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문제 정의
- 본 연구는 대학교의 Peak 전력을 낮추면서, 계절에 따른 전력과 가스의 불균형을 개선하기 위해 열부하가 많은 학교 기숙사에 Cogen 시스템을 도입하고자 함에 있어 Cogen과 어떤 에너지 시스템과의 조합이 최적인가를 분석하였고, 다음의 결론을 얻었다.
- 대학교의 Peak 전력을 낮추면서, 계절에 따른 전력과 가스의 불균형을 개선하기 위해 열 부하가 많은 학교 기숙사에 Cogen 시스템을 도입하고자 함에 있어 Cogen과 어떤 에너지 시스템과의 조합이 최적인가를 분석하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 선행연구에서 경제성이 있다고 추천되고 있는 Cogen과 EHP 결합 시스템과 Cogen과 AC 결합 시스템 간의 경제성 분석을 통해 최적의 조합을 제공하고자 한다.
가설 설정
- 냉방부하에 맞춘 이중효용 흡수식 AC 냉방능력(가동율 90% 가정)은 800 RT(3,089 kW)이고 소비전력은 252 kW이며 소비되는 배열은 2,425 kW이다. AC의 소비배열을 감당할 Cogen 발전용량(가동율 90% 가정)은 1,600 kW이고 배열은 2,667 kW이며 AC 소비전력을 뺀 잉여전력은 1,348 kW이다. Cogen의 발전과 배열효율은 각각 30%, 50%이다.
- 또한 난방능력과 소비전력은 각각 3,457 kW, 954 kW이다. EHP 소비전력을 감당할 Cogen 발전용량(가동율 90% 가정)은 1,100 kW이고 배열은 1,833 kW이며 Cogen의 발전과 배열효율은 각각 30, 50%이다. 난방과 급탕부하를 위한 보조 가스보일러의 용량은 4,202 kW이다.
- 가스 사용에 따른 요금은 저위발열량 9,550 kcal/Nm3을 기준으로 계산하였고, Cogen의 가스 소비량은 540 m3/h이다. 난방은 11월에서 3월까지, 냉방은 6월에서 9월까지 하는 것으로 하고 하루 8～10시간 운전하는 것으로 가정하였다. 시스템 운전율은 70%로, 보조 가스보일러의 효율은 95%로 가정하였다.
- Table 3에는 부하에 맞추어 설계된 Cogen AC 시스템의 사양을 나타내었다. 냉방부하에 맞춘 이중효용 흡수식 AC 냉방능력(가동율 90% 가정)은 800 RT(3,089 kW)이고 소비전력은 252 kW이며 소비되는 배열은 2,425 kW이다. AC의 소비배열을 감당할 Cogen 발전용량(가동율 90% 가정)은 1,600 kW이고 배열은 2,667 kW이며 AC 소비전력을 뺀 잉여전력은 1,348 kW이다.
- 여기서, P는 현가[원], A는 n년 간에 걸쳐 계속 지불되는 기말 지불액[원], e는 변수 상승률[%], i는 할인율[%], n는 내용연수[년]이다. 본 연구에서는 전기와 가스요금 상승률을 각각 2%, 4%로, 물가 할인율은 6%로, 내용연수는 20년으로 가정하였다. Cogen 초기투자비는 3년 거치 5년 분할상환 및 연리 2.
- 난방은 11월에서 3월까지, 냉방은 6월에서 9월까지 하는 것으로 하고 하루 8～10시간 운전하는 것으로 가정하였다. 시스템 운전율은 70%로, 보조 가스보일러의 효율은 95%로 가정하였다.
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