KR101636342B1 - 독립망 기반 신재생 복합 발전시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 독립망 기반 신재생 복합 발전시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다. 본 발명의 제 1 측면은, 풍력 발전기(1), 태양광 발전기(2), 흐름식 소수력 발전기(3), 양수 발전기(4), 변전소, 통합 감시제어 단말(5), 그리고 가변형 저장창고(10)를 포함하는 수용가를 포함하여 흐름식 소수력 발전기(3)를 기본으로 가동하며, 풍력 발전기(1), 태양광 발전기(2), 양수 발전기(4)에 대한 추가적인 가동을 수행하는 하이브리드 발전 시스템에 있어서, 통합 감시제어 단말(5)은, 소규모 단독계통의 24시간 기저발전으로 흐름식 소수력 발전기(3)에 대한 감시 및 제어를 수행하는 일간운영계획 모듈(5-5); 주간의 부하증가는 태양광 발전기(2)에 대한 감시 및 제어를 수행하는 부하적응제어 모듈(5-6); 및 흐름식 소수력 발전기(3)의 총 발전량과 부하값과의 차는 양수 발전기(4)에 대한 감시 및 제어를 통한 조정으로 전력의 수급 관리를 하는 에너지 관리 평가모듈(5-7); 을 포함하는 독립망 기반 신재생 복합 발전시스템을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 제 2 측면은, 수용가에 대해서 독출이 완료된 부하값이 흐름식 소수력 발전기(3)의 총 발전량과 같거나 적은지 여부를 판단하여, 판단 결과 독출이 완료된 부하값이 흐름식 소수력 발전기(3)의 총 발전량과 같지 않을 뿐만 아니라 적지 않은 경우, 흐름식 소수력 발전기(3)를 제외하고 하이브리드 발전기에 포함된 풍력 발전기(1), 태양광 발전기(2) 및 양수 발전기(4) 중 가동되지 않고 있는 하나의 발전기에 대한 추가적인 발전을 제어하는 추가 제어 단계; 를 포함하는 독립망 기반 신재생 복합 발전 제어방법을 제공함에 있다.
이에 의해, 1개의 발전으로는 지속적이고 안정적인 전기 공급을 만족할 수 없으므로, 소수력을 베이스로 하여 풍력, 태양광 및 양수발전을 포함하는 하이브리드 발전시스템을 제공할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 독립망 기반 신재생 복합 발전시스템 및 그 제어방법은, 지역의 수용가 부하사용 패턴을 예측하고, 하루 24시간 동안 시간별 부하량에 대한 발전 계획을 수립하고, 전체 부하를 측정 발전량을 비교하여 양수와 발전에 의해 에너지를 저장하고 공급을 조절하여 지속적이고 안정된 전력을 24시간 공급할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

독립망 기반 신재생 복합 발전시스템 및 그 제어방법{System renewable hybirid enegy based on independent network, and control method thereof}

본 발명은 독립망 기반 신재생 복합 발전시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 신재생 에너지원을 이용한 복합전원을 제공하며, 전기사용자의 부하관리를 위하여 부하패턴을 예측하고, 예측된 부하를 전력공급과 전력의 저장 부하관리를 제어하며, 흐름식 소수력, 풍력, 태양광의 발전시설과, 양수발전, 전력저장, 부하로드 패턴예측 및 발전과 부하를 감시 제어하도록 하기 위한 독립망 기반 신재생 복합 발전시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.

지구상에는 오늘날에도 약 20억 명의 사람들이 전기의 혜택을 받지 못하고 있다. 네팔과 인도북부지역 동남아시아, 아프리카, 북한 심지어 한국의 섬에도 466개의 유인도가 있으나 발전량과 전력장치의 부족으로 전기를 충분하게 공급받지 못하고 있다. 지형적으로, 산악지역, 도시에서 원거리에 있는 소규모 농어촌에는 국가전력망이 연결되지 않아 독립된 발전과 송전을 하는 독립망 설치를 하는 것이 유리하며, 고산지역이나, 낙도 및 원거리 농어촌의 지역에서의 신재생 에너지를 사용하여 전기를 만드는 방법은 태양광, 풍력, 소수력 발전이 대표적이다.

지형과 기후환경에 따라 각 발전시설을 설치하려는 데는 장단점이 있다. 한 예로, 태양광 발전만으로 충분한 용량의 전력을 발전하고 충분한 배터리를 사용한다면 독립지역에 필요한 전기를 모두 제공할 수 있다. 그리고 저개발국가의 국가전력망이 미치지 못하는 원거리 지역주민은 신재생 에너지로 전기를 발전하는 시스템을 자체적으로 유지·관리하기는 경제적으로 어려움이 있다. 즉, 정부나 비정부 단체에서 지속적인 지원을 받지 못하므로, 전력시설 중 일부가 고장이 나거나 수명이 비교적 짧은 배터리를 교환해야 할 때는 중요한 결정을 해야 하며, 지속 가능한 전력공급을 유지하기 위해서는 약 5년 이내에 배터리 등 주요 소모품 교체비용, 약 20년 이내에는 전체시스템의 중요부품 비용을 부담해야 한다.

