# 
발전
# 서론
이 문서의 앞부분에서 강조했듯이 발전은 에너지 경제에서 가장 큰 GHG 배출원입니다. 청정 전력 생산의 구현과 에너지 효율성 증가를 통해 GHG 배출량을 줄이는 데 상당한 진전이 있었지만, 발전을 위한 온디맨드(On-Demand)형의 유연한 옵션은 계속해서 필요합니다. 발전 TSC에서는 발전을 위한 수소, 암모니아, 합성 연료 및 바이오 연료와 같은 AEC의 사용을 가능하게 하는 기술과 탄소 포집 및 저장 CCS를 통해 AEC와 탄화수소 기반 연료 간의 절충에 중점을 둡니다. 가스 터빈, 덕트 버너가 있는 HRSG(배열 회수 보일러), 보일러, RICE(왕복식 내연 기관) 연료 전지 및/또는 AEC에서 작동하는 초임계 CO2와 같은 대체 전원 주기가 깨끗한 전력망을 지원할 수 있는 핵심 기술 옵션 중 일부가 될 것으로 예상됩니다.
발전을 위한 AEC의 사용은 다음의 두 가지 방법으로 달성될 수 있습니다.
기존 연료 혼합 AEC로 연소되는 기존 발전 자산 활용
순수 AEC를 사용한 발전 기술
# 혼합 AEC가 있는 기존 발전 자산
가스 터빈, 연료 전지, RICE 및 보일러는 향후 10년 이내에 혼합 연료를 사용하여 상업적으로 작동할 준비가 될 수 있지만, 광범위한 사용은 성공적인 단기 현장 실증에 달려 있을 것입니다. 기존 발전 설비가 궁극적으로 혼합 연료로 전환하는 정도는 장비/하드웨어 능력, 정책 변경, 재정적 인센티브 및 허용 가능한 가격에 충분한 양의 AEC를 사용할 수 있는지에 따라 달라질 수 있습니다. 혼합 연료를 사용하는 연소 자산이 안전하고 안정적으로 작동하게 하려면 기술적 장애물을 해결해야 합니다. 많은 실험실 및 파일럿 규모의 연구는 이전에 연소 특성에 초점을 맞추었으며 결과는 기존 장비를 수정하여 연료 혼합을 수행할 수 있음을 시사합니다. 그러나 이러한 장비가 작동할 것으로 예상되는 다양한 조건에서 작동 동작을 이해하려면 전면적인 테스트가 필요합니다. 또한, 전체 규모의 테스트는 BOP 장비, 환경 제어 기술(예: 선택적 촉매 환원 시스템), 작동 및 제어, 재료 능력 및 내구성에 대한 영향에 대한 필요한 정보를 제공합니다.
# 순수 AEC를 사용한 발전 기술
발전용 순수 수소를 사용한 연료 전지 운영은 이미 한국에서 상용 운영 중인 유틸리티 규모의 많은 설비를 통해 실증 단계를 통과했습니다(Power Engineering 2020). 그러나 연료 전지 사용이 발전 응용 분야에서 보다 널리 보급되기 위해서는 연료 전지 기술 성능 및 비용의 지속적인 개선이 필요합니다. 가스 터빈, HRSG, 보일러 및 순수 수소로 작동하기 위한 RICE를 성숙시키기 위한 추가 개발 노력이 필요하며 가속화된 연구 노력으로 이러한 기술은 2030년 이전에 현장 실증을 준비할 수 있습니다. 암모니아를 연소 또는 연료 전지 기술과 함께 사용하는 것은 더 초기 단계이며 현장 시연에서 멀어질 수 있습니다.
연소를 위한 수소나 연료 전지 또는 연소를 위한 암모니아에 대한 주요 기술적 장애물이 남아 있지만, 각 연료의 개발 방법은 유사하며 다음을 포함합니다.
모델링 연구 및 설계 수정
실험실 및 파일럿 규모 연구
다양한 응용 분야를 위해 여러 위치에서 전체 규모 테스트
코드 및 표준의 정의 및 구현.
# 주요 연구 질문
가변 재생 가능 발전(풍력 및 태양열)이 증가함에 따라 AEC 기반 발전 시스템에 대한 단기 및 장기 시장 예측(수요, 듀티 사이클)은 무엇입니까?
전력 발전 혼합에 대한 예측을 고려할 때 다양한 AEC 기반 발전 옵션(예: 열 비율, 부하 응답 및 유연성, 안전 및 환경 영향, 기존 인프라, 전환 비용, 새로운 장비 비용, 지리적)의 장단기 지속 가능성을 주도하는 주요 요인은 무엇입니까?
어떤 AEC와 발전 기술은 현재 진행 중인 에너지 전환에서 단기적 수요에 가장 큰 가능성을 보여주며, 탈탄소화된 미래 장기 지속 가능성에 가장 적합한 기술은 무엇입니까?
