수·화력 병용 계통의 경제부하 배분

1) 개요

1. 수·화력 병용 계통의 운용 목적은, 화력의 총 연료비를 최소로 하기 위한 수력과 화력의 적절한 부하 분담이다.
2. 수·화력 병용 계통의 경제 운용 계산에 사용되는 계획방법
   (1) 평균 발생방식 (누적평균법): 일반, 순시 운용에 주로 사용.
   (2) 최대 절대치 구간, 월간 등의 단기 운용에 주로 사용.
   (3) 동적 계획법(DP법): 연간 운용 등의 장기 계획에 주로 사용.
3. 평균 발생방식(누적법)에 의한 수·화력 병용 계통의 경제 부하 배분(ELD)

[수·화력 병용 계통도]
        저수지
          ▲
          │
        수력
          │
        PW
          │
부하 PR ◄──── 화력
               PT

• PR: 화력 발전의 출력(MW)
• PW: 수력 발전의 출력(MW)
• PR: 부하

(1) 수급 조건(발생=소비)

• PT + PW = PR

(2) 목적 함수(총 연료비)

• FF + FW = F (단, FWO = rQ)
• Q: 물의 총 사용 적산치(㎥/㎥시) 단,
• FF = ∫₀ᵀ F0 dt : 대상기간 T에 있어서의 총 연료비(원)
• FW = ∫₀ᵀ Q dt : 대상기간 T에 있어서의 총 사용 유량(㎥)

2) 평가 함수

(=목적 함수 – 미정계수 × 수급조건)

• φ = FF + FW – λ (PT + PW – PR)

총 연료비 최소(경제 공지) 조건

(1)
∂φ/∂PT = dFF/dPT – λ = 0

(2)
∂φ/∂PW = dFW/dPW – λ = 0

따라서,
λ = dFF/dPT = dFW/dPW
(수·화력 병용 계통의 평균 발생방식)

3) 운용에 의한 평균 발생방식으로 주어지는 수·화력 병용 계통의 운용 지침

(1) 연간 운용에서 생각하면, 첨두 부하 시간에는 화력 발전의 출력을 증가시킬 필요가 있으며, 이에 따라 그 연료비도 커지게 된다.

(2) 수가 커질 경우, 평균 발생방식을 만족하기 위하여는
dQ/dP가 점점 커져야 하며, 이는 수력이 한 기간을 중심으로 운용되므로, 수력의 출력을 증가해야 한다.

(3) 즉, 수력 발전소는 첨두 부하 시간을 중심으로 발전하는 것이 좋다.
이것은 곧, 수력 발전소의 출력을 화력 발전소의 평균 연료비(λ)가 가능한 한 평탄하게 되도록 결정하는 것이 경제성을 의미한다.