표제지
목차
요약문 11
I. 현행 열병합발전 관련 제도 분석 42
1. 국내의 열병합발전 활용 현황 42
가. 소형열병합발전 개요 42
나. 소형열병합발전 활용 현황 42
다. 전력시장과 수요자원시장에서의 열병합발전 현황 조사 51
2. 현행 열병합발전설비 관련 제도 분석 54
가. 전력시장에서의 열병합발전 제도 54
나. 수요 자원 시장에서의 열병합발전 제도 56
다. 현행 열병합발전 지원 제도 분석 62
3. 최근 열병합발전 관련 입법 현황 67
1) 집단에너지공급구역내의 타 열원 사용규제 완화 67
2) 대기환경 보전법 67
3) 소형열병합발전의 비상용 예비전원에 대한 소방법 70
4) 집단에너지사업 열전비 규제개정안 71
5) 신에너지 및 재생에너지개발ㆍ이용ㆍ보급촉진법 제12조제2항 73
4. 최근 열병합발전 정책 방향 77
1) 국가전력수급 기본계획 77
II. 열병합발전 성과 분석 83
1. 소형열병합발전 관련 기존 연구 분석 83
가. 기존 연구 동향 83
나. 기존 연구 분석 85
다. 기존 연구의 문제점 및 시사점 제시 97
2. 에너지 이용효율 향상 및 에너지 절감량 산정 102
가. 에너지 이용효율 향상 102
나. 에너지 절감량 분석 103
3. 경제적 및 기술적 편익산정방법 105
가. 열병합발전의 편익 분석 105
나. 에너지 비용 절감효과 분석 방법 109
다. 국가적인 측면에서 경제적 편익 산정 항목 111
라. 한국전력공사 입장의 편익 검토 112
마. 국가적 입장의 편익 검토 112
바. 국가적 입장 편익의 재검토 113
사. 설치지원금 검토 114
아. 소형열병합 설치 지원금 및 설계 장려금 지급 프로그램 편익 검토 115
자. 사업장별 편익 평가 117
III. 국내 열병합발전 사례 조사 118
1. 국내 소형열병합발전 현황 조사 118
가. 수도권 소형열병합발전 현황 조사 118
2. 건물 및 산업용 열병합발전 가동/미가동 상황 조사 125
가. 서울 지역 자가열병합시설 현황 조사 125
나. 한국가스공사/한국기계연구원 발전기 실태 조사 127
3. 열병합발전 미가동 사유 분석 및 개선방안 도출 130
가. 열병합발전 미가동 사유 분석 130
나. 열병합발전 미가동 개선방안 도출 132
IV. 국내 실정에 적합한 열병합발전 활용 방안 도출 140
1. 대상 수요처의 개요, 부하 패턴 추정 방법 및 부하 패턴의 영향에 대한 검토 140
가. 분석대상 수요처의 개요 140
나. 부하패턴의 추정 146
다. 부하패턴의 영향비교 160
2. 현 (열, 전기, 가스) 요금제도 하에서의 열병합발전 활용 방안 165
가) A 백화점 165
나) B 병원 168
다) C 아파트 171
3. 에너지시장, 수요자원시장 등에서 열병합발전 활용에 따른 경제성 분석 173
가. A 백화점의 수요자원시장 참여시 173
나. C 아파트의 지능형 수요관리 시장에 참여시 176
4. 열병합발전의 잉여열 활용을 위한 기존 사업자 간의 협조 방안 도출 179
1) A 백화점의 배열 판매시 179
2) C 아파트의 배열판매시 185
5. 민감도 분석 191
가. A 백화점의 가스 및 전기 요금 조정 시의 변화 191
나. B 병원의 가스 및 전기 요금 조정 시의 변화 192
다. C 아파트의 가스 및 전기 요금 조정 시의 변화 194
V. 열병합발전 관련 제도개선 방안 200
1. 전력, 열, 가스 부문 등에서의 제도개선 방안 200
1) 집단에너지사업법의 개정을 통한 허가 기준 완화 200
2) 대기환경 보전법 완화 200
3) 소형열병합발전의 비상용 예비전원에 대한 소방법 개정 202
4) 설치지원금 및 설치장려금 지원제도 203
