KR101385564B1 - Tidal current power plant - Google Patents

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KR101385564B1
KR101385564B1 KR1020120112625A KR20120112625A KR101385564B1 KR 101385564 B1 KR101385564 B1 KR 101385564B1 KR 1020120112625 A KR1020120112625 A KR 1020120112625A KR 20120112625 A KR20120112625 A KR 20120112625A KR 101385564 B1 KR101385564 B1 KR 101385564B1
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seawater
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KR1020120112625A
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한상훈
박진순
이광수
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한국해양과학기술원
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Abstract

The present invention relates to a tidal power generation apparatus, including: a turbine which generates a generation load by being rotated due to the flow of seawater; and a power generator which converts the generation load into electrical energy. In order to buffer the unstable generation load generated when the rotational velocity of the turbine changes rapidly due to the rapid changes in the flow of seawater, the present invention includes a load buffering unit for providing an additional load corresponding to the rotational velocity of the turbine.

Description

조류 발전 장치 {TIDAL CURRENT POWER PLANT}Tidal current power plant {TIDAL CURRENT POWER PLANT}

본 발명은 조류 발전 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해수의 유동이 급변하더라도 안정적으로 발전 부하를 전기에너지로 변환할 수 있는 조류 발전 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an algae power generation apparatus, and more particularly, to an algae power generation apparatus capable of stably converting a power generation load into electrical energy even if the flow of seawater changes rapidly.

일반적으로 전기에너지를 생성하는 발전 장치는 석탄이나 석유를 이용한 화력 발전 장치, 우라늄을 이용한 원자력 발전 장치 및 수력 발전 장치 등이 있다.In general, power generation devices that generate electrical energy include coal or oil-fired power generation devices, uranium-based nuclear power generation devices, and hydroelectric power generation devices.

그런데, 화력 발전 장치는 화석 연료를 사용하는 것이어서 자원이 고갈될 뿐 아니라 공해의 유발로 환경에 끼치는 피해가 심각하다는 문제점이 있고, 원자력 발전 장치는 핵연료의 사용에 따른 안전성과 발전 과정에서 생성되는 폐기물 및 오염물 등에 의해 환경 오염이 유발된다는 문제점이 있으며, 담수를 이용하는 수력 발전 장치는 넓은 지역을 수몰시켜야 하므로 지역주민 이주에 따른 사회적 문제와 자연 생태계의 파손을 야기시킨다는 문제점이 있다.However, since the thermal power plant uses fossil fuels, not only resources are exhausted, but also damage to the environment due to pollution is serious. The nuclear power plant is a waste generated from the use of nuclear fuel and the process of generating power. And there is a problem that the environmental pollution is caused by the pollutants, etc., hydroelectric power plant using fresh water has to be submerged in a large area there is a problem that causes social problems and destruction of natural ecosystems due to local migration.

따라서, 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 대체하고자 하는 발전 장치로, 태양열을 이용한 태양열 발전 장치, 풍력을 이용한 풍력 발전 장치 그리고 바다의 해수를 이용한 해양 발전 장치 등이 있다.Therefore, to solve such a problem, there are power generators to be replaced by solar power generators using solar heat, wind power generators using wind power, and marine power generators using sea water.

특히, 해양 발전 장치는 우리나라와 같이 삼면이 바다로 이루어진 경우에 있어서 유리한 발전 장치로, 조석을 동력원으로 하여 해수면의 상승하강 운동을 이용하여 전기를 생산하는 조력 발전 장치와, 해양표면층의 온수와 심해 냉수와의 온도차를 이용하여 열 에너지를 기계적 에너지로 변환시켜 발전하는 해수 온도차 발전 장치, 해수의 흐름이 빠른 곳에 터빈을 설치해 해수의 운동에너지를 이용하여 발전하는 조류 발전 장치로 구분될 수 있다.In particular, the marine power generation device is an advantageous power generation device when the three sides are composed of the sea as in Korea, tidal power as a power source, tidal power generation device to generate electricity by using the rising and falling movement of the sea surface, the warm water and deep sea of the ocean surface layer Seawater temperature difference generator that generates power by converting thermal energy into mechanical energy using the temperature difference with cold water, and a tidal current generator that generates power by using the kinetic energy of seawater by installing a turbine in the seawater flows fast.

이 중, 조류 발전 장치의 경우에는, 조력 발전 장치 및 해수온도차 발전 장치와 달리, 조석 간만의 차 및 해수 온도의 차 등의 입지 여건을 고려하지 않고 해수가 유동하는 곳이면 어디든지 설치할 수 있다는 점에서, 다른 해양 발전 장치에 비하여 지역적 한계가 적다는 이점이 있어서 특히 주목받고 있다.Among these, in the case of tidal current generators, unlike tidal power generators and seawater temperature difference generators, they can be installed anywhere where seawater flows without considering the location conditions such as the difference between tidal tides and the difference in seawater temperature. Has received particular attention because of the advantage of lower regional limits compared to other offshore power plants.

