KR101922024B1 - Fuel cell system for offshore structures and fuel cell method using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무정전 전력 공급장치로부터의 전력을 구동용 장비에 인가하여 연료전지장치에서 자체 생산된 전기 에너지를 해양 구조물내 전기 장비에 공급함으로써 해양 구조물내 전력 계통의 고장시에도 안정적으로 전력의 공급을 가능하게 한 해양 구조물용 연료전지 공급 시스템 및 이를 이용한 연료전지 공급 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 수소와 산소를 연료 공급원으로 사용하여 전기에너지를 생산하는 연료전지장치; 상기 연료전지장치를 구동시키 위한 구동용 장비를 제어하는 장비 컨트롤러; 해양 구조물내에 설치된 주발전기로부터 공급된 전력을 해당 해양 구조물내에 구비된 전기 장비 및 상기 장비 컨트롤러에 공급하도록 제어하는 배전반; 및 상기 주발전기의 이상시 상기 장비 컨트롤러에 전력을 공급하는 무정전 전력 공급장치를 포함하되, 상기 장비 컨트롤러는 상기 구동용 장비를 제어하여 상기 연료전지장치에서 전기에너지가 생산되면 상기 주발전기와 상기 배전반과의 연결을 차단시키고 상기 연료전지장치와 상기 전기 장비를 연결시키도록 스위치들을 제어하는 것을 특징으로 하는 해양 구조물용 연료전지 공급 시스템이 제공된다.The present invention applies electric power from an uninterruptible power supply to a driving equipment and supplies self-generated electric energy from a fuel cell device to electrical equipment in an offshore structure, thereby stably supplying electric power even in the event of a power system failure in an offshore structure And more particularly, to a fuel cell supply system for an offshore structure and a fuel cell supply method using the same.
According to an embodiment of the present invention, there is provided a fuel cell apparatus using hydrogen and oxygen as a fuel source to produce electric energy; An equipment controller for controlling the driving equipment for driving the fuel cell apparatus; An electric power distribution board for controlling electric power supplied from a main power generator installed in an offshore structure to be supplied to the electric equipment provided in the offshore structure and the equipment controller; And an uninterruptible power supply unit for supplying power to the equipment controller in the event of an abnormality of the main power generator, wherein the equipment controller controls the driving equipment so that when the electric energy is produced in the fuel cell unit, And controls the switches to connect the fuel cell device and the electric equipment. The fuel cell supply system for an offshore structure is provided.

Figure R1020120114644
Figure R1020120114644

Description

해양 구조물용 연료전지 공급 시스템 및 이를 이용한 연료전지 공급 방법{FUEL CELL SYSTEM FOR OFFSHORE STRUCTURES AND FUEL CELL METHOD USING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a fuel cell supply system for an offshore structure, and a fuel cell supply method using the fuel cell.

본 발명은 해양 구조물용 연료전지 공급 시스템 및 이를 이용한 연료전지 공급 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무정전 전력 공급장치로부터의 전력을 구동용 장비에 인가하여 연료전지장치에서 자체 생산된 전기 에너지를 해양 구조물내 전기 장비에 공급함으로써 해양 구조물내 전력 계통의 고장시에도 안정적으로 전력의 공급을 가능하게 한 해양 구조물용 연료전지 공급 시스템 및 이를 이용한 연료전지 공급 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel cell supply system for an offshore structure and a fuel cell supply method using the same, and more particularly, to a fuel cell supply system for an offshore structure, in which electric power from an uninterruptible power supply device is applied to a driving equipment, The present invention relates to a fuel cell supply system for an offshore structure capable of stably supplying electric power even when a power system in an offshore structure fails,

최근 유가의 급등과 기후 변화협약에 따른 환경규제로 대체에너지의 중요성이 크게 부각되고 있는 현실 속에서 연료전지는 이에 대응할 수 있는 차세대 동력 에너지원으로 각광받고 있다.In recent years, the importance of alternative energy has been highlighted due to the surge in oil prices and the environmental regulations under the Convention on Climate Change. Fuel cells are attracting attention as a next-generation power energy source.

연료전지는 수소를 공기중 산소와 화학반응시켜 화학에너지를 전기에너지로 변환시키는 전지이다. 이러한 연료전지는 수소-산소 연료전지도 있지만, 메탄올, 에탄올, 천연가스와 같은 탄화수소계열의 기체연료를 사용하는 연료전지도 있다.A fuel cell is a cell that chemically reacts hydrogen with oxygen in the air to convert chemical energy into electrical energy. Some of these fuel cells are hydrogen-oxygen fuel cells, but some fuel cells use hydrocarbon-based gaseous fuels such as methanol, ethanol, and natural gas.

이러한 기체연료를 사용하는 연료전지는 탄화수소계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소를 연료극(음극)으로 하고, 공기를 공기극(산화극, 양극)으로 사용하는 연료전지도 있다.A fuel cell using such a gaseous fuel includes a fuel cell in which hydrogen contained in a hydrocarbon-based material is used as a fuel electrode (negative electrode) and air is used as an air electrode (oxidizing electrode and anode).

도 1은 종래의 육상에 적용된 연료전지 공급 시스템을 설명하기 위한 도면을 도시하고 있다.FIG. 1 is a view for explaining a conventional fuel cell supply system applied onshore.

