소형열병합발전 도입 추진 사례 Ⅰ ( 수원역사 )

- 1 - Ⅰ. 서 론 Ⅱ. 열병합발전 시스템 구성 Ⅲ. 도입 효과 Ⅳ. 문제점 및 건의사항 Ⅴ. 결 론 Contents

수원역사 건물 개요 Ⅰ. 서 론 소 재 지 - 수원시 권선구 매산로 1 가 18 번지 건축규모 - 지상 6 층, 지하 3 층 - 연면적 129,933 m 2 (39,357 평 ) 용 도 - 백화점, 수원역사, 극장 구 분수원역사애경백화점 CGV 주차장 등 면 적 13,818 ㎡ 76,014 ㎡ 8,595 ㎡ 31,507 ㎡ 면적율 10.6%58.5 %6.6 %24.3 %

수원역사 건축 이력 · : 수원민자역사 사업주관자 모집 ( 철도청 ) · : 애경유지공업㈜ 사업주관자 선정 · : 수원역사 주식회사 법인 설립 ) · ~ : 건물 기본설계 및 상세 설계 · ~ : 열병합발전 설비 설계 반영 · : 건축허가 취득 · : 시공업자 선정 ( 한진중공업 ) · : 건축 공사 착공 · : 열병합발전 설비 입찰 (4 개사 참가, ㈜삼천리 선정 ) · : 열병합발전 설비 공사 계약 체결 · : 열병합발전 공사 착공 · : 열병합발전 공사 준공 · : 수원역사 / 애경백화점 준공 Ⅰ. 서 론

설비 현황 Ⅰ. 서 론 구 분용 량용 도 냉온수기냉온수기 흡수식냉동기 870RT×3 백화점 냉방 터보냉동기 870RT×3 백화점 냉방 ( 비상용 ) 흡수식냉온수기 400 RT 극장 냉 · 난방 중온수흡수식 327RT×2 열병합 배열 활용 / 역사 냉방 보일러등보일러등 증기보일러 6 Ton/h×2 백화점 난방 · 급탕 증기보일러 4 Ton/h×1 백화점 난방 · 급탕 중온수보일러 2Gcal/h×2 역사 냉 · 난방 ( 열병합 설비 예비 열원 ) 전기보일러 2.7 Ton/h×1 가습용 열병합 배열 2,800 Mcal/h 역사 난방 · 급탕 및 백화점 급탕 1) 냉 · 난방 설비

- 5 - Ⅰ. 서 론 2) 수전 설비 구 분설 비비 고 수전전압 22.9 kV 설비용량 14,000 kVA 백화점 11,000kVA, 역사 : 3,000kVA ( 총 사용량 ) 수전방식전용 2 회선 수전수원 율전변전소에서 전용 2 회선 수전 (ALTS 자동 절체 ) 3) 열병합 설비 구 분설 비비 고 열병합설비 4,314 ㎾ ( 열 : 4,356 ㎾ ) 시공사 : ㈜ 삼천리 전력 : 1,438 kWe×3 (39.8%), 열 : 1,452 kWt×3 (40.2%)

도입 배경 1) 특고전압 (154kV) 수전 회피 - 154kV 수전에 따른 막대한 공사비용 소요 예상 - 열병합 발전설비 도입에 따른 수전설비 축소 (154kV → 22.9kV) 로 지상공간의 타 용도 활용으로 공간 활용도 상승 및 전기공사비 대폭 절감 2) 운영비용 절감 - 면적당 에너지소비량이 많은 백화점의 특성 상 운영비용 절감 필요 - 백화점 업무시간의 전력 Peak-Cut 으로 전기 기본요금 절감 - 열병합 발전설비 도입에 따라 전력 및 열 부문 사용요금 절감 3) 안정적인 전원공급설비 확보 - 비상발전기 겸용의 열병합발전 설비 도입으로 안정적 전원공급 도모 - 발전과정에서 발생하는 배열을 활용하여 열원설비 다원화 4) 국가 에너지산업에 기여 - 열병합 도입으로 전력과 가스의 수급불균형을 개선하여 국가 에너지산업에 이바지 Ⅰ. 서 론

시스템 구성 1) 설비 개요 LNG 공급 배기가스 열교환기 한전 중온수흡수식냉동기 흡수식냉동기 저탕조 보일러 구 분방 식사 양용 량비 고 발전설비한전 계통연계 380V, 60Hz 1,438 ㎾ ×3 ( 열 :1,452 ㎾ ×3) 상용 및 비상 겸용 배열 활용 난방 중온수 95 ℃ /80 ℃ 역사 난방 · 급탕 및 백화점 급탕 냉방중온수흡수식냉동기로 역사 냉방 Ⅱ. 열병합발전 시스템 구성

