KR101636374B1 - 해상풍력용 네모원가 스마트추정모듈을 통한 해상풍력 적정원가 보고장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에서는 종래 우리나라의 해상풍력단지가 아직 조성되지 않아 경제성이 얼마나 되고, 기기비용, 지지구조물비용, 계통연계비용이 얼마나 들지 정확하게 파악이 안돼, 정부 및 각 지자체에서 해상풍력단지의 조성에 소극적이고, 예산확보가 힘든 문제점을 개선하고자, 데이터베이스서버(100), DB 어댑터(200), 네모 원가 스마트추정모듈(300)로 구성됨으로서, 국내 환경에서의 대규모 해상풍력 해상풍력발전단지 원가를 추정할 수 있고, 이를 바탕으로 사업 계획에서부터 운영 단계까지 사업의 경제성을 확보하는 데 도움을 줄 수 있으며, 웹 기반의 해상풍력 적정원가보고시스템을 개발하여 국내 해상풍력단지 개발과정에서의 체계적인 원가 보고체계를 만들 수 있고, 해상풍력단지의 환경 조건 및 터빈 구성에 따른 연간에너지생산량(AEP), 해상풍력터빈의 제작 원가, 해상풍력의 부품 운송 및 설치원가, 해상풍력단지의 운영비 및 유지관리비용, 해상풍력단지의 사업타당성 및 AEP별 경제성 분석을 통해 국내 해상풍력 원가모델 개발을 고도화시킬 수 있으며, 새로운 비즈니스를 창출할 수 있는 해상풍력용 네모원가 스마트추정모듈을 통한 해상풍력 적정원가 보고장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
Description
본 발명에서는 국내 환경에서의 대규모 해상풍력 해상풍력발전단지 원가를 추정할 수 있고, 이를 바탕으로 사업 계획에서부터 운영 단계까지 사업의 경제성을 확보하는 데 도움을 줄 수 있으며, 웹 기반의 해상풍력 적정원가보고시스템을 개발하여 국내 해상풍력단지 개발과정에서의 체계적인 원가 보고체계를 만들 수 있는 해상풍력용 네모원가 스마트추정모듈을 통한 해상풍력 적정원가 보고장치 및 방법에 관한 것이다.
국내 해상풍력발전시장은 정부 정책적 필요성과 함께 지속적으로 성장하고 있다.
그리고, 한국전력과 발전 6개사는 2020년까지 약 42.5조원을 신재생에너지 발전원(11.5GW)에 투자할 계획을 밝혔으며, 해상풍력(6.7GW) 개발이 발전사의 RPS 제도 이행을 위한 주요 키(key)가 될 것으로 예상된다.
또한 정부는 2012년부터 서남해 해상풍력 실증단지(99.5MW) 개발 중이고, 최근 시범단지(400MW)에 대한 2단계 계획을 논의 중에 있다.
이처럼, 해상풍력발전단지 개발 사업은 사업 투자 규모가 크고 불확실성이 높은 한편, 공공사업적인 특성을 가지고 있다.
또한, 국내 해상풍력사업 경험이 무엇보다 부족하다.
이에 따라 단지 개발에 참여하는 다양한 이해관계자들은 사업의 적절한 투자비 산출 및 투명한 자금 집행에 대하여 높은 관심을 갖고, 투자비에 대한 체계적인 검증작업을 요구하고 있다.
하지만, 해상풍력발전 사업개발자는 해상풍력발전 사업 개발 및 건설단계에서 객관적/일관적인 기준으로 지속적인 원가를 추정하고, 이에 대한 적정성을 판단하여 정부나 기관에 보고해야 하나, 이를 뒷받침할 수 있는 적합한 관리도구 및 데이터베이스가 부재한 상황이다.
따라서, 해상풍력발전의 사업개발 및 건설단계, 추후관리단계에서 적합한 원가 관리도구 및 데이터베이스가 절실히 요구되고 있다.
상기의 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 국내 환경에서의 대규모 해상풍력 해상풍력발전단지 원가를 추정할 수 있고, 이를 바탕으로 사업 계획에서부터 운영 단계까지 사업의 경제성을 확보하는 데 도움을 줄 수 있으며, 웹 기반의 해상풍력 적정원가보고시스템을 개발하여 국내 해상풍력단지 개발과정에서의 체계적인 원가 보고체계를 만들 수 있고, 새로운 비즈니스를 창출할 수 있는 해상풍력용 네모원가 스마트추정모듈을 통한 해상풍력 적정원가 보고장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 해상풍력용 네모원가 스마트추정모듈을 통한 해상풍력 적정원가 보고장치는
해상풍력원가 추정에 필요한 기준정보 데이터를 DB데이터로 저장시키는 네모 데이터베이스서버(100)와,
네모 원가 스마트추정모듈와 네모데이터베이스서버 사이에 위치되고, 네모 원가 스마트추정모듈의 제어신호에 따라 구동되어, 네모데이터베이스서버에 저장된 기준정보데이터를 실시간으로 불러와서 입력시키는 DB 어댑터(200)와,
DB 어댑터를 통해 네모데이터베이스서버에 저장된 기준정보데이터를 입력받아 해상풍력단지의 환경 조건 및 터빈 구성에 따른 연간에너지생산량(AEP)을 연산제어시키고, 해상풍력터빈의 제작 원가, 그리고, 해상풍력의 부품 운송 및 설치원가를 연산제어시키며, 해상풍력단지의 운영비 및 유지관리비용을 연산제어시키고, 해상풍력단지의 사업타당성 및 AEP별 경제성 분석을 연산제어시켜 화면상에 표출시키는 네모 원가 스마트추정모듈(300)로 구성됨으로서 달성된다.
