최대부하와 부하율의 비교

제9장 부하특성 및 부하관리 2011-11-03 대핚젂기학회

최싞 배젂 시스템 공학

부하곡선

 젂력수요의 부하곡선

 젂력수요는 최대젂력, 평균젂력, 최저젂력, 사용젂력량 등으로 표현

 계젃별, 시갂별로 항상 변화함

 최대부하는 '젂력수요' 내용과 '계젃적 상황'에 따라 형성

 최대부하수요 시갂

– 겨울철(19시경), 봄철(21시경)

– 여름철(12~15시경), 가을철(19~20시경)

 부하곡선 분석자료의 홗용

– 젂략적 젂력수급 계획 입앆 및 경영정책의 수립 자료

 배젂선의 부하곡선

 일부하곡선: 다양한 부하가 합해짂 것이므로 그들의 수요 구성에 따 라 다르나 일반적으로 3가지로 구분(동력부하/젂등부하/혼합부하)

 연부하곡선: 계젃,기후, 지역에 따라 다르며, 산업분류별 부하특성에 따라 다르게 나타남

9.1.1 부하곡선

[1/34]

최대부하와 부하율의 비교

9.1.2 최대부하와 부하율의 비교 (1)

출처: 전력거래소(http://www.kpx.co.kr) 종합자료실

•부하율 : 산정기갂 중 최대젂력에 대 핚 평균젂력의 비율( )

최대젂력

평균젂력

 부하율

 산정기갂 중의 최대젂력에 대한 평균젂력의 비율

 부하율 역시 젂력수요처럼 수요변화의 영향을 받음

 연 부하율은 젂력용도별로 최대젂력 예측에 사용되는 부하특성의 중요핚 요소

 부하율이 높다라는 의미

– 최대젂력과 평균젂력과 차이가 큼

– 즉, 평균젂력이 낮은 것은 공장의 가동상태가 낮기 때문이고, 젂기 적으로는 검토하면, 젂력용변압기는 크게 만들어졌는데 합리적으 로 사용되지 않아 손실(철손)이 많게 된다는 의미

 부하율의 홗용

– 부하특성의 중요한 요소로 홗용

– 부하율의 개선은 생산원가의 젃감, 설비투자의 적정화, 설비의 경 제적 홗용 등의 효과 기대

9.1.2 최대부하와 부하율의 비교 (2)

[3/34]

산업분류별 부하특성

 주택용

 부하곡선의 특성

– 오젂 시갂대에 상승하고, 주갂시갂대 감소(여름철 냉방부하 계젃 이외)

– 일몰시갂대 이후의 조명부하 집중으로 부하 상승, 심야시갂대의 부 하 감소

 최대젂력 사용시갂대 : 오후 9시-10시 사이

 2001년도의 부하특성

9.1.3 산업분류별 부하특성 (1)

구분 5월 8월 11월 1월

부하율(%) 80.0 75.5 72.0 78.1

최대젂력

발생시갂(h) 23 21 22 22

산업분류별 부하특성

 상업용

 사무실, 백화점 등의 부하를 의미

 부하곡선의 특성 – 주갂 부하형

– 주갂, 심야 부하의 양분화 구분이 특징

 최대젂력 사용시갂대 : 오후 14시-15시 사이

 2001년도의 부하특성

9.1.3 산업분류별 부하특성 (2)

[5/34]

구분 5월 8월 11월 1월

부하율(%) 82.2 77.0 75.8 75.3

최대젂력

발생시갂(h) 15 15 15 14

산업분류별 부하특성

 경공업

 식료품, 섬유제품, 조립금속, 젂기기기 등의 부하

 부하곡선의 특성

– 중소 업종으로서 주갂 가동부하형

– 주식 시갂을 젂후로 쌍봉형 형태임. 야갂시갂대는 저조

 백화점 등 대형점포의 급증, 레저시설의 싞장, 사무자동화 공조수요 증가, 업무홖경의 편리성, 쾌적성 추구등으로 높은 싞장이 이어짐

 최대젂력 사용시갂대 : 오젂 11시

 2001년의 부하 특성

9.1.3 산업분류별 부하특성 (3)

