배터리 에너지 저장 시스템(BESS) 통합 충전 허브에서 V2G(차량 대 가스) 잠재력 탐구

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차량-전력망(V2G) 기술은 주차된 전기차를 충전 허브, 건물 또는 전력망으로 전력을 다시 방출할 수 있는 양방향 에너지 자산으로 전환합니다. 배터리 에너지 저장 시스템(BESS)이 통합된 충전 허브에서 V2G 충전기는 단일 에너지 관리 시스템(EMS) 하에 고정형 배터리 에너지 저장 시스템과 함께 작동하여 허브가 피크 수요를 줄이고, 에너지 차익 거래를 통해 수익을 창출하며, 충전 가용성을 희생하지 않고도 전력망 서비스를 판매할 수 있도록 합니다. 현재 실제 아키텍처는 양방향 DC 충전기(포트당 15~60kW), ISO 15118 플러그 앤 차지 통신 및 OCPP 2.0.1 제어를 사용합니다. V2G는 BESS를 대체하는 것이 아니라, 낮은 추가 비용으로 허브의 가동 가능 용량을 확장하는 것입니다. 운영자는 V2G를 독립적인 사업 모델이 아닌 보완적인 수익 창출 수단으로 간주하고, 차량 수, 요금 체계 및 전력 회사 프로그램이 예측 가능한 방전 시간대를 제공하는 지역에 우선적으로 도입해야 합니다.

핵심 요약

• V2G는 전기차 배터리를 충전 허브의 고정형 배터리 에너지 저장 장치(BESS)를 대체하는 것이 아니라 보완하는 가변형 에너지 저장 장치로 변환합니다.
• 현실적인 가치 사슬은 에너지 차익거래, 수요 요금 절감, 그리고 전력망 서비스를 결합한 것이며, 단일 용도의 V2G는 그 자체로 정당화되기 어렵습니다.
• 양방향 충전 하드웨어는 플러그 앤 차지 및 통합 배송을 제공하기 위해 ISO 15118, DIN 70121 및 OCPP 2.0.1을 충족해야 합니다.
• 배터리 성능 저하, 보증 조건 및 차량 가용성 계약은 V2G 프로그램 설계의 성공 여부를 결정짓는 세 가지 요소입니다.
• 단계적 도입(먼저 배터리 에너지 저장 시스템(BESS) 전용 서비스를 제공하고, 그 다음으로 차량 대 네트워크(V2G) 서비스를 제공)은 수익 모델이 성숙해지는 동안 허브의 충전 가동 시간을 보장합니다.

V2G(Vehicle-to-Grid) 시장의 기회는 분명히 존재하지만, 맥락이 중요합니다.

국제에너지기구(IEA)의 글로벌 전기차 전망 보고서에 따르면, 차량-전력망(V2G) 시장은 2025년 약 25억 달러에서 2030년에는 180억 달러 이상으로 성장할 것으로 예상됩니다. 이러한 성장의 배경에는 간단한 계산이 있습니다. 최신 80~100kWh 전기차 배터리는 많은 상용 충전소가 오후 피크 시간대에 소비하는 에너지보다 더 많은 에너지를 저장할 수 있으며, 대부분의 차량은 하루에 20시간 이상 유휴 상태로 있습니다. 차고지에 있는 이러한 유휴 배터리들을 모으면 수 메가와트시(MWh) 용량의 가상 발전소(VPP)를 형성할 수 있습니다.

문제는 계통 연계형 V2G(차량 대 차량) 수익이 자동으로 발생하는 것이 아니라는 점입니다. 이는 세 가지 현장별 조건에 따라 달라집니다. 첫째, 의미 있는 피크/비피크 시간대 요금 체계가 있어야 하고, 둘째, 수요 반응이나 주파수 조절에 대한 비용을 지불하는 전력 회사 또는 송전 시스템 운영자 프로그램이 있어야 하며, 셋째, 가용성 시간대를 보장할 의향이 있는 차량 운영자가 있어야 합니다. BESS(배터리 에너지 저장 시스템)가 통합된 충전 허브는 세 번째 조건을 효과적으로 해결합니다. 고정형 배터리가 갑작스러운 충전 부하의 위험을 흡수하는 동안 EMS(에너지 관리 시스템)는 어떤 자산(차량 또는 배터리)이 배전 신호에 응답해야 하는지 결정합니다.

V2G가 충전 허브 내부에서 실제로 하는 일은 무엇일까요?

