KR101295082B1 - Apparatus for Compressed Air Energy Storage Generation using the New Renewable Energy - Google Patents

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Abstract

본 발명은 신재생에너지를 이용한 압축공기 저장 발전 장치에 관한 것으로, 해상에 설치된 다수개의 신재생에너지 발전기(10)와; 해저지반에 관입되는 해저 기초구조물(70)과; 상기 해저 기초구조물(70) 위에 고정 설치되고 상면이 해수면보다 높은 격실구조의 외부구조물(60)과; 상기 외부구조물(60)의 최상부 격실(62)에 설치되고 상기 신재생에너지 발전기(10)에서 생산된 전기를 구동원으로 모터(21)를 구동시켜 외부의 공기를 흡입하여 압축시키는 공기압축기(20)와; 상기 외부구조물(60)의 하부격실에 설치되고 상기 공기압축기(20)에 의해 압축된 공기를 압축공기 유입관(34)을 통해 저장하며 연결관(35)으로 상호 연통된 다수개의 압축공기 저장구조물(30)과; 상기 외부구조물(60)의 최상부 격실(62)에 설치되고 상기 압축공기 저장구조물(30)에서 압축공기 유출관(36)을 통해 추출되는 압축공기의 부피를 팽창시키는 재가열기(32)와; 상기 외부구조물(60)의 최상부 격실(62)에 설치되고 상기 재가열기(32)에 의해 팽창된 압축공기에 의해 구동되는 터빈(40), 및 상기 외부구조물(60)의 최상부 격실(62)에 설치되고 상기 터빈(40)의 구동에 의해 발전되는 발전기(50)로 구성됨으로써, 신재생에너지 발전전력의 불균질성으로 인하여 기저전력으로의 활용이 어려운 점을 해결하여 소비자의 수요에 맞춰 원하는 전기를 필요할 때, 필요한 만큼 쓸 수 있는 품질로 안정적으로 공급할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a compressed air storage and power generation apparatus using renewable energy, comprising: a plurality of renewable energy generators (10) installed on the sea; An underwater basement structure (70) penetrating into the seabed ground; An outer structure (60) having a compartment structure fixed on the bottom foundation structure (70) and having an upper surface higher than the sea surface; An air compressor 20 installed in an uppermost compartment 62 of the external structure 60 and driving the motor 21 driven by the electricity generated by the renewable energy generator 10 to suck and compress external air, Wow; Air compressed by the air compressor (20) is stored in the lower compartment of the outer structure (60) through the compressed air inflow pipe (34), and a plurality of compressed air storage structures (30); A reheater (32) installed in the uppermost compartment (62) of the outer structure (60) and expanding the volume of compressed air extracted from the compressed air storage structure (30) through the compressed air outlet pipe (36); A turbine 40 installed in the uppermost compartment 62 of the outer structure 60 and driven by compressed air expanded by the reheater 32 and a turbine 40 disposed in the uppermost compartment 62 of the outer structure 60, And a generator (50) installed in the turbine (40) and driven by the driving of the turbine (40), thereby solving the difficulty of utilizing the low power as a power source due to heterogeneity of the renewable energy generation electric power. , It is possible to stably supply it with a quality that can be used as needed.

Description

신재생에너지를 이용한 압축공기 저장 발전 장치 {Apparatus for Compressed Air Energy Storage Generation using the New Renewable Energy}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a compressed air storage power generation apparatus,

본 발명은 신재생에너지를 이용한 압축공기 저장 발전 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 신재생에너지 발전전력의 불균질성으로 인하여 기저전력으로의 활용이 어려운 점을 해결하여 소비자의 수요에 맞춰 원하는 전기를 필요할 때, 필요한 만큼 쓸 수 있는 품질로 안정적으로 공급하기 위한 인공구조물을 이용한 압축공기 저장 발전 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a compressed air storage and power generation apparatus using renewable energy, and more particularly, it relates to a compressed air storage and power generation apparatus using renewable energy, and more particularly, to solve the difficulty in utilizing low power consumption due to heterogeneity of renewable energy generation electric power, And more particularly, to a compressed air storage and power generation apparatus using a man-made structure for stably supplying a required quality as needed.

일반적으로, 신재생에너지는 기존의 화석연료를 변환시켜 이용하거나 햇빛, 물, 지열, 바람, 생물유기체 등을 포함하는 재생 가능한 에너지를 변환시켜 이용하는 에너지로 지속 가능한 에너지 공급체계를 위한 미래에너지원을 그 특성으로 하고 있고, 신재생에너지는 유가의 불안정과 기후변화협약의 규제 대응 등으로 그 중요성이 커지게 되었다.Generally, renewable energy is the energy that transforms existing fossil fuels or converts renewable energy including sunlight, water, geothermal, wind, bio-organisms, etc. into a future energy source for a sustainable energy supply system. And the importance of new and renewable energy has increased due to the instability of oil prices and the regulation response of the Convention on Climate Change.

국내 발전원별 전력량은 석탄 및 LNG가 차지하는 비중은 다소 축소되며 원자력이 차지하는 비중은 증가될 전망이고, 전체 에너지에서 신재생에너지가 분담하는 비중이 2020년 6.6%, 2030년 11%를 목표로 하고 있다.Coal and LNG accounts for a small portion of domestic power generation, while nuclear power is expected to account for 6.6% of the share of renewable energy in total energy and 11% in 2030 .

그러나, 이러한 신재생에너지(풍력, 태양광, 태양열, 조류, 조력, 파력 등)는 원자력, 화력, 수력 등에 의한 발전에 비하여 전력 발전량이 시간별로 불안정하기 때문에 신재생에너지 발전량 비율이 전체 발전량의 10%를 초과하는 경우 전체 전력망의 불안정으로 인해 전력품질에 심각한 피해가 우려된다.However, since renewable energy (wind power, solar power, solar heat, algae, tidal force, wave power, etc.) is unstable over time due to generation of nuclear power, thermal power and hydroelectric power, the ratio of renewable energy generation is 10 %, There is a serious risk of damage to the power quality due to instability of the entire power grid.

따라서, 전력품질의 안정화를 위해서는 에너지 저장이 필요한데 이러한 에너지저장 시스템은 경부하시 유휴전력을 저장하고 과부하시 전력을 사용함으로써 첨두 부하 분산을 통해 발전소 건설비, 송전선 설치비 등의 투자비를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 전력 예비율을 높여 여름·겨울철의 전력 피크와 대규모 정전 사고 등에 효과적인 대응이 가능하고 신재생에너지 확산이라는 부가가치를 창출할 수 있다.Therefore, energy storage is required to stabilize the power quality. This energy storage system saves the idle power at light load and uses the power at the time of overloading, so that it can reduce the investment cost such as the construction cost of the power plant, , It is possible to effectively cope with the power peak in summer and winter and large power outages by increasing the power reserve ratio, and it is possible to create the added value of spreading of renewable energy.

