ZEMCH 2019 International Conference Proceedings April.2020 | Page 438

1. Introduction  With  increasing  interest  in  zero‐energy  buildings,  which  minimize  energy  consumption  in  buildings,  battery  energy  storage  systems  (BESS)  along  with  renewable  energy  systems  are  also  attracting  attention  for  their  efficient  energy  management.  Among  renewable  energy  systems,  photovoltaics systems (PVs) are most commonly installed in buildings to reduce energy consumption.  However,  PVs  have  a  disadvantage  in  that  they  supply  power  only  during  solar  radiation  time.  By  integrating BESS, PV power can be stored and supplied at other times [1]. In particular, the market for  residential BESS is expanding internationally with regards to zero‐energy buildings. North America,  Europe, and Japan offer a variety of benefits, such as subsidies and tax reductions for the residential  BESS.  In  addition,  TOU  (Time‐of‐Use)  pricing  and  RTP  (Real‐time  Price)  can  be  applied  to  the  residential electric rate. However, there is no market for residential BESS in Korea yet because of the  high price of residential BESS, low electric rate, progressive rate system, and limited PV capacity [2].  The residential BESS used overseas is for detached houses and requires 1–3 kW PV capacity. In contrast,  most residential houses in Korea are apartment houses. Individual households of apartment houses  use a veranda PV, and not a rooftop PV. Therefore, BESS implemented overseas cannot be readily used  in Korea. Nevertheless, residential BESS can be used with veranda PV of small capacity.    For  the  operation  schemes  of  residential  BESS  with  PV,  Ratnam  organized  the  optimization  approach methods for the scheduling of BESS with residential PVs to assess the customer benefit under  incentives, such as time‐of‐use (TOU) pricing, feed‐in‐tariffs, and net metering [3]. Hassan developed  a  model  to  optimize  FiT  (PV  generation  and  export  tariff)  revenue  streams  of  PVs  with  BESS  and  simulated it as residential data [4]. However, the operation scheduling of BESS is determined by the  electric rate for incentives, which do not exist in Korea. Similarly, studies on the schedule and economic  analysis of residential BESS have been conducted [5‐6]. However, studies considering the conditions in  Korea are insufficient.  This paper presents optimal operation schemes of residential BESS with veranda PV for individual  households of apartment houses in Korea. An experiment on various operation modes was conducted  in a demonstration house. The results of this experiment show that some functions need to be added  for residential BESS to be made applicable to individual households of apartment houses in Korea.    2. System Configuration    BESS connected with PV consist of a battery pack, PCS (Power Conversion System), BMS (Battery  Management  System),  and  PMS  (Power  Management  System).  Residential  BESS  installed  in  a  residential  building  are  typically  connected  to  the  PV  module,  with  the  load  and  grid  as  shown  in  Figure 1 [7]. In particular, as this load is a battery load separate from the grid, the battery discharge  power is supplied only to the home appliance connected to the load line. The load is supplied with the  PV or battery power, and the remaining PV power can be stored in the battery and supplied at the  required time.    As mentioned earlier, Korea has many apartment houses and the PV capacity that can be installed  in individual households is limited. The capacity of the veranda PV is about 300–900 W with 1–3 PV  modules connected in series [8]. Therefore, BESS should be designed and operated in consideration of  the environment used. The operation mode of the commercially available residential BESS can basically  charge the battery with PV power and the PV power can be set preferentially to either load or battery.  The battery charges the battery with grid power when the battery is in system check or the SOC (state  of charge) level of the battery is at an emergency level.    427 ZEMCH 2019 International Conference l Seoul, Korea