KR101515709B1 - 분산형 발전융합시스템의 제어 방법 - Google Patents

분산형 발전융합시스템의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연료전지와 엔진이 고유한 특성을 이용하여 효율적으로 분산형 발전융합시스템의 운전을 제어하는 방법을 제공한다. 구체적으로, 연료전지(FC)는 확인된 전력부하에 상응하도록 운전하고, 엔진(ENG)은 확인된 열부하에 상응하도록 운전하되, 엔진(ENG) 중 어느 하나는 간헐운전하는 제어 방법을 제공한다.

Description

분산형 발전융합시스템의 제어 방법{Control Method of distributed and integrated generation system}
본 발명은 연료전지와 엔진의 고유한 특성을 이용하여 효율적으로 분산형 발전융합시스템의 운전을 제어하는 방법에 관한 것이다.
분산형 발전융합시스템은, 연료전지와 엔진(예를 들어, 가스엔진 또는 스터링엔진)을 발전기로서 함께 사용하여 전력과 열을 생산하여 공급하는 시스템을 의미한다. 에너지 이용 효율이 증가하고 경제적이며 다양한 분야에 적용할 수 있다는 장점이 있어서, 최근 연구가 많아지고 있다.
여기에서, 연료전지와 엔진은 각각 전력과 열 모두 생산이 가능하나 고유한 특성들을 갖는다.
연료전지는 전력생산에 있어서 효율이 높으나 시동성 내지 응답성이 낮으며, 엔진은 전력생산보다 열생산에 바람직하나 전반적인 효율이 낮고 대신 시동성 내지 응답성이 좋다.
상이한 특성의 발전기를 함께 사용하는 분산형 발전융합시스템이 오직 1개의 수요처에만 전력과 열을 공급한다면 수요량을 예측하고 적절한 운전 제어가 가능할 것이며, 관련된 연구들도 많이 이루어졌다.
그러나, 이와 같이 1개의 수요처에만 공급할 경우 초기 설치비용이 높을 뿐 아니라, 잉여전력 내지 잉여열이 많아 에너지 낭비가 이루어진다는 문제점이 있다.
따라서, 둘 이상의 수요처에 모두 분산형 발전융합시스템이 설치되는 경우를 고려할 수 있는데, 이 경우 수요처마다 상이한 전력부하 내지 열부하 수요가 있을 수 있는바, 효율적인 운전 제어 및 에너지 분배에 대한 연구가 시급한 실정이다.
관련된 종래 기술을 살펴본다.
한국공개특허 제2013-0011832호의 경우, 일정 구역별로 에너지를 공급하도록 할당된 발전 설비들 간의 예상 발전량을 기반으로 에너지를 적절하게 분배하는 기술을 개시하는데, 연료전지와 엔진의 특성을 감안한 효율적 방법이라 할 수 없다.
일본등록특허 제3737812호의 경우, 집합주택에 있어서 연료전지에서 발생한 전력을 효과적으로 분배하는 기술을 개시하는데, 엔진까지 융합된 분산형 발전융합시스템에 적용하기 위하여 엔진의 특성을 고려하지 않았는바, 실질적인 적용에 어려움이 있으며 연료 효율이 좋지 않다.
(특허문헌 1) KR2013-0011832 A
(특허문헌 2) JP3737812 B
이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 분산형 발전융합시스템에 있어서 그 에너지 효율을 최적화하는 제어 방법을 제안하고자 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는, 둘 이상의 수요처(10A, 10B)에 각각 구비되며 연료전지(FC) 및 엔진(ENG) 중 어느 하나를 각각 포함하는 발전기(20A, 20B); 상기 발전기(20A, 20B)와 상기 수요처(10A, 10B)를 연결하여 전력 전달 가능하며, 전력부하가 확인 가능한 전력부하센서(35A, 35B)가 각각 구비된 전력계통(30); 상기 발전기(20A, 20B)와 상기 수요처(10A, 10B)를 연결하여 열전달 가능하며, 열부하가 확인 가능한 열부하센서(45A, 45B)가 각각 구비된 열계통(40); 및 상기 발전기(20A, 20B)의 제어가 가능한 제어부(100)를 포함하는 분산형 발전융합시스템의 제어 방법으로서, 상기 연료전지(FC)는 연속운전하고, 상기 엔진(ENG)은 간헐운전하는 것을 특징으로 하는, 분산형 발전융합시스템의 제어 방법을 제공한다.
