KR101815213B1 - Ess 연계 타임자동개폐기를 이용한 피크타임 에너지 판매 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양광을 이용하여 전기에너지를 생산하는 태양광발전부, 태양광발전부와 연결되고, 태양광발전부에서 발전된 전력이 충전되는 축전지(ESS), 축전지(ESS)와 전력거래소 또는 한국전력과 연결되는 전력계통부, 전력계통부와 축전지(ESS)에 연결되고, 축전지(ESS)의 충전 또는 방전을 위한 양방향 인버터, 상 양방향 인버터와 축전지(ESS)에 연결되며, 축전지(ESS)의 충전 또는 방전을 위한 양방향 컨버터 및 양방향 인버터 및 양방향 컨버터를 제어하여, 축전지(ESS)에 저장된 전력을 설정된 시간에 전력거래소 또는 한국전력으로 전송하도록 제어하는 제어부를 포함하고, 제어부는, 축전지(ESS) 및 전력계통부와 연결되고, 설정된 시간에 축전지(ESS)에 저장된 전기를 판매하도록 회로를 동작시키고, 전기 판매가 완료되면 회로를 폐쇄하는 타임자동개폐기, 상기 축전지(ESS)의 충전량 상태를 측정하거나, 상기 축전지(ESS)의 충전/방전 동작이 이루어지는 여부를 판단하는 축전지(ESS)측정부 및 복수개의 축전지(ESS)와 연결되고, 축전지(ESS)측정부의 신호를 전달받아 복수개의 축전지(ESS) 중 충전 가능 용량이 높은 축전지(ESS)부터 충전 가능 용량이 낮은 축전지(ESS) 순서로 충전되도록 전기를 분배시키는 분배부를 포함하고, 원격검침 되는 것을 특징으로 하는 ESS 연계 타임자동개폐기를 이용한 피크타임 에너지 판매 시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 ESS 연계 타임자동개폐기를 이용한 피크타임 에너지 판매 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 융복합 발전, 태양광 발전 및 신재생에너지를 이용하여 생산된 전기를 타임자동개폐기를 이용하여 설정된 전력피크타임에 거래할 수 있는 ESS 연계 타임자동개폐기를 이용한 피크타임 에너지 판매 시스템에 관한 것이다.
전력이란 단위시간 동안 전기장치에 공급되는 전기에너지를 의미하거나, 단위시간 동안 다른 형태의 에너지로 변환되는 전기에너지를 의미한다.
실생활에서 단위시간에 사용하는 전기에너지인 전력보다 일정시간 동안 사용한 전체 전기에너지의 양이 중요한 요소이다.
일반적으로 전력에 사용시간을 곱한 전력량을 주로 사용한다. 전기요금은 전력량에 따라 부과된다.
한국전력공사는 발전, 송전, 배전 및 판매를 하는 곳이다.
국내 전력도매시장은 CBP(COST-BASED POOL)이라는 변동비기반의 전력시장을 형성하고 있다. 이는 발전사업자들이 거래일 전날에 공급이 가능한 발전용량을 입찰하는 방식이다.
이에 따라, 전력거래소는 시간대별 수요를 파악하여 저렴한 비용을 제시한 발전기와 발전량을 결정하는 방식으로 운영을 한다.
이는 변동비가 가장 높은 발전기가 해당시간대의 시장가격을 결정하는 원리이다.
이 때, 전력도매시장에서 거래가격이라 함은 계통한계가격(SMP : SYSTEM MARGINAL PRICE)과 용량가격(CP : CAPACITY PRICE)으로 구성된다.
계통한계가격(SMP)은 발전기들의 변동비용(연료비)에 의해 태양광, 원자력, 유연탄 및 수력 발전 등 값이 저렴한 전원부터 중유, LNG 등과 같이 비싼 발전기를 차례로 투입하면서 전력수요와 공급을 일치되는 시점에 결정되는 값이다.
전기 발전으로는 화력, 수력, 풍력, 원자력, 조력 및 태양열 등을 이용한 발전 자원이 활용되고 있다.
또한, 이를 통해 발전된 전기에너지는 저장을 위해 축전지(ESS)에 충전한 후, 필요한 경우 방전하여 사용하거나 거래할 수 있다.
스마트그리드는 현재의 전력 사용량 또는 그에 비례하여 책정된 전력요금 단가를 유/무선 통신망, 전력선의 고주파 대역에 정보로 실어 각 수용가로 전달할 수 있다.
수용가에서는 유/무선 통신선이나 전력선 통신망으로 전달된 전체 계통망의 전력 사용 정보를 해석할 수 있다.
전기를 사용하는 방법에 있어, 태양광 발전장치를 자체적으로 설치하여 사용할 수 있다.
자체적으로 설치한 전기는 전력거래소로 송전하는 방식으로 전기를 거래할 수 있다.
또한, 태양광 발전을 통해 남는 전기의 나머지는 이웃에 판매할 수 있게 되었다.
하지만, 종래의 전기 판매 방식은 수익성이 낮은 문제점이 있었다.
전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 태양광 발전을 통해 생산한 전기로 이용하여 전기를 판매하는 경우, 수익성을 향상시킬 수 있는 기술이 모색되었다.
종래의 기술로 한국공개특허공보 10-2012-0014951호(발명의 명칭: 신재생 전기 에너지 거래 방법)과 같은 발명이 제안되었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 융복합 발전, 태양광 발전 및 신재생에너지를 이용하여 생산된 전기를 타임자동개폐기를 이용하여 설정된 전력 피크시간에 전기를 거래함으로써, 수익성을 향상시킬 수 있는 ESS 연계 타임자동개폐기를 이용한 피크타임 에너지 판매 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 태양광을 이용하여 전기에너지를 생산하는 태양광발전부; 상기 태양광발전부와 연결되고, 상기 태양광발전부에서 발전된 전력 및 신재생에너지가 충전되는 축전지(ESS); 상기 축전지(ESS)와 전력거래소 또는 한국전력과 연결되는 전력계통부; 상기 축전지(ESS)의 충전 또는 방전을 위한 양방향 컨버터; 상기 축전지(ESS)의 충전 또는 방전을 위한 양방향 인버터; 및 상기 양방향 컨버터 및 상기 양방향 인버터를 제어하여, 상기 축전지(ESS)에 저장된 전력을 설정된 시간에 상기 전력거래소 또는 한국전력으로 전송하도록 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 축전지(ESS) 및 상기 전력계통부와 연결되고, 설정된 시간에 상기 축전지(ESS)에 당일 저장된 전기를 당일 전력피크 때 전량 판매하도록 회로를 동작시키고, 전기 판매가 완료되면 상기 회로를 폐쇄하는 타임자동개폐기; 상기 축전지(ESS)의 충전량 상태를 측정하거나, 상기 축전지(ESS)의 충전/방전 동작이 이루어지는 여부를 판단하는 축전지(ESS)측정부; 및 복수개의 축전지(ESS)와 연결되고, 상기 축전지(ESS)측정부의 신호를 전달받아 복수개의 축전지(ESS) 중 충전 가능 용량이 높은 축전지(ESS)부터 충전 가능 용량이 낮은 축전지(ESS) 순서로 충전되도록 전기를 분배시키는 분배부;를 포함하고, 원격검침 되는 것을 특징으로 하는 ESS 연계 타임자동개폐기를 이용한 피크타임 에너지 판매 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 상기 ESS 연계 타임자동개폐기를 이용한 피크타임 에너지 판매 시스템은, ESS 축전 사업을 하면서, 당일 제시간에 전기를 사용하지 아니하면 버려지는 전기를 전기 총발전량 중 예비율을 제외한 일반전기의 남은 전기량을 피크타임 때 자동 판매되는 전기회로를 판매하는 선로에 태양광 발전이 없는 시간에는 예비율 이외의 전기를 타임자동개폐기를 통해 교류전기를 배정받아, ESS 충전기에 충전했다가 전력 피크타임에 자동 판매되는 타임자동개폐기를 통해서 자동판매하며, 스마트 그리드를 통하여 모든 정보화 전력 거래소와 한국전력 및 사용자와 원격 검침과 모든 통신 수단을 통해 한국전력 전기를 태양광 발전이 없는 시간에 ESS 연계 타임자동개폐기를 이용하여 피크타임 때 에너지 판매 시스템을 통하여 ESS 축전 전기를 판매함으로써, 버려지는 전기를 에너지로 변환할 수 있다.
또한, 상기 ESS 연계 타임자동개폐기를 이용한 피크타임 에너지 판매 시스템은, ESS 축전 사업을 하면서, 당일 제시간에 쓰지 않으면 버려지는 전기를 정해진 피크타임에만 판매하도록 상기 타임자동개폐기를 이용하고, 전력거래소, 한국전력 또는 사용자가 원격 검침 방식을 이용하여 판매되는 전력량을 확인할 수 있다.
상기 축전지(ESS)에 전기를 공급하는 융복합발전기;를 더 포함하고, 상기 융복합발전기는, 내부 폭이 서로 다르게 형성된 실린더와 상기 실린더 내부에 삽입되며 크기가 다르게 형성되되, 결합수단에 의해 결합되는 제1 피스톤 및 제2 피스톤이 구비되어, 상기 제1 및 제2 피스톤의 동작에 의해 열 에너지를 발생시키는 적어도 하나의 이중 피스톤 실린더; 상기 이중 피스톤 실린더에서 발생되는 열 에너지를 수집하는 방열부; 상기 방열부로부터 공급된 열 에너지를 저장하는 포집탱크; 및 상기 포집탱크로부터 공급된 열 에너지를 전달받아 동력을 생성하는 적어도 하나의 스텔링 엔진;을 포함하고, 상기 이중 피스톤 실린더가 공기압 7.2 킬로파스칼(kPa) 이상으로 유지될 때 발생하는 전기에너지 및 열에너지를 이용할 수 있다.
