KR102038685B1 - Wind turbine assembled with energy storage system - Google Patents

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KR102038685B1
KR102038685B1 KR1020180065504A KR20180065504A KR102038685B1 KR 102038685 B1 KR102038685 B1 KR 102038685B1 KR 1020180065504 A KR1020180065504 A KR 1020180065504A KR 20180065504 A KR20180065504 A KR 20180065504A KR 102038685 B1 KR102038685 B1 KR 102038685B1
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김동구
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두산중공업 주식회사
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Abstract

The present invention provides a wind turbine assembled with an energy storage system (ESS), wherein ESS equipment and the wind turbine are compactly coupled to effectively utilize an internal space of the wind turbine. According to an aspect of the present invention, the wind turbine assembled with an ESS comprises a rotor rotationally installed along with a tower, and a plurality of support plates are vertically spaced to be installed in the tower to form a plurality of layers. An ESS inclusion body in which a plurality of batteries are stored is installed on the support plates, and a ventilation hole is formed on the support plates for movement of air.

Description

ESS 일체형 풍력 발전기{WIND TURBINE ASSEMBLED WITH ENERGY STORAGE SYSTEM} ESS integrated wind generator {WIND TURBINE ASSEMBLED WITH ENERGY STORAGE SYSTEM}

본 발명은 풍력 발전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 ESS 일체형 풍력 발전기에 관한 것이다. The present invention relates to a wind generator, and more particularly to an ESS integrated wind generator.

풍력발전(風力發電)이란 풍차를 이용해 바람이 가진 에너지를 기계적인 에너지(회전력)로 변환시키고, 이 기계적 에너지가 발전기를 구동함으로써 전기적인 에너지로 변환되어 전력을 얻는 발전 방식을 말한다.Wind power generation refers to a power generation method in which wind energy is converted into mechanical energy (rotary power) using a windmill, and the mechanical energy is converted into electrical energy by driving a generator to obtain electric power.

풍력발전은 현재까지 개발된 신재생 에너지원 중에서 가장 경제성이 높을 뿐 아니라 무한정, 무비용의 청정에너지원인 바람을 이용하여 발전할 수 있는 장점 때문에 유럽은 물론 미주와 아시아 등지에서도 적극적인 투자가 이뤄지고 있는 실정이다.Wind power generation is not only the most economical among the renewable energy sources developed so far, but also has been actively invested not only in Europe but also in the Americas and Asia due to the advantages of being able to generate power using the wind, which is an unlimited clean energy source for the wind. to be.

이러한 풍력발전을 위한 풍력 발전기는 회전축의 방향에 따라 수직축 풍력 발전기와 수평축 풍력 발전기로 구분될 수 있다. 현재까지는 수직축에 비해 수평축 풍력 발전기의 효율이 높고 안정적이어서 상업용 풍력발전단지에는 대부분 수평축 풍력 발전기가 적용되고 있다.Wind generators for such wind power generation may be divided into a vertical axis wind generator and a horizontal axis wind generator according to the direction of the rotation axis. Until now, the horizontal axis wind generators are more efficient and stable than the vertical axis, so most of the commercial wind farms are applied with the horizontal axis wind generators.

통상적인 수평축 풍력발전기는 많은 동력을 얻기 위해서는 블레이드의 크기를 키우거나 블레이드 크기에 상응하는 용량을 갖는 발전기를 장착해야 한다. 하지만, 블레이드가 커지거나 발전기의 용량이 커질수록 블레이드와 발전기의 무게가 증가하게 되어 무거운 블레이드와 발전기를 지지할 타워와 구조물의 규모가 같이 커져야 하며, 블레이드와 발전기를 포함한 발전시설이 무거워지면 그 무게의 지지를 위한 베어링과 같은 부품도 증가해야 하고, 바람의 방향에 따라 회전날개부의 방향을 돌려주는 요(yaw) 동작을 위해 별도의 특수 장치가 설치되어야 한다.Conventional horizontal axis wind turbines need to be equipped with a generator having a capacity corresponding to the size of the blade or to increase the size of the blade to obtain a lot of power. However, as the blade becomes bigger or the capacity of the generator increases, the weight of the blade and generator increases, so that the tower and the structure supporting the heavy blade and the generator must grow in size, and the weight of the power generation facility including the blade and the generator becomes heavy. Parts, such as bearings for supporting the bearings, must be increased, and a special device is to be installed for the yaw movement which turns the direction of the rotor blade according to the wind direction.

이로 인해 설치 및 유지비용이 기하급수적으로 증가하게 되며, 이러한 기술적인 난이도와 비용의 증가로 인하여 풍력 발전기의 폭넓은 보급에 막대한 장애를 초래하는 문제점이 있었다.As a result, installation and maintenance costs increase exponentially, and this technical difficulty and increase in cost have a problem that causes a huge obstacle to widespread deployment of wind power generators.

최근에는 하나의 타워 주변에 원주방향을 따라 복수의 단위 발전 유닛을 배치하는 멀티 로터형 풍력 발전기가 알려져 있다. 멀티 로터형 풍력 발전기는, 한 개의 타워에 한 개의 메인 나셀을 설치하고, 메인 나셀에 복수의 서포트 아암을 방사상으로 결합하며, 각 서포트 아암에 단위 발전 유닛을 각각 설치하고 있다. 멀티 로터형 풍력 발전기는 종래의 풍력 발전기보다 더 큰 타워를 가지며 이에 따라 타워 내부에 많은 공간이 존재한다.Recently, a multi-rotor type wind generator is known which arranges a plurality of unit power generation units along a circumferential direction around one tower. In a multi-rotor wind generator, one main nacelle is installed in one tower, a plurality of support arms are radially coupled to the main nacelle, and a unit power generation unit is installed in each support arm, respectively. Multi-rotor wind generators have larger towers than conventional wind generators, and thus there is a lot of space inside the towers.