상기 분산형 발전융합시스템의 제어방법은 상기 연료전지(FC)는 상기 확인된 전력부하에 상응하도록 운전하고, 상기 엔진(ENG)은 상기 확인된 열부하에 상응하도록 운전하는 것이 바람직할 수 있다.
구체적으로, (a) 상기 제어부(100)가, 상기 전력부하센서(35A, 35B) 및 열부하센서(45A, 45B)로부터 확인된 상기 둘 이상의 수요처(10A, 10B)의 전력부하 및 열부하를 이용하여 각각의 전력부하(Ea, Eb) 및 열부하(Ha, Hb)를 예측하는 단계; (b) 상기 제어부(100)가, 상기 연료전지(FC)의 정격출력시 전력생산량(FC_E)이 상기 예측된 전력부하의 합(Ea+Eb) 미만인지 여부를 확인하는 단계; 및 (c) 상기 (b) 단계에서 미만인 경우, 상기 제어부(100)가 상기 연료전지(FC)를 상기 전력출력으로 연속운전하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (c) 단계 이후, (d) 상기 제어부(100)가, 상기 연료전지(FC)의 탱크의 보유열량(FC_T)이 그 최대보유열량(Tf) 미만이고, 상기 엔진(ENG)의 탱크의 보유열량(ENG_T)이 가 최대보유열량(Tf) 미만인지 여부를 확인하는 단계; (e1) 상기 (d) 단계에서 모두 미만인 경우, 상기 제어부(100)가 상기 엔진(ENG)을 상기 예측된 열부하의 합(Ha+Hb)에 상응하도록 열부하 추종하여 간헐운전하는 단계; 및 (e2) 상기 (d) 단계에서 어느 하나 이상이 미만이 아닌 경우, 상기 제어부(100)가 상기 연료전지(FC) 및 상기 엔진(ENG)의 운전을 정지시키는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (b) 단계 이후, (f) 상기 (b) 단계에서 미만이 아닌 경우, 상기 연료전지(FC)의 정격출력시 열생산량(FC_H)이 상기 예측된 열부하의 합(Ha+Hb) 미만인지 여부를 확인하는 단계; 및 (g) 상기 (f) 단계에서 미만인 경우, 상기 제어부(100)가 상기 연료전지(FC)를 상기 예측된 전력부하의 합(Ea+Eb)에 상응하도록 전력부하 추종하여 연속운전하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (g) 단계 이후, (h) 상기 제어부(100)가, 상기 연료전지(FC)의 탱크의 보유열량(FC_T)이 그 최대보유열량(Tf) 미만이고, 상기 엔진(ENG)의 탱크의 보유열량(ENG_T)이 가 최대보유열량(Tf) 미만인지 여부를 확인하는 단계; (i1) 상기 (h) 단계에서 모두 미만인 경우, 상기 제어부(100)가 상기 엔진(ENG)을 상기 예측된 열부하의 합(Ha+Hb)에 상응하도록 열부하 추종하여 간헐운전하는 단계; 및 (i2) 상기 (h) 단계에서 어느 하나 이상이 미만이 아닌 경우, 상기 제어부(100)가 상기 연료전지(FC) 및 상기 엔진(ENG)의 운전을 정지시키는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (f) 단계 이후, (j) 상기 (f) 단계에서 미만이 아닌 경우, 상기 제어부(100)가 상기 연료전지(FC)의 탱크의 보유열량(FC_T)이 그 최대보유열량(Tf) 미만인지 여부를 확인하는 단계; 및 (k) 상기 (j) 단계에서 미만이 아닌 경우, 상기 제어부(100)가 상기 연료전지(FC) 및 상기 엔진(ENG)의 운전을 정지시키는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (j) 단계 이후, (l) 상기 (j) 단계에서 미만인 경우, 상기 제어부(100)가, 상기 연료전지(FC)의 탱크의 보유열량(FC_T)이 그 최대보유열량(Tf) 미만이고, 상기 엔진(ENG)의 탱크의 보유열량(ENG_T)이 가 최대보유열량(Tf) 미만인지 여부를 확인하는 단계; (m1) 상기 (l) 단계에서 모두 미만인 경우, 상기 제어부(100)가 상기 엔진(ENG)을 상기 예측된 열부하의 합(Ha+Hb)에 상응하도록 열부하 추종하여 간헐운전하는 단계; 및 (m2) 상기 (l) 단계에서 어느 하나 이상이 미만이 아닌 경우, 상기 제어부(100)가 상기 연료전지(FC) 및 상기 엔진(ENG)의 운전을 정지시키는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 모든 실시예에서의 엔진(ENG)은 가스엔진 또는 스터링엔진인 것이 바람직할 수 있다.
