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SUMMARY

목차

제1장 서론 39

제1절 연구목적 39

제2절 연구내용 42

제2장 국내외 건물용 열병합발전설비 현황 45

제1절 개요 45

제2절 건물용 열병합발전시스템의 도입배경 48

제3절 국내 열병합발전시스템 구분 51

제4절 국내건물용 소형열병합발전시스템의 적용 및 기술현황 54

제5절 국내 건물별 열병합발전설비 운전현황과 분석 66

제6절 국외 건물용 열병합발전설비 현황 71

1. 일본의 현황 71

2. 미국의 현황 100

3. 유럽의 현황 104

제7절 국내 건물용 소형열병합발전시스템의 활성화 방안 114

제8절 국내건물용 소형열병합발전시스템의 보급전망 115

제3장 부하계측 및 분석방법 118

제1절 부하계측 118

1. 월별·일별 에너지사용량 조사 118

2. 시각별 에너지사용량 계측 119

제2절 분석방법 125

1. 추정방법 125

제4장 호텔의 에너지부하모델 131

제1절 월별, 일별 부하모델 131

1. 월별 에너지부하모델 131

2. 일별 에너지부하모델 132

제2절 시간별 부하모델 141

1. 전기 및 연료의 시간별 사용패턴 141

2. 시간별 에너지부하 모델 146

제3절 시간별 연간부하모델 153

제5장 병원의 에너지부하모델 159

제1절 월별, 일별 부하모델 159

1. 월별 에너지부하모델 159

2. 일별 에너지부하모델 160

제2절 시간별 부하모델 169

1. 전기 및 연료의 시간별 사용패턴 169

2. 시간별 에너지부하 모델 181

제3절 시간별 연간부하모델 189

제6장 업무빌딩의 에너지부하모델 195

제1절 자료조사 및 계측 195

1. 자료조사 195

2. 시간별 사용량 계측 197

제2절 월별, 일별 부하모델 198

1. 월별 에너지부하모델 198

2. 일별 에너지부하모델 199

제3절 시간별 부하모델 203

1. 전기 및 연료의 시간별 사용패턴 203

2. 시간별 에너지부하모델 214

제4절 시간별 연간부하모델 225

제7장 업종간 부하모델의 비교 236

제1절 월별, 일별 부하 236

1. 월별부하 236

2. 일별부하 238

제2절 시간별 부하 239

1. 시간별 에너지부하 239

2. 시간별 연간에너지부하모델 239

제8장 소형열병합발전시스템의 설비계획 운전시뮬레이션 242

제1절 설비계획 242

1. 개요 242

2. 대상건물의 에너지부하 및 용량 243

3. 열병합발전시스템의 구성기기 256

4. 건물 에너지 시스템의 투자비 272

제2절 열병합발전시스템의 운전시뮬레이션 274

1. 개요 274

2. 열병합발전시스템의 에너지절약 275

3. 열병합구성기기의 부분부하특성 및 운전조건 285

4. 시뮬레이션의 흐름도 290

5. 연간운전비와 투자회수기간 292

제3절 건물에 따른 투자비 및 운전비의 예 298

1. 호텔 298

2. 병원 306

3. 업무용 건물 308

제9장 열병합발전시스템의 운전모형 310

제1절 종래의 열병합발전설비의 모델링 311

1. MacGregor의 모델 311

2. 단기운전계획 수리모델 314

제2절 소형열병합발전설비의 최적 운용계획 316