한편, 풍력 발전기에서 생산되는 잉여전력을 저장하기 위하여 풍력 발전 단지 인근에 ESS(Energy storage system) 설비를 설치할 수 있다. ESS 설비는 복수의 배터리가 내장된 복수의 상자들을 포함하는 바, 이러한 ESS 설비는 충전과 방전 중에 발생하는 열을 배출하는 것이 매우 중요하다. 배터리들이 과열되면 배터리가 폭발하거나 발화할 수 있다. Meanwhile, in order to store surplus power generated by the wind generator, an energy storage system (ESS) facility may be installed near the wind farm. The ESS facility includes a plurality of boxes in which a plurality of batteries are built, and it is very important for the ESS facility to discharge heat generated during charging and discharging. Batteries may explode or ignite if they overheat.

대한민국 공개특허 제2012-0101024호(2012.09.12)Republic of Korea Patent Publication No. 2012-0101024 (2012.09.12)

본 발명은 ESS 설비와 풍력 발전기가 컴팩트하게 결합되어 풍력 발전기 내부 공간을 효율적으로 활용할 수 있는 ESS 일체형 풍력 발전기를 제공한다.The present invention provides an ESS-integrated wind generator capable of efficiently utilizing the space inside the wind generator by compactly combining the ESS facility and the wind generator.

본 발명의 일 측면에 따른 ESS 일체형 풍력 발전기는, 타워와 회전 가능하게 설치된 로터를 포함하는 풍력 발전기로서, 상기 타워의 내부에는 복수의 지지판이 상하방향으로 이격 설치되어 복수의 층을 형성하고, 상기 지지판들 상에는 복수의 배터리가 수납된 ESS 함체가 설치되며, 상기 지지판에는 공기의 이동을 위한 통기 홀이 형성된다.An ESS integrated wind generator according to an aspect of the present invention, a wind generator including a rotor rotatably installed with a tower, a plurality of support plates are installed in the tower spaced apart in the vertical direction to form a plurality of layers, An ESS housing in which a plurality of batteries are accommodated is installed on the support plates, and a ventilation hole for air movement is formed in the support plate.

여기서, 상기 ESS 함체들은 상기 타워의 둘래 방향으로 이격 배치될 수 있다.Here, the ESS enclosures may be spaced apart in the direction of the tower.

또한, 복수의 상기 ESS 함체들은 방사상으로 배치될 수 있다.Also, a plurality of the ESS enclosures may be arranged radially.

또한, 상기 타워에는 상기 공기가 상기 타워 내부로 유입될 수 있도록 복수의 흡기구와 상기 흡기구보다 더 아래에 위치하며 상기 ESS 함체를 냉각한 공기가 배출되는 배기구가 형성될 수 있다.In addition, the tower may be provided with a plurality of intake ports and exhaust ports through which the air cooling the ESS enclosure is discharged so that the air is introduced into the tower.

또한, 상기 배기구는 상기 지지판들 사이에 위치하도록 형성될 수 있다.In addition, the exhaust port may be formed to be located between the support plates.

또한, 상기 타워에는 상기 지지판들을 관통하는 공기 통로관이 설치되고, 상기 공기 통로관에는 상기 각층과 연결되는 연결 홀이 형성될 수 있다.In addition, the tower may be provided with an air passage tube penetrating the support plates, the air passage tube may be formed with a connection hole connected to each layer.

또한, 상기 공기 통로관에는 공기를 하부로 이동시키기 위한 냉각 팬이 설치될 수 있다.In addition, the air passage pipe may be provided with a cooling fan for moving the air downward.

또한, 상기 연결 홀에는 상기 공기 통로관의 내측으로 돌출되어 공기의 흡입을 유도하는 가이드판이 설치될 수 있다.In addition, the connection hole may be provided with a guide plate protruding inward of the air passage pipe to induce the suction of air.

또한, 상기 흡기구는 상기 타워에서 상기 로터와 마주하는 면에만 형성될 수 있다.In addition, the intake port may be formed only on a surface of the tower facing the rotor.

또한, 상기 풍력 발전기는 타워와 상기 타워에 설치된 복수의 서포트 아암과 상기 서포트 아암에 설치된 로터를 포함하는 멀티 로터형으로 이루어질 수 있다.In addition, the wind generator may be of a multi-rotor type including a tower, a plurality of support arms installed on the tower and a rotor installed on the support arm.

또한, 상기 ESS 함체는 고리 형상으로 이루어질 수 있다.In addition, the ESS housing may be formed in a ring shape.

또한, 외측에 배치된 상기 ESS 함체는 내측에 배치된 상기 ESS 함체를 감싸도록 설치될 수 있다.In addition, the ESS housing disposed outside may be installed to surround the ESS housing disposed inside.

또한, 상기 ESS 함체에는 공기가 통과할 수 있도록 복수의 관통 홀이 형성될 수 있다.In addition, a plurality of through holes may be formed in the ESS housing to allow air to pass therethrough.

