KR101994097B1 - Energy storage power generating system and method by liquefaction, regasification and expansion process of air - Google Patents

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류주열
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김진일
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Abstract

The present invention relates to an energy storage and generation system using air liquefaction, regasification, and expansion and a method thereof. According to the present invention, the system comprises: a hot thermal storage tank (hereinafter, referred to as an HTS tank) storing thermal energy generated from an air liquefaction process of compressing and cooling inducted air by multiple times to liquefy the inducted air; a cold thermal storage tank (hereinafter, referred to as a CTS tank) storing cold generated from a regasification and generation process of regasifying the air liquefied in the air liquefaction process to heat and expand the regasified air multiple times; an auxiliary HTS tank arranged separately from the HTS tank and collecting a part of the thermal energy generated from the air liquefaction process; and an auxiliary CTS tank arranged separately from the CTS tank and collecting a part of the cold generated from the regasification and generation process. Accordingly, a plan for efficiently using an available heat source of each process can be devised.

Description

공기의 액화, 재기화 및 팽창 과정에 의한 에너지 저장과 발전 시스템 및 방법 {ENERGY STORAGE POWER GENERATING SYSTEM AND METHOD BY LIQUEFACTION, REGASIFICATION AND EXPANSION PROCESS OF AIR}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an energy storage and power generation system and method by liquefaction, regeneration, and expansion of air,

본 발명은 공기의 액화, 재기화 및 팽창 과정에 의한 에너지 저장과 발전 시스템 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a system and method for energy storage and generation by air liquefaction, regeneration and expansion processes.

유용도 및 활용도에 있어 가장 가치가 높은 에너지의 형태는 전기이며, 반대로 가치가 가장 낮은 형태는 열이다.The most valuable form of energy in utility and utility is electricity, while the least valuable form is heat.

그 이유는 전기는 모든 에너지의 형태로 전환될 수 있지만 열은 순수하게는 다른 에너지로 전환이 불가능하고 수단을 동원할 때 손실이 심하기 때문이다. The reason is that electricity can be converted to all energy forms, but heat can not be converted to other energy in a pure way, and losses are heavy when mobilizing means.

따라서, 한 국가의 에너지 공급은 전기에너지의 형태로 공급되고 있는데, 그 수요가 유동적이고 밤과 낮의 수요량 변화도 심각하여 공급과 수요의 불균형이 발생한다.Therefore, the energy supply of a country is supplied in the form of electric energy, the demand is fluid, and the change in demand of night and day is serious, which causes an imbalance of supply and demand.

그러나 전기에너지가 모든 에너지의 형태로 전환이 가능할지라도, 가장 가치가 높은 전기 에너지 그 자체로는 에너지를 저장할 수 없는 것이다. However, even though electrical energy can be converted to all forms of energy, the most valuable electrical energy itself can not store energy.

따라서, 수요량이 낮은 시간대에 전기를 다른 에너지 형태로 전환하여 에너지를 저장하고, 수요량이 많은 시간대에는 저장된 에너지를 활용하여 비록 효율이 낮더라도 전기에너지의 형태로 다시 전환시켜 에너지 공급량을 늘리는 것은 한 국가의 에너지풀(energy pool)을 유연하고 효율적으로 되게 한다.Therefore, it is necessary to save energy by converting electricity into another energy type at a time when demand is low, and to increase the energy supply by converting stored energy into electric energy even if efficiency is low, Thereby making the energy pool of the system more flexible and efficient.

한편, 공기, 수소 외 혼합가스인 천연가스 등은 극저온에서 액화되며 액화를 위한 압축과정 등에서 많은 전기 에너지가 소모된다.On the other hand, natural gas, which is a mixed gas of air and hydrogen, is liquefied at a very low temperature and consumes a lot of electric energy in a compression process for liquefaction.

그러나 액화가스를 재기화하여 발생된 가스의 에너지를 팽창과정을 통해 전력을 생산함으로써 액화과정에서 소모된 에너지의 일부를 회수할 수 있다.However, some of the energy consumed in the liquefaction process can be recovered by regenerating the liquefied gas and producing power through the process of expanding the energy of the generated gas.

잉여 전기를 사용하여 에너지를 저장하는 방법에 있어 그 용량을 고려했을 때 한 국가의 전력 공급망(Grid)에 활용할 수 있는 수준의 대용량일 경우, 공급에 제한이 없는 대기에 존재하는 공기를 액화시켜 액화공기의 형태로 저장하는 것을 들 수 있다.Considering the capacity of the energy storage system using surplus electricity, when it is large enough to be used in a power supply grid (Grid) of a country, And storage in the form of air.

구체적 실시예로서는 액화공기 에너지 저장 시스템(Liquified Air Energy Storage, 이하 LAES)을 들 수 있다.As a concrete example, a liquefied air energy storage system (LAES) is exemplified.

LAES는 상온의 공기를 잉여 전기가 많은 밤 시간대에 사용하여 압축과 응축 과정을 통해 액화공기의 형태로 에너지를 저장한 후 전력수요가 많은 낮 시간대에 저장된 액화공기를 기화하고 팽창시켜서 터빈을 통해 발전하는 방법이다. LAES uses air at room temperature during nighttime with surplus electricity, stores energy in the form of liquefied air through compression and condensation processes, and evaporates and expands the liquefied air stored in daytime with high power demand. .

일반적인 공기 액화, 재기화 및 팽창 과정에 의한 에너지 저장과 발전 시스템은 도 3과 같다.The energy storage and power generation system by general air liquefaction, regeneration and expansion process is shown in Fig.

참고로, 도 3에서 "FCV"는 유량제어 밸브를, "CV"는 체크밸브를 각각 나타내며, 도 3에서 각 구성요소별로 붙여진 명칭, 즉 "필터", "1단 압축기", "2단 압축기", "재순환 압축기", "저압 터빈", "줄-톰슨 밸브", "액화 공기 저장 탱크", "펌프" 및 "부스터" 등과 함께 "FCV" 및 "CV"는 후술할 도 1 및 도 2에도 동일하게 적용키로 한다.3, " FCV "represents a flow control valve and" CV "represents a check valve. In FIG. 3, FCV " and "CV" together with "Recirculating Compressor "," Low Pressure Turbine ", "Row-Thomson Valve "," Liquefied Air Storage Tank & .

일반적으로 공기 액화 공정과 재기화 및 발전 공정은 별개로 운전되지만, 각각의 공정을 운전하기 위하여는 다른 공정으로부터 얻어진 고온 열원의 저장과 냉열의 저장이 필요하며, 이것은 각 공정을 운전하는데 구속 조건으로 연결되어 있는 커플링(coupling) 상태라 할 수 있다.In general, the air liquefaction process and the regeneration and power generation processes operate separately. However, in order to operate each process, it is necessary to store a high-temperature heat source obtained from another process and to store cold heat, It can be said to be a connected coupling state.

따라서, 따라서 액화와 재기화 및 발전 공정이 모두 설계된 대로 운전이 되어야지만 이론적으로 계산된 효율(공기 액화 공정에 투입된 전력 대비 얻어진 발전량의 비율)을 낼 수 있으나 적용하고자 하는 시스템은 다른 플랜트와 달리 특이점이 존재한다.Therefore, although the liquefaction, regeneration and power generation processes should be operated as designed, the theoretically calculated efficiency (the ratio of the power generation to the power input to the air liquefaction process) can be obtained. However, unlike other plants, Lt; / RTI >

일반적 가스 플랜트, 특히 극저온 액화 플랜트의 경우 운전 후 정상상태까지 도달하기 위한 많은 시간이 필요하나 한번 운전하면 1년 정도는 정지 없이 연속운전을 하게 된다.In general gas plants, especially cryogenic liquefaction plants, it takes a lot of time to reach the steady state after operation.

따라서 비정상 상태에서 에너지 손실이 많더라도 정상 상태의 운전 시간에 비해 그 기간이 매우 짧으므로 비정상상태에서의 문제점이 크게 부각되지 않는다.Therefore, even if there is a large amount of energy loss in an abnormal state, since the period is very short compared to the normal operation time, the problem in the abnormal state does not appear much.

따라서, 도 3에 도시된 바와 같은 시스템의 문제점을 해결하기 위해서는 도 3의 압축 과정에서의 중간 냉각기(201) 및 냉각기(202)와, 발전 과정에서의 가열기(301) 및 재가열기(302)를 대신해 공정에서 얻을 수 있는 열원을 활용하는 방안을 강구할 필요가 있는 것이다.Therefore, in order to solve the problem of the system shown in FIG. 3, the intercooler 201 and the cooler 202 in the compression process of FIG. 3, the heater 301 and the reheater 302 in the power generation process Instead, it is necessary to find a way to utilize the heat source that can be obtained from the process.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 발명된 것으로, 각 공정별로 얻을 수 있는 열원의 효율적인 활용 방안을 강구할 수 있는 공기의 액화, 재기화 및 팽창 과정에 의한 에너지 저장과 발전 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide an energy storage and power generation system and method by liquefaction, regeneration, and expansion of air, .

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 흡입된 공기를 복수회 압축 및 냉각시켜 액화하는 공기 액화 공정으로부터 발생되는 열에너지를 저장하는 고온 열원 저장 탱크(Hot Thermal Storage Tank, 이하 HTS 탱크); 상기 공기 액화 공정에서 액화된 공기를 재기화시켜 복수회 가열 및 팽창시키는 재기화 및 발전 공정으로부터 발생되는 냉열을 저장하는 냉열 저장 탱크(Cold Thermal Storage Tank, 이하 CTS 탱크); 상기 HTS 탱크와 별개로 구비되며, 상기 공기 액화 공정에서 발생되는 열에너지의 일부를 회수하는 보조 HTS 탱크(Auxiliary Hot Thermal Storage Tank, 이하 AHTS 탱크); 및 상기 CTS 탱크와 별개로 구비되며, 상기 재기화 및 발전 공정으로부터 발생되는 냉열의 일부를 회수하는 보조 CTS 탱크(Auxiliary Cold Thermal Storage Tank, 이하 ACTS 탱크)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기의 액화, 재기화 및 팽창 과정에 의한 에너지 저장과 발전 시스템을 제공할 수 있다.In order to achieve the above object, the present invention provides a hot thermal storage tank (HTS tank) for storing thermal energy generated from an air liquefaction process for compressing and cooling a sucked air a plurality of times and liquefying the sucked air. A cold thermal storage tank (hereinafter referred to as a CTS tank) for storing cold heat generated from a regeneration and power generation process for regenerating the air liquefied in the air liquefaction process and heating and expanding the air a plurality of times; An AHTS tank (AHTS tank) provided separately from the HTS tank for recovering part of the thermal energy generated in the air liquefaction process; And an auxiliary cold thermal storage tank (ACTS tank) provided separately from the CTS tank and collecting part of the cold heat generated from the regeneration and power generation process. It is possible to provide an energy storage and power generation system by regeneration and expansion processes.

여기서, 상기 공기 액화 공정 중 압축 과정에서 발생한 열을 열교환 가능한 중간 냉각 열교환기 및 냉각 열교환기와, 상기 재기화 및 발전 공정에서 발생한 냉열을 열교환 가능한 가열 열교환기 및 재가열 열교환기를 더 포함하며, 상기 냉각 열교환기와 연결된 제1 메인 극저온 열교환기와, 상기 제1 메인 극저온 열교환기와 연결된 제2 메인 극저온 열교환기와, 상기 제2 메인 극저온 열교환기와 연결된 기화기와, 직접적으로 연결된 상기 HTS 탱크에 비하여, 상기 AHTS 탱크는 상기 가열 열교환기 및 상기 재가열 열교환기를 통하여 상기 ACTS 탱크와 연결되고, 상기 기화기와, 상기 제1 메인 극저온 열교환기와, 직접적으로 연결된 상기 CTS 탱크에 비하여, 상기 ACTS 탱크는 상기 냉각 열교환기 및 상기 중간 냉각 열교환기를 통하여 상기 AHTS 탱크와 연결되는 것을 특징으로 한다.The air cooling apparatus may further include an intermediate cooling heat exchanger and a cooling heat exchanger capable of heat-exchanging heat generated during the air liquefaction process, and a heating heat exchanger and a reheat heat exchanger capable of exchanging heat generated in the regeneration and power generation process, Wherein the AHTS tank comprises a first main cryogenic heat exchanger connected to the first main cryogenic heat exchanger and a second main cryogenic heat exchanger connected to the first main cryogenic heat exchanger and a vaporizer connected to the second main cryogenic heat exchanger, The ACTS tank is connected to the ACTS tank via a heat exchanger and the reheat heat exchanger and the ACTS tank is connected to the cooling heat exchanger and the intermediate cooling heat exchanger in comparison to the CTS tank directly connected to the vaporizer and the first main cryogenic heat exchanger Connected to the AHTS tank through It characterized.

