KR101179668B1 - Compressed air storage and electricity generating system connected with offshore wind farm and Compressed air storage tank - Google Patents
Compressed air storage and electricity generating system connected with offshore wind farm and Compressed air storage tank Download PDFInfo
- Publication number
- KR101179668B1 KR101179668B1 KR1020100133927A KR20100133927A KR101179668B1 KR 101179668 B1 KR101179668 B1 KR 101179668B1 KR 1020100133927 A KR1020100133927 A KR 1020100133927A KR 20100133927 A KR20100133927 A KR 20100133927A KR 101179668 B1 KR101179668 B1 KR 101179668B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- compressed air
- tank
- main tank
- power generation
- main
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
- F03D9/10—Combinations of wind motors with apparatus storing energy
- F03D9/17—Combinations of wind motors with apparatus storing energy storing energy in pressurised fluids
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING
- B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
- B63B35/44—Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D1/02—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor having a plurality of rotors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING
- B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
- B63B35/44—Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
- B63B2035/4433—Floating structures carrying electric power plants
- B63B2035/446—Floating structures carrying electric power plants for converting wind energy into electric energy
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2240/00—Components
- F05B2240/90—Mounting on supporting structures or systems
- F05B2240/93—Mounting on supporting structures or systems on a structure floating on a liquid surface
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/727—Offshore wind turbines
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
- Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Architecture (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Abstract
본 발명은 해양풍력발전 연계형 압축공기 저장 및 발전시스템 및 이 시스템에 사용되는 해양형 압축공기 저장탱크에 관한 것이다.
본 발명에 따른 해상풍력발전 연계형 압축공기 저장 및 발전시스템은 바람에 의하여 풍차를 회전시켜 전기를 발생시키도록 해상에 설치되는 복수의 풍력발전기, 풍력발전기에 의하여 생산된 전기에너지로 구동되며 외부의 공기를 흡입하여 압축시키는 압축기, 압축된 공기를 저장하기 위한 것으로서 해양의 일정한 수심 범위 내에 설치되며 내부에 저장된 공기의 압력변화에 따라 해수가 유입 및 유출될 수 있는 게이트가 형성되어 있는 메인탱크 및 메인탱크로부터 배출된 압축공기에 의하여 구동되는 터빈을 포함하여 이루어진다. The present invention relates to a marine wind power generation linked compressed air storage and power generation system and an offshore compressed air storage tank used in the system.
Marine wind power generation linked air storage and power generation system according to the present invention is driven by the electric energy produced by a plurality of wind turbines, wind generators installed on the sea to generate electricity by rotating the windmill by the wind Compressor that sucks air and compresses it. It is used to store compressed air. It is installed within a certain depth of the ocean, and the main tank and main tank are formed with gates through which seawater can flow in and out according to the pressure change of the stored air. It includes a turbine driven by the compressed air discharged from the tank.
Description
본 발명은 에너지 저장 및 발전시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공기를 압축하여 저장한 후 압축된 공기로 터빈을 돌려 발전하는 압축공기 저장 및 발전시스템과, 이 시스템에 사용되는 저장탱크에 관한 것이다. The present invention relates to an energy storage and power generation system, and more particularly, to a compressed air storage and power generation system for generating electricity by compressing and storing air and then rotating a turbine with compressed air, and a storage tank used in the system. .
에너지 저장기술, 특히 전력저장기술은 크게 세 가지 목적으로 구분할 수 있다. 첫째는 불의의 사고 등으로 인하여 갑자기 전력공급이 정지되는 경우 전력공급이 재개되기까지 전기를 중단없이 공급하기 위한 것이다. 즉, 전력중단시에 무정전 전원 공급장치(Uninterruptible Power Supply : UPS)를 운용하기 위하여 전력을 저장하는 것이다. Energy storage technology, especially power storage technology, can be divided into three main purposes. The first is to supply electricity without interruption until the power supply is resumed if the power supply is suddenly stopped due to an accident. That is, power is stored in order to operate an uninterruptible power supply (UPS) at the time of power interruption.
둘째는 특정 시간대에 집중하여 전력의 공급이 요구되는 경우를 대비한 것으로서 부하관리를 위한 전력저장이다. 즉, 도 1의 표에 나타난 바와 같이, 전력소비는 주간의 특정 시간대에 집중되어 있고 심야에는 저하되는데, 원자력발전과 같은 기저공급력은 발전시 부하조절이 어려워 심야에 발전을 할 때에는 잉여전력이 생길 수 밖에 없다. 이에 심야 발전에 따른 잉여전력을 저장해서 발전단가가 높은 주간의 첨두 발전을 대체하여 에너지의 효율적 관리를 도모할 수 있다. The second is to prepare for the case where the supply of electric power is required in a specific time period, and the power storage for load management. That is, as shown in the table of FIG. 1, the power consumption is concentrated at a certain time of day and decreases in the middle of the night, the base supply power, such as nuclear power generation is difficult to control the load during power generation when surplus power is generated when power is generated at night There is no choice but to. Therefore, the surplus power generated by the late-night power generation can be stored to replace the peak power generation during the high-cost generation day, and the energy can be managed efficiently.
셋째는 재생에너지를 이용한 발전시스템과 연계하여 출력특성을 개선하기 위한 목적이다. 재생에너지를 공공전력의 포트폴리오에 넣는데 있어서 가장 어려운 점은 재생에너지 발전의 간헐성에 있다. 예컨대, 현재 운용되고 있는 재생에너지 기술 중 용량면에서 가장 빠른 속도로 성장하고 있는 태양열과 풍력은 상시적인 발전이 불가능하며 오직 해가 비치거나 바람이 부는 동안에만 전력을 공급할 수 있다(도 2 참조). 즉, 현재의 재생에너지들은 전력을 최대로 필요로 하는 주간에 그 요구를 충족할 수 없는 문제점이 있다.Third, the purpose is to improve the output characteristics in connection with the power generation system using renewable energy. The most difficult thing about putting renewables in the public power portfolio is the intermittent nature of renewables. For example, solar and wind power, which is growing at the fastest speed in terms of capacity among the renewable energy technologies currently in operation, cannot be continuously generated and can be supplied only during the sun or wind (see FIG. 2). . In other words, current renewable energies have a problem that they cannot meet their needs during the day when they need the most power.
