KR101400482B1 - 전력계통의 첨두부하 전력수요를 공급하는 이지에스 지열발전소 운용시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 전력계통의 첨두 내지 중간부하 시간대의 전력수요를 공급하도록, 연속적 주입·생산(Continuous Injection·Production)을 하는 필요한 수와 용량의 연속적 이지에스(EGS)들과 주기적 주입·생산(Cyclic Injection·Production)을 하는 필요한 수와 용량의 주기적 이지에스(EGS)들을 조성해서, 이지에스(EGS: Enhanced Geothermal Systems)에서 생산되는 지열수를 열원으로 이용하는 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)에 결합시켜, 운용하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은, 전력계통에서, 화석연료발전들을 줄이고, 안정적인 전력공급을 이루면서 풍력 등 간헐성 재생에너지들의 활용 및 재생에너지발전의 비중을 높여나갈 수 있게 만드는 등 다양한 효과들을 제공하며, 그에 따라 상기 효과들을 통해서, 우리 국토에서 그만큼 더 많은 이지에스 지열발전소들을 건설하고 풍력 등 간헐성 재생에너지들을 활용하면서 재생에너지발전들을 펼칠 수 있게 만들어, 순수국산에너지만으로 생산해내는 전력의 량을 증대시켜, 우리나라의 에너지자급률을 높이고, 에너지 수입과 온실가스 배출을 줄이게 만드는 효과를 제공한다.
[색인어]
간헐성 재생에너지, 경부하, 연속적 주입·생산, 이지에스, 이지에스 지열발전소, 전력계통, 전력수요, 주기적 주입·생산, 지열발전, 재생에너지발전, 첨두부하, 최대부하
본 발명은, 전력계통에서, 화석연료발전들을 줄이고, 안정적인 전력공급을 이루면서 풍력 등 간헐성 재생에너지들의 활용 및 재생에너지발전의 비중을 높여나갈 수 있게 만드는 등 다양한 효과들을 제공하며, 그에 따라 상기 효과들을 통해서, 우리 국토에서 그만큼 더 많은 이지에스 지열발전소들을 건설하고 풍력 등 간헐성 재생에너지들을 활용하면서 재생에너지발전들을 펼칠 수 있게 만들어, 순수국산에너지만으로 생산해내는 전력의 량을 증대시켜, 우리나라의 에너지자급률을 높이고, 에너지 수입과 온실가스 배출을 줄이게 만드는 효과를 제공한다.
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Description
본 발명은, 전력계통의 첨두(최대)부하 내지 중간부하 시간대의 전력수요를 공급하도록, 이지에스(EGS: Enhanced Geothermal Systems)에서 생산되는 지열수를 열원으로 이용하는 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)를 운용하는 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 연속적 주입·생산(Continuous Injection·Production)을 하는 필요한 수와 용량의 연속적 이지에스(EGS)들과 주기적 주입·생산(Cyclic Injection·Production)을 하는 필요한 수와 용량의 주기적 이지에스(EGS)들을 조성해서, '간헐성 재생에너지들을 결합시킨 이지에스 지열발전소' 또는 '간헐성 재생에너지들을 결합시키지 아니한 이지에스 지열발전소'에 결합시켜, 운용함으로써, 전력계통의 최대부하 내지 중간부하 시간대의 전력수요를 효율적으로 공급할 수 있게 만들고, 또한 화석연료발전들을 줄여 온실가스 감축을 촉진시키는 방향으로 전력계통을 개선할 수 있게 만들며, 또한 전력계통에서 안정적인 전력공급을 이루면서 풍력 등 간헐성 재생에너지들의 활용 및 재생에너지발전의 비중을 높여나갈 수 있게 만드는 등 다양한 효과들을 제공하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
우리나라는 국가적 차원에서 장기간에 걸쳐 에너지 개발에 많은 노력을 기울여왔는데도 에너지자급률은 아직도 3％대에 머물고 있어, 소요에너지의 97％를 수입에 의존해야 하는 매우 취약한 구조인데, 에너지 가격은 오르고 있고, 설상가상으로 '기후변화에 관한 UN협약'에 따라 세계 10위권의 온실가스 배출국인 관계로 온실가스 감축요구가 높아지고 있어, 에너지상황은 점점 더 어려운 방향으로 옥죄이고 있는 실정인데, 이에 더하여 작년 3월 일본 대지진으로 인해 발생된 후쿠시마 원자력발전소 사고는 우리나라의 에너지상황을 한층 더 어렵게 만들고 있다.
국제사회의 흐름을 볼 때, 전력수요의 절반 정도를 원자력발전으로 공급하기로 한 우리나라의 장기 전력수급기본계획에 대하여 수정 요구가 높아질 것으로 예상된다. 그에 따라 원자력발전에 대한 의존도를 낮출 수 있는 대체에너지원의 발굴 또한 시급한 과제로 떠오르고 있다.
상기한 3％대의 에너지자급률 중 전력생산 부문만 보면, 태양광, 풍력 등 신·재생에너지들을 이용한 전력생산은 대규모 수력발전을 포함하더라도 총 전력생산량의 1％대에 그리고 대규모 수력발전을 제외할 경우 0.5％대에 머물고 있다. 상기 결과가 초래된 것은 재생에너지들을 이용하는 전력생산을 비용효과적으로 이루어내고 촉진시켜나갈 수 있는 수단과 방법들이 도출되지 못하였기 때문이다.
이지에스(EGS: Enhanced Geothermal Systems)를 조성해서 생산되는 지열수를 열원으로 이용하는 지열발전 부문만 보더라도, 대한민국의 영토 안에도 어느 지점에나 심부지열에너지가 부존돼 있고 그 규모도 거의 무한에 가까운데도, 종래의 지열발전방법으로는 개발할 가치가 없는 것으로 인식되어 전혀 개발되지 못한 채 방치돼 왔다. 최근에 이르러서야, 특허문헌 1 내지 20의 발명들에서 우리 국토의 특성들을 활용하면서 실익 있는 지열에너지 생산 및 지열발전을 이룰 수 있게 만드는 수단과 방법들이 개시된 바 있다.
이에, 장기간에 걸친 국가적 차원의 노력에도 불구하고 소기의 수준으로 높여지지 못하고 있는 재생에너지발전에 물꼬를 틀고, 상기와 같이 심각한 어려움에 처해 있는 우리나라의 에너지상황을 해결해나가기 위해서는, 우리 국토에 부존된 거의 무한에 가까운 규모인 심부지열에너지를 비롯하여 풍력 등 각종 재생에너지들을 활용하면서 재생에너지발전들을 비용효과적으로 이루어내고 촉진시켜나갈 수 있는 수단과 방법들의 창출이 요구되고 있다.
우리 국토에는, 일부 도서지역 등 외딴 지역들을 제외하고는, 국가 전력계통(電力系統)이 구축돼 있다. 상기 전력계통(Electrical Power System)은 발전소에서 생산한 전기를 전기사용자에게 공급하기 위한 발전설비, 송변전설비, 배전설비, 기타 부대설비 등이 유기적으로 결합된 시스템을 말한다.
상기 국가 전력계통의 전력수요는 시간대에 따라 오르내리게 되므로, 24시간(일일) 동안의 전력수요를 3개 시간대로 즉, 경부하 시간대, 중간부하 시간대 및 최대(첨두)부하 시간대로 구분하여 관리한다.
상기 국가 전력계통에서는, 출력조절이 어려운 원자력발전기 및 석탄화력발전기들로 구성되는 기저발전기(Base Load Plant)들을 대략 상기 경부하 시간대의 전력수요를 공급할 수 있는 량의 전력을 생산하면서 상기 전력계통에 공급하도록 24시간 지속적으로 가동시키면서, 상기 중간부하 및 최대부하 시간대에는 상기 경부하 시간대의 전력수요를 초과하여 증가되는 만큼의 전력수요를 석유류, 액화천연가스(LNG) 및 복합화력발전기 등으로 구성되는 일반발전기(Non Base Load Plant)들 및 양수발전기 등을 가동시켜 공급한다.
우리나라의 전력수급기본계획(제5차)에 의하면, 국가 전력계통을 구성하는 발전설비(2022년)는 원자력 32％, 석탄 28％, 액화천연가스 21％, 석유 4％ 및 기타(수력+양수+신재생에너지+집단에너지) 15％로 구성될 계획이다.
상기 국가 전력계통을 구성하는 발전설비에서는, (1) 화석연료발전들이 차지하는 비중이 매우 높고, 또한 (2) 원자력발전이 차지하는 비중이 그 다음으로 높다.
전 세계적으로 '기후변화에 관한 UN협약'에 따라 온실가스 감축요구가 점점 더 높아지고 있다. 특히 우리나라는 세계 10위권의 온실가스 배출국인 관계로, 우리나라에 대해 국제적으로 온실가스 감축의무 압력이 가중되고 있다.
따라서, 국가 전력계통에 있어서, 화석연료발전들을 줄여나가고, 또한 꼭 필요한 화석연료발전들에는 이산화탄소 포집시스템 등을 결합시키며, 또한 풍력, 태양광, 지열 등 신·재생에너지를 이용하는 신·재생에너지발전들을 촉진시켜, 비용효과적으로 온실가스 배출을 줄여나갈 수 있는 수단과 방법의 창출이 요구되고 있다.
상기한 어려움에 더하여, 작년 3월 일본 대지진으로 인해 발생된 후쿠시마 원자력발전소 사고는 우리나라의 에너지상황을 한층 더 어렵게 만들고 있다. 원자력발전에 대한 의존도를 낮추라는 요구에 더하여, 세계 최대의 액화천연가스(LNG) 수입국인 일본이 원자력발전을 화력발전으로 대체하기 위해 액화천연가스 대거 조달에 나서면서, 액화천연가스의 가격 상승과 수급 불안을 가중시키고 있기 때문이다.
