본 연구에서는, 에너지저장 시스템(Energy Storage System, ESS)의 일종인 압축공기에너지저장 (Compressed Air Energy Storage, CAES) 시스템과 복합화력발전(Combined Cycle, ...
본 연구에서는, 에너지저장 시스템(Energy Storage System, ESS)의 일종인 압축공기에너지저장 (Compressed Air Energy Storage, CAES) 시스템과 복합화력발전(Combined Cycle, CC)을 연계한 시스템(CAES-CC)을 개발하였다. 가스터빈의 압축기로 공기를 압축/저장한 뒤, 전력피크에 압축된 공기를 가스터빈에 공급해 재 압축하여 높은 압축비를 구현하여 추가전력을 생산해 ESS의 역할을 하도록 하였다. 공정설계 프로그램인 Aspen HYSYS로 모사하고 경제성이 최대가 되도록 최적화를 하였다. 시스템을 연계 시 추가이익을 최대화하는 목적함수를 설정하여 최적화를 통해 최적 운전조건을 도출하였으며, 이 때 공정효율은 62.5%로서 기존 CAES보다 높은 효율을 보였다. 국내 전력시장의 조건을 이용해 경제성을 분석한 결과 최적화된 조건하에서 CAES-CC를 운영할 경우 운전시간 1시간당 복합화력발전 수익대비 14.7%의 수익성이 향상되는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 기존 복합화력발전 설비를 이용해 CAES를 구성함으로써 전력피크에 대응하면서 계통한계가격을 낮추어 복합화력발전의 가동률을 높일 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구에서는, 에너지저장 시스템(Energy Storage System, ESS)의 일종인 압축공기 에너지저장 (Compressed Air Energy Storage, CAES) 시스템과 복합화력발전(Combined Cycle, CC)을 연계한 시스템(CAES-CC)을 개발하였다. 가스터빈의 압축기로 공기를 압축/저장한 뒤, 전력피크에 압축된 공기를 가스터빈에 공급해 재 압축하여 높은 압축비를 구현하여 추가전력을 생산해 ESS의 역할을 하도록 하였다. 공정설계 프로그램인 Aspen HYSYS로 모사하고 경제성이 최대가 되도록 최적화를 하였다. 시스템을 연계 시 추가이익을 최대화하는 목적함수를 설정하여 최적화를 통해 최적 운전조건을 도출하였으며, 이 때 공정효율은 62.5%로서 기존 CAES보다 높은 효율을 보였다. 국내 전력시장의 조건을 이용해 경제성을 분석한 결과 최적화된 조건하에서 CAES-CC를 운영할 경우 운전시간 1시간당 복합화력발전 수익대비 14.7%의 수익성이 향상되는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 기존 복합화력발전 설비를 이용해 CAES를 구성함으로써 전력피크에 대응하면서 계통한계가격을 낮추어 복합화력발전의 가동률을 높일 수 있을 것으로 기대된다.
The purpose of the study is to design a system (CAES-CC) that links the Combined Cycle Power Plant with the Compressed Air Storage. The CAES-CC stores compressed air with the compressor and then supplies it to the gas turbine to recompress to produce a higher compression ratio to produce additional ...
The purpose of the study is to design a system (CAES-CC) that links the Combined Cycle Power Plant with the Compressed Air Storage. The CAES-CC stores compressed air with the compressor and then supplies it to the gas turbine to recompress to produce a higher compression ratio to produce additional power. It was simulated with Aspen HYSYS and optimized to maximize profit. The optimum condition was obtained by optimizing the objective function to maximize the profit. The process efficiency was 62.5%, which is higher than that of the existing CAES. Applying the optimized conditions to the Korea electric market, CAES-CC improved the profitability by 14.6% per hour compared to the original profit. Through this study, it is expected that by constructing CAES by using a combined cycle power plant, it is possible to increase the utilization rate of the combined cycle power plant by lowering the marginal cost price in response to the power peak.
The purpose of the study is to design a system (CAES-CC) that links the Combined Cycle Power Plant with the Compressed Air Storage. The CAES-CC stores compressed air with the compressor and then supplies it to the gas turbine to recompress to produce a higher compression ratio to produce additional power. It was simulated with Aspen HYSYS and optimized to maximize profit. The optimum condition was obtained by optimizing the objective function to maximize the profit. The process efficiency was 62.5%, which is higher than that of the existing CAES. Applying the optimized conditions to the Korea electric market, CAES-CC improved the profitability by 14.6% per hour compared to the original profit. Through this study, it is expected that by constructing CAES by using a combined cycle power plant, it is possible to increase the utilization rate of the combined cycle power plant by lowering the marginal cost price in response to the power peak.
Keyword
#복합화력발전(CCPP) 압축공기 에너지저장시스템(CAES) compressed air energy storage(CAES) combined cycle power plant(CCPP)
학위논문 정보
저자
김성준
학위수여기관
연세대학교 대학원
학위구분
국내석사
학과
엔지니어링 융합학과
지도교수
문일
발행연도
2018
총페이지
v, 44장
키워드
복합화력발전(CCPP) 압축공기 에너지저장시스템(CAES) compressed air energy storage(CAES) combined cycle power plant(CCPP)
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