KR102198868B1 - 전기 피크 열병합 발전 폐열회수 장치 및 그의 작동 방법 - Google Patents

전기 피크 열병합 발전 폐열회수 장치 및 그의 작동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기 피크(electric peaking) 열병합 발전(CHP) 폐열회수 장치 및 그 작동 방법에 관한 것이다. 장치는 내부 발전장치 부분 및 열교환 스테이션 부분을 포함하며, 내부 발전장치 부분은, 열 교환기, 폐열회수 전기식 히트펌프, 에너지-저장 전기식 히트펌프, 고/저온수 저장 탱크, 난방 네트워크 히터, 밸브 및 순환수 펌프를 포함하고; 열교환 스테이션 부분은 주로, 고/저온수 저장 탱크, 전기식 히트펌프, 열 교환기, 밸브 및 순환수 펌프를 포함하며; 장치의 작동 방법에 대해서는, 장치가 최저 전기부하, 균일 전기부하, 피크 전기부하 구간 동안 각각 서로 다른 밸브 스위치 조합을 통해 작동할 수 있으며, 시스템 열공급량과 난방 부하 사이의 차이의 균형을 잡기 위하여 고온수 저장 탱크가 사용되고, 증기 배기 폐열회수량을 안정화하기 위하여 저온수 저장 탱크가 사용되며, 이에 따라 전기 피크 용량을 현저히 개선하고, CHP에서 '열이 전기를 결정하는' 전통적인 작동 모드에서 전기 발전과 열 공급의 상호 연결에 기인하여 전기 발전 피크용량이 제한되는 문제가 해결된다. CHP 유닛은 전력망 부하 조절에 참여할 수 있으며, 계속 증가하는 전기부하의 최저-피크 차이의 조건을 다룰 수 있도록 전력망 조절 용량이 개선될 수 있고, '팬 정지(fan suspending)' 현상을 줄일 수 있도록 풍력 발전에 대한 전력망의 흡수 용량이 개선될 수 있다.

Description

전기 피크 열병합 발전 폐열회수 장치 및 그의 작동 방법{Electric power peak-shaving and combined heat and power waste heat recovery device and operation method thereof}
본 발명은 열교환 장치 및 그의 작동 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 열병합 발전(CHP) 및 폐열회수와 결합하여 열저장 기술을 이용하는 전기 피크(electric peaking) 열병합 발전(CHP) 폐열회수 장치 및 그의 작동 방법에 관한 것이다. 본 발명은 에너지와 전력 기술 분야에 속한다.
중국 북부는 풍력 에너지가 풍부한 지역에 속하며, 이 지역에서 풍력 발전이 빠르게 증가하고 있다. 또한, 풍력 에너지의 설치 용량이 해마다 증가하고, 전체 설치 용량 내의 풍력 에너지의 설치 용량의 비율도 해마다 증가하고 있다. 그러나, 풍력은 반부하(anti-load) 특성을 갖는다, 즉, 전력망(power grid) 내 전력부하가 최저(trough)인 야간에 풍력 출력이 크고, 전력망 내 전력부하가 피크(peak)인 주간에 풍력 출력이 작다. 한편, 피크 전력부하와 최저 전력부하 사이의 차이 또한 해마다 증가하여, 전력 피크 적용이 어려움에 직면하고 있다.
최근, 중국 북부의 도시 및 마을은 여전히 석탄연소 보일러에 의존하고 있으며, 이에 따라 열의 공급이 높은 에너지 소비와 공해를 일으킨다. 열병합 발전(combined heat and power; CHP)은 효율적인 열 공급 모드이다. 그러나, 중국의 화력 발전소는 '열이 전기를 결정하는' 방식으로 작동되고 있다. 열 공급을 보장하기 위하여, 많은 화력 발전소의 전력 출력의 규제 범위가 매우 제한되며, 전력부하 최저 동안에도 에너지 생산이 줄어들 수 없어, 전력망 내(on grid) 에너지의 풍력 공간을 제어하기 위해 경쟁하고 풍력 발전소가 그 전력 출력을 제한하도록 하고 있다. 이는 중국 북부의 풍력 에너지가 풍부한 지역에서 "팬 정지(fan suspending)" 현상을 일으키고 있다.
열병합 발전(CHP) 유닛의 배기 폐열을 회수하기 위해 열펌프 기술을 적용하는 것은 열병합 발전(CHP)의 열 공급 효율을 더 향상시킬 수 있지만, 여전히 '열이 전기를 결정하는' 작동모드를 바꿀 수는 없다. 열병합 발전(CHP)은 열 출력의 변동을 안정화하는 축열을 통해 축열 및 열병합 발전(CHP)의 결합에 의하여 '전기가 열을 결정하는' 모드로 작동할 수 있다. 그러나 발전소 내에서 배기 폐열회수 기술과 결합할 때에는, 여전히 발전소의 배기 폐열의 안정적인 회수를 보장할 수 없다.
