Ijlal Ullah Khan, analyst at PTR Inc.; Amna Mumtaz;
산업계는 EV 차량의 증가하는 수를 활용해 이익을 얻기 위해 EV 충전소에 대규모 자금을 투입하고 있습니다.
EV 충전기는 막대한 전력을 사용합니다. 따라서 PTR Inc의 분석가인 Ijlal Ullah Khan에 따르면, 그것들을 현장에 설치하면 지역의 전기 시스템에 부담을 줄 수 있습니다. 그리고 전력 공급과 전력 부하는 일반적으로 사건이 발생하지 않는 한 무시되는 경향이 있습니다. 그러나 표준 AC 충전소가 모델에 따라 7.4 ~ 22 kW를 소비하므로, 전력은 어떤 EV 충전 인프라에도 필수적입니다. 전력이 EV 충전 인프라에 필요하기 때문에 영향을 최소화하고 기존 그리드 인프라를 연장하는 EV 충전 전략을 구현하는 것이 중요합니다. 전세계 EV 충전소의 수가 증가함에 따라, 지역적 요구 사항에 특화된 부하 관리 전략을 채택하여 EV의 가장 효율적인 충전을 보장하는 것이 중요합니다.
부하 관리
EV 충전 부하 관리는 일일 에너지 요구 간의 적절한 균형을 찾는 것을 필요로 합니다. 부하 관리는 최대 수요 시간 동안의 에너지 사용을 최소화함으로써 EV 충전을 최적화하고 그리드 부하를 줄입니다. 대규모로 보면, 부하 관리는 개별 충전 포트, 대형 충전소, 주거 건물, 공공 주차장 등 다양한 사이트에서 전력 수요 균형을 만듭니다. 소규모로 보면, 부하 관리는 단일 충전 포인트의 충전 일정을 에너지가 저렴한 시간으로 조정합니다. 여러 충전소가 사용되고 있을 때, 부하 관리는 효율적으로 차량이 충전될 수 있도록 조화로운 전력 분배를 보장합니다.
부하 관리 기술에는 관리되지 않는 충전, 정적, 동적 부하 관리의 3 가지가 있습니다.
관리되지 않는 충전
관리되지 않는 충전에서는 충전 부하의 활발한 관리가 없습니다. 제어 부족으로 인해 EV는 전력을 최대로 충전할 수 있어, 높은 에너지 피크와 잠재적인 정전을 초래할 수 있습니다. 이 관리되지 않는 충전 방법은 충전 포인트가 적은 장소에만 적합합니다.
정적 부하 관리
정적 부하 관리는 전기를 관리하는 간단하지만 유연하지 않은 방법입니다. 기본 부하와 EV 충전을 위해 총 사용 가능 그리드 용량을 기저 부하와 EV용 용량부분으로 나눕니다. 그러나 실시간 부하 변동에 반응하지 않기 때문에 특정 상황에서는 효과적이지 않습니다. 정적 부하 관리를 통합하는 가장 좋은 장소는 안정된 기저 부하가 있는 지역입니다.
동적 부하 관리 (DLM)
동적 부하 관리는 가장 진보된 유연한 부하 관리 방법입니다. 실시간 그리드 상태에 따라 EV 충전 용량을 지속적으로 조정하고 불필요한 피크나 과부하를 일으키지 않으면서 충전 전력을 최적화합니다. 게다가, 이 방법은 주요 업그레이드가 필요 없이 기존 그리드 인프라상에서 더 많은 충전소를 운영할 수 있게 해줍니다. 이 방법은 맞춤형 충전 전략에 대한 정교한 우선 순위 로직을 지원하기 위해 지능적으로 작동합니다. DLM은 대형 주거 단지에서 다수의 충전소를 효과적으로 감독하는 데 적용됩니다. 이 방법은 사무실 건물, 호텔, 소매 공간, 호스피탈리티 및 피트니스 센터 등의 목적지 충전에 상업적으로 활용됩니다. 또한, DLM은 고속도로를 따라 EV 충전을 지원하는 on-the-go 충전에 유리합니다.
부하 관리의 중요성
EV 충전 부하 관리는 기존 그리드 인프라에 다양한 이점을 제공하기 때문에 중요합니다. 부적절한 EV 충전 관리는 그리드에 부담을 줄 수 있으며, 이는 잠재적으로 정전을 초래할 수 있습니다. 부하 균형은 모든 EV가 과도하게 그리드를 부담시키지 않고 동시에 충전할 수 있도록 보장합니다. 이 최적화는 모든 차량에 대해 신속한 충전을 보장함으로써 EV 충전 사이트의 효율성을 향상시킵니다. 또한, 부하 균형은 비싼 그리드 업그레이드가 필요 없게 하여 비용 효과적입니다. 부하 관리는 상업적 환경에서도 중요하며, 이는 기업의 독특하고 다양한 전기 요구 사항 때문입니다. 기업은 에너지 소비 패턴을 최적화함으로써 에너지 효율성을 높이고 최대 수요 요금을 피함으로써 비용을 줄일 수 있습니다. 기업은 백업 전력 소스를 통합함으로써 에너지 회복력을 강화할 수 있습니다. 또한, 부하 관리는 중요한 부하를 우선시하고 에너지 관련 규정 및 표준을 충족하는 데 도움이 됩니다. 기업은 효과적인 부하 관리 전략을 통해 수요 반응 프로그램에 적극 참여하여 그리드 안정성을 지원할 수 있습니다.