) 가스엔진 발전기 사양 Ⅱ. 열병합발전 시스템 구성 구 분용 량사 양비 고 Input Energy 3,614 ㎾ / 대 LNGGE Jenbacher JMS 612 GS-N.L Output 전력 1,438 ㎾ 380V, 60Hzη=39.8% 열 1,452 ㎾ 95 ℃ /80 ℃ η =40.2% 가스엔진 12 기통 / 74,852cc - 연소방식린번 방식 λ=1.68 터보차저 장착 발전기 1,438 ㎾ 380V, 60Hz 제조사 : STAMFORD

) 전력설비 구성 구 분내 역비 고 상용운전① 380V 발전 → ② 전용변압기로 승압 → ⑤ 일반부하에 공급 비상운전④ 작동 제한 → ③ 분리 → ⑥ 비상전력 공급순차적 투입 ③ ① ⑥ ④ ② ⑤ No 설 비역 할 ①열병합발전전력 공급 ②전용변압기 22.9kV/380V ③계통연결부계통연계 및 단독운전 ④ ALTS 수전라인 #1/ 2 절체 ⑤일반부하백화점 / 역사 일반부하 ⑥비상부하백화점 / 역사 비상부하 Ⅱ. 열병합발전 시스템 구성

) 배열이용설비 구성 구 분내 역비 고 난방 및 급탕역사 난방 및 급탕 우선 충당 후 백화점 급탕 보조열원으로 활용 냉 방③ 중온수흡수식 냉동기 가동 (95 ℃ /80 ℃ ), 역무시설 냉방 예비 열원가스엔진 정지시 ② 중온수보일러로 냉방 및 난 · 급탕 가동 2.0G×2 ①② 역사 급탕 백화점 급탕 2 차측 공조장비에 연결 ( 역사 난방 ) ③④⑤ No 설 비역 할 ①가스엔진열원 설비 ②예비보일러가스엔진 미가동시 기동 ③흡수식냉동기배열 이용 역사 냉방 ④열교환기역사 난 · 급탕 / 백화점 급탕 ⑤냉각탑가스엔진 방열용 Ⅱ. 열병합발전 시스템 구성

Ⅲ. 도입 효과 1. 도입 효과 1) 예상 효과 ① 특고압 (154kV) 수전 회피로 초기투자비 절감 - 특고압 수전설비 도입 회피로 공사비용 절감 및 수전시설 설치공간 축소로 공간활용도 상승 ( 수전설비 설치비용 절감액 : 약 71 억원 ) 구 분수전설비 공사비공간활용 이익 수전설비 설치비용 절감액 3,000,0004,100,000 ② 저금리의 에너지이용합리화자금 도입으로 현금흐름 개선 및 경영안정화 기여 ③ 전력 및 열원설비 다원화로 에너지 공급 설비 신뢰도 제고 ④ 운영비용 절감 예상액 ( 연간 약 5.4 억원 ) 구 분기존방식열병합발전 도입 후운영비 절감액 금 액 4,096,1293,558,346537,783 (VAT 별도, 단위 : 천원 ) ※ 열병합발전 설비 등 추가비용 감안시 약 40 억원 절감 효과 발생

실제 운영비 절감 구 분기 준비 고 산출 기간 2003 년 6 월 ~ 2004 년 5 월 1 년간 산출 기준 사용에너지전력, LNG 요금 체계 전력일반용 ( 을 ) 선택Ⅱ 고압 A LNG 업무난방 / 냉방 적용 요금 전력 요금 변동 시 변동요금 반영 LNG 경기도 요금 가동시간 1,300 hr/ 대 · 년 자가발전량 4,568,286 ㎾ 평균 가동율 14.8 % 1) 산출 기준 (VAT 별도 ) ※ 수원역사 준공 당시 열병합발전 소매요금 부재로 업무난방 / 냉방 요금 적용 Ⅲ. 도입 효과

) 실제 운영비용 절감 내역 구 분단위기존 시스템 열병합발전 도 입 도입 효과 에너지 사용량 전력 수전 kWh31,012,18626,443,900 ▼ 4,568,286 (14.7%) 발전 kWh-4,568,286 PeakkW7,9005,382 ▼ 2,518 (31.9%) LN G 냉난방 Nm 3 2,043,3791,814,807 ▼ 228,572 (11.2%) 열병합 Nm 3 -1,072,705 ▲ 1,072,705 (-%) 소계 Nm 3 2,043,3792,887,512 ▲ 844,133 (41.3%) 에너지 비 용 전력 기본요금천원 689,265469,611 ▼ 219,654 (31.9%) 사용요금천원 2,339,3081,888,356 ▼ 450,953 (19.3%) 소계천원 3,028,5732,357,967 ▼ 670,617 (22.1%) LN G 냉난방천원 790,617632,645 ▼ ※ 157,972 (15.1%) 열병합천원 -384,489 ▲ 384,489 (-%) 소계천원 790,6171,017,134 ▲ 226,527 (28.7%) 계천원 3,819,1903,375,101 ▼ 444,089 (11.6%) Ⅲ. 도입 효과 (VAT 포함, 단위 : 천원 ) ※ 배열 판매 이익금 포함

