산업 및 상업 에너지 저장 검사에는 어떤 측면이 포함됩니까

전선 테스터로서 매일 산업 및 상업 에너지 저장 시스템과 함께 일합니다. 에너지 효율성과 비즈니스 수익성에 있어 안정적인 운영이 얼마나 중요한지 직접 알게 되었습니다. 설치 용량이 급속히 증가함에 따라 장비 고장이 ROI를 위협하는 경우가 늘어나고 있습니다. 2023년에는 57% 이상의 에너지 저장 플랜트에서 예상치 못한 정전이 발생했으며, 이 중 80%는 장비 결함, 시스템 이상, 또는 불량 통합으로 인한 것입니다. 아래에서는 동료 전문가들에게 도움을 주기 위해 5개 핵심 서브시스템(배터리, BMS, PCS, 열 관리, EMS)과 세 단계 검사 프레임워크(일일 점검, 주기적 유지 관리, 심층 진단)에 대한 실용적인 테스트 인사이트를 공유합니다.

1. 핵심 서브시스템 테스트 방법
1.1 배터리 시스템: 에너지 저장의 "심장"

배터리는 에너지의 기반이므로 다음 세 가지 차원에서 포괄적인 테스트가 필요합니다:

(1) 전화학적 성능 테스트

• 용량 테스트: GB/T 34131에 따라 0.2C로 방전하여 절단 전압(25±2℃)까지 방전하고, 실제 용량과 명시된 용량을 비교하여 "내구성"을 평가합니다.

• 내부 저항 테스트: AC 주입(대표적이지만 간섭이 쉬운 1kHz 사인파), AC 방전 전도도, 또는 DC 방전 방법을 사용합니다. 칼만 필터링을 사용하여 노이즈를 줄여 정확성을 높이는 것을 추천합니다.

• SOC/SOH 모니터링: 암페어-시간 적분, 개방 회로 전압, 전기화학 임피던스 분광법을 결합합니다. 수정된 암페어-시간 적분(온도와 충전-방전 상태를 고려)은 SOC 오차를 1% 미만으로 유지합니다.

(2) 안전성 성능 테스트

• 열 런어웨이 테스트: UL 9540A에 따라 셀, 모듈, 시스템 수준에서 테스트하여 열 런어웨이 행동과 가스 연소 특성을 특성화합니다(위험 평가에 중요).

• 과충전/과방전 테스트: GB/T 36276에 따라 극한 조건을 시뮬레이션하여 안전 임계값을 확인합니다.

• 단락 보호 테스트: 외부 단락을 직접 시뮬레이션하여 보호 반응을 검증합니다(시스템 안전에 필수).

(3) 물리적 상태 테스트

• 시각 검사: 케이스 변형, 누출, 그리고 읽을 수 있는 라벨을 확인합니다(작은 세부 사항이 큰 위험을 숨길 수 있음).

• 커넥터 테스트: 산화, 부식, 또는 느슨함을 점검하고 접촉 저항을 측정합니다(불량 연결은 운영 실패를 초래함).

• 침투 보호(IP) 테스트: GB/T 4208을 따르어 먼지, 습기 등의 혹독한 환경에서의 신뢰성을 확보합니다.

1.2 BMS: 배터리 관리의 "뇌"

BMS는 배터리를 모니터링하고 보호합니다. 커뮤니케이션, 상태 추정, 보호에 집중합니다:

(1) 커뮤니케이션 프로토콜 호환성 테스트

BMS는 Modbus/IEC 61850과 같은 프로토콜을 통해 PCS/EMS와 통합되어야 합니다. CAN 분석기(예: Vector CANoe)와 프로토콜 변환기를 사용하여 테스트합니다:

• 지연 시간: ≤200ms

• 성공률: ≥99%

• 데이터 무결성: 손실/손상 없음.

저는 유한 상태 기계(FSM) 기반 테스트 케이스 생성을 사용하여 모든 커뮤니케이션 시나리오를 다룹니다.

(2) SOC/SOH 알고리즘 검증

SOC 오차 ≤±1%, SOH 오차 ≤±5%(GB/T 34131)를 보장합니다:

• 오프라인 보정: BMS 추정값을 실험실에서 측정한 용량/내부 저항과 비교합니다.

• 온라인 테스트: 실제 충전-방전 주기를 시뮬레이션합니다.

• 배터리 시뮬레이터와 BMS 인터페이스 에뮬레이터는 이를 효율적으로 자동화합니다.