이에 최대부하가 아닌 시간, 예컨대 심야시간에 발생된 재생전력을 에너지 저장 장치로 저장하였다가 최대전력을 필요로 하는 시기(주간)에 전력망에 전력을 공급할 수 있다는 점에서, 전력 저장 시스템은 재생에너지와 연계되어 매우 높은 시너지효과를 발휘할 수 있다. In this regard, the power storage system is capable of storing renewable power generated at a time other than the maximum load, such as a late night time, in an energy storage device and supplying power to the grid at a time (weekly) when the maximum power is required. In conjunction with, very synergistic effects can be achieved.
다양한 전력 저장 시스템 중 공기를 압축하여 저장하였다가 이 압축공기로 터빈을 구동하여 발전하는 압축공기 에너지 저장 시스템(CAES, Compressed Air Energy Storage)은 대용량 전력 저장장치로 적합하다고 평가되고 있다. 특히, 기존의 대규모 전력저장 및 발전에서 큰 부분을 차지하던 양수발전이 환경적인 문제 및 입지의 문제로 인하여 더 이상의 추가적 건설이 불가능하다는 점을 고려하면, CAES가 거의 유일한 대용량 전력 저장장치로 인정되고 있다. Compressed Air Energy Storage (CAES), which compresses and stores air from various power storage systems and drives turbines with this compressed air, is considered to be suitable as a large-capacity power storage device. In particular, considering that pumping power generation, which was a large part of the existing large-scale power storage and power generation, is impossible to further construct due to environmental problems and location, CAES is recognized as the only large capacity power storage device. have.
한편, 재생에너지로 각광받고 있는 풍력발전은 풍력발전기를 어디에 설치하느냐에 따라 육상 풍력발전과 해상 풍력발전으로 구분되는데, 해상 풍력발전이 육상에 비해 풍량과 풍질이 우수하다. 즉, 도 3에 나타난 바와 같이, 동일한 발전용량을 가정할 때, 해상 풍력발전기의 허브의 높이가 육상 풍력발전기의 허브에 비하여 낮고, 로터의 직경도 작다. 즉, 동일한 발전을 위하여 들어가는 설비비가 해상 풍력이 작다는 것이며, 역으로 동일한 설비 비용을 기초로 하였을 때에는 해상에서 육상보다 많은 양을 발전할 수 있다는 것을 의미한다. On the other hand, wind power, which has been spotlighted as renewable energy, is classified into onshore wind power and offshore wind power depending on where the wind power generator is installed. Offshore wind power has better wind volume and quality than land. That is, as shown in Figure 3, assuming the same generation capacity, the height of the hub of the offshore wind turbine is lower than the hub of the onshore wind turbine, the diameter of the rotor is also small. In other words, the facility cost for the same power generation means that the offshore wind power is small, and on the contrary, when the same cost is based on the same equipment, it means that more power can be generated at sea than on land.
위와 같이, 풍량과 풍질이 좋은 해상풍력을 사용함과 동시에, 풍력발전의 문제점인 발전의 간헐성을 극복하기 위하여 풍력과 압축공기 에너지 저장 시스템의 접목이 요청되고 있다. 무엇보다도 해양풍력과 CAES를 접목함에 있어서, 해양조건에 맞는 해양 CAES 구조의 개발이 요청되고 있다. As described above, in order to use the offshore wind power with good air flow and air quality, it is required to combine the wind power and the compressed air energy storage system to overcome the intermittent power generation problem. Above all, in combining offshore wind power and CAES, development of offshore CAES structure suitable for offshore conditions is required.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 해양풍력발전에 의해 얻어진 에너지를 이용하여 공기를 고압으로 압축저장 후 터빈으로 발전할 수 있는 해양풍력발전 연계형 압축공기 저장 및 발전시스템 및 이 시스템에 사용되는 해양형 압축공기 저장탱크를 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been made to solve the above problems, marine wind power generation associated compressed air storage and power generation system and the system that can generate air to the turbine after compressing and storing the air at high pressure using the energy obtained by the marine wind power generation The object is to provide a marine compressed air storage tank for use.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 해양풍력발전 연계형 압축공기 저장 및 발전시스템은 바람에 의하여 풍차를 회전시켜 전기를 발생시키도록 해상에 설치되는 복수의 풍력발전기, 상기 풍력발전기에 의하여 생성된 전기에너지로 구동되며 외부의 공기를 흡입하여 압축시키는 압축기. 상기 압축된 공기를 저장하기 위한 것으로서 해양의 일정한 수심 범위 내에 설치되며 내부에 저장된 공기의 압력변화에 따라 해수가 유입 및 유출될 수 있는 게이트가 형성되어 있는 메인탱크 및 상기 메인탱크로부터 배출된 압축공기에 의하여 구동되는 터빈을 포함하여 이루어진다.Marine wind power generation linked air storage and power generation system according to the present invention for achieving the above object is a plurality of wind turbines installed on the sea to generate electricity by rotating the windmill by the wind, generated by the wind generator Compressor driven by electric energy and compressed by taking in outside air. The main tank and the compressed air discharged from the main tank for storing the compressed air is installed within a certain depth of the ocean and the gate is formed to allow the inflow and outflow of sea water according to the pressure change of the air stored therein It includes a turbine driven by.
본 발명에 따르면, 상기 메인탱크가 해양의 일정한 수심 범위 내에 위치하게 하기 위한 수심유지수단을 더 구비하며, 상기 수심유지수단은 중성부력을 이용하는 것이 바람직하다. According to the present invention, the main tank is further provided with a water depth holding means for positioning the water within a certain depth range of the ocean, the water holding means is preferably using a neutral buoyancy.
또한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 수심유지수단은, 상기 메인탱크에 마련되며 해수가 저장될 수 있는 수용부와 해수가 상기 수용부로부터 유입 및 유출되는 통수구가 형성되어 있는 밸라스트 탱크이며, 상기 밸라스트 탱크에 수용되는 해수의 양을 조절함으로써 상기 메인탱크의 부력이 조정된다. In addition, according to an embodiment of the present invention, the water depth maintaining means, the ballast tank is provided in the main tank is provided with a receiving portion for storing sea water and the water inlet and outlet water flows in and out of the receiving portion The buoyancy of the main tank is adjusted by adjusting the amount of seawater contained in the ballast tank.