상기한 바와 같이 본 발명의 일 측면에 따르면, ESS 설비와 풍력 발전기가 컴팩트하게 결합되어 풍력 발전기 내부 공간을 효율적으로 활용할 수 있을 뿐만 아니라, 풍력 발전기 내부에 설치된 ESS 설비를 용이하게 냉각할 수 있다.As described above, according to one aspect of the present invention, the ESS facility and the wind generator are compactly combined to efficiently utilize the space inside the wind generator, and can easily cool the ESS facility installed inside the wind generator.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 풍력 발전기를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 풍력 발전기를 도시한 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 풍력 발전기를 도시한 횡단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 풍력 발전기를 도시한 측면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 풍력 발전기를 도시한 종단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 풍력 발전기를 도시한 횡단면도이다.1 is a perspective view illustrating a wind generator according to a first embodiment of the present invention.
2 is a longitudinal sectional view showing the wind power generator according to the first embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view showing a wind generator according to a first embodiment of the present invention.
4 is a side view showing a wind generator according to a second embodiment of the present invention.
5 is a longitudinal sectional view showing a wind generator according to a second embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view showing a wind generator according to a second embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present invention, the terms 'comprise' or 'have' are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. At this time, it is noted that the same components in the accompanying drawings are represented by the same reference numerals as possible. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may blur the gist of the present invention will be omitted. For the same reason, in the accompanying drawings, some components are exaggerated, omitted or schematically illustrated.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 풍력 발전기에 대해 설명한다. Hereinafter, a wind generator according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 풍력 발전기를 도시한 사시도이다.1 is a perspective view illustrating a wind generator according to a first embodiment of the present invention.

도 1을 참조하여 설명하면, 본 제1 실시예에 따른 풍력 발전기(10)는, 타워(100), 서포트 아암(500) 및 복수의 단위 발전 유닛(600)을 포함하는 멀티 로터형 풍력 발전기로 이루어질 수 있다. Referring to FIG. 1, the wind generator 10 according to the first embodiment includes a multi-rotor wind generator including a tower 100, a support arm 500, and a plurality of unit power generation units 600. Can be done.

본 실시예에 따른 풍력 발전기(10)에는, 로터(610)의 회전에 의해 전기를 개별적으로 생산하는 단위 발전 유닛(600)이 복수로 배치되고, 복수의 단위 발전 유닛(600) 각각은 서포트 아암(500)을 통해 메인 나셀(300)에 고정 결합될 수 있다. In the wind power generator 10 according to the present embodiment, a plurality of unit power generation units 600 for separately producing electricity by the rotation of the rotor 610 are disposed, and each of the plurality of unit power generation units 600 is a support arm. It may be fixedly coupled to the main nacelle 300 through 500.

메인 나셀(300)은 타워(100)의 상부에 위치하며 타워(100) 하부에 대하여 회전 가능하게 결합될 수 있다. 메인 나셀(300)에는 복수의 서포트 아암(support arm, 500)이 방사상으로 결합되며, 복수의 서포트 아암(500) 각각의 단부에는 단위 발전 유닛(600)이 결합될 수 있다. 즉, 메인 나셀(300)이 타워(100)에 대해 회전하는 경우, 메인 나셀(300)과 함께 복수의 단위 발전 유닛(600)도 회전할 수 있다. 이때, 메인 나셀(300)은 원기둥 형상으로 이루어질 수도 있다. The main nacelle 300 is located above the tower 100 and may be rotatably coupled to the bottom of the tower 100. A plurality of support arms 500 may be radially coupled to the main nacelle 300, and a unit power generation unit 600 may be coupled to an end of each of the plurality of support arms 500. That is, when the main nacelle 300 rotates with respect to the tower 100, the plurality of unit power generation units 600 may also rotate together with the main nacelle 300. At this time, the main nacelle 300 may be formed in a cylindrical shape.

서포트 아암(500)은 메인 나셀(300)과 단위 발전 유닛(600)을 서로 연결하는 부재로서, 메인 나셀(300)에서 멀어질수록 직경이 작아지거나, 또는 직경이 균일한 관형 형상일 수 있다. 이때, 서포트 아암(500)에는 단위 발전 유닛(600)의 유지 보수를 위해 계단 또는 컨베이어가 설치될 수도 있다. The support arm 500 is a member that connects the main nacelle 300 and the unit power generation unit 600 to each other. The support arm 500 may have a smaller diameter or a tubular shape having a uniform diameter as it moves away from the main nacelle 300. In this case, the support arm 500 may be provided with a stair or a conveyor for maintenance of the unit power generation unit 600.

한편, 메인 나셀(300)에는 복수의 서포트 아암(500)이 결합되는데, 메인 나셀(300)을 정면으로 바라볼 때 타워(100)를 기준으로 타워(100)의 좌측 및 우측에 동일한 개수의 서포트 아암(500)이 배치된다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 타워(100)의 좌측에는 2개의 서포트 아암(500)이 배치되고, 타워(100)의 우측에는 2개의 서포트 아암(500)이 배치된다. Meanwhile, a plurality of support arms 500 are coupled to the main nacelle 300. When the main nacelle 300 is viewed from the front, the same number of supports are provided on the left and right sides of the tower 100 based on the tower 100. Arm 500 is disposed. For example, as shown in FIG. 1, two support arms 500 are disposed on the left side of the tower 100, and two support arms 500 are disposed on the right side of the tower 100.

서포트 아암(500)의 단부에 결합되는 단위 발전 유닛(600)은 바람을 이용하여 전기를 생산하는 것으로, 로터(610), 서브 나셀(sub nacelle, 630), 및 발전기를 포함할 수 있다. The unit power generation unit 600 coupled to the end of the support arm 500 generates electricity by using wind and may include a rotor 610, a sub nacelle 630, and a generator.

