최근 높은 전력 품질을 요구하는 수용가의 증가와 지구온난화 방지 규제에 저탄소 친환경의 신재생에너지 발전의 요구가 증가하고 있다. 또한 에너지 비용 절감을 위해 열병합 발전이 증가 추세에 있으며 이러한 발전원들은 열과 전기가 필요한 수용가 깊숙이 자리를 하고 있다. 그러나 이러한 요구에 반하여 마이크로 발전원들의 부정적인 영향이 상용 전원 및 배전계통에 무시할 수 없는 영향을 미치고 있다. 따라서 이러한 발전원에 의한 불안정적인 요소를 제거하고 안정적이며 경제적인 배전계통의 운영을 위해 마이크로 그리드 내에서의 발전원 제어 기술이 필요하며 제어에 필요한 발전요소들의 경제적인 투자와 운영이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 이러한 마이크로 그리드 내에서의 발전원 제어를 위해 필요한 요소 발전원 중 배터리용량을 경제적으로 산출하고 운영하는 방안을 제시하고자 한다.
제 1 부에서는 지역난방배관강의 특리성을 설명한다. 난방부하에 있어서 피이크치는 별로 자주 사용되는 것이 아니며 이에 소요되는 에너지는 소량이므로 최소의 자본투자를 하도록 하여야 한다. 지역난방배관강의 건설기간동안 설비용량중의 많은 부분이 사용되지 않은 상태로 나타나 건설기간중의 이자를 고려할 때 투자비를 증가시키게 된다. 건설기간동안에는 특히 투자가 가급적 적게되도록 하여야 한다. 제 2 부에서는 동력발생과 열발생에 있어 가장 경제적이 되도록 간단하고 실용적인 방법을 설명한다. 에너지함량을 사용하여 가장 판단한 방법으로 각 부문에 대할 에너지의 환산을 할 수 있다. 이로서 열병합발전방식으로부터 열을 발생시키는 경우와 열만을 생산할 때의 연간 생산비를 계산할 수 있다. 전기에너지에 대한 수입을 고려하고 최소현가를 결정할 수 있다. 제 3 부에서는 난방망의 증가를 포함하여 지역난방플랜트의 단계적 확장에 대하여 설명한다.
The cogeneration system has a advantage of producing electrical and thermal energy simultaneously. therefore, this system is encouragable to the business proprietor and the nation like us which has the problem of limited energy. Presently, there is a few cogeneration system for new city and industrial complex. But the building cogeneration system is dull in application because of legal limitation and poor tax support. In this paper, we simulate economic propriety of the building system under the support which is applied to industrial system. And we simulate the effect of each support item on the economic propriety in aspect of payback period.
신 기후변화협약에 따라 전 세계적으로 온실가스를 저감하는 기술개발이 활발하게 이뤄지고 있으며, 발전·송배전 분야에서 에너지효율향상에 대한 연구가 진행되고 있다. 에너지저장장치를 이용해 잉여전기를 저장하고 전기를 공급하는 운영방식에 대한 경제성 분석, 지역단위 열 병합 발전소에서 주파수조정예비력으로 에너지저장장치를 활용하는 것이 가장 수익이 높은 운영방안으로 보고되었다. 이에 본연구에서는 체코의 열병합발전소를 대상으로 에너지저장장치 설치를 위한 경제성 분석을 실시하였다. 배터리에너지저장장치의 경제성 평가에 있어 가장 중요한 요소는 수명으로 일반적으로 1일 1회 충·방전을 기준으로 보증수명은 10~15년으로 알려져 있다. 시뮬레이션을 위해 배터리와 PCS의 비율은 1:1, 1:2로 설계하였다. 일반적으로 Primary 주파수조절용의 경우 1:4로 설계를 하지만, 열병합발전소의 특성을 고려하여 최대 1:2의 비율로 설정하였으며, 각각의 비율에 맞게 용량을 1MW~10MW, 2MWh~20MWh로 시뮬레이션을 실시하여 연간 사이클 횟수를 기준으로 수명을 평가하였다. 체코의 열병합 발전소에 배터리에너지저장장치를 설치하는 사업은 현지 인프라와 전력시장을 고려할 경우 투자 회수 기간은 3MW/3MWh가 5MW/5MWh보다 유리하다. 보조금 없이 예상 구매 가격을 고려한 간단한 투자회수기간에서 약 3년, 약 5년으로 산정되었으며, 구입비용이 전체 평생 동안 비용의 중요한 부분이기 때문에 구매가격을 50 % 낮추면 약 절반 정도의 회수 기간이 단축 될 수 있지만, 3MWh와 5MWh의 규모에 경제를 통해 수익성 확보는 불가능하다. 전력시장의 가격이 50% 하락하면 투자 회수기간은 P1 모드에서는 3년, P2 및 P3 모드에서는 2년 더 길어진다. 배터리에너지저장시스템과 발전기의 결합으로 인한 절감액의 변화에 대한 민감도 분석은 전제 범위 내에서 회수 기간에 큰 영향을 미치지 않으며, 보조금 15%를 받는 기준에서 3MW 시스템의 총 비용은 66,923,000 CZK이며, 편익은 모드에 따라 244,210,000 ~ 294,795,000 CZK이며, 비용회수기간은 3~4년이다. 동일한 기준에서 5MW 시스템의 경우 총 비용은 101,320,000 CZK이며, 편익은 모드에 따라 253,010 ~ 281,411,000 CZK로 나타나며, 비용회수기간은 5~6년이다. 체코에서 배터리에너지저장시스템은 MWh당 1년에서 1.2년의 투자회수기간이 발생하는 것을 알 수 있다.