또한 본 발명의 일 실시예에서, 상기 압축기에서 압축된 공기를 상기 메인탱크로 유입시키는 메인라인과, 상기 메인라인으로부터 분기되어 상기 압축된 공기를 상기 벨라스트 탱크로 도입하는 도입라인과, 상기 메인라인과 도입라인의 분기점에 설치되어 상기 압축된 공기의 경로를 결정하는 밸브를 더 구비한다. In an embodiment of the present invention, the main line for introducing the compressed air from the compressor into the main tank, the introduction line for branching from the main line to introduce the compressed air into the blast tank, and the main It is further provided with a valve installed at the branch of the line and the introduction line to determine the path of the compressed air.
그리고 상기 밸라스트 탱크는 상기 메인탱크의 외측면을 감싸며 설치될 수 있다. The ballast tank may be installed to surround the outer surface of the main tank.
또한 본 발명에서는 상기 메인탱크는 해저에 고정되게 설치되는 앵커로부터 연장된 로프에 연결되어 이동변위가 제한되도록 할 수 있다. In addition, in the present invention, the main tank may be connected to a rope extending from an anchor fixed to the sea floor so that the displacement of the main tank may be limited.
또한, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 메인탱크는 해상에서 서로 이격되어 복수 개 배치되며, 상기 터빈은 해상에서 이동되는 배에 설치되어, 상기 터빈이 설치된 배는 해상에서 이동하면서, 상기 메인탱크에 연결된 메인라인에 접속하여 상기 터빈을 구동할 수 있다. In addition, in an embodiment of the present invention, the main tank is disposed in plurality a plurality of spaced apart from each other in the sea, the turbine is installed on the ship moving in the sea, the turbine is installed on the ship while moving in the sea, the main tank The turbine may be driven by being connected to a main line connected to the main line.
한편, 본 발명에 따른 해양형 압축공기 저장탱크는 압축기에 의하여 압축된 공기를 저장하기 위하여 해양의 일정한 수심 범위 내에 배치되는 메인탱크 및 중성부력을 이용하여 상기 메인탱크를 해양의 일정 수심 범위 내에 유지시키기 위한 수심유지수단을 구비한다. Meanwhile, the marine compressed air storage tank according to the present invention maintains the main tank within a certain depth range of the ocean by using a main tank and neutral buoyancy disposed within a certain depth range of the ocean to store the air compressed by the compressor. It is provided with a water depth holding means.
본 발명에서는 압축공기를 저장하여 터빈으로 발전하는 시스템과 해양풍력발전을 연계함으로써, 풍력발전의 최대 약점인 과대 송배전 설비를 최적화할 수 있으며, 일정한 출력이 보장되어 전력의 질을 향상시킬 수 있다. In the present invention, by linking the system for generating compressed air to generate a turbine and offshore wind power generation, it is possible to optimize the oversized transmission and distribution facility, which is the weakest point of wind power generation, and to ensure a constant output power quality can be improved.
또한 풍력발전에서는 발전량을 콘트롤할 수 없어 주간시간과 심야시간에 적합하게 전기를 공급할 수 없으나, 본 발명과 같이 풍력발전과 압축공기 저장 및 발전장치를 연계하면 시간대별 전력소비에 맞추어 최적으로 발전할 수 있으므로 효율성이 향상된다. In addition, in the wind power generation can not control the amount of power generation can not supply electricity suitable for daytime and late-night time, but when the wind power and compressed air storage and power generation device is connected as in the present invention will be optimally generated according to the power consumption by time zone This improves efficiency.
또한 본 발명에서는 해양풍력발전과 연계하기 위한 압축공기 저장탱크를 해양의 일정 수심에 설치하고, 수압을 이용하여 압축공기를 저장하므로 압축공기를 정압으로 유지할 수 있어 효율적인 발전이 가능할 뿐만 아니라, 설비가 매우 경제적으로 이루어진다는 이점이 있다. In addition, in the present invention, the compressed air storage tank for linking with the marine wind power is installed at a certain depth of the ocean, and the compressed air is stored using the water pressure, so that the compressed air can be maintained at a constant pressure. The advantage is very economical.
도 1은 전기저장의 목적을 설명하기 위한 시간대별 부하를 보여주는 표이다.
도 2는 풍력발전의 단점인 간헐성을 보여주기 위한 시간대별 발전량을 보여주는 표이다.
도 3은 육상풍력과 해상풍력을 비교하기 위한 표이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 해양풍력발전 연계형 압축공기 저장 및 발전시스템의 개략적 구성도이다.
도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선 개략적 단면도로서, 해양형 압축공기 저장탱크를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 풍력발전기를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 압축공기를 이용한 발전 과정을 설명하기 위한 도면이다. 1 is a table showing a load according to time slots for explaining the purpose of electricity storage.
Figure 2 is a table showing the amount of power generation by time to show the intermittent which is a disadvantage of wind power generation.
3 is a table for comparing the onshore wind power and the offshore wind power.
4 is a schematic configuration diagram of a marine wind power generation compressed air storage and power generation system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view taken along the line V-V of FIG. 4 to explain the marine compressed air storage tank.
6 is a view for explaining a wind power generator.