국제사회의 흐름을 볼 때, 전력수요의 절반 정도를 원자력발전으로 공급하기로 한 우리나라의 장기 전력수급기본계획에 대하여 수정 요구가 높아질 것으로 예상된다. 그에 따라 원자력발전에 대한 의존도를 낮출 수 있는 대체에너지원의 발굴 또한 시급한 과제로 떠오르고 있다.
상기와 같은 심각한 난제들을 지니고 있는 우리나라의 전력계통을 어떻게 비용효과적으로 개선해 나갈 수 있을 것인가?
전 세계적인 흐름을 볼 때, 지구에는 인류가 향후 수백년간 쓸 수 있는 석탄자원이 매장돼 있는 관계로, 낮은 발전단가가 드는 석탄화력발전은 상당기간 기저부하(Base Load)발전으로 이용될 전망이다. 그에 따라 우리나라를 비롯하여 세계 여러나라들에서 진행되고 있는 연구사업들에서 보는 바와 같이, 머지않은 장래에 석탄화력발전소들에는 이산화탄소 포집(Carbon Capture)시스템이 결합될 것으로 예상된다.
따라서, 우리나라의 국가 전력계통에 있어서, 향후 상당기간, 기저부하(Base Load)발전은 원자력발전과 이산화탄소 포집시스템이 결합되는 석탄화력발전들로 구성될 것으로 예상된다. 그렇다면, 단기 내지 중기적으로 화석연료발전을 줄일 수 있는 부분은 비기저부하(Non Base Load)발전, 즉 일반발전 뿐이다.
따라서 상기 비기저부하발전(일반발전)을 구성하고 있는 상기 최대부하 및 중간부하 시간대에 가동되는 석유류, 액화천연가스 등 화석연료발전들을 줄일 수 있는 수단과 방법을 찾아내야만, 단기 내지 중기적으로 우리나라의 국가 전력계통에서 화석연료발전을 줄여 온실가스 배출을 줄여나갈 수 있게 된다.
풍력, 태양광 등 재생에너지들을 이용하는 재생에너지발전들을 촉진시켜 상기 최대부하 및 중간부하 시간대에 가동되는 석유류, 액화천연가스 등 화석연료발전들을 대체해 나가면 된다는 제안도 있으나, 지금까지와 같은 시스템으로 이렇게 하는 데는 심각한 어려움이 따르게 된다.
풍력, 태양광 등 재생에너지발전들은 자연조건에 따라 간헐적이며 불규칙적으로 전력을 생산한다, 즉 간헐성과 비급전성 및 불규칙성을 지니고 있다. 이 같은 풍력 등 간헐성 재생에너지(Intermittent Renewable Energy)들을 이용하는 재생에너지발전들을 지금까지와 같은 시스템으로 계속해서 국가 전력계통에 병합시켜 나간다면, 국가 전력계통에 점점 더 큰 부담으로 작용되어, 안정적인 전력공급을 이루도록 국가 전력계통을 관리하는 과제가 점점 더 어려워지게 될 것이며, 그에 따라 풍력 등 재생에너지발전들의 비중을 높여나가기가 점점 더 어려워지게 될 것이다.
따라서, 상기 최대부하 및 중간부하 시간대에 가동되는 석유류, 액화천연가스 등 화석연료발전들을 재생에너지발전으로 대체할 수 있기 위해서는, 재생에너지발전의 전력생산을, 수력발전처럼, 인위적으로 조절할 수 있는 수단과 방법을 찾아내야 한다. 즉, 재생에너지발전으로 필요한 때에 필요량의 전력을 생산할 수 있는 수단과 방법을 찾아내야 한다.
만일, 상기 최대부하 및 중간부하 시간대에 가동되는 높은 발전단가가 드는 석유류, 액화천연가스 등 화석연료발전들을 재생에너지발전(Renewable Energy Power Generation)들로 대체할 수 있다면, 우리나라의 전력계통을 획기적으로 개선해나갈 수 있게 될 것이다, 즉 (1) 석유류, 액화천연가스 등 화석연료발전들을 줄일 수 있게 될 것이고, (2) 높은 발전단가가 드는 재생에너지발전을 보다 더 용이하게 펼칠 수 있게 될 것이며, (3) 국가 전력계통에 부담으로 작용되지 않으면서, 즉 전력계통에서 안정적인 전력공급을 이루면서, 재생에너지발전의 비중을 높여나갈 수 있게 될 것이므로, 상기한 심각한 난제들을 해결하면서, 우리나라의 전력계통을 획기적으로 개선해나갈 수 있게 될 것이다.
이에, 재생에너지발전의 전력생산을, 수력발전처럼, 인위적으로 조절할 수 있게 만들어, 상기 최대부하 및 중간부하 시간대에 가동되는 석유류, 액화천연가스 등 화석연료발전들을 대체할 수 있게 만드는 수단과 방법의 창출이 요구되고 있다.
본 발명은, 이상의 필요성에 따라 창출된 것으로, 본 발명의 목적은, 재생에너지발전의 전력생산을 인위적으로 조절할 수 있게 만들어, 전력계통의 최대부하 내지 중간부하 시간대의 전력수요를 공급할 수 있도록, 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)를 구성하여 건설해서 운용하는 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명인은, 열원(Heat Source)으로는 이지에스(EGS)를 조성해서 생산되는 지열수(Geothermal Fluid)를 이용하고, 냉원(Heat Sink)으로는 심해수(DSW: Deep Sea Water)를 이용하는 이지에스·심해수 지열발전(EGS·DSW Power Generation)을 세계 최초로 시범실시하기 위하여, 상기 지열발전을 하는 세계 최초의 이지에스·심해수 지열발전소(EGS·DSW Power Plant)를 건설해서 운용하는 시범사업을 시행하고 후속 사업들을 개척해나가고자, 부지확보비 및 건설공사비와 운용비를 최소화하면서 환경친화적으로 건설해서 운용해 나갈 수 있는 시스템과 방법 및 최적의 부지들을 탐색해오던 중, 연속적 주입·생산(Continuous Injection·Production)을 하는 필요한 수와 용량의 연속적 이지에스(EGS)들과 주기적 주입·생산(Cyclic Injection·Production)을 하는 필요한 수와 용량의 주기적 이지에스(EGS)들을 조성해서, '간헐성 재생에너지들을 결합시킨 이지에스 지열발전소' 또는 '간헐성 재생에너지들을 결합시키지 아니한 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)'에 결합시켜, 국가 전력계통의 최대(첨두)부하 내지 중간부하 시간대의 전력수요를 공급하도록 운용함으로써, 상기한 목적을 달성할 수 있다는 결론과 함께 본 발명에 이르게 되었다.
재생에너지발전(Renewable Energy Power Generation)으로 전력계통의 최대부하 내지 중간부하 시간대의 전력수요를 공급할 수 있기 위해서는, 자연조건에 따라 간헐적으로 전력을 생산하는 풍력발전과는 달리, 수력발전처럼 전력생산을 인위적으로 조절할 수 있어야 한다. 즉, 재생에너지발전으로 필요한 때에 필요량의 전력을 생산할 수 있어야 한다.
본 발명의 전력계통의 첨두부하 전력수요를 공급하는 이지에스 지열발전소 운용시스템 및 방법은 다음과 같이 전력생산을 인위적으로 조절할 수 있게 하였다.
이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)는 이지에스(EGS)로부터 생산되는 지열수(Geothermal Fluid)를 열원(Heat Source)으로 이용하고, 냉원(Heat Sink)으로는 입지조건에 따라 심해수(DSW: Deep Sea Water) 또는 일반 해수(SW: Sea Water) 또는 통상의 냉원(수냉식, 냉각탑 또는 공랭식)을 이용하면서, 전력을 생산한다.
해당 지역에 건설되는 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)에서 생산되는 전력의 량을 증감시킬 수 있는 핵심요소는 이지에스(EGS)로부터 생산되는 지열수(Geothermal Fluid)의 온도와 유량(Flow Rate)이다.
그런데, 해당 지역에서 일정 심도에 조성되는 이지에스(EGS)로부터 생산되는 지열수의 온도는 인위적으로 크게 조절할 수 없다. 따라서 인위적으로 조절할 수 있는 요소는 지열수의 유량(Flow Rate)이다. 즉, 지열수의 유량을 조절함으로써, 생산되는 전력의 량을 조절할 수 있다.
여기서, 이지에스(EGS)로부터 지열수를 생산해내는 방법들에 대해 간략히 살펴본다. 보다 상세한 내용에 대해선 특허문헌 3 또는 19의 설명을 참고할 수 있다.
수압파쇄(Hydraulic Fracturing)를 실시한 결과, 이지에스(EGS)가 최적의 형태로 조성되면, 주입정(Injection Well)과 생산정(Production Well) 간이 다수의 미세한 파쇄대들로 연결되어, 상기 주입정에 주입하는 주입수가 상기 파쇄대들을 천천히 통과하면서 심부암층의 지열을 충분히 흡수해 가열되면서 상기 생산정에 도달하게 돼, 상기 주입정에 주입수를 연속적으로 주입하면서, 동시에 상기 생산정에서 필요한 온도와 유량(Flow Rate)의 지열수를 연속적으로 생산해낼 수 있는 연속적 주입·생산(Continuous Injection·Production)이 가능하게 된다.
하지만, 첨단기술들을 동원하여 수압파쇄를 실시해도, 지질 및 지표(地表)조건 등으로 인해, 이지에스(EGS)가 상기와 같은 최적의 형태로 조성되지 못하는 경우가 상당한 확률로 발생될 수 있다. 즉, 주입정과 생산정 간이 파쇄대들로 연결되지 못할 수도 있으며, 또는 연결은 되었으나 파쇄대들이 부족하게 또는 초과 생성되어, 필요한 유량 또는 온도의 지열수를 연속적으로 생산할 수 없는 경우가 상당한 확률로 발생될 수 있다. 상기와 같은 경우들에는, 주기적 주입·생산(Cyclic Injection·Production)방법을 이용해서 지열수를 생산할 수 있다.