종래의 저장시스템으로는 압축공기 저장(CAES: Compressed Air Energy Storage) 시설과 양수발전이 있으나, 심야의 값싼 전력을 이용하여 하부댐의 물을 상부댐에 양수시켜 첨두부하 시에 발전함으로써 전체적인 전력계통의 발전효율 향상과 경제적인 전력계통의 운용이 가능한 상기 양수발전은 수량이 풍부하고 큰 자연 낙차를 줄 수 있는 조건이 형성되어야 하는 입지 제한조건 및 환경문제와 더불어 과거에 비해 심야전력의 사용 급증 등의 문제로 인해 그 효용이 떨어지게 되어, 대규모 에너지 저장 기술인 압축공기 저장이 주목을 받게 되었고, 이러한 에너지 저장을 통한 전력효율 극대화는 공급자와 소비자가 정보를 교환하여 에너지 효율을 최적화하는 스마트 그리드(Smart grid)의 핵심요소로 대두되게 되었다.Conventional storage systems include Compressed Air Energy Storage (CAES) facilities and pumped-storage power generation. However, the water in the lower dam is pumped into the upper dam using late-night low-cost electricity, The pumped-storage power plant, which is capable of improving power generation efficiency and operating an economical power system, is expected to have a large quantity of natural reservoirs, The efficiency of the compressed air storage has been attracting attention. The maximization of the power efficiency through such energy storage is achieved through the smart grid (smart grid) which optimizes energy efficiency by exchanging information with suppliers and consumers, As a key element.

이러한 압축공기 저장 시스템은 잉여 전력으로 공기를 동굴이나 지하에 압축하고 압축된 공기를 가열하여 터빈을 돌리는 방식으로 대규모 저장이 가능하고 발전단가가 낮은 장점이 있으나, 압축공기 저장시설의 구축을 위해 암염층을 융해하여 공동을 건설하거나 천연가스 또는 석유채취 후의 배사구조 대수층을 이용하거나 광산의 폐갱도 또는 천연공동을 이용하여 암반공동을 건설하는 방법 등은 초기 구축비용이 과다하고 국내에는 암염층이나 배사구조 대수층을 찾아보기 어려운 지리적 제약이 따르는 단점이 있으며, 암반공동을 건설하는 방식으로는 공개특허공보 제10-2009-0025648호의 폐광이나 동굴의 유휴 지하공간을 압축공기에너지 저장장치로 활용한 발전방식 및 장치가 있다.This compressed air storage system has advantages of compressing air into caves or underground by surplus power and heating compressed air to turn the turbine in large scale and low power generation cost. However, in order to construct compressed air storage facility, And the method of constructing the cavity by using the abandoned mine shaft of the mine or the natural cavity after the natural gas or petroleum has been collected after the natural gas or petroleum is melted and the initial construction cost is excessive, There is a disadvantage in that it is difficult to find a geotechnical constraint, and a method of constructing a rock cavity is disclosed in Patent Publication No. 10-2009-0025648, in which abandoned underground space of a cave or abandoned light is used as a compressed air energy storage device, .

이에 국내에서도 해상풍력단지를 포함한 신재생 에너지원의 개발이 구체화되고 있고 에너지 시장의 확대와 신재생에너지 개발의 발달은 압축공기 저장기술의 시장 수요의 증가를 수반할 것이므로, 전력 소비자의 계통 연계성을 고려하면 에너지 저장시설의 위치선정에서의 유연성이 중요하게 되었고, 압축공기를 저장할 수 있는 인공 구조물 시스템의 개발을 통해 에너지원에 따른 저장용량 및 저장장소를 고려하여 에너지원별로 최적화하여 적용할 필요성이 있다.
Therefore, the development of new and renewable energy sources including offshore wind farms is being embodied in Korea, and the expansion of energy market and the development of new and renewable energy will be accompanied by an increase in market demand of compressed air storage technology. Considering the flexibility of the location of energy storage facilities, it is necessary to optimize the energy source by considering the storage capacity and storage location according to the energy source through development of the artificial structure system that can store the compressed air. have.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 신재생에너지 발전전력의 불균질성으로 인하여 기저전력으로의 활용이 어려운 점을 해결하여 소비자의 수요에 맞춰 원하는 전기를 필요할 때, 필요한 만큼 쓸 수 있는 품질로 안정적으로 공급하기 위한 인공구조물을 이용한 압축공기 저장 발전 장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to solve the problem that it is difficult to utilize as a low power because of heterogeneity of renewable energy generation electric power, And to provide a compressed air storage and power generation apparatus using a man-made structure for stably supplying the same with a required quality.

본 발명의 다른 목적은 압축공기 저장을 위해 인공구조물을 이용하므로 해저에서 압축공기 저장시설의 구축을 위해 암염층을 융해하여 공동을 건설하거나 국내에는 찾아보기 어려운 배사구조 대수층을 이용하는 것에 비해 비용이 절감되고 발전입지에 구애받지 않는 압축공기 저장 발전 장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a compressed air storage facility for a compressed air storage system that uses a manmade structure for storing compressed air, And it is an object of the present invention to provide a compressed air storage and power generation apparatus which is independent of the development location.