본 발명에 의하여 연료전지와 엔진의 운전이 각각의 운전 특성에 따라 최적화되기에, 연료 낭비를 최소화하여 경제성을 높일 수 있다.
도 1a 내지 1c는 본 발명에 따른 분산형 발전융합시스템의 제 1, 2, 3 실시예의 각각의 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 분산형 발전융합시스템의 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 분산형 발전융합시스템의 제어 방법을 설명하기 위한 예시적인 그래프로서, x축은 날짜를 의미하고, y축은 전력부하(도 3, 4) 및 열부하(도 5)를 의미한다.
먼저, 도 1a를 참고하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 분산형 발전융합시스템을 설명한다.
본 발명에 따른 분산형 발전융합시스템은 둘 이상의 어떠한 개수의 수요처(10)에도 적용 가능한데, 설명을 위하여 오직 두 개의 수요처(10A, 10B)에 공급되는 경우를 예로 든다. 설명을 위하여 도면부호의 뒤에 "A"와 "B"를 추가하여 수요처별 구성요소들을 구분한다. 예를 들어, 발전기의 경우 도면부호 "20"으로 지칭하나, "20A"의 경우 수요처 "10A"에 구비된 발전기를 의미하고, "20B"의 경우 수요처 "10B"에 구비된 발전기를 지칭한다.
한편, 여기에서 말하는 "수요처" 는 가정뿐만 아니라 중소형 건물이나 공장 등 에너지를 사용하는 장소를 모두 아우르는 개념으로서, 열/전기를 통합 관리하도록 분산형 발전융합시스템이 구비되는 모든 에너지 사용 장소에 본 발명이 적용 가능함을 강조한다.
또한, 본 발명에 따른 분산형 발전융합시스템의 발전기(20)는 연료전지(FC)와 엔진(ENG)을 구비하는데, 여기에서 엔진(ENG)은 가스엔진, 스터링엔진과 같은 동력기관을 의미하나, 이러한 엔진 종류에 제한되는 것은 아님에 유의한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 "연속운전" 의 용어는 온/오프되지 않고 끊임없이 연속적으로 운전되는 것을 의미하며, 이와 반대되는 개념으로서 "간헐운전" 의 용어는 사용자가 지정한 시점 또는 기 설정된 시점에 온/오프되어 운전과 휴지가 반복되어 운전되는 것을 의미한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 "정격출력" 의 용어는 일반적으로 제조업자에 의하여 해당 기기(여기에서, 연료전지 및 엔진)마다 고유하게 지정되는 값으로서 해당 기기의 특정 출력값을 의미한다.
본 발명에 따른 분산형 발전융합시스템의 제1실시예는, 전력과 열을 생산하는 발전기(20); 생산된 전력을 수요처(10)에 공급하는 전력계통(30); 생산된 열을 수요처(10)에 공급하는 열계통(40); 및 발전기(20)를 제어하는 제어부(100)를 포함한다.
수요처(10)는 발전기(20)에서 생산되는 전력과 열을 공급받는 곳으로서, 일반적으로 가정이다.
발전기(20)는 연료전지(FC) 또는 엔진(ENG) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있는데, 본 발명에 따른 제 1 실시예에서는 어느 하나의 수요처(10A)의 발전기(20A)에 연료전지(FC)가 구비되고 다른 하나의 수요처(10B)의 발전기(20B)에 엔진(ENG)이 구비된다. 후술하는 제 2 실시예는 모든 수요처의 발전기(20A', 20B')에 엔진(ENG; ENGA, ENGB)이 구비된 실시예이며(도 1b), 제 3 실시예는 모든 수요처의 발전기(20A", 20B")에 연료전지(FC; FCA, FCB)가 구비된 실시예이다(도 1c).
전술한 바와 같이, 연료전지(FC)의 경우, 투입되는 연료 대비 고효율 발전이 가능하다는 장점이 있으나, 운전의 온/오프가 어렵다는 단점이 있다. 또한, 연료전지(FC)는 열생산보다는 전력생산에서 효율이 높다.