도 1을 참조하면, 육상에 적용된 연료전지 공급 시스템(10)은 연료전지장치(11), 장비 컨트롤러(12), 전력을 공급받는 전기 장비(14) 및 전력망(15)을 포함한다. 전기 장비(14)는 전력망(15)에 연결된 공급라인(L)을 통해서 전력망(15)으로부터 전력을 공급받는다. 공급라인(L)과 전기 장비(14) 사이에는 제 1 스위치(19)가 설치된다. 장비 컨트롤러(12)는 전기 장비(14)에 전력 공급이 필요한 경우에 온시키도록 제어할 수 있다. 또한 장비 컨트롤러(12)는 연료전지장치(11)의 운전에 필요한 장비들에 전력을 공급하도록 제 2 스위치(17)에 온제어신호를 제공하고, 연료전지장치(11)와 공급라인(L) 사이에 설치된 제 3 스위치(16)에 오프제어신호를 제공한다. 제 3 스위치(16)와 공급라인(L)사이에 설치된 제 1 변압기(13)는 연료전지장치(11)로부터 자체 생산된 전기에너지를 승압시키고, 장비 컨트롤러(12)와 제 2 스위치(17) 사이에 설치된 제 2 변압기(18)는 전력망(15) 또는 연료전지장치(11)에서 공급된 전력을 감압시키는 역할을 수행한다.Referring to FIG. 1, a fuel cell supply system 10 applied onshore includes a fuel cell device 11, an equipment controller 12, an electric equipment 14 powered by electricity, and a power grid 15. The electrical equipment 14 is powered from the power grid 15 via a supply line L connected to the power grid 15. A first switch 19 is provided between the supply line L and the electrical equipment 14. The equipment controller 12 can control to turn on the electrical equipment 14 when power supply is required. The equipment controller 12 also provides an on-control signal to the second switch 17 to supply power to the equipment necessary for operation of the fuel cell apparatus 11, Control signal to the third switch 16 provided between the first switch 16 and the second switch 16. The first transformer 13 provided between the third switch 16 and the supply line L boosts the self-produced electric energy from the fuel cell device 11 and supplies the electric energy to the equipment controller 12 and the second switch 17, The second transformer 18 installed between the first and second transformers 18 and 19 serves to reduce the power supplied from the power grid 15 or the fuel cell device 11. [

장비 컨트롤러(12)는 연료전지장치(11)를 운전하는데 필요한 전력을 전력망(15)에서 공급받고 연료전지장치(11)에서 전기 에너지가 생산되기 시작한 이후에는 연료전지장치(11)로부터 공급받는다. 특히, 연료전지장치(11)에서 전기 에너지를 생산하는 중에는 연료전지장치(11)에서 자체 생산된 전기 에너지를 장비 컨트롤러(12)에서 공급받아 연료전지장치(11)의 운전에 필요한 전력을 공급할 수 있다.The equipment controller 12 is supplied from the fuel cell device 11 after the electric power required for operating the fuel cell device 11 is supplied from the power grid 15 and the electric energy is generated from the fuel cell device 11. [ Particularly, during the production of the electric energy in the fuel cell device 11, electric energy produced by the fuel cell device 11 is supplied from the equipment controller 12 to supply the electric power required for the operation of the fuel cell device 11 have.

이러한 육상 발전용외에도 선박과 같은 해양 구조물에도 적용이 되어, 해양구조물내에 설치된 주발전기의 고장시 또는 주발전기의 부하를 줄이도록 연료전지장치에서 자체 생산된 전기 에너지를 해양 구조물내에 설치된 전기 장비에 공급할 수 있는 해양 구조물용 연료전지 공급 시스템이 필요한 실정이다.In addition to these offshore power generators, it is also applied to offshore structures such as ships and supplies self-produced electrical energy from fuel cell units to electrical equipment installed in offshore structures, in case of failure of the main generator installed in an offshore structure or to reduce the load on the main generator. A system for supplying fuel cells for offshore structures is needed.

한편, 해양 구조물에 적용할 경우 육상의 전력망과는 달리 송전 계통과 배전 계통을 분리하여야 하므로, 배전 계통 라인을 연료전지장치에서 나오는 출력과 바로 연결하여 사용할 수 없음에 따라 전력계통이 고장날 경우 해양 구조물내에 전기 장비에 전력을 공급할 수 없을 뿐만 아니라 연료전지장치의 운전에 필요한 전력도 공급할 수 없는 실정이다.On the other hand, when applied to an offshore structure, it is necessary to separate the power transmission system and the power distribution system from the power grid on the land, so that the power distribution system line can not be directly connected to the output from the fuel cell device. The electric power can not be supplied to the electric equipment, and the electric power required for the operation of the fuel cell device can not be supplied.

특히, 수소와 산소를 연료공급원으로 사용하는 연료전지시스템 중 MCF(Molten Carbonate Fuel Cell), SOFC(Solid Oxide Fuel Cell) 등과 같은 고온의 연료전지 공급 시스템의 경우 연료전지장치의 운전에 필요로 하는 전력은 항시 공급되어야 하며, 선박 전력 계통의 문제 발생시 연료전지장치의 운전에 필요한 장비에 전력 공급하지 못하는 문제점이 있다.Particularly, in a high-temperature fuel cell supply system such as MCF (Molten Carbonate Fuel Cell) and SOFC (Solid Oxide Fuel Cell) among fuel cell systems using hydrogen and oxygen as a fuel supply source, There is a problem that power supply to equipment necessary for operation of the fuel cell device can not be provided when a problem of the ship power system occurs.

본 발명의 목적은, 무정전 전력 공급장치로부터의 전력을 구동용 장비에 인가하여 연료전지장치에서 자체 생산된 전기 에너지를 해양 구조물내 전기 장비에 공급함으로써 해양 구조물내 전력 계통의 고장시에도 안정적으로 전력의 공급을 가능하게 한 해양 구조물용 연료전지 공급 시스템 및 이를 이용한 연료전지 공급 방법을 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide a fuel cell system capable of supplying electric power generated by a fuel cell apparatus to electric equipment in an offshore structure by applying electric power from an uninterruptible power supply apparatus to a driving apparatus, And a method of supplying a fuel cell using the same.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 수소와 산소를 연료 공급원으로 사용하여 전기에너지를 생산하는 연료전지장치; 상기 연료전지장치를 구동시키 위한 구동용 장비를 제어하는 장비 컨트롤러; 해양 구조물내에 설치된 주발전기로부터 공급된 전력을 해당 해양 구조물내에 구비된 전기 장비 및 상기 장비 컨트롤러에 공급하도록 제어하는 배전반; 및 상기 주발전기의 이상시 상기 장비 컨트롤러에 전력을 공급하는 무정전 전력 공급장치를 포함하되, 상기 장비 컨트롤러는 상기 구동용 장비를 제어하여 상기 연료전지장치에서 전기에너지가 생산되면 상기 주발전기와 상기 배전반과의 연결을 차단시키고 상기 연료전지장치와 상기 전기 장비를 연결시키도록 스위치들을 제어하는 것을 특징으로 하는 해양 구조물용 연료전지 공급 시스템이 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a fuel cell system comprising: a fuel cell apparatus for generating electric energy by using hydrogen and oxygen as a fuel supply source; An equipment controller for controlling the driving equipment for driving the fuel cell apparatus; An electric power distribution board for controlling electric power supplied from a main power generator installed in an offshore structure to be supplied to the electric equipment provided in the offshore structure and the equipment controller; And an uninterruptible power supply unit for supplying power to the equipment controller in the event of an abnormality of the main power generator, wherein the equipment controller controls the driving equipment so that when the electric energy is produced in the fuel cell unit, And controls the switches to connect the fuel cell device and the electric equipment. The fuel cell supply system for an offshore structure is provided.

