열병합발전의 특성과 구역전기사업

1. 열병합발전의 특성과 구역전기사업 2005. 11. 에너지관리공단 에너지효율관리실 공학박사/ 기술사 손 학 식 ☎ 031)260-4240 E-mail : hsson@kemco.or.kr

2. I 열병합발전시스템 개요 II 열병합발전시스템 구성 III 열병합발전설비을 이용한 집단에너지사업 및 소형열병합 IV 구역전기사업 제도 목 차

3. I. 열병합발전시스템 개요

4. 열병합발전시스템 정의 I. 열병합발전시스템 개요 열병합 발전은 동일한 연료를 사용하여 두가지 유형이 다른 에너지(열, 전기)를 동시에 생산하는 종합에너지시스템(Total Energy System) 일반적으로 고온부는 전기 생산에 사용 • 저온부는 공정열(산업단지는 스팀, 지역난방열 등)로 사용하는 에너지 시스템임 일반적으로 CHP(Combined Heat and Power Generation) 및 Cogeneration 으로 불려짐

5. 열병합발전의 필요성(1) GAS 전환 전력 I. 열병합발전시스템 개요 《가스 및 전력 수요패턴(2003년도)》 夏高冬低 夏低冬高 • 에너지 이용효율 증대 및 수요관리에 크게 기여 • 열과 전기를 동시에 생산·이용하므로 발전전용에 비해 약 30~40%의 에너지절감 효과 • 하절기 피크부하 감소로 발전소 건설비용 저감과 하절기 가스냉방수요 창출로 계절별 에너지 수급불균형 개선

6. 열병합발전의 필요성(2) I. 열병합발전시스템 개요 • 분산형전원으로 안정적 전력수급 기여 • 대규모 발전소 투자부담 경감 및 수요에 즉각적 대응 ※ 에너지사용처 근접지역에 소규모 발전소 설치로 수요에 대한 즉각적 대응, 부지난 해소, 송전손실 감소 • 국제적 환경규제에 효과적으로 대응 • 에너지 이용효율향상 및 주 연료로 청정연료인 LNG 사용으로 기존방식 대비 CO2 30~40 % 배출 감소 < 에너지원별 대기오염물질 배출 비교 >

7. II. 열병합발전시스템 구성

8. 열병합발전시스템 구성(1) II. 열병합발전시스템 구성 가스엔진 열병합발전시스템(Gas Engine Cogeneration) - 15kW~2,000kW 수요대처에 적합 - 전기생산에 따른 배가스로부터 열회수 시스템 가스터빈 열병합발전시스템(Gas Turbine Cogeneration) - 500kW급 이상 큰 수요처에 적합 - 가스터빈 발전기와 배열회수보일러(Heat Recovery Steam Generator)

9. 열병합발전시스템 구성(2) II. 열병합발전시스템 구성 증기터빈 열병합발전시스템(Steam Turbine Cogeneration) - 제철소, 석유화학플랜트 등 대규모 발전플랜트 - 터빈 배기에 따른 공정용 증기 활용 장점 • 복합열병합발전시스템(Combined Cycle Cogeneration) • 가스터빈 열병합발전의 폐열회수보일러에서 생산되는 증기를 전기생산 및 • 증기터빈의 배기증기를 공정용 및 냉난방에 이용

10. 열병합발전설비를 활용한 집단에너지 및 소형열병합 Ⅲ. 1. 집단에너지사업 개요 및 현황 2. 소형열병합 개요 및 현황

11. 1. 집단에너지 사업개요 및 현황(1) III. 열병합발전설비를 활용한 집단에너지 및 소형열병합 집단에너지사업의 개념 정의 : 1∼2개소의 집중된 에너지 생산시설에서 생산 된 에너지(열 또는 열과 전기)를 주거, 상업지역 또는 산업단지내의 다수 사용자에게 일괄적으로 공급하는 사업 사업구분 : 지역냉난방사업, 산업단지집단에너지사업, 구역형 집단에너지(CES)사업으로 구분 - 지역난방 : 5Gcal/h이상(대규모로 5Gcal/h이상) - 산업단지 : 30Gcal/h이상 - CES : 건물밀집지역의 5∼30Gcal/h(개념 정립 중)

12. 집단에너지 사업개념도 III. 열병합발전설비를 활용한 집단에너지 및 소형열병합 열병합발전소 열수송배관 아파트자체시설

13. 집단에너지 사업 의의 III. 열병합발전설비를 활용한 집단에너지 및 소형열병합 집단에너지사업의 의의 최적의 환경 친화적 에너지공급시스템 -집중된 열생산 시설에서 열 또는 열과 전기 생산 에너지이용효율 뿐만 아니라 환경개선효과 큼 - 기후변화협약 등 에너지사용여건 변화에 능동적으로 대처 - 비교적 청정에너지로서 국민생활 개선여건에 따라 지속적인 확대가 예상

