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표제지
최종보고서
에너지ㆍ자원기술개발사업 최종보고서 초록
요약문
목차
I. 연구의 배경 및 목적 26
1. 연구의 배경과 목적 26
2. 연구의 구성 및 내용 27
3. 신ㆍ재생에너지보급의 장단점과 장기적 측면의 이해 29
II. 신ㆍ재생에너지 경제성 분석 프로그램 개요 32
1. 에너지 부문 경제성 분석 프로그램 분류 32
2. 신ㆍ재생에너지 경제성평가 관련 프로그램 개관 33
2.1. RETScreen 34
2.2. HOMER 41
2.3. NEMS (National Energy Modelling System) 47
2.4. 각 도구별 비교 평가 49
2.5. 종합비교 50
III. 본 연구의 신ㆍ재생에너지 경제성 평가방법 52
1. 기존 평가 프로그램과의 차별성 52
2. 신ㆍ재생에너지 원별 경제성 평가방법의 개요 56
2.1. 에너지 생산량 산출 함수(풍력, 태양광, 기타) 56
2.2. 신ㆍ재생에너지 재무분석 함수 56
2.3. 경제성분석을 위한 초기조건 57
3. 풍력 시스템의 경제성 분석 방법 Manual 59
3.1. 풍력 시스템의 경제성 분석의 개요 59
3.2. 사례검토를 통한 풍력 프로젝트의 경제성 분석 82
4. 태양광 시스템의 경제성 분석 방법 Manual 97
4.1. 태양광 시스템 주요 인자 및 계산식 97
4.2. 태양광 시스템 모형 110
4.3. 태양광 시스템 모형의 유용성 검토 123
4.4. 사례검토를 통한 태양광 프로젝트의 경제성 분석 126
5. 태양열 관련 신ㆍ재생에너지의 경제성 분석 방법 Manual 142
5.1. 태양열 시스템의 개요 142
5.2. 사례검토를 통한 태양열 프로젝트의 경제성 분석 178
6. 소수력 관련 신ㆍ재생에너지의 경제성 분석 방법 185
6.1. 소수력 시스템 주요 인자 및 계산식 185
6.2. 소수력 시스템 모형 Manual 189
6.3. 사례검토를 통한 소수력 시스템의 경제성분석 200
7. 지열 관련 신ㆍ재생에너지의 경제성 분석 방법 205
IV. 도서지역(Off-Grid) 신ㆍ재생에너지 시스템의 경제성 분석 209
1. 도서지역 전력수급계획 수립방안 209
1.1. 도서지역 전력수급계획 수립 환경 209
1.2. 도서지역 수급계획 방향 210
1.3. 도서지역 전력수급계획 이행방안 212
2. 도서지역 전력사업을 위한 기금활용 및 제도개선방안 215
2.1. 기금의 법적 근거 215
2.2. 지원실적 216
2.3. 기금소요 전망 217
2.4. 기금 활용방안 217
2.5. 도서지역 적용 가능 시스템 구성과 특징 218
2.6. 국외 현황 222
3. 도서지역 Hybrid system의 경제성 분석방법 및 후보 도서지역 선정 227
4. Homer를 이용한 추자도 지역 Hybrid power system의 경제성 분석 실제 사례 229
4.1. 현재 상황 229
4.2. 입력 화면 231
4.3. Simulation 결과 244
5. Homer를 이용한 거문도 지역 Hybrid power system의 경제성 분석 실제 사례 250
5.1. 현재 상황 250
5.2. 입력 화면 252
5.3. Simulation 결과 255
6. Homer를 이용한 영산도 지역 Hybrid power system의 경제성 분석 실제사례 259
6.1. 현재 상황 259
6.2. 입력 화면 261
6.3. Simulation 결과 263
7. 경제성분석 결과 264
V. 신ㆍ재생에너지 보급의 거시경제적 효과분석 266
1. 한국의 신ㆍ재생에너지 보급 현황 및 전망과 발전차액 지원제도 266
1.1. 한국의 신ㆍ재생에너지의 보급현황 266