로터(610)는 서브 나셀(630)의 전방에 회전 가능하게 설치되는 것으로, 로터(610)에서 발생된 회전력이 발전기로 전달된다. 로터(610)는 허브(613)와 복수의 블레이드(611)로 이루어지는데, 허브(613)는 서브 나셀(630)의 전면에 회전 가능하게 설치된다. 그리고, 복수의 블레이드(611)는 허브(613)의 외주면에 원주 방향을 따라 미리 정해진 간격으로 이격되어 결합된다. The rotor 610 is rotatably installed in front of the sub nacelle 630, and the rotational force generated by the rotor 610 is transmitted to the generator. The rotor 610 is composed of a hub 613 and a plurality of blades 611, the hub 613 is rotatably installed on the front of the sub nacelle 630. In addition, the plurality of blades 611 are coupled to the outer circumferential surface of the hub 613 at predetermined intervals along the circumferential direction.

허브(613)는 바람의 저항을 감소시키기 위해 전방으로 볼록하게 돌출된 원추형으로 이루어질 수 있다. 블레이드(611)는 바람에 의해 허브(613)의 중심축을 중심으로 회전한다. 블레이드(611)는 폭 방향으로 유선형 단면을 가지며, 내부에는 공간부가 형성될 수 있다. The hub 613 may have a conical shape that protrudes convex forward to reduce wind resistance. The blade 611 is rotated about the central axis of the hub 613 by the wind. The blade 611 has a streamlined cross section in the width direction, and a space portion may be formed therein.

서브 나셀(630)은 증속기, 발전기 등을 수용하는 하우징으로, 통상적으로 육면체 형상으로 이루어질 수 있다. 그러나, 서브 나셀(630)의 형상은 반드시 이에 한정되지 않고, 원기둥 형상 등으로 이루어질 수도 있다. The sub nacelle 630 is a housing for accommodating a speed increaser, a generator, and the like, and may be generally formed in a hexahedral shape. However, the shape of the sub nacelle 630 is not necessarily limited thereto, and may be formed in a cylindrical shape or the like.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 풍력 발전기를 도시한 종단면도이며, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 풍력 발전기를 도시한 횡단면도이다.2 is a longitudinal sectional view showing a wind generator according to a first embodiment of the present invention, Figure 3 is a cross-sectional view showing a wind generator according to a first embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 타워(100)는 지면으로부터 일정한 높이로 세워져 설치되며, 복수의 단위 발전 유닛(600) 등을 지지할 수 있다. 타워(100)는 지상에 설치될 수 있으며, 해상에 설치될 수 도 있다.1 to 3, the tower 100 is installed at a predetermined height from the ground and may support a plurality of unit power generation units 600 and the like. Tower 100 may be installed on the ground, it may be installed on the sea.

타워(100)는 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 증가하는 관형 형상을 가질 수 있다. 이때, 타워(100)는 복수의 관형 부재가 적층된 다단 형태로 이루어질 수 있다. 한편, 타워(100) 내부에는 단위 발전 유닛(600)의 유지 보수를 위해 작업자나 작업도구를 이송시키는 계단, 컨베이어 또는 승강기가 설치될 수 있다. The tower 100 may have a tubular shape in which the diameter increases from the top to the bottom. In this case, the tower 100 may be formed in a multi-stage form in which a plurality of tubular members are stacked. On the other hand, inside the tower 100 may be installed a staircase, conveyor or elevator for transporting a worker or work tool for maintenance of the unit power generation unit 600.

타워(100)는 회전 가능하게 설치된 메인 나셀(300)과 메인 나셀(300)을 회전 가능하게 지지하는 요잉 시스템을 포함할 수 있다. 타워(100)에는 공기의 흡입을 위한 복수의 흡기구(120)와 흡기구(120)에서 유입된 공기가 배출되는 배기구(130)가 형성된다. 배기구(130)는 흡기구(120)에서 타워(100)의 높이 방향으로 이격 배치되는바, 흡기구(120)는 배기구(130)보다 더 상부에 위치할 수 있다.The tower 100 may include a main nacelle 300 rotatably installed and a yawing system for rotatably supporting the main nacelle 300. The tower 100 is provided with a plurality of intake ports 120 for intake of air and an exhaust port 130 through which air introduced from the intake ports 120 is discharged. The exhaust port 130 is spaced apart from the inlet port 120 in the height direction of the tower 100, and the inlet port 120 may be located above the exhaust port 130.

흡기구(120)는 로터(610)의 전방 또는 후방에 배치될 수 있으며, 바람이 불어오는 방향을 마주하도록 형성될 수 있다. 로터(610)의 회전에 따라 흡기구(120)를 통해서 공기가 타워(100) 내부로 유입될 수 있다. 바람이 불면 로터가 회전하면서 공기의 유동을 발생시키는 바, 이에 따라 흡기구로 많은 양의 공기가 유입될 수 있다.The inlet 120 may be disposed at the front or the rear of the rotor 610, and may be formed to face the direction in which the wind blows. As the rotor 610 rotates, air may be introduced into the tower 100 through the intake port 120. When the wind blows, the rotor rotates to generate a flow of air. Accordingly, a large amount of air may be introduced into the intake port.

흡기구(120)는 타워(100)의 둘레에서 로터(610)를 향하는 반원 부분에만 형성될 수 있다. 이에 따라 로터(610)의 회전에 따라 유입된 공기가 반대편으로 배출되지 않고 아래로 이동할 수 있다.Intake port 120 may be formed only in the semi-circular portion toward the rotor 610 around the tower (100). Accordingly, the air introduced by the rotation of the rotor 610 may move downward without being discharged to the opposite side.