즉, 배터리는 대용량의 장시간 발전이 어려우며 내용 년 수가 짧아 5년 주기로 교체를 해주어야 하는 경제적인 부담이 있다. 양수발전의 경우 상부 저수지와 하부 저수지를 이용 야간과 주관으로 저장과 공급의 순환적인 싸이클로 에너지를 저장 활용할 수 있으나, 상, 하부 저수지건설에 많은 비용이 소요되어 소규모단독 씨스템에서는 경제적인 부담이 되는 한계점이 있다. 태양광 발전을 활용할 경우, 태양광 패널과 배터리는 전체시스템에서 가장 큰 비중을 차지하고 그 비용이 매우 비싸다.

또한, 태양광 발전의 경우 계절, 하루 중 태양의 위치, 날씨의 영향에 따라 전력을 생산할 수 있는 태양광의 양이 상이하여, 태양광을 이용하여 일정한 전기를 안정적으로 생산하는 것은 불가능하다고 할 수 있다. 또한, 날씨의 영향에 따른 변화는 전력 품질을 떨어뜨릴 수 있다는 문제점을 안고 있다.

풍력 발전의 경우, 바람의 근본적인 성질로 인한 문제점을 안고 있다. 구체적으로 바람은 언제, 어느 방향으로 불지 예측하기 어려우며, 심지어 바람의 세기가 풍력 발전에 실제로 이용될 수 없을 정도로 작은 경우가 있어서, 풍력을 이용하여 일정한 전기를 안정적으로 생산하는 것은 불가능하다고 할 수 있다. 또한, 바람의 세기 및 바람의 방향의 잦은 변화는 전력 품질을 떨어뜨릴 수 있다는 문제점을 안고 있다.

또한, 수력을 이용한 발전 장치의 경우에도 비가 언제, 얼마만큼의 양으로 내릴지 예측하기 어려우며, 우리나라의 기후를 비추어 보아, 장마철에 집중적으로 강수량이 많은 반면, 그 이외의 기간에는 강수량이 부족하여 수력발전에 이용할 수 있는 강이나 하천의 유량이 부족한 경우가 있다. 따라서, 수력의 경우에도 일정한 전기를 안정적으로 생산하는 것은 불가능하다고 할 수 있다.

다만, 댐을 이용하여 대수력 발전시설을 갖추게 되면 일정한 전기를 안정적으로 생산할 수 있으나, 댐을 건설하게 됨으로써 환경을 파괴하게 된다든지 댐 건설을 위한 토지 매입과 민간인 이주 등의 문제점이 있고, 대규모의 시설을 갖추어야만 한다는 문제점이 있다.

[관련기술문헌]

1. 태양전지를 이용한 복합 에너지 공급 시스템 및 이를 이용한 복합 에너지 공급방법(Complex Energy Supply Systems in Solar Cell and Method of Suppling Complex Energy using the systems) (특허출원번호 제10-2009-0027121호)

2. 복합 에너지 저장 사이클 시스템 및 복합에너지 저장 사이클을 이용한 에너지 효율 향상 방법(System for Combined Energy Storage Cycle and the enlargement method for power energy and efficiency by the Combined Energy Storage Cycle) (특허출원번호 제10-2003-0072397호)

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 1개의 발전으로는 지속적이고 안정적인 전기 공급을 만족할 수 없으므로, 소수력을 베이스로 하여 풍력, 태양광 및 양수발전을 포함하는 하이브리드 발전시스템을 제공하도록 하기 위한 독립망 기반 신재생 복합 발전시스템 및 그 제어방법을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 지역의 수용가 부하사용 패턴을 예측하고, 하루 24시간 동안 시간별 부하량에 대한 발전 계획을 수립하고, 전체 부하를 측정 발전량을 비교하여 양수와 발전에 의해 에너지를 저장하고 공급을 조절하여 지속적이고 안정된 전력을 24시간 공급하도록 하기 위한 독립망 기반 신재생 복합 발전시스템 및 그 제어방법을 제공하기 위한 것이다.