이때, 상기 압축 과정에서 발생한 열에너지를 상기 냉각 열교환기 및 상기 중간 냉각 열교환기의 순으로 회수하는 에너지 회수 배관과, 상기 중간 냉각 열교환기의 출구측 상기 에너지 회수 배관에 장착된 상기 AHTS 탱크의 출구측에 장착되며, 상기 에너지 회수 배관상에 배치되는 제1 삼방 유량 제어 밸브와, 상기 제1 삼방 유량 제어 밸브와 연결되고 상기 에너지 회수 배관으로부터 분기되어 상기 HTS 탱크와 상기 기화기를 연결하는 배관과 연결되는 제1 에너지 분기관과, 상기 제1 에너지 분기관상에 장착되어 상기 AHTS 탱크로부터의 상기 기화기측으로 공급되는 열유체의 역유동을 방지하는 제1 체크밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In this case, an energy recovery pipe for recovering the heat energy generated in the compression process in the order of the cooling heat exchanger and the intermediate cooling heat exchanger, and an outlet side of the AHTS tank mounted on the outlet side energy recovery pipe A first three-way flow control valve disposed on the energy recovery pipe and connected to the pipeline connected to the first three-way flow control valve and branched from the energy recovery pipe to connect the HTS tank and the vaporizer And a first check valve mounted on the first energy branch pipe to prevent reverse flow of the heat fluid supplied from the AHTS tank to the vaporizer side.

그리고, 상기 가열 열교환기의 출구측과 상기 재가열 열교환기의 입구측 배관상에 장착되는 1단 터빈과, 상기 재가열 열교환기의 출구측 배관상에 장착되는 2단 터빈과, 상기 압축 과정에서 발생한 열에너지를 상기 냉각 열교환기 및 상기 중간 냉각 열교환기의 순으로 회수하여 상기 ACTS 탱크측으로 이송시키는 에너지 회수 배관과, 상기 에너지 회수 배관으로부터 분기되어 상기 가열 열교환기를 통하여 상기 ACTS 탱크측으로 향하는 제1 선회 배관과, 상기 에너지 회수 배관으로부터 분기되어 상기 재가열 열교환기를 통하여 강기 제1 선회 배관과 합류된 후 상기 CTS 탱크측으로 향하는 제2 선회 배관과, 상기 제1 선회 배관상에 장착되어 상기 가열 열교환기측으로 들어가는 유량을 조절하는 제1 유량 제어 밸브와, 상기 제2 선회 배관상에 장착되어 상기 재가열 열교환기측으로 들어가는 유량을 조절하는 제2 유량 제어 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.A first stage turbine mounted on an outlet side of the heating heat exchanger and an inlet side piping of the reheat heat exchanger; a second stage turbine mounted on an outlet side piping of the reheat heat exchanger; A first circulation pipe branched from the energy recovery pipe and directed toward the ACTS tank through the heating heat exchanger, and a second circulation pipe branched from the energy recovery pipe and directed toward the ACTS tank, A second circulation pipe branched from the energy recovery pipe, joined to the first circulation pipe through the reheat heat exchanger, and then directed toward the CTS tank; and a second circulation pipe mounted on the first circulation pipe to regulate the flow rate into the heating heat exchanger A first flow control valve mounted on the second circulation pipe, Characterized by further comprising a second flow control valve to control the flow into the side of the heating heat exchanger.

그리고, 상기 AHTS 탱크는 상기 제1 유량 제어 밸브 및 상기 제2 유량 제어 밸브를 통하여 각각 가열 열교환기 및 상기 재가열 열교환기에 열원을 공급함으로써, 상기 1단 터빈 및 상기 2단 터빈 각각의 입구 온도를 상승시키는 것을 특징으로 한다.The AHTS tank supplies a heat source to the heating heat exchanger and the reheat heat exchanger through the first flow control valve and the second flow control valve to increase the inlet temperature of each of the first stage turbine and the second stage turbine .

그리고, 상기 재기화 및 발전 공정에서 발생한 냉열을 상기 가열 열교환기와 상기 재가열 열교환기를 통하여 회수하는 에너지 회수 배관과, 상기 재가열 열교환기의 출구측 상기 에너지 회수 배관에 장착된 상기 ACTS 탱크의 출구측에 장착되며, 상기 에너지 회수 배관상에 배치되는 제2 삼방 유량 제어 밸브와, 상기 제2 삼방 유량 제어 밸브와 연결되고 상기 에너지 회수 배관으로부터 분기되어 상기 CTS 탱크와 상기 제1 메인 극저온 열교환기를 연결하는 배관과 연결되는 제2 에너지 분기관과, 상기 제2 에너지 분기관상에 장착되어 상기 ACTS 탱크로부터의 상기 제1 메인 극저온 열교환기측으로 공급되는 열유체의 역유동을 방지하는 제2 체크밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.An energy recovery pipe that recovers cold heat generated in the regeneration and power generation process through the heating heat exchanger and the reheat heat exchanger; and an evaporator that is mounted on an outlet side of the ACTS tank mounted on the energy recovery pipe at the outlet side of the reheat heat exchanger A second three-way flow control valve disposed on the energy recovery pipe; a pipe connected to the second three-way flow control valve and branched from the energy recovery pipe to connect the CTS tank to the first main cryogenic heat exchanger; And a second check valve mounted on the second energy branch pipe to prevent reverse flow of the heat fluid supplied from the ACTS tank to the first main cryogenic heat exchanger side .

그리고, 상기 HTS 탱크와 상기 기화기를 연결하는 배관으로부터 분기되어 상기 제1 삼방 유량 제어 밸브와 상기 ACTS 탱크를 연결하는 상기 에너지 회수 배관과 연결되는 제1 바이패스 배관과, 상기 HTS 탱크와 상기 기화기를 연결하는 배관의 상기 HTS 탱크 출구측에 장착되어 열유체의 유량을 제어하는 제3 유량 제어 밸브와, 상기 제1 바이패스 배관상에 장착되어 상기 HTS 탱크로부터 상기 ACTS 탱크측으로 공급되는 열유체의 유량을 제어하는 제4 유량 제어 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.A first bypass pipe branched from a pipe connecting the HTS tank and the vaporizer and connected to the energy recovery pipe connecting the first three-way flow control valve and the ACTS tank; and a second bypass pipe branched from the HTS tank and the vaporizer A third flow rate control valve mounted on an outlet side of the HTS tank of the piping to control the flow rate of the heat fluid and a flow rate controller for controlling the flow rate of the heat fluid supplied from the HTS tank to the ACTS tank, And a fourth flow control valve for controlling the first flow control valve.

그리고, 상기 CTS 탱크와 상기 제1 메인 극저온 열교환기를 연결하는 배관으로부터 분기되어 상기 제2 삼방 유량 제어 밸브와 상기 AHTS 탱크를 연결하는 상기 에너지 회수 배관과 연결되는 제2 바이패스 배관과, 상기 CTS 탱크와 상기 제1 메인 극저온 열교환기를 연결하는 배관의 상기 CTS 탱크 출구측에 장착되어 열유체의 유량을 제어하는 제5 유량 제어 밸브와, 상기 제2 바이패스 배관상에 장착되어 상기 CTS 탱크로부터 상기 AHTS 탱크측으로 공급되는 열유체의 유량을 제어하는 제6 유량 제어 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.A second bypass pipe branched from a pipe connecting the CTS tank and the first main cryogenic temperature exchanger and connected to the energy recovery pipe connecting the second three-way flow control valve and the AHTS tank; A fifth flow control valve mounted on the CTS tank outlet side of the piping connecting the first main cryogenic heat exchanger to the first main cryogenic heat exchanger to control the flow rate of the heat fluid, And a sixth flow control valve for controlling the flow rate of the heat fluid supplied to the tank side.

그리고, 상기 중간 냉각 열교환기의 출구측과 상기 AHTS 탱크의 입구측을 연결하는 상기 에너지 회수 배관상에 장착되며, 상기 AHTS 탱크측으로의 열유체 흐름을 온/오프 제어하는 제1 개폐밸브와, 상기 AHTS 탱크의 출구측과 상기 제1 삼방 유량 제어 밸브를 연결하는 상기 에너지 회수 배관상에 장착되며, 상기 AHTS 탱크로부터의 열유체 흐름을 온/오프 제어하는 제2 개폐밸브와, 상기 중간 냉각 열교환기의 출구측과 상기 AHTS 탱크의 입구측을 연결하는 상기 에너지 회수 배관으로부터 분기되며, 상기 제1 메인 극저온 열교환기와 상기 HTS 탱크의 입구측을 연결하는 배관과 연결되는 제3 바이패스 배관과, 상기 제3 바이패스 배관상에 장착되어 상기 HTS 탱크의 입구측으로의 열유체 흐름을 온/오프 제어하는 제5 개폐밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.A first on-off valve mounted on the energy recovery pipe connecting the outlet side of the intermediate cooling heat exchanger and the inlet side of the AHTS tank, for controlling ON / OFF of the flow of the heat fluid to the AHTS tank side; A second on-off valve mounted on the energy recovery pipe connecting the outlet side of the AHTS tank and the first three-way flow control valve for on / off control of the flow of the heat fluid from the AHTS tank, A third bypass pipe branched from the energy recovery pipe connecting the outlet side of the first cryogenic temperature heat exchanger and the inlet side of the AHTS tank and connected to a pipe connecting the first main cryogenic temperature heat exchanger and the inlet side of the HTS tank, And a fifth on-off valve mounted on the third bypass pipe for on / off-controlling the flow of the heat fluid to the inlet side of the HTS tank.

또한, 상기 재가열 열교환기의 출구측과 상기 ACTS 탱크의 입구측을 연결하는 상기 에너지 회수 배관상에 장착되며, 상기 ACTS 탱크측으로의 열유체 흐름을 온/오프 제어하는 제3 개폐밸브와, 상기 ACTS 탱크의 출구측과 상기 제2 삼방 유량 제어 밸브를 연결하는 상기 에너지 회수 배관상에 장착되며, 상기 ACTS 탱크로부터의 열유체 흐름을 온/오프 제어하는 제4 개폐밸브와, 상기 재가열 열교환기의 출구측과 상기 ACTS 탱크의 입구측을 연결하는 상기 에너지 회수 배관으로부터 분기되며, 상기 기화기와 상기 CTS 탱크의 입구측을 연결하는 배관과 연결되는 제4 바이패스 배관과, 상기 제4 바이패스 배관상에 장착되어 상기 CTS 탱크의 입구측으로의 열유체 흐름을 온/오프 제어하는 제6 개폐밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.A third on-off valve mounted on the energy recovery pipe connecting the outlet side of the reheat heat exchanger and the inlet side of the ACTS tank, the third on / off valve for on / off controlling the flow of the heat fluid to the ACTS tank side; A fourth on-off valve mounted on the energy recovery pipe connecting the outlet side of the tank and the second three-way flow rate control valve for on / off-controlling the flow of the heat fluid from the ACTS tank, A fourth bypass pipe branched from the energy recovery pipe connecting the inlet of the CTS tank and the inlet of the ACTS tank and connected to a pipe connecting the vaporizer and the inlet of the CTS tank; And a sixth on-off valve for on / off-controlling the flow of the heat fluid to the inlet side of the CTS tank.

한편, 본 발명은 흡입된 공기를 복수회 압축 및 냉각시켜 액화하는 공기 액화 공정으로부터 발생되는 열에너지를 고온 열원 저장 탱크(Hot Thermal Storage Tank, 이하 HTS 탱크)에 저장하고, 상기 열에너지를 재기화 및 발전 공정에서 사용하며, 상기 재기화 및 발전 공정에서 발생한 냉열을 냉열 저장 탱크(Cold Thermal Storage Tank, 이하 CTS 탱크)에 저장하여 상기 공기 액화 공정에 사용하는 에너지 저장과 발전 방법에 있어서, 열과 물질의 평형 상태가 유지되지 않는 비정상 상태의 운전 조건에서, 제1 메인 극저온 열교환기와 기화기로부터 각각 상기 HTS 탱크 및 상기 CTS 탱크에 축적되는 열에너지 및 냉열이 설정값 이하인 경우, 상기 HTS 탱크와 별개로 구비되며, 상기 공기 액화 공정에서 발생되는 열에너지의 일부를 회수하는 보조 HTS 탱크(Auxiliary Hot Thermal Storage Tank, 이하 AHTS 탱크)에 상기 열에너지의 일부를 축적함과 동시에, 상기 CTS 탱크와 별개로 구비되며, 상기 재기화 및 발전 공정으로부터 발생되는 냉열의 일부를 회수하는 보조 CTS 탱크(Auxiliary Cold Thermal Storage Tank, 이하 ACTS 탱크)에 상기 냉열의 일부를 축적하여, 상기 AHTS 탱크는 상기 HTS 탱크의 기능을 보완하고, 상기 ACTS 탱크는 상기 CTS 탱크의 기능을 보완함으로써, 공기의 액화, 재기화 및 발전 공정에 이르는 운전이 정상 상태로 복귀되도록 하는 것을 특징으로 하는 공기의 액화, 재기화 및 팽창 과정에 의한 에너지 저장과 발전 방법을 제공할 수도 있을 것이다.Meanwhile, the present invention stores heat energy generated from an air liquefaction process for liquefying the sucked air by compressing and cooling the sucked air a plurality of times in a hot thermal storage tank (HTS tank) The present invention relates to an energy storage and power generation method for use in an air liquefaction process by storing cold heat generated in the regeneration and power generation process in a cold thermal storage tank (CTS tank) Is separately provided from the HTS tank when the heat energy and the cold heat accumulated in the HTS tank and the CTS tank from the first main cryogenic temperature heat exchanger and the vaporizer, respectively, are lower than a set value in an abnormal operating condition in which the state is not maintained, An auxiliary HTS tank (Auxiliary Hot Thermal Storage Tan) that recovers some of the thermal energy generated in the air liquefaction process (hereinafter referred to as "Auxiliary Cold Thermal Storage Tank") which collects a part of the thermal energy in the CTS tank and collects a part of the cold heat generated from the CTS tank, , Hereinafter referred to as an ACTS tank), the AHTS tank complements the function of the HTS tank, and the ACTS tank compensates for the function of the CTS tank to provide the liquefaction, regeneration and power generation processes of the air And then returning the operation to the normal state. The method of liquefying, regenerating and expanding the air may also provide a method of storing and developing energy.