한편, 타워(100)의 내부에는 복수의 지지판(140)이 설치되며, 지지판(140) 상에는 복수의 배터리가 수납된 ESS 함체(160)가 설치된다. 지지판(140)은 대략 원판으로 이루어질 수 있으며, 중앙에는 공기의 이동을 위한 통기 홀(141)이 형성된다. 다만 지지판(140) 중에서 제일 하부에 위치하는 지지판(140)은 공기가 하부로 이동하지 않도록 막혀 있다. 복수의 지지판(140)은 상하방향으로 이격 설치되어 타워(100) 내부에서 복수의 층을 형성하고 각 지지판(140) 상에 복수의 ESS 함체(160)가 설치된다. Meanwhile, a plurality of support plates 140 are installed inside the tower 100, and an ESS enclosure 160 in which a plurality of batteries is stored is installed on the support plates 140. The support plate 140 may be substantially made of a disc, and a vent hole 141 for movement of air is formed at the center thereof. However, the support plate 140 located at the bottom of the support plate 140 is blocked to prevent the air from moving downward. The plurality of support plates 140 are spaced apart in the vertical direction to form a plurality of layers inside the tower 100, and a plurality of ESS enclosures 160 are installed on each support plate 140.

지지판(140)과 ESS 함체(160)는 대략 지상 또는 해면에서 10m 이상의 높이에 위치할 수 있다.The support plate 140 and the ESS enclosure 160 may be located at a height of 10 m or more from the ground or the sea surface.

타워(100)의 하부에는 작업자가 출입 가능한 출입구(110)가 형성되고, 타워(100)의 내부에는 ESS를 제어하고 발전기에서 생성된 전력을 변환하는 제어설비(180)가 설치될 수 있다. 제어설비(180)는 타워(100)의 바닥에 설치될 수 있다.An entrance 110 through which the operator can enter and exit is formed at the bottom of the tower 100, and a control facility 180 for controlling the ESS and converting the power generated by the generator may be installed in the tower 100. The control facility 180 may be installed at the bottom of the tower 100.

ESS 함체(160)는 복수의 배터리를 수납하는 상자 형상으로 이루어질 수 있으며, 레일이 설치된 랙(rack) 구조로 이루어질 수도 있다. ESS 함체(160)는 지지판(140) 상에 방사상으로 배치될 수 있으며, 이에 따라 냉각 공기는 ESS 함체(160) 사이로 유입되어 ESS 함체(160)를 냉각할 수 있다.The ESS enclosure 160 may be formed in a box shape for accommodating a plurality of batteries, or may have a rack structure in which a rail is installed. The ESS enclosure 160 may be disposed radially on the support plate 140, whereby cooling air may flow between the ESS enclosures 160 to cool the ESS enclosures 160.

타워(100)의 중앙에는 냉각용 공기의 이동을 위한 공기 통로관(150)이 설치되는데, 공기 통로관(150)은 지지판들(140)을 관통하도록 설치된다. 공기 통로관(150)은 통기 홀(141)에 삽입 설치될 수 있으며 공기 통로관(150)에는 각층과 연결되는 연결 홀(151)이 형성될 수 있다. 또한 공기 통로관(150)에는 작업자의 이동을 위한 사다리 또는 리프트가 설치될 수 있다.An air passage tube 150 for moving the cooling air is installed at the center of the tower 100, and the air passage tube 150 is installed to penetrate the support plates 140. The air passage tube 150 may be inserted into the ventilation hole 141 and the connection hole 151 connected to each layer may be formed in the air passage tube 150. In addition, the air passage pipe 150 may be installed a ladder or a lift for the movement of the worker.

또한, 공기 통로관(150)의 내부에는 상부의 공기를 하부로 이동시키기 위한 냉각 팬(153)이 설치될 수 있다. 공기 통로관(150)의 내부에는 하나 또는 복수의 냉각 팬(153)이 설치될 수 있다. 냉각 팬(153)은 공기 통로관(150)의 상단에 설치될 수 있으며, 공기 통로관(150)의 중간 또는 하부에 설치될 수도 있다. In addition, a cooling fan 153 may be installed in the air passage tube 150 to move the upper air downward. One or a plurality of cooling fans 153 may be installed in the air passage tube 150. The cooling fan 153 may be installed at the upper end of the air passage tube 150 and may be installed at the middle or the lower portion of the air passage tube 150.

본 제1 실시예에서는 공기 통로관(150)이 지지판(140)을 관통하도록 설치된 것으로 예시하고 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며 공기 통로관(150)이 설치되지 않고, 통기 홀(141)을 통해서 공기가 아래로 이동하도록 구성될 수두 있다.Although the air passage tube 150 is illustrated as being installed to penetrate the support plate 140 in the first embodiment, the present invention is not limited thereto and the air passage tube 150 is not installed, and the ventilation hole 141 is provided. It can be configured to move the air down through the head.

배기구(130)는 흡기구보다 더 아래에 위치하며 배기구(130)를 통해서 ESS 함체(160)를 냉각한 공기가 배출된다. 배기구(130)는 지지판(140)에 의하여 형성되는 각 층에 형성되며, 타워(100)의 둘레 방향을 따라 배열된다. 배기구(130)는 타워의 둘레 방향으로 등간격으로 배치될 수 있다.The exhaust port 130 is located below the intake port, and the air cooling the ESS enclosure 160 is discharged through the exhaust port 130. The exhaust port 130 is formed in each layer formed by the support plate 140, and is arranged along the circumferential direction of the tower 100. The exhaust port 130 may be arranged at equal intervals in the circumferential direction of the tower.