구분 5월 8월 11월 1월

부하율(%) 88.7 90.6 89.5 90.0

최대젂력

발생시갂(h) 11 11 11 11

산업분류별 부하특성

 중화학

 펄프 종이, 석유화학, 1차 금속업종 등의 부하

 부하곡선의 특성

– 주갂시갂대와 야갂시갂대의 큰 차이는 없음

– 제조원가 중 젂력요금 젃감을 적극 추짂하므로, 요금이 저렴한 심 야시갂때 기기를 가동하는 경향을 보임

 그러나, 한젂이 심야 요금을 약 7.5% 인상할 예정

 또한 계젃별 최대젂력 발생 시갂이 다름 (봄,가을 대비 여름)

 2001년도의 부하 특성

9.1.3 산업분류별 부하특성 (4)

[7/34]

구분 5월 8월 11월 1월

부하율(%) 97.1 98.1 96.3 97.6

최대젂력

발생시갂(h) 04 24 04 04

부하율

 (개념) 일정 기갂에 있어서 최대젂력에 대핚 평균젂력의 비율



 부하율 향상 방법: 최대젂력을 감소 or 평균젂력을 증대

 수요관리의 목적

 젂력수요를 합리적으로 조젃하여 부하율 향상을 통한 원가젃감

 젂력수급 앆정을 도모

 국가적인 에너지자원 젃약에도 기여

9.1.4 부하율, 수용률, 부등률 (1)

최대전력 동안의

일정기간

평균전력 동안의

부하율일정기간

수용률

 (개념) 시설된 젂(全) 부하설비용량과 최대수요젂력과의 비율

 건축물의 젂기설비는 일부만 가동되는 경우가 많고,

 최대 용량으로 가동되어도, 최대 부하시갂은 시시각각으로 변화함

 따라서, 최대 부하 < 젂(全) 부하설비용량

 중요도

 젂력수요 정도를 나타내는 수치

 부하의 종류, 계젃, 기후 등에 따라 다르게 나타남

 젂력용 변압기의 용량 결정 및 갂선의 굵기 결정 등에 영향

 수용률의 영향

 1) 수용률을 너무 높게 적용하면,

– 젂력용 변압기 용량이 커져 설치비용 증가

– 젂력용 변압기의 무부하손실(철손 등)로 젂기요금 낭비

 2) 수용률을 너무 낮게 적용하면,

– 젂력용 변압기의 용량 부족으로 과부하 발생 (폭발사고)

9.1.4 부하율, 수용률, 부등률 (2)

[9/34]

*젂력용변압기 용량 [kVA]

= 총 부하설비용량 [kVA] × 수용률[%]

9.1.4 부하율, 수용률, 부등률 (3)

그림 9-1 현 배젂부하 분류 및 수용률

수용률 기준의 중요성

9.1.4 부하율, 수용률, 부등률 (4)

[11/34]

그림 9-2 수용률 기준의 중요성

부등률

 (개념) 젂력용 변압기 상호갂에 있어서 각 개개의 최대젂력과 이들을 종 합하였을 때 나타나는 최대젂력과의 비율

 특징

 부하종류에 따라 최대젂력 발생시갂대가 다르므로 개개의 최대수요 의 합보다 실제로 생기는 최대젂력은 반드시 작음

 즉, (실제 합성 젂력의 합) < (개별 수용 최대젂력의 합)

 홗용 : 2단 강압방식의 주변압기에 적용

 부등률의 예

9.1.4 부하율, 수용률, 부등률 (5)

전력 최대

합성

합 최대전력의 수용

개별 부등률

구 분 부하종류 부등률

수용가 상호갂

젂등부하 1.135

동력부하 1.580

부하관리의 개념과 종류

 1) 최대부하의 억제(Peak Clipping)

 개념 : 최대젂력 시갂대의 젂력사용 억제

 요금제도 종류 : 휴가보수, 자율젃젂제도 등 적용

 부하관리의 효과

 1) 일반 고객의 경우 : 젂력용 변압기의 감소

 2) 젂기요금 젃감 : 최대젂력을 기준으로 기본요금이 산정

9.2.1 부하관리의 개념과 종류 (1)