하지만, 조류 발전 장치의 경우에 있어서도, 도 1에 도시된 바와 같이 내륙(L)에 인접한 해안(S)의 경우에 있어서는 지형에 따라 해수의 유동이 매우 불규칙하여 각각의 터빈(10)에 유입되는 해수의 유속이 급변할 수 있으며, 이에 따라 발전기(30)의 발전에 영향을 미치는 경우가 있다.However, even in the case of the tidal current generator, in the case of the coast (S) adjacent to the inland (L), as shown in Figure 1, the flow of sea water is very irregular depending on the terrain is introduced into each turbine 10 The flow rate of the sea water may change rapidly, which may affect the power generation of the generator 30.

즉, 경우에 따라 내륙(L)에 인접한 지역의 해수 유속(V1)이 그렇지 않은 지역의 해수 유속(V2)보다 순간적으로 빨라질 수 있으며, 이에 따라 서로 인접한 터빈(10)이라도 발전 부하가 각각 다르게 되어 전체적으로 불안정한 발전 부하가 형성됨으로써, 발전기(30)에서 발전 부하를 전기에너지로 변환할 때 어려움이 따를 수 있다.That is, in some cases, the seawater flow rate (V 1 ) of the region adjacent to the inland (L) may be instantaneously faster than the seawater flow rate (V 2 ) of the non-regions, so that the generation loads of the turbine 10 adjacent to each other, respectively Since the totally unstable power generation load is formed, it may be difficult to convert the power generation load into electrical energy in the generator (30).

이러한 어려움을 해결하기 위해, 종래의 조류 발전 장치의 경우에는, 각각의 터빈(10)에 인접하여 유속측정기(40)를 장착하여 각각의 터빈(10)으로 유입되는 해수의 유속을 측정하고, 이를 근거로 하여 해수의 유동이 급변하여 발전 부하가 불안정해지더라도 이를 보정할 수 있는 부하 완충 유닛(30)을 포함하게 되었다.In order to solve this difficulty, in the case of the conventional tidal power generation device, the flow rate measuring device 40 is mounted adjacent to each turbine 10 to measure the flow rate of seawater flowing into each turbine 10, and On the basis of this, even if the flow of seawater changes suddenly, the power generation load becomes unstable, the load buffer unit 30 can be included.

그러나, 이러한 종래의 조류 발전 장치에 포함되는 종래의 부하 완충 유닛(30)의 경우에 있어서도 다음과 같은 여러 단점이 여전히 존재한다.However, in the case of the conventional load buffer unit 30 included in such a conventional tidal current generator, there are still several disadvantages as follows.

먼저, 종래의 부하 완충 유닛(30)에서 발전 부하를 보정하는데 기준이 되는 해수의 유속을 측정하는데 있어서 유속측정기(40)가 갖는 한계로 인한 단점이 존재한다.First, there is a disadvantage due to the limitation of the flow rate measuring device 40 in measuring the flow rate of the seawater which is a reference for correcting the power generation load in the conventional load buffer unit 30.

더욱 상세히 설명하면, 해수의 유속은 터빈(10)으로 유입되는 해수의 유량하고도 관련이 있으므로 유속측정기(40)가 터빈(10)에 최대한 인접하여 장착된다고 하더라도 터빈(10)으로 유입되는 해수의 정확한 유속을 측정하기란 불가능하며, 오히려 터빈(10) 주변에 발생되는 해수의 와류 또는 왜곡으로 인해 유속측정기(40)에서 전혀 잘못된 유속을 측정할 수도 있다. 따라서 이를 근거로 하여 종래의 부하 완충 유닛(30)을 통해 발전 부하를 보정하는 것은 부정확할 수 있다는 단점이 존재할 수밖에 없을 것이다.In more detail, the flow rate of the seawater is related to the flow rate of the seawater flowing into the turbine 10, so that even if the flowmeter 40 is mounted as close as possible to the turbine 10, It is impossible to measure an accurate flow rate, but rather an incorrect flow rate may be measured by the flow rate meter 40 due to the vortex or distortion of seawater generated around the turbine 10. Therefore, based on this, there will be inevitably a disadvantage that correcting the generated load through the conventional load buffer unit 30 may be inaccurate.

또한, 설사 시뮬레이션을 통해 학습하여 둔 데이터를 이용하여, 터빈(10)에 인접 장착된 유속측정기(40)를 통해 측정한 해수의 유속을 보정할 수 있다고 하더라도, 해수의 유동은 데이터의 범위 밖에서 예상치 못하게 급변할 수 있으므로, 이러한 보정 역시 무의미하다고 할 것이며, 여전히 단점이 존재할 수밖에 없을 것이다.In addition, even if the flow rate of the seawater measured by the flowmeter 40 mounted adjacent to the turbine 10 can be corrected using the data learned through the diarrhea simulation, the flow of the seawater is expected to be outside the range of the data. This correction may also be pointless, as it can change rapidly, and there will still be disadvantages.

