KR20220076172A - Home energy storage system using small redox flow battery which is convenient for installation and maintenance - Google Patents
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Abstract
본 발명은 설치 및 유지보수가 편리한 소형 레독스 흐름 전지를 활용한 가정용 에너지저장시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 심야전력용 전기온수설비를 대체하여 레독스 흐름 전지를 적용함으로써 소형 건물이나 가정에서 필요한 다양한 전력 수요에 대응 가능한 설치 및 유지보수가 편리한 소형 레독스 흐름 전지를 활용한 가정용 에너지저장시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 설치 및 유지보수가 편리한 소형 레독스 흐름 전지를 활용한 가정용 에너지저장시스템은 심야의 유휴 전력을 온수탱크에 열에너지 형태로 저장하여 사용하는 심야전력용 전기온수설비의 온수탱크를 비슷한 크기의 레독스 흐름 전지의 전해조로 대체하여 소형 건물이나 가정 등에서 급탕, 조명, 공조, 수송, 방재 등과 같은 다양한 전력 수요처에 곧바로 활용할 수 있으며, 가정에서 분산형 ESS를 활용 및 구축할 수 있다.The present invention relates to a home energy storage system using a small redox flow battery that is convenient for installation and maintenance, and more particularly, by applying a redox flow battery instead of an electric hot water facility for late-night power, it can be used in a small building or home. It relates to a home energy storage system using a small redox flow battery that is easy to install and maintain that can respond to various necessary power demands.
The home energy storage system using a small redox flow battery, which is easy to install and maintain according to the present invention, is similar in size to the hot water tank of an electric hot water facility for late night power, which stores idle power at night in the form of thermal energy in a hot water tank. By replacing it with the electrolytic cell of the redox flow battery of
Description
본 발명은 설치 및 유지보수가 편리한 소형 레독스 흐름 전지를 활용한 가정용 에너지저장시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 심야전력용 전기온수설비를 대체하여 레독스 흐름 전지를 적용함으로써 소형 건물이나 가정에서 필요한 다양한 전력 수요에 대응 가능한 설치 및 유지보수가 편리한 소형 레독스 흐름 전지를 활용한 가정용 에너지저장시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a home energy storage system using a small redox flow battery that is convenient for installation and maintenance, and more particularly, by applying a redox flow battery instead of an electric hot water facility for late-night power, it can be used in small buildings or homes. It relates to a home energy storage system using a small redox flow battery that is easy to install and maintain that can respond to various required power demands.
최근 지구 온난화의 주요 원인인 온실가스 배출을 억제하기 위한 방법으로 태양광에너지나 풍력에너지 같은 재생에너지가 각광을 받고 있으며 이들의 실용화 보급을 위해 많은 연구가 진행되고 있다. Renewable energy such as solar energy or wind energy has recently been in the spotlight as a method to suppress greenhouse gas emission, which is a major cause of global warming, and many studies are being conducted to commercialize and disseminate them.
그러나 이와 같은 재생에너지는 입지환경이나 자연조건에 의해 크게 영향을 받는다. 더욱이, 재생에너지는 출력 변동이 심하기 때문에 에너지를 연속적으로 고르게 공급할 수 없다는 단점이 있다.However, such renewable energy is greatly affected by location environment and natural conditions. Moreover, renewable energy has a disadvantage in that it cannot supply energy continuously and evenly because output fluctuations are severe.
따라서, 에너지의 출력을 고르게 하기 위해서 출력이 높을 때는 에너지를 저장하고 출력이 낮을 때는 저장된 에너지를 사용할 수 있는 저장장치의 개발이 중요시 되고 있으며, 이와 같은 대표적인 대용량 저장장치로는 납축전지, NaS 전지, 레독스 흐름 전지(Redox Flow Battery) 등이 있다. Therefore, in order to even out the energy output, it is important to develop a storage device that can store energy when the output is high and use the stored energy when the output is low. and a Redox Flow Battery.
이들 중 납축전지는 다른 전지에 비해 상업적으로 널리 사용되고 있으나 낮은 효율 및 주기적인 교체로 인한 유지보수의 비용과 전지 교체시 발생하는 산업폐기물의 처리문제 등의 단점이 있다. Among them, lead-acid batteries are widely used commercially compared to other batteries, but have disadvantages such as low efficiency, maintenance cost due to periodic replacement, and treatment of industrial waste generated during battery replacement.
