열병합발전의 생산성 향상에 대한 연구

Abstract

경제성장과 함께 생활수준의 향상으로 대도시의 전력 수요는 지속적으로 증가하고 있으며 냉난방 열부하도 지구온난화에 따라 혹한기부하와 혹서기 부하의 편차도 날이 갈수록 심해져 가고 있다. 이와 같은 전력 수요의 증가에 대비하고 냉난방부하에 대비하기 위하여 열병합발전에 의한 집단에너지사업은 필연적으로 증가할 수 밖에 없는 실정이다. 2012년 말 사업허가기준으로 설비용량은 열 46,874 Gcal/h (외부수열량 7,722 Gcal/h 포함) 전기 12,884 MW 으로 전기설비용량은 우리나라 전체 전기설비용량의 약 15%, 지역난방공급세대수는 약 222만여 세대로 우리나라 총 주택수의 약 14.5%를 차지할 정도로 성장하였다. 집단에너지사업의 효과로는 에너지 이용 효율향상에 의한 대규모 에너지절감 및 온실가스 감축, 집단에너지 공급에 의한 주거 및 산업부문의 편의를 제공하고 있으며 지역냉난방은 24시간 연속냉난방에 의한 쾌적한 주거환경 를 조성하며 산업단지는 양질의 저렴한 에너지 공급으로 기업경쟁력을 강화할 수 있다. 분산형 전원확보로 국가전력수급의 다양화에 기여하면서 발전소 부지난 해소 및 송전손실을 감소시킬 수 있다. 또한 지역냉방 보급확대로 하절기 전력첨두부하 완화에 기여할 수 있다. 미활용 에너지 활용증대로 국가 에너지 이용효율향상 및 석유 의존도를 감소시킬 수 있으며 산업공정의 폐열, 쓰레기 소각열, 매립가스(LFG) 등을 열원으로 활용하고 있다. 이러한 집단에너지사업의 많은 이점에도 불구하고 사업자들은 집단에너지사업을 운영하는데 많은 어려움을 겪고 있는 실정이다. 2012년 말 기준, 사업부문별 재무현황을 살펴보면 한국지역난방공사를 제외한 지역난방사업자들은 대체적으로 당기순손실을 면하지 못하고 있으며, 순손실의 원인으로는 열수요가 많은 동절기에는 흑자를 낼수 있으나 열수요가 적은 하절기에는 적자운영이 불기피하여 연중으로도 적자운영에 허덕이고 있는 실정이다. 많은 운영자들은 이러한 동고하저의 열부하실태를 타개하기 위하여 많은 노력을 기울이고 있다. 특히 열병합발전소에 아주 중요한 역할을 하고 있는 보일러에 있어서의 생산성향상방안, 전력생산을 증가시키기 위한 터빈․발전기운영의 효율적 설계 및 운영 또는 저압터빈의 증설, 냉각수계통의 열을 활용하는 방안, 열병합발전설계에서의 전력생산을 증가시키기 위한 방안 등을 제시하는데 목적이 있다.