더욱이, 이와 같이 유속측정기(40)를 이용하는 종래의 부하 완충 유닛(30)은 유속측정기(40) 자체가 고가일 뿐만 아니라, 도 2에 도시한 바와 같이 유속측정기(40)는 터빈(10)의 수에 대응하는 수만큼 마련되어야 할 것이고, 각각의 유속측정기(40)에 연계될 수밖에 없는 부하 완충 유닛(30) 역시 그만큼 마련되어야 할 것이어서, 많은 비용이 소요된다는 단점도 존재한다.In addition, the conventional load buffer unit 30 using the flow rate meter 40 is not only expensive flow rate meter 40 itself, the flow rate meter 40 is shown in FIG. The number corresponding to the number will have to be provided, and the load buffer unit 30, which must be associated with each flow rate meter 40, will have to be provided with the same, and thus, there is a disadvantage in that it is expensive.

이상 설명한 바와 같은 단점으로 인해 종래의 조류 발전 장치는 비록 부하 완충 유닛(30)을 구비하더라도, 전술한 바와 같이 불안정한 발전 부하가 형성됨에 따라 발전기(30)에서 발전 부하를 전기에너지로 변환할 때의 어려움을 실질적으로 해결하고 있지 못하고 있는 상태에 있다고 할 것이다.
Due to the disadvantages described above, although the conventional tidal current generation device includes the load buffer unit 30, as described above, when the unstable power generation load is formed, the generator 30 converts the power generation load into electrical energy. It is said that it is in a state of not actually solving the difficulties.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 해수의 유동이 급변하더라도 터빈의 회전 속도가 급변하게 될 때 발생되는 발전 부하의 불안정성을 완충시켜 보다 안정적으로 발전 부하를 전기에너지로 변환할 수 있는 조류 발전 장치를 제공하는데 있다.The problem to be solved by the present invention is an algae power generation device that can convert the power generation load into electrical energy more stably by buffering the instability of the power generation load generated when the rotational speed of the turbine changes rapidly even if the flow of sea water changes suddenly. To provide.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 발전 부하의 불안정성을 완충시키기 위한 목적으로 설치되는 유속측정기를 이용하는 고가의 부하 완충 유닛을 대체할 수 있는 부하 완충 유닛을 포함하는 조류 발전 장치를 제공하는데 있다.In addition, an object of the present invention is to provide an algae power generation apparatus including a load buffer unit that can replace an expensive load buffer unit using a flow rate meter installed for the purpose of buffering the instability of the power generation load. .

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the precise form disclosed. It can be understood.

이와 같이 해결하고자 하는 과제를 해결하기 위하여 안출된 본 발명에 따른 조류 발전 장치는, 해수의 유동에 의해 회전되면서 발전 부하를 발생시키는 터빈과, 상기 터빈에 의해 발생된 상기 발전 부하를 전기에너지로 변환시키는 발전기를 포함하는 조류 발전 장치로서, 상기 해수의 유동이 급변함에 따라 상기 터빈의 회전 속도가 급변하게 될 때 발생되는 상기 발전 부하의 불안정성을 완충시키기 위하여, 상기 터빈의 회전 속도에 대응하여 추가 부하를 제공하는 부하 완충 유닛을 포함하여 구성된다.In order to solve the problem to be solved as described above, the tidal current generator according to the present invention, a turbine for generating a power generation load while rotating by the flow of sea water, and converts the power generation load generated by the turbine into electrical energy An algae power generation apparatus including a generator, comprising: an additional load corresponding to the rotational speed of the turbine in order to buffer the instability of the power generation load generated when the rotational speed of the turbine changes rapidly as the flow of the seawater changes rapidly. It is configured to include a load buffer unit to provide.

여기서, 상기 부하 완충 유닛은, 하기 [계산식]을 통해 상기 터빈의 회전 속도를 변수(ω)로 하여 상기 발전 부하의 실시간 부하값(P1)를 계산한 후, 상기 발전기의 용량에 대응하여 일정하게 공급할 수 있는 이론 부하값(P2)과 상기 실시간 부하값(P1)의 차이만큼 추가 부하(Ps)를 제공할 수 있다.Here, the load buffer unit calculates the real-time load value (P 1 ) of the power generation load by setting the rotational speed of the turbine as a variable (ω) through the following [calculation formula], and then constant according to the capacity of the generator The additional load P s may be provided by a difference between the theoretical load value P 2 and the real time load value P 1 that can be supplied easily.