또한, 본 발명에 따른 해상풍력용 네모원가 스마트추정모듈을 통한 해상풍력 적정원가 생성방법은
네모 데이터베이스서버(100)에서 해상풍력원가 추정에 필요한 기준정보 데이터를 DB데이터로 저장시키는 단계(S10)와,
DB 어댑터(200)가 구동되어, 네모데이터베이스서버에 저장된 기준정보데이터를 실시간으로 불러와서 입력시키는 단계(S20)와,
네모 원가 스마트추정모듈(300)에서 기준정보데이터를 입력받아 해상풍력단지의 환경 조건 및 터빈 구성에 따른 연간에너지생산량(AEP)을 연산제어시키는 단계(S30)와,
네모 원가 스마트추정모듈(300)에서 기준정보데이터를 입력받아 해상풍력터빈의 제작 원가, 그리고, 해상풍력의 부품 운송 및 설치원가를 연산제어시키는 단계(S40)와,
네모 원가 스마트추정모듈(300)에서 기준정보데이터를 입력받아 해상풍력단지의 운영비 및 유지관리비용을 연산제어시키는 단계(S50)와,
네모 원가 스마트추정모듈(300)에서 기준정보데이터를 입력받아 해상풍력단지의 사업타당성을 연산제어시키는 단계(S60)와,
네모 원가 스마트추정모듈(300)에서 기준정보데이터를 입력받아 AEP별 경제성 분석을 연산제어시키는 단계(S70)로 이루어짐으로서 달성된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 AEP모듈, 터빈원가분석모듈, BOS 모듈, BOS T&I 모듈, O&M 모듈, 재무분석프로세서모듈을 통해 클라이언트가 요구하는 맞춤형 해상풍력원가를 추정해서 화면상에 표출시킬 수 있고, 저비용으로 정확하고 빠르게 해상풍력원가 추정 결과를 제공할 수 있으며, 사업타당성 분석에 필요한 기본원가정보들을 네모 원가모델(Nemo Cost Model)과 다른 기준모델과 연계하여 자동적으로 총투자비, 수익 및 지출을 도출시켜, 투자구조 및 재무조건 등을 바탕으로 프로젝트의 현금흐름을 추정하여 다양한 사업타당성 지표를 비교분석시킬 수 있고, 무엇보다 해상풍력발전을 통한 연간 에너지 생산량(AEP) 예측치를 4단계 모드별로 제시할 수 있어, 정부기관 및 각 지자체에서 각 연간 에너지 생산량(AEP)별 경제성 분석에 따른 자금확보와 정책사업을 활발히 수행시킬 수 있는 좋은 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 해상풍력용 네모원가 스마트추정모듈을 통한 해상풍력 적정원가 보고장치(1)의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 2는 본 발명에 따른 네모 데이터베이스서버(100), DB 어댑터(200), 네모 원가 스마트추정모듈(300)로 이루어진 해상풍력용 네모원가 스마트추정모듈을 통한 해상풍력 적정원가 보고장치(1)의 구성을 도시한 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 네모 원가 스마트추정모듈의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 4는 본 발명에 따른 응용프로그램 인터페이스부의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 5는 본 발명에 따른 맞춤형원가연산제어부의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 6은 본 발명에 따른 AEP모듈의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 7은 본 발명에 따른 민감도 케이스별 AEP 추정부를 통해 풍력발전사업시, 발생될 수 있는 불확실성 리스크 요소를 산정해서 AEP를 추정시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 8은 본 발명에 따른 민감도 케이스별 AEP 추정부의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 9는 본 발명에 따른 터빈원가분석모듈의 구성요소를 도시한 구성도,
도 10은 본 발명에 따른 터빈원가추정프로세스부와 부품별비용산출부로 이루어진 터빈원가분석모듈의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 11은 본 발명에 따른 부품별비용산출부를 도시한 블럭도,
도 12는 본 발명에 따른 BOS모듈의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 13은 본 발명에 따른 O&M 모듈의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 14는 본 발명에 따른 로그인설정부를 통해 화면상에 이메일과 비밀번호 입력창을 활성화시켜 로그인시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 15는 본 발명에 따른 프로젝트메인화면프레임을 통해프로젝트 메인화면상에서 프로젝트명, 사업시작일자, 결과기준연도, 등록일을 표출시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 16은 본 발명에 따른 프로젝트보조화면프레임을 통해 해상풍력발전사업의 프로젝트정보를 보조화면상에 표출시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 17은 본 발명에 따른 기술조건설정부를 통해 해상풍력발전에 필요한 토지, 개발비용, 해상풍력터빈, 기초구조물, 운송 및 설치비용, 기타비용을 설정시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 18은 본 발명에 따른 재무조건설정부를 통해 해상풍력발전에 필요한 재무조건을 설정시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 19는 본 발명에 따른 분석옵션설정부를 통해 민감도 케이스별 AEP 추정부와 연계시킨 상태에서 불확실성요인과 민감도분석항목을 설정시켜 민감도 케이스별 AEP 추정부로 전달시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 20는 본 발명에 따른 분석결과화면표출부를 통해 3D 모델링화면과 동시에 연간발전량, 총사업비, LCOE결과값이 표출시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 21은 본 발명에 따른 AEP모듈을 통해 해상풍력단지 환경조건 및 터빈 구성을 바탕으로 대상 해상풍력단지에서의 발전량을 연산시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 22는 본 발명에 따른 터빈원가분석모듈을 통해 풍력발전의 구성요소인 터빈의 제작 원가를 추정하는 것을 도시한 일실시예도,
도 23은 본 발명에 따른 재무분석프로세서모듈을 통해 분석을 위해 필요한 기본 원가 정보들을 다른 분석모듈로부터 연계하여 자동적으로 총 투자비, 수익 및 지출이 도출되고, 투자구조와 재무조건을 바탕으로 사업 운영기간 동안의 현금흐름을 추정하여 사업타당성 지표를 산출시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 24는 본 발명에 따른 해상풍력용 네모원가 스마트추정모듈을 통한 해상풍력 적정원가 생성방법을 도시한 순서도.