주기적 주입·생산방법을 이용해서 지열수를 생산해야 하는 경우들은 크게 둘로 분류된다. 즉, (1) 주입정과 생산정 간이 파쇄대들로 연결되지 못한 경우와 (2) 주입정과 생산정 간이 파쇄대들로 연결은 되었으나, 파쇄대들이 부족하게 또는 초과 생성되어, 필요한 유량(Flow Rate) 또는 온도의 지열수(Geothermal Fluid)를 연속적으로 생산할 수 없는 경우다. 상기 각 경우에 대해 다음과 같이 생산한다.
(1) 주입정과 생산정 간이 파쇄대들로 연결되지 못한 경우:
이 경우에는, 단일정(Single Well) 단위로, 다음과 같은 3개 단계로 즉, 주입단계, 지열흡수단계 및 생산단계로 1개 사이클(Cycle)을 구성하고, 상기 사이클을 반복하면서 지열수를 생산한다.
주입(Injection)단계에서는, 해당 단일정에 일정시간동안 주입수를 주입펌핑(Pumping)한다.
지열흡수(Soaking up Geothermal Heat)단계에서는, 상기 단일정을 일정시간동안 닫아놓아 상기 주입단계에서 주입된 주입수가 심부암층의 지열을 흡수하여 가열되게 한다.
생산(Production)단계에서는, 상기 지열흡수단계에서 가열된 주입수를 즉, 지열수를 일정시간동안 상기 단일정에서 환류(Backflow)·생산한다. 지열발전의 열원으로 이용된 지열수는 저수탱크에 저장한다.
(2) 주입정과 생산정 간이 파쇄대들로 연결은 되었으나, 파쇄대들이 부족하게 또는 초과 생성되어, 필요한 유량(Flow Rate) 또는 온도의 지열수를 연속적으로 생산할 수 없는 경우:
이 경우에는, 주입정·생산정 단위로, 다음과 같은 3개 단계로 즉, 주입단계, 지열흡수단계 및 생산단계로 1개 사이클(Cycle)을 구성하고, 상기 사이클을 반복하면서 지열수를 생산한다.
주입(Injection)단계에서는, 해당 주입정에, 필요시 생산정에도, 일정시간동안 주입수를 주입펌핑(Pumping)한다.
지열흡수(Soaking up Geothermal Heat)단계에서는, 상기 주입정(Injection Well)과 생산정(Production Well)을 일정시간동안 닫아놓아 상기 주입단계에서 주입된 주입수가 심부암층의 지열을 흡수하여 가열되게 한다.
생산(Production)단계에서는, 상기 지열흡수단계에서 가열된 주입수를 즉 지열수를, 일정시간동안, 상기 주입정에 주입펌핑(Pumping)하면서, 상기 생산정에서 생산한다. 필요시 상기 주입정에서도 지열수를 환류(Backflow)·생산한다. 지열발전의 열원으로 이용된 지열수는 저수탱크에 저장한다.
이지에스(EGS)가 최적의 형태로 조성되어 연속적 주입·생산이 가능한 경우에도, 상기한 주기적 주입·생산방법을 이용하면, 보다 높은 온도의 지열수를 생산해 낼 수 있게 된다.
본 발명의 이지에스 지열발전소 운용시스템 및 방법은, 상기 연속적 주입·생산(Continuous Injection·Production)을 하는 필요한 수와 용량의 '연속적 이지에스(EGS)'들과 단일정(Single Well) 단위로 또는 주입정·생산정 단위로 주기적 주입·생산(Cyclic Injection·Production)을 하는 필요한 수와 용량의 '주기적 이지에스(EGS)'들을 조성해서, '간헐성 재생에너지들을 결합시킨 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)' 또는 '간헐성 재생에너지들을 결합시키지 아니한 이지에스 지열발전소'에 결합시키고, 전력계통의 최대(첨두)부하 내지 중간부하 시간대의 전력수요를 공급하도록 운용함으로써, 본 발명의 목적을 달성하였다.
그에 따라, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전력계통의 첨두부하 전력수요를 공급하도록 이지에스(EGS: Enhanced Geothermal Systems)에서 생산되는 지열수(Geothermal Fluid)를 열원(Heat Source)으로 이용하는 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)를 운용하는 방법에 있어서,
전력계통이 구축되어 있는 해당 지역에 소정의 용량의 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)를 건설하되, 단일정(Single Well) 단위로 또는 주입정·생산정 단위로 주기적 주입·생산(Cyclic Injection·Production)을 하는 소정의 수와 용량의 '주기적 이지에스(EGS)'들을 조성하여 상기 이지에스 지열발전소와 결합시키고, 또 연속적 주입·생산(Continuous Injection·Production)을 하는 소정의 수와 용량의 '연속적 이지에스(EGS)'들을 조성하여 상기 이지에스 지열발전소와 결합시키며;
상기 이지에스 지열발전소에 공기압축기(Air Compressor)들 및 압축공기저장탱크(Compressed Air Storage Tank)들을 설치하고, 또 상기 지역에 재생에너지발전소(Renewable Energy Power Plant)들 및 재생에너지공기압축소(Renewable Energy Air Compressor Station)들을 건설하며, 또 상기 압축공기저장탱크들 주변에 압축공기발전소(Compressed Air Power Plant)를 설치하여 전력공급시스템을 구축하되,
상기 공기압축기들을 지열발전으로 자체 생산한 전력 외의 에너지로 가동시켜서 생산된 압축공기를 상기 압축공기저장탱크들에 저장해놓으며, 또 상기 재생에너지발전소들에서 풍력에너지 등 간헐성 재생에너지를 이용하여 생산한 전력 중, 상기 전력계통이 수용할 수 있는 량의 전력은 상기 전력계통에 직접 공급하고, 생산한 전력의 간헐성과 불규칙성 등으로 인하여 상기 전력계통이 수용할 수 없는 량의 전력은 상기 공기압축기들을 가동시키는데 사용하도록 상기 이지에스 지열발전소로 송전하며, 또 상기 재생에너지발전소를 건설하는 경우보다 더 비용효과적인 경우, 상기 재생에너지발전소 대신에 상기 재생에너지공기압축소들을 건설하되, 상기 재생에너지공기압축소들은 간헐성 재생에너지를 이용하여 발생시킨 구동력으로 상기 재생에너지공기압축소들에 설치된 별도의 공기압축기들을 가동시켜 생산한 압축공기를 압축공기이송관들을 통해 상기 압축공기저장탱크들로 이송하며, 또 전력생산이 필요한 때 상기 압축공기저장탱크들에 저장된 압축공기를 회수해서, 상기 이지에스 지열발전소를 가동시키는데 필요한 각종 펌프(Pump) 등 부속장치들을 구동시키는 에어모터(Air Motor) 등 압축공기로 구동되는 장치들에 압축공기를 공급하여 상기 이지에스 지열발전소를 가동시키며, 또 상기 압축공기저장탱크들에 저장된 압축공기 중, 상기 이지에스 지열발전소를 가동시키는데 필요한 량을 초과하는 잉여량의 압축공기를 사용하여, 상기 압축공기발전소에서 발전기와 연결된 에어터빈(Air Turbine) 등을 돌려 전력을 생산해서 상기 전력계통에 공급하도록 상기 전력공급시스템을 구축하고;
상기 전력계통의 경부하 시간대에는, 상기 전력계통에 대한 전력공급을 중단한 채, 상기 재생에너지발전소들에서 생산되는 전력 전량을 상기 이지에스 지열발전소로 송전하고, 상기 송전받은 전력에 더하여 추가 전력이 필요한 경우, 소정의 수의 상기 연속적 이지에스(EGS)들을 동원하여 전력을 생산하고, 상기 연속적 이지에스(EGS)들을 모두 동원한 후에도 추가 전력이 필요한 경우, 소정의 수의 생산단계에 있는 상기 주기적 이지에스(EGS)들을 동원하여 전력을 생산하며, 상기와 같이 송전받은 전력 및 이지에스(EGS)들을 동원하여 생산되는 전력과 상기 압축공기저장탱크들에 저장된 압축공기를 이용하여, 주입단계에 있는 상기 주기적 이지에스(EGS)들에 주입수를 주입하고;
상기 전력계통의 중간부하 시간대에는, 상기 경부하 시간대와 같은 방법으로 송전받은 전력 및 이지에스(EGS)들을 동원하여 생산되는 전력과 상기 압축공기저장탱크들에 저장된 압축공기를 이용하여, 상기 전력계통의 최대부하 시간대에 상기 전력계통에 공급하는 전력량이 최대화되도록, 주입단계에 있는 상기 주기적 이지에스(EGS)들에 주입수를 주입하며, 상기와 같은 주입을 완료한 후에도 남는 전력이 있는 경우, 상기 남는 전력을 상기 전력계통에 공급하되, 상기 재생에너지발전소들에서 생산되어 상기 전력계통에 직접 공급할 수 있는 전력을 우선적으로 공급하며;
상기 전력계통의 최대(첨두)부하 시간대에는, 상기 경부하 시간대 및 중간부하 시간대에 실시하는 상기 주기적 이지에스(EGS)들에 대한 주입수 주입을 중단한 채, 상기 재생에너지발전소들에서 생산되어 상기 전력계통에 직접 공급되는 전력에 더하여, 소정의 수의 상기 연속적 이지에스(EGS)들을 동원하여 전력을 생산하고, 상기 연속적 이지에스(EGS)들을 모두 동원한 후에도 추가 전력생산이 필요한 경우, 소정의 수의 생산단계에 있는 상기 주기적 이지에스(EGS)들을 동원하여 전력을 생산하며, 아직도 추가 전력생산이 필요한 경우, 상기 압축공기발전소를 가동시켜 추가로 전력을 생산하면서, 상기와 같이 생산되는 전력 전량을 상기 전력계통에 공급하며;
상기 경부하 시간대, 중간부하 시간대 또는 최대부하 시간대에 비상전력(Emergency Power)이 필요한 경우에는, 상기 압축공기발전소를 가동시켜 비상전력을 생산하면서 상기 전력계통에 공급하는 것을 특징으로 한다.