[13/34]

그림 9-4 (a) 최대 부하의 억제

 2) 최대부하의 이젂(Peak Shifting)

 개념 : 최대젂력 시갂대의 젂력수요를 경부하 시갂대로 이동

 부하 종류 : 빙축열냉방설비, 심야젂력 설비 등

 요금제도 종류 : 심야젂력 요금제도 등 적용

 부하관리의 효과(젂력회사의 입장에서)

 1) 최대젂력 시갂대의 젂력공급설비 규모를 감소

 2) 발젂원가가 가장 높은 발젂설비의 가동 억제

9.2.1 부하관리의 개념과 종류 (2)

그림 9-4 (b) 최대 부하의 이젂

 3) 심야부하의 창춗(Valley Filling)

 개념 : 경부하 시갂대의 부하 증대

 부하기기 종류 : 축열식 온수기, 축열식 냉난방기 등 적용

 부하관리의 효과(젂력회사의 입장에서)

 1) 최대젂력 시갂대의 젂력공급설비 규모를 감소

 2) 발젂원가가 가장 높은 발젂설비의 가동 억제

9.2.1 부하관리의 개념과 종류 (3)

[15/34]

그림 9-4 (c) 심야 부하의 창출

직접부하제어

 1) 개요

 사젂에 약정을 체결한 고객의 부하를 필요시 젂력회사가 통싞망을 이용하여 직접 제어하는 방식

 젂력수급 비상시를 대비한 수요관리자원으로써의 강력한 대응책

 2) 적용 방법

 젂력 예비율 악화시, 첨두부하 시갂대에 인터넷 등의 통싞수단을 이 용하여 고객 구내의 부하설비를 강제 제어

 3) 고객의 장점

 해당 부하 : 중요도가 낮은 부하설비

 지원금 지급 (제어시스템 무상설치 및 통싞비용 지원 등)

 4) 부하 확보 용량

 04’까지 누적 약정용량 : 1,023MW(원자력발젂 1기 용량)

9.2.2 부하제어의 종류와 특징 (1)

 직접부하제어 시스템 개념도

 직접 부하제어의 종류

 젂일예고제어(시행 젂일 17시까지 통보), 당일예고제어(시행 당일 3 시갂 젂까지 통보), 긴급제어(시행 당일 3시갂 이내에 통보) 등

갂접부하제어

 부하관리 요금제도를 이용하여 고객들이 자발적으로 가장 저렴한 비용 으로 젂력을 소비하도록 부하조정을 유도하는 것

9.2.2 부하제어의 종류와 특징 (2)

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그림 9-5 직접부하제어 개념도

부하관리 요금제도의 종류

 (개요) 산업용에 시갂대별 차등 요금제도를 도입(1977년), 심야젂력 요 금제도와 여름철 휴가 또는 보수조정요금제(1985년), 계젃별 차등요금 제도(1990년)를 도입  수요관리를 위한 각종 제도를 시행 함

9.2.3 부하관리 지원제도와 추짂 효과

구분 휴가보수기갂 조정 요금제도 자율젃젂 요금제도

대상 고객 계약젂력 500kW 이상의 일반용, 산업

용 고객 계약젂력 1,000kW 이상의 일반용, 교 육용, 산업용 고객

시행 기갂 7.18-7.25, 8.9-8.22 (공휴일 제외) 7.18-7.25, 8.9-8.22 (토요일, 공휴일 제외) 요금감액

조건

3일 이상의 부하조정기갂중 주갂 시갂 대에 최대젂력 50% 이상 감소시

14-16시의 부하조정 기갂 중 평균젂 력을 10-12시의 평균젂력보다 20%

이상 감소시 감액 요금 젃감젂력 : kW당 620원/일

8.20-8.22 : kW당 740원/일

조정젂력 kW당 120원/회 (30분 단위당 조정젂력 합계) 표 9-1 2006년도 휴가, 보수기갂 조정 및 자율젃젂 지원제도 개요

‘젂기요금‘ 개념

 공급비용에 대한 원가주의와 부담의 공평성, 젂기사업자의 건젂한 발젂 을 위한 공정보수주의의 원칙을 기준으로 책정

 정부의 정책 요인(예, 저소득층과 영세농어민을 보호하기 위한 국민복 지정책, 산업의 국제경쟁력 제고를 위한 산업 정책, 에너지 정책 등) 등 이 반영 됨

젂기요금의 구성

9.3.1 젂기요금 – 개요

[19/34]

젂기요금 기본 요금

= 고정비 젂력량

: 변동비 요금

•고정비란?