상기의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은 폐열회수 실현에 기반하여 전기 피크 열병합발전(CHP) 유닛을 구현하기 위하여 열병합 발전(CHP) 및 폐열회수와 결합시켜 열 저장 기술을 이용하는 전기 피크 열병합 발전(CHP) 폐열회수 장치 및 그의 작동 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 구현하기 위하여, 본 발명은 다음의 기술적 해결책을 채용한다: 전기 피크 열병합 발전(CHP) 폐열회수 장치로서, 상기 장치는 내부 발전장치 부분 및 열교환 스테이션 부분을 포함하는 것을 특징으로하며,
상기 내부 발전장치 부분은 주로 열 교환기(1), 폐열회수 전기식 히트펌프(2), 에너지-저장 전기식 히트펌프(3), 고온수 저장 탱크(4), 저온수 저장 탱크(5), 난방 네트워크 히터(6), 밸브(11-19) 및 순환수 펌프(20-23)를 포함하며; 여기서 상기 열 교환기(1)의 주입구는 1차 네트워크 배수관(1-1)에 연결되고, 상기 열 교환기(1)의 배출구는 상기 밸브(11), 상기 밸브(12) 및 상기 순환수 펌프(20)의 주입구에 병렬로 각각 연결되고; 상기 폐열회수 전기식 히트펌프(2)의 주입구는 상기 밸브(12)의 배출구에 연결되고, 상기 폐열회수 전기식 히트펌프(2)의 배출구는 상기 난방 네트워크 히터(6)의 주입구에 연결되고; 상기 고온수 저장 탱크(4)의 상부 주입구/배출구는 상기 밸브(13)의 배출구 및 상기 밸브(14)의 주입구에 병렬로 각각 연결되고, 상기 밸브(13)의 주입구는 상기 에너지-저장 전기식 히트펌프(3)의 콘덴서(condenser)의 배출구에 연결되고 상기 밸브(14)의 배출구는 상기 난방 네트워크 히터(6)의 주입구에 연결되고; 상기 고온수 저장 탱크(4)의 하부 주입구/배출구는 상기 밸브(15)의 배출구 및 상기 순환수 펌프(21)의 주입구에 병렬로 각각 연결되고, 상기 밸브(15)의 주입구는 상기 순환수 펌프(20)의 배출구에 연결되고, 상기 순환수 펌프(21)의 배출구는 상기 밸브(16)를 통해 상기 에너지-저장 전기식 히트펌프(3)의 상기 콘덴서의 주입구에 연결되고; 상기 저온수 저장 탱크(5)의 상부 주입구/배출구는 상기 밸브(11)의 배출구 및 상기 밸브(17)의 주입구에 병렬로 각각 연결되고, 상기 밸브(17)의 배출구는 상기 에너지-저장 전기식 히트펌프(3)의 증발기의 주입구에 연결되고; 상기 저온수 저장 탱크(5)의 하부 주입구/배출구는 상기 밸브(18)의 배출구 및 상기 순환수 펌프(22)의 주입구에 병렬로 각각 연결되고, 상기 밸브(18)의 주입구는 상기 순환수 펌프(23)를 통해 상기 에너지-저장 전기식 히트펌프(3)의 상기 증발기의 배출구에 연결되며, 상기 순환수 펌프(22)의 배출구는 상기 밸브(19)를 통해 상기 열 교환기(1)의 주입구에 병렬로 연결되며;
상기 열교환 스테이션 부분은 주로 고온수 저장 탱크(7), 저온수 저장 탱크(8), 전기식 히트펌프(9), 열 교환기(10), 밸브(24-35) 및 순환수 펌프(36-37)를 포함하며, 여기서 상기 고온수 저장 탱크(7)의 상부 주입구/배출구는 상기 밸브(24)의 배출구 및 상기 순환수 펌프(36)의 주입구에 병렬로 각각 연결되고, 상기 밸브(24)의 주입구는 1차 네트워크 급수관(1-2)을 통해 상기 난방 네트워크 히터(6)의 배출구에 연결되고, 상기 순환수 펌프(36)의 배출구는 상기 밸브(25)를 통해 상기 1차 네트워크 급수관(1-2) 및 상기 밸브(26)의 주입구에 병렬 연결되며, 상기 밸브(26)의 배출구는 상기 열 교환기(10)의 1차 네트워크의 주입구에 연결되고; 상기 고온수 저장 탱크(7)의 하부 주입구/배출구는 상기 밸브(27)의 배출구 및 상기 밸브(28)의 주입구에 병렬로 각각 연결되며, 상기 밸브(27)의 주입구는 상기 열 교환기(10)의 상기 1차 네트워크의 배출구에 연결되고, 상기 밸브(28)의 배출구는 상기 전기식 히트펌프(9)의 증발기의 주입구에 연결되고; 상기 저온수 저장 탱크(8)의 상부 주입구/배출구는 또한 상기 밸브(27)의 배출구 및 상기 밸브(28)의 주입구에 병렬로 각각 연결되며, 상기 저온수 저장 탱크(8)의 하부 주입구/배출구는 상기 밸브(29)의 배출구 및 상기 밸브(30)의 주입구에 병렬로 각각 연결되고, 상기 밸브(30)의 배출구는 상기 1차 네트워크 배수관(1-1)에 연결되고; 상기 전기식 히트펌프(9)의 상기 증발기의 배출구는 상기 밸브(31)를 통해 상기 순환수 펌프(37)의 주입구 및 상기 1차 네트워크 배수관(1-1)에 병렬로 각각 연결되고, 상기 순환수 펌프(37)의 배출구는 상기 밸브(29)의 주입구에 연결되고; 2차 네트워크 배수관(1-3)이 상기 밸브(32) 및 상기 밸브(33)의 주입구에 각각 병렬로 연결되고, 상기 밸브(32)의 배출구는 상기 열 교환기(10)의 상기 2차 네트워크의 주입구에 연결되고, 상기 밸브(33)와 상기 열 교환기(10)의 상기 2차 네트워크의 배출구 양자가 상기 밸브(34) 및 상기 밸브(35)의 주입구에 병렬로 각각 연결되며, 상기 밸브(35)의 배출구는 2차 네트워크 급수관(1-4)에 연결되고, 상기 밸브(34)의 배출구는 상기 전기식 히트펌프(9)의 콘덴서의 주입구에 연결되고, 상기 전기식 히트펌프(9)의 상기 콘덴서의 배출구는 상기 2차 네트워크 급수관(1-4)에 연결되는 것을 특징으로 한다.