14. 집단에너지 사업허가관련 추진절차 III. 열병합발전설비를 활용한 집단에너지 및 소형열병합 세부내용 구 분 집단에너지사업 허가신청서 접수 • 관련근거 : 집단에너지사업법 제9조(사업의 허가) • 사업허가신청자가 단독일 경우 : 에관공, 전기위원회, 환경부 검토 후 산자부 최종 결정 • 사업허가신청자가 다수인 경우 : 집단에너지사업허가대상자 선정기준(산자부 고시 제2004-129호)에 근거한 사업자 선정 • 에너지관리공단 검토의뢰 • 집단에너지사업법 제9조(사업의 허가)에 부합여부 검토 - 단, 다수사업자인 경우 집단에너지사업허가대상자 선정기준(산자부 고시 제2004-129호)에 근거하여 비교검토 검토 결정 • 집단에너지사업법 제9조(사업의 허가)에 근거한 최종결정 • 에관공, 전기위원회, 환경부 의견 참고 집단에너지 사업허가증 교부 • 사업계획에 따른 개시 등 사후관리 - 단, 집단에너지사업법 제15조(사업허가 취소등) 여부 등 지속점검

15. 집단에너지 도입 및 공급현황(1) 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 구 분 지 역 난 방 525 620 740 839 912 980 1,083 1,177 1,251 1,337 III. 열병합발전설비를 활용한 집단에너지 및 소형열병합 연도별 지역난방 도입실적

16. 계 수도권 산업단지 지 방 구 분 지 역 대전,광주,청주 부산해운대, 대구 등 서울, 강남, 상암,강서, 노원 분당, 안양 고양, 부천 용인, 수원 III. 열병합발전설비를 활용한 집단에너지 및 소형열병합 184,975세대 1,337,238세대 14,579세대 세 대 수 1,137,684세대 집단에너지 도입 및 공급현황(2) 지역별 지역난방 도입현황

17. 집단에너지 도입 및 공급현황(3) III. 열병합발전설비를 활용한 집단에너지 및 소형열병합 구 분 폴란드 러시아 덴마크 핀란드 스웨덴 독일 한국 보급율 (%) 52% 70% 51% 48% 42% 12% 10% • 2004년 말 현재 지역난방 보급율은 총주택호수(건교부자료:12,988천 세대) 대비 10.3%의 보급율을 기록하고 있음(산업자원부 2005년3월 에너지 주요 통계 근거)

18. 연도별 산업단지 도입실적 02년 구 분 94 95 96 97 98 99 00 01 02년 03년, 04년 단위: 개소 20 지 역 난 방 9 13 14 16 16 17 18 20 1,400 21 III. 열병합발전설비를 활용한 집단에너지 및 소형열병합 집단에너지 도입 및 공급현황(4)

19. 집단에너지 사업효과 III. 열병합발전설비를 활용한 집단에너지 및 소형열병합 열병합발전 가동으로 에너지절감, 환경개선 - 절감율 20~30% 도심지 인근의 하수폐열 등 미활용 에너지이용 분산전원효과 및 전력부하 평준화 - 발전소 부지난 해소/ 송전비용감소 / 비상전원/ 하절기 첨두부하 완화 중앙공급식으로 수용가 에너지사용 편리성 소형열병합/히트펌프/폐열이용설비 기술향상

20. 일반방식 대비 기대효과(2003년 실적 기준) III. 열병합발전설비를 활용한 집단에너지 및 소형열병합 • 일반방식이란 열은 열전용보일러에서 생산하여 사용하고 전력은 한전으로부터 수전받는 형태를 말함

21. 2. 소형열병합발전 개요와 현황 III. 열병합발전설비를 활용한 집단에너지 및 소형열병합 소형열병합발전이란 • 주로 천연가스(LNG)를 연료로 발전용량이 1만kW 이하인 가스엔진 또는 가스터빈을 이용하여 열과 전기를 동시에 생산·이용하는 고효율 종합에너지시스템을 말함 에너지이용효율 비교 ※ 기존방식이란 전기는 한전으로부터 수전하여 사용하고 열은 중앙난방보일러에서 생산하여 이용하는 방식을 말함