그리고, NaS 전지의 경우 에너지효율이 높은 것이 장점이나 300℃이상의 고온에서 작동하는 단점이 있다. And, in the case of NaS batteries, although high energy efficiency is an advantage, there is a disadvantage of operating at a high temperature of 300°C or higher.
반면, 레독스 흐름전지는 유지 보수비용이 적고 상온에서 작동 가능하며 용량과 출력을 각기 독립적으로 설계할 수 있는 특징이 있기 때문에 최근 대용량 저장장치로의 많은 연구가 진행되고 있다.On the other hand, the redox flow battery has a low maintenance cost, can be operated at room temperature, and has the characteristics of independently designing capacity and output.
본 발명은 산업용 대용량으로 사용되는 레독스 흐름 전지를 가정에서도 쉽게 설치 및 적용할 수 있도록 심야전력용 전기온수설비를 소형 레독스 흐름 전지로 대체하여 소형 건물이나 가정에서 필요한 다양한 전력 수요에 대응 가능한 설치 및 유지보수가 편리한 소형 레독스 흐름 전지를 활용한 가정용 에너지저장시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention replaces the electric hot water facility for late-night power with a small redox flow battery so that the redox flow battery used in industrial large-capacity can be easily installed and applied at home. And an object of the present invention is to provide a home energy storage system using a small redox flow battery that is easy to maintain.
또한, 본 발명은 심야전력용 전기온수설비의 온수탱크를 비슷한 크기의 레독스 흐름 전지의 전해조로 대체하여 급탕, 조명, 공조, 수송, 방재 등과 같은 다양한 전력 수요처에 곧바로 활용할 수 있는 설치 및 유지보수가 편리한 소형 레독스 흐름 전지를 활용한 가정용 에너지저장시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, the present invention replaces the hot water tank of an electric hot water facility for late-night power with an electrolytic cell of a redox flow battery of a similar size, so that it can be directly utilized in various power demanders such as hot water supply, lighting, air conditioning, transportation, disaster prevention, etc. Installation and maintenance An object of the present invention is to provide a home energy storage system using a convenient small redox flow battery.
또한, 본 발명은 레독스 흐름 전지의 전해조를 별도의 기계장비를 이용하지 않고서도 쉽게 이동 및 설치 가능한 사이즈로 제작하여 설치 및 이동이 자유롭고 폭발이나 화재의 위험이 없이 가정 등에서 분산형 ESS를 활용 및 구축할 수 있는 설치 및 유지보수가 편리한 소형 레독스 흐름 전지를 활용한 가정용 에너지저장시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, the present invention produces the electrolyzer of the redox flow battery in a size that can be easily moved and installed without using separate mechanical equipment, so that installation and movement are free, and there is no risk of explosion or fire. An object of the present invention is to provide a home energy storage system using a small redox flow battery that is easy to install and maintain.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 설치 및 유지보수가 편리한 소형 레독스 흐름 전지를 활용한 가정용 에너지저장시스템은 전력계통으로부터 가정으로 상용 교류전력이 인입되는 분전반과; 상기 분전반에 접속되어 교류전력을 직류전력으로 변환하여 출력하거나, 직류전력을 교류전력으로 변환하여 출력하는 양방향 전력변환모듈과; 가정 내에 설치되고, 상기 전력변환모듈에서 출력되는 직류전력을 공급받아 충전되거나, 충전된 직류전력이 상기 전력변환모듈로 방전되는 배터리유닛과; 상기 배터리유닛의 상태정보를 모니터링하는 배터리관리모듈과; 상기 배터리유닛의 상태정보를 수신하고, 수신된 상태정보를 기반으로 상기 배터리유닛의 상태를 진단하며, 상기 전력변환모듈 및 상기 배터리관리모듈의 동작을 각각 제어하는 에너지관리모듈;을 구비하고, 상기 배터리유닛은 제1전해액과 제2전해액이 각각 저장되는 제1전해조 및 제2전해조와, 상기 전력변환모듈에 접속되고 제1전해액과 제2전해액의 산화 환원 반응에 의해 충전 및 방전이 이루어지는 적어도 하나 이상의 전지셀을 포함하는 스택부와, 상기 스택부로 제1전해액과 제2전해액을 각각 공급하는 제1순환펌프 및 제2순환펌프를 포함하는 레독스 흐름 전지를 포함하는 것을 특징으로 한다.A home energy storage system using a small redox flow battery that is convenient to install and maintain according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes: a distribution board through which commercial AC power is introduced from a power system to the home; a bidirectional power conversion module connected to the distribution board to convert AC power into DC power and output, or convert DC power to AC power and output; a battery unit installed in the home and charged by receiving DC power output from the power conversion module, or discharging the charged DC power to the power conversion module; a battery management module for monitoring the state information of the battery unit; an energy management module for receiving the state information of the battery unit, diagnosing the state of the battery unit based on the received state information, and controlling the operations of the power conversion module and the battery management module, respectively; The battery unit includes a first electrolytic cell and a second electrolytic cell in which the first electrolyte and the second electrolyte are respectively stored, and at least one connected to the power conversion module and charged and discharged by redox reaction between the first electrolyte and the second electrolyte. It is characterized in that it includes a stack unit including the above battery cells, and a redox flow battery including a first circulation pump and a second circulation pump respectively supplying the first electrolyte and the second electrolyte to the stack unit.
