수력발전의 원리, 부하의 특징과 발전소 운용
1. 수력발전의 원리
1) 원리
수력발전이란 물이 갖는 위치 에너지를 터빈(수차)을 통해 기계 에너지로 변환한 다음, 자기 에너지의 도움을 받아서 전기 에너지를 받는 방식
2) 개념도
3) 변환과정
(1) 위치에너지 -> 기계에너지
물이 가진 위치에너지는 베르누이의 정리에 의해 낙차만큼 압력에너지, 속도에너지로 상호변환되어 수차의 기계에너지로 변환된다.
\( {h_1} + {P_1 \over w} + {{{v_1}^2}\over 2g} = {h_2} + {P_2 \over w} + {{{v_2}^2}\over 2g} = H \)
(2) 기계적에너지 ->전기에너지
수차의 기계적 에너지는 발전기의 축으로 전달되어 계자권선을 회전시키고 이 회전에너지는 패러데이의 법칙에 의해 자속에너지의 형태로 변환된다.
4) 수력발전 특징
(1) 속응성(즉응성)이 매우 우수하여 첨두부하 시 사용이 가능하다.
(2) 친환경 에너지로써 대기오염 물질을 발생시키지 않는다.
(3) 열변환 과정이 없어서 효율이 매우 우수하다(60%이상)
2. 부하의 특징과 발전소 운용
1) 기저부하 발전소 요구조건
(1) 365일 24시간 내내 가동하여야 하므로 연료비가 적게 소요되어야 한다.
(2) 무중단으로 전력생산의 신뢰성이 요구되어 고장이 발생하지 않아야 한다.
(3) 1년 내내 운전하므로 고효율이어야 하고 유지관리비가 낮아야 한다.
(4) 자류식 수력, 원자력, 신예 대용량 화력발전소 등이 해당된다.
2) 중간부하 담당 발전소 요구조건
(1) 1일단위의 기동/정지의 반복이 요구되므로 기동/정지에 따른 손실이 적어야 한다.
(2) 가능한 속도 조정률이 적어야 한다.
(3) 신속한 기동이 가능하여야 한다.
(4) LNG화력, 석유화력, 복합화력(가스터빈+스팀터빈), 신예 중소용량 화력 발전소 등이 해당된다.
3) 첨두부하 담당 발전소 요구조건
(1) 부하변동에 대한 속응성(즉응성)이 좋아야 한다.
(2) 단시간에 출력변동이 가능하여야 하므로 속도조정률이 작아야 한다.