[계산식][formula]

Figure 112012082414095-pat00001
Figure 112012082414095-pat00001

이때,

Figure 112012082414095-pat00002
이고,
Figure 112012082414095-pat00003
이며,
Figure 112012082414095-pat00004
이고,
Figure 112012082414095-pat00005
이다. (여기서, Cp는 상기 터빈의 효율, ρ는 해수의 밀도, A는 해수 유동 방향에 대한 상기 터빈의 단면적, k는 비례상수, r은 상기 터빈의 반지름, n은 상기 터빈의 회전 속도와 무관하게 상기 터빈 작동시 상쇄되는 해수의 유속, ω는 상기 터빈의 회전 속도를 각각 의미한다.)At this time,
Figure 112012082414095-pat00002
ego,
Figure 112012082414095-pat00003
Lt;
Figure 112012082414095-pat00004
ego,
Figure 112012082414095-pat00005
to be. Where C p is the efficiency of the turbine, ρ is the density of seawater, A is the cross-sectional area of the turbine with respect to the direction of seawater flow, k is the proportional constant, r is the radius of the turbine, and n is independent of the rotational speed of the turbine. Thus, the flow rate of seawater, ω, offset during the operation of the turbine means the rotational speed of the turbine, respectively.)

이러한 상기 부하 완충 유닛은 상기 터빈의 수에 대응하는 수 또는 상기 터빈의 수보다 작은 수만큼 포함될 수 있으며, 이때, 상기 부하 완충 유닛이 상기 터빈의 수보다 작은 수만큼 포함되는 경우, 상기 부하 완충 유닛은 서로 인접하는 상기 터빈의 회전 속도를 평균한 값을 변수(ω)로 하여 상기 발전 부하의 실시간 부하값(P1)를 계산할 수 있다.
The load buffer unit may be included in a number corresponding to the number of the turbine or less than the number of the turbine, wherein, if the load buffer unit is included in a number less than the number of the turbine, the load buffer unit May calculate the real-time load value P 1 of the power generation load by setting the average value of the rotational speeds of the turbines adjacent to each other as a variable ω.

본 발명에 따른 조류 발전 장치에 의하면, 해수의 유동이 급변하더라도 터빈의 회전 속도가 급변하게 될 때 발생되는 발전 부하의 불안정성을 터빈의 회전 속도에 대응하여 추가 부하를 제공하는 부하 완충 유닛을 통해 완충시킴으로써, 발전기에 보다 안정적으로 발전 부하를 전기에너지로 변환할 수 있다.According to the tidal current power generation apparatus according to the present invention, the instability of the power generation load generated when the rotational speed of the turbine changes suddenly even if the flow of sea water changes rapidly, through the load buffer unit that provides an additional load corresponding to the rotational speed of the turbine By doing so, the power generation load can be converted into electrical energy more stably in the generator.

또한, 본 발명에 따른 조류 발전 장치에 의하면, 터빈의 회전 속도를 이용하여 추가 부하를 계산하고 제공하는 부하 완충 유닛을 포함함으로써, 해유속측정기를 이용하는 고가의 부하 완충 유닛을 대체할 수 있다.
In addition, according to the tidal current power generation apparatus according to the present invention, by including a load buffer unit for calculating and providing an additional load using the rotational speed of the turbine, it is possible to replace the expensive load buffer unit using the sea flow rate meter.

도 1은 종래의 조류 발전 장치가 설치된 지형 및 모습을 대략적으로 도시한 개념도이다.
도 2는 종래의 조류 발전 장치를 설명하기 위해 도시한 모식도이다.
도 3은 본 발명에 따른 조류 발전 장치를 설명하기 위해 도시한 모식도이다.1 is a conceptual diagram schematically showing a terrain and a state in which a conventional tidal current generator is installed.
2 is a schematic diagram illustrating a conventional tidal current generator.
Figure 3 is a schematic diagram for explaining the algae generating apparatus according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, the well-known functions or constructions are not described in order to simplify the gist of the present invention.

먼저, 도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 조류 발전 장치의 일 실시예의 구성에 대하여 상세하게 설명한다. 여기서, 도 3은 본 발명에 따른 조류 발전 장치를 설명하기 위해 도시한 모식도이다.First, referring to Figure 3, the configuration of an embodiment of the tidal current generator according to the present invention will be described in detail. 3 is a schematic diagram illustrating the algae power generation device according to the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 조류 발전 장치의 일 실시예는 터빈(10)의 회전 속도에 대응하는 추가 부하를 제공하는 부하 완충 유닛(300)을 포함하여 구성될 수 있다.As shown in FIG. 3, one embodiment of the tidal current power generation device according to the present invention may comprise a load buffer unit 300 which provides an additional load corresponding to the rotational speed of the turbine 10.