또한 본 발명의 실시예에 따른 해양 구조물용 연료전지 공급 시스템은 상기 배전반과 연결되어 상기 전기 장비에 전력을 공급하기 위한 공급라인과, 상기 공급라인과 상기 주발전기 사이에 설치된 제 1 스위치와, 상기 공급라인과 상기 연료전지장치 사이에 설치된 제 2 스위치와, 상기 연료전지장치와 상기 장비 컨트롤러 사이에 설치된 제 3 스위치와, 상기 공급라인과 상기 장비 컨트롤러 사이에 설치된 제 4 스위치를 포함하는 것이 바람직하다.Further, a fuel cell supply system for an offshore structure according to an embodiment of the present invention includes a supply line connected to the switchboard to supply electric power to the electric equipment, a first switch installed between the supply line and the main power generator, A second switch provided between the fuel cell device and the fuel cell device, a third switch provided between the fuel cell device and the equipment controller, and a fourth switch provided between the supply line and the equipment controller .

상기 장비컨트롤러는 상기 주발전기로부터의 전력을 공급받도록 상기 제 1 및 제 4 스위치에 온제어신호를 제공하고 상기 제 2 및 제 3 스위치에 오프제어신호를 제공하며, 상기 연료전지장치에서 전기에너지가 공급되도록 상기 제 2 및 제 3 스위치에 온제어신호를 제공하고, 상기 제 1 및 제 4 스위치에 오프제어신호를 제공하는 것이 바람직하다.Wherein the equipment controller provides an on control signal to the first and fourth switches to receive power from the main power generator and provides an off control signal to the second and third switches, It is preferable to provide an on control signal to the second and third switches so as to be supplied, and to provide an off control signal to the first and fourth switches.

상기 장비 컨트롤러는 상기 주발전기의 이상시 상기 제 1 및 제 4 스위치에 오프제어신호를 제공하고, 상기 무정전 전 력공급장치로부터 공급받은 전력으로 상기 구동용 장비를 구동시키도록 제어하는 것이 바람직하다.The apparatus controller preferably provides an off control signal to the first and fourth switches when the main generator is in an abnormal state, and controls the apparatus to drive the apparatus with the power supplied from the uninterruptible power supply.

또한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 수소와 산소를 연료 공급원으로 사용하여 전기에너지를 생산하는 연료전지장치와, 상기 연료전지장치를 구동시키 위한 장비를 제어하는 장비컨트롤러와, 해양 구조물내에 설치된 주발전기로부터 공급된 전력을 해당 해양 구조물내에 구비된 전기 장비 및 상기 장비 컨트롤러에 공급하도록 제어하는 배전반을 포함하는 해양 구조물용 연료전지 공급 시스템을 이용한 연료전지 공급 방법으로서, 상기 주발전기의 이상을 감지하는 단계; 상기 주발전기의 이상이 감지되면 무정전 전력 공급장치를 구동시키는 단계; 상기 주발전기 또는 상기 무정전 전력 공급장치로부터 전력을 공급받아 상기 연료전지장치를 구동시키기 위한 구동용장비에 전력을 인가하는 단계; 및 상기 전력의 인가로 인해 상기 연료전지장치에서 전기에너지가 생산되면 상기 주발전기와 상기 배전반과의 연결을 차단시키고 상기 연료전지장치와 상기 전기 장비를 연결시키도록 스위치들을 제어하는 단계를 포함하는 해양 구조물용 연료전지 공급 시스템을 이용한 연료전지 공급 방법이 제공된다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a fuel cell system comprising: a fuel cell device for producing electric energy using hydrogen and oxygen as a fuel supply source; an equipment controller for controlling equipment for driving the fuel cell device; 1. A method of supplying a fuel cell using a fuel cell supply system for an offshore structure, the method comprising the steps of: detecting an abnormality of the main generator; step; Driving an uninterruptible power supply when an abnormality of the main generator is detected; Supplying electric power to the driving equipment for driving the fuel cell unit by receiving power from the main power generator or the uninterruptible power supply unit; And controlling the switches to disconnect the main generator and the switchboard and to connect the fuel cell device and the electrical equipment when electrical energy is produced in the fuel cell device due to the application of the power, There is provided a fuel cell supplying method using a fuel cell supplying system for a structure.

상기 제어하는 단계는 상기 주발전기로부터의 전력을 공급받도록 상기 배전반과 연결된 공급라인과 상기 주발전기 사이에 설치된 제 1 스위치 및 상기 공급라인과 상기 연료전지장치 사이에 설치된 제 4 스위치에 각각 온 제어신호를 제공하는 단계; 상기 연료전지장치의 출력전력값에 근거하여 상기 연료전지장치에서 전기 에너지의 생산여부를 판단하는 단계; 및 상기 판단하는 단계의 판단결과 상기 연료전지장치에서 전기 에너지가 생산된 경우 상기 연료전지장치에서 생산된 전기에너지가 공급되도록 상기 공급라인과 상기 연료전지장치 사이에 설치된 제 2 스위치와 상기 연료전지장치와 상기 장비 컨트롤러 사이에 설치된 제 3 스위치에 온제어신호를 제공하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.Wherein the control step includes the steps of: providing a first switch provided between the main power generator and a supply line connected to the switchboard so as to receive power from the main power generator, and a fourth switch provided between the supply line and the fuel cell device, ; Determining whether the fuel cell apparatus is producing electric energy based on an output power value of the fuel cell apparatus; And a second switch provided between the supply line and the fuel cell device to supply electric energy produced by the fuel cell device when electric energy is produced in the fuel cell device as a result of the determining step, And providing an on control signal to a third switch installed between the device controller and the device controller.