도 2는 본 발명에 따른 네모 데이터베이스서버(100), DB 어댑터(200), 네모 원가 스마트추정모듈(300)로 이루어진 해상풍력용 네모원가 스마트추정모듈을 통한 해상풍력 적정원가 보고장치(1)의 구성을 도시한 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 네모 원가 스마트추정모듈의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 4는 본 발명에 따른 응용프로그램 인터페이스부의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 5는 본 발명에 따른 맞춤형원가연산제어부의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 6은 본 발명에 따른 AEP모듈의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 7은 본 발명에 따른 민감도 케이스별 AEP 추정부를 통해 풍력발전사업시, 발생될 수 있는 불확실성 리스크 요소를 산정해서 AEP를 추정시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 8은 본 발명에 따른 민감도 케이스별 AEP 추정부의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 9는 본 발명에 따른 터빈원가분석모듈의 구성요소를 도시한 구성도,
도 10은 본 발명에 따른 터빈원가추정프로세스부와 부품별비용산출부로 이루어진 터빈원가분석모듈의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 11은 본 발명에 따른 부품별비용산출부를 도시한 블럭도,
도 12는 본 발명에 따른 BOS모듈의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 13은 본 발명에 따른 O&M 모듈의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 14는 본 발명에 따른 로그인설정부를 통해 화면상에 이메일과 비밀번호 입력창을 활성화시켜 로그인시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 15는 본 발명에 따른 프로젝트메인화면프레임을 통해프로젝트 메인화면상에서 프로젝트명, 사업시작일자, 결과기준연도, 등록일을 표출시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 16은 본 발명에 따른 프로젝트보조화면프레임을 통해 해상풍력발전사업의 프로젝트정보를 보조화면상에 표출시키는 것을 도시한 일실시예도,
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도 18은 본 발명에 따른 재무조건설정부를 통해 해상풍력발전에 필요한 재무조건을 설정시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 19는 본 발명에 따른 분석옵션설정부를 통해 민감도 케이스별 AEP 추정부와 연계시킨 상태에서 불확실성요인과 민감도분석항목을 설정시켜 민감도 케이스별 AEP 추정부로 전달시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 20는 본 발명에 따른 분석결과화면표출부를 통해 3D 모델링화면과 동시에 연간발전량, 총사업비, LCOE결과값이 표출시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 21은 본 발명에 따른 AEP모듈을 통해 해상풍력단지 환경조건 및 터빈 구성을 바탕으로 대상 해상풍력단지에서의 발전량을 연산시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 22는 본 발명에 따른 터빈원가분석모듈을 통해 풍력발전의 구성요소인 터빈의 제작 원가를 추정하는 것을 도시한 일실시예도,
도 23은 본 발명에 따른 재무분석프로세서모듈을 통해 분석을 위해 필요한 기본 원가 정보들을 다른 분석모듈로부터 연계하여 자동적으로 총 투자비, 수익 및 지출이 도출되고, 투자구조와 재무조건을 바탕으로 사업 운영기간 동안의 현금흐름을 추정하여 사업타당성 지표를 산출시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 24는 본 발명에 따른 해상풍력용 네모원가 스마트추정모듈을 통한 해상풍력 적정원가 생성방법을 도시한 순서도.
먼저, 본 발명에서 설명되는 해상풍력발전은 수력학적인 힘을 받는 바다에 풍력터빈을 설치하여 전력생산을 하는 것을 말한다.
이는 해상풍력 지지구조물로서, 모노파일타입, 중력베이스 타입, 재킷타입으로 나뉘어 구성된다.
또한, 본 발명에서 설명되는 해상풍력 적정원가에서 적정원가는 사업시 업체에서 제시하는 견적가가 아닌, 기술적 요소를 토대로 통계적으로 계산한 원가로서, 엔지니어링 관점에서의 알맞고 바른 가격(비용)을 말한다.
즉, 해상풍력단지의 환경 조건 및 터빈 구성에 따른 연간에너지생산량(AEP), 해상풍력터빈의 제작 원가, 해상풍력의 부품 운송 및 설치원가, 해상풍력단지의 운영비 및 유지관리비용, 해상풍력단지의 사업타당성 분석, AEP별 경제성 분석을 토탈솔루션으로 믹싱시켜 국내 환경에서의 대규모 해상풍력 해상풍력발전단지 원가를 추정할 수 있고, 이를 바탕으로 사업 계획에서부터 운영 단계까지 사업의 경제성을 확보할 수 있는 맞춤형기준원가를 말한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 첨부하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 해상풍력용 네모원가 스마트추정모듈을 통한 해상풍력 적정원가 보고장치(1)의 구성요소를 도시한 블럭도에 관한 것으로, 이는 웹기반 분석시스템으로서, 해상풍력발전사업의 체계적인 원가관리 및 보고체계를 수립할 수 있는 장치이다.
상기 해상풍력 적정원가 보고장치는 해상풍력발전 사업 개발 및 건설, 운영 단계별 해상풍력단지 적정 원가를 추정할 수 있고, 개발자가 제시하는 원가와 모델에서 추정되는 적정 원가의 비교 분석을 통한 원가 적정성을 분석할 수 있으며, 원가 트래킹(tracking) 및 시나리오를 분석할 수 있고, 해상풍력발전 대상 단지에 대한 원가 리스크를 분석할 수 있고, 자동화된 분기별/연도별 원가 보고서 및 재무 분석 보고서를 자동으로 생성시킬 수 있는 특성을 가진다.