1.2. 발전차액지원제도 269
2. 독일식 FITs에 준하는 경우의 분석방법 277
3. 소매시장 전력가격의 산정 278
3.1. 분석에 필요한 표식정리 278
3.2. 분석의 흐름 279
4. FITs 제도 도입이 부문별경제에 미치는 효과분석방법 281
4.1. 분석의 범위 281
4.2. 투입산출표의 기본구조 282
4.3. 분석 시나리오의 설정 285
5. 기술발달과 기준가격의 관계를 고려한 신재생에너지 보급의 거시경제적 효과분석 286
5.1. 발전차액보전을 위해 필요한 재정규모의 비교(년도별, 원별, 기술개발여부별) 289
5.2. 용도별 전력의 가격 변동폭의 변화와 발전에 동원되는 신재생에너지원의 규모 292
5.3. 최종 산업부문별 거시경제적 효과 비교 292
VI. 본 연구의 한계와 향후 연구 추진방향 293
VII. 참고문헌 295
부록 1. 국내 신ㆍ재생에너지 현황 및 전망 301
1. 신ㆍ재생에너지 현황 301
2. 국내 신ㆍ재생에너지 공급전망 분석 303
3. 국내 신ㆍ재생에너지원별 기술수준 분석 304
부록 2. 신재생경제성분석 프로그램 305
1. Vipor(The Village Power Optimization model for renewables) 305
2. Hybrid2 313
3. LEAP(Long-range Energy Alternative Planning system) 315
4. NEMS 형식의 모형 323
부록 3. 기술개발 기술진보로 인한 기준가격의 하락효과가 전무한 경우 - 결과표 328
1. 부문별 신재생발전목표 시나리오 328
2. 부문별 가격변화율 336
3. 부문별 총산출변화율 338
4. 부문별 총수요변화율 339
5. 부문별 GDP변화율 341
부록 4. 기술개발 기술진보로 인한 기준기격의 하락효과를 고려한 경우 - 결과표 343
1. 부문별 신재생발전목표 시나리오 343
2. 부문별 가격변화율 351
3. 부문별 총산출변화율 353
4. 부문별 총수요변화율 354
5. 부문별 GDP변화율 356
부록 5. 신ㆍ재생에너지 경제성분석 관련 연구 실적물 358
부록 6. 자문보고서(1) - 풍력에너지의 국내외 보급현황 359
1. 풍력사업의 현황 360
1.1. 풍력발전 기술 동향 360
1.2. 외국의 풍력발전보급현황 364
1.3. 국내 풍력발전보급현황 369
부록 7. 자문보고서(2) - 지열원 열펌프 시스템 372
1. 지열원 열펌프시스템의 개요 373
1.1. 개요 및 특징 373
1.2. 지열원 열펌프시스템의 원리 및 종류 376
1.3. 국내외 보급현황 379
1.4. 정부의 신재생에너지 보급 정책동향 383
1.5. 시장규모 전망(국내외) 385
2. RETScreen에 의한 지열원열펌프시스템 분석 387
2.1. RETScreen 개요 및 특징 387
2.2. RETScreen의 활용 392
2.3. Heating and Cooling Load Calculation 411
2.4. Cost Analysis 426
2.5. GHG 분석 429
2.6. Financial Summary 프로그램 431
3. 예제 434
부록 8. 자문보고서(3) - 풍력 연간에너지생산량 산출 435
1. 풍력밀도의 정의 436
2. 풍속의 발생빈도 437
3. 풍속의 연직구조 439
4. 풍속의 외삽계산 440
5. 풍속의 장기상관 442
6. 연간에너지생산량의 계산 443
7. 풍력자원 평가의 불확도 447
부록 9. 자문보고서(4) - 태양에너지 449
1. 검토 의견 450
2. [첨부 1] 태양에너지 자원 현황 451
2.1. 태양에너지 자원 개요 451
2.2. 국내 태양에너지 자원량 452
2.3. 국내 태양에너지자원 분포도 453