For an effective application of the cogeneration system for commercial and industrial buildings, we need to develop a relevant model to determine the long-term based optimal sizing of the cogeneration system considering electrical and thermal load demands, buy and sell contracts with electric utility and the annual production cost. In assessing the optimal sizing of cogeneration, we have to consider both economic parameters and their capacity expansion for the increased electrical and thermals demand in the future. In this paper, we propose a mathematical model for the optimal sizing of cogeneration systems considering annual production costs and other economic parameter such as, lifetime of the equipment, time value of the capital, etc. In the case study, we thoroughly examine the effects of the economic parameters and determine the optimal size of the sample system. In addition, we calculate the payback period of the cogeneration investment.
Korea classified into a development country when UNFCCC was concluded in 1995. So Korea doesn't have a GHG reduction duty until 2012. As the UNFCCC is strengthened, recently there is a growing interest in renewable energy and energy usage efficiency improvement for reducing GHG emission. It is associated with CES and renewable energy. CES is a total energy (heat, cooling and power)supplier in aggregated demand zone like a hotel, building, hospital and redevelopment district using CHP and it improves energy usage efficiency. At present, renewable energy is needed for GHG reduction duty but renewable energy doesn't have economic feasibility. So renewable energy is needed various support system to popularize which is a FIT and RPS. Especially RPS is carrying out instead of FIT in many advanced country and it will be inroduced in Korea. RPS is a duty which electricity service provider must guarantee renewable energy as much as specific ratio of total capacity. Therefore this study conducts an economic feasibility estimation of CES considering renewable energy when RPS will introduced in the future.
에너지수요관리는 경제성장과 환경문제의 딜레마를 동시에 구체적으로 해결해주는 방법으로 대두되고 있으며 세계적인 추세이기도 하다. 에너지수요관리를 통하여 우리나라는 총에너지수요의 22.3%(20.4백만 TOE)와 $CO_2$배출량의 18.7%를 줄일 수 있을 것으로 추정된다. 수요관리의 잠재량은 산업과 수송부문이 많으나 순편익은 상업과 가정부문이 높은 것으로 나타나 이 부문에 대한 우선적인 지원이 요구된다. 그러나, 절감잠재량은 산업부문과 수송부문에 80%이상 달려있으므로 이 부문에 대한 수요관리가 궁극적으로 중요하다. 그러나 이 분야는 구조적인 측면에서의 개선이 많이 요구되고 효과가 장기에 걸쳐 일어나므로 지금부터의 실시가 중요하며 지속적인 정책 추진이 필요하다. 투자의 효율성은 전력부문이 높게 나타나고 절전에는 산업부문의 전동기의 개선이 가정 효과적이며 환경오염저감효과도 가장 큰 것으로 추정된다. 최대부하를 줄이는 데는 조명기기의 전자식안정기나 전구식형광등으로의 개체가 효과적이다. 순편익은 냉장고, 세탁기 등이 높으나 절대 절감량이 작아 정책의 효과를 기대하기에는 한계가 있다. 반면, 열병합발전, 단열 및 폐자원활용은 세탁기, 에어콘 등에 비해 단위저감순편익은 낮으나 절감잠재량이 상대적으로 크기 때문에, 실질절감효과를 거두기 위해서는 이 분야에 대한 수요관리도 중요한 것으로 분석된다.