상기 방열부와 상기 포집탱크 사이에 형성되어, 상기 방열부에서 포집된 상기 열 에너지를 상기 포집탱크로 공급하는 제1 공급관; 및 상기 스텔링 엔진과 상기 포집탱크 사이에 형성되어, 상기 포집탱크에 저장된 열 에너지를 상기 스텔링 엔진으로 공급하는 제2 공급관;을 더 포함할 수 있다.
상기 포집탱크의 내부에 부착되어, 상기 방열부에서 공급되는 유체의 온도를 측정하는 제1 온도센서;를 더 포함할 수 있다.
상기 방열부의 내부에 부착되는 제2 온도센서; 상기 제1 공급관의 내부에 부착되는 제3 온도센서; 상기 제2 공급관의 내부에 부착되는 제4 온도센서; 및 상기 스텔링 엔진 내부에 부착되어, 상기 포집탱크를 통해 공급되는 유체의 온도를 측정하는 제5 온도센서;를 더 포함할 수 있다.
상기 스텔링 엔진에 연결되고, 상기 스텔링 엔진의 온/오프 동작을 제어하는 제어부; 및 상기 포집탱크 및 상기 방열부와 연결되어, 상기 포집탱크 내부의 유체와 상기 방열부 내부의 유체가 순환되도록 하는 순환관;을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 공급관에 구비되는 제1 안전밸브; 상기 제1 공급관에 구비되는 제1 펌프; 및 상기 제1 공급관에 구비되는 제1 개폐구;를 더 포함하고, 상기 제1 안전밸브는 상기 제2 온도센서, 제3 온도센서에서 측정된 유체의 온도에 대응하여 동작하며, 상기 제어부는 상기 제1 안전밸브를 통과하는 상기 유체의 온도가 설정된 온도보다 높을 경우, 상기 방열부의 열 에너지를 외부로 방출시키도록 상기 제1 안전밸브를 폐쇄하고, 상기 제1 개폐구를 개방하도록 제어할 수 있다.
상기 제2 공급관에 구비되는 제2 안전밸브; 상기 제2 공급관에 구비되는 제2 펌프; 및 상기 제2 공급관에 구비되는 제2 개폐구;를 더 포함하고, 상기 제2 안전밸브는 상기 제1 온도센서, 제4 온도센서 및 제5 온도센서에서 측정된 유체의 온도에 대응하여 동작하며, 상기 제어부는, 상기 복수개의 스텔링 엔진에 일정한 유체가 공급되도록 제2 안전밸브, 제2 펌프 및 제2 개폐구의 작동 및 온/오프를 제어할 수 있다.
상기 제1 및 제2 안전밸브는 솔레노이드 밸브를 포함하되, 상기 솔레노이드 밸브는 설정된 수준 이상의 온도 또는 유체의 압력에 의해 개방되고, 상기 제어부는, 상기 제1 및 제2 안전밸브의 개폐동작에 대응하도록 상기 제1 및 제2 펌프의 온/오프를 제어할 수 있다.
상기 방열부는, 상기 이중 피스톤 실린더에서 방출하는 열 에너지를 수집하는 면적이 증가되며, 상기 이중 피스톤 실린더에서 발생되는 소음을 감쇄시키도록 내측면에 복수개의 돌출부가 형성될 수 있다.
상기 축전지(ESS)측정부는, 상기 축전지(ESS)의 전해액을 측정하는 방식을 사용하고, 상기 전해액을 측정하는 방식은, 측정되는 시점에서의 전해액의 농도, 전도도, 밀도 및 점도와 설정된 초기전해액의 초기농도, 초기전도도, 초기밀도 및 초기점도와 비교하여, 상기 축전지(ESS)의 상태에 대한 정상여부 또는 이상여부를 측정할 수 있다.
상기 축전지(ESS)에 전기를 공급하는 신재생에너지를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 (a) 태양광발전부를 이용하여 전기에너지를 생산하는 단계; (b) 상기 태양광발전부에서 발전된 전력이 복수개의 축전지(ESS)에 충전되는 단계; 및 (c) 상기 축전지(ESS)에 저장된 전기를 전력거래소 또는 한국전력으로 판매하는 단계;를 포함하고, 상기 (c) 단계는, 제어부가 상기 축전지(ESS)에 저장된 전기를 설정된 시간에 전력거래소 또는 또는 한국전력으로 공급하도록 제어하고, 상기 축전지(ESS)에 저장된 전기의 판매가 완료되면 회로를 폐쇄시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 ESS 연계 타임자동개폐기를 이용한 피크타임 에너지 판매 방법을 제공할 수 있다.
상기 (c) 단계 이전에, 융복합발전기에서 발전되는 전기에너지를 상기 축전지(ESS)로 공급하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 (b) 단계는, 축전지(ESS) 상태를 감지하는 축전지(ESS)측정부와 상기 축전지(ESS)측정부의 신호를 전달받아 복수개의 축전지(ESS) 중 충전 가능 용량이 높은 축전지(ESS)부터 충전 가능 용량이 낮은 축전지(ESS) 순서로 충전되도록 전기를 분배시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 태양광 발전을 이용하여 생산된 전기를 타임자동개폐기를 이용하여 거래할 수 있는 ESS 연계 타임자동개폐기를 이용한 피크타임 에너지 판매 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 자연에너지 또는 신재생에너지를 이용하여 전기를 생산하고, 판매함으로써 수익성이 향상되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 태양광 에너지에서 생산하는 전기와 융복합발전기에서 생산되는 전기를 이용하고, 생산된 전기를 판매하는 시스템 및 방법에 대한 것을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 ESS 연계 타임자동개폐기를 이용한 피크타임 에너지 판매 시스템을 도시한 블록 구성도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 ESS 연계 타임자동개폐기를 이용한 피크타임 에너지 판매 시스템의 제어부를 도시한 구성도.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 융복합발전기의 구성을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 융복합발전기의 이중 피스톤 실린더를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 융복합발전기의 방열부를 나타낸 도면.
도 6은 본 본 발명의 실시 예에 따른 융복합발전기의 방열부의 단면 구성을 개략적으로 도시한 단면도.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 융복합발전기의 구성을 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 ESS 연계 타임자동개폐기를 이용한 피크타임 에너지 판매 방법을 설명하는 흐름도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 ESS 연계 타임자동개폐기를 이용한 피크타임 에너지 판매 시스템의 제어부를 도시한 구성도.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 융복합발전기의 구성을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 융복합발전기의 이중 피스톤 실린더를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 융복합발전기의 방열부를 나타낸 도면.
도 6은 본 본 발명의 실시 예에 따른 융복합발전기의 방열부의 단면 구성을 개략적으로 도시한 단면도.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 융복합발전기의 구성을 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 ESS 연계 타임자동개폐기를 이용한 피크타임 에너지 판매 방법을 설명하는 흐름도.
이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도 1 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 태양광 발전을 이용해서 생산된 전기를 하루 중 전기요금이 가장 비쌀 때 거래할 수 있도록, 피크타임에만 전력거래소 및 한국전력으로 판매하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 피크타임 에너지 판매 시스템은 한국전력 및 전력거래소와 연결되어, 한국전력 및 전력거래소와 거래되는 시간대별 전기요금의 가격을 제어부에서 파악하고, 하루 중 가장 전기요금이 비쌀 때 한국전력 및 전력거래소에 전기를 판매할 수 있다.
또한, 본원발명은 가정별 또는 기업에서 내는 전력기금(부담금)을 감소시킬 수 있다.
전력기금(부담금)은 전기사업법 제48조에 의하여 전력산업의 기반조성 및 지속적 발전에 필요한 재원확보를 위하여 정부가 설치한 기금을 말한다. 전력기금(부담금)은 전기사업법 제 49조의 규정에 의한 대체에너지 생산 지원사업, 전력수요 관리사업, 전원개발 촉진사업, 도서벽지 전력공급 지원사업, 연구개발사업, 전력산업 관련 석탄, 가스산업 및 집단에너지사업 지원사업, 전기안전 조사, 연구, 홍보지원사업 및 발전소 주변지역 지원사업 등을 위하여 사용된다.
전력기금(부담금)은 산업자원부 장관의 위탁을 받아 전기사업자인 한전이 대행 징수하며, 전기사업법 제 51조의 규정에 의하여 전기사용자에 대한 전기요금의 1,000분의 65 범위내에서 징수한다. 현재 부담금 부과기준은 산업자원부 고시에 따라 매월 전기요금의 약 1천분의 45.91에 해당하는 금액이다.
본원발명은 이러한 전력기금(부담금)을 줄여, 사용자가 경제적 이득을 취할 수 있는 효과가 매우 크다.
특히, 본 발명은 대규모 정전사태와 같이 한국전력이나 전력거래소에서 가정이나 공장으로 보낼 전기가 부족할 때, 전력계통 안정화에 기여할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 ESS 연계 타임자동개폐기를 이용한 피크타임 에너지 판매 시스템을 도시한 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 ESS 연계 타임자동개폐기를 이용한 피크타임 에너지 판매 시스템은 융복합발전기(1), 태양광발전부(2), 축전지(ESS)(700), 전력계통부(800) 및 제어부(600) 등을 포함할 수 있다.
융복합발전기(1)는 전기에너지를 생산할 수 있다. 융복합발전기(1)에 대한 자세한 설명은 후술하여 설명하기로 한다.
태양광발전부(2)는 태양광을 이용하여 전기에너지를 생산할 수 있다.
태양광발전부(2)는 태양광에 의한 전위차에 의하여 전지패널에서 전류가 발생될 수 있다. 태양광발전부(2)는 복수개로 형성될 수 있다.
또한 다른 실시 예로, 태양광발전부(2)는 태양광발전모듈, 검출제어모듈, 스위치, 태양전력제어모듈 및 DC/AC인버터를 포함할 수 있다.
태양광발전모듈은 태양광에 의해 전기를 발전할 수 있다. 태양광발전모듈은 복수개의 태양광 발전 패널들로 구성될 수 있다.
검출제어모듈은 스위치를 포함할 수 있다.
