철도변전소에 적용 가능한 전력피크 관리용 에너지저장장치(ESS) 개발현황

Abstract

기후변화대응, 에너지 안보, 수요관리 등 에너지 분야의 주요 현안을 효과적으로 해결하기 위해 정부의 대책이 강구되면서 에너지절약 및 이용효율 향상 등 새로운 기술 분야에 대하여 관심이 많은 이때에 전력비용 상승 및 에너지재활용에 대한 관심이 일반산업 뿐만 아니라 철도산업에 까지 부각되고 있으며 철도는 다수시민이 이용하는 공공시설물로써 전력수요량이 많으며 전국 각지에 사이트를 보유하고 있는 대규모 전력 시설로 출퇴근 및 이동수단 으로 시민의 편의성을 제공하는 공공의 이익이 큰 분야다. 전기철도가 운행하는 선로에 전력을 공급하는 전철변전소에서의 공급전력은 열차의 운행상태에 따라 변전소 공급능력의 한계까지 급격하게 부하변동이 발생하게 되어 피크전력이 매우 커지게 된다. 피크전력이 급격하게 증가되는 것은 열차운행에 필요한 에너지 비용이 증가하게 되며, 전차선로를 따라 열차에 필요한 전력을 공급하는데 소모되는 전력이 커지게 된다. 따라서 이러한 피크전력을 최소화 시키는 것이 전력소모를 줄이며 에너지 비용을 감소시키게 된다. 전기철도가 운행하는 급전선로의 말단에 에너지저장시스템을 설치할 경우, 변전소에서 공급하는 전력 감소는 물론 차량의 집전전압이 향상되고 전차선로에서의 전력손실이 크게 감소함을 보일 것이다. 또한 변전소의 공급 피크전력이 감소하게 됨으로 무엇보다 전기철도의 운행에 필요한 전력요금도 감소하게 될 것이다. 철도의 부하패턴은 출퇴근 러시아워(Rush hour)에 피크전력이 발생하며 그 외의 시간은 부하사용량이 적어 국가 피크시간과 피크시간대가 일치하지 않지만 피크계절(여름·겨울철)이외에는 국가 피크시간대에 에너지저장장치 방전으로 철도 운영사(수용가)에는 전기요금 절감을 국가에는 발전소건설 회피, 송배전선로 건설회피, 발전요금절감 등 많은 편익 혜택을 볼 수 있는 중요한 공공시설물이다. 본 논문에서는 기존 에너지저장장치가 설치 운영되고 있는 철도변전소의 운영실적을 바탕으로 철도변전소에 적용 가능한 전력피크 관리용 에너지저장장치 개발 현황 및 발전방안에 대하여 연구한다.