상기 구동시키는 단계는 상기 제 1 스위치 및 제 4 스위치에 각각 오프제어신호를 제공하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.Preferably, the step of driving includes providing an off control signal to the first switch and the fourth switch, respectively.

본 발명의 실시예에 따르면 무정전 전력 공급장치로부터의 전력을 구동용 장비에 인가하여 연료전지장치에서 자체 생산된 전기 에너지를 해양 구조물내 전기 장비에 공급함으로써 해양 구조물내 전력 계통의 고장시에도 안정적으로 전력의 공급을 가능하게 한 효과가 있다.According to the embodiment of the present invention, by supplying the electric power from the uninterruptible power supply device to the driving equipment and supplying the self-produced electric energy from the fuel cell device to the electric equipment in the offshore structure, It is possible to supply electric power.

또한 본 발명의 실시예에 따르면 환경오염 배출이 거의 없는 연료전지장치에서 생산된 전기 에너지를 해양 구조물내의 전기 장비에 전력공급원으로 사용하기 때문에 친환경 해양 구조물의 운용을 가능하게 한 효과도 있다.In addition, according to the embodiment of the present invention, since the electric energy produced in the fuel cell device with little environmental pollution emission is used as a power supply source for the electric equipment in the offshore structure, it is possible to operate the environmentally friendly offshore structure.

그리고 본 발명의 실시예에 따르면 주발전기의 이상시 무정전 전력 공급장치를 구동시킴에 따라 해양 구조물내의 전력 계통의 문제 발생시 배전반과 연결된 스위치를 차단하고 연료전지장치와 연결된 스위치를 연결시키는 동안 생길 수 있는 전력공백을 해소할 수 있을 뿐만 아니라 연료전지장치로부터 지속적으로 전력 공급을 가능하게 한 효과도 있다.According to an embodiment of the present invention, when an uninterruptible power supply is operated in the event of an abnormality in the main power generator, when a problem of a power system in an offshore structure occurs, a switch connected to the switchboard is cut off and a switch connected to the fuel cell apparatus is connected The power gap can be solved and the power supply can be continuously supplied from the fuel cell device.

도 1은 종래의 육상에 적용된 연료전지 공급 시스템을 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 해양 구조물용 연료전지 공급 시스템을 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 해양 구조물용 연료전지 공급 시스템을 이용한 연료전지 공급 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도.1 is a view for explaining a conventional fuel cell supply system applied onshore,
2 is a view for explaining a fuel cell supply system for an offshore structure according to an embodiment of the present invention;
3 is a flowchart illustrating a method of supplying a fuel cell using a fuel cell supply system for an offshore structure according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 해양 구조물용 연료전지 공급 시스템을 설명하기 위한 도면을 도시하고 있다.2 is a view for explaining a fuel cell supply system for an offshore structure according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 해양 구조물용 연료전지 공급 시스템(50)은 크게 연료전지장치(51)와, 연료전지장치(51)의 운전에 필요한 장비를 제어하는 장비 컨트롤러(52)와, 주발전기(55)로부터 공급된 전력을 분배하는 배전반(56)을 포함하여 구성된다.2, a fuel cell supply system 50 for an offshore structure according to an embodiment of the present invention mainly includes a fuel cell apparatus 51, an equipment controller (not shown) for controlling equipment necessary for operation of the fuel cell apparatus 51 52 for distributing electric power supplied from the main power generator 55, and an electric distribution board 56 for distributing electric power supplied from the main electric generator 55.

연료전지장치(51)는 수소(혹은 연료로 쓰이는 동등 수준의 물질)와 산소(혹은 공기)를 연료 공급원으로 사용하여 전기 에너지를 생산한다. 생산된 전기 에너지는 종래의 디젤 엔진에 비해 Sox, Nox와 같은 환경 오염 배출이 거의 없는 친환경 에너지원이다.The fuel cell device 51 produces electric energy by using hydrogen (or an equivalent level of material used as fuel) and oxygen (or air) as a fuel source. Compared to conventional diesel engines, the generated electric energy is an eco-friendly energy source with little environmental pollution such as Sox and Nox.

장비 컨트롤러(52)는 연료전지장치(51)를 운전시키는 장비, 즉, 공기, 연료 등을 공급하기 위한 장비를 제어한다. 장비에는 예를 들면, 펌프, 에어 밸브 등이 포함된다.The equipment controller 52 controls equipment for supplying the fuel cell device 51, that is, equipment for supplying air, fuel and the like. Equipment includes, for example, pumps, air valves, and the like.

장비 컨트롤러(52)는 연료전지장치(51)의 운전에 필요한 전력을 배전반(56)으로부터 공급받는다. 배전반(56)은 주발전기(55)로부터 전력을 공급받고, 공급받은 전력을 해양 구조물내에 설치된 전기 장비(54)에 분배한다. 전기 장비(54)는 배전반(56)에 연결된 공급라인(L)에 연결되고, 전기 장비(54)와 공급라인(L) 사이에는 구동조절스위치(61)가 설치된다. 장비 컨트롤러(52)는 구동조절스위치(61)를 제어하여 전기 장비(54)로의 전력 공급 여부를 단속할 수 있다.The equipment controller 52 receives the electric power required for operation of the fuel cell device 51 from the switchboard 56. The switchboard 56 receives power from the main power generator 55 and distributes the supplied power to the electrical equipment 54 installed in the offshore structure. The electrical equipment 54 is connected to a supply line L connected to the switchboard 56 and a drive control switch 61 is provided between the electrical equipment 54 and the supply line L. The equipment controller 52 can control the drive control switch 61 to interrupt the power supply to the electric equipment 54. [

주발전기(55)와 배전반(56) 사이에는 제 1 스위치(62)가 설치된다.A first switch (62) is provided between the main generator (55) and the switchboard (56).