태양광발전모듈에서 발전된 직류가 검출제어모듈의 스위치를 통해 태양전력제어모듈을 경유한 후, DC/AC인버터에 의해 교류로 변환될 수 있다.
DC/AC인버터는 변환된 교류를 축전지(ESS)(700)로 전달할 수 있다. 또한, 태양전력제어모듈과 DC/AC인버터 사이에 잉여되는 전류가 별도의 전력저장부에 저장될 수 있다. 전력저장부는 축전지(ESS)(700) 및 제어부(600)와 연결될 수 있다.
축전지(ESS)(700)는 태양광발전부(2)와 연결될 수 있다. 축전지(ESS)(700)는 태양광발전부(2)에서 발전된 전력이 충전될 수 있다.
참고로, 본원발명의 축전지는 에너지 저장 시스템 (ESS : Energy Storage System)을 의미할 수 있다.
또한, 축전지(ESS)(700)는 융복합발전기(1)와 연결될 수 있다. 축전지(ESS)(700)는 융복합발전기(1)에서 발전된 전력이 충전될 수 있다.
또한, 축전지(ESS)(700)는 신재생에너지가 충전될 수 있다.
또한, 복수개의 축전지(ESS)(700)가 직렬로 연결되는 구조를 사용할 수 있다. 또는, 복수개의 축전지(ESS)(700)가 병렬로 연결되는 구조를 사용할 수 있다.
전력계통부(800)는 축전지(ESS)(700) 및 전력거래소(900)와 연결될 수 있다.
또한, 전력계통부(800)는 한국전력(1000)과 연결될 수 있다.
전력계통부(800)는 상용 전력망을 의미할 수 있다. 또한, 전력계통부(800)는 전력계통기기일 수 있다.
또한, 전력계통부(800)는 전력량을 실시간으로 측정할 수 있도록 복수개의 전력량계를 구비할 수 있다.
또한, 전력계통부(800)는 배전반을 포함할 수 있다.
또한, 배전반은 축전지(ESS)(700)와 연결될 수 있다.
배전반은 공용 전기 배전망과 주택 또는 건물 전기회로의 접속점을 형성하는 장치이다.
배전반은 전기설비들의 운전을 제어하기 위해 계기류, 계전기류, 개폐기류 및 각종 보안장치를 설치하여 전류를 개폐 또는 제어하는 장치이다.
또한, 배전반은 차단기 등 개폐장치를 외부에서 신호를 받아 이것을 선택하여 개폐장치의 조작에너지를 제어할 수 있다.
배전반은 각종 계기류, 보호계전기 및 보조 접점으로 구성될 수 있다.
배전반은 전력계통과 변전소의 주요기기 및 설비에 대하여 보호, 감시 및 조작을 하는 기능을 구비할 수 있다.
전력거래소(900)는 전력의 거래를 담당할 수 있다. 또한, 전력거래소(900)는 전국적인 수준에서 현재 전력공급 및 전력 수요를 모니터링할 수 있다.
전력거래소(900)는 축전지(ESS)(700)에 충전된 전기가 전력거래소(900)로 역송전되어지는 전기량을 측정하여 전송된 전기량만큼 비용을 사용자에게 지출할 수 있다.
또한, 전력거래소(900)는 전력거래 중계부를 포함할 수 있다.
전력거래 중계부는 전력구매자 및 전력판매자에 대한 정보를 수신 및 저장할 수 있다.
또한, 전력거래 중계부는 전력거래에 관한 데이터를 취득할 수 있다.
또한, 본원발명은 전력구매 단말기 및 전력판매 단말기를 더 포함할 수 있다.
전력구매 단말기 및 전력판매 단말기는 제어부(600)와 연결될 수 있다.
전력구매 단말기는 전력 구매 정보를 전력구매자로부터 입력받아 전력거래소(900)로 송신할 수 있다.
또한, 전력구매 단말기는 전력거래소(900)로부터 전력판매자에 대한 정보를 포함한 전력거래에 관련된 전체적인 정보를 수신할 수 있다.
이러한 전력 구매정보로는 구매 전력량, 전력 이용시간대별 정보, 전력거래 위험도 및 이용요금 체납여부 등에 관한 정보를 포함할 수 있다
전력판매 단말기는 전력 판매 정보를 전력판매자로부터 입력받아 전력거래소(900)로 송신할 수 있다.
또한, 전력판매 단말기는 전력거래소(900) 전력구매자에 대한 정보를 포함한 전력거래에 관련된 전체적인 정보 및 계약체결 정보 등을 수신할 수 있다.
이러한 전력 판매정보로는 판매 전력량, 판매전력 단가, 판매자 신용도 및 축전기 용량 등에 대한 정보를 포함할 수 있다.
또한, 본원발명은 전력거래소(900) 및 한국전력(1000)뿐만 아니라 전기가 필요한 사용자와 계약을 맺어 전력을 거래하는 방법을 사용할 수 있다.
또한, 다른 실시 예로, 축전지(ESS)(700)와 전력거래소(900)는 직접 연결될 수 있도록 구성될 수 있다. 또한, 축전지(ESS)(700)와 한국전력(1000)은 직접 연결될 수 있도록 구성될 수 있다.
또한, 축전지(ESS)(700)의 충전 또는 방전을 위한 양방향 인버터(도면 미도시)가 구비될 수 있다.
양방향 인버터는 전력계통부(800)와 축전지(ESS)(700)에 연결되고, 축전지(ESS)(700)의 충전 또는 방전을 위한 역할을 수행할 수 있다.
또한, 축전지(ESS)(700)의 충전 또는 방전을 위한 양방향 컨버터(도면 미도시)가 구비될 수 있다.
양방향 컨버터는 양방향 인버터와 축전지(ESS)(700)에 연결되며, 축전지(ESS)(700)의 충전 또는 방전을 위한 역할을 수행할 수 있다.
제어부(600)는 양방향 컨버터 및 양방향 인버터를 제어하여, 축전지(ESS)(700)에 저장된 전력을 설정된 시간에 전력계통부(800)로 공급하도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부(600)는 양방향 인버터 및 양방향 컨버터를 제어하여, 축전지(ESS)(700)에 저장된 전력을 설정된 시간에 전력거래소(900) 또는 한국전력(1000)으로 전송하도록 제어할 수 있다.
또한, 제어부(600)는 타임자동개폐기(610), 축전지(ESS)측정부(620) 및 분배부(630)를 포함할 수 있다.
또한, 제어부(600)는 스마트 단말기를 통해 원격검침 될 수 있다. 원격검침 방식을 통해 검침자가 방문하지 않아도, 제어부(600)와 관련된 정보를 원격으로 검침할 수 있다. 또한, 전력거래소(900) 및 한국전력(1000)에서도 원격 검침 가능하도록 구성될 수 있다.
또한, 본원발명인 ESS 연계 타임자동개폐기를 이용한 피크타임 에너지 판매 시스템은, ESS 축전 사업을 하면서, 당일 제시간에 쓰지 않으면 버려지는 전기를 정해진 피크타임에만 판매하도록 타임자동개폐기(610)를 이용하고, 전력거래소(900), 한국전력(1000) 또는 사용자가 원격 검침 방식을 이용하여 판매되는 전력량을 확인할 수 있다.
여기에서, 당일 제시간이란 전력 피크타임을 의미할 수 있다.
타임자동개폐기(610), 축전지(ESS)측정부(620) 및 분배부(630)는 후술할 도면 2를 참조하여 설명하기로 한다.
제어부(600)는 태양광발전부(2)로부터 실시간 발전전력 데이터, 누적 발전전력량 데이터, 상황신호 데이터 및 검출신호에 관한 데이터 등을 전달받을 수 있다. 이 경우, 통신방식으로는 RS-485 방식 등이 사용될 수 있다.
또한, 제어부(600)는 융복합발전기(1)로부터 실시간 발전전력 데이터, 누적 발전전력량 데이터, 상황신호 데이터 및 검출신호에 관한 데이터 등을 전달받을 수 있다. 이 경우, 통신방식으로는 RS-485 방식 등이 사용될 수 있다.
또한, 제어부(600)는 축전지(ESS)(700)로부터 실시간 충전전력 데이터, 누적 방전전력량 데이터, 상황신호 데이터 및 검출신호에 관한 데이터 등을 전달받을 수 있다.
또한, 제어부(600)는 전력거래소(900) 및 한국전력(1000)과 전력가격정보 및 전력거래정보 등을 서로 주고 받을 수 있다. 이 경우, 제어부(600)는 RS-485 방식을 사용하여 전력거래소(900) 및 한국전력(1000)과 직접 통신 연결될 수 있다.
또한, 다른 실시 예로 제어부(600)는 전력계통부(800)를 통해 전력거래소(900) 및 한국전력(1000)과 전력선통신 방식으로 통신할 수 있다.
또한, 제어부(600)는 축전지(ESS)(700)에 충전된 전류량에 따라 미리 설정된 시간 또는 수치에 도달하는 경우, 전력거래소(900), 한국전력(1000) 또는 전력계통부(800)로 전력이 공급되는 기능이 동작되도록 할 수 있다.
또한, 제어부(600)는 축전지(ESS)(700)에 충전된 전류량이 미리 설정된 특정치보다 적거나, 설정된 시간 기준을 충족하지 않은 경우, 전류가 전력거래소(900) 또는 한국전력(1000)으로 송전되는 것을 차단할 수 있다.
이와 같이, 축전지(ESS)(700)의 충전 또는 방전을 위한 양방향 컨버터(도면 미도시)와 양방향 인버터(도면 미도시)를 구비할 수 있다.
또한, 양방향 컨버터 및 양방향 인버터는 제어부(600)와 연결될 수 있다.
제어부(600)의 제어에 따라 축전지(ESS)(700)의 충전 또는 방전을 수행할 수 있다.
