Auxiliary Power Ratio = 보조기기 전력소비량 / 발전량
- 대표기간
- 약 3.2~4.3%
- 성능편차
- 우수호기 대비 최대 약 34%
발전소 · 부생가스 발전 · 보조기기 최적화
대형 부생가스 발전소 소내전력률·펌프·팬 통합 운전최적화
7개 발전호기의 발전량 대비 소내전력률과 급수·복수·해수펌프, FDF, IDF의 전력원단위·부하·제어상태를 비교 분석하고, 동종 설비 Benchmark·가동 우선순위·설정값·수요공급 Balance를 최적화해 발전소 보조기기의 에너지 절감을 제안한 사례입니다.
01 · CHALLENGE
발전소 보조기기의 에너지성능 관리 과제
- 기존 시스템이 설비 상태감시·고장진단 중심으로 구성되어 에너지성능 진단 및 운전가이드 기능이 부족
- 동일 규모의 발전호기에서도 소내전력률과 펌프·팬 원단위의 차이가 커 호기·설비별 Benchmark 관리가 필요
- 펌프 가동대수, VFD, 밸브 및 팬의 댐퍼·압력 설정값을 발전부하와 연계해 최적화할 필요
- 발전량 및 기후환경 변동을 보정한 UPI 기반 M&V 체계가 필요
02 · TARGET EQUIPMENT
주요 대상 설비
- 급수펌프: 14대 설치 / 통상 7대 운전 · 가변속 제어
- 복수펌프: 14대 설치 / 통상 7대 운전
- 해수펌프: 17대 설치 / 약 7~14대 운전
- FDF: 7대 · 가변속 제어
- IDF: 7대 · 가변속 제어
- 7개 발전호기의 발전출력·증기·보일러·복수기 운전정보와 연계
03 · PERFORMANCE DIAGNOSIS
호기별·보조기기별 성능편차 분석
BFP UPI = 소비전력 / 급수·증기 관련 생산량
- 대표기간
- 약 6.3~7.7
- 성능편차
- 우수 대비 약 22%
FDF UPI = 소비전력 / 송풍량
- 대표기간
- 약 0.665~1.576
- 성능편차
- 우수 대비 최대 약 137%
IDF UPI = 소비전력 / 배기가스 유량
- 대표기간
- 약 0.019~0.038
- 성능편차
- 우수 대비 최대 약 100%
수치 해석 시 주의
34%, 22%, 137%, 100%는 동종 호기·설비 간 대표기간 성능편차입니다. 해당 값을 그대로 절감률로 간주하지 않고, 열위의 원인을 계측·제어·운전조건별로 분석한 뒤 실제 적용 가능한 절감량을 산정해야 합니다.
04 · OPTIMIZATION
주요 운전최적화 방안
| 개선 항목 | 현황 | 최적화 방향 | 기대효과 |
|---|---|---|---|
| 호기별 Benchmark동일 용량 발전호기의 성능차 비교 | 소내전력률·설비 원단위 편차 | 우수호기의 운전조건을 기준으로 열위 원인 분석 | 호기별 원단위 개선 |
| 급수·복수펌프VFD·밸브·유량·압력 통합관리 | 동종펌프 효율 및 제어상태 차이 | 고효율 펌프 우선운전·VFD 상태감시·설정값 최적화 | 펌프 보조전력 저감 |
| 해수펌프·복수기발전효율과 펌프전력 Trade-off | 계절·부하별 가동대수 변화 | 진공도·냉각수 온도차·밸브개도 연계 그룹효율 최적화 | 냉각수 계통 효율 향상 |
| FDF·IDF풍량·노내압·댐퍼·VFD 제어 | 팬별 큰 원단위 편차 | 공정품질을 유지하며 설정값·제어로직 최적화 | 팬 전력 및 제어손실 저감 |
| 실시간 운전가이드에너지효율 최적화 시스템 | 상태감시 중심의 관리체계 | 실시간 성능평가·우선순위·필요대수·Trend·상관분석 | 최적운전 상태 지속 유지 |
| 종합 절감목표7개 발전호기 주요 보조기기 | 약 28MW · 연간 전력비 약 231억원 | 펌프·팬·제어·운전 Balance 통합 최적화 | 약 2% · 약 4.6억원/년 |
05 · DATA / SYSTEM
기존 계측을 활용한 경제적 시스템 구축
발전출력·보일러·복수기·펌프·팬 및 제어정보
기존 DCS/PLC/서버 데이터의 DB-to-DB 연계
전력계 관련 28점 + 전류계 통신 14점
계측·시스템 구축·운전최적화·성과확인
06 · M&V
발전량 보정 UPI 기반 성과확인
기준기간 보조기기 전력소비량 / 기준기간 발전량
기준기간은 고객과 협의해 확정합니다.