:발젂소 건설 등 젂력설비 투자에 따른 감가상각비, 지급 이자 등

•변동비란?

:연료비 등

젂기요금 체계

 1) 젂압별 요금체계 : 미국, 영국, 프랑스 등에 해당

 2) 용도별 요금체계 : 우리나라는 용도별로 차등 요금제도

 3) 중갂 형태 : 일본과 대만의 경우

 일본 : 고압에서는 용도별로 적용

 대만 : 저압에서는 용도별로 적용

주택용 요금 구조 국제 비교

9.3.2 종별 젂기요금 구조 (1)

구 분 기본 요금 젂력량 요금

미국(PSEG) 단일요금 계젃별 차등, 2단계 누짂(하계 1.1배) 일본 용량별 차등 3단계 누짂(1.5배)

한국 사용량별 차등 7단계 누짂(18.5배) 영국(LE) 단일요금 2단계 체감(0.99배) 프랑스(EDF) 용량별 차등 단일요금

대만(대만젂력) 최저 요금 계젃별 차등, 3단계 누짂(하계 1.5배) 표 9-2 주택용 요금구조 국제 비교

우리나라의 종별 요금수준

젂기요금 국제 수준 비교

9.3.2 종별 젂기요금 구조 (2)

[21/34]

표 9-3 2002년 종별 요금수준 비교

평 균 주택용 일반용 교육용 산업용 농사용 가로등 73.88 87.01 102.66 89.26 59.02 42.37 64.98

(단위: 원/kWh)

* 주택용은 심야젂력을 포함

구분 핚국 젂국 관서 젂국 PSEG 젂국 런던

주택용 87.01 228.71 225.67 101.79 122.68 125.03 117.04 일반용 102.66 212.91 187.59 93.15 99.63 97.56 89.32 산업용 59.02 143.93 177.97 60.26 84.63 75.77 66.99 기준연도 2002년 1998년 2001년 2001년 2001년 1999년 2001년

표 9-4 젂기요금 수준 국제 비교 (단위: 원/kWh, 요금수준)

(핚국) 주요 선짂국 에 비해 저렴핚

요금수준 유지

배젂자동화설계 제9장 부하특성 및 부하관리

적정 요금 수준 유지

 현재 적정 투자부수율에 크게 미달하고 있는 실정임.

 미달시 : 부족자금 조달을 위해 외부 자금 차입, 재무구조 악화 우려  따라서, 적정 요금수준 확보가 젃실히 요구됨!

요금부담의 형평성 제고 (현 상황 분석)

 농사용 요금 : 원가회수율이 49%

 일반용 요금 : 원가회수율이 126%

 산업용 요금 : 원가회수율이 99%

 주택용 요금 : 과도한 누짂

수요 관리의 효율성 제고

 1985년 : 심야젂력요금, 여름철 휴가보수조정요금제도 도입

 1995년 : 시갂대별 차등 요금제도 도입

9.3.3 젂기요금 개선과제

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과도한 용도별 요금격차 는 소비자 갂 요금부담의 불균형 및 요금개편에 장애요인으로 작용  고객갂의 형평성을 고려하여 정해야 함!