1. 소형열병합발전시스템의 전기와 열흐름도 316

2. 수리모형 수립을 위한 전제조건 317

3. 운전양상 수리모형 318

4. 선형계획법 322

5. 설비한계비용 324

6. 계산흐름도 329

제3절 축열을 고려한 운전모형수립 332

1. 축열조가 포함된 열병합발전시스템의 구성 332

2. 수리모형수립 333

3. 축열설비의 한계비용 336

제4절 사례연구 339

1. 열과 전기추종의 입력자료 339

2. 전기추종시 출력자료 341

3. 열추종인 경우의 출력자료 345

4. 축열설비를 고려한 경우 348

제5절 결과분석 351

제6절 결론 358

제10장 열병합발전설비의 적정규모 산정 360

제1절 한계기간 모형 361

1. 총비용성분 361

2. 투자비 362

3. 운전비와 공급지장비 364

4. 잔존가치(salvage cost) 365

제2절 영속기간모형 366

1. 총비용 성분 366

2. 투자비 367

3. 운전비와 공급지장비 369

제3절 적정규모 산정을 위한 투자모형 수립 370

1. 투자계획기법의 경제적 개념 370

2. 투자계획기법의 선정 371

3. 수리모델 구성 372

4. 설비한계비용의 계산 376

5. 시스템의 투자단가 계산 376

6. 최적해 계산 및 수렴판정 379

제4절 사례연구 384

1. 입력자료 384

2. 결과분석 387

제5절 결론 400

제11장 열병합발전시스템의 보수모형 402

제1절 보수모형의 개요 403

제2절 보수계획을 고려한 운전모형 수립 405

1. 전기와 열흐름도 406

2. 가정 407

3. 목적함수 407

4. 제약조건 409

제3절 최적화기법에 의한 보수모형 수립 412

1. 최적보수율 결정을 위한 수리모델 412

2. 최적조건 413

제4절 한계보수비용 415

1. 전기추종시 한계보수비용 416

2. 열추종시 한계보수비용 418

제5절 해법 421

제6절 분지한정법 423

제7절 사례연구 426

1. 샘플시스템 I(호텔) 426

2. 샘플시스템 II(병원) 430

제8절 결론 433

제12장 경제성 분석 434

제1절 열병합계획의 비용항목 434

1. 총비용의 성분 435

2. 기존 시스템의 적용 441

3. 회수기간의 계산 443

제2절 사례연구 443

1. 입력자료 444

2. 결과분석 445

제13장 프로그램의 전체구조 및 사용자 인터페이스 448

제1절 개요 448

제2절 프로그램의 개발환경 449

1. 하드웨어 환경 및 소프트웨어 환경 449

2. 프로그램의 전반적인 특징 449

제3절 프로그램의 전체구조 및 사용자 인터페이스 450

1. 자료입력 모듈 450

2. 시뮬레이션 모듈 456

3. 결과 출력 모듈 457

제4절 프로그램의 실행예 459

1. 자료입력 모듈 459

2. 시뮬레이션 모듈 462

3. 결과출력 모듈 462

4. 실행화면 464

제5절 결론 489

제14장 보급촉진을 위한 제도 및 요금개선 490

제1절 개요 490

제2절 관련법규 490

제3절 특정공급(제3자에의 전력 및 열공급) 491

1. 전기공급(전기사업법) 491

2. 열공급 492

제4절 업무용 자가발전 예비전력 계약제도 493

제5절 가스 열병합발전 발전기와 비상발전기의 겸용 494

