[논문]가스터빈 열병합발전에서 생산된 전기와 증기의 원가산정

김덕진

가스터빈 열병합발전에서 생산된 전기와 증기의 원가산정
Cost Estimating of Electricity and Steam on a Gas-Turbine Cogeneration 원문보기

설비공학논문집 = Korean journal of air-conditioning and refrigeration engineering, v.21 no.4, 2009년, pp.252 - 259

김덕진 (에너코스)

Abstract ▼ AI-Helper

When various kinds of outputs are produced from a single energy system, the methodology which allocates the common cost to each output cost is very important because it is directly related with the profit and loss of producers and purchasers. In the cost allocation methodology of the heat and the electricity on a cogeneration, there are energy method, work method, proportional method, benefit distribution method, various exergetic methods, and so on. On the other hand, we have proposed a worth evaluation method which can be applied to any system. The definition of this methodology is that the unit cost of a product is proportion to the worth. Where, worth is a certain evaluating basis that can equalize the worth of products. In this study, we applied this methodology to a gas-turbine cogeneration which produces 119.2 GJ/h of electricity and 134.7 GJ/h of steam, and then we allocated 3,150 $/h of fuel cost to electricity cost and steam cost. Also, we compared with various cost allocation methods. As the result, we conclude that reversible work of various kinds of worth basis evaluates the worth of heat and electricity most reasonably.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

r1AQ 값이 필요로 된다. 본 연구에서는 대체 전기효율로 시스템 자체의 전기효율 즉 전기생산량과 연 료투입량의 비 38.45%를 적 용하였으며 , 대체열효율 값으로 임의의 보일러 효율 90%를 적용하고자 한다. 여기서, 연료투입량#는 310.
에너.지경제연구원의 최근 연구로는 2008년 한국지역난방공사의 용역을 받아 원가배분에 관한 연구를 수행하였으며, 이 보고서에는 덴마크, 스웨덴, ', 채코, 독일의 4개국을 대상으로 열병합발전에서의「열과 전기의 원가를 어떤 방법론으로 산정하는, 지가.조사되어 있다.

제안 방법

시스템 해석, 2단계 각 제품의 가치평가, 3단계:원가산정, 4단계 공통비배분으로 수행되며, 열병합발전에서 옌탈피, 대체열, 대체전기, 동일연료절약량, 대체연료, 그리고 가역일을 열과전기으]. 가치평가 기준으로 제시하였다.
제안된 방법론의 범용성과 합리성을 확인하기 위해서는 다양한 시스템에 적용하여 그 원가 산정과 비용배분 결과를 비교 검토해야 하는바, 본 연구에서는 전기 119.2GJ/h(33.1MW)와 증기 134.7 GJ/h(32.2 Gcal/h)를 생산하는 가스터빈 열병합발전을 대상으로, 연료 투입비 3, 150$/h* 전기와 증기로 각각 배분하여 그 원가산정 및 비용 배분을 수행하고, 기존의 방법론들과 결과를 비교 검토하고자 한다.