부하 완충 유닛(300)은 해수의 유동이 급변함에 따라 터빈(10)의 회전 속도가 급변하게 될 때 발생되는 발전 부하의 불안전성을 완충시키기 위한 유닛으로서, 앞서 발명의 배경이 되는 기술에서 설명한 바 있는 종래의 부하 완충 유닛(30)이 유속측정기(40)를 통해 측정된 해수의 유속을 이용한 것이라면, 본 발명에 따른 부하 완충 유닛(300)은 해수의 유속과 연관되는 터빈(10)의 회전 속도를 이용한 것이다.The load buffer unit 300 is a unit for buffering the instability of the power generation load generated when the rotational speed of the turbine 10 changes rapidly as the flow of seawater changes rapidly. If the conventional load buffer unit 30 uses the flow rate of the seawater measured by the flow rate measuring unit 40, the load buffer unit 300 according to the present invention is the rotational speed of the turbine 10 associated with the flow rate of the seawater It is used.

즉, 부하 완충 유닛(300)은 해수의 유속과 터빈(10)의 회전 속도와의 관계를 고려하여 추가 부하를 제공 제공하는 유닛으로, 이때 추가 부하는 해수의 유동이 급변하지 않을 때 발전기(20)의 용량에 대응하여 일정하게 공급할 수 있는 부하를 기준으로 양수(+)일 수도 있으며 음수(-)일 수도 있다.That is, the load buffer unit 300 is a unit that provides an additional load in consideration of the relationship between the flow rate of the seawater and the rotational speed of the turbine 10, wherein the additional load generator 20 when the flow of the seawater does not change suddenly It may be positive (+) or negative (-) based on the load that can be supplied constantly corresponding to the capacity of).

더욱 구체적인 설명을 위해, 해수의 유속과 터빈(10)의 회전 속도와의 관계를 나타내는 [수학식 1] 및 해수의 유속과 터빈(10)에 의해 발생되는 발전 부하와의 관계를 나타내는 [수학식 2]를 예를 들어 설명하면 다음과 같다.
For a more detailed description, [Equation 1] showing the relationship between the flow rate of the sea water and the rotational speed of the turbine 10 and [Equation 1] showing the relationship between the flow rate of the sea water and the power generation load generated by the turbine 10. 2] is described as an example.

Figure 112012082414095-pat00006
Figure 112012082414095-pat00006

(여기서, V는 터빈(10)으로 유입되는 해수의 유속, k는 비례상수, r은 터빈(10)의 반지름, ω는 터빈(10)의 회전 속도, n은 터빈(10)의 회전 속도와 무관하게 터빈(10) 작동시 상쇄되는 해수의 유속을 의미함.)
Where V is the flow rate of the seawater flowing into the turbine 10, k is the proportional constant, r is the radius of the turbine 10, ω is the rotational speed of the turbine 10, n is the rotational speed of the turbine 10 Irrespective of the flow rate of the sea water, which is offset when the turbine 10 operates.)

Figure 112012082414095-pat00007
Figure 112012082414095-pat00007

(여기서, P1은 터빈(10)에 의해 발생되는 발전 부하, Cp는 터빈(10)의 효율, ρ는 해수의 밀도, A는 해수 유동 방향에 대한 터빈(10)의 단면적, V는 터빈(10)으로 유입되는 해수의 유속을 의미함.)
Where P 1 is the generation load generated by the turbine 10, C p is the efficiency of the turbine 10, ρ is the density of seawater, A is the cross-sectional area of the turbine 10 with respect to the seawater flow direction, and V is the turbine. (10) means the flow rate of sea water flowing into.)

즉, [수학식 1]로 표현되는 터빈(10)의 회전 속도(ω)를 변수로 하는 해수의 유속(V)을 [수학식 2]에 대입하여 터빈(10)에 의해 발생되는 발전 부하(P1)를 터빈(10)의 회전 속도(ω)를 변수로 정리하면, [수학식 3]이 도출된다.
That is, the power generation load generated by the turbine 10 by substituting the flow rate V of the seawater with the rotational speed ω of the turbine 10 represented by [Equation 1] into [Equation 2] ( When P 1 ) is arranged in terms of the rotational speed ω of the turbine 10 as a variable, Equation 3 is derived.

Figure 112012082414095-pat00008
Figure 112012082414095-pat00008

여기서,here,

Figure 112012082414095-pat00009
,
Figure 112012082414095-pat00010
,
Figure 112012082414095-pat00009
,
Figure 112012082414095-pat00010
,

Figure 112012082414095-pat00011
,
Figure 112012082414095-pat00012

Figure 112012082414095-pat00011
,
Figure 112012082414095-pat00012

이와 같은 [수학식 3]이 도출되는데 있어서, 엄밀하게 말하면 n은 터빈(10)의 회전 속도와 무관하게 터빈(10) 작동시 상쇄되는 해수의 유속이므로, [수학식 2]에서 V에 포함되어 정리되어야 할 것이다.Equation (3) is derived, strictly speaking, n is included in V in [Equation 2] because n is a flow rate of seawater that is offset when the turbine 10 operates regardless of the rotational speed of the turbine 10. It should be cleaned up.

