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개발동향

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개발동향 상세정보 게시판
분류 [친환경공정] 기타
과제명 신재생에너지 기반 자율형 분산발전시스템 고효율화를 위한 최적 설계 및 운전로직 개발
연구기관 인하대학교
연구기간 2017.03.01. ~ 2020.02.29.
연구비 300,000 천원
핵심키워드 분산발전, 신재생에너지, 자율형 전력시스템, 최적 설계, 운전 로직, 동적거동해석, 저공해 발전시스템, 통합 시스템, 에너지저장장치
요약

연구목적 및 필요성

 O 화석연료를 사용하여 전력을 생산하는 기존의 발전플랜트는 화석연료가 점차 고갈되고 배출되는 공해물질로 인한 환경오염으로 인해 전세계적인 문제로 대두되고 있음

 O 이러한 문제를 해결하기 위해 태양광 및 풍려고가 같은 신재생에너지의 비율을 높여 기존의 발전플랜트를 대체할 수 있으나, 현실적으로 가까운 미래에 신재생에너지로 모든 전력수요를 감당하는 것은 불가능함

 O 기존 발전플랜트에서 생성되는 공해물과 화석연료 사용량을 줄이기 위해서는 자율형 전력시스템 도입 등을 통해 발전 및 전력 시스템의 효율을 향상시켜야 함

 O 따라서 본 연구에서는 화석연료 사용량의 감소와 공해물질 저감을 위한 4가지 방법을 포괄하는 시스템으로 신재생에너지 기반의 자율형 분산발전시스템의 최적 설계과 운전로직 개발을 통해 저공해 발전기기의 통합 및 효율 향상을 목표로 함

 

연구 내용 및 범위

 O 에너지 저장장치와 연계된 고효율 발전시스템 해석

 O 신재생에너지와 연계된 통합시스템의 성능해석

 O 분산발전시스템의 그리드 용랴엥 따른 최적 시스템 및 운전로직 개발

연구성과

연구결과

 O 에너지 저장장치와 연계된 고효율 발전시스템 해석

  - 에너지저장장치의 종류 및 적용사례에 대해 조사·분석한 후, 본 연구 수행에 필요한 In-house code의 기반을 마련함

  - 현재 사용되는 태양전지와 풍력터빈의 성능을 해석한 뒤, 해당 과제 목표에 적절한 태양전지와 풍력터빈 모델을 개발함

  - 발전시스템과 연계할 에너지저장장치로는 액화공기에너지저장과 Power-to-Gas를 선택함

 O 신재생에너지와 연계된 통합시스템의 성능해석

  - 엔전 성능과 수명 저하의 원인이 되는 터빈입구온도 변화를 극복하고자 터빈입구온도 증가를 판단하고, 이를 보정하여 엔진의 성능저하를 분석하는 로직을 개발함

  - Power-to-Gas(PtG)에서 생산된 수소를 GTCC에서 연료로써 사용하는 방법의 타당성 검토를 수행함

  - 가스터빈의 급격한 부하추종운전에 따라 발생하는 문제점을 해결하고자 압축공기에너지저장과 가스터빈을 결합하여 운전유연성을 향상시킴

 O 분산발전시스템의 그리드 용량에 따른 최적 시스템 및 운전로직 개발

  - 복합발전 플랜트(GTCC)의 효율 향상을 위해 재열사이클(RH)과 재생사이클(RC)을 동시에 적용하고, 냉각공기 중간냉각 시스템(CIC)의 추가 적용으로 플랜트의 성능 향상을 극대화 함

  - 단일 PAFC 시스템보다 높은 시스템 성능을 얻기 위해 PAFC 시스템과 시스템의 폐열을 활용하는 ORC를 접목시킴

  - 가장 높은 경제성을 가지는 작동조건 및 최대 출력과 최대 효율을 가지는 작동조건을 바탕으로 PAFC/ORC 복합시스템의 최적 설계점으로 선정함

  - 70% 이상의 초고효율을 얻기 위해 새로운 4중 발전시스템을 제안하고 이산화탄소를 포집하는 시스템의 성능특성과 비교·분석함

  - 인공신경망 모델을 도입하여 물리적 모델을 사용할 때와 동일한 결과를 얻으면서도 해석속도를 크게 향상시켜 분산발전시스템을 최적화함

 

활용계획

 O 국내 분산발전시스템 개발, 설계기술 향상 및 상용화에 기여 가능함

 O 분산발전시스템 성능해석에 대한 전반적인 지식을 갖춘 인력 양성에 활용할 수 있음

 O 신재생에너지 및 다양한 발전시스템, 에너지저장장치의 정적 및 동적거동해석이 가능한 프로그램 개발이 가능함

 O 발전기기들의 동적거동특성은 플랜트의 제어로직 기술 향상에 기여 가능함

 

주요성과

 O 보고서 1

 O SCI급 논문 4

 O SCI급 논문 2

 O 특허출원 1

첨부파일 신재생에너지_기반_자율형_분산발전시스템_고효율화를_위한_최적_설계_및_운전로직_개발.pdf
출처 국가과학기술정보센터
등록일 2021-04-08

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