[논문]대규모 태양열 발전시스템 기본설계 특성 분석

김종규; 강용혁; 김진수; 이상남; 유창균; 윤환기

대규모 태양열 발전시스템 기본설계 특성 분석
Study on the Basic Design of Large Scale Solar Thermal Power Plant System 원문보기

김종규 (한국에너지기술연구원) , 강용혁 (한국에너지기술연구원) , 김진수 (한국에너지기술연구원) , 이상남 (한국에너지기술연구원) , 유창균 (한국에너지기술연구원) , 윤환기 (한국에너지기술연구원)

This paper describes characteristics and procedure of the basic design of large scale solar thermal power plant system. The evaluation is based on the operating data of CESA-I, solar central receiver plant. In order to evaluate the solar irradiation on the receiver, it is necessary to calculate the amount of thermal energy consumption at steam turbine and storage system in the STPPS. Especially, it is need to take into account of the storage and operating time to design a plant efficiently. In addition, basic design is performed for the CESA-I using the software tool of THERMOFLEX program. Based on the results, It is at lowed to use the program to investigate detail performance of each units of the STPPS by varying the operating conditions.

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문제 정의

본 논문에서는 태양열발전 시스템에서 기본설계 방법을 살펴보고 기존 화력발전과 다른 특징에 대하여 논하고자 한다. 또한 기존 화력발전 설비를 대상으로 하는 기본설계 프로그램인 THERMOFLEX를 이용하여 태양열발전 시스템의 기본설계를 수행하였다.
또한 기존 화력발전 설비를 대상으로 하는 기본설계 프로그램인 THERMOFLEX를 이용하여 태양열발전 시스템의 기본설계를 수행하였다. 이를 통해 태양열발전의 기본설계에 활용할 수 있는 방안을 제시하고자한다.

가설 설정

첫째, 태양복사에너지를 일반 보일러의 연소용 연료의 열량으로 환산하여 사용하여야 한다. 둘째, 열저장 장치에 대한 모델이 없기 때문에 저장시스템으로 동일 열량의 증기가 흡수(heat sink)된다고 설정한다. 이 경우 저장기에서의 축열량이 필요하다.
예를 들어 보겠다. 우선 정상운전 동안에 한하여 저장기에 열량을 보낼 수 있다고 가정하고 3시간 동안 1.2 MWe 출력의 정상운전이 지속된다고 하자. 이러한 경우 저장기에 약 3시간동안 4 MWt, 총 12MWht의 열량이 저장된다.

제안 방법

기존의 화력발전에 사용되는 프로그램을 이용하여 기본설계를 수행하였으며 이를 통하여 전체발전 시스템의 효율 및 각 기기의 성능을 계산할 수 있다.
태양열 발전 시스템에 대한 기본설계 특성에 대하여 실제 공사실적을 적용하여 그 과정을 살펴보았다.
태양열발전 시스템의 발전용량, 저장용량을 설정하고 이를 만족시키기 위해 흡수기에서 생성되어야 할 증기량 및 온도, 압력조건을 계산한다. 이로부터 흡수기에서 필요로 하는 태양복사량을 계산할 수 있으며 반사기(heliostat)의 필요면적, 개수 등을 예측할 수 있다.
그러나 본 연구에서는 프로그램의 검증 및 활용성을 검토하기 위하여 간단하게 그림 3과 같이 구성하였다. 흡수기에서 요구 되어지는 과열증기 조건(520℃:, 110 kg/cm2)을 설정하고 저장기로 흡수되는 열량 (3.4 MWt) 만큼 열흡수가 되도록 하였다. 그 결과 보일러에서 필요한 열료량이 8.

대상 데이터

본 논문에서 기본설계 과정의 이해를 돕기 위하여 CESA-I tower형 태양열발전 시스템을 예로서 사용하였다. CESA-I 발전시스템의 터빈출력은 1.

데이터처리

THERMOFLEX 프로그램을 이용하여 실제로 기본설계를 그림 3과 같이 실시하였다. 이 경우 정상 운전 상태만을 고려하였다.
대하여 논하고자 한다. 또한 기존 화력발전 설비를 대상으로 하는 기본설계 프로그램인 THERMOFLEX를 이용하여 태양열발전 시스템의 기본설계를 수행하였다. 이를 통해 태양열발전의 기본설계에 활용할 수 있는 방안을 제시하고자한다.
에서 개발한 THERMOFLEX 프로그램을 이용하였다. 이 프로그램은 기존 발전시스템을 대상으로 하고 있기 때문에 태양열발전 시스템에 적용하기 위해 몇 가지 사항에 대하여 가정이 필요하다.

성능/효과

4 MWt) 만큼 열흡수가 되도록 하였다. 그 결과 보일러에서 필요한 열료량이 8.2 MWt(net fiiel input)로 계산되었다. 그러나 터빈 출구 복수기 압력에 따라 터빈 출력량의 변화가 크기 때문에 복수기 압력을 0.

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