상기 에너지관리모듈은 심야전력 요금이 적용되는 심야시간대가 되면 상용전력을 이용하여 상기 레독스 흐름 전지를 충전시키고, 비심야시간대에는 상기 레독스 흐름 전지를 방전시키도록 제어하는 것을 특징으로 한다.The energy management module is characterized in that it controls to charge the redox flow battery using commercial power when the late-night time zone to which the late-night power rate is applied, and discharge the redox flow battery during the non-mid-night time zone.
본 발명에 따른 설치 및 유지보수가 편리한 소형 레독스 흐름 전지를 활용한 가정용 에너지저장시스템은 심야의 유휴 전력을 온수탱크에 열에너지 형태로 저장하여 사용하는 심야전력용 전기온수설비의 온수탱크를 비슷한 크기의 레독스 흐름 전지의 전해조로 대체하여 소형 건물이나 가정 등에서 급탕, 조명, 공조, 수송, 방재 등과 같은 다양한 전력 수요처에 곧바로 활용할 수 있다.The home energy storage system using a small redox flow battery, which is easy to install and maintain according to the present invention, is similar in size to the hot water tank of an electric hot water facility for late night power, which stores idle power at night in the form of thermal energy in a hot water tank. By replacing it with the electrolytic cell of the redox flow battery of
또한, 본 발명에 따른 설치 및 유지보수가 편리한 소형 레독스 흐름 전지를 활용한 가정용 에너지저장시스템은 레독스 흐름 전지 시스템의 전해조를 별도의 기계장비를 이용하지 않고서도 쉽게 이동 및 설치 가능한 사이즈로 제작하여 설치 및 이동이 자유롭고 폭발이나 화재의 위험이 없이 가정 등에서 분산형 ESS를 활용 및 구축할 수 있다.In addition, the home energy storage system using a small redox flow battery, which is convenient for installation and maintenance according to the present invention, is produced in a size that can be easily moved and installed without using a separate mechanical equipment for the electrolytic cell of the redox flow battery system. Therefore, it can be installed and moved freely and distributed ESS can be used and built at home, etc. without risk of explosion or fire.
또한, 본 발명에 따른 설치 및 유지보수가 편리한 소형 레독스 흐름 전지를 활용한 가정용 에너지저장시스템은 일반 가정의 전력요금 절약 요구에 대응함으로써 심야전력을 완충, 배분하는 전력 균형 관리가 대형 ESS 구축으로부터 일반 가정으로 세분화되어 계통 배분이 가능진다.In addition, the home energy storage system using a small redox flow battery, which is convenient to install and maintain according to the present invention, responds to the electricity bill saving demand of general households, so that power balance management that buffers and distributes late-night power is improved from large ESS construction. It is subdivided into general households and system distribution is possible.
또한, 본 발명에 따른 설치 및 유지보수가 편리한 소형 레독스 흐름 전지를 활용한 가정용 에너지저장시스템은 출력을 높이는 방식에 있어서 기존 스택부의 조합을 통해 비교적 손쉽게 가능하다.In addition, the home energy storage system using a small redox flow battery, which is convenient to install and maintain according to the present invention, is relatively easily possible through the combination of the existing stack unit in a way to increase the output.
도 1은 본 발명에 따른 설치 및 유지보수가 편리한 소형 레독스 흐름 전지를 활용한 가정용 에너지저장시스템을 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 설치 및 유지보수가 편리한 소형 레독스 흐름 전지를 활용한 가정용 에너지저장시스템의 배터리유닛을 나타낸 사시도.1 is a block diagram showing a home energy storage system using a small redox flow battery convenient for installation and maintenance according to the present invention.