반대로, 엔진(ENG)의 경우, 효율은 다소 낮으나 시동성과 응답성이 좋아 운전의 온/오프가 용이하다는 장점이 있다. 또한, 엔진(ENG)은 전력생산보다는 열생산에서 효율이 높다.
이러한 장단점 및 특징은 본 발명에 따른 분산형 발전융합시스템의 제어 방법을 이해하는데 핵심되는 개념이다. 구체적인 제어 방법은 아래에서 후술한다.
한편, 전력계통(30)은 각각의 발전기(20A, 20B)를 각각의 수요처(10A, 10B)에 연결하여 전력 전달을 가능하게 한다. 즉, 전력계통(30)은 발전기(20)에 따른 전력 전달뿐만 아니라, 외부에서 공급되는 전체 계통에도 연결 가능하며, 연결시 각각 분전반(31A, 31B)을 통하여 연결된다.
전력계통(30)에는 각각의 수요처(10A, 10B)에서의 전력사용량을 확인할 수 있는 전력부하센서(35A, 35B)가 구비된다. 도면에서는 분전반(31)과 전력부하센서(35)가 구분되어 도시되나, 분전반(31) 내에 센서가 구비될 수도 있음은 물론이다.
열계통(40)은 각각의 발전기(20A, 20B)를 각각의 수요처(10A, 10B)에 연결하여 열 전달을 가능하게 한다.
발전기(20)에 따른 열 전달뿐만 아니라, 외부에서 공급되는 전체 계통에도 연결 가능하다(미도시).
열계통(40)에도 각각의 수요처(10A, 10B)에서의 전력사용량을 확인할 수 있는 열부하센서(45A, 45B)가 구비된다.
다음, 도 2 내지 도 5를 참고하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 분산형 발전융합시스템의 제어 방법을 설명한다.
전술한 바와 같이, 연료전지(FC)와 엔진(ENG) 모두 전력 및 열을 생산할 수 있으나, 연료전지(FC)는 투입되는 연료 대비 고효율 발전이 가능하고 특히 열생산보다는 전력생산의 효율이 높으나 운전의 온/오프 제어가 어려우며, 반대로 엔진(ENG)은 전력생산보다 열생산에 적합하고 효율이 다소 낮으나 온/오프가 용이하다.
따라서, 본 발명의 핵심되는 개념은, 연료전지(FC)는 가급적 전력부하를 고려하여 운전하고, 엔진(ENG)은 열부하를 고려하여 운전하되, 연료전지(FC)는 온/오프가 용이하지 않은 만큼 꾸준히 정격출력으로 연속운전하고 엔진(ENG)은 간헐운전하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 연료전지(FC)가 가급적 전력부하를 고려하여 운전한다는 것은, 연료전지(FC)가 전력부하를 고려하지 않아도 되는 상황이라면 열부하를 고려하여 운전할 수 있음을 의미한다. 이에 대하여서는 아래에서 상술한다.
구체적으로 다음과 같은 방법에 따른다.
먼저, 제어부(100)가, 전력부하센서(35A, 35B) 및 열부하센서(45A, 45B)로부터 확인된 둘 이상의 수요처(10A, 10B)의 전력부하 및 열부하를 이용하여 각각의 전력부하(Ea, Eb) 및 열부하(Ha, Hb)를 예측한다(S100). 예측하는 방법 자체는 종래 기술인바, 상세한 설명은 생략한다. 또한, 연료전지(FC) 및 엔진(ENG)의 탱크에 보유된 열량(FC_T, ENG_T)을 확인한다. 여기에서, 연료전지(FC)의 정격출력시 전력생산량(FC_E)과 열생산량(FC_H) 및 각각의 탱크의 최대보유열량(Tf)은 미리 설정된 값이다. 최대보유열량의 경우 연료전지(FC) 및 엔진(ENG)마다 상이하나, 편의를 위하여 동일한 부호 "Tf" 를 사용하기로 한다.
다음, 연료전지(FC)의 정격출력시 전력생산량(FC_E)이 예측된 전력부하의 합(Ea+Eb) 미만인지 여부를 확인한다(S200).