V2G는 V2L(차량-화물) 또는 V2H(차량-가정)와 혼동되는 경우가 많습니다. 상업용 충전 허브에서는 이러한 구분이 상업적으로 중요합니다.

• V2L휴대용 부하 또는 기기에 방전하는 경우 - 전력망과 연동되지 않으므로 계량 수익이 발생하지 않습니다.
• V2H계량기 뒤편에 있는 건물에 전력을 공급합니다. 이는 안정성 확보에 유용하지만, 한 시설에만 사용할 수 있습니다.
• V2G계량기를 통해 전력을 전력망으로 수출하거나 허브 자체의 계량된 수요를 상쇄하는 방식입니다. 이는 요금이나 전력망 서비스 시장을 통해 에너지를 수익화하는 유일한 구성입니다.
• V2B(차량-건물 간 통신)V2H와 V2G의 중간에 위치하는 이 허브의 EMS는 차량 배터리를 사용하여 자체 수요 요금을 절감하는데, 이는 오늘날 대부분의 충전소에서 가장 가치가 높고 마찰이 가장 적은 사용 사례입니다.

BESS 허브 내부의 에너지 흐름은 EMS(에너지 관리 시스템)에 의해 조정됩니다. 오후 피크 시간대에는 EMS가 먼저 고정형 배터리를 방전시킨 후, 출발 시간이 2시간 이상 남은 등록된 V2G 차량을 호출하고, 마지막으로 우선순위가 낮은 충전기의 속도를 줄이거나 제한할 수 있습니다. 이러한 계층적 배분 방식은 V2G 기능을 갖춘 BESS 허브와 양방향 포트가 있는 단순 충전 뱅크의 핵심적인 차이점입니다. 즉, 허브는 수동적인 부하가 아니라 마이크로그리드의 참여자 역할을 합니다.

BESS 허브가 V2G에 가장 적합한 이유는 무엇일까요?

주차장에 설치되는 독립형 V2G 충전기는 시간 불일치를 해소할 수 있는 지역 에너지 자원이 부족하여 종종 실망스러운 결과를 낳습니다. 예를 들어, 차량이 오전 10시에 이용 가능하지만 수요 반응 이벤트는 오후 5시에 시작될 수 있습니다. BESS(배터리 에너지 저장 시스템)가 통합된 충전소는 이러한 시간적 위험을 해결합니다. 저렴한 비수기 시간대에 충전하고, 이벤트 기간 동안 방전하며, 신호가 종료되면 전력망이나 등록된 차량을 통해 재충전됩니다.

이러한 건축적 시너지 효과는 측정 가능한 운영상의 이점을 가져옵니다.

1. 보장된 배송 능력.BESS는 전력 회사가 의존할 수 있는 안정적인 전력 공급 기반을 제공하며, V2G는 추가적인 상승 여력을 제공합니다. 통합 사업자는 이러한 안정성을 유리하게 가격에 반영합니다. 2.충전기 사용률 증가.양방향 포트는 또한 고속 DC 충전기이기도 합니다. 동일한 30~60kW 하드웨어를 사용하여 낮에는 충전 수익을, 차량이 유휴 상태일 때는 전력망 수익을 얻습니다. 3.전력망 연결 비용 절감.차량과 배터리 에너지 저장 시스템(BESS)에서 100~200kW를 방출할 수 있는 허브는 더 작은 규모의 전력망 서비스를 운영할 수 있어 일반적으로 수만 달러에서 수십만 달러에 달하는 변압기 업그레이드 비용을 연기할 수 있습니다. 4.서비스형 회복력.정전 시 허브는 독립적으로 작동하여 통합 배터리 풀에서 중요 부하에 전력을 공급할 수 있으며, 이러한 기능은 지자체 및 고속도로 입찰에서 점점 더 많은 수주를 확보하는 데 도움이 됩니다.

가치 스택: V2G 수익의 실제 발생원

모든 가치 흐름이 동일한 것은 아닙니다. 아래 표는 1MWh급 시설을 기준으로 V2G 지원 BESS 허브에서 이용 가능한 네 가지 수익 창출 방식을 현실적인 기대치와 함께 비교합니다.

실질적인 핵심은 수요에 따른 요금 인하와 용량 증대 프로그램이 우선적으로 추진되어야 할 두 가지 방향이라는 점입니다. 주파수 조절은 복잡성을 더하므로(1초 미만의 응답 시간, 사전 검증 필요) 에너지 관리 시스템(EMS) 제어 체계가 검증된 후에만 도입해야 합니다.