본 발명의 또 다른 목적은 압축공기 저장을 위한 인공구조물을 병렬 분산형으로 설치하여 대용량 인공저장시설 구축이 가능하고 효율적으로 활용할 수 있는 압축공기 저장 발전 장치를 제공하는 데 있다.
It is another object of the present invention to provide a compressed air storage and power generation apparatus capable of constructing a large-capacity artificial storage facility and efficiently utilizing a man-made structure for storing compressed air in a parallel dispersion type.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 해상에 설치된 다수개의 신재생에너지 발전기와; 해저지반에 관입되는 해저 기초구조물과; 상기 해저 기초구조물 위에 고정 설치되고 상면이 해수면보다 높으며, 격실구조프레임으로 구분되는 다층의 격실구조인 하부격실과 상기 하부격실과 구분되는 최상부 격실로 이루어진 격실구조의 외부구조물과; 상기 외부구조물의 최상부 격실에 설치되고 상기 신재생에너지 발전기에서 생산된 전기를 구동원으로 모터를 구동시켜 외부의 공기를 흡입하여 압축시키는 공기압축기와; 상기 신재생에너지 발전기에서 생산된 전기를 상기 공기압축기의 모터를 구동하는데 우선적으로 전력을 공급하기 위한 전력분전반과;상기 외부구조물의 하부격실에 설치되고 상기 공기압축기에 의해 압축된 공기를 압축공기 유입관을 통해 저장하며 연결관으로 상호 연통되어 압축공기가 이동할 수 있는 소용량의 다수개의 압축공기 저장구조물과; 상기 외부구조물의 최상부 격실에 설치되고 상기 압축공기 저장구조물 내의 압축공기의 압력을 감지하여 일정압력 이상일 경우 상기 공기압축기의 작동을 제어하는 제어부와; 상기 외부구조물의 최상부 격실에서 상기 공기압축기와 상기 압축공기 저장구조물 사이에 개재되어 상기 공기압축기에 의해 배출되는 고열의 압축공기의 열에너지를 축열기로 전달하는 열교환기와; 상기 외부구조물의 최상부 격실에서 상기 공기압축기와 상기 압축공기 저장구조물 사이에 개재되어 상기 압축공기 저장구조물로 저장되는 압축공기의 부피를 축소시켜 저장용량을 증가시키기 위한 냉각기와; 상기 외부구조물의 최상부 격실에서 상기 압축공기 저장구조물에 저장된 압축공기를 균일한 압력으로 추출하기 위해 상기 압축공기 저장구조물에 연결 설치되는 레귤레이터와; 상기 외부구조물의 최상부 격실에 설치되고 상기 열교환기로부터 열에너지를 전달받는 축열기로부터 열에너지를 다시 전달받아 상기 압축공기 저장구조물에서 압축공기 유출관을 통해 추출되는 압축공기의 부피를 팽창시키는 재가열기와; 상기 외부구조물의 최상부 격실에 설치되고 상기 재가열기에 의해 팽창된 압축공기에 의해 구동되는 터빈과; 상기 외부구조물의 최상부 격실에서 상기 재가열기와 상기 터빈 사이에 설치되어 상기 압축공기 저장구조물에서 추출되는 압축공기와 연료를 혼합하여 연소시키는 연소기, 및 상기 외부구조물의 최상부 격실에 설치되고 상기 터빈의 구동에 의해 발전되는 발전기로 구성되되, 상기 소용량의 다수개의 압축공기 저장구조물은 외부구조물 내에서 격실구조프레임으로 구분되는 다층의 격실구조인 하부격실에 연결관을 통해 병렬 분산형으로 고정설치되어, 전체 압축공기량이 적은 경우에는 일부 연결관을 폐쇄함으로써 압축공기가 저장되어 있는 일부 압축공기 저장구조물 내의 압력을 일정하게 유지하도록 할 수 있고, 압축공기량이 많아질수록 폐쇄된 연결관을 개방함으로써 압축공기가 저장되는 압축공기 저장구조물의 수를 증가시키게 되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a wind power generator comprising: a plurality of renewable energy generators installed on the sea; An undersea substructure penetrating into the seabed; An outer structure having a compartment structure including a lower compartment which is fixedly installed on the submarine substructure and has an upper surface higher than sea level and is divided into a plurality of compartment structure divided into a compartment frame and an upper compartment which is separated from the lower compartment; An air compressor installed in an uppermost compartment of the external structure and driven by a motor driven by the renewable energy generator to suck and compress external air; An electric power distribution panel for supplying electric power generated by the renewable energy generator to the motor of the air compressor in preference to driving the motor; A plurality of small compressed air storage structures for storing compressed air through the pipe and communicating with the connection pipe; A controller installed in an uppermost compartment of the external structure for sensing the pressure of the compressed air in the compressed air storage structure and controlling operation of the air compressor when the pressure is higher than a predetermined pressure; A heat exchanger interposed between the air compressor and the compressed air storage structure in the uppermost compartment of the external structure to transfer thermal energy of the high-temperature compressed air discharged by the air compressor to the accumulator; A cooler interposed between the air compressor and the compressed air storage structure in a top compartment of the outer structure to reduce the volume of compressed air stored in the compressed air storage structure to increase the storage capacity; A regulator connected to the compressed air storage structure for extracting compressed air stored in the compressed air storage structure in a top compartment of the external structure at a uniform pressure; A reheater which is installed in an uppermost compartment of the outer structure and receives heat energy from the regenerator that receives heat energy from the heat exchanger and expands the volume of the compressed air extracted through the compressed air outlet pipe in the compressed air storage structure; A turbine installed in an uppermost compartment of the outer structure and driven by compressed air expanded by the reheating; A combustor installed between the reheater and the turbine in the uppermost compartment of the outer structure for mixing and combusting the compressed air and fuel extracted from the compressed air storage structure; and a combustor installed in the uppermost compartment of the outer structure, A plurality of compressed air storage structures of small capacity are fixedly installed in a parallel dispersion type through a connection pipe in a lower compartment of a multi-layered compartment structure divided into a compartment frame in an external structure, When the amount of compressed air is small, the pressure in the compressed air storage structure in which the compressed air is stored can be kept constant by closing some connecting pipes. When the amount of compressed air is increased, Increasing the number of compressed air storage structures to be stored And a gong.

또한, 본 발명에서 상기 신재생에너지 발전기는 풍력 발전기, 조류 발전기, 조력 발전기 또는 파력 발전기인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the renewable energy generator is a wind turbine generator, a bird generator, a tidal generator or a wave generator.

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또한, 본 발명은 상기 연결관, 압축공기 유입관 또는 압축공기 유출관에 설치되고 압축공기 저장구조물에 저장되는 압축공기량에 따라 제어부에 의해 그 개폐가 제어되는 유량조절밸브가 추가로 구성되는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is further provided a flow control valve installed in the connection pipe, the compressed air inflow pipe or the compressed air outlet pipe, the flow control valve being controlled by the control unit according to the amount of compressed air stored in the compressed air storage structure .

또한, 본 발명은 상기 압축공기 저장구조물의 다층 구조에서 압축공기의 압축공기 저장구조물로의 유입과 압축공기 저장구조물로부터의 유출은 각 층별로 압축공기 저장구조물이 병렬로 연통되어 있어 각 층별로 압축공기의 유입과 유출이 이루어지거나, 모든 층의 압축공기 저장구조물이 모두 병렬로 연통되어 유입과 유출이 각각 단일의 경로에 의해서만 이루어거나, 각 층별로 또는 모든 층의 압축공기 저장구조물이 병렬로 연통되어 있지만 각각의 압축공기 저장구조물별로 압축공기의 유출이 이루어지는 것을 특징으로 한다.
In addition, according to the present invention, in the multi-layer structure of the compressed air storage structure, the inflow of the compressed air into the compressed air storage structure and the outflow from the compressed air storage structure are performed in such a manner that the compressed air storage structures are communicated in parallel, Air is introduced and discharged or all the compressed air storage structures of all the layers are connected in parallel so that the inflow and outflow are respectively performed by a single path or the compressed air storage structures of each layer or all layers are communicated in parallel However, it is characterized in that compressed air is discharged for each compressed air storage structure.

이상에서 살펴본, 본 발명인 신재생에너지를 이용한 압축공기 저장 발전 장치는 첫째, 압축공기 저장을 위해 인공구조물을 이용하므로 신재생에너지 발전전력의 불균질성으로 인하여 기저전력으로의 활용이 어려운 점을 해결하여 소비자의 수요에 맞춰 원하는 전기를 필요할 때, 필요한 만큼 쓸 수 있는 품질로 안정적으로 공급할 수 있고,As described above, the compressed air storage and power generation apparatus using the renewable energy of the present invention resides in that first, since artificial structure is used for compressed air storage, it is difficult to utilize it as a low power due to heterogeneity of renewable energy generation electric power, It is possible to supply the desired electricity stably in a quality that can be used as needed when necessary,

둘째, 압축공기 저장을 위해 인공구조물을 이용하므로 해저에서 압축공기 저장시설의 구축을 위해 암염층을 융해하여 공동을 건설하거나 국내에는 찾아보기 어려운 배사구조 대수층을 이용하는 것에 비해 비용이 절감되고 발전입지에 구애받지 않으며,Second, the use of artificial structures for compressed air storage makes it possible to build a compressed air storage facility on the sea floor by melting the salt rocks, or to reduce the cost compared to the use of an aquifer structure that is difficult to find in Korea. However,

세째, 압축공기 저장을 위한 인공구조물을 병렬 분산형으로 설치하여 대용량 인공저장시설 구축이 가능하고 효율적으로 활용할 수 있는 효과가 있다.
Third, it is possible to construct a large - capacity artificial storage facility and efficiently utilize artificial structures for compressed air storage by installing them in a parallel distributed manner.