이에 따라 흡기구(120)로 유입된 공기는 공기 통로관(150)을 통해서 아래로 이동하며, 연결 홀(151)을 통해서 각 층으로 공급될 수 있다. 또한, 각 층으로 공급된 공기는 ESS 함체(160)를 냉각한 이후에 배기구(130)를 통해서 배출될 수 있다. 또한 ESS 함체(160)에는 홀이 형성되어 형성되어 냉각 공기는 ESS 함체(160) 내부로 유입되어 배터리들을 냉각할 수 있다.Accordingly, the air introduced into the intake port 120 moves downward through the air passage pipe 150 and may be supplied to each layer through the connection hole 151. In addition, the air supplied to each layer may be discharged through the exhaust port 130 after cooling the ESS enclosure 160. In addition, a hole is formed in the ESS enclosure 160 so that cooling air flows into the ESS enclosure 160 to cool the batteries.

상기한 바와 같이 본 제1 실시예에 따르면 풍력 발전기(10)의 타워(100) 내부에 ESS 함체(160)가 설치되어 ESS 설비의 설치 장소의 낭비를 방지할 수 있으며, ESS 함체(160)를 효율적으로 냉각할 수 있다. 지상 10m 이상에서는 지면보다 강한 바람이 형성되므로 바람에 의하여 ESS 함체(160)를 냉각할 수 있다.As described above, according to the first embodiment, the ESS enclosure 160 may be installed inside the tower 100 of the wind generator 10 to prevent waste of the installation place of the ESS facility, and the ESS enclosure 160 may be removed. Cooling can be performed efficiently. At 10 m or more above ground, a stronger wind is formed than the ground, thereby cooling the ESS enclosure 160 by the wind.

이하에서는 본 발명의 제2 실시예에 따른 풍력 발전기에 대해서 설명한다.Hereinafter, a wind generator according to a second embodiment of the present invention will be described.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 풍력 발전기를 도시한 측면도이고, 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 풍력 발전기를 도시한 종단면도이며, 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 풍력 발전기를 도시한 횡단면도이다.4 is a side view showing a wind generator according to a second embodiment of the present invention, Figure 5 is a longitudinal sectional view showing a wind generator according to a second embodiment of the present invention, Figure 6 is a second embodiment of the present invention A cross sectional view showing a wind generator according to an example.

도 4 내지 도 6을 참조하여 설명하면, 본 제2 실시예에 따른 풍력 발전기(20)는 하나의 로터를 갖는 싱글형 풍력 발전기로 이루어진다. 풍력 발전기(20)는 타워(700), 나셀(800), 로터(900)를 포함한다.4 to 6, the wind power generator 20 according to the second embodiment includes a single wind power generator having one rotor. The wind generator 20 includes a tower 700, a nacelle 800, and a rotor 900.

타워(700)는 지면으로부터 일정한 높이로 세워져 설치되며, 나셀(800)과 로터(900)를 지지한다. 타워(700)는 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 증가하는 관형 형상을 가질 수 있다.The tower 700 is installed at a predetermined height from the ground, and supports the nacelle 800 and the rotor 900. Tower 700 may have a tubular shape that increases in diameter from the top to the bottom.

나셀(800)은 타워(700)의 상부에 위치하며 타워(700) 하부에 대하여 회전 가능하게 결합될 수 있다. 로터(900)는 나셀(630)의 전방에 회전 가능하게 설치되는 것으로, 로터(900)에서 발생된 회전력이 발전기로 전달된다. 로터(900)는 허브(810)와 복수의 블레이드(820)로 이루어지는데, 허브(810)는 나셀(800)의 전면에 회전 가능하게 설치된다.The nacelle 800 is located at the top of the tower 700 and may be rotatably coupled to the bottom of the tower 700. The rotor 900 is rotatably installed in front of the nacelle 630, and the rotational force generated from the rotor 900 is transmitted to the generator. The rotor 900 is composed of a hub 810 and a plurality of blades 820, the hub 810 is rotatably installed on the front of the nacelle 800.

타워(700)에는 공기의 흡입을 위한 복수의 흡기구(720)와 흡기구(720)에서 유입된 공기가 배출되는 배기구(730)가 형성된다. 흡기구(720)는 배기구(730)보다 더 상부에 위치할 수 있다. 흡기구(720)는 로터(900)의 후방에 배치될 수 있으며, 타워(700)에서 로터(900)와 마주하는 면에만 형성될 수 있다. 바람이 불면 로터(900)가 회전하며 로터(900)의 회전에 따라 공기의 유동이 발생하는 바, 로터(900)의 회전에 따라 흡기구(720)를 통해서 공기가 타워 내부로 유입될 수 있다.The tower 700 is provided with a plurality of intake ports 720 for intake of air and an exhaust port 730 through which the air introduced from the intake ports 720 is discharged. The intake port 720 may be located above the exhaust port 730. The intake port 720 may be disposed at the rear of the rotor 900, and may be formed only on a surface of the tower 700 facing the rotor 900. When the wind is blown, the rotor 900 rotates and air flows as the rotor 900 rotates. As a result, air may be introduced into the tower through the intake port 720 according to the rotation of the rotor 900.