제어부(600)으로부터 전력 할당량을 포함하는 전력 거래 제어 신호가 수신되면, 양방향 인버터와 양방향 컨버터를 제어하여 축전지(ESS)(700)에 저장된 전력중에서 설정된 전력 할당량에 해당하는 전력을 계통으로 공급하는 전력 거래를 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 ESS 연계 타임자동개폐기를 이용한 피크타임 에너지 판매 시스템은 발전을 위한 태양광발전부(2), 융복합발전기(1), MPPT(Maximum Power Point Tracking) 컨버터, 양방향 컨버터, 축전지(ESS)(700), 양방향 인버터, 원격 단말장치 및 제어부(600)를 포함할 수 있다.
MPPT 컨버터는 태양광발전부(2)로부터 출력된 DC 전압을 DC 전압으로 변환하고, 태양광발전부(2)의 출력은 일사량 및 온도에 따른 기후 변화와 부하 조건에 따라 특성이 변하기 때문에 태양광발전부(2)로부터 최대로 전력을 생산하도록 제어한다.
즉, MPPT 컨버터는 태양광발전부(2)의 출력 DC 전압을 승압시켜 DC 전압을 출력하는 부스트 DC-DC 컨버터 기능과 MPPT 제어 기능을 함께 수행할 수 있다.
MPPT 출력 DC전압 범위는 110V 내지 660V일 수 있다. 또한, 일사량이나 온도 등의 변화에 따라 태양광발전부(2)의 최대 전력 출력 전압을 추종하는 MPPT 제어를 수행할 수 있다.
예를 들면, P&O(Perturbation and Observation) 제어, IncCond(Incremental Conductance), 전력 대 전압 제어 등이 사용될 수 있다.
P&O 제어는 태양 전지의 전력과 전압을 측정하여 지령전압을 증가 또는 감소시키는 것이다.
IncCond 제어는 태양 전지의 출력컨덕턴스와 증분컨덕턴스를 비교하여 제어하는 것이다.
전력 대 전압 제어는 전력 대 전압의 기울기를 이용하여 제어하는 것이다. 또한, 설명한 MPPT 제어 외에 다른 MPPT 제어 기법이 사용될 수 있다.
양방향 컨버터는 태양광발전부(2)에서 생성된 직류 전압을 축전지(ESS)(700)의 충전 전압으로 변환하는 충전모드 또는 축전지(ESS)(700)의 출력 전압을 직류 전압으로 변환하는 방전 모드로 동작할 수 있다.
즉, 양방향 컨버터는 방전 모드에서 축전지(ESS)(700)에 저장된 전력을 양방향 인버터에서 요구하는 전압 레벨 즉, 직류 전압으로 DC-DC 변환하여 출력할 수 있다.
또한, 양방향 컨버터는 충전 모드에서 태양광발전부(2)를 통해서 유입되는 충전 전력을 축전지(ESS)(700)에서 요구하는 전압 레벨, 즉 충전 전압으로 DC-DC 변환할 수 있다.
여기서, 충전 전력은 태양광발전부(2)에서 생산된 전력 또는 계통으로부터 양방향 인버터를 통하여 공급된 전력일 수 있다.
양방향 컨버터는 축전지(ESS)(700)의 충전 또는 방전이 필요 없는 경우에는 동작을 중지시켜 전력 소비를 최소화할 수도 있다.
축전지(ESS)(700)는 태양광발전부(2)에서 생산된 전력 또는 계통의 전력을 양방향 컨버터를 통해 공급받아 저장할 수 있다. 축전지(ESS)(700)는 저장하고 있는 전력 중에서 제어부(600)에서 정해진 전력 할당량에 해당하는 전력을 계통으로 공급할 수 있다.
축전지(ESS)(700)는 적어도 하나 이상의 배터리 셀로 이루어질 수 있다. 각 배터리 셀은 복수의 베어셀을 포함할 수 있다. 이러한 축전지(ESS)(700)는 다양한 종류의 배터리 셀로 구현될 수 있다.
축전지(ESS)(700)는 니켈-카드뮴 전지(nikel-cadmium battery), 납 축전지(ESS), 니켈-수소 전지(NiMH: nickel metal hydride battery), 리튬-이온 전지(lithium ion battery) 및 리튬 폴리머 전지(lithium polymer battery) 등일 수 있다.
축전지(ESS)(700)는 피크타임 에너지 판매 시스템에서 요구되는 전력 용량 또는 설계 조건 등에 따라서 그 개수를 조절하여 결정할 수 있다.
양방향 인버터는 직류 전압을 계통의 교류 전압으로 변환하는 방전 모드 또는 계통의 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 충전 모드로 동작할 수 있다.
양방향 인버터는 방전 모드에서 태양광발전부(2) 또는 축전지(ESS)(700)로부터 출력된 직류 전압을 계통의 교류 전압으로 변환하여 출력할 수 있다.
또한, 양방향 인버터는 충전 모드에서 계통의 전력을 축전지(ESS)(700)에 저장하기 위하여, 계통의 교류 전압을 정류하여 직류 전압으로 변환하여 출력할 수 있다.
양방향 인버터는 계통으로 출력되는 교류 전압으로부터 고주파를 제거하기 위한 필터를 포함할 수 있다.
양방향 인버터는 무효 전력 발생을 억제하기 위하여 양방향 인버터로부터 출력되는 교류 전압의 위상과 계통의 교류 전압의 위상을 동기화시키기 위한 위상 동기 루프(PLL(Phase Locked Loop) 회로를 포함할 수 있다.
그 밖에, 양방향 인버터는 전압 변동 범위 제한, 직류 성분 제거, 역률 개선 및 과도현상 보호 등과 같은 기능을 수행할 수 있다.
양방향 인버터는 태양광발전부(2)에서 생산된 전력이나 축전지(ESS)(700)에 저장된 전력을 계통으로 공급할 필요가 없는 경우, 또는 축전지(ESS)(700)를 충전할 때에 계통의 전력을 필요로 하지 않는 경우 등에는 전력 소비를 최소화하기 위하여 양방향 인버터의 동작을 중지시킬 수도 있다.
원격 단말장치는 양방향 인버터와 연결될 수 있다. 원격 단말장치는 통신망을 통해 제어부(600)와 통신한다.
원격 단말장치를 통해 각 지역 발전 사업자의 네트워크 또는 전력거래소(900) 및 한국전력(1000)과 연결될 수 있다.
원격 단말장치는 제어부(600)로부터 전력 할당량을 포함하는 전력 거래 제어 신호가 수신되면, 양방향 인버터, 양방향 컨버터를 제어하여 축전지(ESS)(700)에 저장된 전력중에서 전력 할당량에 해당하는 전력을 계통으로 공급하는 전력 거래를 수행하도록 제어할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 ESS 연계 타임자동개폐기를 이용한 피크타임 에너지 판매 시스템의 제어부를 도시한 구성도이다.
도 2를 참조하면, 제어부(600)는 타임자동개폐기(610), 축전지(ESS)측정부(620) 및 분배부(630)를 포함할 수 있다.
타임자동개폐기(610)는 축전지(ESS)(700)와 전력계통부(800) 사이에 형성될 수 있다. 타임자동개폐기(610)는 설정된 시간에 축전지(ESS)(700)에 저장된 전기를 판매하도록 회로를 동작시킬 수 있다. 타임자동개폐기(610)는 전기 판매가 완료되면 전기공급이 되지 않도록 전력선 또는 회로를 폐쇄하여 전기가 흐르지 않도록 할 수 있다.
구체적으로, 타임자동개폐기(610)는 축전지(ESS)(700) 및 전력계통부(800)와 연결되고, 설정된 시간에 축전지(ESS)(700)에 당일 저장된 전기, 전력 또는 신재생에너지를 당일 전력피크 때 전량 판매하도록 회로를 동작시키고, 전기 판매가 완료되면 회로를 폐쇄할 수 있다.
축전지(ESS)측정부(620)는 복수개의 축전지(ESS)(700) 상태를 감지할 수 있다. 또한, 축전지(ESS)측정부(620)는 축전지(ESS)(700)의 불량여부를 판단할 수 있다.
축전지(ESS)측정부(620)는 축전지(ESS)(700)의 충전량 상태를 측정할 수 있다. 또한, 축전지(ESS)측정부(620)는 축전지(ESS)(700)의 충전/방전 동작이 이루어지는 여부를 판단할 수 있다. 이 경우, 축전지(ESS)측정부(620)가 축전지(ESS)(700)의 충전 또는 방전에서 고장이 발생한 경우, 제어부(600)로 신호를 전달하여, 사용자가 알 수 있도록 별도의 디스플레이에서 표시될 수 있다.
또한, 축전지(ESS)측정부(620)는 축전지(ESS)(700)의 전해액을 측정하는 방식을 사용할 수 있다.
구체적으로, 축전지(ESS)측정부(620)는 축전지(ESS)(700)의 전해액을 측정하는 방식을 사용하고, 전해액을 측정하는 방식은, 측정되는 시점에서의 전해액의 농도, 전도도, 밀도 및 점도와 설정된 초기전해액의 초기농도, 초기전도도, 초기밀도 및 초기점도와 비교하여 축전지(ESS)(700)의 상태에 대한 정상여부 또는 이상여부를 측정할 수 있다.
이 경우, 설정된 초기전해액은 축전지(ESS)(700)를 사용하지 않고, 시스템 구축 시 처음 사용된 축전지(ESS)의 상태에 대한 값을 뜻한다.
또한, 축전지(ESS)측정부(620)는 축전지(ESS)(700) 또는 배터리의 에너지 밀도(ENERGY DENSITY), 출력밀도(POWER DENSITY), 용량(CAPACITY)에 대한 정보를 측정할 수 있다.
분배부(630)는 복수개의 축전지(ESS)(700)와 연결될 수 있다. 분배부(630)는 축전지(ESS)측정부(620)의 신호를 전달받아 복수개의 축전지(ESS)(700) 중 충전 가능 용량이 높은 축전지(ESS)(700)부터 충전 가능 용량이 낮은 축전지(ESS)(700) 순서로 충전을 분배시키는 역할을 수행할 수 있다.