22. 기존시스템과 비교 열병합발전시스템 기존시스템(수전+보일러) CO2 배출량 131.9 (g-C) CO2 배출량 111.7 (g-C) 에너지절감율 종합 : 32% CO2 배출량 182.6 (g-C) III. 열병합발전설비를 활용한 집단에너지 및 소형열병합 CO2배출 감소율 : 25% LNG 0.237N㎥ 1 kWh 발전효율 38% 발전효율 33% 국내발전 LNG 0.273N㎥ 열병합 LNG 0.167N㎥ 1.43 Mcal 효율 90% 폐열이용 효율55% 보일러

23. 시스템 구성도 III. 열병합발전설비를 활용한 집단에너지 및 소형열병합

24. 시스템 장단점 단 점 장 점 고효율에너지시스템 초기 투자비 과다 설비 수입으로 설치비용과대 종합효율75~90% (화력발전 40%이하) III. 열병합발전설비를 활용한 집단에너지 및 소형열병합 환경친화적인 시스템 CO2, NOX, SOX감소 (CO220~50%감소) 열전비 부적절시 투자비 회수 위험 소형열병합발전 분산형전원, 비상발전 발전소 및 가스저장시설 비용 회피 송전손실 감소 유지비용 크고 보수곤란 국내기술부족 외산 자재 확보 어려움 비용 크고 장기간소요 소형열병합발전의 장단점

25. 소형열병합발전 보급현황(1) III. 열병합발전설비를 활용한 집단에너지 및 소형열병합 국내 보급현황(연도별) • 2005년도 9월말 현재 83개소 124기(128MW)가 설치되어, 국내 총 발전용량의 약 0.2%를 차지함

26. 소형열병합발전 보급현황(2) III. 열병합발전설비를 활용한 집단에너지 및 소형열병합 국내 보급현황(용도별) • 2005년도 9월말 현재 총 83개소 중 59개소 아파트에 보급되었고 산업체 소형열병합발전 보급은 미흡한 실정임

27. 소형열병합발전 지원제도(1) III. 열병합발전설비를 활용한 집단에너지 및 소형열병합 에너지이용합리화 자금 지원 • 소요자금의 100%이내 지원(동일 투자지당 200억원) • ’05년 4분기 : 변동금리 3.75% (고정:3.0%) • 5년 거치 5년 분할 상환 ※ 금리는 기준금리(국고채 3년 수익률)에 연동하여 분기별로 조정됨

28. 소형열병합발전 지원제도(2) III. 열병합발전설비를 활용한 집단에너지 및 소형열병합 설치 및 설계 장려금 지원 • 설치지원금 : 3만원/kWe(3,000만원 한도) • 설계지원금 : 5천원/kWe(500만원 한도) ※ 해당지역 한국가스공사 관할지사에서 신청 도시가스요금 우대적용 • 주택난방용 요금보다 약 15% 저렴한 열병합발전용 도시가스 요금 적용 ※ 현재 13개 지역 (서울, 경기, 인천, 부산, 대구, 대전, 울산, 천안, 전주, 익산, 군산, 포항, 마산)에 한정 ※ 현재 소형열병합발전이 도입된 지역은 모두 열병합발전 요금이 적용되고 있음

29. 보급기본방향(1) III. 열병합발전설비를 활용한 집단에너지 및 소형열병합 기술개발 및 인적자원 육성, 홍보강화 보급활성화 기본계획 수립 2017년까지 총 발전용량의 3.5% 수준인270만kW보급 보조금 등 정책·제도 개선 및 체제정비

30. Ⅳ. 구역전기사업 제도

31. 배 경 - 분산형전원개발 IV. 구역전기사업 제도 • 대부분의 발전소는 해안에 위치한 반면, 전력수요는 수도권에 편중되어 있으며, 해당지역 주민들의 반발 등으로 인하여 발전소 및 송전선로 건설의 입지난은 날로 심화 • 그 결과 발전소∙송전선로 건설비용 및 송전손실과 혼잡비용이 증대

32. 구역전기사업 IV. 구역전기사업 제도 구역전기사업이란 • 전기를 생산하여 이를 전력시장을 통하지 아니하고 특정한 공급구역내의 전기사용자에게 직접 공급(전기사업법 제 2조) • 빌딩, 호텔, 병원 및 재개발지구와 같은 밀집된 수요처 인근에 열병합발전설비를 건설하여 전기와 열(냉·난방, 급탕)을 공급하며 실질적으로 발전·배전 및 전기판매를 겸업 사업구분(전기사업법 시행령 제 1,4,59조의 2)

33. 구역전기사업의 의의(1) IV. 구역전기사업 제도 • 전기를 생산하여 이를 전력시장을 통하지 아니하고 특정한 공급구역내의 전기사용자에게 직접 공급(개정 전기사업법 제2조) • 빌딩, 호텔, 병원 및 재개발지구와 같은 밀집된 수요처 인근에 열병합발전설비를 건설하여 전기와 냉·난방을 공급 • 실질적으로 발전·배전 및 전기판매를 겸업