5) 집단에너지사업 열전비 규제개정안 203
6) 전력과 도시가스 공급단가 불균형 해소 204
7) 자가열병합 전담부서 설립과 기술개발 및 인적자원 육성 206
8) 자가열병합발전설비 유지보수의 기술적, 경제적 문제 206
9) 열병합 전문요원 양성화 교육기관 및 대표 자가열병합 협회 부재 206
10) 공동주택에서 열병합 단지가 지향해야 될 방안 207
VI. 결론 210
참고문헌 215
[첨부 A] 기존연구 분석 216
1) 소형열병합발전 활성화를 위한 중장기 계획 수립 (2009년, 에너지관리공단) 216
2) 열병합발전에 의한 분산형전원체계 구축방안 연구 (2010년, 에너지관리공단) 217
3) 가스 열병합발전 보급 확대를 위한 지원제도 개선 연구 (2012년, 에너지관리공단) 220
4) 소형열병합발전 최적시스템 구축 및 운영(안) 연구 (2008년, 에너지관리공단) 221
5) 자가열병합발전시설 운영실태 조사 (2013년, P&D엔지니어링) 222
6) 자가열병합발전 보조금 지원수준 및 제도 개선방안 연구 (2013년, 에너지관리공단) 224
7) 국내 열병합 발전기 실태 조사 (2014년, 한국가스공사/한국기계연구원) 226
8) 구역전기사업제도 등 전기사업 인허가제도 선진화방안 연구 (2011년, 대륙아주) 226
9) 소형열병합발전 설비 합리적 수급계획 방안연구 (2007년, 한국전력거래소) 228
10) 미래 에너지수요관리 정책활성화를 위한 법제전략 연구 (2014년, 한국법제연구원) 230
11) 일별ㆍ시간대별 전력 부하패턴 분석 (2013년, 에너지경제연구원) 232
12) 가구당 지역난방열 소비량의 변화요인 분석 (2013년, 에너지경제연구원) 234
표 1-1. 원동기 종류별 용량 합계 [2013년 기준] 43
표 1-2. 소형열병합 발전 설치 현황(누적) 45
표 1-3. 사용처별 설치용량 및 설치대수 현황 [2012년 기준] 46
표 1-4. 건물용도에 따른 계약전력 및 최대부하 합계 48
표 1-5. 건물용도에 따른 수전전력 및 가스사용량(TOE) 50
표 1-6. 자가열병합발전 설치 시 보조금 지원제도 62
표 1-7. 초기투자비 융자제도 63
표 1-8. 에너지절약시설 시설투자에 대한 세액공제 64
표 1-9. 에너지이용 합리화 자금 지원 64
표 1-10. 열원설비 중 '소형열병합'배점 기준 65
표 1-11. 총 에너지절감률에 따른 취ㆍ등록세 감면 66
표 1-12. 소형열병합 우대 인증제도 66
표 1-13. 집단에너지사업법 67
표 1-14. 사업장별 배출허용 기준 69
표 1-15. 열전비 규제개선에 대한 설문조사 결과2 72
표 1-16. 소형열병합 국내외 기술동향 79
표 1-17. 자가열병합 확대보급을 통한 서울시 분산형 에너지 자립도시 구축 사업 80
표 1-18. 자가열병합 보급현황 81
표 1-19. 서울시 가스보일러 현황 82
표 2-1. 소형열병합발전의 실태조사 및 활성화방안 관련 최신 연구 동향 83
표 2-2. 소형열병합발전의 제도 및 에너지 소비패턴 관련 연구 동향 83
표 2-3. 소형열병합발전 시스템에 대한 R&D연구 동향 84
표 2-4. 공동주택 투자회수기간 비교 89
표 2-5. 운영관리시 문제점 분석 정리 90
표 2-6. 국내 분산형 전원 지원제도 94
표 2-7. 소형열병합발전 활성화 및 제도 등에 대한 기존 연구 분석 요약 97
표 2-8. 최적 용량 기준(공동주택, 전기부하추종운전시) 98
표 2-9. 최적 운전모드 지표(전기부하추종운전시) 98
표 2-10. 미국 EPA의 열병합발전에 대한 편익 구분 105
