[최종목표]
ㅇ 6시간 이상 방열 가능한 10MWhth급 541℃ Reheater 대응 증기 생산 카르노배터리 핵심 열저장 기술 실증 및 상용급 개념설계안/운전전략/경제성평가/기술가이드라인 개발
[1차년도 목표]
ㅇ 카르노배터리 파일럿 플랜트 기초 개념설계, site분석 및 재생 전력 예측 모델 개발
ㅇ 모듈 실험을 위한 BOP설계
ㅇ 발전용 카르노 배터리 관련 문헌 조사
ㅇ 카르노배터리 기술ㆍ경제성 평가 기술 모델링 수립
ㅇ 전력 저장 주기별 ESS 기술 분류, 특성 자료 조사 및 기술별 DB 확보
ㅇ 열저장 플랜트 국내·외 표준 및 기술기준 조사·분석
ㅇ 기술ㆍ경제성 평가 기술 모델링 수립
ㅇ 화력 증기발전계통 준정상상태 해석 모델 개발
[2차년도 목표]
ㅇ 카르노배터리 파일럿 플랜트 상세 설계, BOP 부분 구축 및 그리드 연계 기술 타당성 분석
ㅇ 상용급 카르노배터리 운전 시나리오 선정 및 컨셉 스터디
ㅇ 레퍼런스 데이터를 활용한 카르노배터리 경제성 모델의 유효성 검증
ㅇ AI 기반 ESS 믹스 최적화 모델 개발 및 데이터 표준화
ㅇ 열저장 플랜트 계통 안전성 확보 방안 수립
ㅇ 열저장시스템(TES) 동특성 해석 모델 개발
[3차년도 목표]
ㅇ 카르노배터리 파일럿 플랜트 추가 열저장모듈 제작 및 연결부 부분 구축
ㅇ 카르노배터리 파일럿 플랜트 운전을 위한 BOP 설계, 제작 및 구축
ㅇ 상용급 카르노배터리 보조기기 및 연결, 측정 Spec. 도출
ㅇ 상용급 카르노배터리 Heat Balance Diagram(HBD) 및
주요기기 Spec. 도출
ㅇ 경제성 평가 툴 개발 및 상용급 카르노배터리 기본 설계 기반 경제성 예비 평가
ㅇ ESS 믹스 최적화 툴 개발 및 상용급 카르노배터리 경제성 예비 평가 기반 ESS 믹스 최적화
ㅇ 파일럿 플랜트 추가 열저장 모듈 구조물 시공
ㅇ 열저장 플랜트 계통 안전성 확보 방안 개선
ㅇ 증기발전계통 과도상태 해석용 모델 개발
[4차년도 목표]
ㅇ 카르노배터리 파일럿 플랜트 시운전 및 상용급 카르노배터리 그리드 연계 최적 운전전략 개발
ㅇ 상용급 카르노 배터리 주요기기 예가 산출
ㅇ 상용급 카르노배터리 상세 설계 기반 경제성 평가
ㅇ 상용급 카르노배터리 상세 경제성 모델을 반영한 ESS 믹스 최적화
ㅇ 열저장 플랜트 성능 안전성 확보 방안 기술기준 제안
ㅇ TES-증기발전계통 동특성 분석 및 운전 전략 방안 제안
[5차년도 목표]
ㅇ 카르노배터리 파일럿 플랜트 운전 절차 개선 및 상용급 카르노배터리 운전전략 개선
ㅇ 파일럿 플랜트 시험 결과를 반영한 개념설계 업데이트
ㅇ 카르노배터리 경제성 평가 모델 고도화
ㅇ ESS 믹스 최적화 알고리즘 및 시나리오 고도화
ㅇ 열저장 플랜트 성능 안전성 확보 방안 기술기준 보완
ㅇ TES-증기발전계통 동특성 해석 모델 검증 및 성능 개선
연구범위
[1차년도 개발내용]
ㅇ 파일럿 플랜트 PFD 기반 preFEED 설계 및 site survey
ㅇ 카르노배터리 축방열 방식, 열저장 매체 관련 조사 및 분석
ㅇ 국내외 ESS 기술군 조사 및 주기별 분류화
ㅇ 분산자원 계통연계와 관련된 국·내외 표준 및 기술기준 조사
ㅇ 국내·외 표준 분석 및 카르노배터리 열저장 플랜트 기술기준(안) 구성 체계 수립
ㅇ 화력 증기발전계통 레이아웃 해석모델 구축 및 준정상상태 분석
[2차년도 개발내용]
ㅇ 카르노배터리 파일럿 플랜트 운전 시나리오를 반영한 상세 설계안 도출 및 부분제작 / 전력망 연계 방안 분석