제안 대비 실제 절감액 비교 Ⅲ. 도입 효과 ■ 운영비 비교 (VAT 포함, 단위 : 천원 ) 구 분단위제안 내역실제 절감량차 이 열병합 가동시간 Hr/ 대 2, ▼ 700 발전량 kW7,075,0004,568,286 ▼ 2,506,714 절감액 전력 기본요금천원 275,874219,654 ▼ 56,220 사용요금천원 740,602450,953 ▼ 289,649 LNG 배열회수천원 179,088157,972 ▼ 21,116 열병합천원▲ 657,781 ▲ 384,489 ▲ 273,292 계천원 537,783444,089 ▼ 93,694

) 에너지 요금 변동 4. 절감액 감소 원인 분석 ① 가스요금 인상 및 전력요금 인하로 열병합발전 경제성 저하 - 설치제안 시기인 2000 년 대비 전력요금 : 평균 5.4 원 /kW (7%) 인하 ( 일반용 선택Ⅱ 고압 A) 도시가스 요금 : 평균 80.6 원 / Nm 3 (25.7%) 인상 ( 업무난방 / 냉방용 ) ( ※ 동기간 물가상승률 = 17.0 %) (2005 년 현재 업무난방 32.9%, 냉방용 36.5% 인상 ) - 에너지요금 변동에 따라 45,421 천원 절감액 차이 ( 절감액 차이의 47.6%) 발생 물가상승률 17.0 % 전력요금대비 29.7 % ( 업무난방 ) 41.3 % ( 냉방 ) 인상 전력요금 -7.0 % 22.7 %34.3 % 도시가스 ( 업무난방 ) 도시가스 ( 냉방 ) 절감액 47.6% Ⅲ. 도입 효과

) 열병합발전 가동시간 감소 Ⅲ. 도입 효과 ① 도시가스 요금 인상 및 전력요금 인하에 따른 열병합발전 가동시간 감소로 절감금액 감소 - 예상 : 2,000 시간 / 년 → 실제 : 1,300 시간 / 년 - 예상 절감액 대비 45,000 천원 절감액 감소 ② 하절기 최대부하 및 중부하시간, 동절기 최대부하시간을 제외한 타 시간대에는 수전단가 대비 열병합발전 경제성 부족 - 춘추절기 전체 시간대 열병합발전 경제성 부족 ( 배열이용효율 저하 및 저렴한 전력요금 ) - 신설된 열병합 전용 요금으로도 경제성 미흡 ③ 중부하 시간대에도 경제성을 확보할 수 있는 가스요금 제도 도입 필요

) 기타 요인 ① 백화점 및 수원역사 이용인구 감소로 에너지사용량 감소 - 장기 내수침체 및 개점초기 영업부진에 따른 백화점 이용인구 부족 - 1 호선 병점역, 세류역 개통에 따른 수원역사 이용인구 분산 Ⅲ. 도입 효과 23.8 ℃ 24.2 ℃ 25.6 ℃ 25.7 ℃ ② 하절기 평균온도 저하로 냉방부하 축소 - 비교기간인 2003 년 6 월 ~ 2004 년 5 월 기간동안 10 년 평균 온도 대비 7 월 평균온도 : 1.8 ℃ / 8 월 평균온도 : 1.5 ℃ 저하

소형열병합발전 도입 추진 사례 Ⅱ ( 연수주공 3 차 아파트 )

Ⅰ. 서 론 Ⅱ. 열병합발전 시스템 구성 Ⅲ. 도입 효과 Ⅳ. 결 론 C ontents

연수주공 3 단지 APT 개요 Ⅰ. 서 론 소 재 지 - 인천시 연수구 연수 3 동 건축 규모 - 지상 15 층 / 지하 1 층 (8 개동 ) - 연면적 70,021 ㎡ (21,181 평 ) 준 공 일 년 10 월 28 일 구 분 평 형 세대수난방면적난방방식1 19 평형 120 세대 5,554 ㎡ 중앙난방 2 18 평형 1,050 세대 46,863 ㎡ 소 계 18.1 평 ( 평균 )1,170 세대 52,417 ㎡

기존설비 현황 Ⅰ. 서 론 구 분용 량사용연료준공일용 도 노통연관식 중온수보일러 4.5 Gcal ×2 BC 유 1993 년 10 월 난방 및 급탕 3.5 Gcal ×1 여름철 급탕 및 예비 1) 난방 설비 2) 주요 수전설비 및 비상 발전기 구분변압기용량용도비고 1 변압기 400 kVA × 2 전등, 전열 2600 kVA × 1 동력부하예비용 포함 3 비상 발전기 500 kW × 1 정전 시 비상운전

