지역냉난방사업의 설비 최적화에 관한 연구

A Study on the Optimization of District Heating and Cooling Facilities

열병합발전은 에너지사용의 효율적인 기술로서 고유가의 지속 및 이산화탄소 배출저감에 대한 국제적인 압력의 강화, 분산열원 또는 분산전원의 개발 필요성의 증대 등으로 인하여 정부와 사업자들로부터 관심이 높다. 따라서 지역냉난방사업을 추진할 경우, CHP가 경제적인 관점에서 도입될 수 있는지, 도입된다면 적정 규모는 어느 정도인지가 연구대상이 된다. 본 연구는 실제 지역냉난방사업에 활용할 수 있는 설비선택에 관한 수리계획 모형을 설정하고 이를 실증적으로 분석하였다. 분석모형은 열원의 종류와 규모, 이들의 가동수준 그리고 투입연료의 양 등을 주요 결정변수로 하고 있다. 모형은 모든 종류의 설비(열병합발전기, 열전용보일러, 냉열생산 설비, 축열조 등)를 모형에 포함시켜 선택 가능하도록 구성하였다. 모형의 주요 특징은 변동 열전비 열병합발전의 운전모드도 하나의 기술로 간주하여 모형에서 이를 선택하게 할 수 있으며, 특정지역에 대한 CHP와 열전용 보일러의 용량에 대한 적정 구성비도 도출할 수 있다. 본 연구는 기업측면에서는 설비최적화 모델로 활용할 수 있으며, 규제자의 측면에서는 설비규모 인허가에 참고자료로 활용 가능할 것이다.

For the district heating and cooling business, it is required to install energy-saving facilities using energy from waste and land fill gases such as combined heat and power(CHP). The current issues that this business faces can be summarized as below: which facilities including CHP can be economically introduced and how much of their capacities should be. Most of such issues are clearly related to the optimal plant design of the district heating and cooling business, and the prices of energy services such as heating and cooling energy, and electricity. The purpose of this study is to establish linear program model of least cost function and to practice the empirical test on a assumed district heating and cooling business area. The model could choose the optimal type of energy-producing facilities among various kinds available such as CHP's, absorption chillers, the ice-storage system, etc. CHP with the flexible heat and power ratio is also in the set of available technologies. And the model show us the optimal ration of heat producing facilities between CHP and historical heat only boiler in the service area. Some implications of this study are summarized as below. Firms may utilize this model as a tool for the analysis of their optimal size of the facilities and operation. Also, the government may refer the results to regulate resonable size of business.