그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 독립망 기반 신재생 복합 발전시스템은, 풍력 발전기(1), 태양광 발전기(2), 흐름식 소수력 발전기(3), 양수 발전기(4), 변전소, 통합 감시제어 단말(5), 그리고 가변형 저장창고(10)를 포함하는 수용가를 포함하여 흐름식 소수력 발전기(3)를 기본으로 가동하며, 풍력 발전기(1), 태양광 발전기(2), 양수 발전기(4)에 대한 추가적인 가동을 수행하는 하이브리드 발전 시스템에 있어서, 통합 감시제어 단말(5)은, 소규모 단독계통의 24시간 기저발전으로 흐름식 소수력 발전기(3)에 대한 감시 및 제어를 수행하는 일간운영계획 모듈(5-5); 주간의 부하증가는 태양광 발전기(2)에 대한 감시 및 제어를 수행하는 부하적응제어 모듈(5-6); 및 흐름식 소수력 발전기(3)의 총 발전량과 부하값과의 차는 양수 발전기(4)에 대한 감시 및 제어를 통한 조정으로 전력의 수급 관리를 하는 에너지 관리 평가모듈(5-7); 을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 양수 발전기(4)는, 에너지 저장시스템으로 저수지를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 통합 감시제어 단말(5)은, 하이브리드 발전기에 대한 기동정지 및 단독계통 부하관리를 위한 발전기 기동정지 센서를 구비하는 에너지 저장 관리모듈(5-1) 및 복합발전모듈(5-2); 및 소규모공장, 중계소, 농사용펌프 및 주택전력을 포함하여 구분된 각 수용가에 대한 부하관리를 위해 설치된 전압 및 전류 측정 TD센서와 데이터 송수신을 통해 수용가에 대한 부하 관리를 위한 모니터링 및 제어를 수행하는 부하관리모듈(5-3); 을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 가변형 저장창고(10)는, 구동모터(300)에 대한 구동을 위해 하이브리드 발전기로부터 전력을 공급받으며, 냉동 또는 저장창고로 상하가변 기능을 갖는 구조로 되며, 유압 제어에 의한 상하로 이송이 수행되는 것을 특징으로 한다.

또한, 가변형 저장창고(10)는, 외측벽을 수납할 수 있도록 지중에 형성되는 제 1 가이드홈(21), 제 1 가이드홈(21) 하측에 형성된 제2가이드홈(22), 제 2 가이드홈(22) 하측에 형성된 제 3 가이드홈(23)으로 이루어지는 가이드홈; 제 2 가이드홈(22) 저면에 안착되는 것으로, 내주면에 암나사산이 형성된 관통공이 형성되는 다수 개의 스크류 고정판(330); 저장창고(10)의 외측벽을 구성하는 것으로, 하단이 개구되는 판삽입홈(340)이 일측면에 형성되어, 상기 스크류 고정판(330)의 일단이 판삽입홈(340)을 통하여 내부로 삽입 가능한 다수 개의 기둥(100); 기둥(100) 내부에서 상기 스크류 고정판(330)의 관통공에 삽입되는 스크류(310); 및 스크류(310) 상부에 결합되어 상기 스크류(310)를 회전시키는 구동모터(300); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 독립망 기반 신재생 복합 발전 제어방법은, 수용가에 대해서 독출이 완료된 부하값이 흐름식 소수력 발전기(3)의 총 발전량과 같거나 적은지 여부를 판단하여, 판단 결과 독출이 완료된 부하값이 흐름식 소수력 발전기(3)의 총 발전량과 같지 않을 뿐만 아니라 적지 않은 경우, 흐름식 소수력 발전기(3)를 제외하고 하이브리드 발전기에 포함된 풍력 발전기(1), 태양광 발전기(2) 및 양수 발전기(4) 중 가동되지 않고 있는 하나의 발전기에 대한 추가적인 발전을 제어하는 추가 제어 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 추가 제어 단계 이전에, 풍력 발전기(1), 태양광 발전기(2), 흐름식 소수력 발전기(3), 양수 발전기(4)를 포함하는 하이브리드 발전기 제원, 가변형 저장창고(10)를 포함하는 수용가의 부하설비 제원, 배전계통 제원을 입력받는 제 1 단계; 풍력 발전기(1), 태양광 발전기(2), 흐름식 소수력 발전기(3), 양수 발전기(4)를 포함하는 하이브리드 발전기의 특성 데이터, 가변형 저장창고(10)를 포함하는 수용가의 부하 특성 데이터를 수신하는 제 2 단계; 상기 제 1 단계의 제원 및 상기 제 2 단계의 특성 데이터를 이용해 부하 예측 및 부하 패턴 분석을 수행하는 제 3 단계; 및 부하 시간 동기화 및 부하값 독출(Read)을 수행하는 제 4 단계; 를 더 수행하는 것이 바람직하다.