바람직한 일 실시예에서, 상기 열 교환기(1)는 콘덴서 또는 물-물 열 교환기를 채용한다.
바람직한 일 실시예에서, 상기 열 교환기(10)는 판형 열 교환기 또는 흡수식 열 교환기 유닛을 채용한다.
상술한 전기 피크 열병합 발전(CHP) 폐열회수 장치의 작동 방법은, 상기 장치가 최저(trough) 전기부하, 균일(flat) 전기부하, 및 피크(peak) 전기부하 구간에서 각각 작동될 수 있도록 서로 다른 밸브 스위치 조합을 통해 상기 장치의 작동 모드를 조정하는 것을 특징으로 하며:
1) 최저 전기부하 구간 동안: 상기 내부 발전장치 부분 내에서, 상기: 밸브(11), 상기 밸브(14), 상기 밸브(15), 상기 밸브(19), 상기 순환수 펌프(20) 및 상기 순환수 펌프(22)가 폐쇄되고; 상기 밸브(12), 상기 밸브(13), 상기 밸브(16), 상기 밸브(17), 상기 밸브(18), 상기 순환수 펌프(21) 및 상기 순환수 펌프(23)가 개방되며; 상기 1차 네트워크 배수관(1-1)에 의해 제공되는 1차 네트워크 저온 배수가 상기 열 교환기(1) 및 상기 폐열회수 전기식 히트펌프(2) 내로 연속적으로 유입되고; 상기 열 교환기(1) 및 상기 폐열회수 전기식 히트펌프(2)는 상기 1차 네트워크 저온 배수를 가열하기 위하여 상기 열병합 발전(CHP) 유닛의 배기 폐열을 회수하고; 상기 폐열회수 전기식 히트펌프(2)로부터 가열된 난방 네트워크 용수가 상기 난방 네트워크 히터(6) 내로 유입되고, 1차 네트워크 고온 공급수를 공급하는 상기 1차 네트워크 급수관(1-2) 내로 유입되는 상기 1차 네트워크 고온 공급수를 얻기 위하여 상기 가열된 난방 네트워크 용수가 상기 열병합 발전(CHP) 유닛에 의해 증기추출 및 난방 네트워크 설계 온도로 가열되고; 한편, 상기 고온수 저장 탱크(4) 내에 저장된 물이 상기 순환수 펌프(21)를 통해 상기 하부 배출구로부터 뽑아내서 상기 에너지-저장 전기식 히트펌프(3)의 상기 콘덴서로 유입되고; 열교환 및 가열된 후에, 물이 상기 상부 주입구로부터 상기 고온수 저장 탱크(4) 내로 다시 유입되고; 상기 저온수 저장 탱크(5) 내에 저장된 물이 상기 상부 배출구로부터 밀려 상기 에너지-저장 전기식 히트펌프(3)의 상기 증발기 내로 유입되고, 열교환 및 냉각된 후에, 물이 상기 순환수 펌프(23)를 통해 상기 하부 주입구로부터 상기 저온수 저장 탱크(5) 내로 향하게 되며;
상기 열교환 스테이션 부분 내에서, 상기 밸브(25), 상기 밸브(26), 상기 밸브(27), 상기 밸브(30), 상기 밸브(32), 상기 밸브(35) 및 상기 순환수 펌프(36)가 폐쇄되고; 다른 밸브들과 상기 순환수 펌프(37)가 개방되며; 상기 1차 네트워크 급수관(1-2)에 의해 제공되는 1차 네트워크 고온 공급수가 상기 상부 주입구로부터 상기 고온수 저장 탱크(7) 내로 유입되고; 상기 고온수 저장 탱크(7) 내에 상기 고온 공급수가 저장되고, 이에 따라 상기 고온수 저장 탱크(7) 내에 저장된 중온수를 상기 하부 배출구로부터 밀어 상기 저온수 저장 탱크(8)의 상부 배출구로부터 밀린 중온 저장수와 혼합되고; 이어서 상기 혼합수가 상기 전기식 히트펌프(9)의 상기 증발기 내로 유입되고; 열교환 및 냉각된 후에, 상기 혼합수가 두 갈래로 나누어져, 하나는 상기 순환수 펌프(37)를 통해 상기 하부 주입구로부터 상기 저온수 저장 탱크(8) 내로 향하고, 다른 하나는 상기 1차 네트워크 배수관(1-1) 내로 유입되고; 한편, 상기 2차 네트워크 급수관(1-4)에 의해 제공되는 2차 네트워크 저온 배수가 상기 전기식 히트펌프(9)의 상기 콘덴서를 통해 흐르고; 상기 2차 네트워크 저온 배수가 열교환 및 가열된 후에, 2차 네트워크 고온 공급수가 얻어져, 사용자에게 난방을 공급하기 위하여 상기 2차 네트워크 급수관(1-4) 내로 유입되며;
2) 균일 전기부하 구간 동안: 상기 내부 발전장치 부분 내에서, 상기 밸브(16), 상기 밸브(18), 상기 순환수 펌프(21) 및 상기 순환수 펌프(23)가 폐쇄되고; 상기 에너지-저장 전기식 히트펌프(3)가 셧 다운되고; 다른 부분들은 상기 최저 전기부하 구간 동안과 동일한 방법으로 작동하며;
