에너지저장시스템(Energy Storage System, ESS)은 생산한 전기를 충전하였다가 필요한 시기에 저장하여 공급할 수 있는 장치로서 안정적인 전력계통 및 수급체계 구축에 효과적인 수단으로 평가된다. ESS가 전력계통에 제공하는 주요 편익은 다음과 같다. 첫째, ESS는 피크수요 시점에 저장된 전기를 공급하여 전력부하를 조절하는 부하 평준화 역할을 담당할 수 있다. 둘째, 주파수 조정의 전력계통 보조서비스 기능을 수행하여 전력계통의 품질 및 신뢰성 저하를 방지한다. 셋째, 신재생에너지의 불안전한 출력을 안정화한다. 이러한 ESS의 긍정적인 효과를 인식하여 정부는 ESS 보급정책의 일환으로 집단에너지사업장을 대상으로 2014년부터 ESS 보급지원사업을 실시하고 있다. 열병합발전소(Combined Heat and Power, CHP)를 운영하는 집단에너지사업장에 ESS의 설치는 동계 피크수요 절감에 큰 효과를 발휘할 것으로 기대하고 있다. 즉 지역난방사업자가 운영하는 열병합발전에 ESS를 설치하여 동계 열제약 발전량을 ESS에 충전하여 피크시간대에 방전하게 되면 겨울철 부하평준화 효과를 발휘할 수 있다. 이에 따라 본 연구는 열병합발전을 운영 중인 지역난방 사업장에 발전자원으로써 ESS 설치의 경제성 분석을 실시하고 경제성확보가 가능한 제반여건 분석을 목적으로 하고 있다. 구체적으로 지역난방용 ESS의 동절기 부하평준화 효과 여부를 검토한 후, 최적화 모형을 구축하여 지역난방용 열병합발전소에 리튬이온전지 기반 ESS 설치의 경제성 분석을 실시한다. 분석 결과를 바탕으로 지역난방용 열병합발전소의의 ESS 최적 활용방안 도출과 보급 활성화를 위한 제도개선 방안을 제안한다.

제1장 서 론 1 1. 연구 배경 및 필요성 1 2. 연구 목적 3 제2장 ESS 개념과 용도 5 1. ESS의 개념 및 필요성 5 가. ESS의 개념 5 나. ESS의 필요성 7 2. ESS 기술유형 및 특성 8 가. 전기화학적 ESS 9 나. 비전기화학적 ESS 15 3. ESS 활용분야 20 가. ESS 선택 영향 요소 20 나. ESS의 응용분야 21 제3장 열병합 및 전력시장 현황과 부하패턴 분석 23 1. 열병합발전 개요 및 구분 23 가. 열병합발전 개요 23 나. 열병합발전의 구분 24 다. 열병합발전 운전 형태 27 2. 전력시장 현황 및 전망 29 가. 전력수급 동향 29 나. 2014년 전력수요 및 SMP 분석 31 다. 2021년 SMP 분석 38 3. 열 및 전력부하 패턴 비교 42 가. 열부하 패턴 부석 42 나. 난방기 열 및 전력수요 패턴 비교 43 제4장 열병합에서의 ESS 경제성 분석 53 1. 열병합발전 및 ESS 최적 운영 모델 53 가. 모형전제 54 나. 목적함수 55 다. 제약조건 57 라. 사례연구 64 2. 경제성 분석 66 가. 시나리오 설정을 위한 기본전제 66 나. 세부 시나리오 72 다. 항목별 수익 74 라. 경제성 분석 결과 77 제5장 결론 85 참고문헌 89