또한, 추가 제어 단계의 하나의 발전기에 대한 추가적인 발전을 제어시, 주간의 부하증가의 경우 태양광 발전기(2)에 대한 감시 및 제어를 수행하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 추가 제어 단계는, 독출이 완료된 부하값이 흐름식 소수력 발전기(3)의 총 발전량과 같거나 적은 경우, 독출이 완료된 부하값이 발전기의 총 발전량과 같은지 여부를 판단하는 제 1 추가 판단 단계; 를 더 포함하며, 판단 결과 독출이 완료된 부하값이 소수력 발전기(3)의 총 발전량과 같은 경우 현재의 발전기의 가동 상태를 유지하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 추가 제어 단계는, 상기 제 1 추가 판단 단계의 판단 결과 독출이 완료된 부하값이 소수력 발전기(3)의 총 발전량과 같지 않은 경우 독출이 완료된 부하값이 소수력 발전기(3)의 총 발전량보다 적은지 여부를 판단하는 제 2 추가 판단 단계; 를 더 포함하며, 판단 결과 독출이 완료된 부하값이 소수력 발전기(3)의 총 발전량보다 적은 경우 양수 발전기(4)의 가동을 위한 펌프를 중단하고 양수를 저장하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 추가 제어 단계는, 상기 제 2 추가 판단 단계의 판단 결과 독출이 완료된 부하값이 소수력 발전기(3)의 총 발전량보다 적지 않은 경우, 양수 발전기(4)를 가동시켜서 수력 발전기(3)의 총 발전량과 부하값과의 차이를 양수 발전기(4)에 대해 감시 및 제어를 통한 조정으로 전력의 수급 관리를 수행하는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에 따른 독립망 기반 신재생 복합 발전시스템 및 그 제어방법은, 1개의 발전으로는 지속적이고 안정적인 전기 공급을 만족할 수 없으므로, 소수력을 베이스로 하여 풍력, 태양광 및 양수발전을 포함하는 하이브리드 발전시스템을 제공할 수 있다.

뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 독립망 기반 신재생 복합 발전시스템 및 그 제어방법은, 지역의 수용가 부하사용 패턴을 예측하고, 하루 24시간 동안 시간별 부하량에 대한 발전 계획을 수립하고, 전체 부하를 측정 발전량을 비교하여 양수와 발전에 의해 에너지를 저장하고 공급을 조절하여 지속적이고 안정된 전력을 24시간 공급할 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 독립망 기반 신재생 복합 발전시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 독립망 기반 신재생 복합 발전시스템에서의 통합 감시제어 단말(5)의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 독립망 기반 신재생 복합 발전시스템에서의 통합 감시제어 단말(5)의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 독립망 기반 신재생 복합 발전시스템에서의 가변형 저장창고(10)를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 독립망 기반 신재생 복합 발전 제어방법을 나타내는 흐름도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 독립망 기반 신재생 복합 발전시스템을 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 독립망 기반 신재생 복합 발전시스템은 풍력 발전기(1), 태양광 발전기(2), 흐름식 소수력 발전기(3), 양수 발전기(4), 변전소, 통합 감시제어 단말(5), 가변형 저장창고(10)를 포함하는 수용가를 포함한다. 보다 구체적으로, 독립망 기반 신재생 복합 발전시스템은 신재생 복합 발전으로 흐름식 소수력 발전기(3)에 대한 가동을 기초로 하며, 추가적인 가동을 위한 풍력 발전기(1), 태양광 발전기(2), 양수 발전기(4)를 더 포함한 하이브리드 발전 시스템으로 구성된다. 여기서 양수 발전기(4)는 에너지 저장시스템으로 저수지를 포함하여 형성된다.

독립망 기반 신재생 복합 발전시스템은 태양광 발전에 하이브리드로 소수력이나 풍력을 사용함으로써, 밤에도 전기를 생산할 수 있어 배터리 용량을 줄일 수 있다. 그리고 풍력과 소수력은 "교류(AC)"를 바로 생산할 수 있어 태양광에서 발전하는 "직류(DC)"와 사용처를 다르게 구성함으로써, 스마트 그리드에서 양수 발전으로 에너지를 저장하고 수용가의 사용부하를 관리하여 시스템 운영을 효율적으로 할 수 있는 특성을 갖는다.

도 2는 도 1의 독립망 기반 신재생 복합 발전시스템에서의 통합 감시제어 단말(5)의 구성을 나타내는 도면이다. 도 3은 도 1의 독립망 기반 신재생 복합 발전시스템에서의 통합 감시제어 단말(5)의 개념을 설명하기 위한 도면이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 통합 감시제어 단말(5)은 에너지 저장 관리모듈(5-1), 복합발전모듈(5-2), 부하관리모듈(5-3), SOC(Social Overhead Capital) 관리 모듈(5-4), 일간운영계획 모듈(5-5), 부하적응제어 모듈(5-6) 및 에너지 관리 평가모듈(5-7)을 포함한다.

한편, 도시되진 않았지만, 하이브리드 발전기에 대한 기동정지 및 단독계통 부하관리를 위한 발전기 기동정지 센서와 에너지 저장 관리모듈(5-1) 및 복합발전모듈(5-2)는 데이터 송수신을 수행한다. 또한, 소규모공장, 중계소, 농사용펌프, 주택전력 등으로 구분된 부하관리를 위해 전압 및 전류 측정 TD센서가 각 수용가에 설치되어 있어서, 부하관리모듈(5-3)와 데이터 송수신이 이루어져, 부하관리모듈(5-3)에 의한 수용가의 부하에 대한 감시 제어가 수행된다.