유망한 AEC 기반 발전 기술(예: 연소 역학, 질소 산화물 배출, 하드웨어 영향)을 개발하고 가속화하기 위해 해결해야 하는 주요 기술적 과제 또는 지식 격차는 무엇입니까?
이러한 기술을 다양한 AEC와 함께 상업적으로 사용할 수 있도록 하기 위한 현실적인 개발 비용과 일정은 어떻게 됩니까?
필요할 때 이러한 솔루션을 사용할 수 있도록 하는 비용 및 성능 목표를 달성하기 위해 참여해야 하는 주요 이해 관계자 및 협력자(예: 원래 장비 제조업체, 발전소 엔지니어 및 운영자, 연료 공급업체)는 누구입니까?
# 연구 노력
이 TSC의 전반적인 연구 목표는 혼합 또는 순수 AEC를 사용하여 탈탄소화된 미래로의 전환을 지원할 수 있는 발전 기술을 이해하고 발전시키는 것입니다.
제안된 연구 노력 및 관련 목표에 대한 요약이 아래에 나와 있습니다.
# 연구 목표
# 목표 1: 시장 및 지속 가능성 분석 수행
전략 1: 탈탄소화된 미래에서 AEC 기반 발전 기술의 잠재적 역할을 이해하기 위한 핵심 요소 결정
- 조치: 전력 시스템에 유연성을 제공할 수 있는 추가 기술과 예상되는 발전 혼합 변화 및 추가 기술이 요구됨에 따라 수요 및 듀티 사이클을 정의합니다. 열 비율, 부하 응답 및 유연성, 기존 인프라, 전환 비용, 새 장비 비용 및 지리적 위치의 중요성이 고려됩니다.
# 목표 2: 선진 기술 개발 가속화를 위한 노력 식별 및 주도
전략 1: 상업/전체 규모 테스트의 필요성 해결
- 조치: 유망한 AEC 기반 발전 기술은 목표 1 분석에서 식별되고, 이러한 기술을 가속화하기 위한 주요 R&D 요구 사항이 결정됩니다.
# 목표 3: 대규모 기술 및 시스템 통합 지원
전략 1: AEC 기반 발전의 전체적인 관점을 다루기 위한 개발 및 데모 프로젝트 설계 및 실행
- 조치: R&D 작업은 목표 2 평가에서 선택되고, 주요 과제를 해결하고 유망한 AEC 기반 발전 기술을 가속화하기 위해 실행됩니다.
전략 2: 기술 경제적 분석 및 타임라인 영향 연구 수행
- 조치: AEC 기반의 유망한 발전 기술의 상업적 구현을 위한 이전 목표, 비용 및 일정에서 학습이 개발될 것입니다.
# 기술 개발에서 LCRI의 예상 역할
TSC는 연구 목표와 관련된 상업 및 개발 기술의 환경을 정기적으로 평가합니다. TSC는 기술 개발에서 LCRI의 예상 역할에 따라 기술을 구성했습니다(그림 23 참조). TSC는 예상 활동 수준을 선택할 때 여러 고려 사항의 균형을 유지하려고 합니다. 이러한 고려 사항에는 예상 배포 기간, 노력 수준, 초점 및 유사한 목표를 가진 다른 조직/이니셔티브의 투자, 탈탄소화 전략에서 다양한 산업/부문을 지원하는 잠재적 역할, 철저한 분석을 수행하는 데 사용할 수 있는 관련 정보의 양이 포함됩니다. 이니셔티브가 진행되는 동안 TSC는 진행 중인 TSC 활동의 연구 결과와 통합 에너지 시스템 분석 TSC에서 생성된 에너지 경제 모델링 결과를 기반으로 이러한 위치를 업데이트할 계획입니다.
자세한 내용을 보려면 "+" 압정을 선택하세요.
# 다른 기술 소위원회와 공동 연구 분야
아래 목록은 다른 TSC의 활동과의 공동 연구 및 통합이 필요한 영역을 요약한 것입니다.
수소, 암모니아 및 기타 AEC의 취급, 운송, 저장 및 연소의 안전 측면 및 하드웨어(재료) 영향.
지질학적 수소 저장의 환경적 측면.
최종 사용 추진 요인 및 저탄소 연료 공급에 대한 수요의 영향.
AEC의 생산 및 공급 능력.
시스템 성능, 기술 경제 및 수명 주기 분석 모델 및 응용 분야 비교(AEC 대 CCS를 사용한 현재 연료).
산업 부문과 유틸리티 규모의 발전에 활용할 수 있는 대형 운송 응용 분야에 사용되는 하위 시스템 및 구성 요소의 교차 측면.