화웨이의 차세대 스마트 스트링 그리드 포밍 ESS 플랫폼에 적용된 혁신적 기술

화웨이 퓨전솔라(Huawei FusionSolar)의 새로운 스마트 스트링 그리드 포밍 ESS 플랫폼인 루테라(LUTERRA)는 고객 성공을 이끌기 위해 설계된 기술적 혁신에서 탄생했다.

뮌헨, 2026년 7월 16일 /PRNewswire/ -- 화웨이(Huawei)가 지난달 독일에서 개최된 인터솔라 유럽(Intersolar Europe)에서 루테라를 출시했다. 이 기사에서 화웨이 디지털 파워 스마트 ESS 사업부의 스티브 정(Steve Zheng)사장은 화웨이가 어떻게 발전소 수준의 그리드 포밍(GFM) 응용 분야를 제공하는, 설치가 용이한 배터리 저장 솔루션에서 업계 선도적인 효율성을 달성했는지 설명한다.

Steve Zheng, President of Smart ESS Business, Huawei Digital Power

화웨이의 그리드 포밍 기술은 사우디아라비아의 레드 씨(Red Sea) 리조트 단지에 건설된 세계 최대 100% 재생에너지 마이크로그리드 등 이미 현장 운영에서 검증된 바 있다. 레드 씨 프로젝트는 2년 이상 안정적으로 운영되어 GFM 에너지 자원의 다중 사이트 조율이 기가와트시 규모에서 완전히 가능하다는 점을 입증했다.

사우디아라비아에 구축된 400MW 규모의 태양광 및 1.3GWh 배터리 에너지 저장 시스템(BESS)처럼 큰 프로젝트는 흔하지 않지만, 화웨이의 기술은 모든 고객들에게 증가된 수익, 더 높은 처리량, 태양광과의 원활한 통합을 제공할 수 있다.

스티브 정 사장은 업계 선도적인 왕복 효율(RTE), 고정밀 배터리 잔량(SOC) 제어, 셀 투 팩 최적화 같은 기능들은 여러 학문 분야에 걸쳐 실현된다고 말하며 "전기화학, 전기공학, 전자공학, 열역학, 제어 기술 및 예측 기술이 포함된다"고 밝혔다.

그는 "화웨이의 전체 솔루션에 대한 종합적인 제어를 통해 주변 온도 25°C 기준 PCS의 저압측에서 93.1%의 효율을 달성하며, SOC 정밀도는 양단에서 2.5%, 평탄 구간에서 3%에 도달한다"고 말했다.

통합 설계는 완전한 셀 투 팩 열 관리, 액체 냉각 시스템, 고전압 실리콘 카바이드(SiC) 스위칭 아키텍처를 포함한다. 이러한 구성은 시장의 다른 제품들에 비해 장시간 에너지 저장(LDES) 응용 분야에 대한 고유한 성능 우위를 제공한다.

정 사장은 "우리는 스트링 아키텍처를 고수하고 각 팩마다 옵티마이저를, 각 랙마다 컨트롤러를 채택하고 있다. 이 정교하고 효과적인 관리 방법들은 전기화학적 불일치, 특히 배터리 수명주기에서의 불일치를 해결해 준다"고 밝혔다.

"우리의 차세대 솔루션에서 AC 전압은 SiC 구성 요소를 기반으로 처음으로 1000V AC로 증가했다. 이를 통해 시스템 손실을 줄이고 효율성을 향상했다. 우리의 독특하고 지능적인 분산 냉각 기술로 인해 열 방출 면적이 증가했다. 또한 높은 RTE, 높은 균일성, 높은 SOC 수준, 높은 가용성으로 기존 솔루션에 비해 솔루션의 처리량이 10% 이상 향상되고 있다."

그는 기술은 정교하지만 설치와 물류는 최대한 간단하게 설계됐다고 말한다. 1GWh 규모 BESS 발전소를 예시로 들면, 루테라 스마트 스트링 그리드 포밍 ESS 플랫폼은 기존 솔루션에 비해 배송 시간을 최소 30%, 발전소 밸런스(BOP) 비용을 최소 20% 줄이고, 메가와트시당 설치 면적을 1제곱미터 절감한다.

정 사장은 이러한 결과가 화웨이의 특허 기술인 관통형 버스바 아키텍처(through-busbar Architecture)로 달성된다고 말하며, 이는 프로젝트의 수명주기 전반에 걸쳐 유연한 설치, 용량 확장, 충전 및 방전을 위한 적응형 충방전율을 실현한다.

인버터 기반 전력망의 안정성을 위한 그리드 포밍

Energy-Storage.news의 정기 독자들이 잘 인지하고 있듯, 전 세계 전력망의 안정성을 향상하는 데 있어 그리드 포밍 기술과 관련 응용 분야들의 중요성이 크게 성장했다.