도 1 은 본 발명에 따른 압축공기 저장 발전 장치의 개념도.
도 2 는 본 발명에 따른 압축공기 저장 발전 장치의 해중 설치 단면도.
도 3 은 본 발명에 따른 압축공기 저장구조물이 외부구조물 내에서 다층의 격실구조에 설치된 것을 나타낸 확대도.
도 4 는 본 발명에 따른 외부구조물의 최상부 격실에 설치된 발전 장치를 나타낸 확대도.
도 5 는 본 발명에 따른 압축공기 저장구조물의 일실시예를 나타낸 도면.1 is a conceptual diagram of a compressed-air storage and power generation apparatus according to the present invention.
2 is a sectional view of a compressed air storage and power generation apparatus according to the present invention installed in the sea.
3 is an enlarged view of a compressed air storage structure according to the present invention installed in a multi-layered compartment structure in an external structure.
4 is an enlarged view of a power generating device installed in a top compartment of an external structure according to the present invention.
5 illustrates one embodiment of a compressed air storage structure according to the present invention.

상기와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 은 본 발명에 따른 압축공기 저장 발전 장치의 개념도이고, 도 2 는 본 발명에 따른 압축공기 저장 발전 장치의 해중 설치 단면도이며, 도 3 은 본 발명에 따른 압축공기 저장구조물이 외부구조물 내에서 다층의 격실구조에 설치된 것을 나타낸 확대도이고, 도 4 는 본 발명에 따른 외부구조물의 최상부 격실에 설치된 발전 장치를 나타낸 확대도이며, 도 5 는 본 발명에 따른 압축공기 저장구조물의 일실시예를 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a conceptual diagram of a compressed air storage and power generation apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of a compressed air storage and power generation apparatus according to the present invention, 4 is an enlarged view of a power generating apparatus installed in an uppermost compartment of an external structure according to the present invention, and FIG. 5 is a sectional view of a compressed air storage structure according to an embodiment of the present invention. Fig.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 모터(21)를 구동시켜 외부의 공기를 흡입하여 압축시키는 공기압축기(20)는 그 구동원으로 본 발명의 일실시예에서는 해상에 설치된 신재생에너지 발전기인 다수개의 풍력 발전기(10)에서 생산된 전기를 이용함으로써 풍력발전과 연계된 압축공기 저장시설을 설명하지만, 본 발명에서는 그 구동원으로서 풍력 발전기에만 한정되는 것은 아니고 신재생에너지원인 조류, 조력 또는 파력 발전기를 이용할 수도 있다.As shown in FIGS. 1 to 5, the air compressor 20, which drives the motor 21 to suck and compress external air, is a driving source of the new and renewable energy generator A compressed air storage facility associated with wind power generation is described by using electricity generated from the plurality of wind power generators 10. In the present invention, the present invention is not limited to the wind power generators, May be used.

이러한 신재생에너지는 외부 환경에 따라 출력변동성이 심하므로 본 발명에서는 전력분전반(11)을 통해 우선적으로 공기압축기(20)의 모터(21)를 구동하는데 전력을 공급하고 잉여 전력을 기타 전력계통으로 공급한다.In the present invention, since power of the renewable energy is driven by the external environment, power is supplied to drive the motor 21 of the air compressor 20 through the power distribution board 11, and surplus power is supplied to other power systems Supply.

상기 공기압축기(20)는 두 개 이상을 병렬로 설치하여 공기압축시간을 단축시킬 수도 있다.The air compressor 20 may be installed in parallel to reduce the air compression time.

상기 공기압축기(20)에 의해 압축된 공기는 압축공기 유입관(34)을 통해 인공구조물인 압축공기 저장구조물(30)로 저장되는데 그 형태는 원통형이 바람직하고 그 상부는 돔형상으로 하는 것이 고압에도 잘 견딜 수 있다. 상기 압축공기 저장구조물(30) 내의 압축공기의 압력을 감지하여 일정압력 이상일 경우 공기압축기(20)의 작동을 제어부(25)가 제어할 수도 있다.The air compressed by the air compressor 20 is stored in a compressed air storage structure 30, which is a manmade structure, through a compressed air inflow pipe 34. The shape of the compressed air storage structure 30 is preferably a cylindrical shape, Can also withstand well. The control unit 25 may control the operation of the air compressor 20 when the pressure of the compressed air in the compressed air storage structure 30 is sensed and is higher than a predetermined pressure.

여기서, 인공구조물인 압축공기 저장구조물(30)은 해저에서 압축공기 저장시설의 구축을 위해 암염층을 융해하여 공동을 건설하거나 배사구조 대수층을 이용하는 것에 비해 비용이 절감되고 입지의 영향이 적다.Compressed air storage structure 30, which is a manmade structure, is cost-effective and has less influence on location than building a cavity by melting rock salt to construct a compressed air storage facility in the sea floor.

또한, 도 5에 도시된 두 가지 실시예에 나타낸 바와 같이, 상기 압축공기 저장구조물(30)은 고압 (100bar)을 견딜 수 있도록 강합성 또는 철근콘크리트 재료 등의 복합재료를 사용함이 바람직하고, 대용량의 단일의 압축공기 저장구조물을 사용하는 경우 고압의 위험성에 대한 피해가 크므로 소용량의 다수개의 압축공기 저장구조물(30)을 연결관(35)으로 상호 연통시키고 상기 연결관(35)을 통해 압축공기가 이동할 수 있으며 연결관(35)에 유량조절밸브(37)를 설치하여 압축공기량에 따라 그 개폐를 제어함이 바람직하다.5, it is preferable that the compressed air storage structure 30 is made of a composite material such as steel composite or reinforced concrete material so as to withstand a high pressure (100 bar), and a large capacity A large number of compressed air storage structures 30 of a small capacity are communicated with the connection pipe 35 and compressed through the connection pipe 35. [ It is preferable that the air can be moved and a flow control valve 37 is provided in the connection pipe 35 to control the opening and closing thereof in accordance with the amount of compressed air.

즉, 전체 압축공기량이 적은 경우에는 연결관(35)의 유량조절밸브(37)를 이용하여 일부 연결관(35)을 폐쇄함으로써 압축공기가 저장되어 있는 일부 압축공기 저장구조물(30) 내의 압력을 일정하게 유지하도록 할 수 있고, 압축공기량이 많아질수록 폐쇄된 연결관(35)을 개방함으로써 압축공기가 저장되는 압축공기 저장구조물(30)의 수를 증가시키게 된다.That is, when the total amount of the compressed air is small, the connection pipe 35 is closed by using the flow control valve 37 of the connection pipe 35 so that the pressure in the compressed air storage structure 30, The number of compressed air storage structures 30 in which the compressed air is stored is increased by opening the closed connection pipe 35 as the amount of compressed air is increased.

나아가, 상기 유량조절밸브(37)는 상기 압축공기 저장구조물(30) 내의 압축공기의 압력을 감지하여 일정압력 이상일 경우 그 개폐가 제어부(25)에 의해 자동으로 제어되는 전동밸브일 수도 있다.Further, the flow rate control valve 37 may be a motorized valve that detects the pressure of the compressed air in the compressed air storage structure 30 and is automatically controlled by the controller 25 when the pressure is higher than a predetermined pressure.