여기서, 상기 AHTS 탱크 및 상기 ACTS 탱크에 저장되는 것은, 각각 열에너지 및 냉열을 가진 액체 또는 기체 또는 고형화된 물질이거나, 에너지 전환에 의하여 저장되는 연료 또는 연료전지의 형태를 포함하는 것을 특징으로 한다.Here, the AHTS tank and the ACTS tank are each characterized in that they are in the form of a fuel or a fuel cell, which is a liquid or a gas or a solidified material having thermal energy and cold heat respectively, or is stored by energy conversion.

이때, 상기 흡입된 공기는, 순수한 공기, 수소, 질소, 또는 액화시켜 에너지 저장이 가능한 가스인 것을 특징으로 한다.The sucked air may be pure air, hydrogen, nitrogen, or liquefied gas.

상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.According to the present invention having the above-described configuration, the following effects can be achieved.

우선, 본 발명에 따른 시스템의 운전 특성이 20시간 이내로 짧은 관계로 비정상 상태의 운전 시간이 상대적으로 긴 것을 고려할 때, 액화, 재기화 및 발전 공정에서 열 및 물질 평형에 영향을 크게 받는 제1 메인 극저온 열교환기 및 제2 메인 극저온 열교환기와 기화기의 순환 루프에 직접적으로 연결되지 않은 AHTS 탱크 및 ACTS 탱크를 구비함으로써, 각 공정에 따른 운전조건에 크게 영향을 받지 않으므로, 각 공정이 신속하게 정상 상태로 복원될 수 있을 것이다.First, considering that the operating characteristics of the system according to the present invention is short within 20 hours and the operation time of the abnormal state is relatively long, the first main, which is greatly affected by heat and material equilibrium in the liquefaction, regeneration, The AHTS tank and the ACTS tank that are not directly connected to the circulation loop of the cryogenic heat exchanger and the second main cryogenic heat exchanger and the vaporizer are not significantly affected by the operating conditions of each process, It can be restored.

특히, 각 공정이 신속하게 정상 상태로 복원될 수 있는 것은, AHTS 탱크 및 ACTS 탱크가 액화, 재기화 및 발전 공정에서 플랜트의 운전 조건이 비정상 상태일 지라도 압축 과정에서 발생하는 고온의 열과, 터빈 팽창 전, 후 과정에서 발생하는 냉열을 전부 회수할 수 있으며, 제1 삼방 유량 제어 밸브와 제1 체크밸브에 의하여 AHTS 탱크로부터 기화기측으로 공급되는 열은 궁극적으로 HTS 탱크를 보조하는 역할을 하며, 제2 삼방 유량 제어 밸브와 제2 체크밸브에 의하여 ACTS 탱크로부터 제1 메인 극저온 열교환기측으로 공급된 냉열은 궁극적으로 CTS 탱크를 보조하는 역할을 하기 때문이다.In particular, the fact that each process can be quickly restored to a normal state means that the AHTS tank and the ACTS tank are subjected to high temperature heat generated during the compression process even in the unsteady state of the plant in the liquefaction, regeneration and power generation processes, The heat supplied from the AHTS tank to the vaporizer side by the first three-way flow control valve and the first check valve ultimately assists the HTS tank, and the second This is because the cold heat supplied from the ACTS tank to the first main cryogenic heat exchanger by the three-way flow control valve and the second check valve ultimately serves to assist the CTS tank.

아울러, AHTS 탱크는 축적된 열에너지가 많을 경우 제1 유량 제어 밸브와 제2 유량 제어 밸브를 통하여 가열 열교환기 및 재가열 열교환기에 더 많은 열에너지를 공급함으로써 1단 터빈 및 2단 터빈의 입구 온도 상승에 기여하고, 발전량을 증대시킬 수 있게 될 것이다.In addition, the AHTS tank contributes more heat energy to the heat exchanger and the reheat heat exchanger through the first flow control valve and the second flow control valve when the accumulated heat energy is large, thereby contributing to the increase of the inlet temperature of the first stage turbine and the second stage turbine And increase the amount of power generation.

그리고, 본 발명에 따르면 제1 메인 극저온 열교환기에서 얻어지는 열량이 부족한 경우 공기 액화 공정 중 압축 과정에서 발생하는 고온의 열을 중간 냉각 열교환기와 냉각 열교환기를 통해 회수함으로써 AHTS 탱크에 저장하여 열에너지의 효율적인 관리를 도모할 수 있을 것이다.According to the present invention, when the amount of heat obtained from the first main cryogenic heat exchanger is insufficient, the high-temperature heat generated during the compression process in the air liquefaction process is recovered through the intermediate cooling heat exchanger and the cooling heat exchanger to be stored in the AHTS tank, .

그리고, 본 발명에 따르면 재기화 및 발전 공정에서 기화기를 통하여 얻어지는 냉열이 부족할 경우 터빈의 팽창 전, 후 과정에서 얻어지는 냉열을 가열 열교환기와 재가열 열교환기를 통해 회수함으로써 ACTS 탱크에 저장하여 냉열의 효율적인 관리를 도모할 수 있을 것이다.According to the present invention, when the cold heat obtained through the vaporizer in the regeneration and power generation process is insufficient, the cold heat obtained before and after the expansion of the turbine is recovered through the heat heat exchanger and the reheat heat exchanger, You will be able to plan.

따라서, 본 발명에 따른 시스템 및 방법에 의하면 전체적인 플랜트의 운전 제어 관점에서 볼 때, 시스템 내로 흡입되는 공기의 유량과 1단 터빈 및 2단 터빈 각각의 입구 온도라고 하는 2개의 제어 변수에 의한 운용상의 유연성과 효율성 및 범용성을 높일 수 있게 될 것이다.Therefore, according to the system and method according to the present invention, from the viewpoint of operation control of the entire plant, it is possible to control the flow rate of the air sucked into the system and the operation temperature by using two control variables, i.e., the inlet temperature of each of the first- Flexibility, efficiency and versatility.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기의 액화, 재기화 및 팽창 과정에 의한 에너지 저장과 발전 시스템의 전체적인 구성을 나타낸 개념도
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기의 액화, 재기화 및 팽창 과정에 의한 에너지 저장과 발전 시스템의 전체적인 구성을 나타낸 개념도
도 3은 일반적인 공기 액화, 재기화 및 팽창 과정에 의한 에너지 저장과 발전 시스템의 전체적인 구성을 나타낸 개념도
FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating the overall configuration of an energy storage and power generation system by liquefaction, regeneration, and expansion of air according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating an overall configuration of an energy storage and power generation system by liquefaction, regeneration, and expansion of air according to another embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a conceptual diagram showing the overall configuration of an energy storage and power generation system by general air liquefaction, regeneration, and expansion processes.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to accomplish them, will become apparent by reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.However, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in various other forms.

본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.The present embodiments are provided so that the disclosure of the present invention is thoroughly disclosed and that those skilled in the art will fully understand the scope of the present invention.

그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.And the present invention is only defined by the scope of the claims.

따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.Thus, in some embodiments, well known components, well known operations, and well-known techniques are not specifically described to avoid an undesirable interpretation of the present invention.

또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.In addition, throughout the specification, like reference numerals refer to like elements, and the terms (mentioned) used herein are intended to illustrate the embodiments and not to limit the invention.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함하며, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.In this specification, the singular forms include plural forms unless the context clearly dictates otherwise, and the constituents and acts referred to as " comprising (or comprising) " do not exclude the presence or addition of one or more other constituents and actions .

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.Unless defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used in a sense commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.

또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Also, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless they are defined.

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

우선, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기의 액화, 재기화 및 팽창 과정에 의한 에너지 저장과 발전 시스템의 전체적인 구성을 나타낸 개념도이며, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기의 액화, 재기화 및 팽창 과정에 의한 에너지 저장과 발전 시스템의 전체적인 구성을 나타낸 개념도이다.1 is a conceptual view illustrating an overall configuration of an energy storage and power generation system by liquefaction, regeneration, and expansion of air according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross- Fig. 2 is a conceptual diagram showing the overall configuration of an energy storage and power generation system by liquefaction, regeneration and expansion processes.

본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 크게 고온 열원 저장 탱크(101, Hot Thermal Storage Tank, 이하 HTS 탱크)와, 냉열 저장 탱크(102, Cold Thermal Storage Tank, 이하 CTS 탱크)와, 보조 HTS 탱크(103, Auxiliary Hot Thermal Storage Tank, 이하 AHTS 탱크)와, 보조 CTS 탱크(104, Auxiliary Cold Thermal Storage Tank, 이하 ACTS 탱크)를 포함하는 구조임을 파악할 수 있다.As shown in FIG. 1, the present invention mainly comprises a hot thermal storage tank 101, a cold thermal storage tank 102, a secondary HTS tank 102, 103, an Auxiliary Hot Thermal Storage Tank (hereinafter referred to as an AHTS tank), and an Auxiliary Cold Thermal Storage Tank (hereinafter referred to as an ACTS tank).

우선, HTS 탱크(101)는 흡입된 공기를 복수회 압축 및 냉각시켜 액화하는 공기 액화 공정으로부터 발생되는 열에너지를 저장하는 것이다.First, the HTS tank 101 stores heat energy generated from an air liquefaction process for liquefying the sucked air by compressing and cooling the sucked air a plurality of times.

그리고, CTS 탱크(102)는 공기 액화 공정에서 액화된 공기를 재기화시켜 복수회 가열 및 팽창시키는 재기화 및 발전 공정으로부터 발생되는 냉열을 저장하는 것이다.The CTS tank 102 stores cold heat generated from the regeneration and power generation process for regenerating the air liquefied in the air liquefaction process and heating and expanding the gas a plurality of times.

또한, AHTS 탱크(103)는, HTS 탱크(101)와 별개로 구비되며, 공기 액화 공정에서 발생되는 열에너지의 일부를 회수하는 것이다.The AHTS tank 103 is provided separately from the HTS tank 101 and collects part of the heat energy generated in the air liquefaction process.

아울러, ACTS 탱크(104)는, CTS 탱크(102)와 별개로 구비되며, 재기화 및 발전 공정으로부터 발생되는 냉열의 일부를 회수하는 것이다.In addition, the ACTS tank 104 is provided separately from the CTS tank 102 and recovers a part of the cold heat generated from the regeneration and power generation processes.

즉, 본 발명은 가용 전기에너지가 많은 시간대에 잉여 전기에너지를 공기 액화 공정에 사용하여 압력이 높은 액체 상태로 만듦으로써 열에너지를 저장하고, 가용 전기에너지가 부족한 시간대에는 액화공기 저장탱크에 저장된 고압의 액화가스를 재기화하여 발전시킴으로써 전기 에너지를 보충할 수 있게 된다.In other words, the present invention uses the surplus electrical energy in the air liquefaction process at a time when the available electrical energy is high, and stores the heat energy by making the liquid in a high pressure state. In the time when the available electrical energy is insufficient, The electric energy can be replenished by regenerating the liquefied gas and generating it.

따라서, 본 발명은 공기 액화 공정에 소요된 열에너지에 비하여, 재기화 및 발전 공정에서 생산 가능한 전기 에너지를 증대시킬 수 있는 시스템 및 방법에 관한 것이라 할 수 있다.Accordingly, the present invention relates to a system and a method that can increase the electric energy that can be produced in the regeneration and power generation process, compared with the heat energy consumed in the air liquefaction process.