2 is a perspective view showing a battery unit of a home energy storage system using a small redox flow battery, which is convenient for installation and maintenance according to the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 설치 및 유지보수가 편리한 소형 레독스 흐름 전지가 구비된 가정용 에너지저장시스템에 대하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail with respect to a home energy storage system equipped with a small redox flow battery convenient installation and maintenance according to a preferred embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 3에는 본 발명에 따른 설치 및 유지보수가 편리한 소형 레독스 흐름 전지가 구비된 가정용 에너지저장시스템이 도시되어 있다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 설치 및 유지보수가 편리한 소형 레독스 흐름 전지가 구비된 가정용 에너지저장시스템은 분전반(10)과, 전력변환모듈(20)과, 배터리유닛(30)과, 배터리관리모듈(50)과, 에너지관리모듈(60)을 구비한다.1 to 3 show a home energy storage system equipped with a small redox flow battery that is convenient to install and maintain according to the present invention. 1 to 3, the home energy storage system equipped with a small redox flow battery convenient to install and maintain according to the present invention is a
분전반(10)은 전력계통(7)으로부터 가정으로 상용 교류전력이 인입되는 부분으로 분전함과, 분전함에 설치되는 계량기(11) 및 계량기(11)에 접속되는 메인배선차단기와, 메인배선차단기에 접속되는 메인부스바, 메인부스바에 접속되는 복수의 서브부스바, 서브부스바에 일 측이 접속되고 타 측은 부하(L) 측에 접속되는 복수의 서브배선차단기를 포함하여 구성된다.The
전력변환모듈(20)은 분전반(10)의 서브배선차단기에 접속되어 상용전력으로부터 공급되는 교류전력을 직류전력으로 변환하여 후술하는 배터리유닛(30)으로 출력하거나, 배터리유닛(30)으로부터 공급되는 직류전력을 교류전력으로 변환하여 부하(L) 또는 상용전력계통으로 출력한다. 전력변환모듈(20)은 AC/DC 컨버터, DC/AC 인버터 및 DC/DC 컨버터를 포함할 수 있다.The
배터리유닛(30)은 가정 내의 일정 공간부에 설치되고, 전력변환모듈(20)에서 출력되는 직류전력을 공급받아 충전되거나, 충전된 직류전력이 전력변환모듈(20)로 방전된다.The
배터리유닛(30)은 바나듐(Vanadium) 이온을 함유하고 있는 두 개의 전해액이 멤브레인 사이를 흐르면서 전하 교환이 이루어지는 방식으로 충전과 방전이 이루어지는 바나듐 레독스 흐름 전지(40)를 포함하여 구성할 수 있다.The
레독스 흐름 전지(40)는 제1전해조(41) 및 제2전해조(42)와, 제1공급라인 및 제2공급라인과, 제1순환펌프(43) 및 제2순환펌프(44)와, 스택부(45)와, 제1회수라인 및 제2회수라인을 포함하여 구성된다.The
제1전해조(41) 및 제2전해조(42)는 산업용으로 쓰이는 레독스 흐름 전지(40)의 전해액탱크보다 월등히 작은 크기로 제작하는 것이 바람직하다. 일 예로, 제1전해조(41) 및 제2전해조(42)는 가정에서 심야전력을 이용한 전기온수설비의 온수탱크와 대응되는 크기로 제작함으로써 설치 및 이동이 자유롭게 하는 것이 바람직하다.The first
제1공급라인은 일 단이 제1전해조(41)에 연결되고 타 단이 스택부(45)에 연결되어 제1전해조(41)에 저장된 제1전해액을 스택부(45)에 공급한다. 제1공급라인에는 제1전해액을 펌핑하여 스택부(45)로 공급하는 제1순환펌프(43)가 설치된다.The first supply line has one end connected to the first
제2공급라인은 일 단이 제2전해조(42)에 연결되고 타 단이 스택부(45)에 연결되어 제2전해조(42)에 저장된 제2전해액을 스택부(45)에 공급한다. 제2공급라인에는 제2전해액을 펌핑하여 스택부(45)로 공급하는 제2순환펌프(44)가 설치된다.The second supply line has one end connected to the second
스택부(45)는 전력변환모듈(20)에 접속되며, 제1전해액과 제2전해액의 산화 환원 반응에 의해 충전 및 방전이 이루어지는 적어도 하나 이상의 전지셀을 포함하여 구성된다.The
스택부(45)는 이온교환막(45A), 이온교환막(45A)의 서로 대향되는 양면에 각각 배치되는 제1전극판(46) 및 제2전극판(47), 제1전극판(46)과 제2전극판(47) 외측에 각각 배치되는 제1분리판 및 제2분리판과, 제1분리판과 제2분리판 외측에 각각 배치되며 제1전해액과 제2전해액이 흐를 수 있는 유로가 각각 형성된 제1유로프레임 및 제2유로프레임과, 제1유로프레임과 제2유로프레임 외측에 각각 배치되는 제1집전판 및 제2집전판, 제1집전판과 제2집전판 외측에 각각 배치되는 제1엔드플레이트(48) 및 제2엔드플레이트(49)를 포함하여 구성할 수 있다.The
도면에 도시되어 있지 않지만, 제1분리판 및 제2분리판 각각은 메인레이어와, 제1커버레이어와, 제2커버레이어와, 복수의 지지체를 구비할 수 있다.Although not shown in the drawings, each of the first and second separators may include a main layer, a first cover layer, a second cover layer, and a plurality of supports.