미만이 아니라면, 연료전지(FC)의 정격출력시 전력생산량(FC_E)으로서도 두 개의 수요처(10A, 10B)의 전력부하의 합(Ea+Eb)을 충분히 만족시킬 수 있기에 예측된 전력부하의 합(Ea+Eb)을 고려할 필요가 없으며(도 3), 이와 반대로 미만인 경우라면 모자라는 만큼의 전력(도 4의 빗금)은 전력계통(30)으로부터 별도 공급되는 전력을 사용할 수 있다.
다시 말해, 연료전지(FC)의 정격출력시 전력생산량(FC_E)이 과다하다면 남는 전력은 버려지게 되므로 비경제적인바, 연료전지(FC)의 정격출력시 전력생산량(FC_E)이 예측된 전력부하의 합(Ea+Eb) 미만인 것이 바람직하다(도 4). 따라서, 미만이 아니라면 정격출력보다 낮도록 전력부하 추종하여 연료전지(FC)를 연속운전하거나(S310) 또는 정지시키는 것이 바람직하다(S410).
즉, 연료전지(FC)의 정격출력시 전력생산량(FC_E)이 예측된 전력부하의 합(Ea+Eb) 미만인 경우, 남는 전력이 없으므로 연료전지(FC)는 정격출력으로 연속운전한다(S210).
다음, 엔진(ENG)의 운전 방법을 결정한다.
연료전지(FC) 및 엔진(ENG)의 탱크에 보유된 열량(FC_T, ENG_T)이 그 각각의 최대보유열량(Tf) 미만인지 확인한다(S500). 최대보유열량(Tf) 미만이 아니라면 이미 최대의 열량이 확보되었음을 의미하는바, 당연히 연료전지(FC) 및 엔진(ENG)을 추가로 운전할 필요가 없으므로 정지한다(S410).
둘 중 어느 하나가 최대보유열량(Tf) 미만이라면, 엔진(ENG)은 열부하 추종하여 운전한다(S510). 즉, 엔진(ENG)의 열생산량(ENG_H)이 수요처(10A, 10B)의 열부하의 합(Ha+Hb)에 이를 수 있도록 엔진(ENG)은 간헐운전한다(도 5).
다시, S200 단계로 돌아가서, 연료전지(FC)의 정격출력시 전력생산량(FC_E)이 예측된 전력부하의 합(Ea+Eb) 미만이 아닌 경우를 살펴본다.
전술한 바와 같이 연료전지(FC)의 정격출력시 전력생산량(FC_E)이 예측된 전력부하의 합(Ea+Eb) 미만이 아니라면, 연료전지(FC)에 의하여 충분히 많은 전력이 생산되고 있음을 의미한다. 따라서, 이 때에는 연료전지(FC)에 의해 생산되는 전력을 고려하여 연료전지(FC)를 운전할 필요가 없으며 연료전지(FC)의 정격출력시 열생산량(FC_H)을 고려한다.
연료전지(FC)의 정격출력시 열생산량(FC_H)이 수요처(10A, 10B)에서 예측되는 열부하의 총합(Ha+Hb) 미만인지 여부를 확인한다(S300).
미만이라면 열부하마저도 고려할 필요가 없으므로 연료전지(FC)의 출력을 낮춘다. 즉, 정격출력보다 낮게 전력부하 추종하여 예측되는 전력부하의 합(Ea+Eb)의 출력이 가능하도록 연속운전한다(S310).
연료전지(FC)가 정격출력보다 낮게 운전한다면 수요처(10A, 10B)에서 예측되는 열부하의 합(Ha+Hb)에 이르기 위하여 엔진(ENG)을 운전할 필요가 있으므로, S500 단계로 진행한다.
연료전지(FC)의 정격출력시 열생산량(FC_H)이 수요처(10A, 10B)에서 예측되는 열부하의 합(Ha+Hb) 미만이 아니라면, 엔진(ENG) 없이 연료전지(FC)의 운전 만으로도 수요처(10A, 10B)에서 예측되는 전기부하의 합(Ea+Eb)은 물론 열부하의 합(Ha+Hb)을 만족함을 의미한다.
따라서, 이 경우 S500 단계와 유사하게 연료전지(FC)의 탱크에 보유된 열량(FC_T)이 최대보유열량(Tf) 미만인지 확인하고(S400), 미만이라면 엔진(ENG)의 운전이 필요한바 S500 단계로 진행하며, 미만이 아니라면 연료전지(FC)는 정지한다(S410). 이 때에 엔진(ENG) 역시 정지함은 물론이다.