EV 충전 전략의 유형
사용자의 요구에 맞춰 충전소에서 부하 관리 과정에 다양한 EV 충전 전략을 통합할 수 있습니다.
우선 충전
우선 충전은 일부 EV 운전자가 특별한 요구 사항을 가진 장소, 예를 들어 현장에서 일하는 직원이나 단기간 내에 여행을 해야 하는 배송 차량에 유용합니다.
균형 충전
균형 충전은 사용 가능한 충전 전력을 모든 연결된 EV에 고르게 분배합니다. 이는 공정하고 효율적인 방법으로 EV를 충전하기 때문에 대부분의 위치에 적합합니다.
시리즈 충전
시리즈 충전은 먼저 플러그인 된 EV에 우선권을 줍니다. 이는 EV가 일반적으로 다른 시간에 도착하고 출발하는 장소, 예를 들어 호텔, 레스토랑, 슈퍼마켓에 좋은 옵션입니다.
비례 충전
비례 충전은 각 EV 운전자의 개별 요구에 따라 충전 전력을 할당합니다. 이는 EV 운전자가 다른 출발 시간과 필요한 범위를 가진 장소, 예를 들어 직장과 차량 전달창고에 가장 적합합니다.
PV 여분 충전
PV 여분 충전은 여분의 태양열을 사용하기 때문에 지속 가능하고 비용 효과적인 방법으로 EV를 충전하는 방법이지만, 태양광 패널이 있는 위치에서만 가능합니다.
예약 충전
예약 충전은 고가의 그리드 요금을 피하기 위해 비수기 시간에 EV 충전을 가능하게 합니다. 유연한 일정을 가진 EV 운전자는 예약 충전에서 이점을 얻을 수 있습니다.
특정 위치에서 가장 좋은 EV 충전 전략은 해당 위치의 특정 요구에 따라 달라집니다. 고려해야 할 몇 가지 중요한 요소는 충전이 필요한 EV의 수, 태양광의 가용성, 그리드 용량, EV의 주차 시간, EV 운전자의 이동 욕구 등입니다.
EV 부하 관리의 전력 분배
EV 부하 관리는 동등한 분배와 먼저 들어온 순서대로 충전하는 두 가지 방법으로 EV 충전기에 전력을 공급합니다.
동등한 분배에서는 각 EV 충전기가 충전을 시작하는 시간에 관계없이 동일한 양의 전기를 얻습니다. 모든 차량을 동시에 충전하려는 충전소 관리자는 동등한 분배가 유용하다고 생각합니다.
먼저 들어온 순서대로 충전하는 방식에서는 먼저 충전을 시작하는 EV 충전기가 가장 많은 전력을 얻고, 다른 충전기는 남은 전력을 받습니다. 이 방법은 사람들이 차량을 빠르게 충전하고 싶어하는 공공 충전 장소에서 유용합니다.
특정 응용 프로그램에 대한 최적의 부하 공유 유형은 사용자의 필요에 따라 달라집니다. 아래의 그림은 두 가지 부하 공유 유형을 보여줍니다.
빠른 충전과 느린 충전 이해하기
빠른 충전과 느린 충전은 배터리를 다양한 속도와 전력 수준에서 충전하는 다른 접근 방식을 포함합니다. 빠른 충전은 고전력 스테이션을 사용하여 EV의 배터리를 빠르게 보충하고, 집에서의 느린 충전에 비해 충전 시간을 크게 줄입니다. 이러한 빠른 충전기는 일반적으로 50 kW 이상, 심지어 350 kW를 초과하여, EV가 그들의 용량의 상당 부분을 몇 분 내에 회복할 수 있게 합니다. 반면에, 느린 충전은 전통적인 방법으로, 집이나 표준 공공 충전 포인트에서 낮은 전력 수준, 일반적으로 3 kW에서 22 kW 범위에서 발생합니다. 이는 더 긴 충전 시간이 특징으로, 종종 EV를 완전히 충전하는 데 몇 시간이 필요합니다. 주요한 차이점은 충전 속도와 전력 수준에 있으며, 빠른 충전은 즉시 사용을 위한 빠른 보충을 제공하고, 느린 충전은 오버나이트 또는 장기 충전 세션을 위한 더 점진적인, 편리한 옵션을 제공합니다.