전력계통이 구축되어 있는 해당 지역에 소정의 용량의 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)를 건설하되, 단일정(Single Well) 단위로 또는 주입정·생산정 단위로 주기적 주입·생산(Cyclic Injection·Production)을 하는 소정의 수와 용량의 '주기적 이지에스(EGS)'들을 조성하여 상기 이지에스 지열발전소와 결합시키고, 또 연속적 주입·생산(Continuous Injection·Production)을 하는 소정의 수와 용량의 '연속적 이지에스(EGS)'들을 조성하여 상기 이지에스 지열발전소와 결합시키며;
상기 이지에스 지열발전소에 공기압축기(Air Compressor)들 및 압축공기저장탱크(Compressed Air Storage Tank)들을 설치하고, 또 상기 지역에 재생에너지발전소(Renewable Energy Power Plant)들 및 재생에너지공기압축소(Renewable Energy Air Compressor Station)들을 건설하며, 또 상기 압축공기저장탱크들 주변에 압축공기발전소(Compressed Air Power Plant)를 설치하여 전력공급시스템을 구축하되,
상기 공기압축기들을 지열발전으로 자체 생산한 전력 외의 에너지로 가동시켜서 생산된 압축공기를 상기 압축공기저장탱크들에 저장해놓으며, 또 상기 재생에너지발전소들에서 풍력에너지 등 간헐성 재생에너지를 이용하여 생산한 전력 중, 상기 전력계통이 수용할 수 있는 량의 전력은 상기 전력계통에 직접 공급하고, 생산한 전력의 간헐성과 불규칙성 등으로 인하여 상기 전력계통이 수용할 수 없는 량의 전력은 상기 공기압축기들을 가동시키는데 사용하도록 상기 이지에스 지열발전소로 송전하며, 또 상기 재생에너지발전소를 건설하는 경우보다 더 비용효과적인 경우, 상기 재생에너지발전소 대신에 상기 재생에너지공기압축소들을 건설하되, 상기 재생에너지공기압축소들은 간헐성 재생에너지를 이용하여 발생시킨 구동력으로 상기 재생에너지공기압축소들에 설치된 별도의 공기압축기들을 가동시켜 생산한 압축공기를 압축공기이송관들을 통해 상기 압축공기저장탱크들로 이송하며, 또 전력생산이 필요한 때 상기 압축공기저장탱크들에 저장된 압축공기를 회수해서, 상기 이지에스 지열발전소를 가동시키는데 필요한 각종 펌프(Pump) 등 부속장치들을 구동시키는 에어모터(Air Motor) 등 압축공기로 구동되는 장치들에 압축공기를 공급하여 상기 이지에스 지열발전소를 가동시키며, 또 상기 압축공기저장탱크들에 저장된 압축공기 중, 상기 이지에스 지열발전소를 가동시키는데 필요한 량을 초과하는 잉여량의 압축공기를 사용하여, 상기 압축공기발전소에서 발전기와 연결된 에어터빈(Air Turbine) 등을 돌려 전력을 생산해서 상기 전력계통에 공급하도록 상기 전력공급시스템을 구축하고;
상기 전력계통의 경부하 시간대에는, 상기 전력계통에 대한 전력공급을 중단한 채, 상기 재생에너지발전소들에서 생산되는 전력 전량을 상기 이지에스 지열발전소로 송전하고, 상기 송전받은 전력에 더하여 추가 전력이 필요한 경우, 소정의 수의 상기 연속적 이지에스(EGS)들을 동원하여 전력을 생산하고, 상기 연속적 이지에스(EGS)들을 모두 동원한 후에도 추가 전력이 필요한 경우, 소정의 수의 생산단계에 있는 상기 주기적 이지에스(EGS)들을 동원하여 전력을 생산하며, 상기와 같이 송전받은 전력 및 이지에스(EGS)들을 동원하여 생산되는 전력과 상기 압축공기저장탱크들에 저장된 압축공기를 이용하여, 주입단계에 있는 상기 주기적 이지에스(EGS)들에 주입수를 주입하고;
상기 전력계통의 중간부하 시간대에는, 상기 경부하 시간대와 같은 방법으로 송전받은 전력 및 이지에스(EGS)들을 동원하여 생산되는 전력과 상기 압축공기저장탱크들에 저장된 압축공기를 이용하여, 상기 전력계통의 최대부하 시간대에 상기 전력계통에 공급하는 전력량이 최대화되도록, 주입단계에 있는 상기 주기적 이지에스(EGS)들에 주입수를 주입하며, 상기와 같은 주입을 완료한 후에도 남는 전력이 있는 경우, 상기 남는 전력을 상기 전력계통에 공급하되, 상기 재생에너지발전소들에서 생산되어 상기 전력계통에 직접 공급할 수 있는 전력을 우선적으로 공급하며;
상기 전력계통의 최대(첨두)부하 시간대에는, 상기 경부하 시간대 및 중간부하 시간대에 실시하는 상기 주기적 이지에스(EGS)들에 대한 주입수 주입을 중단한 채, 상기 재생에너지발전소들에서 생산되어 상기 전력계통에 직접 공급되는 전력에 더하여, 소정의 수의 상기 연속적 이지에스(EGS)들을 동원하여 전력을 생산하고, 상기 연속적 이지에스(EGS)들을 모두 동원한 후에도 추가 전력생산이 필요한 경우, 소정의 수의 생산단계에 있는 상기 주기적 이지에스(EGS)들을 동원하여 전력을 생산하며, 아직도 추가 전력생산이 필요한 경우, 상기 압축공기발전소를 가동시켜 추가로 전력을 생산하면서, 상기와 같이 생산되는 전력 전량을 상기 전력계통에 공급하며;
상기 경부하 시간대, 중간부하 시간대 또는 최대부하 시간대에 비상전력(Emergency Power)이 필요한 경우에는, 상기 압축공기발전소를 가동시켜 비상전력을 생산하면서 상기 전력계통에 공급하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 이지에스 지열발전소에 간헐성 재생에너지들을 결합시킬 수 없는 경우에는, 전력계통이 구축되어 있는 해당 지역에 소정의 용량의 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)를 건설하되, 단일정(Single Well) 단위로 또는 주입정·생산정 단위로 주기적 주입·생산(Cyclic Injection·Production)을 하는 소정의 수와 용량의 '주기적 이지에스(EGS)'들을 조성하여 상기 이지에스 지열발전소와 결합시키고, 또 연속적 주입·생산(Continuous Injection·Production)을 하는 소정의 수와 용량의 '연속적 이지에스(EGS)'들을 조성하여 상기 이지에스 지열발전소와 결합시키며; 상기 전력계통의 경부하 시간대에는, 상기 전력계통에 대한 전력공급을 중단한 채, 소정의 수의 상기 연속적 이지에스(EGS)들을 동원하여 전력을 생산하고, 상기 연속적 이지에스(EGS)들을 모두 동원한 후에도 추가 전력이 필요한 경우, 소정의 수의 생산단계에 있는 상기 주기적 이지에스(EGS)들을 동원하여 전력을 생산하면서, 상기와 같이 생산되는 전력 전량을 이용하여, 주입단계에 있는 상기 주기적 이지에스(EGS)들에 주입수를 주입하고; 상기 전력계통의 중간부하 시간대에는, 상기 경부하 시간대와 같은 방법으로 생산되는 전력을 이용하여, 상기 전력계통의 최대부하 시간대에 상기 전력계통에 공급하는 전력량이 최대화되도록, 주입단계에 있는 상기 주기적 이지에스(EGS)들에 주입수를 주입하고, 상기와 같은 주입을 완료한 후에도 남는 전력이 있는 경우, 상기 남는 전력을 상기 전력계통에 공급하며; 상기 전력계통의 최대(첨두)부하 시간대에는, 상기 경부하 시간대 및 중간부하 시간대에 실시하는 상기 주기적 이지에스(EGS)들에 대한 주입수 주입을 중단한 채, 상기 경부하 시간대와 같은 방법으로 전력을 생산하면서, 상기와 같이 생산되는 전력 전량을 상기 전력계통에 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 상기한 시스템 및 방법에 따라, 이지에스 지열발전소들을 구성하여 건설하고 운용함으로써, 목표량의 최대부하전력을 전력계통에 공급하는데 필요한 이지에스 지열발전소의 설비를 최소화하게 만들어 그만큼 전력공급시스템의 건설비와 운용비를 줄여 경제성을 향상시키면서, 상기 전력계통의 최대부하 전력수요를 공급할 수 있게 만드는 효과를 제공한다.
또한 본 발명은, 상기한 시스템 및 방법에 따라, 전력계통의 최대부하 내지 중간부하 시간대의 전력수요를 공급하도록, 이지에스 지열발전소들을 구성하여 건설하고 운용함으로써, 지금까지 첨두부하 전력수요를 공급하기 위해 실시되어온 석유류, 액화천연가스(LNG) 등 화석연료발전들을 할 필요가 없게 만들어, 화석연료발전들을 줄이면서 기후변화로 인해 야기된 전 세계적인 온실가스 감축요구를 충족시키는 방향으로, 우리나라의 전력계통을 개선해나갈 수 있게 만드는 효과를 제공한다.
또한 본 발명은, 상기한 시스템 및 방법에 따라, 전력계통의 최대부하 내지 중간부하 시간대의 전력수요를 공급하도록, '간헐성 재생에너지들을 결합시킨 이지에스 지열발전소'들을 구성하여 건설하고 운용함으로써, 전력계통에 부담으로 작용되지 않으면서, 즉 전력계통에서 안정적인 전력공급을 이루면서, 풍력 등 간헐성 재생에너지들의 활용 및 재생에너지발전의 비중을 높여나갈 수 있게 만드는 효과를 제공한다.