흡기구(720)는 타워(700)의 둘레에서 로터(900)를 향하는 반원 부분에만 형성될 수 있다. 이에 따라 로터(900)의 회전에 따라 유입된 공기가 반대편으로 배출되지 않고 아래로 이동할 수 있다.The intake port 720 may be formed only in a semicircular portion facing the rotor 900 around the tower 700. Accordingly, the air introduced by the rotation of the rotor 900 may move downward without being discharged to the opposite side.

한편, 타워(700)의 내부에는 복수의 지지판(740)이 설치되며, 지지판(740) 상에는 복수의 배터리가 수납된 ESS 함체(760)가 설치된다. 또한 타워(700)의 하단에는 작업자의 출입을 위한 출입구(710)가 형성되고, 타워(700)의 바닥에는 ESS를 제어하고 발전기에서 생성된 전력을 변환하는 제어설비(780)가 설치된다.Meanwhile, a plurality of support plates 740 are installed inside the tower 700, and an ESS enclosure 760 in which a plurality of batteries is stored is installed on the support plates 740. In addition, an entrance 710 for a worker's entrance and exit is formed at the bottom of the tower 700, and a control facility 780 is installed at the bottom of the tower 700 to control the ESS and convert power generated from the generator.

지지판(740)은 대략 원판으로 이루어질 수 있으며, 중앙에는 공기의 이동을 위한 통기 홀(741)이 형성된다. 복수의 지지판(740)은 상하방향으로 이격 설치되어 타워(700) 내부에서 복수의 층을 형성하고 각 지지판(740) 상에 복수의 ESS 함체(760)가 설치된다.The support plate 740 may be formed of an approximately disk, and a vent hole 741 is formed at the center for movement of air. The plurality of support plates 740 are spaced apart in the vertical direction to form a plurality of layers inside the tower 700, and a plurality of ESS enclosures 760 are installed on each support plate 740.

ESS 함체(760)는 환형의 횡단면을 갖는 고리 형상으로 이루어질 수 있다. 보다 상세하게 ESS 함체(760)의 횡단면은 공기 통로관(750)을 감싸는 원형의 고리형상으로 이루어질 수 있다. 또한, 외측에 배치된 ESS 함체(760)는 내측에 배치된 ESS 함체(760)를 감싸도록 설치되고 ESS 함체(760)는 복수 개가 동심원 구조로 중첩 배열될 수 있다.The ESS enclosure 760 may be formed in an annular shape having an annular cross section. In more detail, the cross section of the ESS enclosure 760 may have a circular annular shape surrounding the air passage pipe 750. In addition, the ESS enclosure 760 disposed on the outside may be installed to surround the ESS enclosure 760 disposed on the inner side, and a plurality of ESS enclosures 760 may be arranged to overlap each other in a concentric circle structure.

ESS 함체(760)에는 공기가 통과할 수 있도록 관통 홀(761)이 형성되는데, 복수의 관통 홀(761)이 ESS 함체(760)의 둘레 방향으로 이격 배열된다. 또한, 외측에 배치된 ESS 함체(760)에는 내측에 배치된 ESS 함체(760) 보다 더 많은 관통 홀이 형성될 수 있다.Through holes 761 are formed in the ESS enclosure 760 to allow air to pass therethrough, and the plurality of through holes 761 are spaced apart in the circumferential direction of the ESS enclosure 760. In addition, more through holes may be formed in the ESS enclosure 760 disposed on the outside than the ESS enclosure 760 disposed on the inside.

타워(700)의 중앙에는 냉각용 공기의 이동을 위한 공기 통로관(750)이 설치되며, 공기 통로관(750)은 지지판들(740)을 관통하도록 설치된다. 공기 통로관(750)은 통기 홀(741)에 삽입 설치될 수 있으며 공기 통로관(750)에는 각층과 연결되는 연결 홀(751)이 형성될 수 있다.An air passage tube 750 is installed at the center of the tower 700 to move the cooling air, and the air passage tube 750 is installed to penetrate the support plates 740. The air passage tube 750 may be inserted into the ventilation hole 741, and the connection hole 751 may be formed in the air passage tube 750 to be connected to each floor.

연결 홀(751)의 하단에는 공기 통로관(750)의 내측으로 돌출되어 공기의 흡입을 유도하는 가이드판(756)이 설치된다. 가이드판(756)은 공기 통로관(750)에 대하여 경사지게 형성되며 공기 통로관(750)의 중심을 향하여 돌출된다. 각 연결 홀에 가이드판(756)이 설치되는바, 상부에 배치된 가이드판(756)은 하부에 배치된 가이드판(756)과 서로 엇갈리게 배치될 수 있다. 가이드판(756)은 공기 통로관(750)을 따라 이동하는 공기가 지지판(740)에 의하여 형성되는 각각의 층으로 유입되도록 안내한다.The lower end of the connection hole 751 is provided with a guide plate 756 protruding into the air passage tube 750 to guide the intake of air. The guide plate 756 is formed to be inclined with respect to the air passage tube 750 and protrudes toward the center of the air passage tube 750. The guide plate 756 is installed in each connection hole, and the guide plate 756 disposed on the upper side may be alternately arranged with the guide plate 756 disposed on the lower side. The guide plate 756 guides the air moving along the air passage tube 750 to enter each layer formed by the support plate 740.

상기한 바와 같이 본 제2 실시예에 따르면 가이드판(756)이 설치되어 공기 통로관(750)에서 지지판(740) 사이로 공기가 용이하게 공급될 수 있으며, 환형으로 이루어진 ESS 함체들(760)이 효율적으로 냉각될 수 있다.As described above, according to the second embodiment of the present invention, the guide plate 756 is installed so that air can be easily supplied from the air passage pipe 750 to the support plate 740, and the ESS enclosures 760 having an annular shape are provided. It can be cooled efficiently.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.As mentioned above, although an embodiment of the present invention has been described, those of ordinary skill in the art may add, change, delete or add components within the scope not departing from the spirit of the present invention described in the claims. The present invention may be modified and changed in various ways, etc., which will also be included within the scope of the present invention.