34. 구역전기사업의 의의(2) IV. 구역전기사업 제도 • 종래 전기사업의 종류는 발전사업, 배전사업, 송전사업 및 전기판매사업의 4종이었으나, 이에 구역전기사업이 새로이 추가됨 • 구역전기사업은 전력시장을 통하지 아니하고 전기를 공급함으로써 현행 전기사업법이 채택한 강제풀(Gross Pool)의 예외가 됨 • 자가열병합이나 한시적으로 전기를 직판하던 집단에너지사업이 활성화되는 계기

35. 구역전기사업의 허가(1) IV. 구역전기사업 제도 • 다른 전기사업과 마찬가지로 구역전기사업을 하고자 하는 자는 산업자원부장관의 허가를 얻어야 함 • 산업자원부장관이 위 허가를 함에 있어 전기위원회의 심의를 거쳐야 하고 • 허가 신청시 사업허가신청서에 사업계획서, 공급구역의 지형도, 송전관계일람도, 발전원가명세서 등 관련 서류를 첨부함

36. 구역전기사업의 허가(2) IV. 구역전기사업 제도 • 집단에너지사업법 제9조의 규정에 의하여 사업허가를 받은 집단에너지사업자 중 일정한 자는 집단에너지사업법 제9조의 규정에 의하여 허가 받은 공급구역 안에서 전기 공급 가능(법 제92조의2) • 이 경우 당해 집단에너지사업자는 구역전기사업자로 의제됨 • 한편, 종래의 직판 집단에너지사업자는 계속적 직판 가능(법 부칙 제2조)

37. 구역전기사업자의 업무(1) IV. 구역전기사업 제도 • 구역전기사업자는 발전·배전 및 전기판매사업을 겸업하는 것이므로 전기사업법 제2장 제2절의 해당 규정은 구역전기사업자에게 각 준용됨(법 제24조의2) • 구역전기사업자는 부족한 전력이나 남는 전력을 전력시장에서 또는 전기판매사업자와 거래 가능(법 제16조의2, 제31조제3항)

38. 구역전기사업자의 업무(2) IV. 구역전기사업 제도 • 구역전기사업자가 부족한 전력 또는 잉여전력을 거래할 수 있는 경우 ⇒ • 발전기 불시정지 ·정기점검 및 보수 등으로 인하여 공급능력을 상실한 경우 • 구역전기사업자의 공급능력이 당해 특정한 공급구역 전력수요에 비하여 부족한 경우 • 구역전기사업자가 당해 특정한 공급구역의 수요를 충당하고 남는 전력이 발생한 경우

39. 구역전기사업자의 업무(3) IV. 구역전기사업 제도 • 구역전기사업자가 부족한 전력 또는 잉여전력을 전력시장에서 거래하는 경우 전력거래소에 회원으로 가입하고, 전력량계를 설치하여야 함 • 전기판매사업자는 정당한 사유 없이 구역전기사업자와의 부족한 전력 또는 잉여전력의 거래를 거부할 수 없으며 • 이러한 거래에 따른 전기요금 그 밖의 거래조건에 관한 사항을 내용으로 하는 보완공급약관을 작성하여 산업자원부장관의 인가를 받아야 함

40. 구역전기사업자의 업무(4) IV. 구역전기사업 제도 • 그 밖에 구역전기사업자도 전력시장에서 거래하는 경우에 따른 위험을 헷징하기 위하여 차액계약(cfd)을 체결할 수 있으며(법 제29조) • 전기판매사업자와 마찬가지로 일반용전기설비에 대한 안전점검업무를 담당하고(법 제66조) • 천재·지변 등 비상사태에 있어 전기의 수급조절을 위한 산업자원부장관의 명령에 따를 의무가 있음(법 제29조)

41. 구역전기사업의 효과 IV. 구역전기사업 제도 • 수도권전원 개발 및 발전소 입지난의 해소와 안정적 전력수급 확보 • 송전선로 건설비용 및 송전손실 저감과 전력계통의 안정성 제고 • 에너지 이용효율의 향상 및 환경개선과 관련산업의 발달 촉진

42. 구역전기사업 국내 현황 IV. 구역전기사업 제도

43. 일본의 사례 IV. 구역전기사업 제도 ◈열병합발전,배압터빈냉동기-동경가스 ㅇ 지구명 : 동경 신쥬꾸 신도심지구 ㅇ 공급건물 : 동경도청사, 호텔, 오피스필딩등 ㅇ 목 적 : 국제 신도시의 환경개선, 에너지절약, 최신기술

44. 감사합니다