7 is a view for explaining a power generation process using compressed air.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 해양풍력발전 연계형 압축공기 저장 및 발전시스템과 이 시스템에서 사용되는 해양형 압축공기 저장탱크에 대하여 더욱 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in more detail with respect to the marine wind power generation compressed air storage and power generation system and marine type compressed air storage tank used in the system according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 해양풍력발전 연계형 압축공기 저장 및 발전시스템의 개략적 구성도이며, 도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선 개략적 단면도로서, 해양형 압축공기 저장탱크를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 풍력발전기를 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 압축공기를 이용한 발전 과정을 설명하기 위한 도면이다. 4 is a schematic configuration diagram of a marine wind power generation compressed air storage and power generation system according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is a schematic cross-sectional view of the V-V line of Figure 4, illustrating the marine compressed
도 4 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 해양풍력발전 연계형 압축공기 저장 및 발전시스템(100)은 풍력발전기(10), 압축기(20), 터빈(30) 및 저장탱크(90)를 구비한다. 4 to 7, the marine wind power generation compressed air storage and
풍력발전기(10)는 바람에 의해 회전되는 풍차에 의하여 전기를 생산하기 위한 것으로서, 다양한 형태가 개발되어 있는 공지의 장치이다. 이에 풍력발전기(10)에 대해서는 도 6을 참조하여 기본적인 구성에 대해서만 개략적으로 설명하기로 한다. The
도 6을 참조하면, 풍력발전기(10)는 풍차(11)와 본체(12) 및 타워(13)로 이루어진다. 풍차(11)는 바람에 의하여 자유롭게 회전되도록 구성되며, 본체(12)는 풍차(11)를 회전가능하게 지지하며 풍차(11)의 회전력을 이용하여 전기를 생산한다. Referring to FIG. 6, the
즉, 본체(12)에는 풍차(11)와 연결된 저속 회전축(14)이 마련되고, 이 저속 회전축(14)에는 큰 직경의 기어(15)가 결합되며, 이 기어(15)는 작은 직경의 기어(16)와 맞물린다. 따라서 작은 직경의 기어(16)는 큰 직경의 기어(15)에 비하여 고속으로 회전되며, 작은 기어(16)에 결합된 고속 회전축(17)은 저속 회전축(16)에 비하여 매우 빠르게 회전된다. 고속 회전축(17)은 발전기(18)에 연결되어 전기를 생산하게 된다. 물론, 도 6에 도시된 풍력발전기 본체 내부는 발전 원리를 설명하기 위하여 구성을 개략적으로 도시한 것으로, 실제의 장치는 매우 복잡한 구성으로 되어 있다. That is, the
그리고 타워(13)는 풍차(11)와 본체(12)를 지지하는데, 타워(13)의 높이에 따라 풍차로 불어오는 바람의 세기 및 풍질이 정해진다. 즉, 바람의 세기는 높이에 7승근으로 비례하기 때문에 발전효율을 향상시키기 위해서는 풍차(11)가 높게 배치되는 것이 바람직하다. 예컨대, 타워(13)의 높이를 2배로 하면 풍속은 10% 증가하며, 발전량은 34% 정도 증가하는 것으로 알려져 있다. And the
상기한 구성으로 이루어진 풍력발전기(10)는 해상에 떠 있는 대규모 부유체(f) 위에 복수 개 설치되는 것이 일반적이지만, 단일의 풍력발전기가 소규모 부유체에 의존하여 개별적으로 떠있을 수도 있다. A plurality of
압축기(20)는 공기를 고압으로 압축하기 위한 공지의 장치로서, 본 실시예에서는 부유체(f) 위에 설치된다. 모터(21)가 회전하면 압축기는 공기를 흡입하여 고압으로 압축한다. 그리고, 압축기(20)에서 공기를 압축할 때에는 복수 회에 걸쳐 다단으로 압축한다. 도 7에는 압축기(20)가 한 개인 것으로 표시하였으나, 실제로는 복수의 압축기가 배치되어 공기가 이 압축기들을 통과하면서 점차 압력이 높아지도록 구성된다. 본 실시예에서, 복수의 압축기(20)를 이용하여 다단 압축함으로써 공기를 대략 20~25bar 정도의 압력으로 후술할 저장탱크(90)에 저장한다. 물론 저장 압력은 조건에 따라 달라질 수 있다. The
또한 압축기(20)들 사이에는 냉각기(22)가 배치되어 압축에 의하여 가열된 공기를 냉각함으로써 후속 압축기에서의 압축효율을 증대시킨다. 그리고 압축공기가 최종적으로 저장탱크(90)에 저장될 때에도 냉각기(23)를 통해 온도를 하강시킨다. In addition, a cooler 22 is disposed between the
저장탱크(90)는 압축기(20)에 의하여 압축된 공기가 저장되는 곳으로서, 해양이 일정 수심에 설치되는 메인탱크(50)와, 이 메인탱크(50)가 일정 수심 범위 내에서 유지될 수 있도록 하는 수심유지수단을 구비한다. The
메인탱크(50)는 예컨대 스틸과 같은 강도가 높고 무거운 소재로 이루어지며, 그 내부에 압축공기가 저장되는 공간(51)이 형성된다. 그리고 메인탱크(50)의 일측에는 해수가 유입 및 유출되는 게이트(52)가 형성되어 있다. 이 게이트(52)는 개폐되도록 설치될 수도 있지만, 본 실시예에서는 항상 개방된 상태를 유지한다. The
즉, 메인탱크(50)가 기설정된 수심, 예컨대 수심 200m에 메인탱크(50)가 설치되며, 수압은 대략 20bar가 된다. 따라서, 초기에 메인탱크(50)에 물을 가득 채워 기설정된 수심에 배치된 상태에서 압축기(20)로부터 공기를 압축하여 메인탱크(50)에 20bar보다 약간 높은 압력으로 주입하면 압축공기에 의하여 메인탱크(50) 내부의 해수가 배출될 것이며, 일정 순간에 공기압을 조절하면 수압과 공기압이 서로 평형을 이루어 압축공기가 메인탱크(50) 내에 온전히 저장될 수 있다.That is, the
그리고 메인탱크(50)로부터 압축공기가 일부 배출되어 공기압이 하강하면, 해수가 게이트를 통해 유입되어 다시 공기를 압축하게 되는 바, 결국 메인탱크(50) 내의 공기압은 언제나 20bar를 유지할 수 있다. 즉, 메인탱크(50) 내에 공기가 완전히 배출될 때까지, 압축공기의 공기압은 수압에 의하여 정압을 유지하게 된다. When the compressed air is partially discharged from the
터빈은 일정 압력 이상에서 효율적으로 가동되어 발전을 할 수 있는데, 변압식으로 공기를 저장하는 경우 최고 압력에서 상기한 일정 압력까지만 저장탱크 내의 공기를 사용할 수 있으며, 저장탱크 내의 압력이 정해진 압력 이하로 떨어지면 다시 공기를 압축해야 하므로 비효율적이다. Turbine can operate efficiently above a certain pressure and generate electricity. When the air is stored in a transformer type, the air in the storage tank can be used only from the maximum pressure to the above-mentioned constant pressure, and the pressure in the storage tank is below the predetermined pressure. It is inefficient because if it falls, the air must be compressed again.
