To address global warming issues, the share of renewable energy is increasing due to low-carbon energy policy around the world. However, as the proportion of renewable energy increases, the concerns about stable power supply are raised. In most cases, renewable energy sources are intermittent. This intermittent supply of renewable energy requires load variation from other power sources to meet power demand. In this study, thermal energy storage (TES) integrated nuclear power plants (NPPs) is proposed as a solution to this problem. A generic steam cycle of a nuclear power plant is developed by referring to the pressurized reactor model and the cycle conditions are established for integrating a thermal energy storage system. Turbines and heat exchangers, which are components of the steam cycle, vary in performance depending on the operating conditions. While the branch flow to the thermal energy storage system is increased under specific cycle conditions, steady state condition at each off-design point is analyzed. Through the optimization result, the change of cycle output with respect to the branch flow and corresponding thermal energy delivered to the thermal energy storage system are evaluated.
지구온난화 문제에 직면하면서 세계적으로 저탄소 정책과 함께 재생에너지 비중이 확대되고 있다. 하지만 재생에너지의 비중이 증가할수록 전력공급에 대한 안정성 우려가 제기된다. 재생에너지는 간헐적으로 사용할 수 있는 에너지원이기 때문이다. 이러한 재생에너지의 간헐적 전력 공급은 전력 수요를 맞추기 위해 다른 전력원들에게 출력 변동을 요구하게 된다. 본 연구에서는 유연성 있는 발전원으로 열에너지 저장 통합 원전을 제안하고 해당 시스템의 원전의 증기발전 사이클을 최적화하여 미래 전력 시장에서의 가능성을 입증하고자 한다. 가압 경수로를 모델로 한 일반적인 증기발전 사이클을 모사하였고 열에너지 저장 시스템과 연계하여 가동할 수 있는 사이클 조건을 정립하였다. 증기발전 사이클의 구성 요소인 터빈과 열교환기는 입구 조건에 따라 성능이 달라지므로 탈설계 모델을 적용하여 사이클의 탈설계 운전 분석을 진행하였다. 특정 사이클 조건하에서 열에너지 저장시스템으로의 분기유량에 변화를 주며 각 탈설계점에서의 정상상태를 분석하였다. 최적화 결과를 통해 분기유량에 따른 출력 변동 및 열에너지 저장시스템으로 전달되는 열에너지를 추정하였다.