표 2-11. PG&E고객의 정전에 대한 직접비용 106
표 2-12. 기존 연구에 반영된 편익 분석 108
표 2-13. 국내 연구와 미국 EPA의 열병합발전 편익 고려 비교 109
표 2-14. 한국전력공사 입장의 편익 요약 112
표 2-15. 국가적 입장의 편익 요약 112
표 2-16. 국가적 편익의 건설비용 및 연간절감액 해당 편익으로 구조화 114
표 3-1. 수도권 소형열병합 현황조사 요약 1 118
표 3-2. 수도권 소형열병합 현황조사 요약 2 119
표 3-3. 향후 가동 계획 조사 결과 127
표 3-4. 유지보수비용 및 AS발생 빈도 127
표 3-5. 운영관리시 문제점 130
표 3-6. 열병합 적용 우수사례와 비우수사례 비교 131
표 3-7. 가스 및 전기요금 변동에 따른 경제성 변동 분석 133
표 4-1. A 백화점 에너지사용 개요 141
표 4-2. A 백화점의 전기사용요금 체계 142
표 4-3. A 백화점의 가스사용요금 체계 142
표 4-4. B 병원개요 143
표 4-5. B 병원 전기사용요금제 144
표 4-6. B 병원 가스요금제 144
표 4-7. C 아파트 개요 145
표 4-8. C 아파트의 열병합발전 가스소비량 146
표 4-9. C 아파트가 사용하는 전기요금제 146
표 4-10. C 아파트의 가스요금제 146
표 4-11. A 백화점 7월중 하루의 열병합발전량 149
표 4-12. B 병원 열병합발전 가스소비량 156
표 4-13. 가스 및 전기 요금 변동에 따른 열병합발전지의 이득변화 165
표 4-14. A 백화점의 최소비용 운전패턴에 대한 월별 이용률 167
표 4-15. A 백화점의 기존방식 운전과 최소비용 운전패턴 계산결과 비교 168
표 4-16. B 병원의 최소비용 운전패턴에 대한 월별 이용률 170
표 4-17. B 병원의 기존방식 운전과 최소비용 운전패턴 계산결과 비교 171
표 4-18. C 아파트의 기존방식 운전과 최소비용 운전패턴 계산결과 비교 173
표 4-19. A 백화점의 지능형 수요관리 참여시 운전패턴에 대한 월별 이용률 175
표 4-20. C 아파트의 지능형 수요관리에 참여시의 월간 에너지비용 절감액 178
표 4-21. C 아파트의 지능형 수요관리에 참여시와 비참여시 이용률과 배열량 비교 179
표 4-22. A 백화점에서 배열을 지역난방 가격의 53%로 판매할 때의 이용률, 배열량과 배열 판매금액 181
표 4-23. A 백화점에서 배열을 지역난방 가격의 60%로 판매할 때의 이용률, 배열량과 배열 판매금액 182
표 4-24. A 백화점에서 배열을 지역난방 가격의 61%로 판매할 때의 이용률, 배열량과 배열 판매금액 184
표 4-25. C 아파트에서 배열을 지역난방 가격의 45~81%로 판매할 때의 이용률, 배열량과 배열 판매금액 186
표 4-26. C 아파트에서 배열을 지역난방 가격의 82%로 판매할 때의 이용률, 배열량과 배열 판매금액 188
표 4-27. 가스 및 전기 요금 변동에 따른 열병합발전지의 이득변화 191
표 4-28. 가스 및 전기 요금 변동에 따른 열병합발전기의 이득변화 192
표 4-29. C 아파트의 에너지요금의 변화에 따른 연간 절감 금액 195
표 5-1. 집단에너지사업법 시행령 제8조 개정의 건 200
표 5-2. 에너지이용합리화법 제36조 개정의 건 200
표 5-3. 4가지 방안 검토 204
표 5-4. 자가열병합 도입사례 208
표 5-5. 한전 수전 요금표 및 누진제 208
그림 1-1. 원동기 종류별 설치용량 비율 43
그림 1-2. 원동기 종류별 평균 용량 44
그림 1-3. 열병합 설치 연도별 설치용량 및 대수 44