그러나, 본 발명에서는 해수에 의하여 압축공기의 압력이 일정 압력(예컨대 20bar)으로 계속 유지되는 바, 메인탱크(50)에 저장된 공기가 모두 소진될 때까지 터빈을 가동시킬 수 있어 효율적이다. However, in the present invention, since the pressure of the compressed air is maintained at a constant pressure (for example, 20 bar) by the sea water, the turbine can be operated until all the air stored in the
그리고 메인탱크(50)의 상측에는 압축기(20)와 메인탱크(50) 사이를 연결하며, 압축공기가 유동되는 메인라인(53)이 설치되며, 메인탱크(50)는 게이트(52)를 제외하고는 밀폐된 상태를 유지한다. And the upper side of the
한편, 상기한 바와 같이, 메인탱크(50) 내의 압력이 정압을 유지하기 위해서는 메인탱크(50)가 일정한 수심에 배치된 상태를 유지해야 한다. 이에 본 발명에서는 메인탱크(50)가 일정한 수심을 유지할 수 있도록 수심유지수단을 구비한다. On the other hand, as described above, in order for the pressure in the
본 실시예에서 수심유지수단은 중성부력을 이용하는데, 보다 구체적으로는 밸라스트 탱크(60)가 수심유지수단으로 채용된다. 밸라스트 탱크(60)는 메인탱크(50)를 감싸며 배치되며, 메인탱크(50)와의 사이에 해수가 충전될 수 있는 수용부(61)가 형성된다. 그리고 밸라스트 탱크(60)에는 해수가 수용부(61)로 유입 및 유출될 수 있는 복수의 통수구(62)가 형성된다. In this embodiment, the water depth holding means uses neutral buoyancy, and more specifically, the
또한 밸라스트 탱크(60)의 상측에는 수용부(61) 내로 압축공기를 도입할 수 있는 도입라인(63)이 연결된다. 이 도입라인(63)은 메인라인(53)으로부터 분기되며, 도입라인(63)과 메인라인(53) 사이에는 밸브(70)가 설치된다. 밸브(70)에 의하여 압축기(20)로부터 압축된 공기가 메인탱크(50)의 공간(51) 또는 밸라스트 탱크(60)의 수용부(61) 중 어느 한 곳으로 선택적으로 주입된다. 그리고, 실시예에 따라서는 메인탱크(50)의 공간(51)으로부터 밸라스트 탱크(60)의 수용부(61)로 압축공기가 주입될 수 있는 밸브를 채용할 수도 있다. In addition, an
압축공기를 이용하여 밸라스트 탱크(60) 내의 해수의 양을 조절함으로써, 저장탱크(90) 전체의 밀도를 저장탱크(90)가 배치된 영역이 해수의 밀도와 동일하게 함으로써 저장탱크(90)가 일정 수심을 유지할 수 있도록 한다. By adjusting the amount of seawater in the
예컨대, 메인탱크(50)의 대부분이 압축공기로 채워진 경우 저장탱크(90) 전체의 밀도가 낮아지므로 저장탱크(90)가 부력에 의하여 상승할 수 있다. 따라서, 이러한 경우에는 통수구(62)를 통해 수용부(61) 내로 해수가 유입되게 함으로써 저장탱크(90)의 밀도를 높여 저장탱크(90)의 수심을 일정하게 유지할 수 있다. 즉, 수용부(61)의 공기압이 수압이 평형을 이룬 상태에서 수용부(61) 내의 압축공기를 도입라인(63)을 통해 배출하면 압력이 하강하면서 해수가 수용부(61)로 유입될 수 있다. For example, when most of the
역으로, 메인탱크(50) 내의 공기를 많이 소모하면 수압에 의하여 많은 양의 해수가 메인탱크(50)에 채워지는데, 이 경우 저장탱크(90)의 밀도가 높아져 저장탱크(90)가 가라앉을 수 있다. 따라서 통수구(62)를 통해 해수를 밸라스트 탱크(60)의 수용부(61)로부터 배출시켜 저장탱크(90) 전체의 밀도를 낮춤으로써 저장탱크(90)가 일정 수심을 유지하게 한다. 이를 위해서, 도입라인(63)을 통해 수압보다 높은 압력의 압축공기를 수용부(61)로 주입하면 된다. Conversely, if the air in the
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 밸라스트 탱크(60)를 이용하여 메인탱크(50)가 일정한 수심을 유지할 수 있도록 하며, 이를 통해 메인탱크(50) 내부의 압축공기의 압력을 일정한 압력으로 유지할 수 있다. As described above, in the present invention, the
또한, 저장탱크(90)는 해류 등에 의해서 이동될 수 있는데, 이동 변위를 제한하도록 앵커(미도시) 등으로 저장탱크(90)를 구속할 수 있다. 물론, 본 발명의 다른 실시예에서는 견고한 앵커를 해저에 설치하고 저장탱크(90)에 연결함으로써 저장탱크(90)의 수심을 유지하는 수단으로 사용할 수도 있다. 그러나, 본 실시예에서는 수심유지수단으로 밸라스트 탱크를 사용하는 바, 앵커는 해류 등에 의해 저장탱크가 일정 범위 이상으로 이동되는 것을 방지하는 목적으로 사용된다.In addition, the
한편, 터빈(30)은 부유체(f) 위에 설치되어, 저장탱크(90)로부터 배출된 압축공기에 의하여 가동된다. 즉, 압축공기는 연소기(미도시)에서 연료와 혼합되어 연소되며, 이 연소가스가 터빈을 회전시킨다. 터빈(30)이 회전되면 터빈과 연결되어 있는 발전기(40)에서 전기를 생산한다. On the other hand, the
그리고 본 실시예에서는 저장탱크가 정압식으로 구성되어 압력이 20bar 정도로 높지 않으므로 저압 터빈 하나만 구동하면 되므로 경제적이다. 즉, 저장탱크가 변압식으로 구성된 경우에는 터빈도 고압 터빈과 저압 터빈을 함께 가동하여야 하므로 비효율적이다. In this embodiment, since the storage tank is composed of a constant pressure type and the pressure is not as high as 20 bar, only one low-pressure turbine needs to be driven. In other words, when the storage tank is configured as a transformer type, the turbine is also inefficient because the high pressure turbine and the low pressure turbine must be operated together.