메인레이어는 기존 그라파이트 벌크 형태의 전극판을 대체하는 것으로서, 내부 공극이 형성된 카본 펠트로 형성되며, 일정 두께를 가지며 사각형으로 형성된다.The main layer replaces the existing graphite bulk electrode plate, is formed of carbon felt with internal voids, has a certain thickness, and is formed in a square shape.
제1커버레이어는 메인레이어의 서로 대향되는 양면 중에서 일 면에 열에 의해 압착 또는 열에 의해 접합되는 것으로, 전도성 수지로 형성된다. 제1커버레이어는 전도성 폴리에틸렌(PE)으로 형성될 수 있다.The first cover layer is bonded by heat or compression to one side of the opposite surfaces of the main layer, and is formed of a conductive resin. The first cover layer may be formed of conductive polyethylene (PE).
제2커버레이어는 메인레이어의 서로 대향되는 양면 중에서 제1커버레이어가 압착 또는 압착된 메인레이어의 타 면에 열에 의해 압착 또는 열에 의해 접합되고, 열가소성 수지로 형성된다. 제2커버레이어는 열가소성 폴리에틸렌(PE)으로 형성될 수 있다.The second cover layer is compressed or joined by heat to the other surface of the main layer on which the first cover layer is compressed or compressed among opposite surfaces of the main layer, and is formed of a thermoplastic resin. The second cover layer may be formed of thermoplastic polyethylene (PE).
지지체는 제1커버레이어와 제2커버레이어 사이의 메인레이어 내부에 매설되며, 복수가 일정 간격 이격된 위치에 각각 매설된다. 지지체는 메인레이어 내부에 N×M 행렬 패턴 또는 지그재그 패턴으로 배열 및 매설된다.The support is embedded in the main layer between the first cover layer and the second cover layer, and a plurality of them are embedded in positions spaced apart from each other by a predetermined interval. The support is arranged and embedded in an N×M matrix pattern or a zigzag pattern inside the main layer.
지지체는 폴리에틸렌(PE)으로 형성되고, 다각기둥 또는 원기둥 형태로 형성될 수 있으나, 본 실시 예에서는 원기둥 형태로 형성된 것을 적용하였다. 그리고, 지지체는 표면에는 폴리에텔에텔 케톤(PEEK)으로 코팅된 코팅층이 더 구비된다.The support is formed of polyethylene (PE) and may be formed in a polygonal or cylindrical shape, but in this embodiment, a cylindrical shape is applied. And, the surface of the support is further provided with a coating layer coated with polyether ether ketone (PEEK).
