전력 산업 : 발전에 대해(part1)
발전의 개요
- 발전은 전력을 생산하기 위한 물리적 시스템
- 발전의 연료원은 대표 적으로 아래와 같음
- 석탄(대부분 유연탄)
- 원자력
- 가스
- 석유
- 다양한 형태의 신재생에너지(태양광, 풍력, 수력 등)
- 동일한 발전 연료원에 따라서 다양한 발전기술 따라 아래와 같이 나뉨
- 증기터빈발전
- 복합사이클 가스터빈발전
- 단순사이클 가스터빈발전
- 기타..
- 각 유형의 발전기들은 고정비 및 변동비가 서로 다르므로 전력수요를 만족시키기 위해 여러 유형의 발전기가 필요함
- 일반적으로 화력,원자력 발전기는 기저발전기로 하루 또는 일주일 동안 크게 변하지 않는 부하(기저부하)를 만족 시키기 위해 사용되며, 다른 유형의 발전보다 더 높은 이용률을 가짐
- 기저 발전기와 다르게 첨두부하용 발전기의 경우 용량 점유율이 크지 않음
- 발전의 특성은 아래 같음
- 건설비[$/MW] : 발전기 구매와 건설에 관련된 비용
- 변동비[$/MW]: 발전기가 출력하는데 변동하는 비용(ex. 연료비,재료비,유지비)
- 운전유연성: 기동/정지와 출력 증가 및 감소의 신속성
- 허가 및 건설 공기
- 환경영향
- 연료의 확복가능성
- 입지 확보
발전의 유형
1. 석탄화력
- 석탄 가격은 저렴하기 때문에 석탄화력은 많이 선호하는 발전유형
- 대부부 증기터빈 발전기술 채택
- 석탄을 연소 → 보일러 튜브 안에 있는 물을 가열 → 증기발생 →증기 터빈을 회전 →발전기 구동
- 규모의 경제로 인해 석탄화력은 용량이 큼
- 가스발전기에 비해 건설 비용은 크지만 운전유지비가 비교적 낮은편
- 기술적 제약으로 인해 정지상태에서 최대출력까지 많은 시간이 소요되기 때문에 운전의 유연성 나쁨
- 대기 오염물질을 많이 배출하여 환경적 영향이 아주 큰 편
- 석탄가스화복합화력과 같은 청정석탄기술의 가능성도 있음
2.원자력
- 핵분열을 통해 발생된 열을 가지고 증기를 발생시켜 터빈을 돌려 발전함
- 일반적으로 원자력 발전은 변동비는 낮음
- 건설 기간이 매우 길고 원자로 안전 관리 및 폐원료의 처리 비용이 많아 고정비(건설비)가 높음
- 발전기를 기동하는데 수 일이 소용되기 때문에 운전유연성이 좋지 못하여 기저부하용 발전기로 쓰임
- 안정상 문제에도 환경오염 측면에서는 유리한 면을 가짐
3.가스화력
- 3 가지 발전기술을 주로 이용함
- 가스터빈 - 연료를 직접 연소하여 터빈을 궁동하고 발전기를 회전시켜 발전
- 증기터빈 - 경유, 가스, 액화천연가스 등을 사용하여 보일러에서 연료를 연소하여 이 열로 증기를 만들고 터빈 구동
- 복합사이클 - 가스터빈과 증기터빈 복합
- 1MW ~ 500MW까지 다양한 크기의 발전소가 존재
- 열과 전기를 동시에 생산하는 열병합발전방식하며 건물의 비상발전기로도 사용
- 건설비가 매우 낮고 운전유연성이 높음
- 연료공급이 용이하여 소비자의 인근에 건설될 수 있어서 송전망 투자비 절감의 이점이 있음
4.수력
- 발전기와 연결된 수력터빈으로 물을 흘려서 전력을 생산
- 물의 유량만 조절하면 출력 조절이 가능하여 운전유연성이 높음
- 수자원에 대한 이용권이 확보된 경우 변동비(연료가격 상승)가 소요 되지않음
- 첨두부하 시의 전력공급 및 주파수 조정에 매우 유용
- 계통붕괴가 발생한 다음에 전력계통을 복구할 경우 스타트업 발전기로도 쓰임
5.석유화력
- 가스화력과 모든 면이 유사하며 연료를 가스 대신 석유를 쓴다는 차이점만 존재
- 가스화력에 비해 단점은 환경층멱에서 불리함
6.신재생에너지 발전
- 지열 발전, 수력 발전, 태양력 발전(태양광, 태양열), 풍력발전, 바이오매스 발전
- 기술은 매우 다양하고, 일반적으로 규모가 작음
- 연료비가 전혀 들지 않고 환경영향이 최소수준이라는 장점
- 단점은 간헐적 운전이 불가피함
- 운전의 유연성이 매우 좋지 못하므로 발전사들은 신재생에너지 이외에 간헐적 발전을 대체할 가스화력 발전과 묶어서 포트폴리오 형성
- 신재생에너지 의무 투입인 RPS제도(신재생에너지발전 공급할당 의무)를 통해 현재 발전 비중이 높아지는 상황
7.분산형 발전
- 최종소비자의 구내에 위한 발전기(on-site, imbedded, decentralized generatione 등으로 불림)
- 신재생에너지 발전, 가스터빈이나 내연기관을 이용하는 발전
- 분산형발전은 송전 및 배전선로 손실이 없기 때문에(최종소비자와 가까와서) 분산형 열병합 발전은 연료를 매우 경제적으로 사용가능
- 송전선로 및 배전선로의 건설비 절감이 가능
발전 유형의 특성 비교 요약
