수력발전의 특징 양질의 전력생산
* 계통주파수조정
* 전격전압 유지
발전원가 절감
* 첨두부하시 고원가 발전의 대체 활용
공급신뢰도 향상
* 대용량 발전소 불시 정지대비 예비력 확보
다목적 역활 수행
* 환경보존
* 홍수조절
* 각종용수공급
수력발전의 특징 수로식
경사가 급하고 굴곡이 심한 하천의 굴곡부 상류측에서 완만한 경사의 직선 수로를 설치하여 발전하는 방식으로 하류측에서 비교적 짧은 거리에 큰 낙차를 얻을 수 있다. 한 편 하나의 하천이 상류측에서 타하천으로 접근하면서 표고가 높은 위치를 흐르고 있는 지형에서는 분수령을 관통하여 낮은쪽에 있는 타하천으로 새로운 수로를 설치하여 연결시키는 유역변경식이 유리하다.
댐식
하천 본류에 커다란 댐을 가로막아 댐의 상.하류에 생기는 수위차를 이용하여 발전하는 방식으로서 계절에 관계없이 하천유량의 변화를 평균화 할 수 있어 홍수조절, 관개용수 등 다목적 댐으로 이용되기도 한다. 우리나라의 대부분의 댐은 이와같은 방식이다.
* 운전중인 발전소 - 춘천, 의암, 청평, 팔당수력.
댐수로식
댐식과 수로식의 기능을 혼합한 것으로 하천의 중.상류지역에 적합하다. 하천이 완만한 경사로부터 급한 경사로 또한 굴곡이 많은 하천 유로로 바뀌어지는 지점에 설치되는 댐으로부터 수로로써 물을 취수하여 댐과 수로의 낙차를 함께 이용하여 발전하는 방식이다.
* 운전중인 발전소 - 화천, 소양강, 안흥, 강릉수력.
양수발전
전력소비가 가장 적은 심야에 값싼 전력을 동력으로 이용하여 하부저수지에 저수되어 있는 물을 높은곳에 자리잡은 상부저수지에 양수하였다가 주간 또는 야간의 첨두부하시 즉, Peak Time에나 계통고장때 이 물을 다시 하부저수지에 유하시켜 발전하는 방식으로 첨두부하 운전과 대형화력, 원자력 발전소의 효율향상 및 예비전력으로서 전계통의 신뢰도 향상에 기여한다.
* 운전중인 발전소 - 무주양수, 청평양수, 삼랑진양수.
그림은 발전중, 오른쪽 그림은 양수중
1. 석탄화력
2.1.발전원리
화력발전소중 기력발전소에 포함되며 사용연료로 유연탄, 무연탄을 사용하여 증기를 발생시킨다. 이 증기가 가진 열에너지는 터빈(SteamTurbine)으로 유입되어 팽창과정을 거치면서 터빈을 회전시켜 기계적인 에너지로 변환되고, 터빈에 직결된 발전기를 회전시켜 전자기작용으로 다시 전기에너지로 변환되어 전력이라는 형태로 소비자에게 전달된다. 최근, 한국전력공사에서 화력발전 설비를 표준화하고 건설공사기간 단축을 목적으로 표준석탄화력을 지정하였는데, 여기에 채택된 방식으로 유연탄 직접연소 방식이 채택되었다.
2.2.계통도
2.3. 연료 특성
석탄은 炭化度에 따라 구분되며 석탄중 탄화가 가장 많이 진행된 것을 무연탄(Anthracite)이라 하며 그 다음이 역청탄(Bituminous ; 국내에서는 유연탄이라 부름)으로 분류된다.