상기 열교환 스테이션 부분 내에서, 상기 밸브(24), 상기 밸브(25), 상기 밸브(29), 상기 밸브(30), 상기 밸브(33), 상기 밸브(35) 및 상기 순환수 펌프(37)가 폐쇄되고; 다른 밸브들 및 상기 순환수 펌프(36)가 개방되며; 상기 1차 네트워크 급수관(1-2)에 의해 제공되는 1차 네트워크 고온 공급수가 상기 열 교환기(10)의 1차 네트워크 측 및 상기 전기식 히트펌프(9)의 상기 증발기를 연속적으로 통과하여 흐르고; 상기 1차 네트워크 고온 공급수가 열교환 및 냉각된 후에, 1차 네트워크 저온 배수가 얻어져, 상기 1차 네트워크 배수관(1-1) 내로 유입되고; 한편, 상기 2차 네트워크 배수관(1-3)에 의해 제공되는 2차 네트워크 저온 배수가 상기 열 교환기(10)의 2차 네트워크 측 및 상기 전기식 히트펌프(9)의 상기 콘덴서를 연속적으로 통과하여 흐르고; 상기 2차 네트워크 저온 배수가 열교환 및 가열된 후에, 2차 네트워크 고온 공급수가 얻어져, 사용자에게 난방을 공급하기 위하여 상기 2차 네트워크 급수관(1-4) 내로 유입되며;
3) 피크 전기부하 구간 동안: 상기 내부 발전장치 부분 내에서, 상기 밸브(12), 상기 밸브(13), 상기 밸브(16), 상기 밸브(17), 상기 밸브(18), 상기 순환수 펌프(21) 및 상기 순환수 펌프(23)가 폐쇄되고; 상기 밸브(11), 상기 밸브(14), 상기 밸브(15), 상기 밸브(19), 상기 순환수 펌프(20) 및 상기 순환수 펌프(22)가 개방되며; 상기 저온수 저장 탱크(5) 내에 저장된 저온수가 상기 하부 배출구로부터 뽑아내서 상기 1차 네트워크 저온 배수와 혼합되고, 이어서 상기 저온 혼합수가 상기 열 교환기(1)로 보내지고; 상기 열 교환기(1)가 상기 저온 혼합수를 가열하기 위하여 상기 열병합 발전(CHP) 유닛의 배기 폐열을 회수하고; 상기 열 교환기(1)에 의해 상기 가열된 난방 네트워크 용수가 두 갈래로 갈라져, 하나는 상기 상부 주입구로부터 상기 저온수 저장 탱크(5) 내로 되돌아가고, 다른 하나는 상기 순환수 펌프(20)를 통해 상기 하부 주입구로부터 상기 고온수 저장 탱크(4) 내로 향하게 되며; 상기 고온수 저장 탱크(4) 내에 저장된 고온수가 상기 상부 배출구로부터 밀려 상기 난방 네트워크 히터(6)로 보내지고; 1차 네트워크 고온 공급수를 공급하는 상기 1차 네트워크 급수관(1-2) 내로 유입되는 상기 1차 네트워크 고온 공급수를 얻기 위하여 상기 고온수가 상기 열병합 발전(CHP) 유닛에 의하여 증기 추출 및 가열 네트워크 설계 온도로 가열되며;
상기 열교환 스테이션 부분 내에서, 상기 밸브(24), 상기 밸브(28), 상기 밸브(29), 상기 밸브(31), 상기 밸브(33), 상기 밸브(34) 및 상기 순환수 펌프(37)가 폐쇄되고; 상기 전기식 히트펌프(9)가 셧 다운되고; 다른 밸브들 및 상기 순환수 펌프(36)가 개방되며; 상기 고온수 저장 탱크(7) 내에 저장된 고온수가 상기 순환수 펌프(36)에 의해 상기 상부 배출구로부터 끌어내어져 상기 1차 네트워크 급수관(1-2)에 의해 제공되는 상기 1차 네트워크 고온 공급수와 혼합되고; 이어서 상기 혼합수가 상기 열 교환기(10)의 상기 1차 네트워크 측을 통해 흐르고; 상기 혼합수가 열교환 및 냉각된 후에, 중온수가 얻어지고 두 갈래로 나누어져, 하나는 상기 하부 주입구로부터 상기 고온수 저장 탱크(7) 내로 유입되고, 다른 하나는 상기 상부 주입구로부터 상기 저온수 저장 탱크(8) 내로 유입되고, 이에 따라 상기 하부 배출구로부터 상기 저온수 저장 탱크(8) 내에 저장된 저온수를 밀고; 상기 밀린 저온수가 상기 1차 네트워크 배수관(1-1) 내로 유입되고; 한편, 상기 2차 네트워크 배수관(1-3)에 의해 제공되는 2차 저온 배수가 상기 열 교환기(10)의 상기 2차 네트워크 측을 통해 흐르고; 2차 저온 배수가 열교환 및 가열된 후에, 2차 네트워크 고온 공급수가 얻어져, 사용자에게 난방을 공급하기 위하여 상기 2차 네트워크 급수관(1-4) 내로 유입되는 것을 특징으로 한다.