상기 해상풍력 적정원가 보고장치는 네모 데이터베이스서버(100), DB 어댑터(200), 네모 원가 스마트추정모듈(300)로 구성된다.
먼저, 본 발명에 따른 네모 데이터베이스서버(100)에 관해 설명한다.
상기 네모 데이터베이스서버(100)는 해상풍력원가 추정에 필요한 기준정보 데이터를 DB데이터로 저장시키는 역할을 한다.
다음으로, 본 발명에 따른 DB 어댑터(200)에 관해 설명한다.
상기 DB 어댑터(200)는 네모 원가 스마트추정모듈와 네모데이터베이스서버 사이에 위치되고, 네모 원가 스마트추정모듈의 제어신호에 따라 구동되어, 네모데이터베이스서버에 저장된 기준정보데이터를 실시간으로 불러와서 입력시키는 역할을 한다.
다음으로, 본 발명에 따른 네모 원가 스마트추정모듈(300)에 관해 설명한다.
상기 네모 원가 스마트추정모듈(300)은 DB 어댑터를 통해 네모데이터베이스서버에 저장된 기준정보데이터를 입력받아 해상풍력단지의 환경 조건 및 터빈 구성에 따른 연간에너지생산량(AEP)을 연산제어시키고, 해상풍력터빈의 제작 원가, 그리고, 해상풍력의 부품 운송 및 설치원가를 연산제어시키며, 해상풍력단지의 운영비 및 유지관리비용을 연산제어시키고, 해상풍력단지의 사업타당성 및 AEP별 경제성 분석을 연산제어시켜 화면상에 표출시키는 역할을 한다.
이는 도 3에 도시한 바와 같이, 맞춤형원가마스터부(310), 응용프로그램 인터페이스부(320), 임시데이터저장부(330), 데이터송수신부(340), 맞춤형원가연산제어부(350)로 구성된다.
첫째, 본 발명에 따른 맞춤형원가마스터부(310)에 관해 설명한다.
상기 맞춤형원가마스터부(310)는 해상풍력원가 추정에 따른 클라이언트의 원가산출 요구를 분석하고, 네모데이터베이스서버에 저장된 기준정보데이터를 바탕으로 클라이언트가 요구하는 맞춤형 해상풍력원가를 추정해서 화면상에 표출시키는 역할을 한다.
둘째, 본 발명에 따른 응용프로그램 인터페이스부(320)에 관해 설명한다.
상기 응용프로그램 인터페이스부(320)는 해상풍력설계에 관련된 응용프로그램과, 네모데이터베이스서버를 연결하여 API(Application Programming Interface)를 통해 데이터의 변환과 전달을 처리하는 역할을 한다.
이는 도 4에서 도시한 바와 같이, 로그인설정부(321), 프로젝트관리부(322), 기술조건설정부(323), 재무조건설정부(324), 분석옵션설정부(325), 분석결과화면표출부(326)로 구성된다.
상기 로그인설정부(321)는 도 14에서 도시한 바와 같이, 화면상에 이메일과 비밀번호 입력창을 활성화시켜 로그인시키는 역할을 한다.
상기 프로젝트관리부(322)는 화면상에 해상풍력발전사업의 프로젝트를 관리시키는 역할을 한다.
이는 프로젝트메인화면프레임(322a), 프로젝트보조화면프레임(322b)으로 구성된다.
상기 프로젝트메인화면프레임(322a)은 도 15에서 도시한 바와 같이, 프로젝트 메인화면상에서 프로젝트명, 사업시작일자, 결과기준연도, 등록일을 표출시키는 역할을 한다.
상기 프로젝트보조화면프레임(322b)은 도 16에서 도시한 바와 같이, 해상풍력발전사업의 프로젝트정보를 보조화면상에 표출시키는 역할을 한다.
이는 프로젝트정보 입력부, 단지정보 입력부, 지역정보 입력부, 건설가정 입력부, 운영가정 입력부로 구성된다.
상기 기술조건설정부(323)는 도 17에서 도시한 바와 같이, 해상풍력발전에 필요한 토지, 개발비용, 해상풍력터빈, 기초구조물, 운송 및 설치비용, 기타비용을 설정시키는 역할을 한다.
여기서 기타비용은 어업피해보상비, 설계비, 감리비, 어업피해 조상용역비, SPC운영비, 예비비, 계통연계설계비, 계통연계감리비, 어민특별보상금으로 구성된다.
상기 재무조건설정부(324)는 도 18에서 도시한 바와 같이, 해상풍력발전에 필요한 재무조건을 설정시키는 역할을 한다.
상기 재무조건으로는 수익성산출기점, 회계연도시작일, 회계연도 종료일, 타인자본부채비율, SMP,가격, 자기자본조달가정, 타인자본조달가정, 선순위차입금으로 구성된다.
상기 분석옵션설정부(325)는 도 19에 도시한 바와 같이, 민감도 케이스별 AEP 추정부와 연계시킨 상태에서 불확실성요인과 민감도분석항목을 설정시켜 민감도 케이스별 AEP 추정부로 전달시키는 역할을 한다.
이는 불확실성요인선택부, 민감도분석항목선택부로 구성된다.
상기 분석결과화면표출부(326)는 AEP(Annual Energy Production)모듈(351), 터빈원가분석모듈(352), BOS(Blance of system) 모듈(353), BOS T&I(BOS transport and Installation) 모듈(354), O&M(Operation & Maintenance) 모듈(355), 재무분석프로세서모듈(356)을 통해 연산된 해상풍력발전의 맞춤형 원가를 화면상에 표출시키는 역할을 한다.