본 발명은 상기와 같은 실시예의 적용이 가능하며, 다음과 같은 다양한 실시예의 적용 또한 가능함은 물론이다.It is to be understood that the present invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or scope of the invention.

우선, 본 발명은 도 1을 참조하여 더욱 구체적으로 살펴보면, 공기 액화 공정 중 압축 과정에서 발생한 열을 열교환 가능한 중간 냉각 열교환기(401) 및 냉각 열교환기(402)를 더 구비할 수 있다.1, the present invention may further include an intermediate cooling heat exchanger 401 and a cooling heat exchanger 402 capable of heat-exchanging heat generated during the compression process during the air liquefaction process.

또한, 본 발명은 재기화 및 발전 공정에서 발생한 냉열을 열교환 가능한 가열 열교환기(403) 및 재가열 열교환기(404)를 더 구비할 수도 있다.Further, the present invention may further include a heat exchanger 403 and a reheat heat exchanger 404 capable of heat-exchanging cold heat generated in the regeneration and power generation process.

여기서, 냉각 열교환기(402)와 연결된 제1 메인 극저온 열교환기(406)와, 제1 메인 극저온 열교환기(406)와 연결된 제2 메인 극저온 열교환기(407)와, 제2 메인 극저온 열교환기(407)와 연결된 기화기(405)와, 직접적으로 연결된 HTS 탱크(101)에 비하여, AHTS 탱크(103)는 가열 열교환기(403) 및 재가열 열교환기(404)를 통하여 ACTS 탱크(104)와 연결된 것을 파악할 수 있다.Here, a first main cryogenic heat exchanger 406 connected to the cooling heat exchanger 402, a second main cryogenic heat exchanger 407 connected to the first main cryogenic heat exchanger 406, and a second main cryogenic heat exchanger The AHTS tank 103 is connected to the ACTS tank 104 through the heating heat exchanger 403 and the reheat heat exchanger 404 as compared to the vaporizer 405 connected to the ACTS tank 405 and the HTS tank 101 connected directly to the evaporator 405 .

이때, 기화기(405)와, 제1 메인 극저온 열교환기(406)와, 직접적으로 연결된 CTS 탱크(102)에 비하여, ACTS 탱크(104)는 냉각 열교환기(402) 및 중간 냉각 열교환기(401)를 통하여 AHTS 탱크(103)와 연결된 것을 알 수 있다.Compared to the CTS tank 102 directly connected to the vaporizer 405 and the first main cryogenic heat exchanger 406, the ACTS tank 104 is connected to the cooling heat exchanger 402 and the intermediate cooling heat exchanger 401, And the AHTS tank 103 is connected to the AHTS tank 103 through the AHTS tank 103.

즉, AHTS 탱크(103)와 ACTS 탱크(104)는 HTS 탱크(101) 및 CTS 탱크(102)와 달리 액화, 재기화 및 발전 공정에서 제1 메인 극저온 열교환기(406)와 제2 메인 극저온 열교환기(407) 및 기화기(405)와 직접적으로 연결되어 있지 않으므로, 각 공정에 따른 운전조건에 크게 영향을 받지 않게 된다.That is, the AHTS tank 103 and the ACTS tank 104 are connected to the first main cryogenic heat exchanger 406 and the second main cryogenic heat exchanger 406 in the liquefaction, regeneration and power generation processes unlike the HTS tank 101 and the CTS tank 102, Is not directly connected to the vaporizer 407 and the vaporizer 405, so that it is not significantly affected by operating conditions according to each process.

한편, 본 발명은 압축 과정에서 발생한 열에너지를 냉각 열교환기(402) 및 중간 냉각 열교환기(401)의 순으로 회수하는 에너지 회수 배관(900)과, 중간 냉각 열교환기(401)의 출구측 에너지 회수 배관(900)에 장착된 AHTS 탱크(103)의 출구측에 장착되며, 에너지 회수 배관(900) 상에 배치되는 제1 삼방 유량 제어 밸브(501)를 더 구비할 수 있다.In the meantime, according to the present invention, an energy recovery pipe 900 for recovering heat energy generated in a compression process in the order of a cooling heat exchanger 402 and an intermediate cooling heat exchanger 401, And a first three-way flow control valve 501 mounted on the energy return pipe 900 mounted on the outlet side of the AHTS tank 103 mounted on the pipe 900.

아울러, 본 발명은 제1 삼방 유량 제어 밸브(501)와 연결되고 에너지 회수 배관(900)으로부터 분기되어 HTS 탱크(101)와 기화기(405)를 연결하는 배관과 연결되는 제1 에너지 분기관(911)과, 제1 에너지 분기관(911)상에 장착되어 AHTS 탱크(103)로부터의 기화기(405)측으로 공급되는 열유체의 역유동을 방지하는 제1 체크밸브(601)를 더 구비할 수도 있음은 물론이다.The first energy branch pipe 911 connected to the first three-way flow control valve 501 and branched from the energy recovery pipe 900 and connected to the pipe connecting the HTS tank 101 and the carburetor 405, And a first check valve 601 mounted on the first energy branch pipe 911 to prevent reverse flow of the heat fluid supplied from the AHTS tank 103 to the vaporizer 405 side Of course.

여기서, AHTS 탱크(103)는 압축 과정에서 발생한 고온의 열을 냉각 열교환기(402)와 중간 냉각 열교환기(401)의 순으로 회수하여 제1 삼방 유량 제어 밸브(501)와 제1 체크밸브(601)를 통해 기화기(405)측으로 열원으로서의 열유체를 공급함으로써, HTS 탱크(101)의 보조 기능을 수행하게 된다.Here, the AHTS tank 103 recovers the high-temperature heat generated during the compression process in the order of the cooling heat exchanger 402 and the intermediate cooling heat exchanger 401, and the first three-way flow control valve 501 and the first check valve 601 to the side of the carburetor 405 to perform the auxiliary function of the HTS tank 101. [

즉, 전술한 열유체 공급 관계는, 회수된 열을 활용하는 방법에 있어서 1차적으로 제1 삼방 유량 제어 밸브(501) 및 제1 체크밸브(601)에 의하여 HTS 탱크(101)측에 에너지를 공급함으로써 각 공정이 신속하게 정상 상태로 복원될 수 있게 하는 것이다.That is, in the method of utilizing the recovered heat, the heat fluid supply relationship described above is such that energy is firstly supplied to the HTS tank 101 side by the first three-way flow control valve 501 and the first check valve 601 So that each process can be quickly restored to the normal state.

한편, 본 발명은 가열 열교환기(403)의 출구측과 재가열 열교환기(404)의 입구측 배관상에 장착되는 1단 터빈(403t)과, 재가열 열교환기(404)의 출구측 배관상에 장착되는 2단 터빈(404t)을 더 구비할 수 있다.On the other hand, the present invention is characterized in that the first stage turbine 403t mounted on the outlet side of the heating heat exchanger 403 and the inlet side piping of the reheat heat exchanger 404 and the first stage turbine 403t mounted on the outlet side piping of the reheat heat exchanger 404 And a second-stage turbine 404t.

여기서, 에너지 회수 배관(900)은 압축 과정에서 발생한 열에너지를 냉각 열교환기(402) 및 중간 냉각 열교환기(401)의 순으로 회수하여 ACTS 탱크(104)측으로 이송시키게 된다.Here, the energy recovery pipe 900 recovers heat energy generated in the compression process in the order of the cooling heat exchanger 402 and the intermediate cooling heat exchanger 401, and transfers it to the ACTS tank 104 side.

이때, 본 발명은 에너지 회수 배관(900)으로부터 분기되어 가열 열교환기(403)를 통하여 ACTS 탱크(104)측으로 향하는 제1 선회 배관(921)과, 에너지 회수 배관(900)으로부터 분기되어 재가열 열교환기(404)를 통하여 강기 제1 선회 배관(921)과 합류된 후 CTS 탱크(102)측으로 향하는 제2 선회 배관(922)을 더 구비할 수도 있다.At this time, the present invention includes a first circulation pipe 921 branched from the energy recovery pipe 900 and directed to the ACTS tank 104 side through the heating heat exchanger 403, and a second circulation pipe 921 branched from the energy recovery pipe 900, And a second circulation pipe 922 joined to the first swirl pipe 921 through the first circulation pipe 404 and then toward the CTS tank 102 side.

또한, 본 발명은 제1 선회 배관(921)상에 장착되어 가열 열교환기(403)측으로 들어가는 유량을 조절하는 제1 유량 제어 밸브(801)와, 제2 선회 배관(922)상에 장착되어 재가열 열교환기(404)측으로 들어가는 유량을 조절하는 제2 유량 제어 밸브(802)를 더 구비할 수도 있음은 물론이다.The present invention further includes a first flow rate control valve 801 mounted on the first circulation pipe 921 for regulating the flow rate of the refrigerant flowing into the heat exchanger 403 side and a second flow rate control valve 801 mounted on the second circulation pipe 922, And a second flow control valve 802 for controlling the flow rate of the refrigerant to the heat exchanger 404 side.

여기서, AHTS 탱크(103)는 제1 유량 제어 밸브(801) 및 제2 유량 제어 밸브(802)를 통하여 각각 가열 열교환기(403) 및 재가열 열교환기(404)에 열원을 공급함으로써, 1단 터빈(403t) 및 2단 터빈(404t) 각각의 입구 온도를 상승시키게 된다.Here, the AHTS tank 103 supplies the heat source to the heating heat exchanger 403 and the reheat heat exchanger 404 via the first flow control valve 801 and the second flow control valve 802, respectively, Stage turbine 403t and the second-stage turbine 404t, respectively.

즉, 전술한 열유체 공급 관계는, 회수된 열을 활용하는 방법에 있어서 2차적으로 AHTS 탱크(103)로부터 제1 삼방 유량 제어 밸브(501)와, 가열 열교환기(403) 및 재가열 열교환기(404) 입구측에서의 제1 유량 제어 밸브(801) 및 제2 유량 제어 밸브(802)를 통하여 열유체 공급량을 조절함으로써 1단 터빈(403t) 및 2단 터빈(404t) 각각의 입구 온도를 상승시키는 역할을 수행하기 위하여 이루어지는 것이다.That is, the above-described heat fluid supply relationship is obtained by firstly controlling the flow rate of the heat from the AHTS tank 103 to the first three-way flow control valve 501, the heating heat exchanger 403 and the reheat heat exchanger Stage turbine 403t and the second-stage turbine 404t by regulating the amount of heat fluid supplied through the first flow control valve 801 and the second flow control valve 802 at the inlet side .

따라서, 두 개로 분리된 AHTS 탱크(103)와 ACTS 탱크(104)는 액화가스의 생산량 제어와 1단 터빈(403t) 및 2단 터빈(404t) 각각의 입구온도 제어를 가능하게 함으로써 2개의 제어변수, 즉 흡입된 공기의 유량과 1단 터빈(403t) 및 2단 터빈(404t) 각각의 입구온도로 작용하게 되며, 플랜트의 운전에 유연성과 효율성을 높일 수 있을 것이다.Thus, the two separate AHTS tank 103 and ACTS tank 104 can control the production volume of the liquefied gas and the inlet temperature control of each of the first stage turbine 403t and the second stage turbine 404t, I.e., the flow rate of the inhaled air, and the inlet temperature of each of the first stage turbine 403t and the second stage turbine 404t, thereby improving flexibility and efficiency in operation of the plant.

아울러, 본 발명은 운전 시간이 하루가 되지 않으므로, 정상상태 운전시간 대비 비정상 상태의 운전시간 비율이 높은 본 발명에 따른 시스템에서 에너지 효율을 가능한 높여주는 방법을 제공할 수 있을 것이며, 방법에 관하여는 후술시 설명하고자 한다.In addition, the present invention can provide a method for increasing the energy efficiency of the system according to the present invention, which has a high ratio of operation time of the abnormal state to the steady state operation time, since the operation time is not one day. The following description will be given.

한편, 에너지 회수 배관(900)은 재기화 및 발전 공정에서 발생한 냉열을 가열 열교환기(403)와 재가열 열교환기(404)를 통하여 회수하는 경로를 형성한다.On the other hand, the energy recovery pipe 900 forms a path through which the cold heat generated in the regeneration and power generation process is recovered through the heating heat exchanger 403 and the reheat heat exchanger 404.

그리고, 본 발명은 재가열 열교환기(404)의 출구측 에너지 회수 배관(900)에 장착된 ACTS 탱크(104)의 출구측에 장착되며, 에너지 회수 배관(900)상에 배치되는 제2 삼방 유량 제어 밸브(502)를 더 구비할 수 있다.The present invention is characterized in that it is mounted on the outlet side of the ACTS tank 104 mounted on the outlet-side energy recovery pipe 900 of the reheat heat exchanger 404, A valve 502 may be further provided.