요컨대, 연료전지(FC)는 가급적 전력부하 추종하여 연속운전하게 된다. 즉, 전력부하를 고려할 필요가 있는 경우 전력부하 추종하여 운전하되 그렇지 않다면 열부하를 고려할 수 있다.
엔진(ENG)은 연료전지(FC)의 정격출력시 열생산량(FC_H)을 먼저 고려한 후 운전이 필요한 경우에만 열부하 추종하여 간헐운전하게 된다.
이러한 운전 개념에 의하여, 둘 이상의 수요처의 전력부하 및 열부하를 모두 만족함과 동시에 가장 경제적인 운전에 이를 수 있다.
도 1b 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 제어 방법을 설명한다. 제 2 실시예는 수요처(10A, 10B)의 발전기(20A', 20B') 모두에 엔진(ENG: ENGA, ENGB)이 구비되는 경우이다.
제 1 실시예와 달리 둘 이상의 엔진(ENG: ENGA, ENGB)이 운전 가능한바, 어느 하나의 엔진(ENGA)은 온/오프 없이 꾸준히 정격출력으로서 연속운전하고 다른 하나의 엔진(ENGB)은 간헐운전 하는 것이 연료 절약 측면에서 효과적이다.
도 1c 및 도 4를 참조하여, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 제어 방법을 설명한다. 제 3 실시예는 수요처(10A, 10B)의 발전기(20A", 20B") 모두에 연료전지(FC: FCA, FCB)가 구비되는 경우이다.
제 1, 2, 3 실시예 모두 둘 이상의 수요처(10)에서 필요한 전력부하 및 열부하를 통합 관리하는바, 잉여전력 또는 잉여열을 사용한다는 측면에서 종래기술보다 연료 절약이 이루어질 수 있다.
다만, 제 1, 2, 3 실시예를 비교한다면, 연료전지(FC)의 응답성이 낮고 엔진(ENG)의 간헐운전이 이루어질수록 연료 절약에 효과적인바, 제 3 실시예보다는 제 1, 2 실시예가 보다 효과적이다.
또한, 제 2 실시예의 경우, 엔진(ENG)만 사용한다면 전력생산 효율이 높지 않으므로, 제 1 실시예가 제 2 실시예보다 효과적일 것이다.
이상, 본 명세서에는 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 본 발명의 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
10: 수요처
20: 발전기
30: 전력계통
31: 분전반
35: 전력부하센서
40: 열계통
45: 열부하센서
FC: 연료전지
ENG: 엔진

Claims (9)

  1. 둘 이상의 수요처(10A, 10B)에 각각 구비되며 연료전지(FC) 및 엔진(ENG) 중 어느 하나를 각각 포함하는 발전기(20A, 20B);
    상기 발전기(20A, 20B)와 상기 수요처(10A, 10B)를 연결하여 전력 전달 가능하며, 전력부하가 확인 가능한 전력부하센서(35A, 35B)가 각각 구비된 전력계통(30);
    상기 발전기(20A, 20B)와 상기 수요처(10A, 10B)를 연결하여 열전달 가능하며, 열부하가 확인 가능한 열부하센서(45A, 45B)가 각각 구비된 열계통(40); 및
    상기 발전기(20A, 20B)의 제어가 가능한 제어부(100)를 포함하는 분산형 발전융합시스템의 제어 방법으로서,
    상기 연료전지(FC)는 연속운전하고,
    상기 엔진(ENG)은 간헐운전하는 것을 특징으로 하는,
    분산형 발전융합시스템의 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료전지(FC)는 상기 확인된 전력부하에 상응하도록 운전하고, 상기 엔진(ENG)은 상기 확인된 열부하에 상응하도록 운전하는 것을 특징으로 하는,
    분산형 발전융합시스템의 제어 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    (a) 상기 제어부(100)가, 상기 전력부하센서(35A, 35B) 및 열부하센서(45A, 45B)로부터 확인된 상기 둘 이상의 수요처(10A, 10B)의 전력부하 및 열부하를 이용하여 각각의 전력부하(Ea, Eb) 및 열부하(Ha, Hb)를 예측하는 단계;
    (b) 상기 제어부(100)가, 상기 연료전지(FC)의 정격출력시 전력생산량(FC_E)이 상기 예측된 전력부하의 합(Ea+Eb) 미만인지 여부를 확인하는 단계; 및
    (c) 상기 (b) 단계에서 미만인 경우, 상기 제어부(100)가 상기 연료전지(FC)를 상기 정격출력으로 연속운전하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    분산형 발전융합시스템의 제어 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 (c) 단계 이후,