또한, 제어부(600)는 축전지(ESS)(700)에 저장된 전력량이 설정된 기준보다 클 경우, 축전지(ESS)(700)의 전력량 20%~30%를 제외한 나머지를, 별도의 저장부(도면 미도시)로 보내도록 제어할 수 있다.
저장부와 축전지(ESS)(700)는 제어부(600)와 연결될 수 있다.
또한, 제어부(600)는 전기를 판매해야 하는 피크타임에 축전지(ESS)(700) 내부의 전력량이 부족한 경우, 별도의 저장부에 저장된 전기에너지를 다시 축전지(ESS)(700)로 필요한 양만큼 전기가 보내지도록 제어할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 융복합발전기의 구성을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 융복합발전기의 이중 피스톤 실린더를 나타낸 도면이다.
참고로, 도 4의 (a)는 폭발 전 또는 1행정 전 상태를 도시한 것이고, 도 4의 (b)는 폭발 후 또는 1 행정 후 상태를 도시한 것이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 융복합발전기(1)는 스텔링 엔진(10), 이중 피스톤 실린더(20), 방열부(30), 포집탱크(40), 제1 공급관(50), 제2 공급관(60), 연결프레임(70), 순환관(80), 제1 온도센서(110), 제2 온도센서(120), 제3 온도센서(130), 제4 온도센서(140), 제5 온도센서(150), 제1 안전밸브(210), 제1 펌프(220), 제1 개폐구(230), 제2 안전밸브(310), 제2 펌프(320), 제2 개폐구(330), 제1 피스톤(410), 제2 피스톤(420), 연결볼트(430), 너트(440), 실린더(450) 및 유압실(460)을 포함할 수 있다.
참고로, 본원발명의 이중 피스톤 실린더(20)는 공기압으로 사용하는데, 그 안에 압력이 7.2 킬로파스칼(kPa) 이상으로 유지될 때, 섭씨 300℃ 이상의 고열이 발생한다. 이 고열을 스텔링 엔진에 전달하고, 스텔링 엔진은 이와 같은 에너지를 이용하여 구동되는 것이다.
본원발명인 ESS 연계 타임자동개폐기를 이용한 피크타임 에너지 판매 시스템은 이중 피스톤 실린더가 공기압 7.2 킬로파스칼(kPa) 이상으로 유지될 때 발생하는 전기에너지 및 열에너지를 이용할 수 있다.
또한, 본원발명은 스텔링 엔진을 이용하여 10kw 정도의 전기량을 발전시킬 수 있다.
이중 피스톤 실린더(20)는 열 에너지를 발생시킬 수 있다. 이중 피스톤 실린더(20)는 제1 피스톤(410), 제2 피스톤(420), 연결볼트(430), 너트(440), 실린더(450) 및 유압실(460)을 포함할 수 있다. 여기에서 연결볼트(430)와 너트(440)는 결합수단을 형성한다.
이중 피스톤 실린더(20)는 연결볼트(430)와 너트(440)의 결합에 의해서 제1 피스톤(410) 및 제2 피스톤(420)이 결합될 수 있다. 또한, 제1 피스톤(410) 및 제2 피스톤(420)은 용접에 의해서 결합될 수 있다.
이중 피스톤 실린더(20)는 실린더(450)의 내부 폭을 다르게 형성하고, 실린더(450)의 내부에 크기가 다른 제1 피스톤(410) 및 제2 피스톤(420)을 연결볼트(430)로 고정할 수 있다. 연결볼트(430)에 체결하는 너트(440)로 제1 피스톤(410) 및 제2 피스톤(420)의 간격을 조절할 수 있다.
너트(440)는 제1 피스톤(410) 및 제2 피스톤(420)의 외측 또는 내측 부위에 형성되어, 연결볼트(430)와 체결될 수 있다.
실린더(450) 내부의 제1 피스톤(410) 및 제2 피스톤(420)이 1행정 하는 경우, 폭발 압력이 유압실(460)만큼 되어야 하나, 일정유압이나 모든 압력의 힘이 표면에서 힘을 발산하는 원리를 이용하여 제2 피스톤(420)을 사용하여 유압실(460)의 부피를 작게 할 수 있다. 이에 따라 제2 피스톤(420)의 부피만큼 압축가스, 유압 및 공기압이 적게 드는 장점이 있다. 따라서, 제2 피스톤(420)의 부피만큼 연료가 절약될 수 있다. 또한, 제2 피스톤(420)의 마찰계수에 따른 손실 에너지보다도 더 큰 에너지를 얻을 수 있다.
이중 피스톤 실린더(20)는 폭발행정 또는 압축행정 시 내부의 공간이 작아 연료가 적게 투입될 수 있다. 이중 피스톤 실린더(20)의 폭발행정 또는 압축행정은 반복적인 사이클을 가지며, 지속적으로 동작하므로 연료를 절감할 수 있다.
이중 피스톤 실린더(20)는 가솔린, 디젤, 유압, 공기피스톤 및 실린더 등 다양한 방식의 실린더 및 피스톤에 적용할 수 있다. 상세하게는, 가솔린 실린더, 디젤 실린더, 유압 실린더, 공압 실린더, 각종 중장비용 실린더, 내연기관용 실린더 등에 사용될 수 있다.
특히, 이중 피스톤 실린더(20)는 행정 시 약 300도의 발열이 발생한다.
본 발명의 실시 예에 따른 융복합발전기(1)는 이중 피스톤 실린더(20)의 구동 시 발생하는 열 에너지를 이용한다.
본 발명의 실시 예에 따른 융복합발전기(1)에 사용하는 이중 피스톤 실린더(20)는 일반적인 실린더에 비해 연료 소모량이 20% 적고, 발열량은 1.7배 높으며, 추진력은 1.2배 높은 특징이 있다.
또한, 이중 피스톤 실린더(20)는 복수개로 형성될 수 있다.
방열부(30)는 이중 피스톤 실린더(20)에서 발생되는 열 에너지를 수집할 수 있다. 방열부(30)에 대한 자세한 설명은 도 3 내지 도 5를 참조하여, 후술하기로 한다.
포집탱크(40)는 방열부(30)로부터 공급된 열 에너지를 저장할 수 있다. 포집탱크(40)는 열 손실이 적은 구조로 형성되는 것이 좋다. 포집탱크(40)의 구조는 후술할 방열부(30)의 돌출부(500), 금속층(510), 세라믹층(520), 탄소섬유층(530) 및 보온재층(540)와 같은 구조로 형성될 수 있다. 또한, 방열부(30)에 사용된 재료와 동일한 재료로 형성될 수 있다.
스텔링 엔진(10)은 포집탱크(40)로부터 공급된 열 에너지를 전달받아 동력을 생성할 수 있다. 스텔링 엔진(10)은 열 에너지를 운동에너지로 변화하는 외연기관이다. 상세하게는, 스텔링 엔진(10)은 공간 안의 가스를 서로 다른 온도에서 압축 및 팽창시켜 열 에너지를 운동에너지로 바꾸는 장치이다.
스텔링 엔진(10)은 가스, 액체 및 고체 연료를 모두 사용할 수 있다. 또한, 스텔링 엔진(10)은 연소조건의 최적화 및 제어가 가능하다. 이에 따라 청정한 연소가 가능하다. 또한, 스텔링 엔진(10)은 배기열 손실이 없고, 재생열 교환기에 의한 열 에너지 회수를 통해 높은 효율을 가질 수 있는 장점이 있다. 또한, 스텔링 엔진(10)은 왕복동 방식의 내연기관에 비해 소음과 진동이 현저하게 작아, 실내 설치 및 소형 기관의 동력원으로 적합하다.
스텔링 엔진(10)은 등온팽창, 등적냉각, 등온압축, 등적가열의 4개 과정으로 동작된다. 스텔링 엔진(10)은 고온열교환기, 재생열교환기, 저온열교환기의 3종류 열교환기와 복수의 피스톤으로 구성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 융복합발전기(1)는 알파형 스털링 엔진, 베타형 스털링 엔진, 감마 디스플레이서형 스털링 엔진, 감마 로터리형 스털링 엔진, 링봄형 스털링 엔진, 프리피스톤형 스털링 엔진 등을 사용할 수 있다.
또한, 스텔링 엔진(10)은 복수개로 형성될 수 있다.
제1 공급관(50)은 방열부(30)와 포집탱크(40) 사이에 형성될 수 있다. 제1 공급관(50)은 방열부(30)에서 포집된 열 에너지를 포집탱크(40)로 공급할 수 있다. 또한, 제1 공급관(50)은 열 에너지를 전달할 수 있는 금속선으로 형성될 수 있다.
제2 공급관(60)은 스텔링 엔진(10)과 포집탱크(40) 사이에 형성될 수 있다. 제2 공급관(60)은 포집탱크(40)에 저장된 열 에너지를 스텔링 엔진(10)으로 공급할 수 있다.
연결프레임(70)은 이중 피스톤 실린더(20)가 복수개로 형성될 경우, 이중 피스톤 실린더(20)를 연결하는 프레임이다. 연결프레임(70)은 이중 피스톤 실린더(20)를 병렬 또는 직렬로 배열할 수 있도록 복수개로 구성될 수 있다.
순환관(80)은 포집탱크(40)와 방열부(30) 사이에 형성될 수 있다. 순환관(80)은 포집탱크(40)의 차가운 유체와 방열부(30)의 뜨거운 유체가 순환되도록 형성된다. 또는, 순환관(80)은 포집탱크(40)의 뜨거운 유체와 방열부(30)의 차가운 유체가 순환되는 통로일 수 있다. 순환관(80)은 포집탱크(40)와 방열부(30)에 연결되고, 포집탱크(40)와 방열부(30)의 열 에너지가 서로 순환되는 역할을 할 수 있다. 또한, 순환관(80)은 복수개로 형성될 수 있다.
제1 온도센서(110)는 포집탱크(40)의 내부에 구비되어, 방열부(30)에서 공급되는 유체의 온도를 측정할 수 있다. 제1 온도센서(110)는 무선통신모듈이 부착될 수 있다. 또한, 제1 온도센서(110)는 제어부와 무선통신으로 연결될 수 있다.
