석탄 화력 발전소 기반 카르노 배터리 시스템은 고효율로 버려진 신재생 에너지를 수용하면서 기존 석탄 발전 설비를 활용하여 에너지 방출 과정을 수행함으로써 높은 비율의 재생에너지 접속이 전력 공급 측 조절 능력에 미치는 도전에 대응할 수 있다. 분류 팽창 개념을 바탕으로 새로운 "초임계 이산화탄소 역브레이튼-랭킨 사이클" 카르노 배터리 시스템이 제안되었으며, EBSILON Professional 플랫폼을 이용해 시스템 모델링을 수행하고 열역학 성능과 주요 매개변수 민감도를 분석하였다. 마지막으로 유전 알고리즘을 통해 시스템의 최적 설계 매개변수를 도출하였다. 결과에 따르면 설계 조건에서 신형 시스템 에너지 저장 사이클의 터빈 작업량과 잔열 회수량은 각각 기존 시스템 대비 59.84%와 43.23% 증가하였으며, 저장 과정의 에너지 효율 계수(COP)와 저장 왕복 효율(RTE)은 각각 1.32와 57.68%로 기준 시스템 대비 0.10 및 4.37%포인트 개선되었다. 압력비 및 분류비 증가와 열회수기 2 상단 온도 차 감소에 따라 신형 시스템의 COP 및 RTE가 모두 향상되었으며, 분류비 0.23, 압력비 3.09, 열회수기 2 상단 온도 차 12.60℃일 때 카르노 배터리 저장 사이클의 COP는 최고 1.37, RTE는 59.87%에 달했다. 연구 결과는 석탄 발전소의 유연성 향상과 재생에너지 효율적 수용에 대한 기술적 참고자료를 제공할 수 있다.

카르노 배터리;석탄 화력 발전소;역 브레이튼 사이클;열역학 성능;민감도 분석