유연탄 연소 보일러의 특징
▲ 고열량, 고휘발분
▲ 주로 수평분사 연소방식 채택
▲일반적으로회융점이낮음
▲ 탄질이 다양하고 연소특성 상이
▲ Burner Nozzle당투입열량을줄이거나 Burner 주위면적증가필요
▲ Burner Nozzle에서의유속증대필요
▲미분기운전온도하강
▲자연발화방지, 방폭설비필요
▲직접연소방식채택
▲탄분은저마모성
국내무연탄연소보일러의특징
▲휘발분이적고착화, 연소성불량
* 수직분사 "W"화염형식채택
* 보조연료필요
* 연소완료시간 증가(유연탄의 2~3배 정도)
* 연소실벽내화물도포
* 보통 간접연소방식 채택
▲발열량이낮아연료의외형량증가
* 버너용량 또는 수량 증가
* 연소공기량, 연소 가스량 증가
* FDF(압입통풍기), IDF(유인통풍기)등 Fan 용량증대
* 연소가스유속증가
* 미분기계통및탄처리계통용량증대
* 저효율
* 노체적 증가
▲ 탄분특성
* 탄융점은비교적높음
* 탄분이많고마모성이높아 Ash Cutting 문제에대한대책필요
l 미분탄 계통의 마모 증가
1. 복합화력
3.1.발전원리
열효율 향상을 위해 두 종류의 열사이클을 조합하여 발전하는 것을 말한다. 1차적으로 가스터빈 사이클인 Brayton Cycle을 이용하여 발전을 하고, 2차적으로 가스터빈으로부터 대기 중으로 배출되는 배기가스(500℃이상)에 남아 있는 많은 열량의 일부를 회수하기 위한 방안으로 배기가스를 배열회수보일러 (HRSG ; Heat Recovery Steam Generator)로 보내 증기를 생산하여 증기터빈(Ranking Cycle)을 돌려 발전하는 방식이다.
현재 복합 사이클의 열효율은 50%에 가까우며, 앞으로 60% 정도까지 향상될 전망이다.
복합발전 방식은 가스터빈과 증기터빈을 결합한 것 이외에도 석탄가스화 복합발전 (IGCC : Intergrated Coal Gasification Combined Cycle), 연료전지 복합발전, 칼슘터빈 복합발전 등의 연구개발이 추진되고 있다.
3.2. 계통도
연료 특성
천연가스(NG : Natural Gas)는 메탄(Methane : CH₄)을 주성분으로 하는 가연성 가스를 말하며, 이것을 액화하여 체적을 감소시킨 후 대량 수송 또는 저장이 가능하도록 한 것을 액화천연가스(LNG : Liquified Natural Gas)라 한다.
NG 일반특성
▲대기압하에서 -162℃로냉각시키면액화가이루어지면서체적이 1/580 ~1/600로줄어들어대량수송및저장이가능
▲ 무연(無煙), 무매(無煤), 무타르(無 Tar). 무취(無臭), 무독(無毒)의 무공해 연료
▲ 비중이 0.55(공기 대비) 정도로 낮아서 누설시에도 대기중으로 쉽게 확산되어 폭발 하한농도 이하로 희박해짐
▲ 발열량이 10,500 ~13,300 kcal/kg 정도로 높고, 품질 균일
NG 보일러의특징
▲연소실의열흡수 : 화염이짧고, 휘도가낮기때문에연소실에서열흡수가적어연소실출구에서배기가스온도상승
▲증기온도정격유지방안
* 과열기 및 재열기의 전열면적을 줄인다
* 버너의분사각도하향조절(Burner Tilting) * 재순환가스량감소
* 과열기및재열기에과열저감수량증가
▲ 보일러 효율 변화 : 연료유보다 수소 함유량이 약 2배 가량 많아 수분에 의한 손실로 보일러 효율 저하
▲ SOx 및 NOx 생성 감소
1. 열병합발전
4.1. 발전원리
에너지를 효율적으로 이용하기 위해 동일 연료원으로부터 열과 전기를 동시에 생산하여 공급하는 시스템을 열병합발전(CHP : Combined Heat and Power Plant)이라 한다. 열병합발전은 터빈 배기 증기를 열에너지로 다시 사용하므로 효율이 매우 높다. 열에너지는 일반적으로 산업 공정용, 지역난방용 및 급탕용 등으로 공급된다. 열병합발전은 열에너지의 사용 순서에 따라 Topping Cycle과 Bottoming Cycle로 구분한다. Topping Cycle은 연료 연소로 생산된 증기를 전력생산에 먼저 사용하고, 배열이나 잉여열을 열에너지로 이용하는 방식이며 Bottoming Cycle은 증기를 열에너지로 먼저 사용하고, 여열이나 산업공정에서 발생하는 폐열을 이용하여 발전하는 방식이다.
4.2. 계통도
연료 특성
열병합이란 내연(內燃)발전 방식인 가스터빈 발전기와 일반적인 화력발전 방식인 증기터빈 발전기를 조합한 복합발전방식으로 복합발전의 연료특성과 동일하다.
운전중인 발전소
일산열병합, 부천열병합, 안양열병합, 분당열병합