제2 온도센서(120)는 방열부(30)의 내부에 구비될 수 있다. 제2 온도센서(120)는 방열부(30) 표면 또는 공간의 온도를 측정할 수 있다. 제2 온도센서(120)는 무선통신모듈이 부착될 수 있다. 또한, 제2 온도센서(120)는 제어부와 무선통신으로 연결될 수 있다.
제3 온도센서(130)는 제1 공급관(50)의 내부에 구비될 수 있다. 제3 온도센서(130)는 제1 공급관(50)의 내부에 흐르는 유체의 온도를 측정할 수 있다. 제3 온도센서(130)는 무선통신모듈이 부착될 수 있다. 또한, 제3 온도센서(130)는 제어부와 무선통신으로 연결될 수 있다.
제4 온도센서(140)는 제2 공급관(60)의 내부에 구비될 수 있다. 제4 온도센서(140)는 제2 공급관(60)의 내부에 흐르는 유체의 온도를 측정할 수 있다. 제4 온도센서(140)는 무선통신모듈이 부착될 수 있다 또한, 제4 온도센서(140)는 제어부와 무선통신으로 연결될 수 있다.
제5 온도센서(150)는 스텔링 엔진(10)의 내부에 구비되어, 포집탱크(40)를 통해 공급되는 유체의 온도를 측정할 수 있다. 제5 온도센서(150)는 무선통신모듈이 부착될 수 있다. 또한, 제5 온도센서(150)는 제어부와 무선통신으로 연결될 수 있다.
제1 안전밸브(210)는 제1 공급관(50)에 구비될 수 있다. 제1 안전밸브(210)는 솔레노이드 밸브를 포함할 수 있다. 제1 안전밸브(210)는 설정된 수준 이상의 온도 또는 유체의 압력에 의해 개방될 수 있다. 또한, 제1 안전밸브(210)는 무선통신모듈이 부착될 수 있다. 제1 안전밸브(210)는 제2 온도센서(120) 및 제3 온도센서(130)에서 측정된 유체의 온도에 대응하도록 동작할 수 있다.
제1 펌프(220)는 제1 공급관(50)에 구비될 수 있다. 제1 펌프(220)는 제1 공급관(50) 내부의 유체의 압력을 조절할 수 있다. 또한, 제1 펌프(220)는 무선통신모듈이 부착될 수 있다.
제1 개폐구(230)는 제1 공급관(50)에 구비될 수 있다. 제1 개폐구(230)는 제1 공급관(50) 내부의 유체를 외부로 배출시킬 수 있다. 또한, 제1 개폐구(230)는 무선통신모듈이 부착될 수 있다.
제2 안전밸브(310)는 제2 공급관(60)에 구비될 수 있다. 제2 안전밸브(310)는 솔레노이드 밸브를 포함할 수 있다. 제2 안전밸브(310)는 설정된 수준 이상의 온도 또는 유체의 압력에 의해 개방될 수 있다. 또한, 제2 안전밸브(310)는 무선통신모듈이 부착될 수 있다. 제2 안전밸브(310)는 제1 온도센서(110), 제4 온도센서(140) 및 제5 온도센서에서 측정된 유체의 온도에 대응하도록 동작할 수 있다. 제2 안전밸브(310)는 복수개로 형성될 수 있다.
제2 펌프(320)는 제2 공급관(60)에 구비될 수 있다. 제2 펌프(320)는 제2 공급관(60) 내부의 유체의 압력을 조절할 수 있다. 또한, 제2 펌프(320)는 무선통신모듈이 부착될 수 있다. 제2 펌프(320)는 복수개로 형성될 수 있다.
제2 개폐구(330)는 제2 공급관(60)에 구비될 수 있다. 제2 개폐구(330)는 제2 공급관(60) 내부의 유체를 외부로 배출시킬 수 있다. 또한, 제2 개폐구(330)는 무선통신모듈이 부착될 수 있다. 제2 개폐구(330)는 복수개로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 융복합발전기(1)는 제어부를 포함할 수 있다. 제어부는 무선통신모듈이 구비되어, 무선통신모듈이 부착된 장치와 연결될 수 있다.
제어부는 스텔링 엔진(10)에 연결되고, 스텔링 엔진(10)의 온/오프 동작을 제어할 수 있다.
또한, 제어부는 제1 온도센서(110), 제2 온도센서(120), 제3 온도센서(130), 제4 온도센서(140) 및 제5 온도센서(150)를 통해 측정되는 각 영역에 위치한 유체의 온도를 전달받을 수 있다.
또한, 제어부는 제5 온도센서(150)에서 측정된 온도가 각 스텔링 엔진(10)에 일정한 양의 유체 또는 열 에너지가 공급되도록 각각의 제2 안전밸브(310), 제2 펌프(320) 및 제2 개폐구(330)의 개폐 및 온/오프를 제어할 수 있다.
이에 따라, 복수개로 구성된 각 스텔링 엔진(10)에 공급되는 열 에너지가 일정하게 공급될 수 있는 효과가 있다. 또한, 사용자는 각 스텔링 엔진(10)에 공급되는 열 에너지가 다르도록 제어부를 통해 제어할 수 있다.
또한, 제어부는 제1 안전밸브(210)을 통과하는 유체의 온도가 설정된 온도보다 높을 경우, 방열부(30)의 열 에너지를 외부로 방출시키도록 제1 안전밸브(210)를 폐쇄시키고, 제1 개폐구(230)를 개방하도록 제어할 수 있다.
또한, 제어부는 제2 안전밸브(310)를 통과하는 유체의 온도가 설정된 온도보다 높을 경우, 포집탱크(40)의 열 에너지를 외부로 방출시키도록 제2 안전밸브(310)를 폐쇄시키고, 제2 개폐구(330)를 개방하도록 제어할 수 있다.
이와 같이 제어부가 방열부(30) 또는 포집탱크(40) 내부의 열 에너지를 방출시킬 수 있어, 방열부(30) 또는 포집탱크(40) 내부에 유체가 응축되어 발생될 수 있는 폭발사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 제어부는 제1 안전밸브(210) 및 제2 안전밸브(310)의 개폐동작에 대응하도록 제1 펌프(220) 및 제2 펌프(320)의 온/오프를 제어할 수 있다.
제1 공급관(50), 제2 공급관(60), 포집탱크(40) 및 스텔링 엔진(10)의 외측면은 보온재 재질로 형성될 수 있다. 보온재는 제1 공급관(50), 제2 공급관(60), 포집탱크(40) 및 스텔링 엔진(10) 내부의 열 에너지가 외부로 빠져나가는 것을 차단할 수 있다. 보온재는 열전도율이 낮은 것이 좋다. 보온재는 코르코, 펠트, 글라스울, 석면, 포옴폴리스틸렌, 염질 섬유판, 석선, 암선, 계조토, 염기성 탄산마크네슘, 탄소섬유, 유리섬유 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 융복합발전기의 방열부를 나타낸 도면이고, 도 6은 본 본 발명의 실시 예에 따른 융복합발전기의 방열부의 단면 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 방열부(30)는 내측면에 돌출부(500)가 형성될 수 있다. 방열부(30)의 내측면에 돌출부(500)가 형성됨으로써, 이중 피스톤 실린더(20)에서 방출하는 열 에너지를 수집하는 내부 면적이 증가된다.
방열부(30) 내부의 표면이 '-' 형상인 경우보다 표면이 엠보싱 처리되어 'ㅗ' 형상인 경우, 표면에 더 많은 열 에너지가 접촉될 수 있다. 이처럼 방열부(30)의 내측면에 돌출부(500)가 형성됨으로써, 이중 피스톤 실린더(20)에서 발생하는 열 에너지를 더 많이 수집할 수 있는 효과가 있다.
또한, 방열부(30)의 내측면에 돌출부(500)가 형성됨에 따라, 이중 피스톤 실린더(20)에서 발생되는 소음이 돌출부(500)에 의해 난반사될 수 있다.
참고로, 난반사는 소리가 어떤 표면에 닿는 경우, 일정한 방향으로 반사하지 않고, 여러 방향으로 반사하여 흩어지는 현상이다. 소리가 일정한 방향으로 반사될 경우, 공명 현상이 일어날 가능성이 있다. 공명 현상이 일어나게 되면, 기계 또는 금속 같은 물체가 파괴될 가능성 있다.
본원발명에서는 방열부(30)의 내측면에 돌출부(500)를 형성하여, 이러한 공명 현상을 방지할 수 있다.
또한, 소리가 난반사 됨으로써, 이중 피스톤 실린더(20)에서 발생되는 소음이 감쇄될 수 있는 효과가 있다.
방열부(30)는 금속층(510), 세라믹층(520), 탄소섬유층(530) 및 보온재층(540)을 포함할 수 있다.
금속층(510)은 이중 피스톤 실린더(20)에서 방출되는 열 에너지가 전도되는 층이다. 금속층(510)은 전도성이 높은 금속으로 형성될 수 있다. 전도성이 높을수록 열 에너지가 흐르는 속도가 빠르다.
참고로, 열은 온도가 높은 부분과 온도가 낮은 부분이 존재할 때, 시간이 흐르면서 온도가 높은 부분에서 온도가 낮은 부분으로 열이 이동한다. 이러한 현상은 고체, 액체, 기체에 관계없이 모든 물질에 있어서 같은 현상이 일어난다. 물체의 온도가 다른 부분보다 높다는 뜻은, 그 부분의 분자들의 운동이 다른 부분보다 더 활발하다는 뜻이다.
열의 전달방법은 전도, 대류, 복사가 있다. 전도는 고체 내 온도차이가 나는 분자들이 상호작용에 의하여 위치는 변화하지 않고, 높은 온도에서 낮은 온도로 내부 에너지만 전달하는 방식이다. 대류는 액체나 기체 내부에서 온도가 균일하지 않을 경우, 높은 에너지의 분자가 낮은 에너지의 분자쪽으로 이동하여 에너지를 전달하는 방식이다. 복사는 같은 물체가 아닌 상태에서 매질이 없이 열이 전달 되는 것으로, 열이 발산 및 흡수에 의하여 에너지를 전달하는 방식이다.