도 7에는 터빈(30)이 고정되게 설치되는 것으로 도시되어 있지만, 터빈(30)은 부유체(f) 위에 반드시 고정되어 있어야 하는 것은 아니며, 도 4에 도시된 바와 같이, 배(s) 위에 설치되어 이동식으로 사용될 수도 있다.Although FIG. 7 shows that the
즉, 도 4에서와 같이, 다수의 부유체(f)가 마련되어 대규모의 풍력단지가 조성된다면, 터빈(30)을 배에 설치하여 이동하면서 발전을 할 수도 있다. 즉, 저장탱크(90)의 메인라인(53)을 터빈(30) 측에 접속하여 발전을 할 수도 있다. 터빈(30)과 연결된 발전기(40)에서 전기가 생산되면 케이블(미도시)을 통해 육지로 송전한다. That is, as shown in Figure 4, if a large number of floats (f) is provided a large-scale wind farm, the
이하, 상기한 구성으로 이루어진 해양풍력발전 연계형 압축공기 저장 및 발전시스템(100)에 의한 발전 과정에 대하여 개략적으로 설명한다. Hereinafter, a description will be given of a power generation process by the marine wind power generation linked air storage and
풍력발전기(10)로부터 발생된 전력은 압축기(20)에 연결된 모터(21)에 전원을 공급하며, 모터(21)는 회전하면서 압축기(20)를 가동시킨다. 압축기(20)는 공기를 저장탱크(90)에 압축하는데, 최종 공기 압력은 상기한 바와 같이 20bar 정도이다. 공기는 복수의 압축기(20)와 압축기들 사이의 냉각기(22)를 거치면서 목표 압력까지 압축되어 최종적으로 저장탱크(90)에 저장된다. Power generated from the
저장탱크(90)에서는 압축공기가 주입됨에 따라 해수는 게이트(52)를 통해 배출되며 최종적으로 해수의 압력과 압축공기의 압력이 평형을 이루면서 저장탱크(90) 내에 압축공기가 보존된다. In the
압축공기가 발전을 위해 메인라인(53)을 따라 배출되면 해수가 게이트(52)를 통해 유입되어 감압된 공기를 다시 가압함으로써 저장탱크(90) 내의 공기는 정압상태를 유지한다. When compressed air is discharged along the
그리고 저장탱크(90)에 저장된 압축공기가 배출될 때에는 즉시 터빈으로 유입되는 것이 아니라 열교환기(35, recuperator)를 통한다. When the compressed air stored in the
열교환기(35)를 통한 압축공기는 터빈(30)으로 유입되어 별도로 공급되는 연료와 함께 연소되어 터빈을 돌리고, 연소된 가스는 다시 열교환기(35)를 통과한 후 배출된다. Compressed air through the heat exchanger (35) is introduced into the turbine (30) and burned together with the fuel supplied separately to rotate the turbine, and the burned gas passes through the heat exchanger (35) and is then discharged.
그리고 후속적으로 저장탱크(90)로부터 배출된 압축공기는 열교환기(35)에서 고온의 연소 가스로부터 열을 전달받으므로, 터빈(30)으로 유입되기 전에 예열되어 발전효율을 향상시킨다. 즉, 저장탱크(90)로부터 최초로 배출된 압축공기는 열교환기(35)를 통과하기는 하지만 열을 전달받을 대상이 없어 예열되지 않은 상태로 터빈에 유입되지만, 후속해서 터빈으로 유입되는 압축공기는 연소 후의 가스와 열교환되어 예열된다.Subsequently, since the compressed air discharged from the
터빈이 가동됨에 따라, 터빈과 연결되어 있는 발전기(40)에서는 전력을 생산하게 된다. As the turbine operates, the
상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 해양풍력발전 연계형 압축공기 저장 및 발전시스템은 풍력발전만을 하는 경우에 비하여 다음과 같은 장점이 있다. Marine wind power generation linked air storage and power generation system configured as described above has the following advantages as compared to the case of wind power generation only.
즉, 풍력발전의 경우 풍량과 풍속의 변화에 따라 풍력발전기의 출력변화가 심하며, 이에 따라 대규모 단지의 경우 전력계통의 문제를 유발하므로 대규모의 송배전 설비가 필요하다. 그러나 압축공기를 저장하여 터빈으로 발전하는 시스템과 연계하는 경우, 송배전 설비를 최적화할 수 있으며, 일정한 출력이 보장되어 전력의 질을 향상시킬 수 있다. That is, in the case of wind power generation, the output change of the wind power generator is severe according to the change of the wind volume and the wind speed. Accordingly, in the case of a large-scale complex, a large-scale complex causes a problem of the power system, and thus requires a large-scale transmission and distribution facility. However, when linked with a system that stores compressed air and generates it as a turbine, it is possible to optimize transmission and distribution facilities, and to guarantee a constant output, thereby improving the quality of power.
또한 풍력발전에서는 발전량을 콘트롤할 수 없어 주간시간과 심야시간에 적합하게 전기를 공급할 수 없으나, 압축공기 저장 및 발전장치와 연계하면 시간대별 전력소비에 맞추어 최적으로 발전할 수 있으므로 효율성이 향상된다. In addition, it is impossible to control the amount of power generated in wind power generation, so it is not possible to supply electricity for daytime and midnight hours. However, when combined with compressed air storage and power generation equipment, the power generation can be optimally generated according to power consumption according to time zones.
또한 본 발명에서는 해양풍력발전과 연계하기 위한 압축공기 저장탱크를 해양의 일정 수심에 설치하고, 수압을 이용하여 압축공기를 저장하므로 압축공기를 정압으로 유지할 수 있어 효율적인 발전이 가능할 뿐만 아니라, 설비가 매우 경제적으로 이루어진다는 이점이 있다. In addition, in the present invention, the compressed air storage tank for linking with the marine wind power is installed at a certain depth of the ocean, and the compressed air is stored using the water pressure, so that the compressed air can be maintained at a constant pressure. The advantage is very economical.
또한 본 발명의 일 실시예에서는 터빈을 배에 설치하여 이동식으로 운영하는 등 해양풍력과 연계하기 위한 최적의 설비를 제공한다. In addition, an embodiment of the present invention provides an optimal facility for linking with the marine wind power, such as by installing a turbine in a boat to operate mobile.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation and that those skilled in the art will recognize that various modifications and equivalent arrangements may be made therein. It will be possible. Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be determined only by the appended claims.
100 ... 해양풍력발전 연계형 압축공기 저장 및 발전시스템
10 ... 풍력발전기 20 ... 압축기
30 ... 터빈 40 ... 발전기
50 ... 메인탱크 60 ... 밸라스트 탱크
70 ... 밸브 90 ... 해양형 압축공기 저장탱크100 ... Offshore wind power generation compressed air storage and power generation system
10 ...
30 ...
50 ...
70 ...