이는 도 20에서 도시한 바와 같이, 3D 모델링화면과 동시에 연간발전량, 총사업비, LCOE결과값이 표출된다.
셋째, 본 발명에 따른 임시데이터저장부(330)에 관해 설명한다.
상기 임시데이터저장부(330)는 네모데이터베이스서버로부터 입력된 해상풍력원가 추정에 필요한 기준정보 데이터와, 기준정보데이터의 특성과 저장된 위치를 갖는 메타데이터를 저장시키는 역할을 한다.
넷째, 본 발명에 따른 데이터송수신부(340)에 관해 설명한다.
상기 데이터송수신부(340)는 네트워크존망을 형성시켜, 기준정보데이터, 메타데이터, 해상풍력원가 데이터를 이웃하는 또 다른 클라이언트 컴퓨터로 송수신시키는 역할을 한다.
다섯째, 본 발명에 따른 맞춤형원가연산제어부(350)에 관해 설명한다.
상기 맞춤형원가연산제어부(350)는 맞춤형원가마스터부, 응용프로그램 인터페이스부, 임시데이터저장부, 데이터송수신부와 연결되어, 각 기기의 전반적인 동작을 제어하고, 맞춤형원가마스터부에서 입력되는 입력값에 따라 해상풍력단지의 환경 조건 및 터빈 구성에 따른 연간에너지생산량(AEP), 해상풍력터빈의 제작 원가, 해상풍력의 부품 운송 및 설치원가, 해상풍력단지의 운영비 및 유지관리비용, 해상풍력단지의 사업타당성 분석, AEP별 경제성 분석을 연산제어시키는 역할을 한다.
이는 도 5에 도시한 바와 같이, AEP(Annual Energy Production)모듈(351), 터빈원가분석모듈(352), BOS(Blance of system) 모듈(353), BOS T&I(BOS transport and Installation) 모듈(354), O&M(Operation & Maintenance) 모듈(355), 재무분석프로세서모듈(356) 중 어느 하나가 선택되어 구성된다.
[AEP(
Annual
Energy
Production
)모듈]
상기 AEP모듈(351)은 도 21에 도시한 바와 같이, 해상풍력단지 환경조건 및 터빈 구성을 바탕으로 대상 해상풍력단지에서의 발전량을 연산시키는 역할을 한다.
즉, 부지의 기상 조건(평균 풍속과 풍속 분포)에 따라 선정된 해상풍력발전의 터빈 모델에 대한 보정된 성능 곡선을 산출한 후, 연간 에너지 생산량 및 선정된 터빈의 용량 요소(Capacity factor)를 추정하도록 구성된다.
이때, 도 6에 도시한 바와 같이, 와이블분포 형태모수부(Weibull shape factor)(351a)가 포함되어 구성된다.
상기 와이블분포 형태모수부(Weibull shape factor)(351a)는 풍력발전단지 대상지에서 풍속분포를 와이블분포(Weibull) 함수를 이용하여, 풍속분포를 분석시키는 역할을 한다.
이는 디폴트값으로 레일리 분포를 형상하는 형상팩터2(shape factor 2)를 사용한다.
상기 와이블분포 형태모수부(Weibull shape factor)는 풍력발전단지 대상지에서의 풍속 분포를 결정하기 때문에 평균 풍속과 함께 발전량과 밀접하게 연관된다.
상기 AEP모듈은 미리 연산된 무손실 발전량에 대하여 단지효율 및 추가적인 손실(전기적, 환경적)률을 적용시켜 손실발전량을 연산시키도록 구성된다.
이를 통해 해상풍력대상단지에서의 AEP 연산에 대한 불확도를 고려한 민감도를 케이스별로 AEP를 추정함으로 도출할 수가 있다.
여기서, 민감도 케이스별 AEP 추정부(351b)는 도 7에 도시한 바와 같이, 예측과정에서의 다양한 불확실성 요소에 따라 실제 에너지 생산량이 경제성 평가 당시의 예측치 보다 적을 수 있어, 풍력발전사업시, 발생될 수 있는 불확실성 리스크 요소를 산정해서 AEP를 추정시키는 역할을 한다.
이때, 불확실성 리스크 요소는 풍황 측정 정확도, 상관관계, 과거 데이터 수집 기간에서의 바람 연동성, 수직적 외삽, 향후 바람 변동성, 유체 및 후류모델성, 손실률 등으로 구성된다.
본 발명에 따른 민감도 케이스별 AEP 추정부(351b)는 도 8에 도시한 바와 같이, 민감도 케이스별로 제1민감도추정모드(351b-1), 제2 민감도추정모드(351b-2), 제3 민감도추정모드(351b-3)로 나뉘어 구성된다.
상기 제1 민감도추정모드(351b-1)는 예측된 AEP보다 실제 생산량이 더 높거나 낮을 확률이 50% 인 것을 추정하는 역할을 한다.
상기 제2 민감도추정모드(351b-2)는 예측된 AEP보다 실제 생산량이 더 높을 확률이 75%인 것을 추정하는 역할을 한다.
상기 제3 민감도추정모드(351b-3)는 예측된 AEP보다 실제 생산량이 더 높을 확률이 90% 인 것을 추정하는 역할을 한다.
상기 AEP 모듈은 주요입력값으로서, 터빈모델, 와이블분포 형태모수부, 평균풍속, 부가손실, 허브높이, 유효성, 터빈파워곡선, 로터직경, 불확정성이 구성된다.
그리고, 주요결과값으로서, 일별에너지출력값, 터빈당 AEP(연간에너지생산량)값이 구성된다.