빠른 충전의 장점
- 빠른 충전 속도: 빠른 충전은 EV 충전 시간을 크게 줄여 바쁜 개인에게 맞추고 다양한 시나리오에서 EV의 사용성을 향상시킵니다. 이는 시간이 중요한 현대 생활 방식에 부합합니다.
- 장거리 여행에 대한 편의성: 빠른 충전은 장거리 여행을 장애가 없는 여행으로 만드는 데 필수적입니다. 이로 인해 긴 휴식이 필요하지 않아지며, 거리 걱정을 해결하고, EV를 도로 여행과 휴가에 실용적인 옵션으로 만듭니다.
- 향상된 접근성: 고속도로, 도시 중심지, 쇼핑몰과 같은 전략적인 위치에 빠른 충전 스테이션의 증가하는 가용성은 EV 주인들에게 출발 중에 배터리 파워를 다 쓸 걱정을 덜어주며, 이 확장된 네트워크는 EV 채택에 대한 신뢰를 강화하고 더 많은 사람들이 그들의 교통수단 선택으로 전기차를 고려하게 합니다.
빠른 충전의 단점
- 비용: 빠른 충전은 그 기술과 전력 수요로 인해 더 높은 비용을 요구할 수 있습니다, 이로 인해 EV 소유자와 인프라 제공자는 편의성과 비용 효과성을 균형을 맞추는 것을 고려해야 합니다.
- 배터리 퇴화: 빠른 충전은 증가된 열 생성으로 인해 배터리 건강과 수명에 대한 우려를 불러올 수 있습니다, 이로 인해 빠른 충전을 사용하는 EV의 장기적인 생존성을 보장하기 위한 관리 전략이 필요합니다.
- 그리드 인프라: 널리 퍼진 빠른 충전 채택은 지역 전력 그리드에 부담을 줄 수 있습니다, 이로 인해 그리드 혼잡, 전력 중단을 방지하고 피크 충전 기간 동안 안정적인 에너지 배포를 보장하기 위해 인프라 업그레이드에 대한 투자가 필요합니다.
- 지속 가능성: 빠른 충전의 지속 가능성은 전력의 출처에 달려 있으며, 이로 인해 EV의 환경 이점을 상쇄하지 않고 온실가스 배출을 줄이기 위해 재생 에너지원을 사용하는 것이 중요합니다.
느린 충전의 장점
- 낮은 비용: 느린 충전은 매일 사용하기에 경제적으로 적합하며, 전기 비용이 줄어들어, 빠른 충전보다 장기적인 절약을 우선시하는 사람들에게 이점을 제공합니다.
- 배터리 건강: 느린 충전은 배터리에 더욱 친절하며, 열과 퇴화를 최소화하여 배터리 수명을 연장하고 성능을 유지합니다.
- 집에서 충전하기: 집에서 표준 콘센트를 사용하여 느린 충전은 편리하며, 전문 인프라가 필요하지 않아 오버나이트 충전을 간편하게 만듭니다.
- 그리드 부담 감소: 느린 충전은 지역 그리드에 가벼운 부담을 주며, 수요 급증을 최소화하고 EV 채택이 증가함에 따라 안정적인 에너지 배포를 보장합니다.
느린 충전의 단점
- 시간 제약: 느린 충전은 일정이 타이트한 사용자에게는 적합하지 않을 수 있습니다, 완전 충전을 달성하기 위해 몇 시간이 걸립니다.
- 한정된 가용성: 공공 느린 충전 옵션은 빠른 충전기에 비해 덜 흔하므로, 가정용 충전 시설이 없는 사용자들에게는 이들에 의존하는 것이 실용적이지 않아, 유연성과 접근성이 제한됩니다.
- 장거리 여행과의 호환성 부족: 느린 충전의 긴 과정은 장거리 여행에 적합하지 않을 수 있어, 긴 중단이 필요하며, 이로 인해 긴 여정이 덜 실용적이거나 덜 매력적일 수 있습니다.
- 계획이 필요함: 느린 충전은 충분히 충전된 EV를 보장하기 위한 세심한 계획이 필요합니다, 이는 루틴이나 여행 조정을 포함하며, 이는 빠른 충전의 유연성을 선호하는 사람들에게는 덜 편리할 수 있습니다.
단순한 충전을 넘어서
덴마크의 전기차 충전 플랫폼인 Monta와 더블린의 에너지 최적화 회사인 GridBeyond가 파트너십을 맺어, 충전소를 전력 그리드 안정을 위한 자원으로 변화시키는 기술을 제공하게 되었습니다. 이 파트너십을 통해, 전력 그리드에 대한 부담을 줄이는 것을 목표로, Monta의 관리형 전기차 충전기는 용량 시장과 SFFR (Static Firm Frequency Response) 프로그램의 수요 측 자산으로 사용될 것입니다.