Claims (13)
상기 풍력발전기에 의하여 생성된 전기에너지로 구동되며 외부의 공기를 흡입하여 압축시키는 압축기;
상기 압축된 공기를 저장하기 위한 것으로서 해양의 일정한 수심 범위 내에 설치되며 내부에 저장된 공기의 압력변화에 따라 해수가 유입 및 유출될 수 있는 게이트가 형성되어 있는 메인탱크; 및
상기 메인탱크로부터 배출된 압축공기에 의하여 구동되는 터빈;을 포함하며,
상기 메인탱크가 해양의 일정한 수심 범위 내에 위치하게 하기 위한 수심유지수단을 더 구비하고,
상기 수심유지수단은, 상기 메인탱크에 마련되며 해수가 저장될 수 있는 수용부와 해수가 상기 수용부로부터 유입 및 유출되는 통수구가 형성되어 있는 밸라스트 탱크이며,
상기 밸라스트 탱크에 수용되는 해수의 양을 조절함으로써 상기 메인탱크의 부력이 조정되고,
상기 압축기에서 압축된 공기를 상기 메인탱크로 유입시키는 메인라인과,
상기 메인라인으로부터 분기되어 상기 압축된 공기를 상기 밸라스트 탱크로 도입하는 도입라인과,
상기 메인라인과 도입라인의 분기점에 설치되어 상기 압축된 공기의 경로를 결정하는 밸브를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 해상풍력발전 연계형 압축공기 저장 및 발전시스템. A plurality of wind turbines installed on the sea to generate electricity by rotating the windmill by the wind;
A compressor driven by the electric energy generated by the wind turbine and sucking and compressing external air;
A main tank for storing the compressed air, the main tank being installed within a predetermined depth of the ocean and having a gate through which seawater can flow in and out according to a pressure change of air stored therein; And
And a turbine driven by the compressed air discharged from the main tank.
It is further provided with a water depth holding means for positioning the main tank within a certain depth range of the ocean,
The water depth holding means is provided in the main tank and the ballast tank is formed with a receiving portion for storing sea water and a water inlet and outflow of the sea water from the receiving portion,
The buoyancy of the main tank is adjusted by adjusting the amount of seawater contained in the ballast tank,
A main line for introducing air compressed by the compressor into the main tank;
An introduction line branching from the main line to introduce the compressed air into the ballast tank,
Offshore wind power generation linked compressed air storage and power generation system characterized in that it further comprises a valve installed at the branch point of the main line and the introduction line to determine the path of the compressed air.
상기 밸라스트 탱크는 상기 메인탱크의 외측면을 감싸며 설치되는 것을 특징으로 하는 해상풍력발전 연계형 압축공기 저장 및 발전시스템. The method of claim 1,
The ballast tank is marine wind power generation linked compressed air storage and power generation system characterized in that it is installed surrounding the outer surface of the main tank.
상기 메인탱크는 해저에 고정되게 설치되는 앵커로부터 연장된 로프에 연결되어 이동변위가 제한되는 것을 특징으로 하는 해상풍력발전 연계형 압축공기 저장 및 발전시스템. The method of claim 1,
The main tank is connected to the rope extending from the anchor is fixed to the seabed connected to the offshore wind power generation compressed air storage and power generation system characterized in that the displacement is limited.
상기 풍력발전기에 의하여 생성된 전기에너지로 구동되며 외부의 공기를 흡입하여 압축시키는 압축기;
상기 압축된 공기를 저장하기 위한 것으로서 해양의 일정한 수심 범위 내에 설치되며 내부에 저장된 공기의 압력변화에 따라 해수가 유입 및 유출될 수 있는 게이트가 형성되어 있는 메인탱크; 및
상기 메인탱크로부터 배출된 압축공기에 의하여 구동되는 터빈;을 포함하며,
상기 메인탱크는 해상에서 서로 이격되어 복수 개 배치되며,
상기 터빈은 해상에서 이동되는 배에 설치되어,
상기 터빈이 설치된 배는 해상에서 이동하면서 상기 메인탱크에 연결된 메인라인에 접속하여 상기 터빈을 구동하는 것을 특징으로 하는 해상풍력발전 연계형 압축공기 저장 및 발전시스템. A plurality of wind turbines installed on the sea to generate electricity by rotating the windmill by the wind;
A compressor driven by the electric energy generated by the wind turbine and sucking and compressing external air;
A main tank for storing the compressed air, the main tank being installed within a predetermined depth of the ocean and having a gate through which seawater can flow in and out according to a pressure change of air stored therein; And
And a turbine driven by the compressed air discharged from the main tank.
The main tank is disposed in plurality at a distance from the sea,
The turbine is installed on a ship moving at sea,
The ship with the turbine installed is connected to the main line connected to the main tank while moving in the offshore wind power generation linked air storage and power generation system, characterized in that for driving the turbine.
중성부력을 이용하여 상기 메인탱크를 해양의 일정 수심 범위 내에 유지시키기 위한 수심유지수단;을 구비하며,
상기 수심유지수단은, 상기 메인탱크에 마련되며 해수가 저장될 수 있는 수용부와 해수가 상기 수용부로부터 유입 및 유출되는 통수구가 형성되어 있는 밸라스트 탱크이며,
상기 밸라스트 탱크에 수용되는 해수의 양을 조절함으로써 상기 메인탱크의 부력이 조정되고,
상기 압축기에서 압축된 공기를 상기 메인탱크로 유입시키는 메인라인과,
상기 메인라인으로부터 분기되어 상기 압축된 공기를 상기 밸라스트 탱크로 도입하는 도입라인과,
상기 메인라인과 도입라인의 분기점에 설치되어 상기 압축된 공기의 경로를 결정하는 밸브를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 해상용 압축공기 저장탱크. A main tank disposed within a certain depth range of the ocean to store the air compressed by the compressor, and having a gate through which seawater flows in and out according to a pressure change of air stored therein; And
And a water depth maintaining means for maintaining the main tank within a predetermined depth range of the ocean using neutral buoyancy.
The water depth holding means is provided in the main tank and the ballast tank is formed with a receiving portion for storing sea water and a water inlet and outflow of the sea water from the receiving portion,
The buoyancy of the main tank is adjusted by adjusting the amount of seawater contained in the ballast tank,
A main line for introducing air compressed by the compressor into the main tank;
An introduction line branching from the main line to introduce the compressed air into the ballast tank,
The marine compressed air storage tank further comprises a valve which is installed at the branch point of the main line and the introduction line to determine the path of the compressed air.