(3) 셀 균형 테스트

• 액티브 균형: 셀 불일치를 시뮬레이션하여 BMS 전략을 검증합니다.

• 패시브 균형: 장기적인 불일치 경향을 추적합니다.
  결과를 사용하여 균형이 시스템 요구사항을 충족하는지 판단합니다.

(4) 안전 보호 테스트

과충전, 과방전, 열 보호를 트리거합니다:

• 예: 과충전 테스트 - 완전히 충전된 배터리를 계속 충전하여 BMS가 회로를 끊는지 확인합니다.
  GB/T 34131 요구 사항을 충족해야 합니다.

1.3 PCS: 에너지 변환의 "전력 허브"

PCS는 AC/DC를 변환합니다. 효율성, 보호, 전력 품질을 테스트합니다:

(1) 효율성 테스트

GB/T 34120(정격 전력에서 ≥95% 효율)를 충족합니다:

• 입력-출력 비교: 양쪽 끝에서 전력을 측정하여 효율을 계산합니다.

• 부하 프로파일링: 부하를 걸쳐 효율성 곡선을 맵핑합니다.
  정밀도 높은 분석기(예: Fluke 438-II)를 25±2℃에서 사용하여 정확성을 보장합니다.

(2) 보호 테스트

과부하(정격 부하의 110%), 단락, 과전압 반응을 검증합니다. GB/T 34120를 충족해야 합니다.

(3) 고조파 분석

THD ≤5%(GB/T 14549/GB/T 19939)를 보장합니다:

• 직접 측정: 파형을 테스트하기 위해 전력 품질 분석기(예: Fluke 438-II)를 사용합니다.

• FFT 분석: 전류 신호로부터 고조파 진폭을 계산합니다.

• 부하와 운전 조건을 걸쳐 테스트합니다.

(4) 출력 안정성 테스트

다양한 부하 하에서 전압, 주파수, 전력 인자의 안정성을 측정합니다. 고정밀 스코프/분석기를 사용하여 규정 준수를 확인합니다.

1.4 열 관리 시스템: "냉각 수호자"

최적의 배터리 온도를 유지합니다. 냉각, 온도 제어, 내구성을 테스트합니다:

(1) 냉각 성능 테스트

• 공기 냉각 시스템: 필터 막힘(압력 강하)과 팬 수명(진동 분석)을 테스트합니다.

• 액체 냉각 시스템: 파이프라인 압력(수압 센서)과 냉각재 유량(유량계)을 테스트합니다.
  GB/T 40090을 충족해야 합니다. 예: CATL은 수정된 K-평균 클러스터링 + 웨이블릿 노이즈 제거를 사용하여 SOH를 3% 미만의 오차로 예측합니다.

(2) 온도 제어 정밀도 테스트

• 균일성: 배터리 팩 전체에 센서를 배치하고 최대 ΔT ≤5℃(GB/T 40090; 액체 냉각 시스템은 ≤2℃ 목표)를 보장합니다.

• 응답 시간: 환경 변화 후 온도를 안정화하는 시간을 측정합니다.

(3) 내구성 테스트

IP(GB/T 4208), 진동(GB/T 4857.3), 염수 스프레이(GB/T 2423.17) 테스트를 수행합니다. 극한 환경(예: Huawei의 레드 시 해안 프로젝트는 50℃ 조건에서 분산 냉각을 사용)에 중요합니다.

(4) 누출 탐지(액체 냉각 시스템만)

• 플루오레센트 트레이서: 염료를 추가하고 UV 빛으로 검사합니다.

• 압력 테스트: 라인을 가압하여 밀봉을 확인합니다.

• 누출이 없고 냉각재 압력이 안정적임을 보장합니다.

1.5 EMS: 에너지 관리의 "지휘관"

운영과 배치를 최적화합니다. 알고리즘, 커뮤니케이션, 보안을 테스트합니다:

(1) 알고리즘 정확성 테스트

부하 예측, 충전-방전 최적화, 경제성을 검증합니다:

• 역사적 백테스팅: 과거 데이터를 사용하여 모델을 검증합니다.

• 라이브 테스트: 실시간 운영으로 검증합니다.

• 예: CATL의 AI는 고장 감지 시간을 7일 단축하여 효율성을 3% 향상시키고 손실을 25% 줄였습니다.

(2) 커뮤니케이션 프로토콜 호환성 테스트

IEC 61850/Modbus(IEC 62933-5-2) 지원을 보장합니다:

• 적합성 테스트: 표준 준수를 검증합니다.