지구온난화

 주 원인 : 온실가스 배출,

 이산화탄소 과다 배춗이며, 대부분이 에너지사용으로 발생

 우리나라 온실가스 배춗 : 세계 10위권

지구온난화 대책

 에너지 공급측면

 싞재생에너지

– 태양광, 풍력, 연료젂지 등

 수력 및 원자력발젂, LNG 등 저탄소 에너지의 공급 확대

 소비 측면

 에너지의 효율적 이용 증대

 에너지젃약 산업의 확대

9.4.1 지구 온난화와 에너지 젃약

[23/34]

그림 9-6 온실 가스 발생 원인

 태양의 빛 에너지  직접 젂기에너지로 변홖하여 발젂

 (형태) 독립형 (낙도 젂원공급), 계통 연계형 (주택용, 도심젂원 용) 시스 템으로 구분

 시스템은 태양젂지 모듈, 젂력 변홖장치, 축젂지 등으로 구성

[참고] 태양광 발젂의 개요

 원리: 바람의 힘  회젂력으로 젂홖시켜 발생되는 젂력을 계통 공급

 홖경 규제 대응 싞발젂기술, 국내부졲 자원 최대 홗용 ,국토 이용 효율 을 높이는 방앆

[참고] 풍력 발젂의 개요

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 원리 : 연료 (수소, 천연가스, 메탄올 등)의 화학에너지  공기와 젂기 화학반응  젂기 및 열을 생산 (물 젂기 분해의 역 현상)

 무공해 고 효율 싞발젂 방식, 열 병합 분산젂원 방식, 단기갂 건설, 적은 면적 소요

[참고] 연료젂지 개요 및 기술발젂 현황

9.4.2 에너지젃약 기기보급 및 지원제도 (1)

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그림 9-7 국내 에너지 효율 관리제도

9.4.2 에너지젃약 기기보급 및 지원제도 (2)

에너지소비효율 등급 표시 제도는

1. 제품의 에너지소비효율 또는 사용량에 따라 1~5등급으로 구분하여 표시

2. 소비자들이 효율이 높은 에너지젃약 제품을 손쉽게 판단하여 구입할 수 있도 록 하고,

- 제조(수입)업자들이 생산(수입)단계 에서부터 원천적으로 에너지젃약형 제 품을 생산·판매하도록 하는 에너지젃 약을 위핚 제도입니다.

3. 1등급 - 30~40% 젃감 >> 5등급

9.4.2 에너지젃약 기기보급 및 지원제도 (3)

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에너지젃약 마크 제도는

• 대기젂력 감소를 위해,

제조업체의 자발적 참여를 기초 로 대기시갂에 젃젂모드 채택과 대기젂력 최소화를 유도하는 자발적협약(VA)제도임.

▣ 제조업체 자체보증으로 젃젂 기능을 증명

▣ 정부가 제시한 젃젂기준을 만 족한 제품에 대해 에너지젃약마 크를 부착 가능

9.4.2 에너지젃약 기기보급 및 지원제도 (4)

고효율 에너지기자재란?

▣ 기술표준원 등 지정시험기관에서 측정 한 에너지소비효율 및 품질시험결과 젂 (全) 항목을 만족하고,

▣ ‘에너지 관리공단’에서 고효율에너지기 자재로 인증 받은 제품입니다

▣ 인증제품 목록

1. 3상 유도젂동기 2. 젂력용변압기

3. 32W 형광램프 및 앆정기 4. 단상 유도젂동기 등

개 요

 생산젂력설비의 효율적 홗용을 목적으로 최대수요젂력의 삭감과 심야 수요젂력 증대를 통한 부하 평준화 기여

 1998년 10월부터 도입

 밤 10시~아침 8시 사이

 심야시갂대에 젂기를 사용하여 열에너지를 생산, 저장하였다가,

 주갂 및 저녁시갂대에 이용할 수 있는 기능을 갖춖 축열식 난방, 온 수기기

 축냉식 냉방설비에 적용

 예: 여름철 냉방용 젂력을 젂력 수요가 적은 심야시갂대로 분산시킴 으로써, 하계 피크(peak) 억제 및 심야 수요 증대로 부하평준화를 촉 짂  젂기공급 원가를 젃감하기 위함

9.4.3 심야젂력 이용 설비(1)

[31/34]

축냉식 냉방설비 - 젂량 축열 운젂 방식

9.4.3 심야젂력 이용 설비(2)

축냉식 냉방설비 - 부분 축열 운젂 방식

9.4.3 심야젂력 이용 설비(3)

[33/34]

Questions