10, 20: 풍력 발전기 100, 700: 타워
110, 710: 출입구 120, 720: 흡기구
130, 730: 배기구 140, 740: 지지판
141, 741: 통기 홀 150, 750: 공기 통로관
151, 751: 연결 홀 153: 냉각 팬
160, 760: ESS 함체 300: 메인 나셀
500: 서포트 아암 600: 단위 발전 유닛
610, 900: 로터 611, 820: 블레이드
613, 810: 허브 630: 서브 나셀
800: 나셀 761: 관통 홀
756: 가이드판 10, 20: wind generator 100, 700: tower
110, 710: entrance 120, 720: intake
130, 730: exhaust port 140, 740: support plate
141, 741: ventilation holes 150, 750: air passage pipe
151, 751: connection hole 153: cooling fan
160, 760: ESS enclosure 300: main nacelle
500: support arm 600: unit power generation unit
610, 900: rotor 611, 820: blade
613, 810: Hub 630: Sub nacelle
800 nacelle 761 through-hole
756: guide plate

Claims (13)

타워와 회전 가능하게 설치된 로터를 포함하는 풍력 발전기에 있어서,
상기 타워의 내부에는 복수의 지지판이 상하방향으로 이격 설치되어 복수의 층을 형성하고,
상기 지지판들 상에는 복수의 배터리가 수납된 ESS 함체가 설치되며,
상기 지지판에는 공기의 이동을 위한 통기 홀이 형성되며,
상기 타워에는 상기 공기가 상기 타워 내부로 유입될 수 있도록 복수의 흡기구와 상기 흡기구보다 더 아래에 위치하며 상기 ESS 함체를 냉각한 공기가 배출되는 배기구가 형성되며,
상기 흡기구는 상기 타워의 둘레에서 상기 로터를 향하는 반원 부분에만 형성되어 상기 로터의 회전에 따라 상기 흡기구를 통해서 공기가 타워 내부로 유입되고,
상기 ESS 함체는 환형의 횡단면을 갖는 고리 형상으로 이루어지고, 복수의 상기 ESS 함체가 동심원 구조로 중첩 배열되며,
상기 ESS 함체에는 공기가 통과하는 복수의 관통 홀이 형성되고, 상기 관통 홀은 상기 ESS 함체의 둘레 방향으로 이격 배열된 ESS 일체형 풍력 발전기.A wind generator comprising a tower and a rotor rotatably installed,
A plurality of support plates are installed in the tower spaced apart in the vertical direction to form a plurality of layers,
On the support plates are installed an ESS housing containing a plurality of batteries,
The support plate is formed with a ventilation hole for the movement of air,
The tower is provided with a plurality of intake ports and a lower exhaust port than the intake port so that the air can be introduced into the tower, the exhaust port for cooling the air cooling the ESS enclosure is formed,
The intake port is formed only in the semi-circular portion toward the rotor around the tower so that air is introduced into the tower through the intake port as the rotor rotates.
The ESS enclosure is formed in an annular shape having an annular cross section, a plurality of the ESS enclosure is arranged in a concentric circle structure,
The ESS housing has a plurality of through-holes through which air passes, the through-holes are ESS integrated wind generator is arranged spaced apart in the circumferential direction of the ESS housing. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 배기구는 상기 지지판들 사이에 위치하는 ESS 일체형 풍력 발전기.The method of claim 1,
The exhaust port is ESS integrated wind generator is located between the support plate. 제1항에 있어서,
상기 타워에는 상기 지지판들을 관통하는 공기 통로관이 설치되고, 상기 공기 통로관에는 상기 각층과 연결되는 연결 홀이 형성된 ESS 일체형 풍력 발전기.The method of claim 1,
The tower is provided with an air passage pipe penetrating the support plate, the air passage tube ESS integrated wind generator is formed with a connection hole connected to each layer. 제6항에 있어서,
상기 공기 통로관에는 공기를 하부로 이동시키기 위한 냉각 팬이 설치된 ESS 일체형 풍력 발전기.The method of claim 6,
The ESS integrated wind generator is installed in the air passage pipe is installed with a cooling fan for moving the air downward. 제6항에 있어서,
상기 연결 홀에는 상기 공기 통로관의 내측으로 돌출되어 공기의 흡입을 유도하는 가이드판이 설치된 ESS 일체형 풍력 발전기.The method of claim 6,
The ESS integrated wind generator is installed in the connection hole is provided with a guide plate protruding into the inside of the air passage pipe to guide the intake of air. 제1항에 있어서,
상기 흡기구는 상기 타워에서 상기 로터와 마주하는 면에만 형성된 ESS 일체형 풍력 발전기.The method of claim 1,
The intake port is ESS integrated wind generator is formed only on the surface facing the rotor in the tower. 제1항에 있어서,
상기 풍력 발전기는 타워와 상기 타워에 설치된 복수의 서포트 아암과 상기 서포트 아암에 고정 설치된 로터를 포함하는 멀티 로터형으로 이루어진 ESS 일체형 풍력 발전기.The method of claim 1,
The wind generator is an ESS integrated wind generator comprising a multi-rotor type comprising a tower and a plurality of support arms installed on the tower and a rotor fixed to the support arm. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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