배관 열 손실을 고려한 지역난방 시스템의 엑서지 분석의 최적화

Abstract

본 연구에서는 다양한 지역적 지사들을 포함하는 통합 지역난방 시스템의 구조적이고 운영적인 최적화 및 엑서지 분석을 수행하였다. 운영비용의 최적화에 있어서 목적함수는 1주일 동안의 열 요구량을 만족함과 동시에 통합 지역난방시스템의 제한 조건에 따른 전체 운영비용이 된다. 열병합 발전소에서 생산되는 전기량에 대한 계통한계가격 예측은 최소자승법을 이용하여 이루어 졌으며 엑서지 분석에 필요한 열 수요 예측은 자기회귀이동평균 모델과 최소자승법, 그리고 인공신경망 모델을 이용하였다. 분석대상으로서 수도권 지역난방 공급 네트워크에 연계되어 있는 지사들 가운데에서 강남지사를 선정하였다. 엑서지 분석에 있어서는 시스템을 수요자, 공급자, 연계 네트워크망으로 3부분으로 구분하여 수요자 측에서는 열 교환기를 선정하였고 공급자측에서는 펌프, 그리고 연계 네트워크망에서는 배관에서의 열 손실량을 선정하여 엑서지 분석을 수행하였다. 전산모사 결과 전체 시스템에서 상당량의 엑서지가 손실되는 것을 알 수 있었다. 아울러 연계 네트워크에서 손실된 열량과 지역난방공사 강남지사의 전산모사에 의한 최적화로부터 결과 기존의 통합 지역난방 시스템과 비교하여 많은 비용의 감소를 기대할 수 있음을 확인하였다.