장비 컨트롤러(52)는 연료전지장치(51)에서 전기 에너지가 생산되기 이전에 제 1 스위치(62)에 온제어신호를 제공하고, 연료전지장치(51)에서 전기 에너지가 생산된 이후에는 제 1 스위치(62)에 오프제어신호를 제공하여 주발전기(55)로부터의 전력 공급을 차단시키도록 한다.The equipment controller 52 provides an on-control signal to the first switch 62 before the electrical energy is produced in the fuel cell device 51, And supplies an off control signal to the switch 62 to interrupt the power supply from the main power generator 55. [

주발전기(55)로부터 공급된 전력을 기반으로 연료전지장치(51)의 운전에 필요한 장비, 예를 들면 펌프, 에어밸브 등을 구동시켜 연료전지장치(51)에서 수소와 산호의 화학 반응으로 전기 에너지를 생산한다.For example, a pump, an air valve, etc. necessary for the operation of the fuel cell apparatus 51 based on the electric power supplied from the main power generator 55, It produces energy.

연료전지장치(51)에서 전기 에너지의 생산여부는 장비 컨트롤러(52)에서 모니터링한다. 장비 컨트롤러(52)는 연료전지장치(51)로부터 출력되는 전압과 전류값을 측정하고 측정된 전압과 전류값을 근거로 하여 전기 에너지의 생산 여부를 판단할 수 있다.Whether the electric energy is produced in the fuel cell device 51 is monitored by the equipment controller 52. The equipment controller 52 can measure the voltage and the current value output from the fuel cell device 51 and determine whether the electric energy is produced based on the measured voltage and current value.

특히 장비 컨트롤러(52)는 연료전지장치(51)에서 전기 에너지가 생산된 경우로 판단되면 제 1 스위치(62)에 오프제어신호를 제공하고, 배전반(56)에 연결된 공급라인(L)과 연결된 장비조절스위치(57) 중 제 4 스위치(572)에 오프제어신호를 제공한다. 반면 장비 컨트롤러(52)는 연료전지장치(51)에서 생산된 전기 에너지가 전기 장비(54) 및 구동용 장비(미도시)에 공급되도록 장비조절스위치(57 중 제 3 스위치(571)에 온제어신호를 제공하고, 연료전지장치(51)와 공급라인(L) 사이에 설치된 제 2 스위치(58)에 온제어신호를 제공한다. 이에 따라, 공급라인(L)에 연결된 복수의 전기 장비(54)는 연료전지장치(51)에서 제 1 변압기(53)를 거쳐 승압된 전력을 공급받는다. 아울러 연료전지장치(51)에서 제 1 변압기(53)를 거쳐 승압된 전력은 제 3 스위치(571) 및 제 2 변압기(60)를 거쳐 장비 컨트롤러(52)에서 공급받는다. 장비 컨트롤러(52)는 연료전지장치(51)에서 공급된 전력을 기반으로 연료전지장치(51)의 운전에 필요한 장비들의 특성에 맞춰 전력을 공급하도록 제어한다. 여기서 제 2 변압기(60)는 제 1 변압기(53) 및 제 3 스위치(571)를 거친 전력을 감압시키는 변압기이다.Particularly, when it is judged that the electric energy is produced in the fuel cell device 51, the equipment controller 52 supplies an off control signal to the first switch 62 and is connected to the supply line L connected to the switchboard 56 And provides an off control signal to the fourth switch 572 of the device control switches 57. [ On the other hand, the equipment controller 52 controls to turn on the third switch 571 of the equipment control switch 57 so that the electric energy produced by the fuel cell device 51 is supplied to the electric equipment 54 and the driving equipment Signal and provides an on control signal to the second switch 58 provided between the fuel cell device 51 and the supply line L. Thereby a plurality of electrical equipment 54 connected to the supply line L Is supplied from the fuel cell device 51 via the first transformer 53. The power that is boosted from the fuel cell device 51 through the first transformer 53 is supplied to the third switch 571, And the second transformer 60. The equipment controller 52 determines the characteristics of the equipment required for operation of the fuel cell apparatus 51 based on the power supplied from the fuel cell apparatus 51 The second transformer 60 is controlled by the first transformer 53 and the third transformer 53. [ A transformer to reduce the pressure in the power passed through the values (571).

이상에서는 주발전기(55)의 이상없이 정상적으로 주발전기(55)로부터 전력을 장비 컨트롤러(52)에서 공급받지만, 주발전기(55)의 이상으로 감지되면 장비 컨트롤러(52)에 연결된 무정전 전력 공급장치(59)에 구동신호를 제공한다.The power is normally supplied from the main power generator 55 from the main controller 55 without abnormality of the main power generator 55 but if the abnormality of the main power generator 55 is detected, the uninterruptible power supply device 59 as shown in FIG.

상술된 장비 컨트롤러(52)는 주발전기(55)의 운전 상태를 모니터링할 수 있으며, 주발전기(55)의 운전상태에 이상이 감지되면 무정전 전력 공급장치(59)에 제공된 구동신호에 따라 무정전 전력 공급장치(59)로부터 전력을 공급받는다.The above-described equipment controller 52 can monitor the operating state of the main power generator 55. When an abnormality is detected in the operating state of the main power generator 55, the uninterruptible power supply 59 supplies the uninterruptible power And is supplied with electric power from the supply device 59.