전기 피크 열병합발전(CHP) 폐열회수 장치는, 내부 발전장치 부분 및 열교환 스테이션 부분을 포함하는 것을 특징으로하며,
상기 내부 발전장치 부분은 주로 열 교환기(1), 폐열회수 전기식 히트펌프(2), 에너지-저장 전기식 히트펌프(3), 고온수 저장 탱크(4), 저온수 저장 탱크(5), 난방 네트워크 히터(6), 밸브(11-19) 및 순환수 펌프(20-23)를 포함하며; 상기 열 교환기(1)의 주입구는 1차 네트워크 배수관(1-1)에 연결되고, 상기 열 교환기(1)의 배출구는 상기 밸브(11), 상기 밸브(12) 및 상기 순환수 펌프(20)의 주입구에 병렬로 각각 연결되고; 상기 폐열회수 전기식 히트펌프(2)의 주입구는 상기 밸브(12)의 배출구에 연결되고, 상기 폐열회수 전기식 히트펌프(2)의 배출구는 상기 난방 네트워크 히터(6)의 주입구에 연결되고; 상기 고온수 저장 탱크(4)의 상부 주입구/배출구는 상기 밸브(13)의 배출구 및 상기 밸브(14)의 주입구에 병렬로 각각 연결되고, 상기 밸브(13)의 주입구는 상기 에너지-저장 전기식 히트펌프(3)의 콘덴서(condenser)의 배출구에 연결되고 상기 밸브(14)의 배출구는 상기 난방 네트워크 히터(6)의 주입구에 연결되고; 상기 고온수 저장 탱크의 하부 주입구/배출구는 상기 밸브(15)의 배출구 및 상기 순환수 펌프(21)의 주입구에 병렬로 각각 연결되고, 상기 밸브(15)의 주입구는 상기 순환수 펌프(20)의 배출구에 연결되고, 상기 순환수 펌프(21)의 배출구는 상기 밸브(16)를 통해 상기 에너지-저장 전기식 히트펌프(3)의 상기 콘덴서의 주입구에 연결되고; 상기 저온수 저장 탱크(5)의 상부 주입구/배출구는 상기 밸브(11)의 배출구 및 상기 밸브(17)의 주입구에 병렬로 각각 연결되고, 상기 밸브(17)의 배출구는 상기 에너지-저장 전기식 히트펌프(3)의 증발기의 주입구에 연결되고; 상기 저온수 저장 탱크(5)의 하부 주입구/배출구는 상기 밸브(18)의 배출구 및 상기 순환수 펌프(22)의 주입구에 병렬로 각각 연결되고, 상기 밸브(18)의 주입구는 상기 순환수 펌프(23)를 통해 상기 에너지-저장 전기식 히트펌프(3)의 상기 증발기의 배출구에 연결되며, 상기 순환수 펌프(22)의 배출구는 상기 밸브(19)를 통해 상기 열 교환기(1)의 주입구에 병렬로 연결되며;
상기 열교환 스테이션 부분은 주로 저온수 저장 탱크(8), 전기식 히트펌프(9), 열 교환기(10), 밸브(26-35) 및 순환수 펌프(37)를 포함하며, 상기 밸브(26)의 주입구는 1차 네트워크 급수관(1-2)을 통해 상기 난방 네트워크 히터(6)의 배출구로 연결되고; 상기 밸브(26)의 배출구는 상기 열 교환기(10)의 1차 네트워크의 주입구로 연결되고; 상기 저온수 저장 탱크(8)의 상부 주입구/배출구는 상기 밸브(27)의 배출구 및 상기 밸브(28)의 주입구에 병렬로 각각 연결되고; 상기 밸브(27)의 주입구는 상기 열 교환기(10)의 상기 1차 네트워크의 배출구에 연결되고, 상기 밸브(28)의 배출구는 상기 전기식 히트펌프(9)의 증발기의 주입구에 연결되고; 상기 저온수 저장 탱크(8)의 하부 주입구/배출구는 상기 밸브(29)의 배출구 및 상기 밸브(30)의 주입구에 병렬로 각각 연결되고, 상기 밸브(30)의 배출구는 상기 1차 네트워크 배수관(1-1)에 연결되고; 상기 전기식 히트펌프(9)의 상기 증발기의 배출구는 상기 밸브(31)를 통해 상기 순환수 펌프(37)의 주입구 및 상기 1차 네트워크 배수관(1-1)에 병렬로 각각 연결되고, 상기 순환수 펌프(37)의 배출구는 상기 밸브(29)의 주입구에 연결되고; 2차 네트워크 배수관(1-3)이 상기 밸브(32) 및 상기 밸브(33)의 주입구에 각각 병렬로 연결되고, 상기 밸브(32)의 배출구는 상기 열 교환기(10)의 2차 네트워크의 주입구에 연결되고, 상기 밸브(33)와 상기 열 교환기(10)의 상기 2차 네트워크의 배출구 양자가 상기 밸브(34) 및 상기 밸브(35)의 주입구에 병렬로 각각 연결되며, 상기 밸브(35)의 배출구는 2차 네트워크 급수관(1-4)에 연결되고, 상기 밸브(34)의 배출구는 상기 전기식 히트펌프(9)의 콘덴서의 주입구에 연결되고, 상기 전기식 히트펌프(9)의 상기 콘덴서의 배출구는 상기 2차 네트워크 급수관(1-4)에 연결되는 것을 특징으로 한다.
바람직한 일 실시예에서, 상기 열 교환기(1)는 콘덴서 또는 물-물 열 교환기를 채용한다.
바람직한 일 실시예에서, 상기 열 교환기(10)는 판형 열 교환기 또는 흡수식 열 교환기 유닛을 채용한다.