또한, 본 발명은 제2 삼방 유량 제어 밸브(502)와 연결되고 에너지 회수 배관(900)으로부터 분기되어 CTS 탱크(102)와 제1 메인 극저온 열교환기(406)를 연결하는 배관과 연결되는 제2 에너지 분기관(912)을 더 구비할 수도 있다.The second cryogenic heat exchanger 406 is connected to the second three-way flow control valve 502. The second cryogenic heat exchanger 406 is branched from the energy recovery pipe 900, And may further include an energy branch pipe 912.

아울러, 본 발명은 제2 에너지 분기관(912)상에 장착되어 ACTS 탱크(104)로부터의 제1 메인 극저온 열교환기(406)측으로 공급되는 열유체의 역유동을 방지하는 제2 체크밸브(602)를 더 구비할 수도 있음은 물론이다.The present invention also includes a second check valve 602 mounted on the second energy branch 912 to prevent reverse flow of the heat fluid supplied from the ACTS tank 104 to the first main cryogenic heat exchanger 406 side, ) May be further provided.

여기서, ACTS 탱크(104)는 재기화 및 발전 공정에서 발생한 냉열을 가열 열교환기(403)와 재가열 열교환기(404)의 순으로 회수하여 제2 삼방 유량 제어 밸브(502)와 제2 체크밸브(602)를 통해 제1 메인 극저온 열교환기(406)측으로 냉열을 공급함으로써, CTS 탱크(102)의 보조 기능을 수행하게 된다.Here, the ACTS tank 104 recovers the cold heat generated in the regeneration and power generation process in the order of the heat exchanger 403 and the reheat heat exchanger 404 in order of the second three-way flow control valve 502 and the second check valve 602 to the first main cryogenic heat exchanger 406 side to perform the auxiliary function of the CTS tank 102. [

즉, 전술한 열유체 공급 관계는, 회수된 열을 활용하는 방법에 있어서 1차적으로 제2 삼방 유량 제어 밸브(502) 및 제2 체크밸브(602)에 의하여 CTS 탱크(102)측에 에너지를 공급함으로써 각 공정이 신속하게 정상 상태로 복원될 수 있게 하는 것이다.That is, the above-described heat fluid supply relationship is such that the energy is primarily supplied to the CTS tank 102 side by the second three-way flow control valve 502 and the second check valve 602 in the method utilizing the recovered heat So that each process can be quickly restored to the normal state.

본 발명에 따른 시스템이 적용된 플랜트의 운전이 정상상태에 도달한 후 AHTS 탱크(103)와 ACTS 탱크(104)의 가동율이 설정값 이하인 비효율적 상태인 경우에는, AHTS 탱크(103)의 역할을 HTS 탱크(101)가 대신하고, ACTS 탱크(104)의 역할을 CTS 탱크(102)가 대신할 수 있도록, 바이패스 기능을 가진 도 2의 시스템에 의하여 작동될 수 있도록 할 수도 있을 것이다.When the operation rate of the AHTS tank 103 and the ACTS tank 104 is less than the set value after the operation of the plant according to the present invention reaches the normal state, The system may be operated by the system of FIG. 2 having a bypass function so that the CTS tank 102 replaces the CTS tank 102 and the role of the ACTS tank 104 is replaced by the CTS tank 102.

구체적으로 살펴보면 도 2와 같이 HTS 탱크(101)와 기화기(405)를 연결하는 배관으로부터 분기되어 제1 삼방 유량 제어 밸브(501)와 ACTS 탱크(104)를 연결하는 에너지 회수 배관(900)과 연결되는 제1 바이패스 배관(931)을 더 구비할 수 있다.2, an energy recovery pipe 900 branched from a pipe connecting the HTS tank 101 and the vaporizer 405 and connecting the first three-way flow control valve 501 and the ACTS tank 104 is connected The first bypass pipe 931 may be provided.

그리고, 본 발명은 HTS 탱크(101)와 기화기(405)를 연결하는 배관의 HTS 탱크(101) 출구측에 장착되어 열유체의 유량을 제어하는 제3 유량 제어 밸브(803)와, 제1 바이패스 배관(931)상에 장착되어 HTS 탱크(101)로부터 ACTS 탱크(104)측으로 공급되는 열유체의 유량을 제어하는 제4 유량 제어 밸브(804)를 더 구비할 수도 있을 것이다.A third flow control valve 803 is mounted on the outlet side of the HTS tank 101 of the piping connecting the HTS tank 101 and the vaporizer 405 to control the flow rate of the heat fluid. And a fourth flow control valve 804 mounted on the path piping 931 to control the flow rate of the heat fluid supplied from the HTS tank 101 to the ACTS tank 104 side.

그리고, 본 발명은 CTS 탱크(102)와 제1 메인 극저온 열교환기(406)를 연결하는 배관으로부터 분기되어 제2 삼방 유량 제어 밸브(502)와 AHTS 탱크(103)를 연결하는 에너지 회수 배관(900)과 연결되는 제2 바이패스 배관(932)을 더 구비할 수 도 있을 것이다.The present invention is also applicable to an energy recovery pipe 900 that branches from a pipe connecting the CTS tank 102 and the first main cryogenic heat exchanger 406 and connects the second three-way flow control valve 502 and the AHTS tank 103 And a second bypass pipe 932 connected to the second bypass pipe 932.

그리고, 본 발명은 CTS 탱크(102)와 제1 메인 극저온 열교환기(406)를 연결하는 배관의 CTS 탱크(102) 출구측에 장착되어 열유체의 유량을 제어하는 제5 유량 제어 밸브(805)와, 제2 바이패스 배관(932)상에 장착되어 CTS 탱크(102)로부터 AHTS 탱크(103)측으로 공급되는 열유체의 유량을 제어하는 제6 유량 제어 밸브(806)를 더 구비할 수도 있을 것이다.The fifth flow control valve 805 is installed on the outlet side of the CTS tank 102 of the pipe connecting the CTS tank 102 and the first main cryogenic heat exchanger 406 to control the flow rate of the heat fluid. And a sixth flow control valve 806 mounted on the second bypass pipe 932 for controlling the flow rate of the heat fluid supplied from the CTS tank 102 to the AHTS tank 103 side .

그리고, 본 발명은 중간 냉각 열교환기(401)의 출구측과 AHTS 탱크(103)의 입구측을 연결하는 에너지 회수 배관(900)상에 장착되며, AHTS 탱크(103)측으로의 열유체 흐름을 온/오프 제어하는 제1 개폐밸브(701)를 더 구비할 수도 있을 것이다.The present invention is mounted on an energy recovery pipe 900 that connects the outlet side of the intermediate cooling heat exchanger 401 and the inlet side of the AHTS tank 103 and controls the flow of heat fluid to the AHTS tank 103 side Closing control valve 701 for controlling the opening / closing of the valve.

그리고, 본 발명은 AHTS 탱크(103)의 출구측과 제1 삼방 유량 제어 밸브(501)를 연결하는 에너지 회수 배관(900)상에 장착되며, AHTS 탱크(103)로부터의 열유체 흐름을 온/오프 제어하는 제2 개폐밸브(702)를 더 구비할 수도 있을 것이다.The present invention is mounted on an energy recovery pipe 900 connecting the outlet side of the AHTS tank 103 and the first three-way flow control valve 501 and controls the flow of heat fluid from the AHTS tank 103 to the on / Closing control valve 702 for controlling the opening and closing of the valve.

그리고, 본 발명은 중간 냉각 열교환기(401)의 출구측과 AHTS 탱크(103)의 입구측을 연결하는 에너지 회수 배관(900)으로부터 분기되며, 제1 메인 극저온 열교환기(406)와 HTS 탱크(101)의 입구측을 연결하는 배관과 연결되는 제3 바이패스 배관(933)을 더 구비할 수도 있을 것이다.The present invention is branched from the energy recovery pipe 900 connecting the outlet side of the intermediate cooling heat exchanger 401 and the inlet side of the AHTS tank 103 and is connected to the first main cryogenic heat exchanger 406 and the HTS tank And a third bypass pipe 933 connected to a pipe connecting the inlet side of the first bypass pipe 101.

그리고, 본 발명은 제3 바이패스 배관(933)상에 장착되어 HTS 탱크(101)의 입구측으로의 열유체 흐름을 온/오프 제어하는 제5 개폐밸브(705)를 더 구비할 수도 있을 것이다.The present invention may further comprise a fifth opening / closing valve 705 mounted on the third bypass pipe 933 for on / off-controlling the flow of the heat fluid to the inlet side of the HTS tank 101.

그리고, 본 발명은 재가열 열교환기(404)의 출구측과 ACTS 탱크(104)의 입구측을 연결하는 에너지 회수 배관(900)상에 장착되며, ACTS 탱크(104)측으로의 열유체 흐름을 온/오프 제어하는 제3 개폐밸브(703)를 더 구비할 수도 있을 것이다.The present invention is mounted on an energy recovery pipe 900 that connects the outlet side of the reheat heat exchanger 404 and the inlet side of the ACTS tank 104 and controls the flow of heat fluid to the ACTS tank 104 side on / Off control valve 703 for controlling the opening and closing of the valve.

그리고, 본 발명은 ACTS 탱크(104)의 출구측과 제2 삼방 유량 제어 밸브(502)를 연결하는 에너지 회수 배관(900)상에 장착되며, ACTS 탱크(104)로부터의 열유체 흐름을 온/오프 제어하는 제4 개폐밸브(704)를 더 구비할 수도 있을 것이다.The present invention is mounted on an energy recovery pipe 900 that connects the outlet side of the ACTS tank 104 and the second three-way flow control valve 502 and controls the flow of heat fluid from the ACTS tank 104 to the on / Closing control valve 704 for controlling the opening and closing of the valve.

또한, 본 발명은 재가열 열교환기(404)의 출구측과 ACTS 탱크(104)의 입구측을 연결하는 에너지 회수 배관(900)으로부터 분기되며, 기화기(405)와 CTS 탱크(102)의 입구측을 연결하는 배관과 연결되는 제4 바이패스 배관(934)을 더 구비할 수도 있을 것이다.The present invention is also applicable to the case where the inlet of the vaporizer 405 and the inlet of the CTS tank 102 is branched from the energy recovery pipe 900 connecting the outlet side of the reheat heat exchanger 404 and the inlet side of the ACTS tank 104 And a fourth bypass pipe 934 connected to the pipe to be connected.

아울러, 본 발명은 제4 바이패스 배관(934)상에 장착되어 CTS 탱크(102)의 입구측으로의 열유체 흐름을 온/오프 제어하는 제6 개폐밸브(706)를 더 구비할 수도 있을 것이다.In addition, the present invention may further include a sixth opening / closing valve 706 mounted on the fourth bypass pipe 934 to turn on / off the flow of the heat fluid to the inlet side of the CTS tank 102.

따라서, 이러한 바이패스 구조에 의한 운전 방법을 다음과 같이 간략히 살펴보기로 한다.Therefore, a driving method based on the bypass structure will be briefly described as follows.

구체적으로는, 먼저 제5 개폐밸브(705) 및 제6 개폐밸브(706)를 개방함(ON)으로써 제3 바이패스 배관(933) 및 제4 바이패스 배관(934)의 유로가 개방된 상태에서, 제1 개폐밸브(701)와 제2 개폐밸브(702)와 제3 개폐밸브(703) 및 제4 개폐밸브(704)는 차단함(OFF)으로써, AHTS 탱크(103) 및 ACTS 탱크(104)의 기능을 일시 정지시킨다.Specifically, first, the fifth on-off valve 705 and the sixth on-off valve 706 are opened (ON) to open the flow paths of the third bypass pipe 933 and the fourth bypass pipe 934 The AHTS tank 103 and the ACTS tank 703 are closed by turning off the first on-off valve 701, the second on-off valve 702, the third on-off valve 703 and the fourth on- 104).

여기서, 제3 유량 제어 밸브(803) 및 제4 유량 제어 밸브(804)의 개방도를 적절히 조절함으로써, HTS 탱크(101)는 AHTS 탱크(103)의 역할을 수행할 수 있을 것이다.Here, the HTS tank 101 may perform the role of the AHTS tank 103 by appropriately adjusting the opening degrees of the third flow control valve 803 and the fourth flow control valve 804.

이때, 제5 유량 제어 밸브(805) 및 제6 유량 제어 밸브(806)의 개방도를 적절히 조절함으로써, CTS 탱크(102)는 ACTS 탱크(104)의 역할을 수행할 수 있을 것이다.At this time, by suitably adjusting the opening degrees of the fifth flow control valve 805 and the sixth flow control valve 806, the CTS tank 102 can perform the role of the ACTS tank 104.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공기의 액화, 재기화 및 팽창 과정에 의한 에너지 저장과 발전 시스템을 이용한 에너지 저장과 발전 방법에 관하여 도 1 및 도 2를 참조하여 다음과 같이 간략히 살펴보고자 한다.1 and 2, a brief description will now be made of the energy storage and power generation method using the energy storage and power generation system by liquefaction, regeneration, and expansion of air according to a preferred embodiment of the present invention.

