Estimation of the Capacity of Hydrogen-Based Energy Storage Systems toward Relieving the Imbalance of Electrical Load Pattern of South Korea

Q: 이 논문에서 정의한 고분자 전해질막 연료전지(PEMFC)란 무엇인가?

수소와 산소의 화학 반응을 통해 전기와 열 에너지를 생산하는 신재생 에너지 설비이다. 이는 빠른 부하 변동 대응성과 높은 출력 밀도를 특징으로 하며, 본 연구에서는 실제 작동 및 전력 생산량을 모사하기 위한 표준 모델로 도입되어 분석에 활용된다.

Q: 수소 기반 ESS 도입이 국내 전력 공급 체계에 미치는 영향은 무엇인가?

연구 결과, PEMFC 기반 ESS 시스템 도입 시 약 2,539.05 MW의 전력 공급 능력을 대체할 수 있는 것으로 나타났다. 따라서 대규모 에너지 저장을 통해 최대 전력 수요에 대응함으로써 전체 발전 설비 용량이 과도하게 비대해지는 것을 방지하고 전력난을 완화할 수 있다.

김재연; 김혜옥; 김건휘; 김다솔; 류한솔; 박태현

doi:10.7736/JKSPE.020.029

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자료유형: 학술저널

저자정보: 김재연 (숭실대학교) 김혜옥 (숭실대학교) 김건휘 (숭실대학교) 김다솔 (숭실대학교) 류한솔 (숭실대학교) 박태현 (숭실대학교)

저널정보: Korean Society for Precision Engineering Journal of the Korean Society for Precision Engineering Journal of the Korean Society for Precision Engineering Vol.37 No.7

발행연도: 2020.7

수록면: 547 - 554 (8page)

DOI: 10.7736/JKSPE.020.029

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This study reports on the feasibility of applying polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFCs) system to an energy storage system (ESS). We modeled each constituting system to compute the overall efficiency of the ESS. As a result, it was verified that the power plants’ electric powering capability can be curtailed. The amount of reduction is equal to that of 2nd Gori Nuclear Power Plant currently under construction. We calculated that approximately 320.85 L/day · MW of hydrogen is produced on a national scale. Also, Seoul’s demand output power of PEMFC and the requisite area of sites to install the PEMFC system are approximately 236 MW and 59059 m² respectively. This study can contribute to preventing the upsurge of the entire electric powering installed capability. Based on the present technology level, this study diagnoses the use of hydrogen-based ESS which will be introduced in the upcoming hydrogen economy period. Considering the water electrolysis by polymer electrolyte membrane water electrolyzers are currently at the beginning of commercialization and the energy density per mass of hydrogen is exceedingly high, we anticipate that the future of hydrogen base ESS’ effectiveness will reach greater levels than the analysis of this study.

#Polymer electrolyte membrane fuel cell (고분자 전해질막 연료전지) #Energy storage system (에너지 저장 시스템) #Standard fuel cell model (표준 연료전지 모델) #Electrical load pattern (전력 부하패턴) #Balance line of power demand-supply (전력 수요-공급 균형선)

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