하지만, 조류 발전 장치에 이용되는 터빈이 이상적인 임펠러 터빈(ideal impeller turbine)인 경우에는 회전하는 좌표계에서 베르누이 방정식을 삼각법에 의해 근사화하는 과정에서 n에서 V와 관련있는 요소를 배제할 수 있음은 당연하다.However, if the turbine used in the tidal power generation system is an ideal impeller turbine, it is natural that the triangular approximation of Bernoulli's equations in the rotating coordinate system can exclude elements related to n to V. .

이렇게 도출한 [수학식 3]을 [계산식]으로부터 터빈(10)의 회전 속도를 변수(ω)로 발전 부하의 실시간 부하값(P1)를 계산할 수 있으며, 이후 부하 완충 유닛(300)은 발전기(20)의 용량에 대응하여 일정하게 공급할 수 있는 이론 부하값(P2)과 실시간 부하값(P1)의 차이만큼 추가 부하(Ps)를 제공하게 된다.This equation [3] can be calculated in real time load value (P 1 ) of the power generation load from the rotational speed of the turbine 10 by the variable (ω) from the [calculation formula], and then the load buffer unit 300 is a generator The additional load P s is provided by the difference between the theoretical load value P 2 and the real time load value P 1 which can be supplied constantly in correspondence with the capacity of 20.

한편, 이상 설명한 바와 같은 [계산식]을 통해 실시간 부하값(P1)을 계산하고 이를 이용하여 추가 부하(Ps)를 제공하는 부하 완충 유닛(300)은 본 발명에 따른 조류 발전 장치의 일 실시예를 설명하기 위한 일례로서, 부하 완충 유닛(300)이 터빈(10)의 회전 속도에 대응하여 추가 부하를 제공할 수만 있다면 이러한 일례가 아니더라도 모두 본 발명의 권리범위에 속한다고 할 것이다.On the other hand, the load buffer unit 300 that calculates the real-time load value (P 1 ) through the [calculation formula] as described above and provide the additional load (P s ) by using the embodiment of the tidal current generator according to the present invention As an example for explaining the example, as long as the load buffer unit 300 can provide an additional load corresponding to the rotational speed of the turbine 10, all of these examples will be said to belong to the scope of the present invention.

이와 같이 구성되는 부하 완충 유닛(300)은 터빈(10)의 수에 대응하는 수만큼 본 발명에 따른 조류 발전 장치의 일 실시예에 포함될 수 있는데, 앞서 발명의 배경이 되는 기술에서 설명한 바와 같은 종래의 부하 완충 유닛(30)와 달리 유속측정기(40)와는 무관하므로, 터빈(10)의 수에 대응하는 수보다 작은 수만큼 본 발명에 따른 조류 발전 장치의 일 실시예에 포함되어도 무방하다.The load buffer unit 300 configured as described above may be included in one embodiment of the tidal current power generation apparatus according to the present invention by the number corresponding to the number of the turbines 10, as described in the art to be the background of the present invention. Unlike the load buffer unit 30, the flow rate measuring device 40 is independent of the flow rate measuring unit 40, and may be included in one embodiment of the tidal current generator according to the present invention by a number smaller than the number corresponding to the number of the turbines 10.

즉, 종래의 조류 발전 장치에는 각각의 터빈(10)에 대응하는 유속측정기(40)가 구비되어야 하므로, 이와 연결되는 종래의 부하 완충 유닛(30)도 결국 터빈(10)의 수에 대응하는 수만큼 구비되어야 한다.That is, since the conventional tidal current power generation device should be provided with a flow rate measuring device 40 corresponding to each turbine 10, the conventional load buffer unit 30 connected thereto also corresponds to the number of turbines 10 eventually. Should be provided.

하지만, 본 발명에 따른 조류 발전 장치의 일 실시예는 유속측정기(40) 자체가 구비되지 않고 터빈(10)의 회전 속도만으로 실시간 부하값(P1)을 계산하고 이를 토대로 부하 완충 유닛(300)을 통해 추가 부하(Ps)를 제공받을 수 있으므로, 터빈(10)의 수에 대응하는 수보다 작은 수만큼 본 발명에 따른 조류 발전 장치의 일 실시예에 포함되어도 될 것이다.However, one embodiment of the tidal current generation device according to the present invention is not provided with the flow rate measuring device 40 itself and calculates the real-time load value (P 1 ) only by the rotational speed of the turbine 10 and based on this load buffer unit 300 Since the additional load (P s ) can be provided through, may be included in one embodiment of the tidal current generator according to the present invention by a number smaller than the number corresponding to the number of turbines (10).