ㅇ 사이트 PFD 및 운전 데이터 분석, 사이트 주요기기 검토
ㅇ 카르노배터리 경제성 모델 검증을 위한 화력발전 및 열저장 플랜트 경제성 평가 데이터 확보
ㅇ ESS믹스 최적화를 위한 기술별 지표 구조 정합성 확보
ㅇ 열저장 플랜트 기술기준(안) 개발을 위한 위원회 운영 및 한국전기설비규정(KEC)에 개정(안) 작성
ㅇ TES 설계 결과를 바탕으로 TES 모델 검증
[3차년도 개발내용]
ㅇ 5MWhth급 추가 열저장 모듈 제작 및 BOP, 제어 시스템 구축 / P2H2P 최적 운전 모델 설계 및 증·감발 대응 영향 분석
ㅇ 상용급 카르노배터리 주요기기 Spec. 도출
ㅇ 열저장 모듈 구조물 제작, 설치 및 시공
ㅇ GUI 기반 ESS 믹스 최적화 툴 개발
ㅇ 카르노배터리 설치를 위한기술기준 및 기술지침 초안 작성
ㅇ 동특성 모델 기반 열저장 플랜트 운전 시나리오 제안
[4차년도 개발내용]
ㅇ 카르노배터리 파일럿 플랜트 반복 운전 및 공인인증 수행 / 운전 데이터 활용 그리드 레벨 계통 대상 운전전략 개발
ㅇ 파일럿 플랜트 운전데이터를 반영한 상용급 HBD 및 주요기기 Spec. 업데이트
ㅇ 상용급 카르노배터리 주요기기 예가 정보 및 운전 특성으로부터 상세 경제성 평가 수행
ㅇ 카르노배터리 설치를 위한 기술기준 및 기술지침(KECS) 개정안 작성
ㅇ 시운전 결과 바탕 기술ㆍ경제성 분석
ㅇ P2H, H2P 시나리오에 따른 발전계통 동특성 분석
[5차년도 개발내용]
ㅇ 추가 축방열 실험 / 상용급 카르노배터리 설계 개선 및 운전 전략 개선
ㅇ 시험 결과를 반영한 개념설계 업데이트 및 보고서 작성
ㅇ 타 E모델 최신화 및 개선 반영 ESS 믹스 최적화 고도화
ㅇ 한국전기설비규정(KEC)에 카르노배터리 플랜트 성능 요건 개정(안) 보완
ㅇ 다양한 부하 변동 운전 모드(P2H/H2P 등)에 대한 동특성 시뮬레이션 수행, 최적 운전 전략 제안
기대효과
[연구개발성과의 활용방안 및 기대효과]
o 예상되는 연구개발 주요 성과
- 카르노배터리 파일럿 플랜트 구축을 통한 설계 노하우 및 실증 데이터
- 상용급 카르노배터리 개념 설계 자료(운전전략/경제성 등)
- 카르노배터리 기술기준 제정
o 연구개발 성과의 활용분야 및 활용방안
- 화력 플랜트 증기 조건에 따른 중소형급 발전소, 열병합 발전소 등 단계적 시장 진입
- 폐지 석탄화력 발전소 레트로핏
- 수MWe급의 단독 전력 저장 플랜트
- 산업단지 RE100/CF100 달성을 위한 고온 열공급 플랜트
o 과학ㆍ기술적 측면 기대효과
- 세계최초 발전소 연계 열저장 기술 적용 파일럿 플랜트 구축 Track-Record 확보를 통한 비리튬계 에너지 저장 산업 기반 마련
- 재생에너지 증가에 따른 장주기 에너지 저장장치 적용 방향 제시
- 상용급 카르노배터리 기술 적용 타당성 자료 제공
o 경제적ㆍ사회적 측면 기대효과
- 석탄화력발전소 기반 지역의 밸류체인 생태계를 유지하여 균형발전에 기여
- 발전소의 유연운전에 따른 수익향상 (매출기여 측면)
- 열병합 발전 레트로핏, RE100 열공급 수요 산업단지 등 신시장 대응 및 창출
- 석탄화력 대체를 통한 온실가스 감축
o 인프라 측면
- 폐지 예정 발전소 기존 인프라 활용 방안 제시
- 전력 수요/공급 불균형 외 열수요/공급 불균형 대응용으로도 활용 가능
- 국책과제 종료 후 기존 시험 설비 재사용을 통한 투자손실 최소화
- AI 데이터센터 전력 공급 안정화 인프라 구축
기술개요서_폐지 석탄화력 활용을 위한 장주기 카르노 배터리 기술개발.pdf