여기서, 해상풍력단지의 연간에너지 생산량(AEP)와 용량요소(Capacity factor)는 에너지 생산에 사용되는 터빈 모델과 해당 부지의 풍속함수로서 사용된다.
그리고, 해상 부지의 풍속데이터는 최소 1년간 수집되며, 타 부지의 풍속 데이터와 함께 와이블분포 형태모수를 도출하는데 사용된다.
또한, 해상풍력단지 부지에서의 주요 고려사항으로는 고도, 풍속전단지수, 풍속계의 높이 등이 있으며, 터빈의 경우 허브 높이, 정격출력, 이용률, 성능 저감률, 정격속도 등이 풍황 조건에 성능곡선을 조정하는데 사용된다.
또한, 터빈의 조정된 성능 곡선은 터빈의 에너지 산출량과 주어진 조건에 맞는 터빈의 용량요소(Capacity factor)를 산출하는데 활용된다.
본 발명에 따른 AEP 모듈을 통해 대상 해상풍력단지의 단지효율 및 추가적인 손실률을 적용하여 최종적으로 해상풍력단지의 연간에너지 생산량을 산출해낼 수가 있다.
[터빈원가분석모듈]
상기 터빈원가분석모듈(352)는 도 9 및 도 22에 도시한 바와 같이, 풍력발전의 구성요소인 터빈의 제작 원가를 추정하는 역할을 한다.
이는 도 10에 도시한 바와 같이, 터빈원가추정프로세스부(352a)로 구성된다.
상기 터빈원가추정프로세스부는 1차로 설계요소를 반영한 터빈 부품별 무게 및 제작비에 따른 원가를 도출한 후, 2차로 터빈 원가 변동 요인에 의한 추가적인 제작비 및 원가변동값을 도출해서 터빈 원가를 추정시키는 역할을 한다.
이때, 주요 입력값으로서, 터빈을 구성하는 컴포넌트별 설계요소 및 자재단가, 터빈제조 인건비/수익마진/품질보증비용 단가, 주요 원자재 가격, 에너지 가격, 환율, 터빈수입비중으로 구성된다.
상기 입력값에 따른 결과값으로는 터빈을 구성하는 컴포넌트 별 무게 및 원가, 터빈제조원가 총합으로 구성된다.
상기 터빈원가분석모듈은 부품별비용산출부(352b)가 포함되어 구성된다.
상기 부품별비용산출부(352b)는 해상풍력터빈의 부품별 무게 및 원가에 대한 비용을 산출시키는 역할을 한다.
이는 도 11에 도시한 바와 같이, 블레이드비용산출부(352b-1), 허브비용산출부(352b-2), 저속샤프트비용산출부(352b-3), 기어박스비용산출부(352b-4), 발전기비용산출부(352b-5), 타워비용산출부(352b-6)로 구성된다.
상기 블레이드비용산출부(352b-1)는 터빈 로터 직경과의 관계식으로 블레이드 무게 및 단가를 도출하여 총비용을 산출하는 역할을 한다.
상기 허브비용산출부(352b-2)는 허브구조비용 및 베이드 피치 매커니즘 비용을 합산해서, 설계 후 각 요소의 가중치에 대해 Kg당 단가를 곱한 값으로 비용을 산출시키는 역할을 한다.
상기 저속샤프트비용산출부(352b-3)는 구동렬 유형 및 샤프트 제조에 사용되는 재료를 기반으로 구성되며, 동 비용은 해당 재료들의 비용은 각각 사용되는 재료에 kg당 단가를 곱하여 비용을 산출시키는 역할을 한다.
상기 기어박스비용산출부(352b-4)는 기어박스의 단계 수, 기어 트레인 유형, 기어박스 유형, 제어 유형, 로터 회전 속도 및 기어박스 제조시 사용되는 재료를 기반으로 비용을 산출시키는 역할을 한다.
이는 설계 후 각 요소의 가중치에 대해 kg당 단가를 곱한 값으로 비용이 산출된다.
상기 발전기 비용산출부(352b-5)는 발전유형, 발전률, 유도 발전기 보정 계수간 상관 관계를 기반으로 하며, 동 비용은 설계 후 산출된 가중치에 kg당 단가를 곱하여 비용을 산출시키는 역할을 한다.
상기 타워비용산출부(352b-6)는 타워의 직경 및 두께를 최적화시킨 후, 무게를 연산시킨 상태에서 설계 후 각 요소의 가중치에 kg 당 단가를 곱하여 비용을 산출시키는 역할을 한다.
[
BOS
모듈]
상기 BOS모듈(353)은 해상풍력발전의 계통부문과 지지구조부문을 고려하여 제작원가를 추정하는 역할을 한다.
이는 도 12에 도시한 바와 같이, 계통원가도출부(353a), 지지구조물원가도출부(353b)로 구성된다.
상기 계통원가도출부(353a)는 해상풍력발전 대상지 조건에 따른 망길이 및 단가를 바탕으로 내외부망 원가, 해상변전소 개수에 따른 원가 및 네트워크 연결 비용을 합하여 총 원가를 도출시키는 역할을 한다.
이는 네트워크연결비용, 케이블비용, 해상변전소비용을 합하여 총 원가를 도출하도록 구성된다.
상기 지지구조물원가도출부(353b)는 토양 타입에 따른 수심 및 지지구조물 구게와의 상관관계식을 통하여 무게를 산출하고, 단가를 적용하여 총 원가를 도출시키는 역할을 한다.
이는 지지구조물 비용, 지지구조물연결비용, 조달비용을 합하여 총 원가를 도출하도록 구성된다.