이때, 부하 완충 유닛(300)이 터빈(10)의 수보다 작은 수만큼 본 발명에 따른 조류 발전 장치의 일 실시예에 포함되는 경우, 부하 완충 유닛(300)은 서로 인접하는 터빈(10)의 회전 속도를 평균한 값을 변수(ω)로 하여 실시간 부하값(P1)을 계산하게 되고, 이를 토대로 부하 완충 유닛(300)을 통해 추가 부하(Ps)를 제공받게 될 것이다.At this time, when the load buffer unit 300 is included in one embodiment of the tidal current generation device according to the present invention by less than the number of the turbine 10, the load buffer unit 300 of the turbine 10 adjacent to each other The real time load value P 1 is calculated using the average value of the rotational speed as a variable ω, and based on this, the additional load P s will be provided through the load buffer unit 300.

물론, 이때 터빈(10)의 회전 속도를 평균할 때 산술 평균을 할 것인지, 기하 평균을 할 것인지 여부 역시 본 발명의 권리범위에 영향을 미치지 않음은 당연하며, 터빈(10)의 수에 대한 부하 완충 유닛(300)의 수에 대한 한정도 본 발명에 따른 조류 발전 장치의 일 실시예를 더욱 상세하게 설명하기 위한 과정에서 한정된 것이지 이로 인해 본 발명의 권리범위가 좁아지지 않는 것 또한 당연하다.Of course, at this time, whether to average the rotational speed of the turbine (10) or whether to average the geometric mean that does not affect the scope of the present invention, of course, the load on the number of turbines (10) Restrictions on the number of shock absorbing units 300 are also limited in the course of describing an embodiment of the tidal current generator according to the present invention in more detail, and therefore, the scope of the present invention is not narrowed.

이어서, 도 3을 재참조하여 해수가 유입되면서 발전되는 전반적인 과정을 설명하면서 본 발명에 따른 조류 발전 장치의 일 실시예의 작용 및 효과에 대하여 상세하게 설명한다.Next, referring to FIG. 3, the operation and effects of one embodiment of the algae power generation apparatus according to the present invention will be described in detail while explaining the overall process of generating power while the seawater is introduced.

일반적인 조류 발전 장치과 마찬가지로 처음에는 해수가 터빈(10)으로 유입되면서 터빈(10)을 구동시키는 것으로 본 발명에 따른 조류 발전 장치의 일 실시예의 작동이 시작된다.As in the general tidal current power generation device, the operation of one embodiment of the tidal current power generation device according to the present invention starts by driving the turbine 10 while the seawater first flows into the turbine 10.

이후, 터빈(10)이 구동됨에 따라 발전 부하가 발생되게 되는데, 해수가 일정한 유속으로 유입되지 않고 해안의 지형, 지물에 따라 해수의 유동이 급변하기 때문에 터빈(10)의 회전 속도 역시 급변하게 되고 이로 인해 발생되는 발전 부하가 매우 불안정해질 수 있다.Thereafter, power generation loads are generated as the turbine 10 is driven, and the rotational speed of the turbine 10 also changes abruptly because the seawater does not flow at a constant flow rate and the seawater flows rapidly according to the topography and features of the coast. As a result, the generated load may become very unstable.

하지만, 부하 완충 유닛(300)은 터빈(10)의 회전 속도로부터 실시간 부하값(P1)을 계산하고, 미리 학습하여 둔 발전기(20)의 용량에 대응하여 일정하게 공급할 수 있는 이론 부하값(P2)과의 차이를 확인하여 추가 부하(Ps)를 제공함으로써, 이러한 불안정한 발전 부하를 완충시키게 된다.However, the load buffer unit 300 calculates the real-time load value P 1 from the rotational speed of the turbine 10, and can theoretically supply a load corresponding to the capacity of the generator 20 previously learned ( By checking the difference from P 2 ) and providing an additional load (P s ), this unstable power generation load is buffered.

이렇게 부하 완충 유닛(300)을 통해 완충되어 안정하게 된 발전 부하는 발전기(20)에서 전기에너지로 변환하게 되고, 발전기(20)의 구동 역시 안정적으로 되기 때문에, 앞서 발명의 배경이 되는 기술에서 설명한 바 있는 발전기(30)에서 발전 부하를 전기에너지로 변환할 때 어려움은 해소되게 된다.The power generation load that is buffered and stabilized through the load buffer unit 300 is converted into electric energy in the generator 20, and the driving of the generator 20 also becomes stable, which is described in the technology that is the background of the present invention. Difficulty is solved when converting a power generation load into electrical energy in the generator 30.