여기서, 일간운영계획 모듈(5-5)은 소규모 단독계통의 24시간 기저발전은 흐름식 소수력 발전기(3)에 대한 감시 및 제어를 수행하며, 부하적응제어 모듈(5-6)은 주간의 부하증가는 태양광 발전기(2)에 대한 감시 및 제어를 수행하며, 에너지 관리 평가모듈(5-7)은 총 발전량과 부하값과의 차를 양수 발전기(4)에 대한 감시 및 제어를 통한 조정으로 전력의 수급 관리를 한다.

본 발명의 다른 실시예로, 하이브리드 발전기는 신재생 복합발전으로 흐름식 소수력, 양수 발전, 태양광 발전을 기본 구성으로 하는 것으로, 풍력 발전기(1)는 제외될 수 있다.

이러한 구성을 기반으로 독립망 기반 신재생 복합 발전시스템은 흐름식 소수력, 양수발전, 태양광 발전의 신재생 복합발전시스템으로 독립망을 구성함으로써, 신재생 에너지의 단점을 보완하여 지속적인 전기공급을 위한 부하관리를 위하여 하천에 여러 개의 흐름식 소수력으로 발전량을 조정 24시간 발전하고, 주간에는 태양광 발전으로 부하증가에 대하여 발전량을 증감하고, 수용가의 피크 부하에 대한 발전량과 부하와의 차이를 양수발전으로 저장과 공급을 수행하여 수급관리를 수행한다.

이에 따라, 독립망 기반 신재생 복합 발전시스템은 하이브리드 시스템으로 두 가지 이상 시스템을 설치할 때의 시설 비용 증가와 장기간에 걸쳐 배터리 교환 등 유지 보수 비용 절감 사이의 최적화된 효과를 제공한다.

또한, 독립망 기반 신재생 복합 발전시스템은 독립망을 사용하는 이웃 마을의 전력망을 서로 연결하면 확장된 독립망이 되는데 이때 망을 연결하는데 드는 전체시스템의 비용증가를 억제하고, 이웃망에서 전기를 나누어 쓸 때 절감되는 유지보수비용을 비교하여 시스템 선택이 가능한 효과를 제공한다.

그리고, 독립망 기반 신재생 복합 발전시스템은 선택 또는 확장된 하이브리드 시스템이 가져올 완전 정전 또는 전체 시스템이 장기간 고장 날 확률을 감소시키며, 하이브리드 발전시스템이 제공할 수 있는 직류와 교류를 조명, 농업용 물펌프, 소형 제조장치, 환경시설 등 용도에 맞게 별도로 제공할 때 발생하는 추가 비용을 감소시키며, 전체시스템의 효율을 향상시킨다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 독립망 기반 신재생 복합 발전시스템에서의 가변형 저장창고(10)를 나타내는 사시도이다. 도 4를 참조하면, 가변형 저장창고(10)는 하이브리드 발전기로부터 전력을 공급받아 작동한다.

보다 구체적으로, 가변형 저장창고(10)는 지중으로 입출 가능한 저장창고(10)에 대한 것으로, 외측벽을 수납할 수 있도록 지중에 형성되는 제 1 가이드홈(21), 제 1 가이드홈(21) 하측에 형성된 제2가이드홈(22), 제 2 가이드홈(22) 하측에 형성된 제 3 가이드홈(23)으로 이루어지는 가이드홈; 제 2 가이드홈(22) 저면에 안착되는 것으로, 내주면에 암나사산이 형성된 관통공이 형성되는 다수 개의 스크류 고정판(330); 저장창고(10)의 외측벽을 구성하는 것으로, 하단이 개구되는 판삽입홈(340)이 일측면에 형성되어, 상기 스크류 고정판(330)의 일단이 판삽입홈(340)을 통하여 내부로 삽입 가능한 다수 개의 기둥(100); 기둥(100) 내부에서 상기 스크류 고정판(330)의 관통공에 삽입되는 스크류(310); 및 스크류(310) 상부에 결합되어 상기 스크류(310)를 회전시키는 구동모터(300); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

가이드홈 내에 한 쌍의 가이드월(20)이 상호 이격되도록 삽입되는 것으로 이루어진다.

가이드월(20)은 콘크리트로 이루어지며, 가이드홈에 거푸집을 설치하여 가이드월(20)을 형성시키는 것이다.

스크류(310)는 스크류 고정판(330)과 결합되며, 상기 스크류(310)의 공회전으로 제2가이드홈(22) 저면에 안착되는 스크류 고정판(330)을 중심으로 상·하로 이동되는 것을 특징으로 한다.

기둥(100)의 내측에 위치되는 것으로 구동모터(300)의 하단을 지지하는 모터지지대(360)가 구비되며, 기둥(100)의 상부 외측 일면에 구동모터(300)의 상태를 확인할 수 있도록, 개폐 가능한 모터덮개(350)를 구비하는 것을 특징으로 한다.