상술한 전기 피크 열병합 발전(CHP) 폐열회수 장치의 작동 방법으로서, 상기 작동 방법은 상기 장치가 최저 전기부하, 균일 전기부하 및 피크 전기부하 구간에서 각각 작동될 수 있도록 서로 다른 밸브 스위치 조합을 통해 상기 장치의 작동 모드를 조정하는 것을 특징으로 하며:
1) 최저 전기부하 구간 동안: 상기 내부 발전장치 부분 내에서, 상기 밸브(11), 상기 밸브(14), 상기 밸브(15), 상기 밸브(19), 상기 순환수 펌프(20) 및 상기 순환수 펌프(22)가 폐쇄되고; 상기 밸브(12), 상기 밸브(13), 상기 밸브(16), 상기 밸브(17), 상기 밸브(18), 상기 순환수 펌프(21) 및 상기 순환수 펌프(23)가 개방되며; 상기 1차 네트워크 배수관(1-1)에 의해 제공되는 1차 네트워크 저온 배수가 상기 열 교환기(1) 및 상기 폐열회수 전기식 히트펌프(2) 내로 연속적으로 유입되고; 상기 열 교환기(1) 및 상기 폐열회수 전기식 히트펌프(2)는 상기 1차 네트워크 저온 배수를 가열하기 위하여 상기 열병합 발전(CHP) 유닛의 배기 폐열을 회수하고; 상기 폐열회수 전기식 히트펌프(2)로부터 가열된 난방 네트워크 용수가 상기 난방 네트워크 히터(6) 내로 유입되고, 1차 네트워크 고온 공급수를 공급하는 상기 1차 네트워크 급수관(1-2) 내로 유입되는 상기 1차 네트워크 고온 공급수를 얻기 위하여 상기 가열된 난방 네트워크 용수가 상기 열병합 발전(CHP) 유닛에 의해 증기 추출 및 난방 네트워크 설계 온도로 가열되고; 한편, 상기 고온수 저장 탱크(4) 내에 저장된 물이 상기 순환수 펌프(21)를 통해 상기 하부 배출구로부터 뽑아내서 상기 에너지-저장 전기식 히트펌프(3)의 상기 콘덴서로 유입되고; 열교환 및 가열된 후에, 물이 상기 상부 주입구로부터 상기 고온수 저장 탱크(4) 내로 다시 유입되고; 상기 저온수 저장 탱크(5) 내에 저장된 물이 상기 상부 배출구로부터 밀려 상기 에너지-저장 전기식 히트펌프(3)의 상기 증발기 내로 유입되고, 열교환 및 냉각된 후에, 물이 상기 순환수 펌프(23)를 통해 상기 하부 주입구로부터 상기 저온수 저장 탱크(5) 내로 향하게 되며;
상기 열교환 스테이션 부분 내에서, 상기 밸브(30), 상기 밸브(33), 상기 밸브(35)가 폐쇄되고; 다른 밸브들과 상기 순환수 펌프(37)가 개방되며; 상기 1차 네트워크 급수관(1-2)에 의해 제공되는 1차 네트워크 고온 공급수가 먼저 상기 열 교환기(10)의 1차 네트워크 측을 통해 흐르고; 열교환 및 냉각된 후에, 상기 1차 네트워크 고온 공급수가 상기 저온수 저장 탱크(8)의 상부 배출구로부터 밀린 중온 저장수와 혼합되고, 이어서 상기 혼합수가 상기 전기식 히트펌프(9)의 상기 증발기를 통해 흐르고; 추가로 열교환 및 냉각된 후에, 상기 혼합수가 두 갈래로 나누어져, 하나는 상기 순환수 펌프(37)에 의해 상기 하부 주입구로부터 상기 저온수 저장 탱크(8) 내로 향하고, 다른 하나는 상기 1차 네트워크 배수관(1-1) 내로 유입되고; 한편, 상기 2차 네트워크 급수관(1-4)에 의해 제공되는 2차 네트워크 저온 배수가 먼저 상기 열 교환기(10)의 2차 네트워크 측을 통해 흐르고; 열교환 및 가열된 후에, 상기 2차 네트워크 저온 배수가 상기 전기식 히트펌프(9)의 상기 콘덴서 내로 유입되고; 상기 2차 네트워크 저온 배수가 더 한층 열교환 및 냉각된 후에, 2차 네트워크 고온 공급수가 얻어져, 사용자에게 난방을 공급하기 위하여 상기 2차 네트워크 급수관(1-4) 내로 유입되며;
2) 균일 전기부하 구간 동안: 상기 내부 발전장치 부분 내에서, 상기 밸브(16), 상기 밸브(18), 상기 순환수 펌프(21) 및 상기 순환수 펌프(23)가 폐쇄되고; 상기 에너지-저장 전기식 히트펌프(3)가 셧 다운되고; 다른 부분들은 상기 최저 전기부하 구간 동안과 동일한 방법으로 작동하며;
상기 열교환 스테이션 부분 내에서, 상기 밸브(29), 상기 밸브(30), 상기 밸브(33), 상기 밸브(35) 및 상기 순환수 펌프(37)가 폐쇄되고; 다른 밸브들이 개방되며; 상기 1차 네트워크 급수관(1-2)에 의해 제공되는 1차 네트워크 고온 공급수가 상기 열 교환기(10)의 상기 1차 네트워크 측 및 상기 전기식 히트펌프(9)의 상기 증발기를 연속적으로 통과하여 흐르고, 상기 1차 네트워크 고온 공급수가 열교환 및 냉각된 후에, 상기 1차 네트워크 저온 배수가 얻어져, 상기 1차 네트워크 배수관(1-1) 내로 유입되고; 한편, 상기 2차 네트워크 배수관(1-3)에 의해 제공되는 2차 네트워크 저온 배수가 상기 열 교환기(10)의 2차 네트워크 측 및 상기 전기식 히트펌프(9)의 상기 콘덴서를 연속적으로 통과하여 흐르고; 상기 2차 네트워크 저온 배수가 열교환 및 가열된 후에, 2차 네트워크 고온 공급수가 얻어져, 사용자에게 난방을 공급하기 위하여 상기 2차 네트워크 급수관(1-4) 내로 유입되며;