장비 컨트롤러(52)는 무정전 전력 공급장치(59)의 구동과 함께 주발전기(55)와 배전반(56) 사이에 설치된 제 1 스위치(62)에 오프제어신호를 제공하고, 배전반(56)에 연결된 공급라인(L)과 장비 컨트롤러(52) 사이에 설치된 제 4 스위치(572)에도 오프제어신호를 제공하여 주발전기(55)에서의 전력 공급을 차단한다.The equipment controller 52 provides an off control signal to the first switch 62 installed between the main generator 55 and the switchboard 56 together with the driving of the uninterruptible power supply 59 and is connected to the switchboard 56 Off control signal to the fourth switch 572 provided between the supply line L and the equipment controller 52 to cut off the power supply from the main power generator 55. [

이때 장비 컨트롤러(52)는 무정전 전력 공급장치(59)를 구동시켜 주발전기(55)의 전력 공급을 차단하도록 제 1 및 제 4 스위치(62, 572)에 오프제어신호를 제공하면서 연료전지장치(51)와 장비 컨트롤러(52) 사이에 설치된 제 2 및 제 3 스위치(58, 571)에 온제어신호를 제공하는 사이에 생길 수 있는 전력 공백을 해소할 수 있다. 특히 이와 같은 무정전 전력 공급장치(59)를 통하여 배전반(56)으로부터 전력 중단시에도 전력 중단 발생을 방지할 수 있다.At this time, the equipment controller 52 drives the uninterruptible power supply 59 to supply the off-control signal to the first and fourth switches 62 and 572 to shut off the power supply to the main power generator 55, 51 and the equipment controller 52, the power gap that may occur during the supply of the on-control signal to the second and third switches 58, 571 can be eliminated. Particularly, it is possible to prevent the occurrence of power interruption even when power is interrupted from the switchboard 56 through the uninterruptible power supply 59. [

이와 같은 구성을 갖는 해양 구조물용 연료전지 공급 시스템을 이용한 연료전지 공급 방법을 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.A method of supplying a fuel cell using a fuel cell supply system for an offshore structure having such a configuration will be described with reference to FIG.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 공급 시스템을 이용한 연료전지 공급 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 도시하고 있다.3 is a flowchart illustrating a method of supplying a fuel cell using a fuel cell supply system according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 장비 컨트롤러(52)는 해양 구조물내 전력계통에 문제가 발생되었는지 여부를 판단한다(S11). 즉 장비 컨트롤러(52)는 주발전기(55)의 전력을 모니터링하여 주발전기(55)의 전력계통에 문제가 있는지를 판단할 수 있다.Referring to FIG. 3, the equipment controller 52 determines whether a problem has occurred in the power system in the offshore structure (S11). That is, the equipment controller 52 may monitor the power of the main power generator 55 to determine whether there is a problem with the power system of the main power generator 55. [

장비 컨트롤러(52)는 전력계통에 문제가 발생된 경우 주발전기(55)의 전력 공급을 차단시키고 무정전 전력 공급장치(59)를 구동시키도록 제어한다(S14). 이때, 장비 컨트롤러(52)는 주발전기(55)와 공급라인(L) 사이에 설치된 제 1 스위치(62)에 오프제어신호를 제공하고, 공급라인(L)과 장비 컨트롤러 사이에 설치된 제 4 스위치(572)에 오프제어신호를 제공하여 주발전기(55)로부터 전력 공급을 원천적으로 차단할 수 있다. 주발전기(55)의 전력 공급을 차단하면서 연료전지장치(51)와 연결된 제 2 및 제 3 스위치(58, 571)에는 온 제어신호를 제공한다. 따라서, 주발전기(55)의 고장시에도 안정적으로 연료전지장치(51)의 운전에 필요한 전력의 공급을 유지할 수 있다. 특히 무정전 전력공급장치(59)의 구동에 따라 배전반(56)의 전력 중단시 연료전지장치(51)에서 전기 장비로의 전력 공급이 가능하도록 전환시 생길 수 있는 전력 공백을 해소할 수 있다.The equipment controller 52 controls the main power generator 55 to shut off the power supply and drive the uninterruptible power supply 59 when a problem occurs in the power system (S14). At this time, the equipment controller 52 provides an OFF control signal to the first switch 62 provided between the main generator 55 and the supply line L, and supplies the OFF control signal to the fourth switch It is possible to provide an off control signal to the main power generator 572 to essentially shut off the power supply from the main power generator 55. [ And provides on control signals to the second and third switches 58 and 571 connected to the fuel cell apparatus 51 while interrupting the power supply of the main generator 55. [ Therefore, even when the main generator 55 fails, the supply of electric power necessary for the operation of the fuel cell stack 51 can be stably maintained. In particular, the power vacancy that may occur when the uninterruptible power supply 59 is driven to allow power supply from the fuel cell device 51 to the electrical equipment during power interruption of the switchboard 56 can be eliminated.

장비 컨트롤러(52)는 전력계통에 문제가 발생되지 않은 경우 주발전기(55)로부터 전력을 공급받는다(S13). 이때 장비 컨트롤러(52)는 제 1 스위치(62)에 온제어신호를 제공하여 주발전기(55)로부터 공급된 전력을 배전반(56)에서 수집하고, 수집된 전력을 공급라인(L)에 연결된 복수의 전기 장비(54)에 공급하도록 제어한다. 공급라인(L)과 복수의 전기 장비(54) 사이에는 각각 구동조절스위치(61)가 설치되어 있어, 장비 컨트롤러(52)에 의해 구동조절스위치(61)가 제어된다.The equipment controller 52 receives power from the main power generator 55 when no problem occurs in the power system (S13). At this time, the equipment controller 52 provides an ON control signal to the first switch 62 to collect the power supplied from the main power generator 55 in the switchboard 56 and to supply the collected power to a plurality of To the electrical equipment 54 of the vehicle. A drive control switch 61 is provided between the supply line L and the plurality of electrical equipment 54 so that the drive controller 61 is controlled by the equipment controller 52.

장비 컨트롤러(52)는 무정전 전력 공급장치(59) 또는 주발전기(55)로부터 공급된 전력을 기반으로 연료전지장치(51)의 운전에 필요로 하는 구동용 장비에 전력을 인가한다(S15).The equipment controller 52 applies power to the driving equipment required for operation of the fuel cell unit 51 based on the power supplied from the uninterruptible power supply unit 59 or the main power generator 55 (S15).