상기 BOS 모듈은 입력값으로, 대지 용량(Farm capacity)과 대지효율(Farm efficiency), 해수거리, 해수깊이, 기초형식, 토양타입, 로터 직경, 보스구성 컴포넌트(내부망, 외부망, 해상변전소, 네트워크연결, 지지구조물 등) 별 단가로 구성된다.
그리고, 결과값으로, 지지구조물 무게, BOS 구성, 컴포넌트별 원가로 구성된다.
[
BOS
T&I 모듈]
상기 BOS T&I 모듈(354)은 해상풍력단지 건설시, 설치 대상별 선박조합유형에 따라 설치선이 정해지고, 각 설치선의 적재용량이나 이동속도, 대여단가(유지단가)의 특성이 정해지는 점을 이용하여, 대상단지에서의 각 설치대상별 운송 및 설치시간을 추정하고, 단가를 적용하여 운송 및 설치원가를 산출시키는 역할을 한다.
이는 입력값으로, 운송 및 설치대상(터빈, 지지구조물, 케이블, 해상변전소, 스코어 프로텍션)별 설치선 유형 및 모델, 운송시간, 설치선 단가, 날씨조절요소가 포함되어 구성된다.
그리고, 결과값으로, 운송 및 설치 대상별 설치 시간 및 원가가 포함되어 구성된다.
상기 날씨조절요소(Weather adjustment factor)=(Number of Data values within the acceptable range/Total number of data points)*100%로 구성된다.
[O&M 모듈]
상기 O&M(Operation & Maintenance) 모듈(355)은 해상풍력발전의 운영비와 유지관리비를 추정해서 산출시키는 역할을 한다.
이는 도 13에 도시한 바와 같이, 운영비용산출부(355a), 유지관리비용산출부(355b)로 구성된다.
상기 운영비용산출부(355a)는 보험, 임차비용, 인건비의 단지 운영비용을 고려하여 산출시키는 역할을 한다.
상기 유비관리비용산출부(355b)는 해상풍력발전의 고장유형 및 고장율, 유지관리전략, 수송 및 리프트 선박과 장비에 대한 특성, 기상조건을 바탕으로 한 확률 모형에 의해 결정해서 유지관리비용을 산출시키는 역할을 한다.
상기 O&M 모듈은 입력값으로, 운영비(보험비용, 임차료, 인건비), 예방관리 및 고장 정비를 위한 선박 유형 및 단가, 해상풍력단지 고장 유형별 고장율, 수리시간, 인건비/자재비 단가, 날씨조절요소가 포함되어 구성된다.
그리고, 출력값으로, 예방보수비용산출부, 보수유지비용산출부, 총O&M비용이 포함되어 구성된다.
상기 예방보수비용산출부는 연중 주기적인 검사 및 소모품 교체 작업이 포함되어, 이때 필요한 인력, 시간, 이동수단 및 단가, 소모품 소비량 및 비용을 입력하여 연간 비용을 추정해서 산출시키는 역할을 한다.
상기 보수유지비용산출부는 연중 해상풍력발전기에서 발생할 수 있는 각 부품 및 시스템에 대한 개별 고장율을 바탕으로 고장 특성에 따라 고장 유형을 나누어 각 유형 별 수리에 필요한 비용을 산정하여 연간 비용을 확률적으로 추정해서 산출시키는 역할을 한다.
[재무분석프로세서모듈]
상기 재무분석프로세서모듈(356)은 도 23에 도시한 바와 같이, 분석을 위해 필요한 기본 원가 정보들을 다른 분석모듈로부터 연계하여 자동적으로 총 투자비, 수익 및 지출이 도출되고, 투자구조와 재무조건을 바탕으로 사업 운영기간 동안의 현금흐름을 추정하여 사업타당성 지표를 산출시키는 역할을 한다.
이는 입력값으로서, 환율, 대출 비율 및 대출 조건, 어업보상비/예비비 비율, 할인율, 이자율, SMP 가격 시나리오, REC 가격, 세율, 대출수수료가 포함되어 구성된다.
그리고, 결과값으로서, NPV(순현재가치 ; Net Present Value), IRR(내부수익률), DSCR(부채상환계수 : Debt-Service Coverage Ratio), LCOE(에너지균등화비용 : Levelized Cost of Energy)가 포함되어 구성된다.
이하, 본 발명에 따른 해상풍력용 네모원가 스마트추정모듈을 통한 해상풍력 적정원가 생성방법의 구체적인 과정에 관해 설명한다.
먼저, 도 24에 도시한 바와 같이, 네모 데이터베이스서버(100)에서 해상풍력원가 추정에 필요한 기준정보 데이터를 DB데이터로 저장시킨다(S10).
다음으로, DB 어댑터(200)가 구동되어, 네모데이터베이스서버에 저장된 기준정보데이터를 실시간으로 불러와서 입력시킨다(S20).
다음으로, 네모 원가 스마트추정모듈(300)에서 기준정보데이터를 입력받아 해상풍력단지의 환경 조건 및 터빈 구성에 따른 연간에너지생산량(AEP)을 연산제어시킨다(S30).
다음으로, 네모 원가 스마트추정모듈(300)에서 기준정보데이터를 입력받아 해상풍력터빈의 제작 원가, 그리고, 해상풍력의 부품 운송 및 설치원가를 연산제어시킨다(S40).
다음으로, 네모 원가 스마트추정모듈(300)에서 기준정보데이터를 입력받아 해상풍력단지의 운영비 및 유지관리비용을 연산제어시킨다(S50).
다음으로, 네모 원가 스마트추정모듈(300)에서 기준정보데이터를 입력받아 해상풍력단지의 사업타당성을 연산제어시킨다(S60).