또한 본 발명은, 상기한 시스템 및 방법에 따라, 전력계통의 최대부하 내지 중간부하 시간대의 전력수요를 공급하도록, 이지에스 지열발전소들을 구성하여 건설하고 운용하여, 높은 발전단가가 드는 석유류, 액화천연가스 등 화석연료발전들을 재생에너지발전으로 대체시킴으로써, 높은 발전단가가 드는 재생에너지발전을 보다 더 용이하게 펼칠 수 있게 만드는 효과를 제공한다.
그에 따라, 본 발명은, 상기한 효과들을 통해서, 우리 국토에서 그만큼 더 많은 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)들을 건설할 수 있게 만들고, 상기 이지에스 지열발전소들과 더불어 풍력 등 간헐성 재생에너지들을 활용하면서 재생에너지발전(Renewable Energy Power Generation)들을 펼칠 수 있게 만들어, 순수국산에너지만으로 생산해내는 전력의 량을 증대시켜, 우리나라의 에너지자급률을 높이고, 그만큼 에너지 수입과 온실가스 배출을 줄일 수 있게 만드는 효과를 제공한다.
본 발명의 이지에스 지열발전소 운용시스템 및 방법에 따라, 우리 국토에서, 상승하는 에너지가격과 병행하여 점점 더 깊게 시추하면서 심부지열에너지를 개발해서 이지에스(EGS)들을 조성하고, 풍력 등 간헐성 재생에너지들을 활용하면서, 재생에너지발전들을 열심히 펼쳐나가 상기한 효과들을 실현시켜나가면, 에너지가격 상승과 공급불안 및 기후변화에 대한 대응책 마련에 고심하고 있는 우리나라의 심각한 어려움 중 상당부분을 해결할 수 있게 될 뿐만 아니라, 장기적으로는 원자력발전에 대한 의존도도 현저히 낮출 수 있게 되고, 상당한 일자리도 창출하면서, 선진국으로 올라서는 국부를 창출하게 될 것이다.
도 1은 '간헐성 재생에너지들을 결합시킨 이지에스 지열발전소'를 운용하는 본 발명의 시스템 및 방법의 예를 개략적으로 보인 설명도 이다.
본 발명의 이지에스 지열발전소 운용시스템 및 방법은 국가 전력계통이 구축돼 있는 지역들에 건설되는 크게 두 가지 형태의 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)들을 운용하는 시스템 및 방법을 제공한다.
상기 이지에스 지열발전소들 중, 첫 번째 형태는 '간헐성 재생에너지(Intermittent Renewable Energy)들을 결합시킨 이지에스 지열발전소'이고, 두 번째 형태는 '간헐성 재생에너지들을 결합시키지 아니한 이지에스 지열발전소'다.
상기 '간헐성 재생에너지들을 결합시킨 이지에스 지열발전소'는 "이지에스 지열발전소와 간헐성 재생에너지를 결합한 전력공급시스템 및 방법"(특허문헌 16)에 따라 건설되는 전력공급시스템을 구성하는 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)다.
풍력자원 등 간헐성 재생에너지들이 부존돼 있는 지역들에서는, 주변환경의 훼손을 최소화하는 선에서 가능한 한 상기 간헐성 재생에너지들을 활용하면서, 상기 전력공급시스템 및 방법(특허문헌 16)에 따라 전력공급시스템을 즉, '간헐성 재생에너지들을 결합시킨 이지에스 지열발전소'들을 건설하는 것이 바람직하다.
우리 국토에는 특히 해안지역들에는 양질의 풍력자원들이 부존돼 있으므로, 상기 이지에스 지열발전소들을 상기 해안지역들에 배치하고, 상기 이지에스 지열발전소들에 풍력에너지를 결합시키는 것이 바람직하다.
심해수(DSW: Deep Sea Water)를 냉원으로 이용하는 이지에스·심해수 지열발전소(EGS·DSW Power Plant) 또는 일반 해수(SW: Sea Water)를 냉원으로 이용하는 이지에스·해수 지열발전소(EGS·SW Power Plant)들은 해안지역들에 건설되므로, 자연스럽게 상기와 같이 풍력에너지를 결합시키기가 용이해진다. 상기 이지에스 지열발전소들은 중소규모의 분산형으로 조성되는 관계로 중소규모의 풍력터빈으로(예컨대, 2 MW급 지열발전소에 0.5 MW급 풍력터빈을 설치) 환경영향을 최소화하면서 풍력에너지를 이용할 수 있다.
하지만, 해당 지역에는 풍력 등 간헐성 재생에너지자원이 충분치 못하거나, 또는 해당 지역의 경관이 매우 수려하여 그 가치가 매우 특별한 이유 등으로 인해 풍력 등 간헐성 재생에너지들을 활용하기가 어렵거나 불가능한 경우, '간헐성 재생에너지들을 결합시키지 아니한 이지에스 지열발전소'들을 건설하게 된다.
여기서, "이지에스 지열발전소와 간헐성 재생에너지를 결합한 전력공급시스템 및 방법"(특허문헌 16)에 대해 간략히 살펴본다. 상기 전력공급시스템 및 방법(특허문헌 16)은 "압축공기를 이용하는 이지에스 지열발전소 운용시스템 및 방법"(특허문헌 8)을 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)에 결합시켜 해당 전력계통 지역의 최적지에 건설하고, 양질의 간헐성 재생에너지들만을 제한적으로 상기 운용시스템 및 방법(특허문헌 8)과 결합시켜 전력공급시스템을 구축한다.
보다 상세하게는, 상기 전력공급시스템 및 방법(특허문헌 16)은, 해당 전력계통 지역에서 비용효과적으로 활용할 수 있는 풍력 등 양질의 간헐성 재생에너지들만을 환경훼손을 최소화하도록 제한적으로 활용하면서 전력을 생산하는 풍력발전소 등 재생에너지발전소(Renewable Energy Power Plant)들을 상기 전력계통 지역의 최적지들에 건설하고, 상기 재생에너지발전소들에서 생산한 전력 중, 상기 전력계통이 수용할 수 있는 량의 전력은 상기 전력계통에 공급하고, 상기 전력계통이 수용할 수 없는 량의 전력은, 상기 운용시스템 및 방법(특허문헌 8)에 따라 상기 이지에스 지열발전소에 설치된 공기압축기(Air Compressor)들을 가동하는데 사용되도록 상기 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)로 송전한다.
또한 상기 전력공급시스템 및 방법은, 상기 재생에너지발전소를 건설하는 경우보다 더 비용효과적인 경우, 상기 재생에너지발전소 대신에 재생에너지공기압축소(Renewable Energy Air Compressor Station)들을 상기 전력계통 지역의 최적지들에 건설하고, 상기 재생에너지공기압축소들에서 상기 간헐성 재생에너지들을 이용하여 발생시킨 구동력으로, 발전단계를 거치지 않고, 직접 별도의 공기압축기들을 가동시켜 공기를 압축해서, 상기 운용시스템 및 방법(특허문헌 8)에 따라 상기 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)에 설치된 압축공기저장탱크(Compressed Air Storage Tank)들로 압축공기이송관을 통해 이송한다.
또한 상기 전력공급시스템 및 방법은, 상기 이지에스 지열발전소의 압축공기저장탱크 주변에 압축공기발전소(Compressed Air Power Plant)를 설치하고, 상기 압축공기발전소로 하여금, 상기 압축공기저장탱크(Compressed Air Storage Tank)들에 저장된 압축공기 중, 상기 이지에스 지열발전소를 운용하는데 필요한 량을 초과하는 잉여량의 압축공기를 이용하여 발전기와 연결된 에어터빈(Air Turbine) 등을 돌려 전력을 생산해서, 상기 전력계통에 공급한다.
이지에스·심해수 지열발전소(EGS·DSW Power Plant) 또는 이지에스·해수 지열발전소(EGS·SW Power Plant)들을 건설하고 운용함에 있어서, 특허문헌 11 또는 특허문헌 15의 지열발전소 건설시스템 및 방법을 이용하게 되면, 지열발전소의 부지 및 건설공사에 필요한 토지를 확보하는 비용을 현저히 줄일 수 있고, 또한 기존의 지형과 구조물의 훼손을 최소화하면서 관련공사비들을 현저히 줄일 수 있으며, 또한 시설들의 지상(地上)에 노출되는 부분을 최소화함으로써 자연경관을 훼손하지 않으면서 환경친화적으로 건설해서 운용해나갈 수 있다.
전력계통의 최대(첨두)부하 내지 중간부하 시간대의 전력수요를 공급하도록, 상기와 같은 시스템 및 방법(특허문헌 16)에 따라 건설되는 '간헐성 재생에너지들을 결합시킨 이지에스 지열발전소'를, 다음과 같이, 구성하여 건설하고 운용한다.
(1) '간헐성 재생에너지들을 결합시킨 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)'를 건설한다.
국가 전력계통이 구축돼 있는 해당 지역에, "이지에스 지열발전소와 간헐성 재생에너지를 결합한 전력공급시스템 및 방법"(특허문헌 16)에 따라, 필요한 용량의 '간헐성 재생에너지들을 결합시킨 이지에스 지열발전소'를 건설한다. 그에 따라 상기 이지에스 지열발전소에는 다음의 설비들이 결합 및 설치된다.