금속층(510)은 알루미늄, 금, 은, 텅스텐, 철, 구리, 청동, 황동, 납, 니켈, 백금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 금속층(510)에 사용되는 금속은 열전도율이 높은 것이 좋다. 열전도율은 단위시간당 전달되는 열 에너지를 의미한다. 또한, 금속층(510)은 제1 열 에너지 전달선 및 제2 열 에너지 전달선과 연결될 수 있다.
세라믹층(520)은 금속층(510)의 타면 상에 형성될 수 있다. 세라믹층(520)은 열전도율이 낮은 것이 좋다. 세라믹층(520)은 금속층(510)의 열 에너지가 외부로 빠져나가지 못하도록 할 수 있다. 세라믹은 경도, 강도 및 내열성이 높은 물질이다. 세라믹층(520)에 사용되는 세라믹은 열 전도율이 낮은 세라믹을 사용하는 것이 좋다. 세라믹층(520)의 열 전도율이 낮은 원리를 이용하여, 방열부(30) 내부의 열 에너지가 외부로 빠져나가는 열 손실을 최소화 시킬 수 있다. 세라믹층(520)은 알루미나, 탄화규소, 질화 알루미늄, 질화 규소, 산화 지르코늄, 이산화규소, 사이알론, 유리 세라믹스, 서멧, 생체 세라믹스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
탄소섬유층(530)은 세라믹층(520)의 타면 상에 형성될 수 있다. 탄소섬유층(530)은 방열부(30)의 강도를 향상시킬 수 있다. 탄소섬유는 비강도, 비탄성률이 매우 높다.
또한, 탄소섬유층(530)는 탄소소재를 포함할 수 있다. 탄소소재는 강도가 우수하다. 탄소섬유층(530)이 탄소소재를 포함함으로써, 방열부(30)의 강도가 향상될 수 있다. 탄소소재는 탄소나노튜브, SWCNT, MWCNT, 카본블랙, 그래핀, 그래파이트, 그래파이트 옥사이드, 풀러렌, REDUCE GRAPHENE OXIDE 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 탄소섬유층(530)은 무기소재를 포함할 수 있다. 무기소재는 열 전도성을 부여할 수 있다. 또한, 무기소재는 열적 안정성을 유지시킬 수 있는 특성이 있다. 무기소재는 이산화티타늄, 알루미나, 산화아연, 지르코니아, 제올라이트, 실리카, 실리센 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
보온재층(540)은 탄소섬유층(530)의 타면 상에 형성될 수 있다. 보온재층(540)은 방열부(30)의 열 에너지가 외부로 빠져나가지 못하도록 할 수 있다. 보온재층(540)은 코르코, 펠트, 글라스울, 석면, 포옴폴리스틸렌, 염질 섬유판, 석선, 암선, 계조토, 염기성 탄산마크네슘, 탄소섬유, 유리섬유 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
서술한 바와 같이 방열부(30)는 돌출부(500), 금속층(510), 세라믹층(520), 탄소섬유층(530) 및 보온재층(540)으로 구성되어, 이중 피스톤 실린더(20)에서 발생하는 열 에너지가 열 손실 없이, 제1 공급관(50)을 통해 포집탱크(40)로 이동할 수 있다.
다음으로 본 발명의 제2 실시 예에 따른 융복합발전기를 설명한다.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 융복합발전기는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 융복합발전기와 대비하여 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 융복합발전기의 구성을 나타낸 도면이다.
도 7에 도시된 본 발명의 제2 실시 예에 따른 융복합발전기는 도 3과 대비하여, 도 3에 도시된 방열부 및 제1 공급관이 다른 실시 예로 형성되어 있는 것을 제외하고는 동일한 구성요소를 포함한다. 따라서, 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하고, 동일한 구성요소에 대한 중복된 설명은 생략하고, 변경된 구성요소를 중심으로 설명하기로 한다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 융복합발전기는 스텔링 엔진(10), 이중 피스톤 실린더(20), 방열부(30), 포집탱크(40), 제2 공급관(60), 제1 온도센서(110), 제2 온도센서(120), 제4 온도센서(140), 제5 온도센서(150), 제2 안전밸브(310), 제2 펌프(320) 및 제2 개폐구(330)를 포함하고 있음을 확인할 수 있다.
도 7에서 보여지는, 스텔링 엔진(10), 이중 피스톤 실린더(20), 포집탱크(40), 제2 공급관(60), 제1 온도센서(110), 제2 온도센서(120), 제4 온도센서(140), 제5 온도센서(150), 제2 안전밸브(310), 제2 펌프(320) 및 제2 개폐구(330)는 도 3과 동일한 구성요소이므로, 중복되는 설명은 생략한다.
구체적으로, 제2 실시 예에 따른 방열부(30)는 이중 피스톤 실린더(20)를 감싸도록 형성될 수 있다. 방열부(30)가 이중 피스톤 실린더(20)를 감싸도록 형성됨으로써, 이중 피스톤 실린더(20)에서 발생하는 열 에너지를 방열부(30)에서 포집할 수 있다.
방열부(30)는 포집탱크(40)와 맞닿도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 이중 피스톤 실린더(20)에서 발생되는 열 에너지가 방열부(30)에서 별도의 공급관 없이, 포집탱크(40)로 직접 전달될 수 있다. 또한, 이 경우 방열부(30) 내부에서 유체가 순환될 수 있도록 도 7과 같이 내부에 순환로가 형성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 방열부(30) 내부의 열 에너지의 순환은 화살표의 방향처럼 순환될 수 있다. 이처럼, 뜨거운 유체가 포집탱크(40)에 전달되고, 차가워진 유체가 다시 방열부(30)로 순환될 수 있다.
또 다른 실시 예로, 제1 열 에너지 전달선(도면 미도시)은 방열부(30)와 포집탱크(40) 사이에 형성될 수 있다.
제1 열 에너지 전달선은 방열부(30)에 포집되는 열 에너지를 포집탱크(40)로 전달할 수 있다.
제1 열 에너지 전달선은 열 전도성이 높은 금속 재질로 형성될 수 있다.
제1 열 에너지 전달선은 알루미늄, 금, 은, 텅스텐, 철, 구리, 청동, 황동, 납, 니켈, 백금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 제1 열 에너지 전달선은 복수개로 형성될 수 있다.
제6 온도센서(도면 미도시)는 제1 열 에너지 전달선의 일측에 형성될 수 있다. 제6 온도센서는 제1 열 에너지 전달선의 내부에서 이동하는 열 에너지의 온도를 측정할 수 있다. 제6 온도센서는 무선통신모듈이 부착될 수 있다. 또한, 제6 온도센서는 제어부와 무선통신으로 연결될 수 있다.
제2 열 에너지 전달선(도면 미도시)은 방열부(30)와 스텔링 엔진(10) 사이에 형성될 수 있다.
제2 열 에너지 전달선이 방열부(30)와 스텔링 엔진(10)에 직접 연결됨으로써, 이중 피스톤 실린더(20)에서 발생되는 열 에너지가 직접적으로 스텔링 엔진(10)의 열 에너지 공급원으로 사용될 수 있다.
제7 온도센서(도면 미도시)는 제2 열 에너지 전달선의 일측에 형성될 수 있다. 제7 온도센서는 제2 열 에너지 전달선의 내부에서 이동하는 열 에너지의 온도를 측정할 수 있다. 제7 온도센서는 무선통신모듈이 부착될 수 있다. 또한, 제7 온도센서는 제어부와 무선통신으로 연결될 수 있다.
또한, 제어부는 제6 온도센서 및 제7 온도센서를 통해 측정되는 각 영역에 위치한 열 에너지의 정보를 전달받을 수 있다.
또한, 다른 실시 예로 본원발명은 축전지(ESS)에 전기를 공급하는 신재생에너지를 더 포함할 수 있다.
신재생에너지(3)는 연료전지, 석탄액화가스화 및 수소에너지 등이 사용될 수 있다.
또한, 신재생에너지(3)는 바이오매스, 풍력, 소수력, 지열 에너지가 사용될 수 있다.
본원발명은 융복합 발전 방식과 태양광 발전 방식 이외에도 신재생에너지 발전 방식을 통해 전기를 생산하는 장치를 이용하여, 전력피크타임에 한국전력 또는 전력거래소로 생산된 전기를 판매할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 ESS 연계 타임자동개폐기를 이용한 피크타임 에너지 판매 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 8을 참조하면, ESS 연계 타임자동개폐기를 이용한 피크타임 에너지 판매 방법은 (a) 태양광발전부를 이용하여 전기에너지를 생산하는 단계(S10), (b) 상기 태양광발전부에서 발전된 전력이 복수개의 축전지(ESS)에 충전되는 단계(S20) 및 (c) 상기 축전지(ESS)에 저장된 전기를 전력거래소 또는 한국전력으로 판매하는 단계(S30)를 포함할 수 있다.
(a) 태양광발전부를 이용하여 전기에너지를 생산하는 단계(S10)는 태양광발전부를 이용하여 전기에너지를 생산할 수 있다.
(b) 상기 태양광발전부에서 발전된 전력이 복수개의 축전지(ESS)에 충전되는 단계(S20)는 태양광발전부에서 발전된 전력이 복수개의 축전지(ESS)에 충전될 수 있다.
(c) 상기 축전지(ESS)에 저장된 전기를 전력거래소 또는 한국전력으로 판매하는 단계(S30)는 축전지(ESS)에 저장된 전기를 전력거래소 또는 한국전력으로 판매할 수 있다.