2.4. 국내ㆍ외의 연평균 1일 수평면 전일사량의 비교 454
3. [첨부 2] 태양열에너지 현황 및 전망 455
3.1. 태양열에너지 개요 455
3.2. 국내 기술개발 및 보급 현황 456
3.3. 외국 기술개발 및 보급 동향 458
4. [첨부 3] 태양열 집열기 461
4.1. 평판형 태양열 집열기 461
4.2. 규격 및 분류 462
5. [첨부 4] 태양열온수기 규격 및 분류 463
5.1. 규격 463
5.2. 온수기 호칭 464
5.3. 태양열 난방 시스템 466
부록 10. 자문보고서(5) - 기준가격산정 및 적용방안 471
1. 원별 개발여건 473
2. 국외 가격체계 473
3. 검토대안 473
4. 요금구조 474
5. 요금적용대안 474
5.1. 원별 적용대안 475
5.2. 요금방식 475
5.3. 요금 적용기간 477
5.4. 원별 적용대상 477
5.5. 원별 적용대안 478
[그림 I-1] 부정적 외부효과 30
[그림 I-2] 전통에너지와 신ㆍ재생에너지의 비용구조 변화 30
[그림 II-1] RETScreen 흐름도 35
[그림 II-2] 입력화면 예시 36
[그림 II-3] 세부자료 입력 화면 37
[그림 II-4] 세부 특성자료 입력 화면 38
[그림 II-5] 온실가스 관련 자료 입력 화면 39
[그림 II-6] 비용 자료 입력 40
[그림 II-7] 최종 결과 화면 41
[그림 II-8] Homer 초기화면 42
[그림 II-9] 입력화면 43
[그림 II-10] 1차부하 입력화면 43
[그림 II-11] 발전기 입력화면 43
[그림 II-12] Wind turbine 입력 화면 44
[그림 II-13] 입력 요소 현황 화면 45
[그림 II-14] Simulation 결과 45
[그림 II-15] Simulation 세부 결과 일부 46
[그림 II-16] Simulation 세부결과 요약 형태 46
[그림 II-17] National Energy Modeling System 47
[그림 II-18] 신ㆍ재생에너지 경제성 분석 도구 비교 49
[그림 III-1] 에너지 생산량 계산흐름 56
[그림 III-2] 재무분석 Flowchart 56
[그림 III-3] 풍력 시스템 발전량 산출 입력화면 60
[그림 III-4] 풍향별 발생빈도 및 Shear Exponent 68
[그림 III-5] 풍력 시스템 재무분석 입력화면 72
[그림 III-6] 풍력발전 초기투자비 통계 곡선 73
[그림 III-7] 온실가스 분석 77
[그림 III-8] 풍력발전량 분석 결과 화면 79
[그림 III-9] 풍력 재무분석 결과 화면 80
[그림 III-10] 풍력 입력변수 sheet 화면 81
[그림 III-11] 대관령 풍력단지의 발전량 산출 입력화면 83
[그림 III-12] 대관령 풍력단지의 재무분석 입력화면(온실가스 배출거래 없을 때) 84
[그림 III-13] 대관령 풍력단지의 재무분석 입력화면(온실가스 배출거래 있을 때) 85
[그림 III-14] 대관령 풍력단지의 온실가스분석 입력화면 86
[그림 III-15] 영덕 풍력단지의 발전량 산출 입력화면 88
[그림 III-16] 영덕 풍력단지의 재무분석 입력화면 89
[그림 III-17] 제주 행원 풍력단지의 발전량 산출 입력화면 91
[그림 III-18] 제주 한경 풍력단지의 발전량 산출 입력화면 92
[그림 III-19] 제주 한경 풍력단지의 터빈 출력특성(사용자 입력창) 93
[그림 III-20] 진도 가사도의 발전량 산출 입력화면 95
[그림 III-21] 진도 가사도의 터빈 출력특성(사용자 입력창) 95
[그림 III-22] 태양광 시스템 경제성 분석 계산체계 97
[그림 III-23] 태양광의 발전량 산출 입력화면(1) 110