그림 1-4. 열병합 설치 연도에 따른 누적 설치용량 45
그림 1-5. 열병합 설치 연도에 따른 평균 설치용량 46
그림 1-6. 건물용도에 따른 열병합 설비 설치용량 및 대수 47
그림 1-7. 건물용도에 따른 계약전력 및 최대 부하 합계 48
그림 1-8. 건물용도별 수전전력 및 가스사용량(TOE) 49
그림 1-9. 건물용도별 평균에너지사용량 (TOE) 50
그림 1-10. 연료원별 거래량 51
그림 1-11. 연료원별 거래량 수치표 51
그림 1-12. 회원사 현황 52
그림 1-13. 집단에너지의 한전 역송 현황 53
그림 1-14. 우리나라 전력산업, 전력시장 구조 및 열병합발전의 역할 55
그림 1-15. 전력시장 참여 사업자별 발전설비용량 현황('09년 말 기준) 예시 1 55
그림 1-16. 전력 수요관리 유형 57
그림 1-17. 수요 관리 전망 57
그림 1-18. 수요관리 제도의 종류 58
그림 1-19. 수요자원 제도 비교 59
그림 1-20. 국내 열병합 발전시스템의 수요관리시장 진출 검토사항 60
그림 1-21. 열병합발전 보급 활성화의 장애 요인 61
그림 1-22. 소형열병합발전 설치 지원금 신청방법 및 절차 62
그림 1-24. 열전비 규제개선에 대한 설문조사 결과1 72
그림 1-25. 열전비 규제개선에 대한 설문조사 결과3 73
그림 1-26. 열전비 규제개선에 대한 설문조사 결과4 73
그림 1-27. 기존 전력수급기본계획 및 제5차 전력수급기본계획 수립 최종안의 신규설비 소요량 77
그림 2-1. LG강남타워 일별 발전현황 85
그림 2-2. 설비구성 적합성 분석 시뮬레이션 결과 86
그림 2-3. 경제성분석 결과(복합건물) 87
그림 2-4. 열병합발전의 편익 비교 88
그림 2-5. 자가열병합발전 누적설치용량 및 수요예측 결과 비교 91
그림 2-6. 열병합발전기 제작사 국내 보급 현황 92
그림 2-7. 전력산업구조 개편 기본 계획 93
그림 2-8. 월요일의 부하패턴 95
그림 2-9. 연도별 실질열판매단가 로그값 96
그림 2-10. 지원금 산정을 위한 국가적인 편익산정 방법 99
그림 2-11. 열병합발전의 에너지 이용효율 103
그림 2-12. 효율 편익 다이어그램(5MW 열병합발전 사례) 106
그림 2-13. 환경적 편익 다이어그램(5MW 열병합발전 사례) 107
그림 2-14. 열병합발전 보급 시나리오에 따른 국가별 열병합발전 비중 108
그림 3-1. 시도별 사업장 분포 120
그림 3-2. 에너지 공급업체별 사업장 개수 120
그림 3-3. 건물 유형별 사업장 개수 121
그림 3-4. 발전기 유형별 사업장 개수 121
그림 3-5. 발전기 유형별 건물 유형 분포 122
그림 3-6. 연도별 설치 사업장 누적 개수 122
그림 3-7. 건물 유형별 발전기 설치 용량 123
그림 3-8. 발전기 유형별 등급 분포 124
그림 3-9. 건물 유형별 등급 분포 124
그림 3-10. 등급별 건물 유형 분포 125
그림 3-11. 유형별 연간 가동시간 변동(기간: 1월~9월) 126
그림 3-12. 가스엔진 제조업체별 설치 개소 및 대수 비교 128
그림 3-13. 가동 유형별 사업장 수 129
그림 3-14. 2001년부터 2012년까지 전기 및 가스요금 변동 132
그림 3-15. 요금변동 이전의 열과 전기 생산 패턴 134
그림 3-16. 가스요금 10% 인하 및 전기요금 10% 인상시 열과 전기 생산 패턴 135
그림 3-17. Soft Bems의 실시간 모니터링 및 사용량 예측 프로그램 137
그림 3-18. Soft Bems의 건물 그룹관리 138