한편, 상기 공기압축기(20)와 압축공기 저장구조물(30) 사이에는 상기 공기압축기(20)에 의해 배출되는 고열의 압축공기의 열에너지를 축열기(24)로 전달하는 열교환기(22)와 압축공기 저장구조물(30)로 저장되는 압축공기의 부피를 축소시켜 저장용량을 증가시키기 위한 냉각기(23)가 개재될 수 있다.Between the air compressor 20 and the compressed air storage structure 30 is provided a heat exchanger 22 for transferring the heat energy of the high temperature compressed air discharged by the air compressor 20 to the accumulator 24, A cooler 23 for reducing the volume of the compressed air stored in the air storage structure 30 to increase the storage capacity may be interposed.

여기서, 상기 축열기(24)는 상기 열교환기(22)와 재가열기(32) 사이에 개재되어 설치되어 있고, 상기 열교환기(22)와 냉각기(23)는 상기 공기압축기(20)와 일체로 구성될 수도 있다.The heat exchanger 22 and the cooler 23 are installed integrally with the air compressor 20 so that the heat exchanger 22 and the reheater 32 are interposed between the heat exchanger 22 and the reheater 32, .

상기에서 언급하였듯이, 유량조절밸브(37)를 이용하여 일부 연결관(35)을 폐쇄함으로써 압축공기가 저장되어 있는 일부 압축공기 저장구조물(30) 내의 압력을 일정하게 유지할 수도 있지만, 상기 압축공기 저장구조물(30)에 저장된 압축공기를 균일한 압력으로 추출하기 위해 레귤레이터(31)가 압축공기 저장구조물(30)에 연결설치될 수도 있다.As mentioned above, the pressure in the compressed air storage structure 30 in which the compressed air is stored can be kept constant by closing the connection pipe 35 by using the flow control valve 37, A regulator 31 may be connected to the compressed air storage structure 30 to extract the compressed air stored in the structure 30 at a uniform pressure.

또한, 상기 열교환기(22)로부터 열에너지를 전달받는 축열기(24)로부터 열에너지를 다시 전달받는 재가열기(32)는 상기 압축공기 저장구조물(30)에서 압축공기 유출관(36)을 통해 추출되는 압축공기의 부피를 팽창시켜 터빈(40)의 구동효율을 증가시키도록 한다.The reheater 32 that receives heat energy again from the regenerator 24 that receives thermal energy from the heat exchanger 22 is extracted from the compressed air storage structure 30 through the compressed air outlet pipe 36 Thereby expanding the volume of the compressed air so as to increase the driving efficiency of the turbine 40.

상기 압축공기 저장구조물(30)에서 추출되는 압축공기와 연료를 혼합하여 연소시키는 경우에는 연소기(33)가 추가로 설치될 수 있으나, 공기터빈을 이용할 경우에는 화석연료를 사용하지 않고 전력을 생산할 수 있다.When the compressed air extracted from the compressed air storage structure 30 and the fuel are mixed and combusted, a combustor 33 may be additionally provided. However, in the case of using an air turbine, power can be generated without using fossil fuel have.

최종적으로, 상기 재가열기(32)에 의해 팽창된 압축공기에 의해 터빈(40)은 구동되고, 상기 터빈(40)의 구동에 의해 발전기(50)는 발전된다.Finally, the turbine 40 is driven by the compressed air expanded by the reheater 32, and the generator 50 is generated by driving the turbine 40.

본 발명에서는 상기 풍력 발전기(10)를 제외한 상기 다수개의 압축공기 저장구조물(30)을 포함한 발전 장치들은 해중에 설치되는 외부구조물(60) 내에 설치되어 근거리에 있는 해상 풍력 발전기(10)로부터 전력을 공급받을 수 있을 뿐만 아니라 육상에서의 발전소 건설에 따른 부지비용을 절감할 수 있다.In the present invention, the power generation devices including the plurality of compressed air storage structures 30 except for the wind power generator 10 are installed in the outer structure 60 installed in the sea, and power is supplied from the nearby offshore wind power generator 10 Not only can it be supplied, but it can also reduce site costs due to the construction of power plants on land.

이러한 외부구조물(60)은 해중에 설치되는 만큼 바다의 수압에 견딜 수 있도록 철근콘크리트로 제작됨이 바람직하고 방수 및 방식처리가 되어야 하며, 그 형상은 해류의 영향을 최소화할 수 있도록 원통형이 바람직하다.The outer structure 60 is preferably made of reinforced concrete so as to withstand the water pressure of the sea as much as it is installed in the sea, and it is preferable that the outer structure 60 should be waterproof and treated, and its shape is cylindrical so as to minimize the influence of currents .

또한, 상기 외부구조물(60)은 해저 기초구조물(70) 위에 고정 설치되는데 해저 기초구조물(70)로는 석션파일 기초, 말뚝 기초, 부유식 기초 및 자켓식 기초 등이 있다.In addition, the outer structure 60 is fixed on the submarine base structure 70, and the submarine base structure 70 includes a suction file foundation, a pile foundation, a floating foundation, and a jacket-type foundation.

본 발명에서는 그 일실시예로 파일 내부의 물이나 공기와 같은 유체를 외부로 석션함으로써 발생된 파일 내부와 외부의 압력차를 이용하여 설치되는 파일인 석션파일(Suction Pile)을 사용함이 바람직하고, 이러한 석션파일의 형상은 석션을 가하기 용이하게 상단부는 밀폐되고 하단부가 열린 모양으로 상기 외부구조물의 저면이 석션파일의 밀폐된 상단부에 고정되게 된다.According to an embodiment of the present invention, it is preferable to use a suction pile, which is a file installed by using a pressure difference between inside and outside of a file generated by sucking a fluid such as water or air inside the file to the outside, The shape of the suction file is such that the upper end is sealed and the lower end is opened so as to easily apply suction, so that the bottom surface of the outer structure is fixed to the closed upper end of the suction file.

여기서, 상기 외부구조물(60)의 석션파일(70)에의 고정은 육상에서 석션파일의 제작시 외부구조물(60)과 석션파일(70)을 상하 일체형으로 제작하여 해저지반에 관입시키거나, 전단키나 별도의 고정구조물 등을 이용하여 외부구조물(60)과 석션파일(70)을 상호 결합시킬 수도 있다.The external structure 60 may be fixed to the suction padding 70 by forming the external structure 60 and the suction padding 70 in a vertically integrated form when manufacturing the suction paddle on the land, The external structure 60 and the suction pads 70 may be coupled to each other by using a separate fixing structure or the like.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 외부구조물(60) 내에서 다수개의 압축공기 저장구조물(30)을 포함한 발전 장치의 배치구조를 살펴보면, 외부구조물(60)의 하부격실에는 외부구조물(60)의 저면에서 일정정도 이격된 높이에서부터 다수개의 압축공기 저장구조물(30)이 연결관(35)을 통해 연통되면서 다층으로 설치된다.As shown in FIGS. 2 to 4, an arrangement structure of a generator including a plurality of compressed air storage structures 30 in the outer structure 60 will be described. In the lower compartment of the outer structure 60, 60, the plurality of compressed air storage structures 30 are connected to each other through the connection pipe 35, and are installed in multiple layers.

