ZEMCH 2019 International Conference Proceedings April.2020 | Page 442

power is supplied to the load after the battery is fully charged. The graph of Mode 4 (September 18, 
2019) representatively shows this characteristic. The modes, in which the battery was charged only with 
PV (modes 1 and 3), risk full discharge in the absence of PV. Therefore, the ability to maintain battery 
voltage is required to use this mode. If the battery charge sources are PV and grid (modes 2 and 4), the 
battery is charged by grid power to maintain the battery voltage. The graphs of modes 2 and 4 show 
the charge of the grid power before and after the PV time. 
As an additional experiment, Mode 4 was applied with changing load to an air conditioner (power 
consumption of 2,280 W). The experimental results are shown in Figure 4. The set temperature of the 
air  conditioner  was  22  ℃,  and  the  actual  power  consumption  was  about  1,400  W.  Based  on  the  PV 
generation time, it was confirmed that the battery was charged by PV Power and discharged to the load.   
The operation schemes of the residential BESS with the veranda PV were confirmed in individual 
households of apartment houses through experiments for each operation mode of the residential BESS. 
The  results  suggest  that  Mode  4  is  the  most  appropriate  among  the  four  operation  modes  of  BESS. 
Nevertheless,  some  functions  are  still  required  to  apply  the  scheme  to  individual  households  of 
apartment houses. First, the load connected with BESS should be the total power consumption in the 
household, not the power consumption of the home appliances connected to a separate load line. When 
only the veranda PV is installed, the PV power is supplied to the household through the plug of the 
inverter to reduce the total power consumption. In order to use the residential BESS to reduce total 
power consumption, such as the veranda PV, it is necessary to integrate the grid and load lines that are 
currently  separated.  Second,  the  battery  must  maintain  the  minimum  voltage  using  the  grid  power 
before reaching an unusable battery condition. The charge of grid power is a concept that maintains the 
battery voltage at the minimum current rather than the normal charge. Third, it should be possible to 
set  the  voltage  range  or  time  for  the  PV  charge.  The  BESS  stops  the  grid  power  charge  because  it 
recognizes that PV can charge the battery when PV generation starts. However, there is a risk that the 
battery  will  reach  a  full  discharge  state  because  the  PV  power  is  unstable  and  cannot  maintain  a 
constant charge.   
5. Conclusions 
In  this  study,  several  experiments  were  conducted  with  different  operation  modes  to  suggest 
optimal  operation  schemes  of  residential  BESS  with  veranda  PV  in  Korea.  The  experiments  were 
conducted in a demonstration house using a 2.016 kWh BESS, a 1.2 kW veranda PV, and electric loads. 
According to PV power supply priority and battery charge source, four BESS operation modes were 
designed. The results show that mode 4, in which PV power preferentially charges the battery and then 
charges the battery with PV and grid power, is the most appropriate among the modes. However, some 
functions  need  to  be  added  to  ensure  applicability  of  residential  BESS  to  individual  households  of 
apartment houses in Korea. First, the load connected with BESS should be the total power consumption 
in the household, not the power consumption of home appliances connected to a separate load line. 
Second,  the  battery  must  maintain  the  minimum  voltage  using  the  grid  power  before  reaching  an 
unusable battery condition. Third, it should be possible to set the voltage range or time for PV charge. 
By satisfying the above conditions, BESS with veranda PV can be used efficiently in Korea. 
Author  Contributions:  methodology,  data  collection  and  analysis,  visualization,  validation,  writing—original 
draft preparation, J.Y. Eum; conceptualization, methodology, writing—review and editing, supervision, Y.K. Kim 
Funding: This work was supported by the Korea Institute of Energy Technology Evaluation and Planning (KETEP) 
and the Ministry of Trade, Industry & Energy (MOTIE) of the Republic of Korea (No. 20172410104720). 
Conflicts  of  Interest:  To  the  best  of  our  knowledge,  the  named  authors  have  no  conflict  of  interest  to  declare, 
financial or otherwise. 

431
ZEMCH 2019 International Conference l Seoul, Korea