이후 장비 컨트롤러(52)는 구동용 장비의 구동에 따라 연료전지장치(51)에서 전기 에너지가 생산되었는지 여부를 판단한다(S17). 장비 컨트롤러(52)는 연료전지장치(51)에서 출력되는 전압과 전류를 측정한 측정값을 수신하여 미리 설정된 기준치와 비교하여 전기 에너지가 생산되었는지 여부를 판단할 수 있다.Thereafter, the equipment controller 52 determines whether electric energy is produced in the fuel cell device 51 according to driving of the driving equipment (S17). The equipment controller 52 may receive the measurement value of the voltage and current output from the fuel cell device 51 and compare the measurement value with a preset reference value to determine whether the electrical energy has been produced.

장비 컨트롤러(52)는 연료전지장치(51)에서 전기 에너지가 생산되지 않은 경우로 판단되면 상술된 S15 단계로 프로세스를 이동한다. 즉, 장비 컨트롤러(52)는 전기 에너지의 생산이전으로 인식하고, 무정전 전력 공급장치(59) 또는 주발전기(55)로부터 전력을 공급받아서 연료전지장치(51)의 운전에 필요한 장비를 구동시키도록 전력을 인가한다.If it is determined that the electric energy is not produced in the fuel cell device 51, the equipment controller 52 moves the process to the step S15 described above. In other words, the equipment controller 52 recognizes that the electric energy has been produced beforehand, and receives power from the uninterruptible power supply 59 or the main power generator 55 to drive the equipment necessary for the operation of the fuel cell apparatus 51 Power is applied.

장비 컨트롤러(52)는 연료전지장치(51)에서 전기 에너지가 생산된 경우로 판단되면 연료전지장치(51)에서 생산된 전기에너지를 자체와 전기 장비(54)에 공급되도록 스위치들을 제어한다(S19).The equipment controller 52 controls the switches to be supplied with the electric energy produced by the fuel cell device 51 itself and the electric equipment 54 when it is determined that the electric energy is produced in the fuel cell device 51 ).

여기서 제어되는 스위치들은 배전반(56)과 연결된 공급라인(L)과 주발전기(55) 사이에 설치된 제 1 스위치(62), 장비 컨트롤러(52)에 연결된 장비조절스위치(57) 및 연료전지장치(51)에 연결된 제 2 스위치(58)이다. 장비조절스위치(57)는 연료전지장치(51)와 연결된 제 3 스위치(571)와, 배전반(56)에 이어진 공급라인(L)과 연결된 제 4 스위치(572)이며, 나아가 전기 장비(54)와 각각 연결된 구동조절스위치(61)도 포함된다.The switches to be controlled here include a first switch 62 provided between the supply line L connected to the switchboard 56 and the main generator 55, an equipment control switch 57 connected to the equipment controller 52, 51). The equipment control switch 57 is a third switch 571 connected to the fuel cell apparatus 51 and a fourth switch 572 connected to the supply line L connected to the switchboard 56. Further, And a drive control switch 61 connected to the drive control switch 61, respectively.

구체적으로 장비 컨트롤러(52)는 제 1 및 제 4 스위치(62, 571)에 오프제어신호를 제공하고, 제 2 및 제 3 스위치(58, 571)에 온제어신호를 제공한다. 이에 따라 주발전기(55)로부터의 전력 공급을 차단시키고 연료전지장치(51)에서 생산된 전기 에너지를 해양 구조물내 설치된 전기 장비(54) 및 장비 컨트롤러(52)에 공급할 수 있다. Specifically, the equipment controller 52 provides an off control signal to the first and fourth switches 62 and 571 and provides an on control signal to the second and third switches 58 and 571. The power supply from the main generator 55 is cut off and the electric energy produced by the fuel cell apparatus 51 can be supplied to the electric equipment 54 and the equipment controller 52 installed in the offshore structure.

따라서, 연료전지장치(51)의 운용중에 전력 계통에 고장이 발생하여 해양 구조물 전력 계통으로부터 차단될 경우에도 자체 생산된 전력을 안정적으로 전기 장비(54)에 공급할 수 있어 해양 구조물내에 설치된 전기 장비를 안정적으로 운용할 수 있다.Therefore, even if the power system is broken during operation of the fuel cell system 51 and is disconnected from the power system of the offshore structure, the self-produced power can be stably supplied to the electrical equipment 54, Stable operation is possible.

이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.The invention being thus described, it will be obvious that the same way may be varied in many ways. Such modifications are intended to be within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

50 : 해양 구조물용 연료전지 공급 시스템 51 : 연료전지장치
52 : 장비 컨트롤러 53 : 제 1 변압기
54 : 전기 장비 55 : 주발전기
56 : 배전반 57 : 장비조절스위치
571 : 제 3 스위치 572 : 제 4 스위치
58 : 제 2 스위치 59 : 무정전 전력 공급장치
60 : 제 2 변압기 61 : 구동조절스위치
62 : 제 1 스위치50: Fuel cell supply system for offshore structure 51: Fuel cell device
52: equipment controller 53: first transformer
54: Electrical equipment 55: Primary generator
56: Switchboard 57: Equipment control switch
571: third switch 572: fourth switch
58: second switch 59: uninterruptible power supply
60: second transformer 61: drive control switch
62: first switch

Claims (7)

