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분산전원

에너지 저장

에너지 저장

전력에너지 저장의 필요성

1) 전력에너지의 저장은 곤란하며, 전력의 공급과 소비가 동시에 일어나는 특성을 가지고 있어 부하가 필요로 하는 최대 수요전력 이상의 발전 설비를 갖추어야 한다. 이로 인하여 설비의 투자비가 많이 들고 설비 이용률이 저하되는 문제
2) 최근에는 원자력 발전의 비중이 증대되고 단기 대용량화가 되는 전원 설비의 특성과 첨두시와 경부하간의 격차가 더욱 심화되어 가는 문제
3) 전력에너지 저장 기술을 이용하여 부하평준화를 해낸다면, 전력 공급 측면에서 발전 설비의 투자비 저감과 운용의 효율성을 증진시킬 수 있다.

에너지 저장 방식

종 류저장 형태저장 기술
역학에너지운동에너지위치에너지압력에너지플라이휠양수발전압축공기
열에너지현열잠열온수, 수축열빙축열, 용융열
전자기에너지정전에너지자기에너지콘덴서초전도 코일(SMES)
화학에너지전기화학에너지화학에너지축전지화학축열

플라이휠 에너지 저장장치

(1) 거대한 원통과 같은 회전체를 고속 회전시켜서 전기에너지를 운동에너지로 변환하여 저장하는 시스템으로 심야에 잉여전력을 받아 발전ㆍ전동기는 전동기로 구동되어 Flywheel의 관성에 에너지를 저장하고, 주간 부하시에 발전ㆍ전동기는 발전기로 가동되어 계통에 전력을 공급함.

\[W=\frac{1}{2}I\omega^2\] \[(I : 회전체의 관성 모멘트,\omega:회전각속도)\]

(2) 초전도 플라이휠: 종래 베이링 기구는 기계식 베어링으로 마찰손이 크므로 대기 시간이 짧은 용도에 한정되나, 초전도 Bulk(YBCO, BSCCO)를 비접촉식 베어링으로 사용하면 회전손실을 감소가 가능(개발 중)

(3) 순시 전압강하 보상용

(4) 특징

① 에너지 저장 밀도가 높다,
② 임의의 시간에 저장 및 방출이 가능함
③ 분산형 전원으로 입지적 제한 없이 설치가 가능함

SMES(Superconducting Magnetic Energy Storage)

(1) 초전도 현상인 전기저항이 0인 특성을 이용한 초전도 코일에 자기 에너지를 저장하는 방식이다. 초전도 코일에 전류를 흘리면(충전) 자계가 발생되고, 영구전류 모드 스위치를 닫으면 초전도 특성에 의해서 전류가 감쇄되지 않고 자기 에너지 형태로 저장된다. 영구전류 모드 스위치를 개방하면(방전) AD converter를 통해서 전력계통으로 전력을 공급하는 기능을 수행한다.

\[W=\frac{1}{2}LI^2[J]\]

(2) 특징

① 에너지 저장 밀도가 높다
② 충·방전 속도가 매우 빠르다.
③ 유효전력과 무효전력의 독립적인 제어가 가능
④ 부하평준화, 부하변동 보상, 전력계통의 안정도 향상, 주파수 조정, 정전대응, 전력품질의 향상에 기여할 수 있다.

(3) 구성의 예

SMES_에너지저장장치

압축공기저장

(1) 심야 잉여전력으로 공기를 압축공기를 만들고 지하 공동구 등에 저장하였다가 주간의 첨두 부하시에 압축공기를 꺼내어 사용하는 방식
(2) 압축공기 저장 가스터빈 시스템(CAES-G/T 발전 시스템)의 예

압축공기저장_에너지저장장치

양수 발전

(1) 심야 경부하시 잉여전력을 이용하여 상부저수지에 양수하여 위치에너지로 저장하였다가 첨두시 발전하는 첨두부하용 발전소
(2) 양수발전은 전력저장이라는 의미 외에도 안정도 향상, 계통의 종합효율의 향상 등 여러 가지 특징이 있어 가장 실용적이고 보편화된 에너지 저장 기술이다.

축전지

(1) 전기에너지를 화학에너지로 변환하여 저장
(2) 소용량

열에너지

(1) 현열이용

① 전기온수기
② 냉수로 저장하는 수축열 시스템

(2) 잠열이용: 얼음의 형태로 저장하는 빙축열 시스템

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