[그림 III-24] 태양광의 발전량 산출 입력화면(2) 112
[그림 III-25] 독립형 태양광 시스템 부하입력화면 114
[그림 III-26] 낙차 용어설명 115
[그림 III-27] 태양광의 재무분석 입력화면 116
[그림 III-28] 태양광의 온실가스 분석 입력화면 120
[그림 III-29] 태양광의 발전량 분석화면 121
[그림 III-30] 태양광의 재무분석화면 122
[그림 III-31] 태양광의 입력변수 화면 122
[그림 III-32] 월별 경사면 일사량 비교 125
[그림 III-33] 조선대학교 기숙사 126
[그림 III-34] 조선대기숙사의 수평면 일사량 및 평균기온 입력화면 128
[그림 III-35] 조선대학교 기숙사 태양광 시스템의 입력화면(1) 128
[그림 III-36] 조선대학교 기숙사 태양광 시스템의 입력화면(2) 129
[그림 III-37] 조선대학교 기숙사 태양광 시스템의 재무분석 입력화면 130
[그림 III-38] 조선대학교 기숙사 태양광 시스템의 온실가스 입력화면 131
[그림 III-39] 이우학교 133
[그림 III-40] 이우학교의 수평면 일사량 및 평균기온 입력화면 134
[그림 III-41] 이우학교 태양광 시스템의 입력화면(1) 134
[그림 III-42] 이우학교 태양광 시스템의 입력화면(2) 135
[그림 III-43] 이우학교 태양광 시스템의 재무분석 입력화면 136
[그림 III-44] 이우학교 태양광 시스템의 온실가스 입력화면 137
[그림 III-45] 서울지역의 발전량 산출 입력화면(1) 139
[그림 III-46] 대전지역의 발전량 산출 입력화면(1) 140
[그림 III-47] 서울, 대전지역의 발전량 산출 입력화면(2) 141
[그림 III-48] 태양열 시스템 입력화면(1) 163
[그림 III-49] 태양열 시스템 입력화면(2) 166
[그림 III-50] 태양열의 재무분석 입력화면 170
[그림 III-52] 태양열의 주요결과 sheet 화면 174
[그림 III-53] 태양열의 현금흐름 분석 sheet 175
[그림 III-54] 태양열의 민감도 분석 sheet 175
[그림 III-55] 태양열의 입력변수 sheet 176
[그림 III-56] 태양열(예제) 시스템 발전량의 계산을 위한 입력화면(1) 179
[그림 III-57] 대상지역 외기조건의 사용자 입력화면 179
[그림 III-58] 태양열(예제) 시스템 발전량의 계산을 위한 입력화면(2) 180
[그림 III-59] 태양열(예제) 시스템의 재무분석 화면 181
[그림 III-60] 대전지역 태양열 시스템의 입력화면(1) 182
[그림 III-61] 대전지역의 외기조건의 사용자 입력화면 183
[그림 III-62] 대전지역 태양열 시스템의 입력화면(2) 184
[그림 III-63] 소수력 발전 경제성 분석 체계 186
[그림 III-64] 소수력 발전량 산출 입력화면 189
[그림 III-65] 소수력 재무분석 입력화면 192
[그림 III-66] 소수력 시스템의 온실가스 분석 입력화면 196
[그림 III-67] 소수력 시스템 발전량분석 화면 sheet 197
[그림 III-68] 소수력 시스템 재무분석 화면 sheet 198
[그림 III-69] 소수력 시스템 입력 화면 sheet 199
[그림 III-70] 용담(2) 소수력의 발전량 계산을 위한 입력 Data 200
[그림 III-71] 용담(2)의 유량지속곡선 201
[그림 III-72] 용담(2) 소수력의 재무분석화면 202
[그림 III-73] 횡성 소수력의 발전량 계산을 위한 입력 Data 204
[그림 III-74] 횡성의 유량지속곡선 204
[그림 III-75] 상용 냉ㆍ난방시스템의 효율 207