열과 물질의 평형 상태가 유지되지 않는 비정상 상태의 운전 조건에서, 제1 메인 극저온 열교환기(406)와 기화기(405)로부터 각각 HTS 탱크(101) 및 CTS 탱크(102)에 축적되는 열에너지 및 냉열이 설정값 이하인 경우, HTS 탱크(101)와 별개로 구비되며, 공기 액화 공정에서 발생되는 열에너지의 일부를 회수하는 AHTS 탱크(103)에 열에너지의 일부를 축적한다.The heat energy and the cold heat accumulated in the HTS tank 101 and the CTS tank 102 from the first main cryogenic temperature heat exchanger 406 and the vaporizer 405, respectively, under the operating conditions of an abnormal condition in which the equilibrium state of heat and the substance are not maintained The AHTS tank 103 is provided separately from the HTS tank 101 and accumulates a part of the thermal energy in the AHTS tank 103 that recovers a part of the thermal energy generated in the air liquefaction process.

이와 동시에, ACTS 탱크(104)는 CTS 탱크(102)와 별개로 구비되며, 재기화 및 발전 공정으로부터 발생되는 냉열의 일부를 회수하여 축적하게 된다.At the same time, the ACTS tank 104 is provided separately from the CTS tank 102, and collects and accumulates a part of the cold heat generated from the regeneration and power generation processes.

결국, AHTS 탱크(103)는 HTS 탱크(101)의 기능을 보완하고, ACTS 탱크(104)는 CTS 탱크(102)의 기능을 보완함으로써, 공기의 액화, 재기화 및 발전 공정에 이르는 운전이 정상 상태로 복귀되도록 하는 것이다.As a result, the AHTS tank 103 complements the function of the HTS tank 101, and the ACTS tank 104 compensates for the function of the CTS tank 102, so that operation leading to liquefaction, regeneration, State.

즉, AHTS 탱크(103) 및 ACTS 탱크(104)는 각각 HTS 탱크(101) 및 CTS 탱크(102)의 기능을 보조 및 보완함으로써, 본 발명에 따른 공기의 액화, 재기화 및 팽창 과정에 의한 에너지 저장과 발전 등을 포함한 플랜트의 운전이 정상 상태로 신속하게 도달할 수 있도록 도움을 줄 수 있는 것이다.That is, the AHTS tank 103 and the ACTS tank 104 supplement and supplement the functions of the HTS tank 101 and the CTS tank 102, respectively, so that the energy by the liquefaction, regeneration, It can help the plant's operation, including storage and power generation, to reach its normal state quickly.

다시말해, 본 발명에 따른 에너지 저장과 발전 방법은, 발전량의 관점에서는 기화되는 공기의 유량에만 의존하는 선행기술을 포함한 기존의 시스템이 가진 한계를 넘어서 압축 과정에서 발생한 열에너지를 AHTS 탱크(103)를 통하여 회수하고, 이러한 열에너지를 열원으로서 제1 삼방 유량 제어 밸브(501)를 통하여 가열 열교환기(403) 및 재가열 열교환기(404)에 전달할 수 있을 것이다.In other words, the energy storage and power generation method according to the present invention uses the heat energy generated in the compression process beyond the limit of the existing system including the prior art that depends only on the flow rate of the air to be vaporized from the viewpoint of the generation amount into the AHTS tank 103 And this heat energy may be transferred to the heating heat exchanger 403 and the reheat heat exchanger 404 through the first three-way flow control valve 501 as a heat source.

따라서, 액화 공기의 기화량 뿐만 아니라 1단 터빈(403t) 및 2단 터빈(404t)의 입구 온도 제어까지 가능하게 되므로, 2개의 제어 변수, 즉 AHTS 탱크(103)의 유량 및 ACTS 탱크(104)의 유량을 제어함에 의하여 발전량 또한 제어될 수 있는 것이다.Therefore, it is possible to control the inlet temperature of the first stage turbine 403t and the second stage turbine 404t as well as the vaporization amount of the liquefied air, so that two control variables, namely, the flow rate of the AHTS tank 103, The power generation amount can also be controlled by controlling the flow rate of the steam.

한편, AHTS 탱크(103) 및 ACTS 탱크(104)에 저장되는 것은, 각각 열에너지 및 냉열을 가진 액체 또는 기체 또는 고형화된 물질이거나, 에너지 전환에 의하여 저장되는 연료 또는 연료전지의 형태를 포함하는 것일 수도 있다.On the other hand, what is stored in the AHTS tank 103 and the ACTS tank 104 may be a liquid or a gas or a solidified material each having thermal energy and cold heat, or a fuel or a fuel cell stored by energy conversion have.

즉, AHTS 탱크(103) 및 ACTS 탱크(104)에 저장되는 열에너지 및 냉열을 가진 물질은 액체나 기체의 형태일 수도 있으며, 고형화된 물질에 저장될 수도 있음은 물론, 기타 연료나 연료전지 등의 에너지 전환 방법에 의하여 저장되는 것을 포함하여, 다시말해 에너지 저장 수단에 있어서 제한을 두지 않는 다양한 형태의 것일 수도 있다.That is, the material having thermal energy and cold stored in the AHTS tank 103 and the ACTS tank 104 may be in the form of a liquid or a gas, may be stored in a solidified material, But may be of various forms, including those stored by energy conversion methods, i. E. No limitations on energy storage means.

한편, 본 발명의 시스템 내로 흡입된 공기는, 순수한 공기, 수소, 질소, 또는 액화시켜 에너지 저장이 가능한 가스일 수도 있다.Meanwhile, the air sucked into the system of the present invention may be pure air, hydrogen, nitrogen, or a gas capable of liquefying and storing energy.

즉, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에너지 저장과 발전 시스템에서 사용한 공기는 한 예로서 순수한 공기일 수도 있고, 수소나 질소 또는 이러한 다양한 물질의 혼합 가스 등을 포함하여 실로 액화시켜서 에너지를 저장할 수 있는 모든 가스를 포함할 수 있을 것이다.That is, the air used in the energy storage and power generation system according to the preferred embodiment of the present invention may be pure air, or may include hydrogen, nitrogen, or a mixed gas of various materials, It will contain all the gases.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공기의 액화, 재기화 및 팽창 과정에 의한 에너지 저장과 발전 시스템 및 방법의 작용 및 효과에 관하여 다음과 같이 살펴보고자 한다.Hereinafter, the functions and effects of the energy storage and power generation system by liquefaction, regeneration, and expansion of air according to a preferred embodiment of the present invention will be described as follows.

우선, 본 발명에 따른 시스템의 운전 특성이 20시간 이내로 짧은 관계로 비정상 상태의 운전 시간이 상대적으로 긴 것을 고려할 때, 액화, 재기화 및 발전 공정에서 열 및 물질 평형에 영향을 크게 받는 제1 메인 극저온 열교환기(406) 및 제2 메인 극저온 열교환기(407)와 기화기(405)의 순환 루프에 직접적으로 연결되지 않은 AHTS 탱크(103) 및 ACTS 탱크(104)를 구비함으로써, 각 공정에 따른 운전조건에 크게 영향을 받지 않으므로, 각 공정이 신속하게 정상 상태로 복원될 수 있을 것이다.First, considering that the operating characteristics of the system according to the present invention is short within 20 hours and the operation time of the abnormal state is relatively long, the first main, which is greatly affected by heat and material equilibrium in the liquefaction, regeneration, The AHTS tank 103 and the ACTS tank 104, which are not directly connected to the circulation loop of the cryogenic heat exchanger 406 and the second main cryogenic heat exchanger 407 and the vaporizer 405, Since they are not greatly affected by the conditions, each process can be quickly restored to a normal state.

특히, 각 공정이 신속하게 정상 상태로 복원될 수 있는 것은, AHTS 탱크(103) 및 ACTS 탱크(104)가 액화, 재기화 및 발전 공정에서 플랜트의 운전 조건이 비정상 상태일 지라도 압축 과정에서 발생하는 고온의 열과, 1, 2단 터빈(403t, 404t) 팽창 전, 후 과정에서 발생하는 냉열을 전부 회수할 수 있으며, 제1 삼방 유량 제어 밸브(501)와 제1 체크밸브(601)에 의하여 AHTS 탱크(103)로부터 기화기(405)측으로 공급되는 열은 궁극적으로 HTS 탱크(101)를 보조하는 역할을 하며, 제2 삼방 유량 제어 밸브(502)와 제2 체크밸브(602)에 의하여 ACTS 탱크(104)로부터 제1 메인 극저온 열교환기(406)측으로 공급된 냉열은 궁극적으로 CTS 탱크(102)를 보조하는 역할을 하기 때문이다.In particular, the fact that each process can be restored to a steady state quickly can be attributed to the fact that the AHTS tank 103 and the ACTS tank 104 are generated in the liquefaction, regeneration, and power generation processes, It is possible to completely recover the heat generated by the high temperature heat and the heat before and after the expansion of the first and second turbines 403t and 404t and to remove the AHTS by the first three-way flow control valve 501 and the first check valve 601. [ The heat supplied from the tank 103 to the evaporator 405 ultimately assists the HTS tank 101 and the second three-way flow control valve 502 and the second check valve 602 serve to assist the HTS tank 101 104 to the first main cryogenic heat exchanger 406 side ultimately assists the CTS tank 102.

아울러, AHTS 탱크(103)는 축적된 열에너지가 많을 경우 제1 유량 제어 밸브(801)와 제2 유량 제어 밸브(802)를 통하여 가열 열교환기(403) 및 재가열 열교환기(404)에 더 많은 열에너지를 공급함으로써 1단 터빈(403t) 및 2단 터빈(404t)의 입구 온도 상승에 기여함으로써 발전량을 증대시킬 수 있게 될 것이다.The AHTS tank 103 is connected to the heating heat exchanger 403 and the reheat heat exchanger 404 through the first flow control valve 801 and the second flow control valve 802 when the stored heat energy is large, Thereby contributing to the temperature rise at the inlet of the first stage turbine 403t and the second stage turbine 404t, thereby increasing the power generation amount.

그리고, 본 발명에 따르면 제1 메인 극저온 열교환기(406)에서 얻어지는 열량이 부족한 경우 공기 액화 공정 중 압축 과정에서 발생하는 고온의 열을 중간 냉각 열교환기(402)(401)와 냉각 열교환기(402)를 통해 회수함으로써 AHTS 탱크(103)에 저장하여 열에너지의 효율적인 관리를 도모할 수 있을 것이다.According to the present invention, when the amount of heat obtained by the first main cryogenic temperature heat exchanger (406) is insufficient, the high temperature heat generated in the compression process during the air liquefaction process is passed through the intermediate cooling heat exchanger (402) ) To be stored in the AHTS tank 103 so as to efficiently manage the thermal energy.

그리고, 본 발명에 따르면 재기화 및 발전 공정에서 기화기(405)를 통하여 얻어지는 냉열이 부족할 경우 터빈의 팽창 전, 후 과정에서 얻어지는 냉열을 가열 열교환기(403)와 재가열 열교환기(404)를 통해 회수함으로써 ACTS 탱크(104)에 저장하여 냉열의 효율적인 관리를 도모할 수 있을 것이다.According to the present invention, when the cold heat obtained through the carburetor 405 is insufficient in the regeneration and power generation process, the cold heat obtained in the process before and after the expansion of the turbine is recovered through the heat exchanger 403 and the reheat heat exchanger 404 So that it can be stored in the ACTS tank 104 for efficient management of cold and heat.

따라서, 본 발명에 따른 시스템 및 방법에 의하면 전체적인 플랜트의 운전 제어 관점에서 볼 때, 시스템 내로 흡입되는 공기의 유량과 1단 터빈(403t) 및 2단 터빈(404t) 각각의 입구 온도라고 하는 2개의 제어 변수에 의한 운용상의 유연성과 효율성 및 범용성을 높일 수 있게 될 것이다.Therefore, according to the system and method according to the present invention, the flow rate of the air sucked into the system and the inlet temperature of each of the first-stage turbine 403t and the second-stage turbine 404t, It will be possible to increase operational flexibility, efficiency and versatility with control variables.

이상과 같이 본 발명은 각 공정별로 얻을 수 있는 열원의 효율적인 활용 방안을 강구할 수 있는 공기의 액화, 재기화 및 팽창 과정에 의한 에너지 저장과 발전 시스템 및 방법을 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.As described above, the present invention provides a system and method for storing and generating energy by liquefaction, regeneration, and expansion of air, which can take an effective use of a heat source obtained for each process. .

그리고, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당해 업계 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형 및 응용 또한 가능함은 물론이다.It will be apparent to those skilled in the art that many other modifications and applications are possible within the scope of the basic technical idea of the present invention.

