소형 열병합발전 계통연계 기술에 관한연구

Abstract

최근에 범세계적으로 환경규제의 강화, 에너지 산업의 민영화 등 에너지 산업 환경의 급변과 함께 환경 친화성 및 에너지 절약성이 우수한 열병합 발전 시스템 도입의 필요성이 재인식되고 있다. 열병합 발전 시스템(Cogeneration System)은 하나의 에너지원으로부터 전력과 열을 동시에 발생시키는 종합에너지 시스템으로 발전에 수반하여 발생하는 배열을 회수하여 이용하므로 에너지의 종합 열이용 효율을 높일 수 있기 때문에 산업체, 민생용 건축물 등의 전력 및 열원으로써 주목받고 있다. 즉, 열병합 발전 시스템은 산업체, 건축물 등에서 필요한 열, 전기에너지를 보일러 가동 및 한전 수전에 의존하지 않고 자체 발전시설을 이용하여 일차적으로 전력을 생산 한 후 배출되는 열을 회수하여 이용하므로 기존의 발전방식 보다 30～40%의 에너지 절약 효과를 거둘 수 있게 된다. 국내에서의 열병합 발전 시스템(Cogeneration System)의 보급은 1960년대부터 산업체 및 공업단지에 설치되기 시작하여 1980년도 말 산업용 대단위 플랜트로 확대 보급되어 지역난방 및 건물부분에도 설치운전 되고있다. 열병합 발전 시스템은 중앙난방방식의 보일러가 설치되어 있는 공동주택을 중심으로 활발하게 도입 중에 있으며 최근에는 구역형집단에너지(CES)사업으로 추진 되고 있는 추세이다. 열병합 발전 시스템을 도입할 때에는 잉여전력의 판매와 설비이용효율의 향상 및 정기보수나 사고시에 대비하여 일반전기사업자의 전력계통과 연계시켜 병렬운전할 필요가 있다. 열병합발전을 일반전력계통에 연계 시킬 때에는 공급신뢰도, 전력품질면에서 다른 수용가에게 나쁜영향을 미치지 않아야 하고, 공중 및 작업자의 안전확보와 전력공급설비 또는 다른 수용가 설비의 보전에 나쁜 영향을 주지 않아야 한다. 따라서 본 논문은 열병합 발전설비의 기본적인 기본개념 및 상용전원과의 병렬운전시 필수 검토사항을 기술하여 열병합 발전시스템의 설계 및 안정운전에 도움을 주고자 한다.; Along with sudden changes in energy industries such as the recent reinforcements of global environmental constraints, privatization of energy industries, and other issues, the need for the introduction of environmental-friendly and energy efficient Cogeneration Systems is being restudied. Cogeneration System is a comprehensive energy system in which both power and heat are generated from one energy source and it is being highlighted as an energy source of industrial and public buildings because its concurrently resulting heat is retrieved and reused, thereby increasing the all-around energy use efficiency. In other words, cogeneration systems do not depend on only electric and hydroelectric power to gain heat and electric energy needed by industries and buildings, but utilizes independent power generation facility to produce primary power and then reuses the heat created during the primary process thus increasing the energy efficiency by 30 to 40% when compared with conventional power generation methods. Introduction of cogeneration systems in Korea began with industries and manufacturing complexes in 1960s and spread to large scale industrial complexes in late 1980s, which are currently operated for regional heating and buildings. Cogeneration systems are actively being utilized mainly by common housing complexes with central heating systems and recently, they are being promoted as CES (Community Energy System). When adopting cogeneration systems, it is necessary to operate parallel with general electriccompanies and other power authorities in order to prepare for sale of surplus power, improvement of system efficiency, periodic maintenance, and accidents. When relating to general power sources, other users should not be affected in terms of reliability of supply and power quality. Also, public and operators' safety and preservation of power supply equipments or other user facilities should not be compromised. Therefore, this paper is intended to assist with design and stable operation of cogeneration systems by describing the basic concepts of cogeneration systems and the essential considerations when operating parallel with commercial power sources.