그림 3-19. Soft Bems의 월별 리포트 138
그림 4-1. 2013년 A 백화점의 월별 전기사용량 및 가스용량 141
그림 4-2. 2013년 B 병원의 연간 에너지사용량 143
그림 4-3. 2013년 C 아파트의 연간 에너지사용량 145
그림 4-4. A 백화점의 2013년 1월 I-smart에 측정된 전기소비량 147
그림 4-5. A 백화점의 2013년 4월 I-smart에 측정된 전기소비량 147
그림 4-6. A 백화점의 2013년 8월 I-smart에 측정된 전기소비량 148
그림 4-7. A 백화점의 2013년 10월 I-smart에 측정된 전기소비량 148
그림 4-8. A 백화점의 7월 열병합 발전량 149
그림 4-9. A 백화점의 열병합을 발전량을 고려한 7월의 전기부하패턴 150
그림 4-10. 시간에 따른 난방비율 패턴 151
그림 4-11. A 백화점의 냉방부하패턴 151
그림 4-12. B 병원의 2013년 1월 I-smart에 측정된 전기소비량 152
그림 4-13. B 병원의 2013년 4월 I-smart에 측정된 전기소비량 152
그림 4-14. B 병원의 2013년 8월 I-smart에 측정된 전기소비량 153
그림 4-15. B 병원의 2013년 10월 I-smart에 측정된 전기소비량 154
그림 4-16. B 병원의 9월 2일, 9월 3일의 I-smart에 측정 전기부하기소비량 155
그림 4-17. B 병원의 6월 25일, 6월 26일의 I-smart에 측정 전기부하기소비량 155
그림 4-18. B 병원의 가스를 이용한 난방부하패턴 156
그림 4-19. B 병원의 가스를 이용한 냉방부하패턴 157
그림 4-20. I-smart에서 측정된 C 아파트 2013년 1월 전기부하 157
그림 4-21. I-smart에서 측정된 C 아파트 2013년 4월 전기부하 158
그림 4-22. I-smart에서 측정된 C 아파트의 2013년 8월 전기부하 158
그림 4-23. I-smart에서 측정된 C 아파트 2013년 10월 전기부하 159
그림 4-24. 아파트의 열부하패턴 160
그림 4-25. 열부하가 균일할 경우(전기) 161
그림 4-26. 열부하가 균일할 경우(열) 161
그림 4-27. 열부하가 균일할 경우와 균일하지 않을 경우에 대한 이용률 비교 162
그림 4-28. 열부하가 균일할 경우와 균일하지 않을 경우의 총비용 비교 163
그림 4-29. 열부하가 균일할 경우와 균일하지 않을 경우의 가스 비용 비교 163
그림 4-30. 열부하가 균일할 경우와 균일하지 않을 경우의 보일러 난방용 가스비용 비교 164
그림 4-31. 열부하가 균일할 경우와 균일하지 않을 경우에 수전 전력비용 비교 164
그림 4-32. A 백화점 열병합발전기의 최소비용운전패턴(전기) 165
그림 4-33. A 백화점 열병합발전기의 월별 하루의 운전패턴(열) 166
그림 4-34. A 백화점 열병합발전기의 최소비용 운전패턴(전기) 167
그림 4-35. B 병원 열병합발전기의 최소비용운전패턴 (전기) 169
그림 4-36. B 병원 열병합발전기의 최소비용운전패턴 (열) 169
그림 4-37. C 아파트 열병합발전기의 최소비용운전패턴 (전기) 172
그림 4-38. C 아파트 열병합발전기의 최소비용운전패턴 (열) 172
그림 4-39. A 백화점의 지능형 수요관리에 대한 최적 운전패턴 (전기) 174
그림 4-40. A 백화점의 지능형 수요관리에 대한 최적 운전패턴 (열) 175
그림 4-41. C 아파트의 지능형 수요관리시의 최적 운전패턴 (전기) 177