101...고온 열원 저장 탱크(HTS 탱크)
102...냉열 저장 탱크(CTS 탱크)
103...보조 HTS 탱크(AHTS 탱크)
104...보조 CTS 탱크(ACTS 탱크)
201...중간 냉각기
202...냉각기
301...가열기
302...재가열기
401...중간 냉각 열교환기
402...냉각 열교환기
403...가열 열교환기
403t...1단 터빈
404...재가열 열교환기
404t...2단 터빈
405...기화기
406...제1 메인 극저온 열교환기
407...제2 메인 극저온 열교환기
501...제1 삼방 유량 제어 밸브
502...제2 삼방 유량 제어 밸브
601...제1 체크밸브
602...제2 체크밸브
701...제1 개폐밸브
702...제2 개폐밸브
703...제3 개폐밸브
704...제4 개폐밸브
705...제5 개폐밸브
706...제6 개폐밸브
801...제1 유량 제어 밸브
802...제2 유량 제어 밸브
803...제3 유량 제어 밸브
804...제4 유량 제어 밸브
805...제5 유량 제어 밸브
806...제6 유량 제어 밸브
900...에너지 회수 배관
911...제1 에너지 분기관
912...제2 에너지 분기관
921...제1 선회 배관
922...제2 선회 배관
931...제1 바이패스 배관
932...제2 바이패스 배관
933...제3 바이패스 배관
934...제4 바이패스 배관
101 ... High temperature heat source storage tank (HTS tank)
102 ... Cold storage tank (CTS tank)
103 ... Auxiliary HTS tank (AHTS tank)
104 ... Secondary CTS tank (ACTS tank)
201 ... Intermediate cooler
202 ... cooler
301 ... heater
302 ... reheating
401 ... Intermediate cooling heat exchanger
402 ... cooling heat exchanger
403 ... heating heat exchanger
403t ... 1st stage turbine
404 ... reheat heat exchanger
404t ... Two-stage turbine
405 ... carburetor
406 ... first main cryogenic heat exchanger
407 ... 2nd main cryogenic heat exchanger
501 ... First three-way flow control valve
502 ... second three-way flow control valve
601 ... first check valve
602 ... second check valve
701 ... first opening / closing valve
702 ... second opening / closing valve
703 ... third opening / closing valve
704 ... fourth opening / closing valve
705 ... fifth opening / closing valve
706 ... sixth opening / closing valve
801 ... first flow control valve
802 ... second flow control valve
803 ... third flow control valve
804 ... fourth flow control valve
805 ... fifth flow control valve
806 ... sixth flow control valve
900 ... Energy recovery piping
911 ... 1st energy branch
912 ... 2nd energy branch
921 ... first turning piping
922 ... 2nd turn piping
931 ... first bypass piping
932 ... second bypass piping
933 ... third bypass piping
934 ... fourth bypass piping

Claims (15)