제6절 전기주임기술자의 불선임 496

제7절 환경보호관련법 497

제8절 병렬운전을 위한 기술적 가이드라인 498

제9절 기타 법적 지원방안 500

1. 에너지이용합리화법 500

2. 건축법 500

제10절 금융·세제 지원 501

1. 금융지원 501

2. 세제지원 501

제11절 가스요금제도 502

제15장 전체 알고리즘 구성 및 사례연구 504

제1절 전체 알고리즘의 구성 및 특징 504

제2절 사례연구 507

1. 사례연구 방법 507

2. 대상 건물의 선정 및 기본 자료 입력 509

3. 시스템 구성 및 설비계획 511

4. 투자모형 입력을 위한 자료 가공 513

5. 적정 투자 규모의 산정 515

6. 경제성 분석 522

제3절 결론 524

제16장 결론 526

참고문헌 530

부록(제목없음) 537

(부록 1) 소형열병합발전 적용가능 대상처 에너지 사용실태조사표 539

(부록 2) 국내외 열병합 발전시스템 규모산정 관련 프로그램 544

제1절 모델 분류 544

1. 엔지니어링 설계 평가 모델 545

2. 재무 및 경제성 평가 모델 546

3. 열병합발전시스템의 향후 예측 모델 546

4. 엔지니어링 설계 및 경제성 평가 모델 547

5. 세가지의 결합 형태 모델 548

제2절 COGENMASTER의 개요 549

1. 모델 구조 549

2. 기술 분석부분의 입력자료 551

3. 재무분석부분의 입력자료 558

4. COGENMASTER의 평가 560

제3절 COGEN의 개요 562

1. 모델구조 562

2. 열역학적 분석 모형의 입력 및 출력자료 564

3. 재무적인 분석 모형의 입력 및 출력자료 567

4. COGEN 내부의 계산 알고리즘 568

5. COGEN의 평가 570

제4절 COGEN3의 개요 570

1. 개요 570

2. 모델구조 571

3. COGEN3의 평가 572

제5절 DEUS의 개요 574

1. 모델의 특징 574

2. 모델구조 574

3. 입력 및 출력자료 576

4. DEUS의 평가 576

제6절 COPE 577

1. 모델구조 577

2. 입력 및 출력자료 579

3. COPE의 평가 579

제7절 열병합발전 도입 지원 프로그램 580

1. 모델구조 580

2. 입력 및 출력자료 581

3. 프로그램 평가 582

제8절 개발 모형과의 비교 582

1. 운전 부문 583

2. 투자 부문 584

3. 기타 특징 585

(부록 3) 소형열병합발전시스템 최적화 프로그램 사용자 설명서 586

제1절 프로그램의 구조 586

제2절 프로그램의 설치방법 587

1. 프로그램 구성 587

2. 본 프로그램 설치 588

3. Windows용 ODBC 설치 및 ODBC driver의 Cogen DB와 연결 589

4. ODBC driver의 열병합 데이터베이스와의 재등록 595

제3절 프로그램의 조작 방법 597

1. 버튼을 사용하는 방법 599

2. 메뉴를 사용한 방법 635

제4절 보고서 출력 및 미리 보기 644

1. 인쇄 메뉴 645

2. 인쇄 미리 보기 646

제5절 기타 참고사항 653

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BIBLIOGRAPHIC INFORMATION SHEET