진행 중인 모든 충전을 일시 중지함으로써 전기 수요가 줄어들고, 공급 불안정 시 설정된 패턴에 맞춰 그리드를 안정화하고, 이러한 유연한 자산의 시장 참여로부터 수익을 얻을 수 있습니다. Monta 고객은 Monta의 'PowerBank' 제품을 통해 이 서비스에 참여할 수 있습니다.
"전기차는 충전이 올바르게 관리되면 그리드에 대한 유연한 자산으로서 거대한 기회를 가질 수 있습니다. 우리는 GridBeyond과 파트너십을 맺어 이 혁신적인 서비스를 영국과 아일랜드에 제공하는 것을 기대하고 있습니다."라고 Monta의 지역 디렉터인 Alok Dubey가 발표에서 말했습니다. 파트너사들에 따르면, 테스트 단계는 이미 진행 중이며 성공적인 결과를 보여주었습니다. GridBeyond가 Monta의 플랫폼과 연결함으로써, GridBeyond은 영국의 유연성 프로그램에 시장 접근을 제공할 수 있으며, 불균형이 발생하는 기간을 예측하고, 시장 프로그램 하에 Monta의 충전기에 의해 제공되는 유연성을 집계할 수 있습니다.
"GridBeyond은 이 혁신적인 솔루션을 통해 지역 그리드와 전국 그리드를 균형잡는 데 도움을 주는 Monta와의 파트너십을 기뻐합니다. 전기차 소유가 증가함에 따라, 이러한 종류의 서비스가 제공하는 기회는 영국 전체에서 유용한 해결책을 제공할 수 있습니다. 우리는 전기차 소프트웨어 관련 서비스의 시장 리더인 Monta와의 관계를 더욱 성장시키는 것을 기대하고 있습니다."라고 GridBeyond의 전기차 솔루션 담당 Michael Kent가 덧붙였습니다.
파트너사들은 전기차 충전 스테이션이 특정 지역, 특히 도심 지역에 집중되어 있는 경우가 많아, 현지 그리드가 증가하는 수요를 충족하는 데 어려움을 겪을 수 있으며, 이는 충전뿐만 아니라 가정과 사업체에 전기 공급의 전반적인 안정성에도 영향을 미칠 수 있다고 주장합니다. 그들은 전력 기여가 공급-수요 불균형 시기 (예측하지 못한 전력 생성 감소 또는 현지 배포 네트워크 또는 더 넓은 전력 그리드 전반에 걸친 수요 증가) 동안 중추적인 역할을 하게 된다고 말합니다.
앞으로의 방향
적절히 관리되는 경우, EV 충전 인프라는 수급 균형을 보장하여 에너지 그리드의 안정성과 효율성을 높입니다. 혁신적인 충전 기능을 사용하면 충전소는 그리드 상태, 수요 변화, 그리고 사용 가능한 에너지 용량에 기반하여 충전 일정을 최적화할 수 있습니다.
이러한 솔루션들은 높은 수요 시기에 그리드 부담을 완화하고, 충전소 간에 부하를 균등하게 분산하여 더욱 안정적이고 견고한 에너지 인프라를 촉진합니다. 부하 관리는 지속 가능하고 효율적인 EV 생태계를 위해 필수적입니다. 이는 그리드 과부하를 방지하고, 각 EV에 최적의 충전을 보장하며, 사이트 간 에너지 소비를 균형잡히게하고, 맞춤형 충전 전략을 허용합니다. 이는 환경 영향을 줄이고, 그리드 회복력을 강화하며, 비용 효율성을 향상시키고, EV 운전자들에게 더 나은 경험을 제공하는 결과를 가져올 것입니다. 미래의 연구 및 개발은 EV 충전 전략의 최적화를 보장하기 위해 상호 운용성(interoperability), 스마트 그리드와 재생에너지와의 통합, 사이버 보안, 데이터 표준화에 집중해야 합니다.
PTR에 따르면, 전기차 산업은 빠른 충전 솔루션에 더욱 중점을 두고 있습니다, 이는 350 kW를 초과하는 더 높은 용량의 충전기의 상승 추세에서 명확하게 볼 수 있습니다. PTR의 분석에 따르면, AC 충전기 유닛의 시장 확장에 대한 복합 연평균 성장률(CAGR)은 21%로 상승할 것으로 예상되며, DC 충전기 유닛의 시장 성장은 2022년부터 2030년까지의 기간 동안 전 세계적으로 CAGR 20%를 달성할 것으로 예상됩니다. 이는 이동거리 걱정을 해결하고 전기차의 채택을 촉진하는 강력한 약속을 나타냅니다.
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