지역난방 회수온도가 열병합발전소 증기터빈 성능에 미치는 영향 연구

Abstract

정부의 에너지정책 기본방향은 최근 고농도 미세먼지가 사회적인 문제로 부각되고 파리협정을 통한 30년간 국가 온실가스 감축 목표량을 충족시키기 위해 석탄화력발전 축소를 계획하고 있다. 석탄화력발전에서 감소되는 발전량은 LNG 발전으로 대체될 수 있어 천연가스를 사용하는 열병합발전소에서 전기출력 증대가 필요한 실정이다.

본 연구에서는 간접 연계운전 시 CHP 회수온도가 상승하여 증기터빈 전기출력 저하가 발생되는 150 MW급 광교 열병합발전소를 대상으로 판형열교환기 전열면적을 25%, 50%, 75% 증가시킬 때 CHP 회수온도 변화량을 예측하고 변화된 온도를 성능해석 프로그램의 입력 값으로 활용하여 증기터빈 전기출력 변화를 해석하였다. 전열면적 투자비용과 전기출력 상승에 따른 전기판매수익 증가를 비교하여 경제성 분석을 수행하였다. 그 결과 광교 열병합발전소 연계운전이 2017년과 유사한 경향으로 이루어진다면 CHP 회수온도는 전열면적 증가에 따라 4℃, 6.3℃, 7.8℃까지 낮아지고 전기출력은 당초 39,025 kW에서 413 kW, 676 kW, 그리고 834 kW 증가되어 전열면적이 75% 증가할 경우 39,859 kW 까지 상승하는 것으로 확인되었다. 경제성 분석기준인 NPV는 3.5 억원, 5 억원 그리고 5.2 억원까지 발생되어 전열면적을 증가하는 모든 방안이 투자가치가 있다고 판단된다. 전열면적 증가에 따라 전기출력과 NPV는 비례하여 상승하지만 상승량은 감소하였다. 전열면적을 75%까지 증가할 경우 전기출력과 NPV는 3가지 방안 중 가장 높은 것으로 확인되었다.