3) 피크 전기부하 구간 동안: 상기 내부 발전장치 부분 내에서, 상기 밸브(12), 상기 밸브(13), 상기 밸브(16), 상기 밸브(17), 상기 밸브(18), 상기 순환수 펌프(21) 및 상기 순환수 펌프(23)가 폐쇄되고; 상기 밸브(11), 상기 밸브(14), 상기 밸브(15), 상기 밸브(19), 상기 순환수 펌프(20) 및 상기 순환수 펌프(22) 가 개방되며; 상기 저온수 저장 탱크(5) 내에 저장된 저온수가 상기 하부 배출구로부터 뽑아내서 상기 1차 네트워크 저온 배수와 혼합되고, 이어서 상기 저온 혼합수가 상기 열 교환기(1)로 보내지고; 상기 열 교환기(1)가 상기 저온 혼합수를 가열하기 위하여 상기 열병합 발전(CHP) 유닛의 배기 폐열을 회수하고; 상기 열 교환기(1)에 의해 상기 가열된 난방 네트워크 용수가 두 갈래로 갈라져, 하나는 상기 상부 주입구로부터 상기 저온수 저장 탱크(5) 내로 되돌아가고, 다른 하나는 상기 순환수 펌프(20)를 통해 상기 하부 주입구로부터 상기 고온수 저장 탱크(4) 내로 향하게 되며; 상기 고온수 저장 탱크(4) 내에 저장된 고온수가 상기 상부 배출구로부터 밀려 상기 난방 네트워크 히터(6)로 보내지고; 1차 네트워크 고온 공급수를 공급하는 상기 1차 네트워크 급수관 (1-2) 내로 유입되는 상기 1차 네트워크 고온 공급수를 얻기 위하여 상기 고온수가 상기 열병합 발전(CHP) 유닛에 의하여 증기 추출 및 가열 네트워크 설계 온도로 가열되며;
상기 열교환 스테이션 부분 내에서, 상기 밸브(28), 상기 밸브(29), 상기 밸브(31), 상기 밸브(33), 상기 밸브(34) 및 상기 순환수 펌프(37)가 폐쇄되고; 상기 전기식 히트펌프(9)가 셧 다운되고; 다른 밸브들이 개방되며; 상기 1차 네트워크 급수관(1-2)에 의해 제공되는 상기 1차 네트워크 고온 공급수가 상기 열 교환기(10)의 상기 1차 네트워크 측을 통해 흐르고, 열교환 및 냉각된 후에, 저온수 저장 탱크(8) 내로 유입되고; 상기 저온수 저장 탱크(8) 내에 저장된 저온수가 상기 하부 배출구로부터 밀려 상기 1차 네트워크 배수관(1-1)으로 보내지고; 한편, 상기 2차 네트워크 배수관(1-3)에 의해 제공되는 상기 2차 저온 배수가 상기 열 교환기(10)의 상기 2차 네트워크 측을 통해 흐르고, 상기 2차 저온 배수가 열교환 및 가열된 후에, 상기 2차 네트워크 고온 공급수가 얻어져, 사용자에게 난방을 공급하기 위하여 상기 2차 네트워크 급수관(1-4) 내로 유입되는 것을 특징으로 한다.
상기의 기술적 해결책을 적용함으로써, 본 발명은 다음의 이점들을 갖는다: 1. 본 발명의 폐열회수 장치는 내부 발전장치 부분 및 열교환 스테이션 부분을 포함하며, 내부 발전장치 부분은 에너지-저장 전기식 히트펌프, 고온수 저장 탱크, 저온수 저장 탱크, 밸브 및 순환수 펌프를 포함하는 에너지-저장 및 방출 시스템을 포함한다. 최저 전기부하, 균일 전기부하 및 피크 전기부하 구간 동안, 장치는 내부 발전장치 부분 및 열교환 스테이션 부분 내의 전기식 히트펌프를 단속적으로 작동함으로써 내부 발전장치 부분의 전력출력과 열 교환 스테이션 부분의 전기부하를 조정한다. 시스템 열 공급량과 난방 부하 사이의 차이의 균형을 잡기 위하여 고온수 저장 탱크가 사용되고, 증기 배기 폐열회수량을 안정화하기 위하여 저온수 저장 탱크가 사용되며, 이에 따라 전기 피크 용량을 현저히 개선하고, CHP에서 '열이 전기를 결정하는' 전통적인 작동 모드에서 전기 발전과 열 공급의 상호 연결에 기인하여 전기 발전 피크 용량이 제한되는 문제가 해결된다. CHP 유닛은 그 전력망 발전을 조정하고 전력망 부하 조절에 참여할 수 있으며, 계속 증가하는 전기부하의 최저-피크 차이의 조건을 다룰 수 있도록 전력망 조절 용량이 개선될 수 있고, '팬 정지(fan suspending)' 현상을 줄일 수 있도록 풍력 발전에 대한 전력망의 흡수 용량이 개선될 수 있다. 2. 본 발명의 폐열 회수 장치는 열병합 발전(CHP) 유닛의 배기 폐열을 부분적으로 또는 전적으로 회수할 수 있어, 열병합 발전의 열 공급 용량과 시스템의 에너지 사용 효율을 현저하게 개선한다. 3. 본 발명은 또한 1차 네트워크의 "큰 온도 차이" 열 공급을 실현하며, 이는 공급수와 배수 사이의 온도 차이를 현저하게 늘려, 1차 네트워크 트래픽을 변경하지 않고 기존 배관 네트워크의 열 공급 용량을 50% 개선하며; 한편, 본 발명은 또한 원거리 수송을 실현한다.