여기서, 압축공기 저장구조물(30)의 다층 구조를 위해 외부구조물(60)의 저면에는 일정높이의 평평한 마운드(61)가 있고 그 상부로 다층의 격실구조가 형성되어 압축공기 저장구조물(30)이 병렬 분산형으로 고정설치되도록 하는데, 상기 마운드(61)는 외부구조물(60)의 누수로 인해 외부구조물(60)의 저면에 고이는 해수로부터 압축공기 저장구조물(30)을 보호하기 위함이고 다층의 격실구조는 격실구조프레임(63)으로 구분되고 다층의 격실구조로 외부구조물(60)의 직경을 줄임으로써 구조물의 자중을 저감시켜 해저 기초구조물(70)에 걸리는 하중을 최소화할 수 있도록 하기 위함이다.For the multilayer structure of the compressed air storage structure 30, a flat mound 61 having a predetermined height is formed on the bottom surface of the external structure 60, and a multi-layered compartment structure is formed thereon to form a compressed air storage structure 30 The mound 61 protects the compressed air storage structure 30 from seawater accumulated on the bottom of the outer structure 60 due to leakage of the outer structure 60, The structure is divided into a compartment structure frame 63 and a multi-layer compartment structure to reduce the diameter of the external structure 60, thereby reducing the self weight of the structure and minimizing the load applied to the subsoil substructure 70.

또한, 압축공기 저장구조물(30)이 설치되는 격실과 구분되는 상기 외부구조물(60)의 최상부 격실(62)에는 압축공기 저장구조물(30)을 제외한 발전 장치에 필요한 기기인 공기압축기(20), 열교환기(22), 냉각기(23), 축열기(24), 레귤레이터(31), 재가열기(32), 연소기(33), 터빈(40), 발전기(50) 및 제어부(25)가 설치되는데, 열교환기(22), 냉각기(23), 레귤레이터(31), 재가열기(32) 등은 압축공기 저장구조물(30)에 설치될 수도 있다.The uppermost compartment 62 of the external structure 60 separated from the compartment where the compressed air storage structure 30 is installed is provided with an air compressor 20, A heat exchanger 22, a cooler 23, an accumulator 24, a regulator 31, a reheater 32, a combustor 33, a turbine 40, a generator 50 and a control unit 25 The heat exchanger 22, the cooler 23, the regulator 31, the reheater 32, and the like may be installed in the compressed air storage structure 30.

한편, 상기 외부구조물(60)의 상면에는 발전 장치의 관리를 위해 사람이 드나들 수 있도록 개폐식 통로가 있어야 하고, 발전시 발생할 수 있는 배기가스를 배출하기 위한 환풍구도 마련되어야 하는데, 이를 위해 상기 외부구조물(60)의 상면은 해수면보다 항상 높아야 한다.On the other hand, on the upper surface of the outer structure 60, there must be a retractable passage so that a person can go in and out to manage the generator, and a ventilation hole for discharging exhaust gas, which may occur during power generation, The top surface of the structure 60 should be always higher than the sea level.

본 발명과 같이 압축공기 저장구조물(30)의 다층 구조에서 압축공기의 압축공기 저장구조물(30)로의 유입과 압축공기 저장구조물(30)로부터의 유출은 각 층별로 압축공기 저장구조물(30)이 병렬로 연통되어 있어 각 층별로 압축공기의 유입과 유출이 이루어질 수도 있고, 모든 층의 압축공기 저장구조물(30)이 모두 병렬로 연통되어 유입과 유출이 각각 단일의 경로에 의해서만 이루어질 수도 있으며, 각 층별로 또는 모든 층의 압축공기 저장구조물(30)이 병렬로 연통되어 있지만 각각의 압축공기 저장구조물(30)별로 압축공기의 유출이 이루어질 수도 있다. 어떠한 압축공기 유입 및 유출방식 구조를 사용하더라도 상기 압축공기 저장구조물(30) 내의 압축공기의 압력을 감지하여 일정압력 이상일 경우 그 개폐가 제어부에 의해 자동으로 제어되는 상기 유량조절밸브(37)에 의해 압축공기가 저장되어 있는 압축공기 저장구조물(30) 내의 압력을 일정하게 유지하도록 할 수 있다.The inflow of the compressed air into the compressed air storage structure 30 and the outflow of the compressed air from the compressed air storage structure 30 in the multi-layered structure of the compressed air storage structure 30 according to the present invention, And the compressed air storage structures 30 of all the layers may be connected in parallel so that the inflow and outflow of the compressed air storage structures 30 may be performed by a single path, Compressed air storage structures 30 may be arranged in layers or in all layers, but compressed air may be discharged by each compressed air storage structure 30. Even if any compressed air inflow and outflow structure is used, the flow rate control valve 37, which detects the pressure of the compressed air in the compressed air storage structure 30 and is automatically controlled by the control unit when the pressure is higher than a predetermined pressure The pressure in the compressed air storage structure 30 in which compressed air is stored can be kept constant.

여기서, 상기 유량조절밸브(37)는 연결관(35)뿐만 아니라, 압축공기 유입관(34) 및 압축공기 유출관(36)에도 설치될 수 있다.The flow control valve 37 may be installed not only in the connection pipe 35 but also in the compressed air inlet pipe 34 and the compressed air outlet pipe 36.

더불어, 상기 압축공기 저장구조물(30)을 병렬 분산형으로 설치함으로써 대용량 인공저장시설 구축이 가능하고 압축공기를 효율적으로 활용할 수 있게 된다.
In addition, by installing the compressed air storage structure 30 in a parallel distributed manner, a large-capacity artificial storage facility can be constructed and the compressed air can be efficiently utilized.

이러한 본 발명인 신재생에너지를 이용한 압축공기 저장 발전 장치에 의한 발전과정을 도 1을 참조하여 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, a process of generating compressed air using the renewable energy according to the present invention will be described in more detail with reference to FIG.

우선, 풍력 발전기(10) 등에서 생산된 신재생에너지는 외부 환경에 따라 출력변동성이 심하므로 전력분전반(11)을 통해 우선적으로 공기압축기(20)의 모터(21)를 구동하는데 전력을 공급하고 잉여 전력을 기타 전력계통으로 공급한다.First, since the renewable energy produced by the wind turbine generator 10 or the like has a high output fluctuation depending on the external environment, the power is supplied to drive the motor 21 of the air compressor 20 preferentially through the power distribution panel 11, And supplies power to other power systems.

다음으로, 공기압축기(20)에 의해 압축된 공기는 압축공기 유입관(34)을 통해 압축공기 저장구조물(30)로 유입되는데, 상기 공기압축기(20)는 두 개 이상을 병렬로 설치하는 경우 공기압축시간을 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라 풍력 발전기(10) 등에서 생산된 전력량이 많아도 공기압축기(20)에 발생할 수 있는 과부하를 줄일 수 있다.Next, the air compressed by the air compressor 20 flows into the compressed air storage structure 30 through the compressed air inflow pipe 34. In the case where two or more of the air compressors 20 are installed in parallel It is possible not only to shorten the air compression time but also to reduce an overload that may occur in the air compressor 20 even if the amount of power produced by the wind turbine generator 10 or the like is large.