상기 밸라스트 탱크는 상기 메인탱크의 외측면을 감싸며 설치되는 것을 특징으로 하는 해상용 압축공기 저장탱크.The method of claim 10,
The ballast tank is a marine compressed air storage tank, characterized in that installed to surround the outer surface of the main tank.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020100133927A KR101179668B1 (en) | 2010-12-23 | 2010-12-23 | Compressed air storage and electricity generating system connected with offshore wind farm and Compressed air storage tank |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020100133927A KR101179668B1 (en) | 2010-12-23 | 2010-12-23 | Compressed air storage and electricity generating system connected with offshore wind farm and Compressed air storage tank |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20120072118A KR20120072118A (en) | 2012-07-03 |
KR101179668B1 true KR101179668B1 (en) | 2012-09-10 |
Family
ID=46706931
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020100133927A KR101179668B1 (en) | 2010-12-23 | 2010-12-23 | Compressed air storage and electricity generating system connected with offshore wind farm and Compressed air storage tank |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101179668B1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018216881A1 (en) * | 2017-05-26 | 2018-11-29 | 부산대학교 산학협력단 | Wind and wave power generation system |
KR20210059145A (en) * | 2019-11-14 | 2021-05-25 | 한국기계연구원 | Electrolysis system using renewable energy and method for providing electrolysis system with the renewable energy |
WO2022192386A1 (en) * | 2021-03-09 | 2022-09-15 | American Exchanger Services, Inc. | Energy storage using spherical pressure vessel assembly |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102067255B1 (en) * | 2019-09-10 | 2020-01-16 | 주식회사 대영엔지니어링 | Buoyancey anchor block for maritime work |
CN111120208B (en) * | 2020-01-14 | 2023-11-07 | 华南理工大学 | Hydraulic constant-pressure energy storage and release system and intelligent regulation and control method |
KR102429989B1 (en) * | 2021-02-16 | 2022-08-05 | 이노스텍 주식회사 | Submerged energy storage structure and construction method thereof |
CN113217285A (en) * | 2021-06-11 | 2021-08-06 | 盛东如东海上风力发电有限责任公司 | Compressed air energy storage system based on offshore wind power platform and working method thereof |
CN113294293B (en) * | 2021-06-23 | 2022-06-21 | 中国科学院广州能源研究所 | Large-scale offshore electric energy storage and comprehensive utilization system based on compressed air energy storage |
CN114458538B (en) * | 2022-01-26 | 2024-01-30 | 上海勘测设计研究院有限公司 | Automatic lubrication offshore wind power generation system and working method |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11124082A (en) * | 1997-10-27 | 1999-05-11 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Device for assembling at sea compressed air storage equipment |
JP2009281344A (en) * | 2008-05-26 | 2009-12-03 | Kenichi Kobayashi | Tidal power generator |
JP2009542964A (en) | 2006-07-11 | 2009-12-03 | オーストラリアン サステイナブル エナジー コーポレーション プロプライアタリー リミテッド | Wave energy converter |
-
2010
- 2010-12-23 KR KR1020100133927A patent/KR101179668B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11124082A (en) * | 1997-10-27 | 1999-05-11 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Device for assembling at sea compressed air storage equipment |
JP2009542964A (en) | 2006-07-11 | 2009-12-03 | オーストラリアン サステイナブル エナジー コーポレーション プロプライアタリー リミテッド | Wave energy converter |
JP2009281344A (en) * | 2008-05-26 | 2009-12-03 | Kenichi Kobayashi | Tidal power generator |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018216881A1 (en) * | 2017-05-26 | 2018-11-29 | 부산대학교 산학협력단 | Wind and wave power generation system |
KR20210059145A (en) * | 2019-11-14 | 2021-05-25 | 한국기계연구원 | Electrolysis system using renewable energy and method for providing electrolysis system with the renewable energy |
KR102308531B1 (en) * | 2019-11-14 | 2021-10-07 | 한국기계연구원 | Electrolysis system using renewable energy and method for providing electrolysis system with the renewable energy |
WO2022192386A1 (en) * | 2021-03-09 | 2022-09-15 | American Exchanger Services, Inc. | Energy storage using spherical pressure vessel assembly |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20120072118A (en) | 2012-07-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101179668B1 (en) | Compressed air storage and electricity generating system connected with offshore wind farm and Compressed air storage tank | |
US10344741B2 (en) | Hydro-pneumatic energy storage system | |
US20100276935A1 (en) | Renewable energy fluid pump to fluid-based energy generation | |
CN102042158B (en) | Four-in-one generating set of wind, sea wave, ground swell and solar energy | |
US20090021012A1 (en) | Integrated wind-power electrical generation and compressed air energy storage system | |
ZA200605969B (en) | The use of intersecting vane machines in combination with wind turbines | |
WO2009131459A2 (en) | Energy storage system | |
CN201874739U (en) | Four-in-one power generation device utilizing wind power, sea waves, ground swells and solar energy | |
JP2011043137A (en) | Hybrid power generation device connected to gravity power generation device using balance and having pressure applying device | |
KR101179664B1 (en) | Compressed air energy storage and electricity generation systems connected with offshore wind farm | |
CN110645136B (en) | Power generation system | |
KR101474692B1 (en) | Energy storage system by using pump compressed gas and turbine | |
CN212716978U (en) | Multistage power generation system | |
Tokar et al. | Hybrid System that Integrates the Lost Energy Recovery on the Water-Water Heat Pump Exhaust Circuit | |
KR101400482B1 (en) | System and method for operating EGS power plant supplying peak load power demand of electrical power system | |
KR20130064517A (en) | Apparatus for compressed air energy storage generation using the new renewable energy | |
Long et al. | Storage-integrated energy harvesters | |
CN111502890A (en) | Multistage power generation system and operation method thereof | |
KR20120072122A (en) | Method for compressed air storage and generating electricity | |
Alami et al. | Recent innovations and applications of mechanical energy storage technologies | |
CN116608092B (en) | Offshore wind generating set and energy storage system | |
KR101494940B1 (en) | System and method of power supply combining EGS power plant and intermittent renewable energy | |
US11111898B2 (en) | Voltage converter-controlled damless hydrokinetic river turbines | |
Najibullah et al. | An environment friendly combined method of axial hydro floating and kinetic river turbine based on water depth | |
CN114992059A (en) | Wind-driven hydroelectric generation system with water storage buffer function |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150619 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160629 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170626 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180625 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190626 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20191231 Year of fee payment: 19 |