그림 4-42. C 아파트의 지능형 수요관리시의 최적 운전패턴 (열) 177
그림 4-43. 배열판매가격을 지역난방 가격의 53% 했을 시의 A 백화점의 수요공급패턴(전기) 180
그림 4-44. A 백화점이 배열을 판매할 수 있을 때의 최적 열수요 패턴(열) 180
그림 4-45. A 백화점의 배열을 지역난방 가격의 60%로 판매할 때의 최적 운전패턴(전기) 181
그림 4-46. A백화점의 배열을 지역난방 가격의 60%를 판매할 때의 최적 운전패턴(열) 182
그림 4-47. 배열에 지역난방 가격의 61~70%를 매길때의 A 백화점에 대한 최적 운전패턴(전기) 183
그림 4-48. 배열에 지역난방 가격의 61~70%를 매길때의 A 백화점에 대한 최적 운전패턴(열) 183
그림 4-49. 배열에 판매가격의 변화에 따른 A 백화점의 이용률 추이 184
그림 4-50. C 아파트의 배열을 지역난방 가격의 45~81%로 판매할 경우(전기) 185
그림 4-51. C 아파트의 배열을 지역난방 가격의 45~81%로 판매할 경우(열) 186
그림 4-52. C 아파트의 배열을 지역난방 가격의 82%로 이상으로 판매할 경우 (전기) 187
그림 4-53. C 아파트의 배열을 지역난방 가격의 82% 이상으로 판매할 경우(열) 187
그림 4-54. 배열판매가격에 따른 이용률변화 189
그림 4-55. 배열 판매단가의 변화에 따른 비용 변화 비교 189
그림 4-56. 배열 판매 비용에 따른 가동률 비교 190
그림 4-57. 대용량이용률 22.9% & 중용량이용률 44.2%일 경우(전기) 193
그림 4-58. 대용량이용률 22.9% & 중용량이용률 44.2%일 경우(열) 193
그림 4-59. 대용량이용률 31.9%(전기) 194
그림 4-60. 대용량이용률 31.9%(열) 194
그림 4-61. C 아파트의 현행 요금제를 사용했을 경우의 운전패턴(전기) 196
그림 4-62. C 아파트의 현행 요금제를 사용했을 경우의 운전패턴(열) 196
그림 4-63. C 아파트의 에너지용에 10% 변화를 주었을시의 운전패턴(전기) 197
그림 4-64. C 아파트의 에너지용에 10% 변화를 주었을시의 운전패턴(열) 197
그림 4-65. C 아파트의 전기요금 10%인상, 가스요금 10%인하시의 운전패턴(전기) 198
그림 4-66. C 아파트의 전기요금 10%인상, 가스요금 10%인하시의 운전패턴(열) 198
그림 5-1. 열병합 관련 교육에 관한 설문결과 207
그림 5-2. 발전기를 가동하는 경우 누진세 회피 개념 209
그림 6-1. 계소득 5분위별 소득대비 에너지 관련 지출 비율 : 미국, 영국, 한국 비교 211
그림 6-2. 1N㎥의 가스로 열병합발전을 운전할 때의 비용 변화 추이 212
그림 6-3. 소득 및 전력 사용 5분위의 상관관계 분석 및 정책 설계 제안 213
그림 6-4. 소득 분위별 전기 사용량 및 전기요금 지출액 213
표 A-1. 공동주택 투자회수기간 비교 223
표 A-2. 운영관리시 문제점 분석 정리 224
표 A-3. 국내 분산형 전원 지원제도 232
그림 A-1. 경제성분석 결과(복합건물) 217
그림 A-2. 열병합발전의 편익 비교 220
그림 A-3. 설비구성 적합성 분석 시뮬레이션 결과 222
그림 A-4. 자가열병합발전 누적설치용량 및 수요예측 결과 비교 226
그림 A-5. 열병합발전기 제작사 국내 보급 현황 227
그림 A-6. LG강남타워 일별 발전현황 229
그림 A-7. 전력산업구조 개편 기본 계획 230
그림 A-8. 월요일의 부하패턴 234
그림 A-9. 연도별 실질열판매단가 로그값 235