성능/효과

다양한 방법론으로 계산된 전기의 가치율 R 甲 과열의 가치율 을 식(7)에 대입한 결고}, Energy 방법에서는 전기와 열의 원가비를 50% : 50%, Proportional 방법에서는 54.8% : 45.2%, Work 방법에서는 100% : 0%, Equal distribution 방법에서는 78.0% : 22.0%, Benefit distribution 방법에서는 70.1% : 29.9%, 그리고 Reversible work 방법에서는 68.8% : 31.2%로 산정되었다. 이 결과로부터 전기와 열의 원가산정 방법론 중, Energy 방법은 전기와 열의 원가가 같다고 산정되고, Proportional 방법은 전기와 열의 원가가 서로 비슷하게 산정되고, Work 방법은 열의 가격이 없다는 것으로 산정되므로 위의 방법론들은 본 시스템의 원가산정에 그 타당성이 낮다고 판단된다.
위의 세 가지 방안 중에서, 구성기기 [5, 기를 전기전용기기로 구분할 경우 전기가치와 전기원가는 최대로 열 가치와 열원가는 최소로 평가되고, 열전용기기로 구분할 경우 전기가치와 전기원가는 최소로 열 가치와 열원가는 최대로 평가된다. 따라서 투입된 가역 일을 가치평가 기준으로 할 경우 그 가치 및 원가는 위의 값들 사이에 존재한다는 결론이 도출된다. 한편, 열병합발전에서의 작동유체는 열과 전기를 동시에 생산하는데 공헌하는 것이므로 구성기기 [5, 기를 공통기기로 구분하는 방안이 타당할 것으로 판단한다.
본 연구에서는 제안된 방법을 H₉.2GJ/h(33.1 MW)의 전기와 134.7GJ/h(32.2Gcal/h)el 증기를 생산하는 가스터빈 열병 합발전에 적용하였으며, 해석결과 전기와 열의 원가비는 엔탈피 기준일 경우 50% : 50%, 대체열 기준일 경우 54.8% : 45.2%, 대체전기 기준일 경우 100% : 0%, 동일 연료 절약량 기준일 경우 78.0% : 22.0%, 대체 연료 기 준일 경우 70.1% : 29*9%, 그리고 가역 일기준일 경우 68.8% : 3L2%로 산정되었다,
6%로 평가된다. 위의 세 가지 방안 중에서, 구성기기 [5, 기를 전기전용기기로 구분할 경우 전기가치와 전기원가는 최대로 열 가치와 열원가는 최소로 평가되고, 열전용기기로 구분할 경우 전기가치와 전기원가는 최소로 열 가치와 열원가는 최대로 평가된다. 따라서 투입된 가역 일을 가치평가 기준으로 할 경우 그 가치 및 원가는 위의 값들 사이에 존재한다는 결론이 도출된다.
2%로 산정되었다. 이 결과로부터 전기와 열의 원가산정 방법론 중, Energy 방법은 전기와 열의 원가가 같다고 산정되고, Proportional 방법은 전기와 열의 원가가 서로 비슷하게 산정되고, Work 방법은 열의 가격이 없다는 것으로 산정되므로 위의 방법론들은 본 시스템의 원가산정에 그 타당성이 낮다고 판단된다. 반면, Equal distribution 방법, Benefit distribution 방법, 그리고 Reversible work 방법은 본 시스템에서 생산된 열과 전기의 원가비를 타당성 있게 산정하고 있다고 판단된다.
제안된 방법론은 각 제품의 원가는 그 가치에비례한다로 정의'©되며, 유형의 제품뿐만 아니라 무형의 서비스까지 다양하게 적용되어 각 제품으로의 원가산정 및 비용배분을 수행할 수 있다는 것이 기존 방법론에 비해 가장 큰 특징이디..

후속연구

향후 다양한 복합 에너지 시스템을 대상으로 각 방법론을 보다 세부적으로 비교 검토하여, 본 방법론의 합리성 및 범용성을 지속적으로 검토할 예정이다.

참고문헌 (12)

Carolyn, G., 2003, Regulation of heat and electricity produced in combined-heat-and power plants, The world bank, Washington, D. C
Lozano, M. A. and Valero, A., 1993, Theory of the exergetic cost, Energy, Vol. 18, No. 9, pp. 939-960

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Valero, A., Lozano, M. A., Serra, L., and Torres, C., 1994, Application of the exergetic cost theory to the CGAM problem, Energy, Vol. 19, No. 3, pp. 365-381

상세보기
Bejan, A., Tsatsaronis, G., and Moran, M. J., 1996, Thermal design and optimization, Wiley, New York
Tsatsaronis, G. and Pisa, J., 1994, Exergoeconomic evaluation and optimization of energy systems-application to the CGAM problem, Energy, Vol. 19, No. 3, pp. 287-321

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Lazzaretto, A. and Tsatsaronis, G., 2006, SPECO : a systematic and general methodology for calculating efficiencies and costs in thermal systems, Energy, Vol. 31, No. 5, pp. 1257-1289

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Oh, S. D., Pang, H. S., Kim, S. M., and Kwak, H. Y., 1996, Exergy analysis for a gas turbine cogeneration system, Journal of Engineering for Gas Turbine and Power, Vol. 118, pp. 781-791
Kim, S. M., Oh, S. D., Kwon, Y. H., and Kwak, H. Y., 1998, Exergoeconomic analysis of thermal systems, Energy, Vol. 23, No. 5, pp. 393-406

상세보기
Kim, D. J., 2003, Suggestion of power and heat costing for an energy system, Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering, Vol. 15, No. 5, pp. 360-371
Kim, D. J., 2008, A new cost allocation method on the multi-products of energy systems, Report of Enecos Inc. Available on : www.enecos.com
Kim, D. J., 2008, Cost allocation of heat and electricity on a steam-turbine cogeneration, Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering, Vol. 20, No. 9, pp. 624-630
Kim, D. J., 2008, A suggestion for the worth evaluation of warm air and the allocation methodology of heating cost, Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering, Vol. 20, No. 10, pp. 654-661

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