지지체의 표면에 형성된 코팅층을 이루는 폴리에텔에텔 케톤(PEEK)은 고온에서 전기절연성 유전율 및 체적고유저항 등 전기적 특성이 우수하고, 고온 및 고압 조건에서 물성 변화없이 사용 가능하며, 일반적 열가소성 수지 가공 장비를 사용하여 쉽게 가공 가능하고, 준결정성 수지로 매우 광범위한 무기 및 유기 화학물질에서 탁월한 안정성을 보장한다. 또한, 광범위한 조건 아래서 윤활성이 매우 뛰어나며 오일 및 그리스의 공급이 없는 상태에서도 자기윤활성이 우수하고, 내마모성 탁월한 장점이 있다. 또한, 사출성형, 압출성형 및 파우터 코팅이 가능하며 대량제품은 물론 다품종 소량 제품생산에도 매우 유리하다.Polyether ether ketone (PEEK), which forms the coating layer formed on the surface of the support, has excellent electrical properties such as electrical insulation dielectric constant and volume resistivity at high temperatures, and can be used without change in physical properties under high temperature and high pressure conditions. It is a semi-crystalline resin that can be easily processed using In addition, it has excellent lubrication under a wide range of conditions, excellent self-lubrication even in the absence of oil and grease, and excellent wear resistance. In addition, injection molding, extrusion molding, and powder coating are possible, and it is very advantageous not only for mass products but also for the production of small quantity products of various types.
지지체는 메인레이어의 두께방향 양측을 향하는 길이방향 양측 단부 및 양측 단부의 코팅층이 각각 제1커버레이어와 제2커버레이어 내측으로 일정 깊이 인입되어 열 융착 또는 열 압착 또는 열 접합되어 고정된다. 이와 다르게 지지체의 길이방향 양측 단부가 각각 제1커버레이어와 제2커버레이어의 표면에 열 융착 또는 열 압착 또는 열 접합되어 고정될 수도 있다.The support is fixed by thermal fusion, thermal compression, or thermal bonding by inserting the coating layers at both ends and both ends in the longitudinal direction toward both sides of the main layer in the thickness direction to a predetermined depth into the first cover layer and the second cover layer, respectively. Alternatively, both ends of the longitudinal direction of the support may be fixed by thermal fusion, thermal compression, or thermal bonding to the surfaces of the first cover layer and the second cover layer, respectively.
한편, 지지체의 내부에는 길이방향을 따라 중공부가 형성될 수 있고, 이 중공부 내부에는 앞서 설명한 코팅층을 이루는 PEEK로 이루어진 충전재를 충전하여 코어부를 형성할 수 있으며, 이 경우, 지지체는 중공부에 충전되는 코어부에 의해 내구성 및 강도가 한층 더 향상될 수 있다.On the other hand, a hollow part may be formed in the longitudinal direction inside the support, and the core part may be formed by filling the inside of the hollow part with a filler made of PEEK constituting the coating layer described above. In this case, the support is filled in the hollow part Durability and strength can be further improved by the core part.
이와 같은 스택부(45)는 분리판에 전력 인출을 위한 케이블의 연결이 가능한 접속부를 형성함으로써 전력 인출 기능을 가지며, 기존의 레독스 흐름 전지의 스택 구조에서 집전체를 생략할 수 있으며, 케이블이 연결되는 접속부 표면에 DLC 코팅된 보호레이어를 형성하여 접속부의 내마모성 및 마찰 특성을 향상시킬 수 있다.Such a
또한, 분리판의 카본 펠트 내부에 보강을 위한 지지체를 삽입 및 매설하여 수지 시트와 카본 펠트를 열 압착한 후 냉각 시에 분리판이 변형되거나 강도가 약해지거나 강도가 취약한 부분을 보강할 수 있고, 대면적으로 제조시에도 취급이 용이하고 변형이 없다.In addition, by inserting and burying a support for reinforcement inside the carbon felt of the separator, the resin sheet and carbon felt are thermocompressed and then the separator is deformed or the strength is weakened or weak strength can be reinforced during cooling. It is easy to handle and there is no deformation even when manufacturing by area.
또한, 제1분리판 및 제2분리판이 열에 강한 PEEK 코팅층을 구비하는 지지체를 통해 메인레이어에 제1커버레이어 및 제2커버레이어를 열압착 또는 열접합시 발생하는 열을 견뎌 메인레이어가 일정 두께를 갖도록 메인레이어를 보강함으로써 지지체의 길이에 따라 다양한 두께 및 면적을 갖는 분리판을 제조할 수 있는 장점이 있다. In addition, the first and second separators withstand the heat generated during thermocompression bonding or thermal bonding of the first and second cover layers to the main layer through a support having a heat-resistant PEEK coating layer, so that the main layer has a certain thickness By reinforcing the main layer to have
즉, 서로 다른 길이의 지지체를 이용하여 서로 다른 두께의 분리판을 제조할 수 있고, 메인레이어를 카본 펠트로 형성하더라도 메인레이어 내부에 지지체가 삽입 매설되므로 메인레이어가 지지체에 의해 보강되어 그 형태를 지속적으로 유지할 수 있으며, 이를 통해 분리판을 대면적으로 제조할 수 있다.That is, separate plates of different thicknesses can be manufactured using supports of different lengths, and even when the main layer is formed of carbon felt, the support is inserted and buried inside the main layer, so the main layer is reinforced by the support to maintain its shape. can be maintained, and through this, the separation plate can be manufactured with a large area.