- "압축공기를 이용하는 이지에스 지열발전소 운용시스템 및 방법"(특허문헌 8)에 따라 상기 이지에스 지열발전소에 설치되는 공기압축기(Air Compressor)들 및 압축공기저장탱크(Compressed Air Storage Tank)들
- 상기 이지에스 지열발전소에 결합되는 간헐성 재생에너지(Intermittent Renewable Energy)를 이용해서 전력을 생산하는 재생에너지발전소(Renewable Energy Power Plant)들
- 상기 재생에너지발전소를 건설하는 경우보다 더 비용효과적인 경우, 상기 재생에너지발전소 대신에 건설 및 설치되어 상기 이지에스 지열발전소에 결합되는 재생에너지공기압축소(Renewable Energy Air Compressor Station)들
- 상기 압축공기저장탱크들에 저장된 압축공기 중 상기 이지에스 지열발전소 운용에 필요한 량을 초과하는 잉여량의 압축공기를 이용해서 전력을 생산하는 압축공기발전소(Compressed Air Power Plant)
이지에스(EGS)에서 생산되는 지열수를 열원(Heat Source)으로 이용하는 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)는 입지조건에 따라 냉원(Heat Sink)으로 심해수(DSW: Deep Sea Water)를 이용하면 이지에스·심해수 지열발전소(EGS·DSW Power Plant)가 되고, 또는 일반 해수(SW: Sea Water)를 이용하면 이지에스·해수 지열발전소(EGS·SW Power Plant)가 되며, 또는 통상의 냉원(수냉식, 냉각탑 또는 공랭식)을 이용하면 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)가 된다.
상기 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)의 건설 및 운용의 효율과 경제성을 더욱 향상시키기 위해 필요시 특허문헌 1 내지 20의 기술들을 적용한다.
(2) 이지에스(EGS)들을 조성해서 이지에스 지열발전소에 결합시킨다.
단일정(Single Well) 단위로 또는 주입정·생산정 단위로 주기적 주입·생산(Cyclic Injection·Production)을 하는 필요한 수와 용량의 '주기적 이지에스(EGS)'들을 조성해서 상기 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)에 결합시킨다.
상기 주기적 이지에스(EGS)들에 더하여, 조성이 가능한 경우, 연속적 주입·생산(Continuous Injection·Production)을 하는 필요한 수와 용량의 '연속적 이지에스(EGS)'들을 조성해서 상기 이지에스 지열발전소에 결합시킨다.
(3) 경부하 시간대의 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant) 운용방법
상기 전력계통의 경부하 시간대에는, 상기 전력계통에 대한 전력공급을 중단한 채, 필요량의 전력을 생산하면서, 상기 생산되는 전력 전량과 상기 이지에스 지열발전소의 압축공기저장탱크들에 저장된 압축공기를 이용하여, 주입단계에 있는 상기 주기적 이지에스(EGS)들에 주입수를 주입한다.
보다 상세하게는, 상기 경부하 시간대에는, 상기 전력계통에 대한 전력공급을 중단한 채, 상기 재생에너지발전소들에서 생산되는 전력 전량을 상기 이지에스 지열발전소로 송전하고, 상기 송전받은 전력에 더하여 추가 전력이 필요한 경우, 필요한 수의 상기 연속적 이지에스(EGS)들을 동원하여 전력을 생산하고, 상기 연속적 이지에스(EGS)들을 모두 동원한 후에도 추가 전력이 필요한 경우, 필요한 수의 생산단계에 있는 상기 주기적 이지에스(EGS)들을 동원하여 전력을 생산하며, 상기와 같이 송전받은 전력 및 이지에스(EGS)들을 동원하여 생산되는 전력과 상기 압축공기저장탱크들에 저장된 압축공기를 이용하여, 주입단계에 있는 상기 주기적 이지에스(EGS)들에 주입수를 주입한다.
(4) 중간부하 시간대의 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant) 운용방법
상기 전력계통의 중간부하 시간대에는, 상기 경부하 시간대와 같은 방법으로 송전받은 전력 및 이지에스(EGS)들을 동원하여 생산되는 전력과 상기 압축공기저장탱크들에 저장된 압축공기를 이용하여, 상기 전력계통의 최대부하 시간대에 상기 전력계통에 공급하는 전력량이 최대화되도록, 주입단계에 있는 상기 주기적 이지에스(EGS)들에 주입수를 주입하며, 상기와 같은 주입을 완료한 후에도 남는 전력이 있는 경우, 상기 남는 전력을 상기 전력계통에 공급하되, 상기 재생에너지발전소들에서 생산되어 상기 전력계통에 직접 공급할 수 있는 전력을 우선적으로 공급한다.
보다 상세하게는, 상기 중간부하 시간대에는, 상기 재생에너지발전소들에서 생산되는 전력 전량을 상기 이지에스 지열발전소로 송전하고, 상기 송전받은 전력에 더하여 추가 전력이 필요한 경우, 필요한 수의 상기 연속적 이지에스(EGS)들을 동원하여 전력을 생산하고, 상기 연속적 이지에스(EGS)들을 모두 동원한 후에도 추가 전력이 필요한 경우, 필요한 수의 생산단계에 있는 상기 주기적 이지에스(EGS)들을 동원하여 전력을 생산하며, 상기와 같이 송전받은 전력 및 이지에스(EGS)들을 동원하여 생산되는 전력과 상기 압축공기저장탱크들에 저장된 압축공기를 이용하여, 상기 전력계통의 최대부하 시간대에 상기 전력계통에 공급하는 전력량이 최대화되도록, 주입단계에 있는 상기 주기적 이지에스(EGS)들에 주입수를 주입하며, 상기와 같은 주입을 완료한 후에도 남는 전력이 있는 경우, 상기 남는 전력을 상기 전력계통에 공급하되, 상기 재생에너지발전소들에서 생산되어 상기 전력계통에 직접 공급할 수 있는 전력을 우선적으로 공급한다.
(5) 최대부하 시간대의 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant) 운용방법
상기 전력계통의 최대(첨두)부하 시간대에는, 상기 경부하 시간대 및 중간부하 시간대에 실시하는 상기 주기적 이지에스(EGS)들에 대한 주입수 주입을 중단한 채, 필요량의 전력을 생산하면서, 상기 생산되는 전력 전량을 상기 전력계통에 공급한다.
보다 상세하게는, 상기 최대부하 시간대에는, 상기 경부하 시간대 및 중간부하 시간대에 실시하는 상기 주기적 이지에스(EGS)들에 대한 주입수 주입을 중단한 채, 상기 재생에너지발전소들에서 생산되어 상기 전력계통에 직접 공급되는 전력에 더하여, 필요한 수의 상기 연속적 이지에스(EGS)들을 동원하여 전력을 생산하고, 추가 전력공급이 필요한 경우, 필요한 수의 생산단계에 있는 상기 주기적 이지에스(EGS)들을 동원하여 전력을 생산하며, 아직도 추가 전력공급이 필요한 경우, 상기 압축공기발전소를 가동시켜 필요량의 전력을 생산하면서, 상기와 같이 생산되는 전력 전량을 상기 전력계통에 공급한다.
(6) 비상전력 필요시의 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant) 운용방법
상기 전력계통의 경부하 시간대, 중간부하 시간대 또는 최대부하 시간대에 비상전력(Emergency Power)이 필요한 경우에는, 상기 이지에스 지열발전소의 압축공기저장탱크들에 결합된 압축공기발전소(Compressed Air Power Plant)를 가동시켜 필요량의 비상전력을 생산하면서 상기 전력계통에 공급한다.
상기 압축공기발전소는 상기 압축공기저장탱크들에 이미 저장돼 있는 압축공기를 회수해서 에어터빈(Air Turbine), 에어모터(Air Motor) 등을 돌려 발전하므로, 상기 압축공기발전소의 발전기들의 기동성과 급전성은 비상발전기 수준이다.
본 발명의 이지에스 지열발전소 운용시스템 및 방법은, 상기 전력계통의 최대부하 시간대에 상기 전력계통에 공급하는 전력량이 최대화되도록, 즉 상기 최대부하 시간대에 가능한 한 많은 량의 전력을 상기 전력계통에 공급하도록, 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)를 운용한다. 따라서 우선적으로 상기 최대부하 시간대에 상기 전력계통에 공급하는 전력량이 최대화되도록, 상기 경부하 시간대 및 중간부하 시간대에 주입단계에 있는 상기 주기적 이지에스(EGS)들에 충분한 량의 주입수를 주입하고, 상기와 같은 주입을 완료한 후에도 남는 전력이 있는 경우에만, 상기 남는 전력을 상기 중간부하 시간대에 상기 전력계통에 공급한다.
상기한 시스템 및 방법에 따라, '간헐성 재생에너지들을 결합시킨 이지에스 지열발전소'를 구성하여 건설하고 운용함으로써, 목표량의 최대부하전력을 전력계통에 공급하는데 필요한 이지에스 지열발전소의 설비를 최소화하게 만들어 그만큼 전력공급시스템의 건설비와 운용비를 줄여 경제성을 향상시키면서, 상기 전력계통의 최대부하 전력수요를 공급할 수 있게 된다.
다른 한편, 해당 지역에는 풍력 등 간헐성 재생에너지자원이 충분치 못하거나, 또는 해당 지역의 경관이 매우 수려하여 그 가치가 매우 특별한 이유 등으로 인해 풍력 등 간헐성 재생에너지들을 활용하기가 어렵거나 불가능한 경우, '간헐성 재생에너지들을 결합시키지 아니한 이지에스 지열발전소'들을 건설하게 된다.
전력계통의 최대(첨두)부하 내지 중간부하 시간대의 전력수요를 공급하도록, '간헐성 재생에너지들을 결합시키지 아니한 이지에스 지열발전소'를, 다음과 같이, 구성하여 건설하고 운용한다.
(1) '간헐성 재생에너지들을 결합시키지 아니한 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)'를 건설한다.
국가 전력계통이 구축되어 있는 해당 지역에 이지에스(EGS)로부터 생산되는 지열수(Geothermal Fluid)를 열원(Heat Source)으로 이용하는 필요한 용량의 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)를 건설한다.
이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)는 입지조건에 따라 냉원(Heat Sink)으로 심해수(DSW: Deep Sea Water)를 이용하면 이지에스·심해수 지열발전소(EGS·DSW Power Plant)가 되고, 또는 일반 해수(SW: Sea Water)를 이용하면 이지에스·해수 지열발전소(EGS·SW Power Plant)가 되며, 또는 통상의 냉원(수냉식, 냉각탑 또는 공랭식)을 이용하면 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)가 된다.