(당월 보조기기 전력소비량 / 당월 발전량) × 보정율
보정율은 발전량·기후환경 변화 등을 반영해 사전 합의합니다.
(기준 UPI − 당월 UPI) / 기준 UPI
운전최적화 완료 후 Reporting Period에서 성과를 확인합니다.
제안 사업규모
총 제안사업비는 약 4.43억원이며, 제안서상 예상 절감효과는 연간 약 4.6억원으로 투자회수기간 약 1년을 제시합니다. 실제 투자비와 절감성과는 현장실사·실제 견적·Baseline 합의 및 개선 후 M&V 결과에 따라 달라질 수 있습니다.
POWER PLANT ENERGY OPTIMIZATION
발전량은 유지하면서 소내전력과 보조기기 손실을 줄일 수 있을까요?
발전량·펌프·팬·유량·압력·밸브/댐퍼 데이터를 연계하면 호기별 Benchmark와 운전최적화 가능성을 검토할 수 있습니다.
전문가 해설과 확장 적용
배경·기술적 맥락
펌프 효율화는 펌프 단품보다 시스템 요구유량·양정, 병렬운전, 제어밸브 손실, 가변속 운전과 실제 운전점의 적합성을 함께 평가하는 접근이 핵심이다.
Engineering Interpretation
펌프 시스템은 요구유량과 양정이 바뀌면 효율점도 함께 이동하므로, 전력만 비교하기보다 유량·압력·수위·운전대수와 같은 부하변수를 함께 보는 것이 해석에 유리하다.
응용 가능 분야
상수·하수·공정수·냉각수·지역난방 순환수처럼 유량과 양정이 핵심인 펌핑 시스템에 응용할 수 있다.
M&V 실무 고려사항
향후 성과검증에서는 펌프 전력과 함께 유량·양정 또는 압력, 운전대수, 수위와 운전시간을 같은 주기로 수집하는 것이 적절하다. 수요조건이 달라질 경우 동일 서비스 수준에서 전력 또는 원단위를 비교하도록 기준조건을 정의하는 것이 중요하다. 이는 원래 CASE의 실제 측정경계를 새로 주장하는 내용이 아니다.
Consultant's Point
펌프는 전력만 낮추는 것이 목표가 아니라 필요한 유량과 양정을 만족하면서 에너지 투입을 줄이는 것이 핵심이다. 따라서 운전대수와 실제 운전점을 서비스 조건과 함께 비교해야 한다.
AI·데이터 활용 확장
시계열 계측데이터가 충분히 축적되는 경우 부하예측, 이상운전 탐지 또는 운전조건 추천을 후속 적용으로 검토할 수 있다. 이는 향후 확장 가능성에 대한 제안이며 원래 CASE에서 AI를 적용했다는 의미는 아니다.
International / External Reference
U.S. Department of Energy의 「Pump Systems」는 이 CASE와 관련된 시스템 효율화의 일반적 기술 배경을 제공한다. 이 자료는 원래 CASE의 현장 실적이나 Evidence가 아니라 외부 참고자료이다. Reference
Additional technical reference: U.S. Department of Energy — Pump Systems