[그림 III-76] 지열원 열펌프시스템과 기존 공조시스템의 지역별 연간 208
[그림 III-77] 지열원 열펌프시스템과 일반 공조시스템의 이산화탄소 배출량 비교(미국) 208
[그림 IV-1] 위도의 계절별 시간대별 부하(2000년) 215
[그림 IV-2] 풍력 데이터베이스 시스템 227
[그림 IV-3] 남한해역 평균풍속 분포와 풍력에너지 밀도분포 228
[그림 IV-4] 유망후보지역 - 전남지도부근 229
[그림 IV-5] 추자도의 하추자도 230
[그림 IV-6] 시스템 구성 요소 입력 231
[그림 IV-7] 추자도 실측 부하패턴과 추정된 하추자도의 시간별 부하 비교 232
[그림 IV-8] 1차 부하 입력화면 233
[그림 IV-9] 시간별 부하분포 233
[그림 IV-10] 월별 부하분포 234
[그림 IV-11] Turbine : Generic 20kw 입력 235
[그림 IV-12] Turbine : AOC 15／50 (2) 입력 236
[그림 IV-13] 발전기 입력 237
[그림 IV-14] Converter 입력 238
[그림 IV-15] PV 어레이 입력 239
[그림 IV-16] 배터리 입력 240
[그림 IV-17] 월별 풍속 DATA 입력 241
[그림 IV-18] 시간별 풍속분포 241
[그림 IV-19] 월별 일사량 DATA 입력 242
[그림 IV-20] 시간별 일사량 분포 243
[그림 IV-21] 디젤 가격 입력 243
[그림 IV-22] Economic 입력 244
[그림 IV-23] Optimization Results 245
[그림 IV-24] Simulation Results 245
[그림 IV-25] 풍속이 LCOE에 주는 영향 248
[그림 IV-26] 풍속과 디젤가격에 대한 LCOE 250
[그림 IV-27] 거문도의 고도 251
[그림 IV-28] 시스템 구성 요소 입력 252
[그림 IV-29] 거문도 실측 부하패턴과 추정된 고도의 시간별 부하 비교 253
[그림 IV-30] Economic 입력 255
[그림 IV-31] 변수들의 변화가 LCOE에 미치는 영향 258
[그림 IV-32] 영산도 260
[그림 IV-33] 영산도 실측 부하패턴과 추정된 영산도의 시간별 부하 비교 261
[그림 IV-34] Economic Inputs 263
[그림 V-1] FITs와 RPS의 운영구조 273
[부록그림 1] 초기 화면 305
[부록그림 2] 시뮬레이션 시작 화면 306
[부록그림 3] 입력화면 306
[부록그림 4] 세부입력 화면 307
[부록그림 5] 발전원 관련 자료 입력 307
[부록그림 6] 자연 자원 자료 입력 308
[부록그림 7] Node 관련 입력 화면 309
[부록그림 8] Dummy node 309
[부록그림 9] 배전 관련 자료 입력 화면 309
[부록그림 10] 지도 형태 결정 310
[부록그림 11] 최적화 방법 선택 310
[부록그림 12] 출력 화면 310
[부록그림 13] 비용 관련 화면 311
[부록그림 14] 기타 자료화면 311
[부록그림 15] 부하량과 NPV(Net Present Value) 312
[부록그림 16] 총비용 변화 312
[부록그림 17] Hybrid2 담당자와 서신 교환 내용 일부(1／2) 314
[부록그림 18] Hybrid2 담당자와 서신교환 일부(2／2) 314
[부록그림 19] 입력화면 316
[부록그림 20] 자료입력 화면 317
[부록그림 21] 시나리오 입력화면 318
[부록그림 22] 거시지표 입력화면 318
[부록그림 23] 자체 제공 자료화면 319
[부록그림 24] 출력화면 320
[부록그림 25] 세부 출력 화면 321
[부록그림 26] 세부출력 화면 예제 321