기술적 필수 조건: 표준, 하드웨어 및 제어

V2G 허브의 성능은 상호 운용성 스택에 달려 있습니다. 현재 양방향 충전을 정의하는 세 가지 표준이 있습니다.

• ISO 15118(플러그 앤 차지):차량과 충전기 간의 통신 링크를 통해 안전한 인증 및 양방향 충전 스케줄링을 처리합니다.
• DIN 70121:대부분의 상용 V2G 충전기가 광범위한 차량 호환성을 위해 ISO 15118과 함께 구현하는 DC 고속 충전 통신 프로파일입니다.
• OCPP 2.0.1:중앙 EMS 제어에 필요한 DeviceModel 및 SmartCharging 메시지를 전달하는 충전기-네트워크 프로토콜로, 양방향 작동을 위한 제한적인 OCPP 1.6J 기능 세트를 대체합니다.

하드웨어 선택 또한 매우 중요합니다. MIDA의 [V2G 충전 스테이션](https://www.midapower.com/v2g-charger-station/) 제품군은 현재 허브 구축에 사용 가능한 다양한 크기를 보여줍니다.

충전기 뒤쪽에는 양방향 전력 모듈이 있습니다. 이 모듈은 직류 배터리 전압을 고효율로 교류 전력으로 변환하는 부품입니다. MIDA는 20~45kW V2G 전력 모듈과 20~62.5kW 양방향 AC-DC 모듈(https://www.midapower.com/ev-charging-module/)을 생산합니다. 따라서 허브 통합업체는 크기가 큰 블랙박스 충전기를 구매하는 대신 현장의 전력 요구 사항에 맞춰 모듈 수를 조정할 수 있습니다. 모듈형 양방향 전력 모듈을 선택하는 것은 미래의 전력망 서비스 요구 사항에 대비하는 가장 좋은 방법입니다. 캐비닛에 두 번째 모듈을 추가하는 것이 전체 충전기를 교체하는 것보다 비용이 저렴하고 빠릅니다.

현실적인 경제성과 운영자가 가격에 반영해야 하는 위험

V2G 사업에서 가장 흔한 실수는 단일 수익원에만 의존하여 사업 타당성 분석을 하는 것입니다. 50kW 차량이 하루 2시간씩 충전하고 kWh당 0.15달러의 차익거래 스프레드를 적용하면 연간 약 5,400달러의 수익을 올릴 수 있습니다. 이는 실질적인 수익이지만, 세상을 획기적으로 변화시킬 정도는 아닙니다. 게다가 차량 배터리는 연간 약 180회 완전 충전/방전 사이클을 거칩니다.

V2G 경제를 지배하는 세 가지 위험 요소:

1. 배터리 성능 저하.모든 방전 주기는 차량 배터리의 노화를 촉진합니다. 계약 조건에는 차량 소유자가 방전 주기 사용에 대한 보상을 받을 수 있도록 명시되어야 하며, 이는 일반적으로 배터리 제조업체의 수명 보증을 기준으로 합니다. OEM 보증이 V2G 작동을 포함한다고 가정하지 말고, 관련 문서를 확인하십시오. 2.보유 차량 현황.차량은 우선 수익 자산입니다. 배송 차량의 17시 배차 시간대는 수요 반응 이벤트가 발생하는 정확한 시간입니다. 보장된 유휴 시간대만 계약하고, EMS가 차량 에너지를 중단 가능한 것으로 처리하도록 하십시오. 3.프로그램 지속 기간.유틸리티 V2G 프로그램은 빠르게 발전합니다. 허브가 재작업 없이 한 프로그램에서 다른 프로그램으로 (또는 순수 BESS 작동으로) 전환할 수 있도록 하드웨어와 EMS 소프트웨어를 구성하십시오.

V2G 지원 BESS 허브 설계: 실용적인 순서

V2G를 평가하는 사업자는 충전 가동 시간과 자본을 보호하는 단계별 경로를 따라야 합니다.