기둥(100)의 각관은 스틸로 이루어지며, 저장창고(10)의 무게를 줄이며, 동시에 최대의 하중을 지탱하도록 설계된다.

스크류 고정판(330)은 앵커볼트로 제 2 가이드홈(22) 저면에 고정되며, 단순히 하나의 앵커볼트가 아닌 다수개의 앵커볼트로 스크류 고정판(330)을 고정하게 된다.

따라서, 스크류 고정판(330)을 중심으로 기둥(100) 내에 구비된 스크류(310)가 회전하여 상·하로 이송되는 것이다.

스크류(310)를 구동하는 구동모터(300)는 외부에 구비된 제어부를 통해 작동하며, 일정한 속도로 각각 구비된 구동모터(300)가 동시에 작동하여 흔들림이나 저장창고(10)의 뒤틀림 현상이 발생하지 않도록 하는 것을 특징으로 한다.

즉 구동모터(300)에 대한 구동을 위해 하이브리드 발전기로부터 전력을 공급받으며, 가변형 저장창고(10)는 냉동 또는 저장창고로 상하가변 기능을 갖는 구조로 되며, 유압 제어를 하게 되면 1000톤의 하중으로 구성되어도 상하로 이송이 가능하다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 독립망 기반 신재생 복합 발전 제어방법을 나타내는 흐름도이다. 도 1, 도 2 및 도 5를 참조하면, 통합 감시제어 단말(5)은 풍력 발전기(1), 태양광 발전기(2), 흐름식 소수력 발전기(3), 양수 발전기(4)를 포함하는 하이브리드 발전기 제원, 가변형 저장창고(10)를 포함하는 수용가의 부하설비 제원, 그리고 배전계통 제원을 입력받는다(S11).

단계(S11) 이후, 통합 감시제어 단말(5)은 풍력 발전기(1), 태양광 발전기(2), 흐름식 소수력 발전기(3), 양수 발전기(4)를 포함하는 하이브리드 발전기의 특성 데이터, 그리고 가변형 저장창고(10)를 포함하는 수용가의 부하 특성 데이터를 수신한다(S12).

단계(S12) 이후, 통합 감시제어 단말(5)은 단계(S11)의 제원 및 단계(S12)의 특성 데이터를 이용해 부하 예측 및 부하 패턴 분석을 수행한다(S13).

단계(S13) 이후, 통합 감시제어 단말(5)은 다수의 수용가에 대한 부하 시간 동기화 및 부하값 독출(Read)을 수행한다(S14).

단계(S14) 이후, 통합 감시제어 단말(5)은 미리 설정된 시간(Time) 동안 단계(S14)의 과정에 대한 완료 여부를 판단한다(S15).

단계(S15)의 판단 결과 완료하지 못한 경우, 통합 감시제어 단말(5)은 미리 설정된 시간(Time)을 한번 더 수행하고(S16) 단계(S15)로 회귀한다.

반대로 단계(S15)의 판단 결과 완료한 경우, 통합 감시제어 단말(5)은 독출이 완료된 부하값이 흐름식 소수력 발전기(3)의 총 발전량과 같거나 적은지 여부를 판단한다(S17).

단계(S17)의 판단 결과 독출이 완료된 부하값이 흐름식 소수력 발전기(3)의 총 발전량과 같지 않을 뿐만 아니라 적지 않은 경우, 통합 감시제어 단말(5)은 흐름식 소수력 발전기(3)를 제외하고 하이브리드 발전기에 포함된 풍력 발전기(1), 태양광 발전기(2) 및 양수 발전기(4) 중 가동되지 않고 있는 하나의 발전기에 대한 추가적인 발전을 제어한다(S18). 단계(S18)에서 부하적응제어 모듈(5-6)은 주간의 부하증가는 태양광 발전기(2)에 대한 감시 및 제어를 수행하는 것이 바람직하다.

한편 단계(S17)의 판단 결과 독출이 완료된 부하값이 흐름식 소수력 발전기(3)의 총 발전량과 같거나 적은 경우, 통합 감시제어 단말(5)은 독출이 완료된 부하값이 흐름식 소수력 발전기(3)의 총 발전량과 같은지 여부를 판단한다(S19).

단계(S19)의 판단 결과 독출이 완료된 부하값이 흐름식 소수력 발전기(3)의 총 발전량과 같은 경우 통합 감시제어 단말(5)은 현재의 발전기의 가동 상태를 유지한다(S20).

한편, 단계(S19)의 판단 결과 독출이 완료된 부하값이 흐름식 소수력 발전기(3)의 총 발전량과 같지 않은 경우 통합 감시제어 단말(5)은 독출이 완료된 부하값이 흐름식 소수력 발전기(3)의 총 발전량 보다 적은지 여부를 판단한다(S21).

단계(S21)의 판단 결과 독출이 완료된 부하값이 흐름식 소수력 발전기(3)의 총 발전량보다 적은 경우 통합 감시제어 단말(5)은 양수 발전기(4)의 가동을 위한 발전기를 중단하고 양수를 저장한다(S23).