본 연구는 집단에너지 사업자들의 최대 열수요가 발생할 때의 열원설비 운영현황을 분석하여, 이를 수익 최대화 관점에서 현재 설치되어 있는 설비의 운영 최적화 방안을 도출하여 제시하고, 도출된 결과를 토대로 해당 열부하에 대한 CHP(Combined Heat and Power), PLB(Peak Load Boiler) 등의 최적 설비용량 구성방안을 제시함으로서 사업자들이 운용상태까지 고려해서 보다 경제적으로 설비투자를 할 수 있는 가이드라인을 제공하고자 하였다.
최근 국민소득수준의 향상을 따라 여름철 전력 수요가 폭증하므로 전력안정 공급을 위한 특별 대책이 필요한 실정이고 환경적인 측면이나 수용가 입장에서 만족스러운 새로운 냉·난방, 전기 공급시스템의 개발·적용이 필요하다. 선진국의 경우, 소규모의 집단에너지 공급이 주류를 이루고 있으며 특히 소규모 열병합 발전시 생산되는 전기, 지역난방열 이외에 냉방에 필요한 냉수를 중앙열원에서 동빌딩을 중심으로하는 구역형 집단에너지 시스템(Community Energy Supply System)등 소규모지역 난냉방 공급방식이 활성화되어 있으므로, 우리나라에서도 냉방/난방/전기부하 패턴 및 하절기 피크부하 경감에 대한 기여도 등을 고려한 경제성있는 최적시스템 구성이 가능한지 검토할 필요가 있다. 소규모 집단에너지사업은 대규모 사업과는 달리 적정 수요예측이 가능하므로 효율적인 초기 투자가 이루어질 수 있으며, 상업용 및 사업용 빌딩 등을 중심으로 부하밀도가 높은 구역을 대상으로 하명서 해당 부하패턴에 적합한 효율적인 시스템의 구성을 통해 수익성이 확보된다면 국가 에너지절약 및 한전의 여름철 전력 피크부하 경감, 대기 환경공해 감소, 도심 도시미관 향상 등의 사업효과가 기대된다. 본문에서는 이러한 소규모 집단에너지시스템 개요 및 국내외 공급 현황, 국내 적용환경, 적용 가능에너지 검토 열원시스템의 기본방향 등에 대하여 언급하고자 한다.
순환유동층 연소로에서 폐목질계 바이오매스를 이용한 5 MWe 규모의 발전시설에 대한 경제적 타당성에 대하여 고찰하였다. 초기투자비, 폐목재의 가격, 탄소배출권, 계통한계가격과 같은 주요 변수들이 사업의 경제성에 미치는 영향을 분석하였다. 폐목재를 무상으로 공급하고, 기반투자비용 106.5억원, 계통한계가격 99원/kWh의 기준에서 사업의 내부수익률은 16.67%로 계산되어 사업성이 비교적 높은 것으로 예상되었다. 사업의 수익에 영향을 크게 미치는 인자는 계통한계가격, 가동율, 초기투자비, 폐목가격, 탄소배출권의 순으로 나타났다. 또한 사업 위험도를 관리하기 위하여 판매처를 다양화할 수 있는 방안의 하나로 열판매가 가능한 열병합발전을 고려할 필요가 있는 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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