흡입된 공기를 복수회 압축 및 냉각시켜 액화하는 공기 액화 공정으로부터 발생되는 열에너지를 저장하는 고온 열원 저장 탱크(Hot Thermal Storage Tank, 이하 HTS 탱크);
상기 공기 액화 공정에서 액화된 공기를 재기화시켜 복수회 가열 및 팽창시키는 재기화 및 발전 공정으로부터 발생되는 냉열을 저장하는 냉열 저장 탱크(Cold Thermal Storage Tank, 이하 CTS 탱크);
상기 HTS 탱크와 별개로 구비되며, 상기 공기 액화 공정에서 발생되는 열에너지의 일부를 회수하는 보조 HTS 탱크(Auxiliary Hot Thermal Storage Tank, 이하 AHTS 탱크); 및
상기 CTS 탱크와 별개로 구비되며, 상기 재기화 및 발전 공정으로부터 발생되는 냉열의 일부를 회수하는 보조 CTS 탱크(Auxiliary Cold Thermal Storage Tank, 이하 ACTS 탱크)를 포함하고,
상기 공기 액화 공정 중 압축 과정에서 발생한 열을 열교환 가능한 중간 냉각 열교환기; 및 냉각 열교환기;
상기 재기화 및 발전 공정에서 발생한 냉열을 열교환 가능한 가열 열교환기; 및 재가열 열교환기;를 더 포함하고,
상기 HTS 탱크는, 상기 냉각 열교환기와 연결된 제1 메인 극저온 열교환기;와, 상기 제1 메인 극저온 열교환기와 연결된 제2 메인 극저온 열교환기;와, 상기 제2 메인 극저온 열교환기와 연결된 기화기;와 직접적으로 연결되고,
상기 AHTS 탱크는, 상기 가열 열교환기 및 상기 재가열 열교환기를 통하여 상기 ACTS 탱크와 연결되고,
상기 CTS 탱크는, 상기 기화기 및 상기 제1 메인 극저온 열교환기와 직접적으로 연결되며,
상기 ACTS 탱크는, 상기 냉각 열교환기 및 상기 중간 냉각 열교환기를 통하여 상기 AHTS 탱크와 연결되는, 공기의 액화, 재기화 및 팽창 과정에 의한 에너지 저장과 발전 시스템.
A hot thermal storage tank (HTS tank) for storing thermal energy generated from an air liquefaction process for compressing and cooling the sucked air a plurality of times and liquefying the same;
A cold thermal storage tank (hereinafter referred to as a CTS tank) for storing cold heat generated from a regeneration and power generation process for regenerating the air liquefied in the air liquefaction process and heating and expanding the air a plurality of times;
An AHTS tank (AHTS tank) provided separately from the HTS tank for recovering part of the thermal energy generated in the air liquefaction process; And
And an auxiliary cold thermal storage tank (hereinafter referred to as an ACTS tank) provided separately from the CTS tank for recovering a part of the cold generated from the regeneration and power generation process,
An intermediate cooling heat exchanger capable of heat-exchanging heat generated during compression during the air liquefaction process; And a cooling heat exchanger;
A heating heat exchanger capable of heat-exchanging cold heat generated in the regeneration and power generation process; And a reheat heat exchanger,
The HTS tank may include a first main cryogenic heat exchanger connected to the cooling heat exchanger, a second main cryogenic heat exchanger connected to the first main cryogenic heat exchanger, and a second main cryogenic heat exchanger connected directly to the carburetor connected to the second main cryogenic heat exchanger. And,
The AHTS tank is connected to the ACTS tank through the heating heat exchanger and the reheat heat exchanger,
The CTS tank is directly connected to the vaporizer and the first main cryogenic heat exchanger,
Wherein the ACTS tank is connected to the AHTS tank through the cooling heat exchanger and the intermediate cooling heat exchanger, the energy storage and generation system by liquefaction, regeneration and expansion of air.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 압축 과정에서 발생한 열에너지를 상기 냉각 열교환기 및 상기 중간 냉각 열교환기의 순으로 회수하는 에너지 회수 배관;
상기 중간 냉각 열교환기 출구측의 상기 에너지 회수 배관에 장착된 상기 AHTS 탱크의 출구측에 장착되며, 상기 에너지 회수 배관상에 배치되는 제1 삼방 유량 제어 밸브;
상기 제1 삼방 유량 제어 밸브와 연결되고 상기 에너지 회수 배관으로부터 분기되어 상기 HTS 탱크와 상기 기화기를 연결하는 배관과 연결되는 제1 에너지 분기관; 및
상기 제1 에너지 분기관 상에 장착되어 상기 AHTS 탱크로부터의 상기 기화기측으로 공급되는 열유체의 역유동을 방지하는 제1 체크밸브;를 더 포함하는, 공기의 액화, 재기화 및 팽창 과정에 의한 에너지 저장과 발전 시스템.
The method according to claim 1,
An energy recovery pipe for recovering thermal energy generated in the compression process in the order of the cooling heat exchanger and the intermediate cooling heat exchanger;
A first three-way flow control valve mounted on an exit side of the AHTS tank mounted on the energy recovery pipe at the outlet of the intermediate cooling heat exchanger and disposed on the energy recovery pipe;
A first energy distribution pipe connected to the first three-way flow control valve and branched from the energy recovery pipe and connected to a pipe connecting the HTS tank and the vaporizer; And
And a first check valve mounted on the first energy splitter to prevent reverse flow of the heat fluid supplied from the AHTS tank to the vaporizer side, Storage and power generation systems.
청구항 1에 있어서,
상기 가열 열교환기의 출구측과 상기 재가열 열교환기의 입구측 배관 상에 장착되는 1단 터빈;
상기 재가열 열교환기의 출구측 배관 상에 장착되는 2단 터빈;
상기 압축 과정에서 발생한 열에너지를 상기 냉각 열교환기 및 상기 중간 냉각 열교환기의 순으로 회수하여 상기 ACTS 탱크측으로 이송시키는 에너지 회수 배관;
상기 에너지 회수 배관으로부터 분기되어 상기 가열 열교환기를 통하여 상기 ACTS 탱크측으로 향하는 제1 선회 배관;
상기 에너지 회수 배관으로부터 분기되어 상기 재가열 열교환기를 통하여 강기 제1 선회 배관과 합류된 후 상기 CTS 탱크측으로 향하는 제2 선회 배관;
상기 제1 선회 배관상에 장착되어 상기 가열 열교환기측으로 들어가는 유량을 조절하는 제1 유량 제어 밸브; 및
상기 제2 선회 배관상에 장착되어 상기 재가열 열교환기측으로 들어가는 유량을 조절하는 제2 유량 제어 밸브;를 더 포함하는, 공기의 액화, 재기화 및 팽창 과정에 의한 에너지 저장과 발전 시스템.
The method according to claim 1,
A first stage turbine mounted on an outlet side of the heating heat exchanger and an inlet side piping of the reheat heat exchanger;
A two-stage turbine mounted on an outlet side piping of the reheat heat exchanger;
An energy recovery pipe for recovering thermal energy generated in the compression process in the order of the cooling heat exchanger and the intermediate cooling heat exchanger and transferring the heat energy to the ACTS tank side;
A first circulation pipe branched from the energy recovery pipe and directed to the ACTS tank side through the heating heat exchanger;
A second circulation pipe branched from the energy recovery pipe, merged with the first circulation pipe through the reheat heat exchanger, and then directed toward the CTS tank;
A first flow control valve mounted on the first circulation pipe for regulating a flow rate entering the heating heat exchanger; And
And a second flow control valve mounted on the second circulation pipe for regulating a flow rate of the refrigerant flowing into the reheat heat exchanger.
청구항 4에 있어서,
상기 AHTS 탱크는, 상기 제1 유량 제어 밸브 및 상기 제2 유량 제어 밸브를 통하여 각각 가열 열교환기 및 상기 재가열 열교환기에 열원을 공급함으로써, 상기 1단 터빈 및 상기 2단 터빈 각각의 입구 온도를 상승시키는, 공기의 액화, 재기화 및 팽창 과정에 의한 에너지 저장과 발전 시스템.
The method of claim 4,
Wherein the AHTS tank supplies a heat source to the heating heat exchanger and the reheat heat exchanger through the first flow control valve and the second flow control valve to increase the inlet temperature of each of the first stage turbine and the second stage turbine , Energy storage and generation system by air liquefaction, regeneration and expansion processes.
청구항 1에 있어서,
상기 재기화 및 발전 공정에서 발생한 냉열을 상기 가열 열교환기와 상기 재가열 열교환기를 통하여 회수하는 에너지 회수 배관;
상기 재가열 열교환기의 출구측 상기 에너지 회수 배관에 장착된 상기 ACTS 탱크의 출구측에 장착되며, 상기 에너지 회수 배관상에 배치되는 제2 삼방 유량 제어 밸브;
상기 제2 삼방 유량 제어 밸브와 연결되고 상기 에너지 회수 배관으로부터 분기되어 상기 CTS 탱크와 상기 제1 메인 극저온 열교환기를 연결하는 배관과 연결되는 제2 에너지 분기관; 및
상기 제2 에너지 분기관 상에 장착되어 상기 ACTS 탱크로부터의 상기 제1 메인 극저온 열교환기측으로 공급되는 열유체의 역유동을 방지하는 제2 체크밸브;를 더 포함하는, 공기의 액화, 재기화 및 팽창 과정에 의한 에너지 저장과 발전 시스템.
The method according to claim 1,
An energy recovery pipe for recovering cold heat generated in the regeneration and power generation process through the heating heat exchanger and the reheat heat exchanger;
A second three-way flow control valve mounted on an outlet side of the ACTS tank mounted on the energy return pipe at an outlet side of the reheat heat exchanger and disposed on the energy return pipe;
A second energy distribution pipe connected to the second three-way flow control valve and branched from the energy recovery pipe and connected to a pipe connecting the CTS tank and the first main cryogenic heat exchanger; And
And a second check valve mounted on the second energy splitter to prevent reverse flow of the heat fluid supplied from the ACTS tank to the first main cryogenic heat exchanger side, Energy storage and power generation system by expansion process.
청구항 3에 있어서,
상기 HTS 탱크와 상기 기화기를 연결하는 배관으로부터 분기되어 상기 제1 삼방 유량 제어 밸브와 상기 ACTS 탱크를 연결하는 상기 에너지 회수 배관과 연결되는 제1 바이패스 배관;
상기 HTS 탱크와 상기 기화기를 연결하는 배관의 상기 HTS 탱크 출구측에 장착되어 열유체의 유량을 제어하는 제3 유량 제어 밸브; 및
상기 제1 바이패스 배관상에 장착되어 상기 HTS 탱크로부터 상기 ACTS 탱크측으로 공급되는 열유체의 유량을 제어하는 제4 유량 제어 밸브;를 더 포함하는, 공기의 액화, 재기화 및 팽창 과정에 의한 에너지 저장과 발전 시스템.
The method of claim 3,
A first bypass pipe branched from a pipe connecting the HTS tank and the vaporizer and connected to the energy recovery pipe connecting the first three-way flow control valve and the ACTS tank;
A third flow control valve mounted on an outlet side of the HTS tank of the piping connecting the HTS tank and the vaporizer to control the flow rate of the heat fluid; And
And a fourth flow control valve mounted on the first bypass piping and controlling a flow rate of a heat fluid supplied from the HTS tank to the ACTS tank side, wherein the fourth flow control valve controls the flow rate of the energy by the liquefaction, regeneration, Storage and power generation systems.
청구항 6에 있어서,
상기 CTS 탱크와 상기 제1 메인 극저온 열교환기를 연결하는 배관으로부터 분기되어 상기 제2 삼방 유량 제어 밸브와 상기 AHTS 탱크를 연결하는 상기 에너지 회수 배관과 연결되는 제2 바이패스 배관;
상기 CTS 탱크와 상기 제1 메인 극저온 열교환기를 연결하는 배관의 상기 CTS 탱크 출구측에 장착되어 열유체의 유량을 제어하는 제5 유량 제어 밸브;
상기 제2 바이패스 배관상에 장착되어 상기 CTS 탱크로부터 상기 AHTS 탱크측으로 공급되는 열유체의 유량을 제어하는 제6 유량 제어 밸브; 더 포함하는, 공기의 액화, 재기화 및 팽창 과정에 의한 에너지 저장과 발전 시스템.
The method of claim 6,
A second bypass pipe branched from a pipe connecting the CTS tank and the first main cryogenic heat exchanger and connected to the energy recovery pipe connecting the second three-way flow control valve and the AHTS tank;
A fifth flow control valve mounted on an outlet side of the CTS tank of the piping connecting the CTS tank and the first main cryogenic temperature exchanger to control the flow rate of the heat fluid;
A sixth flow control valve mounted on the second bypass pipe for controlling a flow rate of the heat fluid supplied from the CTS tank to the AHTS tank side; Further comprising an energy storage and generation system by liquefaction, regeneration and expansion processes of the air.
청구항 3에 있어서,
상기 중간 냉각 열교환기의 출구측과 상기 AHTS 탱크의 입구측을 연결하는 상기 에너지 회수 배관상에 장착되며, 상기 AHTS 탱크측으로의 열유체 흐름을 온/오프 제어하는 제1 개폐밸브;
상기 AHTS 탱크의 출구측과 상기 제1 삼방 유량 제어 밸브를 연결하는 상기 에너지 회수 배관상에 장착되며, 상기 AHTS 탱크로부터의 열유체 흐름을 온/오프 제어하는 제2 개폐밸브;
상기 중간 냉각 열교환기의 출구측과 상기 AHTS 탱크의 입구측을 연결하는 상기 에너지 회수 배관으로부터 분기되며, 상기 제1 메인 극저온 열교환기와 상기 HTS 탱크의 입구측을 연결하는 배관과 연결되는 제3 바이패스 배관; 및
상기 제3 바이패스 배관상에 장착되어 상기 HTS 탱크의 입구측으로의 열유체 흐름을 온/오프 제어하는 제5 개폐밸브;를 더 포함하는, 공기의 액화, 재기화 및 팽창 과정에 의한 에너지 저장과 발전 시스템.
The method of claim 3,
A first opening / closing valve mounted on the energy recovery pipe connecting the outlet side of the intermediate cooling heat exchanger and the inlet side of the AHTS tank, the ON / OFF valve controlling on / off flow of the heat fluid to the AHTS tank side;
A second on-off valve mounted on the energy recovery pipe connecting the outlet of the AHTS tank and the first three-way flow control valve, for on / off-controlling the flow of heat fluid from the AHTS tank;
A third bypass which branches from the energy recovery pipe connecting the outlet side of the intermediate cooling heat exchanger and the inlet side of the AHTS tank and is connected to a pipe connecting the first main cryogenic heat exchanger and the inlet side of the HTS tank, pipe; And
And a fifth on-off valve mounted on the third bypass pipe for on / off-controlling the flow of the heat fluid to the inlet side of the HTS tank. Power generation system.
청구항 6에 있어서,
상기 재가열 열교환기의 출구측과 상기 ACTS 탱크의 입구측을 연결하는 상기 에너지 회수 배관상에 장착되며, 상기 ACTS 탱크측으로의 열유체 흐름을 온/오프 제어하는 제3 개폐밸브;
상기 ACTS 탱크의 출구측과 상기 제2 삼방 유량 제어 밸브를 연결하는 상기 에너지 회수 배관상에 장착되며, 상기 ACTS 탱크로부터의 열유체 흐름을 온/오프 제어하는 제4 개폐밸브;
상기 재가열 열교환기의 출구측과 상기 ACTS 탱크의 입구측을 연결하는 상기 에너지 회수 배관으로부터 분기되며, 상기 기화기와 상기 CTS 탱크의 입구측을 연결하는 배관과 연결되는 제4 바이패스 배관; 및
상기 제4 바이패스 배관상에 장착되어 상기 CTS 탱크의 입구측으로의 열유체 흐름을 온/오프 제어하는 제6 개폐밸브;를 더 포함하는, 공기의 액화, 재기화 및 팽창 과정에 의한 에너지 저장과 발전 시스템.
The method of claim 6,
A third on-off valve mounted on the energy recovery pipe connecting the outlet side of the reheat heat exchanger and the inlet side of the ACTS tank, the third on-off valve controlling on / off flow of the heat fluid to the ACTS tank side;
A fourth on-off valve mounted on the energy recovery pipe connecting the outlet of the ACTS tank and the second three-way flow control valve, for controlling on / off flow of the heat fluid from the ACTS tank;
A fourth bypass pipe branched from the energy recovery pipe connecting the outlet side of the reheat heat exchanger and the inlet side of the ACTS tank and connected to a pipe connecting the vaporizer and the inlet side of the CTS tank; And
And a sixth on-off valve mounted on the fourth bypass pipe for on / off-controlling the flow of the heat fluid to the inlet side of the CTS tank, wherein the sixth on-off valve controls the energy storage by the liquefaction, regeneration, Power generation system.
청구항 1 및 청구항 3 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
상기 AHTS 탱크 및 상기 ACTS 탱크에 저장되는 것은, 각각 열에너지 및 냉열을 가진 액체 또는 기체 또는 고형화된 물질이거나, 에너지 전환에 의하여 저장되는 연료 또는 연료전지의 형태를 포함하는, 공기의 액화, 재기화 및 팽창 과정에 의한 에너지 저장과 발전 시스템.
The method according to any one of claims 1 and 3 to 10,
Stored in the AHTS tank and the ACTS tank are liquids, gases and solidified materials each having thermal energy and cold heat, or liquids, regasification and re-circulation of air, including forms of fuel or fuel cells stored by energy conversion, Energy storage and power generation system by expansion process.
청구항 1 및 청구항 3 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흡입된 공기는, 순수한 공기, 수소, 질소, 또는 액화시켜 에너지 저장이 가능한 가스인, 공기의 액화, 재기화 및 팽창 과정에 의한 에너지 저장과 발전 시스템.
The method according to any one of claims 1 and 3 to 10,
Wherein the inhaled air is a gas capable of storing energy by pure air, hydrogen, nitrogen, or liquefying, the energy storage and generation system by liquefaction, regeneration, and expansion of air.
흡입된 공기를 복수회 압축 및 냉각시켜 액화하는 공기 액화 공정으로부터 발생되는 열에너지를 고온 열원 저장 탱크(Hot Thermal Storage Tank, 이하 HTS 탱크)에 저장하고, 상기 열에너지를 재기화 및 발전 공정에서 사용하며, 상기 재기화 및 발전 공정에서 발생한 냉열을 냉열 저장 탱크(Cold Thermal Storage Tank, 이하 CTS 탱크)에 저장하여 상기 공기 액화 공정에 사용하는 에너지 저장과 발전 방법에 있어서,
열과 물질의 평형 상태가 유지되지 않는 비정상 상태의 운전 조건에서, 제1 메인 극저온 열교환기와 기화기로부터 각각 상기 HTS 탱크 및 상기 CTS 탱크에 축적되는 열에너지 및 냉열이 설정값 이하인 경우,
상기 HTS 탱크와 별개로 구비되며, 상기 공기 액화 공정에서 발생되는 열에너지의 일부를 회수하는 보조 HTS 탱크(Auxiliary Hot Thermal Storage Tank, 이하 AHTS 탱크)에 상기 열에너지의 일부를 축적함과 동시에,
상기 CTS 탱크와 별개로 구비되며, 상기 재기화 및 발전 공정으로부터 발생되는 냉열의 일부를 회수하는 보조 CTS 탱크(Auxiliary Cold Thermal Storage Tank, 이하 ACTS 탱크)에 상기 냉열의 일부를 축적하며,
상기 HTS 탱크 및 CTS 탱크는 상기 제1 메인 열교환기 및 기화기와 직접 연결하고,
상기 AHTS 탱크와 ACTS 탱크는, 상기 공기 액화 공정 및 재기화 및 발전 공정에서 상기 HTS 탱크 및 CTS 탱크에 축적된 열에너지를 이용하는 열교환기를 통해 간접 연결하여,
상기 AHTS 탱크는 상기 HTS 탱크의 기능을 보완하고, 상기 ACTS 탱크는 상기 CTS 탱크의 기능을 보완함으로써, 공기의 액화, 재기화 및 발전 공정에 이르는 운전이 정상 상태로 복귀되도록 하는, 공기의 액화, 재기화 및 팽창 과정에 의한 에너지 저장과 발전 방법.
Heat energy generated from an air liquefaction process for liquefying and liquefying the sucked air a plurality of times is stored in a hot thermal storage tank (HTS tank), the thermal energy is used in the regeneration and power generation process, The energy storage and power generation method for storing cold heat generated in the regeneration and power generation process in a cold thermal storage tank (CTS tank) for use in the air liquefaction process,
When the heat energy and the cold heat accumulated in the HTS tank and the CTS tank from the first main cryogenic temperature heat exchanger and the vaporizer respectively are equal to or lower than the set values in an abnormal operating condition in which the equilibrium state of heat and matter is not maintained,
A part of the thermal energy is accumulated in an auxiliary hot storage tank (AHTS tank) separately provided from the HTS tank and recovering part of the heat energy generated in the air liquefaction process,
A portion of the cold heat is accumulated in an auxiliary cold thermal storage tank (ACTS tank) separately provided from the CTS tank and collecting part of the cold heat generated from the regeneration and power generation process,
The HTS tank and the CTS tank are directly connected to the first main heat exchanger and the vaporizer,
The AHTS tank and the ACTS tank are indirectly connected through a heat exchanger using thermal energy accumulated in the HTS tank and the CTS tank in the air liquefaction process and the regeneration and power generation process,
Wherein the ATS tank replenishes the function of the HTS tank and the ACTS tank compensates for the function of the CTS tank so as to return the operation to the liquefaction, Energy storage and generation method by regeneration and expansion process.
청구항 13에 있어서,
상기 AHTS 탱크 및 상기 ACTS 탱크에 저장되는 것은, 각각 열에너지 및 냉열을 가진 액체 또는 기체 또는 고형화된 물질이거나, 에너지 전환에 의하여 저장되는 연료 또는 연료전지의 형태를 포함하는, 공기의 액화, 재기화 및 팽창 과정에 의한 에너지 저장과 발전 방법.
14. The method of claim 13,
Stored in the AHTS tank and the ACTS tank are liquids, gases and solidified materials each having thermal energy and cold heat, or liquids, regasification and re-circulation of air, including forms of fuel or fuel cells stored by energy conversion, Energy storage and generation by expansion process.
청구항 13에 있어서,
상기 흡입된 공기는, 순수한 공기, 수소, 질소, 또는 액화시켜 에너지 저장이 가능한 가스인, 공기의 액화, 재기화 및 팽창 과정에 의한 에너지 저장과 발전 방법.
14. The method of claim 13,
Wherein the inhaled air is a gas capable of storing energy by pure air, hydrogen, nitrogen, or liquefying, and liquefying, regenerating and expanding the air.
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