1. 먼저 BESS를 배포하십시오.[통합 BESS 충전기](https://www.midapower.com/integrated-bess-charger/)는 차량 측 의존성 없이 첫날부터 수요 충전 및 복원력 가치를 제공합니다. 2.양방향 통신이 가능한 하드웨어를 선택하십시오.V2G 등록이 나중에 시작되더라도 ISO 15118 및 OCPP 2.0.1을 지원하는 충전기 및 전원 모듈을 지정하십시오. 3.자선 함대를 등록하세요.먼저 직접 관리하는 차량, 즉 회사 차량, 렌터카 풀 또는 장기 주차 차량부터 시작하세요. 이러한 차량은 이용 가능성 계약이 간단합니다. 4.데이터 통합 ​​사업자 또는 유틸리티 프로그램을 연결하세요.BESS를 사용하여 제공하는 용량을 안정화하십시오. V2G는 보장된 기준선에 마진을 추가합니다. 5.매월 모니터링 및 리밸런싱을 실시합니다.사이클 사용량, 스트림별 수익 및 충전기 가동 시간을 추적합니다. 요금 및 프로그램 변경에 따라 배차 규칙을 재조정합니다.

이러한 방식으로 설계된 허브는 두 가지 장점을 모두 활용합니다. 즉, 오늘날 고정형 에너지 저장 장치의 확정적인 경제성과, 양방향 차량 및 전력망 시장이 함께 성숙해짐에 따라 미래에 차량용 배터리가 제공할 수 있는 옵션 가치를 모두 확보합니다.

자주 묻는 질문

1. 충전 허브에서 V2G와 V2H의 차이점은 무엇인가요?V2H는 전력망으로 전력을 내보내지 않고 계량기 뒤편 건물에 전력을 공급하는 반면, V2G는 계량기를 넘어 전력을 내보내거나 계량된 수요를 상쇄합니다. 허브에서 V2B(차량-건물) 수요 저감은 일반적으로 양방향 충전 방식 중 가장 가치가 높고 구현하기 쉬운 방식입니다.

2. V2G는 전기차 배터리를 손상시키나요?방전 사이클이 증가하면 배터리 노화가 촉진되지만, 방전 깊이, 온도 및 사이클 횟수를 적절히 관리하면 그 영향은 미미합니다. 운영자는 차량 OEM 보증이 V2G 작동을 보장하는지 확인하고, 소유자에게 사이클 사용량에 대한 보상을 제공해야 합니다.

3. V2G가 고정형 배터리에너지저장시스템(BESS)을 대체할 수 있을까요?아니요, V2G 용량은 차량의 존재 및 등록 여부에 따라 변동될 수 있습니다. 고정형 배터리 에너지 저장 시스템(BESS)은 안정적이고 항상 사용 가능한 용량을 제공하며, V2G는 낮은 추가 비용으로 필요에 따라 에너지를 공급할 수 있도록 보완하는 계층입니다.

4. V2G 충전기는 어떤 표준을 지원해야 합니까?ISO 15118은 플러그 앤 차지 및 양방향 스케줄링을 지원하고, DIN 70121은 DC 충전 상호 운용성을 지원하며, OCPP 2.0.1은 EMS 기반 제어를 지원합니다. 기존 OCPP 1.6J 배포 환경에서는 완전한 양방향 작동을 위해 펌웨어 또는 하드웨어 업그레이드가 필요할 수 있습니다.

5. 현재 상용 V2G에 사용 가능한 전력 레벨은 무엇입니까?상용 양방향 DC 충전기는 포트당 15kW에서 60kW까지 다양합니다. MIDA는 20~45kW 양방향 모듈로 구동되는 15~30kW, 22~44kW, 30~60kW V2G 충전 스테이션을 CCS 및 CHAdeMO 커넥터와 함께 제공합니다.

6. BESS와 V2G는 어떻게 배전 업무량을 분담합니까?허브의 EMS는 자산 우선순위를 정합니다. 고정형 배터리(안정적)를 최우선으로 하고, 그다음 출발 시간이 정해진 등록 차량(유연적)을 우선시하며, 마지막으로 부하 감축을 고려합니다. 이러한 우선순위 체계는 서비스 제공을 보장하는 동시에 수익을 극대화합니다.

7. V2G 수익 창출을 가장 빠르게 시작하는 방법은 무엇인가요?양방향 통신이 가능한 하드웨어를 갖춘 BESS 통합 충전 허브를 구축하고, 자체 보유 차량을 등록하여 수요 요금 인하와 전력 용량 증대 프로그램을 목표로 하십시오. 이 두 가지 전략을 통해 몇 달 안에 수익을 창출할 수 있으며, 그 후 보다 복잡한 주파수 조절 계약을 추진할 수 있습니다.