한편, 단계(S21)의 판단 결과 독출이 완료된 부하값이 흐름식 소수력 발전기(3)의 총 발전량보다 적지 않은 경우, 통합 감시제어 단말(5)은 양수 발전기(4)를 가동시킨다(S22). 여기서 단계(S22)와 단계(S17)의 판단 결과에 따른 단계(S18)로의 진행이 논리적으로 상충되나, 단계(S22)는 하이브리드 발전기 중 양수 발전기(4)에 국한된 세부적인 진행으로 이해되거나, 에너지 관리 평가모듈(5-7)에 의해 총 발전량과 부하값과의 차를 양수발전기(4)에 대해 감시 및 제어를 통한 조정으로 전력의 수급 관리를 하는 것으로 이해될 수 있다.

그리고, 단계(S11) 및 단계(S12)와 동시에 통합 감시제어 단말(5)은 단계(S11)의 입력 데이터를 활용하며, 하이브리드 발전기 가동 시뮬레이션을 수행함으로써(S31, S32), 하이브리드 발전기의 최적 발전 용량을 제공받을 수 있다(S33).

이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

1: 풍력 발전기
2: 태양광 발전기
3: 흐름식 소수력 발전기
4: 양수 발전기
5: 통합 감시제어 단말
5-1: 에너지 저장 관리모듈
5-2: 복합발전모듈
5-3: 부하관리모듈
5-4: SOC(Social Overhead Capital) 관리 모듈
5-5: 일간운영계획 모듈
5-6: 부하적응제어 모듈
5-7: 에너지 관리 평가모듈
10: 가변형 저장창고

Claims (11)

1. 풍력 발전기(1), 태양광 발전기(2), 흐름식 소수력 발전기(3), 양수 발전기(4), 변전소, 통합 감시제어 단말(5), 그리고 가변형 저장창고(10)를 포함하는 수용가를 포함하여 흐름식 소수력 발전기(3)를 기본으로 가동하며, 풍력 발전기(1), 태양광 발전기(2), 양수 발전기(4)에 대한 추가적인 가동을 수행하는 하이브리드 발전 시스템에 있어서,
   통합 감시제어 단말(5)은,
   하이브리드 발전기에 대한 기동정지 및 단독계통 부하관리를 위한 발전기 기동정지 센서를 구비하는 에너지 저장 관리모듈(5-1);
   상기 흐름식 소수력 발전기(3)을 기본으로 가동하도록 제어하되, 상기 풍력 발전기(1), 상기 태양광 발전기(2), 상기 양수 발전기(4)를 추가적으로 가동하도록 제어하는 복합발전모듈(5-2);
   소규모공장, 중계소, 농사용펌프 및 주택전력을 포함하여 구분된 각 수용가에 대한 부하관리를 위해 설치된 전압 및 전류 측정 TD센서와 데이터 송수신을 통해 수용가에 대한 부하 관리를 위한 모니터링 및 제어를 수행하는 부하관리모듈(5-3);
   상기 흐름식 소수력 발전기(3)가 24시간 기저발전하도록 감시 및 제어하는 일간운영계획 모듈(5-5);
   상기 부하관리모듈(5-3)로부터 독출이 완료된 부하값이 상기 흐름식 소수력발전기(3)의 발전량보다 큰 경우, 풍력 발전기(1), 태양광 발전기(2), 양수 발전기(4) 중 적어도 하나가 발전되도록 하되, 상기 태양광 발전기(2)는 주간인 경우 발전하도록 감시 및 제어를 수행하는 부하적응제어 모듈(5-6); 및
   수용가의 피크 부하에 대한 발전량과 상기 부하관리모듈(5-3)로부터 독출이 완료된 부하값에 대응하는 발전량의 차이에 대응하여 동작하되, 상기 독출이 완료된 부하값에 대응하는 발전량이 상기 수용가의 피크 부하에 대한 발전량보다 작으면 상기 양수 발전기(4)를 중단하고 펌프를 이용하여 양수를 저장하는 감시 및 제어를 통한 조정으로 전력의 수급 관리를하는 에너지 관리 평가모듈(5-7); 을 포함하되,
   상기 풍력발전기, 상기 흐름식 소수력 발전기, 상기 양수발전기는 교류를 생성하고, 상기 태양광 발전기는 직류를 생성하며,
   상기 부하관리모듈에서 수용가의 부하에 대한 감시 제어에 의해 교류가 필요한 수용가와 직류가 필요한 수용가를 구분하고,
   상기 에너지관리 평가모듈은 수용가에 따라 상기 풍력발전기, 상기 흐름식 소수력 발전기, 상기 양수발전기의 발전량과 상기 태양광 발전기의 발전량을 조절하여 교류와 직류 발전의 비율을 조절하는 것을 특징으로 하는 독립망 기반 신재생 복합 발전시스템.
   