수소와 산소를 연료 공급원으로 사용하여 전기에너지를 생산하는 연료전지장치;
상기 연료전지장치를 구동시키 위한 구동용 장비를 제어하는 장비 컨트롤러;
해양 구조물내에 설치된 주발전기로부터 공급된 전력을 해당 해양 구조물내에 구비된 전기 장비 및 상기 장비 컨트롤러에 공급하도록 제어하는 배전반;
상기 주발전기의 이상시 상기 장비 컨트롤러에 전력을 공급하는 무정전 전력 공급장치;
상기 배전반과 연결되어 상기 전기 장비에 전력을 공급하기 위한 공급라인;
상기 공급라인과 상기 주발전기 사이에 설치된 제 1 스위치;
상기 공급라인과 상기 연료전지장치 사이에 설치된 제 2 스위치;
상기 연료전지장치와 상기 장비 컨트롤러 사이에 설치된 제 3 스위치; 및
상기 공급라인과 상기 장비 컨트롤러 사이에 설치된 제 4 스위치;를 포함하고,
상기 장비 컨트롤러는,
상기 구동용 장비를 제어하여 상기 연료전지장치에서 전기에너지가 생산되면 상기 주발전기와 상기 배전반과의 연결을 차단시키고 상기 연료전지장치와 상기 전기 장비를 연결시키도록 스위치들을 제어하고,
상기 주발전기로부터의 전력을 공급받도록 상기 제 1 및 제 4 스위치에 온제어신호를 제공하고 상기 제 2 및 제 3 스위치에 오프제어신호를 제공하며, 상기 연료전지장치에서 전기에너지가 공급되도록 상기 제 2 및 제 3 스위치에 온제어신호를 제공하고, 상기 제 1 및 제 4 스위치에 오프제어신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 해양 구조물용 연료전지 공급 시스템.A fuel cell device that uses hydrogen and oxygen as a fuel source to produce electric energy;
An equipment controller for controlling the driving equipment for driving the fuel cell apparatus;
An electric power distribution board for controlling electric power supplied from a main power generator installed in an offshore structure to be supplied to the electric equipment provided in the offshore structure and the equipment controller;
An uninterruptible power supply for supplying power to the equipment controller in the event of a failure of the main power generator;
A supply line connected to the switchboard to supply electric power to the electric equipment;
A first switch installed between the supply line and the main generator;
A second switch installed between the supply line and the fuel cell device;
A third switch provided between the fuel cell device and the equipment controller; And
And a fourth switch disposed between the supply line and the equipment controller,
The equipment controller comprises:
Controlling the driving equipment to shut off the connection between the main power generator and the switchboard when electric energy is generated in the fuel cell device and to control the switches to connect the fuel cell device and the electric equipment,
The first and fourth switches are provided with on-control signals to provide power to the first and fourth switches and to the second and third switches to receive power from the main power generator, 2, and the third switch, and provides an off control signal to the first and fourth switches. 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 장비 컨트롤러는
상기 주발전기의 이상시 상기 제 1 및 제 4 스위치에 오프제어신호를 제공하고, 상기 무정전 전력공급장치로부터 공급받은 전력으로 상기 구동용 장비를 구동시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 해양 구조물용 연료전지 공급 시스템.The method according to claim 1,
The equipment controller
Wherein the controller controls the first and fourth switches to provide an off control signal when the main generator is in an abnormal state and to drive the driving equipment with the power supplied from the uninterruptible power supply. Supply system. 수소와 산소를 연료 공급원으로 사용하여 전기에너지를 생산하는 연료전지장치와, 상기 연료전지장치를 구동시키 위한 장비를 제어하는 장비컨트롤러와, 해양 구조물내에 설치된 주발전기로부터 공급된 전력을 해당 해양 구조물내에 구비된 전기 장비 및 상기 장비 컨트롤러에 공급하도록 제어하는 배전반을 포함하는 해양 구조물용 연료전지 공급 시스템을 이용한 연료전지 공급 방법으로서,
상기 주발전기의 이상을 감지하는 단계;
상기 주발전기의 이상이 감지되면 무정전 전력 공급장치를 구동시키는 단계;
상기 주발전기 또는 상기 무정전 전력 공급장치로부터 전력을 공급받아 상기 연료전지장치를 구동시키기 위한 구동용장비에 전력을 인가하는 단계; 및
상기 전력의 인가로 인해 상기 연료전지장치에서 전기에너지가 생산되면 상기 주발전기와 상기 배전반과의 연결을 차단시키고 상기 연료전지장치와 상기 전기 장비를 연결시키도록 스위치들을 제어하는 단계;를 포함하며,
상기 제어하는 단계는,
상기 주발전기로부터의 전력을 공급받도록 상기 배전반과 연결된 공급라인과 상기 주발전기 사이에 설치된 제 1 스위치 및 상기 공급라인과 상기 연료전지장치 사이에 설치된 제 4 스위치에 각각 온 제어신호를 제공하는 단계;
상기 연료전지장치의 출력전력값에 근거하여 상기 연료전지장치에서 전기 에너지의 생산여부를 판단하는 단계; 및
상기 판단하는 단계의 판단결과 상기 연료전지장치에서 전기 에너지가 생산된 경우 상기 연료전지장치에서 생산된 전기에너지가 공급되도록 상기 공급라인과 상기 연료전지장치 사이에 설치된 제 2 스위치와 상기 연료전지장치와 상기 장비 컨트롤러 사이에 설치된 제 3 스위치에 온제어신호를 제공하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 해양 구조물용 연료전지 공급 시스템을 이용한 연료전지 공급 방법.A fuel cell device for generating electric energy by using hydrogen and oxygen as a fuel supply source, an equipment controller for controlling equipment for driving the fuel cell device, and an electric power generator for supplying electric power supplied from the main generator installed in the offshore structure, A method for supplying a fuel cell using a fuel cell supply system for an offshore structure, the method comprising the steps of:
Detecting an abnormality of the main generator;
Driving an uninterruptible power supply when an abnormality of the main generator is detected;
Supplying electric power to the driving equipment for driving the fuel cell unit by receiving power from the main power generator or the uninterruptible power supply unit; And
And controlling the switches to shut off the connection between the main generator and the switchboard and to connect the fuel cell device and the electrical equipment when electrical energy is generated in the fuel cell device due to the application of the power,
Wherein the controlling comprises:
Providing a turn-on control signal to each of a first switch installed between a supply line connected to the switchboard and the main power generator to receive power from the main power generator, and a fourth switch installed between the supply line and the fuel cell device;
Determining whether the fuel cell apparatus is producing electric energy based on an output power value of the fuel cell apparatus; And
A second switch provided between the supply line and the fuel cell device such that electric energy produced by the fuel cell device is supplied when electric energy is produced in the fuel cell device, And providing an on-control signal to a third switch installed between the equipment controllers. ≪ Desc / Clms Page number 19 > 삭제delete 청구항 5에 있어서,
상기 구동시키는 단계는
상기 제 1 스위치 및 제 4 스위치에 각각 오프제어신호를 제공하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 해양 구조물용 연료전지 공급 시스템을 이용한 연료전지 공급 방법.The method of claim 5,
The step of driving
And providing an off control signal to the first switch and the fourth switch, respectively, when the fuel cell is turned off.
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