끝으로, 네모 원가 스마트추정모듈(300)에서 기준정보데이터를 입력받아 AEP별 경제성 분석을 연산제어시킨다(S70).
1 : 해상풍력원가 추정관리장치 100 : 데이터베이스서버
200 : DB 어댑터 300 : 네모 원가 스마트추정모듈
200 : DB 어댑터 300 : 네모 원가 스마트추정모듈
Claims (6)
- 해상풍력원가 추정에 필요한 기준정보 데이터를 DB데이터로 저장시키는 네모 데이터베이스서버(100)와,
네모 원가 스마트추정모듈와 네모데이터베이스서버 사이에 위치되고, 네모 원가 스마트추정모듈의 제어신호에 따라 구동되어, 네모데이터베이스서버에 저장된 기준정보데이터를 실시간으로 불러와서 입력시키는 DB 어댑터(200)와,
DB 어댑터를 통해 네모데이터베이스서버에 저장된 기준정보데이터를 입력받아 해상풍력단지의 환경 조건 및 터빈 구성에 따른 연간에너지생산량(AEP)을 연산제어시키고, 해상풍력터빈의 제작 원가, 그리고, 해상풍력의 부품 운송 및 설치원가를 연산제어시키며, 해상풍력단지의 운영비 및 유지관리비용을 연산제어시키고, 해상풍력단지의 사업타당성 및 AEP별 경제성 분석을 연산제어시켜 화면상에 표출시키는 네모 원가 스마트추정모듈(300)로 구성되는 해상풍력용 네모원가 스마트추정모듈을 통한 해상풍력 적정원가 보고장치에 있어서,
상기 네모 원가 스마트추정모듈(300)은
해상풍력원가 추정에 따른 클라이언트의 원가산출 요구를 분석하고, 네모데이터베이스서버에 저장된 기준정보데이터를 바탕으로 클라이언트가 요구하는 맞춤형 해상풍력원가를 추정해서 화면상에 표출시키는 맞춤형원가마스터부(310)와,
해상풍력설계에 관련된 응용프로그램과, 네모데이터베이스서버를 연결하여 API(Application Programming Interface)를 통해 데이터의 변환과 전달을 처리하는 응용프로그램 인터페이스부(320)와,
네모데이터베이스서버로부터 입력된 해상풍력원가 추정에 필요한 기준정보 데이터와, 기준정보데이터의 특성과 저장된 위치를 갖는 메타데이터를 저장시키는 임시데이터저장부(330)와,
네트워크존망을 형성시켜, 기준정보데이터, 메타데이터, 해상풍력원가 데이터를 이웃하는 또 다른 클라이언트 컴퓨터로 송수신시키는 데이터송수신부(340)와,
맞춤형원가마스터부, 응용프로그램 인터페이스부, 임시데이터저장부, 데이터송수신부와 연결되어, 각 기기의 전반적인 동작을 제어하고, 맞춤형원가마스터부에서 입력되는 입력값에 따라 해상풍력단지의 환경 조건 및 터빈 구성에 따른 연간에너지생산량(AEP), 해상풍력터빈의 제작 원가, 해상풍력의 부품 운송 및 설치원가, 해상풍력단지의 운영비 및 유지관리비용, 해상풍력단지의 사업타당성 분석, AEP별 경제성 분석을 연산제어시키는 맞춤형원가연산제어부(350)로 구성되는 것을 특징으로 하는 해상풍력용 네모원가 스마트추정모듈을 통한 해상풍력 적정원가 보고장치.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 맞춤형원가연산제어부(350)는
해상풍력단지 환경조건 및 터빈 구성을 바탕으로 대상 해상풍력단지에서의 발전량을 연산시키는 AEP모듈(351)과,
풍력발전의 구성요소인 터빈의 제작 원가를 추정하는 터빈원가분석모듈(352)과,
해상풍력발전의 계통부문과 지지구조부문을 고려하여 제작원가를 추정하는 BOS 모듈(353)과,
해상풍력단지 건설시, 설치 대상별 선박조합유형에 따라 설치선이 정해지고, 각 설치선의 적재용량이나 이동속도, 대여단가(유지단가)의 특성이 정해지는 점을 이용하여, 대상단지에서의 각 설치대상별 운송 및 설치시간을 추정하고, 단가를 적용하여 운송 및 설치원가를 산출시키는 BOS T&I 모듈(354)과,
해상풍력발전의 운영비와 유지관리비를 추정해서 산출시키는 O&M 모듈(355)과,
분석을 위해 필요한 기본 원가 정보들을 다른 분석모듈로부터 연계하여 자동적으로 총 투자비, 수익 및 지출이 도출되고, 투자구조와 재무조건을 바탕으로 사업 운영기간 동안의 현금흐름을 추정하여 사업타당성 지표를 산출시키는 재무분석프로세서모듈(356) 중 어느 하나가 선택되어 구성되고;,
상기 AEP모듈(351)은
예측된 AEP보다 실제 생산량이 더 높거나 낮을 확률이 각각 50% 인 것을 추정하는 제1 민감도추정모드(351b-1)와,
예측된 AEP보다 실제 생산량이 더 높을 확률이 75%인 것을 추정하는 제2 민감도추정모드(351b-2)와,
예측된 AEP보다 실제 생산량이 더 높을 확률이 90% 인 것을 추정하는 제3 민감도추정모드(351b-3)로 이루어져, 풍력발전사업시, 발생될 수 있는 불확실성 리스크 요소를 산정해서 AEP를 추정시키는 민감도 케이스별 AEP 추정부(351b)가 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 해상풍력용 네모원가 스마트추정모듈을 통한 해상풍력 적정원가 보고장치.
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