.

이는 엔지니어가 단일 정상 부하 조건이 아니라 여러 가지 운전 상태에 따른 변압기 동작을 평가해야 함을 의미한다.

주요 고려 사항에는 다음이 포함될 수 있다:

• 최대 수입 용량

• 최대 수출 용량

• 독립 모드 부하

• 고장 전류

• 지상화

• 보호 조정

• 전압 조절

• 주파수 제어

• BESS 인버터 제어

• 발전기 상호작용

따라서 변압기 사양은 전체 마이크로그리드 전기 설계의 일부로 개발되어야 한다.

11. 태양광 또는 BESS 변압기 제조사 평가 방법

재생에너지 프로젝트의 경우, 변압기 제조사는 표준 제품 공급 가능성을 넘어서 추가적인 요소들로 평가되어야 한다.

프로젝트 팀은 제조사의 다음 항목들을 검토할 수 있다.

• 변압기 엔지니어링 역량

• 생산 능력

• 맞춤화 기능

• 공장 시험 절차

• 품질 관리

• 기술 문서의 가용성

• 납품 계획

• 재생에너지 응용 분야에 대한 경험

• 모니터링 및 부속 옵션

• 애프터서비스 지원

맞춤형 프로젝트의 경우, 제조 시작 전에 초기 공학적 소통을 통해 전압, 임피던스, 벡터 그룹, 냉각, 모니터링, 외함 요구 사항을 해결할 수 있습니다.

Dingxin 태양광 및 BESS 변압기 솔루션

딩신일렉트릭 딩신은 재생에너지, 유틸리티, 산업, 상업, 인프라 프로젝트를 위한 맞춤형 솔루션을 제공하는 변압기 및 프리패브 서브스테이션 제조사입니다.

우리의 제품 라인에는 다음이 포함됩니다:

• 배전 변압기

• 전력 변압기

• 유압변압기

• 건식 변압기

• 패드 장착 변압기

• 프리패브 서브스테이션

• 맞춤형 변압기 솔루션

태양광 PV, BESS, 하이브리드 에너지 프로젝트의 경우, 딩신은 프로젝트별 요구 사항을 지원할 수 있습니다. 용량, 전압, 임피던스, 벡터 그룹, 탭 구성, 냉각, 모니터링, 외함, 설치 조건 .

재생에너지 프로젝트는 변화하는 부하 프로파일과 양방향 전력 흐름으로 운영될 수 있으므로, 변압기 선정은 전체 프로젝트 운전 모델을 기반으로 해야 합니다.

딩신은 표준 카탈로그 등급에만 의존하는 대신 실제 전기적 요구 사항에 기반해 변압기 구성을 개발하기 위해 EPC 계약자, 개발사, 시스템 통합업체, 유틸리티 및 프로젝트 소유주와 협력할 수 있습니다.

자주 묻는 질문

태양광 분배 변압기란 무엇인가요?

태양광 분배 변압기는 태양광 PV 발전 시스템을 중압 또는 기타 전기 분배망에 연결하는 데 사용되는 변압기입니다. 그 정격 및 구성은 PV 용량, 전압 수준, 송전 요구 사항, 계통 연계 설계 및 적용 가능한 표준에 따라 달라집니다.

BESS 변압기란 무엇인가요?

BESS 변압기는 배터리 에너지 저장 시스템과 그 전력 변환 장치를 전기 분배 또는 송전 시스템에 연결합니다. 시스템 구성에 따라 이 변압기는 충전 및 방전 양방향 전력 흐름을 모두 지원해야 할 수 있습니다.

변압기가 양방향 전력 흐름을 처리할 수 있나요?

변압기는 양방향 전력 흐름이 가능한 시스템을 위해 설계 및 사양이 정해질 수 있으나, 적합성은 전체 전기 시스템의 일환으로 평가되어야 한다. 보호, 전압 조정, 열 부하, 임피던스, 접지, 유틸리티 연계 요구사항 등 모든 요소를 고려해야 한다.

태양광 발전이 역류 전력을 유발하는가?

태양광 PV는 발전량이 지역 전기 수요를 초과할 때 역류 전력을 유발할 수 있으며, 이 경우 잉여 전력이 상위 배전망 쪽으로 송출된다. 이러한 현상이 발생 여부는 시스템의 부하, PV 용량, 에너지 저장 장치, 그리고 송출 제어 방식에 따라 달라진다.

BESS가 변압기 부하에 영향을 주는가?

예. BESS는 충전 중에는 변압기 부하를 증가시키고, 방전 중에는 전력을 송출한다. 따라서 변압기는 평균 부하만이 아니라 예상되는 충전 및 방전 프로파일을 기반으로 평가되어야 한다.

태양광 및 BESS 시스템이 고조파를 발생시키는가?

태양광 인버터 및 BESS PCS와 같은 전력 전자 장비는 고조파 전류를 유입시킬 수 있다. 실제 고조파 성능은 장비 및 시스템 설계에 따라 달라지므로, 엔지니어는 기대되는 고조파 스펙트럼과 적용 가능한 전력 품질 요구사항을 평가해야 한다.

딩신에서 태양광 및 BESS 변압기를 맞춤 제작할 수 있나요?

예. 딩신은 프로젝트별 전압, 용량, 임피던스, 벡터 그룹, 탭, 냉각 방식, 모니터링, 외함 등 특정 요구사항에 기반한 맞춤형 변압기 및 프리패브 서브스테이션 솔루션을 제공한다.

태양광, BESS 또는 하이브리드 에너지 프로젝트를 계획 중이신가요?

재생에너지용 변압기는 프로젝트의 최대 수전 전력, 최대 송전 전력, 부하 특성, 전압 요구사항, 전력 품질, 보호 전략, 향후 확장 계획을 기준으로 설계되어야 한다. .

딩신에 귀사의 단선도, 1차 및 2차 전압, 변압기 용량, 최대 수입/수출 전력, 운전 프로파일, 그리고 유틸리티 연계 요구사항을 제출하세요. 당사 엔지니어링 팀이 해당 적용 사례를 검토하여 맞춤형 변압기 구성안을 제안해 드립니다.

태양광, BESS, 마이크로그리드 또는 양방향 전력 흐름 프로젝트를 위해 지금 바로 딩신에서 기술 견적서를 요청하세요.

딩신 일렉트릭 — 재생에너지 프로젝트를 위한 맞춤형 변압기 및 프리패브릭레이티드 변전소 솔루션.