    (d) 상기 제어부(100)가, 상기 연료전지(FC)의 탱크의 보유열량(FC_T)이 그 최대보유열량(Tf) 미만이고, 상기 엔진(ENG)의 탱크의 보유열량(ENG_T)이 가 최대보유열량(Tf) 미만인지 여부를 확인하는 단계;
    (e1) 상기 (d) 단계에서 모두 미만인 경우, 상기 제어부(100)가 상기 엔진(ENG)을 상기 예측된 열부하의 합(Ha+Hb)에 상응하도록 열부하 추종하여 간헐운전하는 단계; 및
    (e2) 상기 (d) 단계에서 어느 하나 이상이 미만이 아닌 경우, 상기 제어부(100)가 상기 연료전지(FC) 및 상기 엔진(ENG)의 운전을 정지시키는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    분산형 발전융합시스템의 제어 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 (b) 단계 이후,
    (f) 상기 (b) 단계에서 미만이 아닌 경우, 상기 연료전지(FC)의 정격출력시 열생산량(FC_H)이 상기 예측된 열부하의 합(Ha+Hb) 미만인지 여부를 확인하는 단계; 및
    (g) 상기 (f) 단계에서 미만인 경우, 상기 제어부(100)가 상기 연료전지(FC)를 상기 예측된 전력부하의 합(Ea+Eb)에 상응하도록 전력부하 추종하여 연속운전하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    분산형 발전융합시스템의 제어 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 (g) 단계 이후,
    (h) 상기 제어부(100)가, 상기 연료전지(FC)의 탱크의 보유열량(FC_T)이 그 최대보유열량(Tf) 미만이고, 상기 엔진(ENG)의 탱크의 보유열량(ENG_T)이 가 최대보유열량(Tf) 미만인지 여부를 확인하는 단계; 및
    (i1) 상기 (h) 단계에서 모두 미만인 경우, 상기 제어부(100)가 상기 엔진(ENG)을 상기 예측된 열부하의 합(Ha+Hb)에 상응하도록 열부하 추종하여 간헐운전하는 단계
    (i2) 상기 (h) 단계에서 어느 하나 이상이 미만이 아닌 경우, 상기 제어부(100)가 상기 연료전지(FC) 및 상기 엔진(ENG)의 운전을 정지시키는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    분산형 발전융합시스템의 제어 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 (f) 단계 이후,
    (j) 상기 (f) 단계에서 미만이 아닌 경우, 상기 제어부(100)가 상기 연료전지(FC)의 탱크의 보유열량(FC_T)이 그 최대보유열량(Tf) 미만인지 여부를 확인하는 단계; 및
    (k) 상기 (j) 단계에서 미만이 아닌 경우, 상기 제어부(100)가 상기 연료전지(FC) 및 상기 엔진(ENG)의 운전을 정지시키는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    분산형 발전융합시스템의 제어 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 (j) 단계 이후,
    (l) 상기 (j) 단계에서 미만인 경우, 상기 제어부(100)가, 상기 연료전지(FC)의 탱크의 보유열량(FC_T)이 그 최대보유열량(Tf) 미만이고, 상기 엔진(ENG)의 탱크의 보유열량(ENG_T)이 가 최대보유열량(Tf) 미만인지 여부를 확인하는 단계;
    (m1) 상기 (l) 단계에서 모두 미만인 경우, 상기 제어부(100)가 상기 엔진(ENG)을 상기 예측된 열부하의 합(Ha+Hb)에 상응하도록 열부하 추종하여 간헐운전하는 단계; 및
    (m2) 상기 (l) 단계에서 어느 하나 이상이 미만이 아닌 경우, 상기 제어부(100)가 상기 연료전지(FC) 및 상기 엔진(ENG)의 운전을 정지시키는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    분산형 발전융합시스템의 제어 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 엔진(ENG)은 가스엔진 또는 스터링엔진인 것을 특징으로 하는,
    분산형 발전융합시스템의 제어 방법.
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