한편, 압축공기가 압축공기 저장구조물(30)에 저장되기 전에 상기 공기압축기(20)와 일체 또는 별개로 구성된 열교환기(22)와 냉각기(23)에 의해 고열의 압축공기의 열에너지가 축열기(24)로 전달되고 압축공기의 부피가 축소된다.On the other hand, before the compressed air is stored in the compressed air storage structure 30, the heat energy of the high-temperature compressed air is condensed by the heat exchanger 22 and the cooler 23, which are formed integrally or separately from the air compressor 20, 24 and the volume of compressed air is reduced.

그 다음으로, 다층 구조로 설치되고 고압(100bar)에 견딜 수 있는 인공구조물인 상기 압축공기 저장구조물(30)은 연결관(35)으로 상호 연통되어 있어 상기 연결관(35)을 통해 압축공기가 이동할 수 있으며 연결관(35)에 설치된 유량조절밸브(37)에 의해 압축공기량에 따라 그 개폐를 제어하여 압축공기 저장구조물(30) 내의 압력을 일정하게 유지하도록 한다.Next, the compressed air storage structure 30, which is a multi-layered artificial structure capable of withstanding a high pressure (100 bar), is communicated with the connection pipe 35 so that compressed air is supplied through the connection pipe 35 And the flow rate control valve 37 provided in the connection pipe 35 controls the opening and closing thereof according to the amount of the compressed air so that the pressure in the compressed air storage structure 30 is kept constant.

또한, 상기에서 상술한 바와 같이 압축공기 저장구조물(30)의 다층 구조에서 압축공기의 압축공기 저장구조물(30)로의 유입과 압축공기 저장구조물(30)로부터의 유출은 각 층별로 압축공기의 유입과 유출이 이루어질 수도 있고, 압축공기의 유입과 유출이 각각 단일의 경로에 의해서만 이루어질 수도 있으며, 각각의 압축공기 저장구조물(30)별로 압축공기의 유출이 이루어질 수도 있다.As described above, the inflow of the compressed air into the compressed air storage structure 30 and the outflow from the compressed air storage structure 30 in the multi-layered structure of the compressed air storage structure 30 are controlled by the inflow of compressed air And the outflow of compressed air may be performed by a single path, and the outflow of compressed air may be performed by each of the compressed air storage structures 30.

그 다음으로, 상기 열교환기(22)로부터 열에너지를 전달받는 축열기(24)로부터 열에너지를 다시 전달받는 재가열기(32)는 상기 압축공기 저장구조물(30)에서 압축공기 유출관(36)을 통해 추출되는 압축공기의 부피를 팽창시킨다.The reheater 32 that receives heat energy again from the heat accumulator 24 that receives thermal energy from the heat exchanger 22 is then discharged from the compressed air storage structure 30 through the compressed air outlet pipe 36 Thereby expanding the volume of the compressed air to be extracted.

여기서, 공기의 압축 및 팽창과정에서 발생하는 열에너지를 저장 활용하여 냉난방원으로 이용할 수도 있다.Here, the heat energy generated in the process of compressing and expanding the air can be stored and utilized as a cooling and heating source.

한편, 레귤레이터(31)가 압축공기 저장구조물(30)에 연결설치되어 압축공기 저장구조물(30)에 저장된 압축공기를 균일한 압력으로 추출할 수 있고, 상기 압축공기 저장구조물(30)에서 추출되는 압축공기와 연료를 혼합하여 연소시키는 경우에는 연소기(33)가 추가로 설치될 수 있다.The regulator 31 is connected to the compressed air storage structure 30 to extract the compressed air stored in the compressed air storage structure 30 at a uniform pressure and to extract the compressed air from the compressed air storage structure 30 When the compressed air and the fuel are mixed and combusted, the combustor 33 may be additionally provided.

마지막으로, 상기 재가열기(32)에 의해 팽창된 압축공기는 터빈(40)을 구동시키고, 상기 터빈(40)의 구동에 의해 발전기(50)는 발전된다.Finally, the compressed air expanded by the reheater 32 drives the turbine 40, and the generator 50 is generated by driving the turbine 40.

상기에서는 본 발명에 대한 특정의 바람직한 실시예를 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 요지를 벗어남이 없이 다양하게 변경시킬 수 있을 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. You will be able to make various changes without departing.

10: 신재생에너지 발전기 11: 전력분전반
20: 공기압축기 21: 모터
22: 열교환기 23: 냉각기
24: 축열기 25: 제어부
30: 압축공기 저장구조물 31: 레귤레이터
32: 재가열기 33: 연소기
34: 압축공기 유입관 35: 연결관
36: 압축공기 유출관 37: 유량조절밸브
40: 터빈 50: 발전기
60: 외부구조물 61: 마운드
62: 최상부 격실 63: 격실구조 프레임
70: 해저 기초구조물10: Renewable energy generator 11: Power distribution board
20: air compressor 21: motor
22: heat exchanger 23: cooler
24: Axial opening 25:
30: Compressed air storage structure 31: Regulator
32: reheating 33: combustor
34: Compressed air inflow pipe 35: Connection pipe
36: Compressed air outlet pipe 37: Flow control valve
40: turbine 50: generator
60: outer structure 61: mound
62: top compartment 63: compartment frame
70: Submarine foundation structure

Claims (9)