도입 배경 1) 기존 중앙난방 시스템의 난방 및 급탕 공급 불편해소 Ⅰ. 서 론 2) 고효율 에너지 절약시스템 도입을 통한 에너지 절감 3) ESCO 사업을 통한 투자비 부담 해소 중앙난방 사용시 동절기 세대별 난방온도 불균형으로 주민불편 발생 온수공급 불안정으로 인한 급탕 사용 불편 열병합발전 배열로 24 시간 난방 및 온수를 공급하여 주민불편 해소 열병합발전으로 자가발전하여 비싼 주택용 누진제 전기요금을 대폭절감 배열회수를 통한 보일러 연료요금을 대폭절감 고효율 기기에 대한 정부 무상 지원금 혜택으로 투자부담 해소 절감금액으로 초기투자비 무상상환

구 분방 식사 양용 량비 고 발전설비한전 계통연계 380V, 60Hz 356 ㎾ ×1 ( 열 : 585 ㎾ ×1) 상용 및 비상 겸용 배열활용중온수 90 ℃ / 70 ℃난방 · 급탕 Ⅱ. 열병합발전 시스템 구성 전력공급70% 배열공급35% 열교환기 급탕탱크 한국전력 수전 30% 열병합발전 보조보일러 65% 난방 급탕 1) 시스템 개요

) 가스엔진 발전기 사양 Ⅱ. 열병합발전 시스템 구성 구 분용 량사 양비 고 입력 에너지 1,048 ㎾ LNG MDE 社 ( 독일 ) ME3042 L1 출 력 전력 356 ㎾ 380V, 60Hzη= 34% 열 585 ㎾ 90 ℃ / 70 ℃ η = 56% 가스엔진 12 기통 NOx < 150 ppm 연소방식린번 방식 λ= 1.7 터보차저 장착 발 전 기 356 ㎾ 380V, 60Hz 제조사 : MDE 社 ( 독일 ) 터보챠져 연소공기 Out 연소공기 In 모듈 컨트롤 판넬 발전기

Ⅱ. 열병합발전 시스템 구성 한국전력한국전력 G 세대부하 세대부하 바상부하 일반부하 TR1 TR2TR3 발전기용 변압기 승압용 (380V→ 22.9kV) 디젤발전기 보호계전기 한전 역송방지 및 발전기 보호 한전 역송방지 및 발전기 보호 열병합발전기 3) 전력설비 구성

연수주공 3 단지 4) 배열이용설비 구성 ④ 열교환기 각 동별 설치 ① 열병합발전기 난방공급 급탕공급 급수 Ⅱ. 열병합발전 시스템 구성 공급헤더 환수헤더 ② 중온수보일러 ③ 급탕탱크 구 분역할비 고 열병합발전 ▷ ▷ 세대별 난방 및 급탕용 열공급배열활용 중온수보일러 ▷ ▷ 배열활용 후 부족분을 보조보일러로 공급 ▷ ▷ 열병합발전 정지 시 가동하여 열공급 4.5 Gcal×2 3.5 Gcal×1

Ⅲ. 운영 효과 고효율의 열병합발전 설치를 통한 관리비 절약 구 분단위기존 시스템열병합발전 도입도입 효과 INDEX 에너지 사용량 전력 수전 kWh3,555,4181,041,123 ▼ ▼ 2,514,295 ▼ ▼ 70.7% 발전 kWh-2,514, LNG 열병합 Nm ,233 ▲ ▲ 667,233 - BCℓ1,144,773647,661 ▼ ▼ 497,112 ▼ ▼ 40.4% 보일러등유 ℓ11,6617,217 ▼ ▼ 4,444 ▼ ▼ 38.1% 총 계 TOE1,9711,510 ▼ 461 ▼ 23.4% 에너지 비 용 전력요금 ( 소계 ) 천원 377,78396,440 ▼ ▼ 281,343 ▼ ▼ 74.5% 열병합 (LNG) 천원 -268,158 ▲ ▲ 268,158 - BC 천원 382,678213,174 ▼ ▼ 169,504 ▼ ▼ 70.4% 보일러등유천원 6,0673,911 ▼ ▼ 2,156 ▼ ▼ 35.5% 총 계천원 766,528581,683 ▼ ▼ 184,845 ▼ ▼ 24.1% 세대당 운영비용천원 ▼ ▼ 158 ▼ ▼ 24.1% - 기존 보일러가 B.C 임에도 불구하고 년간 1 억 8 천만원의 관리비 절감 (24.1%)

Ⅲ. 도입 효과 실제 운영 효과