SUMMARY

Contents

Chapte 1. Introduction 39

Chapter 2. Current practices and trends of cogeneration 45

2.1. Introduction 45

2.2. Potentials of small-scale cogeneration for buildings 48

2.3. Cogeneration technologies 51

2.4. Current practices and technologies in small-scale cogenerations in Korea 54

2.5. Review and analysis of small-scale building cogeneration systems in Korea 66

2.6. Current trends of cogeneration in the world 71

1. Cogeneration in Japan 71

2. Cogeneration in U.S.A. 100

3. Cogeneration in Europe 104

2.7. Ways to promote building cogeneration systems in Korea 114

2.8. Future prospects for building cogeneration systems in Korea 115

Chapter 3. Load measurement and analysis method 118

3.1. Load measurement 118

1. Daily and monthly energy load investigation 118

2. Hourly energy load measurement 119

3.2. Analysis method 125

Chapter 4. Hotels energy load model 131

4.1. Daily and monthly energy load model 131

1. Monthly energy load model 131

2. Daily energy load model 132

4.2. Hourly energy load model 141

1. Electricity and fuel hourly pattern 141

2. Hourly energy load model 146

4.3. Yearly energy load model 153

Chapter 5. Hospitals energy load model 159

5.1. Daily and monthly energy load model 159

1. Monthly energy load model 159

2. Daily energy load model 160

5.2. Hourly energy load model 169

1. Electricity and fuel hourly pattern 169

2. Hourly energy load model 181

5.3. Yearly energy load model 189

Chapter 6. Office buildings energy load model 195

6.1. Load investigation and measurement 195

1. Load investigation 195

2. Hourly load measurement 197

6.2. Daily and monthly energy load model 198

1. Monthly energy load model 198

2. Daily energy load model 199

6.3. Hourly energy load model 203

1. Electricity and fuel hourly pattern 203

2. Hourly energy load model 214

6.4. Yearly energy load model 225

Chapter 7. Compare with load model 236

7.1. Daily and monthly load 236

1. Monthly energy load 236

2. Daily energy load 238

7.2. Hourly load 239

1. Hourly energy load 239

2. Hourly yearly energy load model 239

Chapter 8. Planning and simulation of small-scale cogeneration systems 242

8.1. Planning and investment of cogeneration systems for buildings 242

1. Introduction 242

2. Energy capacities and load patterns 243

3. Cogeneration systems in detail 256

4. Investment cost of small-scale cogeneration systems for buildings 272

8.2. Simulation of cogeneration operations 274

1. Introduction 274

2. Energy saving in cogeneration 275

3. Operational characteristics of cogeneration components under partial load conditions 285

4. Flow diagram of simulation 290

5. Annual operation costs and payback period 292

8.3. Examples for investment and operational costs 298

1. Hotels 298

2. Hospitals 306

3. Office buildings 308

Chapter 9. Operation model of cogeneration system 310

9.1. Modelling of cogeneration system 311

1. MacGregor model 311

2. Short-term based operation schedulling model 314

9.2. Optimal operation schedulling of small-scale cogeneration system 316

1. Electrical & thermal flows of building cogeneration system 316

2. Prerequisites for mathematical modelling 317

3. Operation model 318

4. Linear programming 322

5. Marginal cost of facility 324

6. Flow-charts 329

9.3. Operation model considering thermal storage 332

1. Cogeneration system including thermal storage 332

2. Mathematical model 333

3. Marginal cost of thermal storage 336

9.4. Case study 339

1. Input data of topping system 339

2. Output data of topping system 341

3. Output data of bottoming system 345

4. Case study of thermal storage 348

9.5. Simulation results 351

9.6. Conclusions 358

Chapter 10. Optimal sizing of cogeneration system 360

10.1. Finite-term model 361

1. Total costs 361

2. Investment costs 362

3. Operation costs & Failure costs 364

4. salvage costs 365

10.2. Infinite-term model 366

1. Total costs 366

2. Investment costs 367

3. Operation costs & Failure costs 369

10.3. Investment model for optimal sizing 370

1. Economic concepts 370

2. Selections of investment technique 371

3. Mathematical model 372

4. Calculation of facility marginal costs 376

5. Calculation of investment 376

6. Optimal Solutions 379

10.4. Case study 384

1. input data 384

2. Simulation analysis 387

10.5. Conclusions 400

Chapter 11. Maintenance model of cogeneration system 402

11.1. Maintenance model 403

11.2. Operation model considering maintenance schedulling 405

1. Electrical & thermal flows 406

2. Assumptions 407

3. Objective functions 407

4. Constraints 409

11.3. Optimal maintenance model 412

1. Mathematical model for optimal maintenance rate 412

2. Optimal conditions 413

11.4. Marginal maintenance costs 415

1. Topping systems 416

2. Bottoming systems 418

11.5. Solutions 421

11.6. Branch-and-Bound Method 423

11.7. Case study 426

1. sample system I (HOTEL) 426

2. sample system II (HOSPITAL) 430

11.8. Conclusion 433

Chapter 12. Financial analysis 434

12.1. Cost elements of cogeneration system 434

1. Total costs 435

2. Non-cogeneration system 441

3. Calculations of payback period 443

12.2. Case study 443

1. input data 444

2. Simulation analysis 445

Chapter 13. Cogeneration Program and User Interface 448

13.1. Introduction 448

13.2. Specifications and Features 449

1. Hardware Specification 449

2. Software Specification 449

13.3. Program Structure and User Interface 450

1. Data Input Module 450

2. Simulation Module 456

3. Output Module 457

13.4. Simulation Examples 459

1. Data Input Module 459

2. Simulation Module 462

3. Output Module 462

4. Simulation Procedures 464

13.5. Conclusions 489

Chapter 14. System and rate improvement 490

Chapter 15. Algorithm & case study 504

15.1. Algorithm 504

15.2. Case study 507

15.3. Conclusions 524

Chapter 16. Conclusion 526

References 530

(Appendix 1, 2, 3) 537