또한, 단계 (c)는, 제어부가 축전지(ESS)에 저장된 전기를 설정된 시간에 전력거래소 또는 한국전력으로 공급하도록 제어하고, 축전지(ESS)에 저장된 전기의 판매가 완료되면 회로를 폐쇄시키도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 단계 (c) 이전에, 융복합발전기에서 발전되는 전기에너지를 축전지(ESS)로 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 단계 (b)는, 축전지(ESS) 상태를 감지하는 축전지(ESS)측정부와 상기 축전지(ESS)측정부의 신호를 전달받아 복수개의 축전지(ESS) 중 충전 가능 용량이 높은 축전지(ESS)부터 충전 가능 용량이 낮은 축전지(ESS) 순서로 충전되도록 전기를 분배시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 단계 (b)는, 타임자동개폐기가 축전지(ESS) 및 전력계통부와 연결되어, 설정된 시간에 축전지(ESS)에 저장된 전기를 판매하도록 회로를 동작시키고, 전기 판매가 완료되면 회로를 폐쇄하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 단계 (b)는, 축전지(ESS)측정부가 복수개의 축전지(ESS) 상태를 감지하거나, 복수개의 축전지(ESS)의 불량여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, ESS 연계 타임자동개폐기를 이용한 피크타임 에너지 판매 방법은 신재생 에너지의 당일 축전분은 당일 피크타임에 전량 판매할 수 있다.
또한, 상기 ESS 연계 타임자동개폐기를 이용한 피크타임 에너지 판매 시스템은, ESS 축전 사업을 하면서, 당일 제시간에 전기를 사용하지 아니하면 버려지는 전기를 전기 총발전량 중 예비율을 제외한 일반전기의 남은 전기량을 피크타임 때 자동 판매되는 전기회로를 판매하는 선로에 태양광 발전이 없는 시간에는 예비율 이외의 전기를 타임자동개폐기를 통해 교류전기를 배정받아, ESS 충전기에 충전했다가 전력 피크타임에 자동 판매되는 타임자동개폐기를 통해서 자동판매하며, 스마트 그리드를 통하여 모든 정보화 전력 거래소와 한국전력 및 사용자와 원격 검침과 모든 통신 수단을 통해 한국전력 전기를 태양광 발전이 없는 시간에 ESS 연계 타임자동개폐기를 이용하여 피크타임 때 에너지 판매 시스템을 통하여 ESS 축전 전기를 판매함으로써, 버려지는 전기를 에너지로 변환할 수 있다.
한국전력에 예비율을 제외한 전력량은 자동으로 소멸되므로, 이를 ESS 업자들에게 공급하여 축전하게 하였다가 당일 피크타임에 이용전원으로 사용하는 방법도 있다.
이러한 피크타임 판매방법은 매일 반복될 수 있다.
또한, 이러한 피크타임 에너지 거래를 위한 방법은 프로그램으로 작성할 수 있다. 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.
또한, 피크타임 에너지 판매 방법에 관한 프로그램은 전자장치가 읽을 수 있는 정보저장매체(Readable Media)에 저장되고, 전자장치에 의하여 읽혀지고 실행될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
또한, 상기 도면들에 도시된 구성요소들은 설명의 편의상 확대 또는 축소되어 표시될 수 있으므로, 도면에 도시된 구성요소들의 크기나 형상에 본 발명이 구속되는 것은 아니며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1 : 융복합발전기
2 : 태양광발전부
3 : 신재생에너지
10 : 스텔링 엔진
20 : 이중 피스톤 실린더
30 : 방열부
40 : 포집탱크
50 : 제1 공급관
60 : 제2 공급관
70 : 연결프레임
80 : 순환관
110 : 제1 온도센서
120 : 제2 온도센서
130 : 제3 온도센서
140 : 제4 온도센서
150 : 제5 온도센서
210 : 제1 안전밸브
220 : 제1 펌프
230 : 제1 개폐구
310 : 제2 안전밸브
320 : 제2 펌프
330 : 제2 개폐구
410 : 제1 피스톤
420 : 제2 피스톤
430 : 연결볼트
440 : 너트
450 : 실린더
460 : 유압실
500 : 돌출부
510 : 금속층
520 : 세라믹층
530 : 탄소섬유층
540 : 보온재층
600 : 제어부
610 : 타임자동개폐기
620 : 축전지(ESS)측정부
630 : 분배부
700 : 축전지(ESS)
800 : 전력계통부
900 : 전력거래소
1000 : 한국전력
2 : 태양광발전부
3 : 신재생에너지
10 : 스텔링 엔진
20 : 이중 피스톤 실린더
30 : 방열부
40 : 포집탱크
50 : 제1 공급관
60 : 제2 공급관
70 : 연결프레임
80 : 순환관
110 : 제1 온도센서
120 : 제2 온도센서
130 : 제3 온도센서
140 : 제4 온도센서
150 : 제5 온도센서
210 : 제1 안전밸브
220 : 제1 펌프
230 : 제1 개폐구
310 : 제2 안전밸브
320 : 제2 펌프
330 : 제2 개폐구
410 : 제1 피스톤
420 : 제2 피스톤
430 : 연결볼트
440 : 너트
450 : 실린더
460 : 유압실
500 : 돌출부
510 : 금속층
520 : 세라믹층
530 : 탄소섬유층
540 : 보온재층
600 : 제어부
610 : 타임자동개폐기
620 : 축전지(ESS)측정부
630 : 분배부
700 : 축전지(ESS)
800 : 전력계통부
900 : 전력거래소
1000 : 한국전력
Claims (2)
- ESS 축전 사업을 하면서, 당일 제시간에 전기를 사용하지 아니하면 버려지는 전기인, 전기 총발전량 중 예비율을 제외한 일반전기의 남은 전기량을 ESS 충전기에 충전했다가 피크타임 때 판매하되,
선로를 통하여 전기를 자동판매하며, 태양광 발전이 없는 시간에는 상기 예비율 이외의 전기를 타임자동개폐기를 통해 교류전기를 배정받아, 경부하 시 타임자동개폐기를 통해서 자동판매 하고,
스마트 그리드를 통하여 모든 정보화 전력 거래소와 한국전력 및 사용자와 원격 검침과 모든 통신 수단을 통해 한국전력 전기를 태양광 발전이 없는 시간에 ESS 연계 타임자동개폐기를 이용하여 피크타임 때 에너지 판매 시스템을 통하여 ESS 축전 전기를 판매함으로써, 버려지는 전기를 에너지로 변환하고,
태양광을 이용하여 전기에너지를 생산하는 태양광발전부;
상기 태양광발전부와 연결되고, 상기 태양광발전부에서 발전된 전력 및 신재생에너지가 충전되는 축전지(ESS);
상기 축전지(ESS)와 전력거래소 또는 한국전력과 연결되는 전력계통부;
상기 전력계통부와 상기 축전지(ESS)에 연결되고, 상기 축전지(ESS)의 충전 또는 방전을 위한 양방향 인버터;
상기 양방향 인버터와 상기 축전지(ESS)에 연결되며, 상기 축전지(ESS)의 충전 또는 방전을 위한 양방향 컨버터; 및
상기 양방향 인버터 및 상기 양방향 컨버터를 제어하여, 상기 축전지(ESS)에 저장된 전력을 설정된 시간에 상기 전력거래소 또는 한국전력으로 전송하도록 제어하는 제어부;를 포함하고,
발전을 위한 MPPT 컨버터, 원격단말장치를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 축전지(ESS) 및 상기 전력계통부와 연결되고, 설정된 시간에 상기 축전지(ESS)에 당일 저장된 전기를 당일 전력피크 때 전량 판매하도록 회로를 동작시키고, 전기 판매가 완료되면 상기 회로를 폐쇄하는 타임자동개폐기;
상기 축전지(ESS)의 충전량 상태를 감지하거나, 상기 축전지(ESS)의 충전/방전 동작이 이루어지는 여부를 판단하는 축전지(ESS)측정부; 및
복수개의 축전지(ESS)와 연결되고, 상기 축전지(ESS)측정부의 신호를 전달받아 복수개의 축전지(ESS) 중 충전 가능 용량이 높은 축전지(ESS)부터 충전 가능 용량이 낮은 축전지(ESS) 순서로 충전되도록 전기를 분배시키는 분배부;를 포함하고, 원격검침 되며,
상기 태양광발전부로부터 실시간 발전전력 데이터, 누적 발전전력량 데이터, 상황신호 데이터 및 검출신호에 관한 데이터를 전달받고,
상기 축전지로부터 실시간 충전전력 데이터, 누적 방전전력량 데이터, 상황신호 데이터 및 검출신호에 관한 데이터를 전달받고,
상기 전력거래소 및 한국전력과 전력가격정보 및 전력거래정보를 주고 받는 것을 특징으로 하는 ESS 연계 타임자동개폐기를 이용한 피크타임 에너지 판매 시스템. - 삭제
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160101197A KR101815213B1 (ko) | 2016-08-09 | 2016-08-09 | Ess 연계 타임자동개폐기를 이용한 피크타임 에너지 판매 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160101197A KR101815213B1 (ko) | 2016-08-09 | 2016-08-09 | Ess 연계 타임자동개폐기를 이용한 피크타임 에너지 판매 시스템 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101815213B1 true KR101815213B1 (ko) | 2018-01-05 |
Family
ID=61001571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020160101197A KR101815213B1 (ko) | 2016-08-09 | 2016-08-09 | Ess 연계 타임자동개폐기를 이용한 피크타임 에너지 판매 시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101815213B1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111969625A (zh) * | 2020-07-02 | 2020-11-20 | 国网浙江省电力有限公司嘉兴供电公司 | 一种无感知用户负荷互动调整系统 |
| KR20230090461A (ko) * | 2021-12-15 | 2023-06-22 | 한국에너지기술연구원 | 동시 다중 서비스 제공을 위한 분산전원 장치 및 시스템 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101294686B1 (ko) * | 2012-03-22 | 2013-08-09 | 주식회사 파워큐브 | 자연전력 및 씨티 전원을 이용한 에너지 절약시스템 및 에너지 절약방법 |
-
2016
- 2016-08-09 KR KR1020160101197A patent/KR101815213B1/ko active IP Right Grant
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