해상에 설치된 다수개의 신재생에너지 발전기(10)와;
해저지반에 관입되는 해저 기초구조물(70)과;
상기 해저 기초구조물(70) 위에 고정 설치되고 상면이 해수면보다 높으며, 격실구조프레임(63)으로 구분되는 다층의 격실구조인 하부격실과 상기 하부격실과 구분되는 최상부 격실(62)로 이루어진 격실구조의 외부구조물(60)과;
상기 외부구조물(60)의 최상부 격실(62)에 설치되고 상기 신재생에너지 발전기(10)에서 생산된 전기를 구동원으로 모터(21)를 구동시켜 외부의 공기를 흡입하여 압축시키는 공기압축기(20)와;
상기 신재생에너지 발전기(10)에서 생산된 전기를 상기 공기압축기(20)의 모터(21)를 구동하는데 우선적으로 전력을 공급하기 위한 전력분전반(11)과;
상기 외부구조물(60)의 하부격실에 설치되고 상기 공기압축기(20)에 의해 압축된 공기를 압축공기 유입관(34)을 통해 저장하며 연결관(35)으로 상호 연통되어 압축공기가 이동할 수 있는 소용량의 다수개의 압축공기 저장구조물(30)과;
상기 외부구조물(60)의 최상부 격실(62)에 설치되고 상기 압축공기 저장구조물(30) 내의 압축공기의 압력을 감지하여 일정압력 이상일 경우 상기 공기압축기(20)의 작동을 제어하는 제어부(25)와;
상기 외부구조물(60)의 최상부 격실(62)에서 상기 공기압축기(20)와 상기 압축공기 저장구조물(30) 사이에 개재되어 상기 공기압축기(20)에 의해 배출되는 고열의 압축공기의 열에너지를 축열기(24)로 전달하는 열교환기(22)와;
상기 외부구조물(60)의 최상부 격실(62)에서 상기 공기압축기(20)와 상기 압축공기 저장구조물(30) 사이에 개재되어 상기 압축공기 저장구조물(30)로 저장되는 압축공기의 부피를 축소시켜 저장용량을 증가시키기 위한 냉각기(23)와;
상기 외부구조물(60)의 최상부 격실(62)에서 상기 압축공기 저장구조물(30)에 저장된 압축공기를 균일한 압력으로 추출하기 위해 상기 압축공기 저장구조물(30)에 연결 설치되는 레귤레이터(31)와;
상기 외부구조물(60)의 최상부 격실(62)에 설치되고 상기 열교환기(22)로부터 열에너지를 전달받는 축열기(24)로부터 열에너지를 다시 전달받아 상기 압축공기 저장구조물(30)에서 압축공기 유출관(36)을 통해 추출되는 압축공기의 부피를 팽창시키는 재가열기(32)와;
상기 외부구조물(60)의 최상부 격실(62)에 설치되고 상기 재가열기(32)에 의해 팽창된 압축공기에 의해 구동되는 터빈(40)과;
상기 외부구조물(60)의 최상부 격실(62)에서 상기 재가열기(32)와 상기 터빈(40) 사이에 설치되어 상기 압축공기 저장구조물(30)에서 추출되는 압축공기와 연료를 혼합하여 연소시키는 연소기(33), 및
상기 외부구조물(60)의 최상부 격실(62)에 설치되고 상기 터빈(40)의 구동에 의해 발전되는 발전기(50)로 구성되되,
상기 소용량의 다수개의 압축공기 저장구조물(30)은 외부구조물(60) 내에서 격실구조프레임(63)으로 구분되는 다층의 격실구조인 하부격실에 연결관(35)을 통해 병렬 분산형으로 고정설치되어, 전체 압축공기량이 적은 경우에는 일부 연결관(35)을 폐쇄함으로써 압축공기가 저장되어 있는 일부 압축공기 저장구조물(30) 내의 압력을 일정하게 유지하도록 할 수 있고, 압축공기량이 많아질수록 폐쇄된 연결관(35)을 개방함으로써 압축공기가 저장되는 압축공기 저장구조물(30)의 수를 증가시키게 되는 것을 특징으로 하는 신재생에너지를 이용한 압축공기 저장 발전 장치.
A plurality of renewable energy generators 10 installed on the sea;
An underwater basement structure (70) penetrating into the seabed ground;
A compartment structure consisting of a lower compartment which is fixedly mounted on the sea bed foundation structure 70 and whose upper surface is higher than sea level and which is divided into a multi-layered compartment structure divided by a compartment structure frame 63 and an uppermost compartment 62 separated from the lower compartment An outer structure 60;
An air compressor 20 installed in an uppermost compartment 62 of the external structure 60 and driving the motor 21 driven by the electricity generated by the renewable energy generator 10 to suck and compress external air, Wow;
An electric power distribution board (11) for preferentially supplying electric power generated by the renewable energy generator (10) to the motor (21) of the air compressor (20);
The air compressed by the air compressor 20 is stored in the lower compartment of the external structure 60 through the compressed air inflow pipe 34 and communicated with the connection pipe 35 to move the compressed air A plurality of small compressed air storage structures (30);
A controller 25 installed in an uppermost compartment 62 of the external structure 60 for sensing the pressure of the compressed air in the compressed air storage structure 30 and controlling the operation of the air compressor 20 when the pressure is higher than a predetermined pressure, Wow;
The heat energy of the high-temperature compressed air that is interposed between the air compressor (20) and the compressed air storage structure (30) in the uppermost compartment (62) of the external structure (60) A heat exchanger (22) for transferring the heat to the heat exchanger (24);
The volume of the compressed air stored in the compressed air storage structure 30 interposed between the air compressor 20 and the compressed air storage structure 30 in the uppermost compartment 62 of the external structure 60 is reduced A cooler (23) for increasing storage capacity;
A regulator 31 connected to the compressed air storage structure 30 for extracting the compressed air stored in the compressed air storage structure 30 in the uppermost compartment 62 of the external structure 60 at a uniform pressure; ;
The compressed air is discharged from the compressed air storage structure (30) by receiving thermal energy again from the accumulator (24) installed in the uppermost compartment (62) of the external structure (60) and receiving heat energy from the heat exchanger A reheater 32 for expanding the volume of the compressed air extracted through the outlet 36;
A turbine (40) installed in an upper compartment (62) of the outer structure (60) and driven by compressed air expanded by the reheater (32);
A combustor which is installed between the reheater 32 and the turbine 40 in the uppermost compartment 62 of the outer structure 60 and mixes and combusts the compressed air extracted from the compressed air storage structure 30, (33), and
A generator 50 installed in an uppermost compartment 62 of the outer structure 60 and driven by the turbine 40,
The plurality of compressed air storage structures 30 of small capacity are fixed in a parallel dispersion type through a connection pipe 35 to a lower compartment of a multilayered compartment structure divided into a compartment structure frame 63 in the external structure 60 When the total amount of compressed air is small, the pressure in the compressed air storage structure 30 in which compressed air is stored can be kept constant by closing some of the connecting pipes 35. As the amount of compressed air is increased, And the number of the compressed air storage structures (30) in which the compressed air is stored is increased by opening the connection pipe (35).
제 1 항에 있어서,
상기 신재생에너지 발전기(10)는 풍력 발전기, 조류 발전기, 조력 발전기 또는 파력 발전기인 것을 특징으로 하는 신재생에너지를 이용한 압축공기 저장 발전 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the renewable energy generator (10) is a wind turbine generator, a bird generator, a tidal generator or a wave generator.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 연결관(35), 압축공기 유입관(34) 또는 압축공기 유출관(36)에 설치되고 압축공기 저장구조물(30)에 저장되는 압축공기량에 따라 제어부(25)에 의해 그 개폐가 제어되는 유량조절밸브(37)가 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 신재생에너지를 이용한 압축공기 저장 발전 장치.
The method according to claim 1,
The opening and closing of which is controlled by the control unit 25 in accordance with the amount of compressed air installed in the connecting pipe 35, the compressed air inflow pipe 34, or the compressed air outflow pipe 36 and stored in the compressed air storage structure 30 And a flow rate control valve (37) is additionally provided to the compressed air storage and power generation device.
제 1 항에 있어서,
상기 압축공기 저장구조물(30)의 다층 구조에서 압축공기의 압축공기 저장구조물(30)로의 유입과 압축공기 저장구조물(30)로부터의 유출은
각 층별로 압축공기 저장구조물(30)이 병렬로 연통되어 있어 각 층별로 압축공기의 유입과 유출이 이루어지거나,
모든 층의 압축공기 저장구조물(30)이 모두 병렬로 연통되어 유입과 유출이 각각 단일의 경로에 의해서만 이루어거나,
각 층별로 또는 모든 층의 압축공기 저장구조물(30)이 병렬로 연통되어 있지만 각각의 압축공기 저장구조물(30)별로 압축공기의 유출이 이루어지는 것을 특징으로 하는 신재생에너지를 이용한 압축공기 저장 발전 장치.
The method according to claim 1,
The inflow of compressed air into the compressed air storage structure 30 and the outflow from the compressed air storage structure 30 in the multi-layered structure of the compressed air storage structure 30,
The compressed air storage structures 30 are connected in parallel to each layer so that the inflow and outflow of the compressed air into the respective layers may occur,
All of the compressed air storage structures 30 of all the layers are connected in parallel so that the inflow and outflow are respectively performed by a single path,
Characterized in that the compressed air storage structures (30) in each layer or in all layers are communicated in parallel, but the compressed air is discharged for each of the compressed air storage structures (30) .
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