역사적으로 전력망의 주파수와 전압은 화력 발전 터빈의 회전력에 의해 자연스럽게 형성됐다. 화석연료 기반의 발전 자원들이 변동성 재생에너지(VRE) 원천으로 대체되거나 밀려남에 따라, 시스템 안정성을 유지하는 데 새로운 과제가 발생했다.

다행히 GFM 역량을 갖춘 인버터는 동일한 관성, 단락비(SCR), 블랙 스타트 역량 같은 기타 필수 기능들을 제공할 수 있다. GFM은 BESS에 완벽하게 부합하며, 영국, 호주, 중국을 포함한 국가와 지역들이 그리드 포밍 자원을 적극적으로 배치하고 있다.

유럽 내에서는 독일의 4개 송전계통운영업체(TSO)가 GFM BESS 자원이 참여할 수 있는 장기 관성 서비스 시장을 출범시켰으며, 36개국에 걸친 유럽 TSO 협회인 ENTSO-E는 그리드 포밍 요구사항에 대한 기술 가이드라인을 작성했다.

스티브 정 사장은 "그리드 포밍 기술은 높은 비율의 재생에너지를 통합하는 전력망의 안정성을 유지하는 핵심이다. 이 기술은 개별 장비에서 어레이와 발전소로 진화했다"고 말한다.

화웨이는 관성, 단락 수준, 1차 주파수 조절, 전력 진동 감쇠, 블랙 스타트, 가상 동기 발전기(VSG) 모드에서의 온/오프그리드 전환이라는 6가지 그리드 포밍 역량을 정의했다.

정 사장은 "우리는 발전소 수준에서 그리드 포밍 기술의 돌파구가 중요하다고 믿는다"고 말했다.

100MW BESS 발전소를 예로 들면, GFM 모드에서 작동해야 하는 수천 개의 전력 전자 기기들이 있을 것이다.

그는 레드 씨 프로젝트의 예를 언급하며, "이러한 기기들이 하드웨어와 소프트웨어의 협력을 통해 함께 작동하여 전력망을 안정화하도록 보장하는 것은 기술적으로 까다로운 일"이라고 언급했다.

화웨이의 기술은 또한 독일, 불가리아, 필리핀, 중국을 포함한 다른 국가들의 대규모 그리드 포밍 프로젝트에서도 사용됐다.

어레이 및 시스템 수준 최적화에 집중하는 화웨이의 제품 로드맵 전략

회사는 시스템 수준에서 BOP에 최적화된 업계 최대 GFM 에너지 저장 솔루션을 개발했다. 이 제품 로드맵을 선택한 배경에는 단일 BESS 컨테이너의 전력 및 에너지 밀도뿐만 아니라 전체 어레이나 발전소의 전력 및 에너지 밀도에 초점을 맞추는 전략이 있었다.

정 사장은 "어레이 솔루션이 최적일 때만 전체 발전소가 최적일 수 있다. 단일 컨테이너는 진정한 에너지 저장 시스템이 아니다. 셀만으로는 에너지 저장 시스템을 만들지 못한다"고 말했다.

"따라서 우리는 단일 컨테이너의 더 높은 전력 밀도를 무작정 추구하기보다는 각 어레이를 솔루션 설계 및 계획의 기본 단위로 간주한다."

스마트 스트링 그리드 포밍 ESS 플랫폼의 설계는 듀얼 스테이지 1000Vac 고전압 플랫폼을 선보인다. 이 그리드 포밍 저장 시스템은 전력 시스템이 에너지 저장 자원에 점점 더 엄격한 그리드 지원 요구사항을 부과하는 상황에서도, 유틸리티 재생에너지 발전소와 C&I 저장 배치 전반에 걸쳐 중요한 계량기 앞단(FTM) 운영 과제를 해결할 수 있다.

Huawei's next-generation Smart String Grid-Forming ESS Platform LUTERRA

정 사장은 "아키텍처 측면에서 우리는 듀얼 스테이지 솔루션이 기존 싱글 스테이지 솔루션에 비해 우수한 그리드 안전성을 제공한다고 믿는다"고 설명했다.

"첫째, 고전압 연속운전(HVRT) 조건에서 돌입 전류가 전력망과 PCS 사이를 앞뒤로 흐르게 된다. 특히 배터리 SOC가 낮을 때 이는 배터리 절연 실패 또는 심각한 안전 문제까지 유발할 수 있다.

둘째, 저전압 연속운전(LVRT) 동안 전력망이 빠르게 회복하도록 돕기 위해 일정한 유효 전력이 필요하다. 이러한 장점들은 단상 아키텍처에서는 제공되지 않는다."