배터리관리모듈(50)은 배터리유닛(30)의 상태정보를 모니터링 및 안전한 작동, 성능을 보장하기 위한 것으로서, 배터리유닛(30)의 전압, 전류, 온도 등을 모니터링하여 과열이나 과충전으로부터 보호한다.The
에너지관리모듈(60)은 시스템의 전반적인 제어를 담당하며, 세부적으로는 배터리유닛(30)의 상태정보를 수신하고, 수신된 상태정보를 기반으로 배터리유닛(30)의 상태를 진단하며, 전력변환모듈(20) 및 배터리관리모듈(50)의 동작을 각각 제어한다.The
에너지관리모듈(60)은 배터리유닛(30)의 최대충전량 및 최대방전량 설정, 충전시간대 및 방전시간대 설정, 전력변환모듈(20)의 동작을 설정할 수 있다.The
에너지관리모듈(60)은 심야전력 요금이 적용되는 심야시간대가 되면 상용전력을 이용하여 레독스 흐름 전지(40)를 충전시키고, 비심야시간대에는 레독스 흐름 전지(40)를 방전시키도록 제어할 수 있다.The
일 예로, 겨울철 심야시간대인 오후 23시부터 익일 오전 9시까지는 상용전력으로부터 전력을 공급받아 레독스 흐름 전지(40)에 공급하여 전해액을 환원시켜 전력을 저장하고, 비심야시간대에는 레독스 흐름 전지(40)의 전해액을 산화시켜 전력을 방전함으로써 비심야시간대에 상용전력을 이용하지 않고 자체 저장된 전력을 가정 내의 다양한 수요처에 공급할 수 있다.For example, from 23:00 pm to 9:00 am of the night time in winter, power is supplied from commercial power and supplied to the
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 설치 및 유지보수가 편리한 소형 레독스 흐름 전지를 활용한 가정용 에너지저장시스템은 심야의 유휴 전력을 온수탱크에 열에너지 형태로 저장하여 사용하는 심야전력용 전기온수설비의 온수탱크를 비슷한 크기의 레독스 흐름 전지의 전해조로 대체하여 소형 건물이나 가정 등에서 급탕, 조명, 공조, 수송, 방재 등과 같은 다양한 전력 수요처에 곧바로 활용할 수 있다.As described above, the home energy storage system using the small redox flow battery, which is convenient to install and maintain according to the present invention, stores the idle power at night in the form of thermal energy in the hot water tank and uses it. By replacing the tank with an electrolytic cell of a redox flow battery of a similar size, it can be directly used in various power demanding sources such as hot water supply, lighting, air conditioning, transportation, and disaster prevention in small buildings and homes.
또한, 본 발명에 따른 설치 및 유지보수가 편리한 소형 레독스 흐름 전지를 활용한 가정용 에너지저장시스템은 레독스 흐름 전지 시스템의 전해조를 별도의 기계장비를 이용하지 않고서도 쉽게 이동 및 설치 가능한 사이즈로 제작하여 설치 및 이동이 자유롭고 폭발이나 화재의 위험이 없이 가정 등에서 분산형 ESS를 활용 및 구축할 수 있다.In addition, the home energy storage system using a small redox flow battery, which is convenient for installation and maintenance according to the present invention, is produced in a size that can be easily moved and installed without using a separate mechanical equipment for the electrolytic cell of the redox flow battery system. Therefore, it can be installed and moved freely and distributed ESS can be used and built at home, etc. without risk of explosion or fire.
또한, 본 발명에 따른 설치 및 유지보수가 편리한 소형 레독스 흐름 전지를 활용한 가정용 에너지저장시스템은 일반 가정의 전력요금 절약 요구에 대응함으로써 심야전력을 완충, 배분하는 전력 균형 관리가 대형 ESS 구축으로부터 일반 가정으로 세분화되어 계통 배분이 가능진다.In addition, the home energy storage system using a small redox flow battery, which is convenient to install and maintain according to the present invention, responds to the electricity bill saving demand of general households, so that power balance management that buffers and distributes late-night power is improved from large ESS construction. It is subdivided into general households and system distribution is possible.