아울러, 이상 설명한 바와 같이 발전을 하면 더 이상 해수의 유속을 측정할 필요가 없으므로, 유속측정기(40)가 필요가 없어 더 작은 비용으로도 조류 발전 장치를 설치할 수 있음은 물론, 유속측정기(40)로 유속을 측정하여 추가 부하를 제공하던 때 수반되는 어쩔 수 없는 단점들 역시 없어지므로 유리하다고 할 것이다.In addition, as described above, since the power generation no longer needs to measure the flow rate of the sea water, the flow rate measuring device 40 is not required, and the algae power generation device can be installed at a lower cost, as well as the flow rate measuring device 40. It would be advantageous to eliminate the inevitable disadvantages associated with measuring furnace flow rates to provide additional load.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 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 embodiments, but, on the contrary, It is obvious to those who have. Accordingly, such modifications or variations should not be individually understood from the technical spirit and viewpoint of the present invention, and modified embodiments should be included in the claims of the present invention.

10 : 터빈 20 : 발전기
30 : 종래의 부하 완충 유닛 40 : 유속측정기
300 : 본 발명의 부하 완충 유닛10 turbine 20 generator
30: conventional load buffer unit 40: flow rate meter
300: load buffer unit of the present invention

Claims (4)

삭제delete 해수의 유동에 의해 회전되면서 발전 부하를 발생시키는 터빈과, 상기 터빈에 의해 발생된 상기 발전 부하를 전기에너지로 변환시키는 발전기를 포함하는 조류 발전 장치에 있어서,
상기 해수의 유동이 급변함에 따라 상기 터빈의 회전 속도가 급변하게 될 때 발생되는 상기 발전 부하의 불안정성을 완충시키기 위하여, 상기 터빈의 회전 속도에 대응하여 추가 부하를 제공하는 부하 완충 유닛을 포함하되,
상기 부하 완충 유닛은,
하기 [계산식]을 통해 상기 터빈의 회전 속도를 변수(ω)로 하여 상기 발전 부하의 실시간 부하값(P1)를 계산한 후, 상기 발전기의 용량에 대응하여 일정하게 공급할 수 있는 이론 부하값(P2)과 상기 실시간 부하값(P1)의 차이만큼 추가 부하(Ps)를 제공하는 것을 특징으로 하는,
조류 발전 장치.

[계산식]
Figure 112013115655742-pat00013

여기서,
Figure 112013115655742-pat00014
,
Figure 112013115655742-pat00015
,
Figure 112013115655742-pat00016
,
Figure 112013115655742-pat00017

(Cp는 상기 터빈의 효율, ρ는 해수의 밀도, A는 해수 유동 방향에 대한 상기 터빈의 단면적, k는 비례상수, r은 상기 터빈의 반지름, n은 상기 터빈의 회전 속도와 무관하게 상기 터빈 작동시 상쇄되는 해수의 유속, ω는 상기 터빈의 회전 속도)
In the tidal stream generator comprising a turbine for generating a power generation load while rotating by the flow of sea water, and a generator for converting the power generation load generated by the turbine into electrical energy,
And a load buffer unit for providing an additional load corresponding to the rotational speed of the turbine, in order to buffer the instability of the power generation load generated when the rotational speed of the turbine changes rapidly as the flow of the seawater changes rapidly.
The load buffer unit,
After calculating the real-time load value (P 1 ) of the power generation load by the rotational speed of the turbine as a variable (ω) through the following [Calculation Formula], the theoretical load value that can be supplied constantly corresponding to the capacity of the generator ( Characterized in that to provide an additional load (P s ) by the difference between the P 2 ) and the real-time load value (P 1 ),
Tidal power generation device.

[formula]
Figure 112013115655742-pat00013

here,
Figure 112013115655742-pat00014
,
Figure 112013115655742-pat00015
,
Figure 112013115655742-pat00016
,
Figure 112013115655742-pat00017

(C p is the efficiency of the turbine, ρ is the density of the seawater, A is the cross-sectional area of the turbine with respect to the seawater flow direction, k is the proportional constant, r is the radius of the turbine, n is regardless of the rotational speed of the turbine) The velocity of sea water canceled during turbine operation, ω is the rotational speed of the turbine)
제2항에 있어서,
상기 부하 완충 유닛은,
상기 터빈의 수에 대응하는 수 또는 상기 터빈의 수보다 작은 수만큼 포함되는 것을 특징으로 하는,
조류 발전 장치.
3. The method of claim 2,
The load buffer unit,
Characterized in that the number corresponding to the number of turbines or less than the number of turbines, characterized in that it is included,
Tidal power generation device.
제3항에 있어서,
상기 부하 완충 유닛이 상기 터빈의 수보다 작은 수만큼 포함되는 경우, 상기 부하 완충 유닛은 서로 인접하는 상기 터빈의 회전 속도를 평균한 값을 변수(ω)로 하여 상기 발전 부하의 실시간 부하값(P1)를 계산하는 것을 특징으로 하는,
조류 발전 장치.
The method of claim 3,
When the load buffer unit is included in a smaller number than the number of turbines, the load buffer unit uses the average value of the rotational speeds of the turbines adjacent to each other as a variable (ω) to determine the real-time load value P of the power generation load (P). 1 ) characterized by calculating,
Tidal power generation device.
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