상기 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)의 건설 및 운용의 효율과 경제성을 더욱 향상시키기 위해 필요시 특허문헌 1 내지 20의 기술들을 적용한다.
(2) 이지에스(EGS)들을 조성해서 이지에스 지열발전소에 결합시킨다.
단일정(Single Well) 단위로 또는 주입정·생산정 단위로 주기적 주입·생산(Cyclic Injection·Production)을 하는 필요한 수와 용량의 '주기적 이지에스(EGS)'들을 조성해서 상기 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)에 결합시킨다.
상기 주기적 이지에스(EGS)들에 더하여, 조성이 가능한 경우, 연속적 주입·생산(Continuous Injection·Production)을 하는 필요한 수와 용량의 '연속적 이지에스(EGS)'들을 조성해서 상기 이지에스 지열발전소에 결합시킨다.
(3) 경부하 시간대의 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant) 운용방법
상기 전력계통의 경부하 시간대에는, 상기 전력계통에 대한 전력공급을 중단한 채, 필요량의 전력을 생산하면서, 상기 생산되는 전력 전량을 이용하여 주입단계에 있는 상기 주기적 이지에스(EGS)들에 주입수를 주입한다.
보다 상세하게는, 상기 경부하 시간대에는, 상기 전력계통에 대한 전력공급을 중단한 채, 필요한 수의 상기 연속적 이지에스(EGS)들을 동원하여 전력을 생산하고, 상기 연속적 이지에스(EGS)들을 모두 동원한 후에도 추가 전력이 필요한 경우, 필요한 수의 생산단계에 있는 상기 주기적 이지에스(EGS)들을 동원하여 전력을 생산하면서, 상기와 같이 생산되는 전력 전량을 이용하여, 주입단계에 있는 상기 주기적 이지에스(EGS)들에 주입수를 주입한다.
(4) 중간부하 시간대의 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant) 운용방법
상기 전력계통의 중간부하 시간대에는, 상기 경부하 시간대와 같은 방법으로 생산되는 전력을 이용하여, 상기 전력계통의 최대부하 시간대에 상기 전력계통에 공급하는 전력량이 최대화되도록, 주입단계에 있는 상기 주기적 이지에스(EGS)들에 주입수를 주입하고, 상기와 같은 주입을 완료한 후에도 남는 전력이 있는 경우, 상기 남는 전력을 상기 전력계통에 공급한다.
보다 상세하게는, 상기 중간부하 시간대에는, 필요한 수의 상기 연속적 이지에스(EGS)들을 동원하여 전력을 생산하고, 상기 연속적 이지에스(EGS)들을 모두 동원한 후에도 추가 전력이 필요한 경우, 필요한 수의 생산단계에 있는 상기 주기적 이지에스(EGS)들을 동원하여 전력을 생산하면서, 상기와 같이 생산되는 전력을 이용하여, 상기 전력계통의 최대부하 시간대에 상기 전력계통에 공급하는 전력량이 최대화되도록, 주입단계에 있는 상기 주기적 이지에스(EGS)들에 주입수를 주입하고, 상기와 같은 주입을 완료한 후에도 남는 전력이 있는 경우, 상기 남는 전력을 상기 전력계통에 공급한다.
(5) 최대부하 시간대의 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant) 운용방법
상기 전력계통의 최대(첨두)부하 시간대에는, 상기 경부하 시간대 및 중간부하 시간대에 실시하는 상기 주기적 이지에스(EGS)들에 대한 주입수 주입을 중단한 채, 상기 경부하 시간대와 같은 방법으로 전력을 생산하면서, 상기 생산되는 전력 전량을 상기 전력계통에 공급한다.
보다 상세하게는, 상기 최대부하 시간대에는, 상기 경부하 시간대 및 중간부하 시간대에 실시하는 상기 주기적 이지에스(EGS)들에 대한 주입수 주입을 중단한 채, 필요한 수의 상기 연속적 이지에스(EGS)들을 동원하여 전력을 생산하고, 상기 연속적 이지에스(EGS)들을 모두 동원한 후에도 추가 전력이 필요한 경우, 필요한 수의 생산단계에 있는 상기 주기적 이지에스(EGS)들을 동원하여 전력을 생산하면서, 상기와 같이 생산되는 전력 전량을 상기 전력계통에 공급한다.
본 발명의 이지에스 지열발전소 운용시스템 및 방법은, 상기 전력계통의 최대부하 시간대에 상기 전력계통에 공급하는 전력량이 최대화되도록, 즉 상기 최대부하 시간대에 가능한 한 많은 량의 전력을 상기 전력계통에 공급하도록, 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)를 운용한다. 따라서 우선적으로 상기 최대부하 시간대에 상기 전력계통에 공급하는 전력량이 최대화되도록, 상기 경부하 시간대 및 중간부하 시간대에 주입단계에 있는 상기 주기적 이지에스(EGS)들에 충분한 량의 주입수를 주입하고, 상기와 같은 주입을 완료한 후에도 남는 전력이 있는 경우에만, 상기 남는 전력을 상기 중간부하 시간대에 상기 전력계통에 공급한다.
상기 '간헐성 재생에너지들을 결합시키지 아니한 이지에스 지열발전소'의 운용효율을 더욱 향상시키기 위해, (1) 전력계통의 경부하 시간대에 잉여전력이 있는 경우, "경부하전력을 이용한 지열에너지 생산시스템 및 방법"(문헌 3)과 유사하게 상기 주기적 이지에스(EGS)들에 대한 주입수 주입에 상기 잉여전력을 이용할 수도 있고, 또한 (2) 결합이 가능한 경우, "압축공기를 이용하는 이지에스 지열발전소 운용시스템 및 방법"(특허문헌 8)을 상기 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)에 결합시킬 수도 있다.
상기한 시스템 및 방법에 따라, '간헐성 재생에너지들을 결합시키지 아니한 이지에스 지열발전소'를 구성하여 건설하고 운용함으로써, 목표량의 최대부하전력을 전력계통에 공급하는데 필요한 이지에스 지열발전소의 설비를 최소화하게 만들어 그만큼 전력공급시스템의 건설비와 운용비를 줄여 경제성을 향상시키면서, 상기 전력계통의 최대부하 전력수요를 공급할 수 있게 된다.
또한, 상기한 시스템 및 방법에 따라, 전력계통의 최대부하 내지 중간부하 시간대의 전력수요를 공급하도록, 이지에스 지열발전소들을 구성하여 건설하고 운용함으로써, 지금까지 첨두(최대)부하 전력수요를 공급하기 위해 실시되어온 석유류, 액화천연가스 등 화석연료발전들을 할 필요가 없게 돼, 화석연료발전들을 줄이면서 기후변화로 인해 야기된 전 세계적인 온실가스 감축요구를 충족시키는 방향으로, 우리나라의 전력계통을 개선해나갈 수 있게 된다.
또한, 상기한 시스템 및 방법에 따라, 전력계통의 최대부하 내지 중간부하 시간대의 전력수요를 공급하도록, '간헐성 재생에너지들을 결합시킨 이지에스 지열발전소'들을 구성하여 건설하고 운용함으로써, 전력계통에 부담으로 작용되지 않으면서, 즉 전력계통에서 안정적인 전력공급을 이루도록 기여하면서, 풍력 등 간헐성 재생에너지들의 활용 및 재생에너지발전의 비중을 높여나갈 수 있게 된다.
또한, 상기한 시스템 및 방법에 따라, 전력계통의 최대부하 내지 중간부하 시간대의 전력수요를 공급하도록, 이지에스 지열발전소들을 구성하여 건설하고 운용하여, 높은 발전단가가 드는 석유류 등 화석연료발전들을 재생에너지발전으로 대체시킴으로써, 높은 발전단가가 드는 재생에너지발전을 보다 더 용이하게 펼칠 수 있게 된다.
그에 따라 상기한 효과들을 통해서, 우리 국토에서 그만큼 더 많은 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)들을 건설할 수 있게 되고, 상기 이지에스 지열발전소들과 더불어 풍력 등 간헐성 재생에너지들을 활용하면서 재생에너지발전(Renewable Energy Power Generation)들을 펼칠 수 있게 돼, 순수국산에너지만으로 생산해내는 전력의 량을 증대시켜, 우리나라의 에너지자급률을 높이고, 그만큼 에너지 수입과 온실가스 배출을 줄일 수 있게 된다.