또한, 본 발명에 따른 설치 및 유지보수가 편리한 소형 레독스 흐름 전지를 활용한 가정용 에너지저장시스템은 출력을 높이는 방식에 있어서 기존 스택부의 조합을 통해 비교적 손쉽게 가능하다.In addition, the home energy storage system using a small redox flow battery, which is convenient to install and maintain according to the present invention, is relatively easily possible through the combination of the existing stack unit in a way to increase the output.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 설치 및 유지보수가 편리한 소형 레독스 흐름 전지를 활용한 가정용 에너지저장시스템은 첨부된 도면을 참조로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. The home energy storage system using the small redox flow battery, which is convenient to install and maintain according to the present invention described above, has been described with reference to the accompanying drawings, but this is only an example, and those of ordinary skill in the art It will be appreciated that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호의 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해서만 정해져야 할 것이다.Accordingly, the scope of true technical protection of the present invention should be determined only by the technical spirit of the appended claims.
10 : 분전반
20 : 전력변환모듈
30 : 배터리유닛
40 : 레독스 흐름 전지
41 : 제1전해조
42 : 제2전해조
43 : 제1순환펌프
44 : 제2순환펌프
45 : 스택부
50 : 배터리관리모듈
60 : 에너지관리모듈10: distribution board
20: power conversion module
30: battery unit
40: redox flow battery
41: first electrolytic cell
42: second electrolyzer
43: first circulation pump
44: second circulation pump
45: stack unit
50: battery management module
60: energy management module
Claims (2)
상기 분전반에 접속되어 교류전력을 직류전력으로 변환하여 출력하거나, 직류전력을 교류전력으로 변환하여 출력하는 양방향 전력변환모듈과;
가정 내에 설치되고, 상기 전력변환모듈에서 출력되는 직류전력을 공급받아 충전되거나, 충전된 직류전력이 상기 전력변환모듈로 방전되는 배터리유닛과;
상기 배터리유닛의 상태정보를 모니터링하는 배터리관리모듈과;
상기 배터리유닛의 상태정보를 수신하고, 수신된 상태정보를 기반으로 상기 배터리유닛의 상태를 진단하며, 상기 전력변환모듈 및 상기 배터리관리모듈의 동작을 각각 제어하는 에너지관리모듈;을 구비하고,
상기 배터리유닛은 제1전해액과 제2전해액이 각각 저장되는 제1전해조 및 제2전해조와, 상기 전력변환모듈에 접속되고 제1전해액과 제2전해액의 산화 환원 반응에 의해 충전 및 방전이 이루어지는 적어도 하나 이상의 전지셀을 포함하는 스택부와, 상기 스택부로 제1전해액과 제2전해액을 각각 공급하는 제1순환펌프 및 제2순환펌프를 포함하는 레독스 흐름 전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 설치 및 유지보수가 편리한 소형 레독스 흐름 전지를 활용한 가정용 에너지저장시스템.a distribution panel through which commercial AC power is introduced from the power system to the home;
a bidirectional power conversion module connected to the distribution board to convert AC power into DC power and output, or convert DC power to AC power and output;
a battery unit installed in the home and charged by receiving DC power output from the power conversion module, or discharging the charged DC power to the power conversion module;
a battery management module for monitoring the state information of the battery unit;
An energy management module for receiving the state information of the battery unit, diagnosing the state of the battery unit based on the received state information, and controlling the operations of the power conversion module and the battery management module, respectively;
The battery unit includes a first electrolytic cell and a second electrolytic cell in which the first electrolyte and the second electrolyte are respectively stored, and is connected to the power conversion module and is charged and discharged by redox reaction between the first electrolyte and the second electrolyte. Installation and A home energy storage system using a small redox flow battery that is easy to maintain.
상기 에너지관리모듈은 심야전력 요금이 적용되는 심야시간대가 되면 상용전력을 이용하여 상기 레독스 흐름 전지를 충전시키고, 비심야시간대에는 상기 레독스 흐름 전지를 방전시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 설치 및 유지보수가 편리한 소형 레독스 흐름 전지를 활용한 가정용 에너지저장시스템.
According to claim 1,
The energy management module charges the redox flow battery using commercial power when the late-night power rate is applied, and controls to discharge the redox flow battery in the non-mid-night time zone. A home energy storage system using a small redox flow battery that is easy to maintain.
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