• 상호 운용성 테스트: BMS/PCS와의 통합을 테스트합니다.

(3) 데이터 보안 테스트

SM4 암호화, 접근 제어, 무결성(국가 암호 표준에 따라)을 검증합니다:

• 암호화: SM4 키 교환을 테스트합니다.

• 접근 제어: 사용자 권한 적용을 검증합니다.

• 무결성: 전송/저장 중 데이터 손실/손상이 없는지 확인합니다.

(4) 응답 시간 테스트

EMS 액션을 트리거하고 지연 시간을 측정하여 시스템 응답이 ≤200ms(GB/T 40090)를 보장하여 그리드 요구 사항을 처리합니다.

2. 세 단계 검사 프레임워크
2.1 일일 점검(빠른 고장 감지)

조기에 문제를 발견하기 위해 각 교대로 수행됩니다:

• 범위: 배터리 온도/전압/SOC, BMS 커뮤니케이션, PCS 매개변수, 열 냉각, EMS 데이터.

• 도구: 열 이미지 카메라, 멀티미터, 오실로스코프, 커뮤니케이션 테스터.

• 중점: 시스템 상태와 이상 - 즉시 문제를 해결합니다.

2.2 주기적 유지 관리(예방적 관리)

수명을 연장하기 위해 예약됩니다:

• 범위: 배터리 내부 저항(AC 주입), BMS 펌웨어 업데이트/SOC 보정, PCS 효율/고조파, 열 시스템 밀봉/IP, EMS 알고리즘 업데이트/보안 검사.

• 도구: 전용 저항계, CAN 분석기, 전력 분석기, 암호화 도구.

• 주기: 장비에 맞게 조정합니다(예: 분기별 배터리 테스트, 반년간 BMS 업데이트).

2.3 심층 진단(근본 원인 분석)

반복되는 문제(예: 빈번한 열 런어웨이 경고, BMS 커뮤니케이션 실패)로 트리거됩니다:

• 범위: 열 런어웨이(UL 9540A), BMS 고장 진단, PCS 보호/효율 심층 연구, 열 시스템 누출/진동 테스트, EMS 알고리즘 검증/보안 스캔.

• 도구: 열 런어웨이 챔버, 진동 분석기, 암호화 스캐너, 고장 주입기.

• 목표: 대상 수리/업그레이드를 위한 근본 원인을 식별합니다.

3. 최선의 방법: 표준화, 데이터 기반 테스트, 예방
3.1 표준화

IEC 62933-5-2/GB/T 40090-2021을 따릅니다:

• 프로세스: 준비(범위, 도구, 환경), 실행(테스트 + 데이터 로깅), 분석(보고서 작성)을 정의합니다.

• 보고서: 장비 사양, 테스트 조건, 데이터, 결과, 권장 사항(추적 가능성을 위한 GB/T 40090 요구 사항)을 포함합니다.

3.2 데이터 기반 테스트

통합 데이터 파이프라인(배터리 온도, 전압, SOC, PCS 효율, THD 등)을 구축합니다. AI(LSTM, 랜덤 포레스트)와 디지털 트윈을 사용합니다:

• 예: CATL의 AI는 SOC 오차 <1%와 SOH 감소를 95% 이상의 정확도로 예측하며, 7일 앞서 열 런어웨이 경고를 발령합니다.

• 예: Huawei는 디지털 트윈을 사용하여 극한 조건을 시뮬레이션하여 고장을 사전에 식별합니다.

3.3 예방적 테스트

장비 행동에 따라 예방적 점검을 예약합니다:주기: 분기별 셀 균형, 반년간 BMS 업데이트, 연간 PCS 고조파/열 밀봉 점검, 분기별 EMS 알고리즘 업데이트.

• 트리거: 3회 연속 테스트에서 내부 저항이 5% 이상 증가하거나 반복적인 커뮤니케이션 실패.

전선 테스트는 엄격함, 전문성, 실제적인 지식을 요구합니다. 이러한 서브시스템, 도구, 전략을 마스터하면 에너지 저장 시스템이 신뢰성과 효율성을 제공하여 비즈니스와 그리드 운영을 보호합니다. 이 가이드는 수년간의 실무 경험을 집약한 것입니다. 이를 통해 동료 테스터들이 에너지 저장 신뢰성을 높이는 데 도움이 되기를 바랍니다.