2. 청구항 1에 있어서, 양수 발전기(4)는,
   에너지 저장시스템으로 저수지를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 독립망 기반 신재생 복합 발전시스템.
   
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서, 가변형 저장창고(10)는,
   구동모터(300)에 대한 구동을 위해 하이브리드 발전기로부터 전력을 공급받으며, 냉동 또는 저장창고로 상하가변 기능을 갖는 구조로 되며, 유압 제어에 의한 상하로 이송이 수행되는 것을 특징으로 하는 독립망 기반 신재생 복합 발전시스템.
   
5. 청구항 4에 있어서, 가변형 저장창고(10)는,
   외측벽을 수납할 수 있도록 지중에 형성되는 제 1 가이드홈(21), 제 1 가이드홈(21) 하측에 형성된 제2가이드홈(22), 제 2 가이드홈(22) 하측에 형성된 제 3 가이드홈(23)으로 이루어지는 가이드홈; 제 2 가이드홈(22) 저면에 안착되는 것으로, 내주면에 암나사산이 형성된 관통공이 형성되는 다수 개의 스크류 고정판(330); 저장창고(10)의 외측벽을 구성하는 것으로, 하단이 개구되는 판삽입홈(340)이 일측면에 형성되어, 상기 스크류 고정판(330)의 일단이 판삽입홈(340)을 통하여 내부로 삽입 가능한 다수 개의 기둥(100); 기둥(100) 내부에서 상기 스크류 고정판(330)의 관통공에 삽입되는 스크류(310); 및 스크류(310) 상부에 결합되어 상기 스크류(310)를 회전시키는 구동모터(300); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 독립망 기반 신재생 복합 발전시스템.
   
6. 풍력 발전기(1), 태양광 발전기(2), 흐름식 소수력 발전기(3), 양수 발전기(4), 변전소, 통합 감시제어 단말(5), 그리고 가변형 저장창고(10)를 포함하는 수용가를 포함하여 흐름식 소수력 발전기(3)를 기본으로 가동하며, 풍력 발전기(1), 태양광 발전기(2), 양수 발전기(4)에 대한 추가적인 가동을 수행하는 독립망 기반 신재생 복합 발전 제어방법으로,
   풍력 발전기(1), 태양광 발전기(2), 흐름식 소수력 발전기(3), 양수 발전기(4)를 포함하는 하이브리드 발전기 제원, 가변형 저장창고(10)를 포함하는 수용가의 부하설비 제원, 배전계통 제원을 입력받는 제 1 단계;
   풍력 발전기(1), 태양광 발전기(2), 흐름식 소수력 발전기(3), 양수 발전기(4)를 포함하는 하이브리드 발전기의 특성 데이터, 가변형 저장창고(10)를 포함하는 수용가의 부하 특성 데이터를 수신하는 제 2 단계;
   상기 제 1 단계의 제원 및 상기 제 2 단계의 특성 데이터를 이용해 부하 예측 및 부하 패턴 분석을 수행하는 제 3 단계; 및
   부하 시간 동기화 및 부하값 독출(Read)을 수행하는 제 4 단계;
   수용가에 대해서 독출이 완료된 부하값이 흐름식 소수력 발전기(3)의 총 발전량과 같거나 적은지 여부를 판단하는 단계; 및
   독출이 완료된 부하값이 흐름식 소수력 발전기(3)의 총 발전량 보다 크면, 흐름식 소수력발전기(3)와 상기 풍력 발전기(1), 상기 태양광 발전기(2), 상기 양수 발전기(4) 중 적어도 하나의 발전기를 추가적으로 발전하도록 하되, 주간에는 상기 태양광 발전기(2)가 가동되도록 하고 독출이 완료된 부하값이 흐름식 소수력 발전기(3)의 총 발전량 보다 작으면, 상기 양수발전기의 가동을 중단하고 펌프를 이용하여 양수를 저장하도록 하는 추가 제어 단계;를 포함하되,
   상기 풍력발전기, 상기 흐름식 소수력 발전기, 상기 양수발전기는 교류를 생성하고, 상기 태양광 발전기는 직류를 생성하며,
   상기 제3단계에서, 소규모공장, 중계소, 농사용펌프 및 주택전력을 포함하여 구분된 각 수용가에 대한 부하관리를 위해 설치된 전압 및 전류 측정 TD센서와 데이터 송수신을 통해 수용가에 대한 부하 관리를 위한 모니터링 및 제어를 수행하여 수용가의 부하에 대한 감시 제어에 의해 교류가 필요한 수용가와 직류가 필요한 수용가를 구분하고,
   주간에 수용가에 따라 상기 풍력발전기, 상기 흐름식 소수력 발전기, 상기 양수발전기의 발전량과 상기 태양광 발전기의 발전량을 조절하여 교류와 직류 발전의 비율을 조절하는 것을 특징으로 하는 독립망 기반 신재생 복합 발전 제어방법.
   
   
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