[부록그림 27] 에너지원별 수입량 322
[부록그림 28] GHG 저감 관련 출력 화면 322
[부록그림 29] LEAP 흐름도 323
[부록그림 30] National Energy Modeling System 324
[부록그림 31] 신ㆍ재생에너지 모듈의 구조 325
[부록그림 32] 국내 상황을 반영한 모형의 구조 326
[부록그림 33] RPS 관련 모형의 구현 327
[부록그림 34] 풍력발전시스템의 대형화 추이 360
[부록그림 35] 풍력발전기 보급 추이 365
[부록그림 36] 풍력발전기 보급 현황 366
[부록그림 37] 제작사별 풍력발전기 보급실적 367
[부록그림 38] 국내 풍력발전 국내설치 및 예정현황 371
[부록그림 39] 상용 냉ㆍ난방시스템의 효율 374
[부록그림 40] 지열원 열펌프시스템과 기존 공조시스템의 지역별 연간에너지비용 375
[부록그림 41] 지열원 열펌프시스템과 일반 공조시스템의 이산화탄소 배출량 비교(미국) 376
[부록그림 42] 지열원 열펌프-냉방 사이클 377
[부록그림 43] 지열원 열펌프의 난방 사이클 378
[부록그림 44] GSHP의 종류 379
[부록그림 45] 신재생에너지 보급 및 지원체계 383
[부록그림 46] 지열원열펌프시스템 단계별 기술개발추진체계 384
[부록그림 47] 미국의 지열원열펌프 보급 추이 386
[부록그림 48] 일본의 보급추이 및 전망 386
[부록그림 49] 신재생에너지 성능평가 모듈 분석 과정 388
[부록그림 50] RETScreen의 메뉴박스와 아이콘 박스 389
[부록그림 51] BETScreen 디렉토리구조 391
[부록그림 52] RETScreen 초기화면 392
[부록그림 53] RETScreen Model Flow Chart 393
[부록그림 54] RETScreen Online User Manual 394
[부록그림 55] RETScreen Unit, Symbols & Prefixes 394
[부록그림 56] REIScreen Cell Colour Coding 395
[부록그림 57] RETScreen Cell Colour Coding 396
[부록그림 58] 수평형 열교환기 구성 401
[부록그림 59] RETScreen 부하입력 화면 412
[부록그림 60] 냉난방 부하관계 418
[부록그림 61] RETScreen 기상자료 425
[부록그림 62] 제품 DB화면 425
[부록그림 63] NASA Online 기상 DB 426
[부록그림 64] Cost Analysis 427
[부록그림 65] GHG 분석(1) 430
[부록그림 66] GHG 분석(2) 431
[부록그림 67] Financial Summary 프로그램 432
[부록그림 68] 결과 값 433
[부록그림 69] 수직형 풍력터빈 날개에 작용하는 바람에너지 436
[부록그림 70] 풍속의 등급별 발생빈도 분포도 437
[부록그림 71] 지표면 거칠기에 따른 풍속의 연직구조 439
[부록그림 72] 허브 높이로의 풍속의 외삽계산 441
[부록그림 73] 고산 기상자료를 이용한 월령단지 풍속의 MCP 예측결과 443
[부록그림 74] 풍력터빈의 출력곡선(GE1.5sle) 445
[부록그림 75] 풍력자원 평가의 불확도 448
[부록그림 76] 전국 연평균 1일 수평면 전일사량 자원분포도 (kcal／m2／일. 1982 - 2004) 453
[부록그림 77] 태양열 구성 455
[부록그림 78] 평판형 태양열집열기 구조 462
[부록그림 79] 액체식 태양열 시스템 개략도 467
[부록그림 80] 설비형 태양열 급탕시스템 개요도(수영장의 경우) 470
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