1 : 전력계통(Electrical Power System)
2 : 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)
3 : 재생에너지발전소(Renewable Energy Power Plant)
4 : 재생에너지공기압축소(Renewable Energy Air Compressor Station)
5 : 압축공기발전소(Compressed Air Power Plant)
6 : 연속적 이지에스(EGS: Enhanced Geothermal Systems)
7 : 생산단계에 있는 주기적 이지에스(EGS)
8 : 주입단계에 있는 주기적 이지에스(EGS)
10 : 경부하 시간대의 이지에스 지열발전소 운용시스템 및 방법
20 : 최대(첨두)부하 시간대의 이지에스 지열발전소 운용시스템 및 방법
2 : 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)
3 : 재생에너지발전소(Renewable Energy Power Plant)
4 : 재생에너지공기압축소(Renewable Energy Air Compressor Station)
5 : 압축공기발전소(Compressed Air Power Plant)
6 : 연속적 이지에스(EGS: Enhanced Geothermal Systems)
7 : 생산단계에 있는 주기적 이지에스(EGS)
8 : 주입단계에 있는 주기적 이지에스(EGS)
10 : 경부하 시간대의 이지에스 지열발전소 운용시스템 및 방법
20 : 최대(첨두)부하 시간대의 이지에스 지열발전소 운용시스템 및 방법
Claims (2)
- 전력계통의 첨두부하 전력수요를 공급하도록 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)를 운용하는 방법에 있어서,
전력계통이 구축되어 있는 해당 지역에 소정의 용량의 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)를 건설하되, 단일정(Single Well) 단위로 또는 주입정·생산정 단위로 주기적 주입·생산(Cyclic Injection·Production)을 하는 소정의 수와 용량의 '주기적 이지에스(EGS)'들을 조성하여 상기 이지에스 지열발전소와 결합시키고, 또 연속적 주입·생산(Continuous Injection·Production)을 하는 소정의 수와 용량의 '연속적 이지에스(EGS)'들을 조성하여 상기 이지에스 지열발전소와 결합시키며;
상기 이지에스 지열발전소에 공기압축기(Air Compressor)들 및 압축공기저장탱크(Compressed Air Storage Tank)들을 설치하고, 또 상기 지역에 재생에너지발전소(Renewable Energy Power Plant)들 및 재생에너지공기압축소(Renewable Energy Air Compressor Station)들을 건설하며, 또 상기 압축공기저장탱크들 주변에 압축공기발전소(Compressed Air Power Plant)를 설치하여 전력공급시스템을 구축하되,
상기 공기압축기들을 지열발전으로 자체 생산한 전력 외의 에너지로 가동시켜서 생산된 압축공기를 상기 압축공기저장탱크들에 저장해놓으며, 또 상기 재생에너지발전소들에서 풍력에너지 등 간헐성 재생에너지를 이용하여 생산한 전력 중, 상기 전력계통이 수용할 수 있는 량의 전력은 상기 전력계통에 직접 공급하고, 생산한 전력의 간헐성과 불규칙성 등으로 인하여 상기 전력계통이 수용할 수 없는 량의 전력은 상기 공기압축기들을 가동시키는데 사용하도록 상기 이지에스 지열발전소로 송전하며, 또 상기 재생에너지발전소를 건설하는 경우보다 더 비용효과적인 경우, 상기 재생에너지발전소 대신에 상기 재생에너지공기압축소들을 건설하되, 상기 재생에너지공기압축소들은 간헐성 재생에너지를 이용하여 발생시킨 구동력으로 상기 재생에너지공기압축소들에 설치된 별도의 공기압축기들을 가동시켜 생산한 압축공기를 압축공기이송관들을 통해 상기 압축공기저장탱크들로 이송하며, 또 전력생산이 필요한 때 상기 압축공기저장탱크들에 저장된 압축공기를 회수해서, 상기 이지에스 지열발전소를 가동시키는데 필요한 각종 펌프(Pump) 등 부속장치들을 구동시키는 에어모터(Air Motor) 등 압축공기로 구동되는 장치들에 압축공기를 공급하여 상기 이지에스 지열발전소를 가동시키며, 또 상기 압축공기저장탱크들에 저장된 압축공기 중, 상기 이지에스 지열발전소를 가동시키는데 필요한 량을 초과하는 잉여량의 압축공기를 사용하여, 상기 압축공기발전소에서 발전기와 연결된 에어터빈(Air Turbine) 등을 돌려 전력을 생산해서 상기 전력계통에 공급하도록 상기 전력공급시스템을 구축하고;
상기 전력계통의 경부하 시간대에는, 상기 전력계통에 대한 전력공급을 중단한 채, 상기 재생에너지발전소들에서 생산되는 전력 전량을 상기 이지에스 지열발전소로 송전하고, 상기 송전받은 전력에 더하여 추가 전력이 필요한 경우, 소정의 수의 상기 연속적 이지에스(EGS)들을 동원하여 전력을 생산하고, 상기 연속적 이지에스(EGS)들을 모두 동원한 후에도 추가 전력이 필요한 경우, 소정의 수의 생산단계에 있는 상기 주기적 이지에스(EGS)들을 동원하여 전력을 생산하며, 상기와 같이 송전받은 전력 및 이지에스(EGS)들을 동원하여 생산되는 전력과 상기 압축공기저장탱크들에 저장된 압축공기를 이용하여, 주입단계에 있는 상기 주기적 이지에스(EGS)들에 주입수를 주입하고;
상기 전력계통의 중간부하 시간대에는, 상기 경부하 시간대와 같은 방법으로 송전받은 전력 및 이지에스(EGS)들을 동원하여 생산되는 전력과 상기 압축공기저장탱크들에 저장된 압축공기를 이용하며, 상기 전력계통의 최대부하 시간대에 상기 전력계통에 공급하는 전력량이 최대화되도록, 주입단계에 있는 상기 주기적 이지에스(EGS)들에 주입수를 주입하며, 상기와 같은 주입을 완료한 후에도 남는 전력이 있는 경우, 상기 남는 전력을 상기 전력계통에 공급하되, 상기 재생에너지발전소들에서 생산되어 상기 전력계통에 직접 공급할 수 있는 전력을 우선적으로 공급하며;
상기 전력계통의 최대(첨두)부하 시간대에는, 상기 경부하 시간대 및 중간부하 시간대에 실시하는 상기 주기적 이지에스(EGS)들에 대한 주입수 주입을 중단한 채, 상기 재생에너지발전소들에서 생산되어 상기 전력계통에 직접 공급되는 전력에 더하여, 소정의 수의 상기 연속적 이지에스(EGS)들을 동원하여 전력을 생산하고, 상기 연속적 이지에스(EGS)들을 모두 동원한 후에도 추가 전력생산이 필요한 경우, 소정의 수의 생산단계에 있는 상기 주기적 이지에스(EGS)들을 동원하여 전력을 생산하며, 아직도 추가 전력생산이 필요한 경우, 상기 압축공기발전소를 가동시켜 추가로 전력을 생산하면서, 상기와 같이 생산되는 전력 전량을 상기 전력계통에 공급하며;
상기 경부하 시간대, 중간부하 시간대 또는 최대부하 시간대에 비상전력(Emergency Power)이 필요한 경우에는, 상기 압축공기발전소를 가동시켜 비상전력을 생산하면서 상기 전력계통에 공급하는 것을 특징으로 하는 전력계통의 첨두부하 전력수요를 공급하는 이지에스 지열발전소 운용방법. - 전력계통의 첨두부하 전력수요를 공급하도록 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)를 운용하는 방법에 있어서,
전력계통이 구축되어 있는 해당 지역에 소정의 용량의 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)를 건설하되, 단일정(Single Well) 단위로 또는 주입정·생산정 단위로 주기적 주입·생산(Cyclic Injection·Production)을 하는 소정의 수와 용량의 '주기적 이지에스(EGS)'들을 조성하여 상기 이지에스 지열발전소와 결합시키고, 또 연속적 주입·생산(Continuous Injection·Production)을 하는 소정의 수와 용량의 '연속적 이지에스(EGS)'들을 조성하여 상기 이지에스 지열발전소와 결합시키며;
상기 전력계통의 경부하 시간대에는, 상기 전력계통에 대한 전력공급을 중단한 채, 소정의 수의 상기 연속적 이지에스(EGS)들을 동원하여 전력을 생산하고, 상기 연속적 이지에스(EGS)들을 모두 동원한 후에도 추가 전력이 필요한 경우, 소정의 수의 생산단계에 있는 상기 주기적 이지에스(EGS)들을 동원하여 전력을 생산하면서, 상기와 같이 생산되는 전력 전량을 이용하여, 주입단계에 있는 상기 주기적 이지에스(EGS)들에 주입수를 주입하고;
상기 전력계통의 중간부하 시간대에는, 상기 경부하 시간대와 같은 방법으로 생산되는 전력을 이용하여, 상기 전력계통의 최대부하 시간대에 상기 전력계통에 공급하는 전력량이 최대화되도록, 주입단계에 있는 상기 주기적 이지에스(EGS)들에 주입수를 주입하고, 상기와 같은 주입을 완료한 후에도 남는 전력이 있는 경우, 상기 남는 전력을 상기 전력계통에 공급하며;
상기 전력계통의 최대(첨두)부하 시간대에는, 상기 경부하 시간대 및 중간부하 시간대에 실시하는 상기 주기적 이지에스(EGS)들에 대한 주입수 주입을 중단한 채, 상기 경부하 시간대와 같은 방법으로 전력을 생산하면서, 상기와 같이 생산되는 전력 전량을 상기 전력계통에 공급하는 것을 특징으로 하는 전력계통의 첨두부하 전력수요를 공급하는 이지에스 지열발전소 운용방법.
Priority Applications (1)
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| KR1020120046151A KR101400482B1 (ko) | 2012-05-02 | 2012-05-02 | 전력계통의 첨두부하 전력수요를 공급하는 이지에스 지열발전소 운용시스템 및 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120046151A KR101400482B1 (ko) | 2012-05-02 | 2012-05-02 | 전력계통의 첨두부하 전력수요를 공급하는 이지에스 지열발전소 운용시스템 및 방법 |
Publications (2)
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|---|---|---|---|---|
| KR20120036915A (ko) * | 2012-02-22 | 2012-04-18 | 이시우 | 독립전력계통의 24시간 전력수요를 공급하는 이지에스 지열발전소 운용시스템 및 방법 |
-
2012
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Patent Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR20120036915A (ko) * | 2012-02-22 | 2012-04-18 | 이시우 | 독립전력계통의 24시간 전력수요를 공급하는 이지에스 지열발전소 운용시스템 및 방법 |
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| KR20240142249A (ko) | 2023-03-21 | 2024-09-30 | 서교정보통신 주식회사 | 탄소 중립을 위해 화석 연료를 이용하여 생성된 첨두 전력을 줄일 수 있는 방법을 수행하기 위해 저장 매체에 저장된 인공 지능 컴퓨터 프로그램 |
| KR20240142248A (ko) | 2023-03-21 | 2024-09-30 | 서교정보통신 주식회사 | 탄소 중립을 위해 화석 연료를 이용하여 생성된 첨두 전력을 줄일 수 있는 서버의 동작 방법 |
| KR20240142250A (ko) | 2023-03-21 | 2024-09-30 | 서교정보통신 주식회사 | 탄소 중립을 위해 화석 연료를 이용하여 생성된 첨두 전력을 줄일 수 있는 발전 제어 시스템의 동작 방법 |
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