이하에서 도면을 참조하여 본 발명을 자세히 설명한다. 그러나, 도면은 발명을 더 잘 이해하기 위하여 제공되는 것이며, 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
도 1은 본 발명의 폐열 회수 장치의 전체 구조 개요도이다.
도 2는 본 발명의 다른 열 교환기의 구조 개요도이다.
이하에서 도면과 실시예를 참조하여 본 발명을 자세히 설명한다.
도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 장치는 내부 발전장치 부분과 열교환 스테이션 부분을 포함한다.
내부 발전장치 부분은 주로 콘덴서(condenser)/물-물 열 교환기(1), 폐열회수 전기식 히트펌프(2), 에너지-저장 전기식 히트펌프(3), 고온수 저장 탱크(4), 저온수 저장 탱크(5), 난방 네트워크 히터(6), 밸브(11-19) 및 순환수 펌프(20-23)를 포함하며; 콘덴서/물-물 열 교환기(1)의 주입구는 1차 네트워크 배수관(1-1)에 연결되고, 콘덴서/물-물 열 교환기(1)의 배출구는 밸브(11), 밸브(12) 및 순환수 펌프(20)의 주입구에 병렬로 각각 연결된다. 폐열회수 전기식 히트펌프(2)의 주입구는 밸브(12)의 배출구에 연결되고, 폐열회수 전기식 히트펌프(2)의 배출구는 난방 네트워크 히터(6)의 주입구에 연결된다. 고온수 저장 탱크(4)의 상부 주입구/배출구는 밸브(13)의 배출구 및 밸브(14)의 주입구에 병렬로 각각 연결되고, 밸브(13)의 주입구는 에너지-저장 전기식 히트펌프(3)의 콘덴서의 배출구에 연결되고 밸브(14)의 배출구는 난방 네트워크 히터(6)의 주입구에 연결된다. 고온수 저장 탱크(4)의 하부 주입구/배출구는 밸브(15)의 배출구 및 순환수 펌프(21)의 주입구에 병렬로 각각 연결되고, 밸브(15)의 주입구는 순환수 펌프(20)의 배출구에 연결되고, 순환수 펌프(21)의 배출구는 밸브(16)를 통해 에너지-저장 전기식 히트펌프(3)의 콘덴서의 주입구에 연결된다. 저온수 저장 탱크(5)의 상부 주입구/배출구는 밸브(11)의 배출구 및 밸브(17)의 주입구에 병렬로 각각 연결되고, 밸브(17)의 배출구는 에너지-저장 전기식 히트펌프(3)의 증발기의 주입구에 연결된다. 저온수 저장 탱크(5)의 하부 주입구/배출구는 밸브(18)의 배출구 및 순환수 펌프(22)의 주입구에 병렬로 각각 연결되고, 밸브(18)의 주입구는 순환수 펌프(23)를 통해 에너지-저장 전기식 히트펌프(3)의 증발기의 배출구에 연결되며, 순환수 펌프(22)의 배출구는 밸브(19)를 통해 콘덴서/물-물 열 교환기(1)의 주입구에 병렬로 연결된다.
열교환 스테이션 부분은 주로 고온수 저장 탱크(7), 저온수 저장 탱크(8), 전기식 히트펌프(9), 판형 열 교환기(10), 밸브(24-35) 및 순환수 펌프(36-37)를 포함하며, 고온수 저장 탱크(7)의 상부 주입구/배출구는 밸브(24)의 배출구 및 순환수 펌프(36)의 주입구에 병렬로 각각 연결되고, 밸브(24)의 주입구는 1차 네트워크 급수관(1-2)을 통해 난방 네트워크 히터(6)의 배출구에 연결되고, 순환수 펌프(36)의 배출구는 밸브(25)를 통해 1차 네트워크 급수관(1-2) 및 밸브(26)의 주입구에 병렬 연결되며, 밸브(26)의 배출구는 판형 열 교환기(10)의 1차 네트워크의 주입구에 연결된다. 고온수 저장 탱크(7)의 하부 주입구/배출구는 밸브(27)의 배출구 및 밸브(28)의 주입구에 병렬로 각각 연결되며, 밸브(27)의 주입구는 판형 열 교환기(10)의 1차 네트워크의 배출구에 연결되고, 밸브(28)의 배출구는 전기식 히트펌프(9)의 증발기의 주입구에 연결된다. 저온수 저장 탱크(8)의 상부 주입구/배출구는 또한 밸브(27)의 배출구 및 밸브(28)의 주입구에 병렬로 각각 연결되며, 저온수 저장 탱크(8)의 하부 주입구/배출구는 밸브(29)의 배출구 및 밸브(30)의 주입구에 병렬로 각각 연결되고, 밸브(30)의 배출구는 1차 네트워크 배수관(1-1)에 연결된다. 전기식 히트펌프(9)의 증발기의 배출구는 밸브(31)를 통해 순환수 펌프(37)의 주입구 및 1차 네트워크 배수관(1-1)에 병렬로 각각 연결되고, 순환수 펌프(37)의 배출구는 밸브(29)의 주입구에 연결된다. 2차 네트워크 배수관(1-3)은 밸브(32) 및 밸브(33)의 주입구에 각각 연결되고, 밸브(32)의 배출구는 판형 열 교환기(10)의 2차 네트워크의 주입구에 연결되고, 밸브(33)의 배출구와 판형 열 교환기(10)의 2차 네트워크의 배출구 양자가 밸브(34) 및 밸브(35)의 주입구에 병렬로 각각 연결되며 밸브(35)의 배출구는 2차 네트워크 급수관(1-4)에 연결되고, 밸브(34)의 배출구는 전기식 히트펌프(9)의 콘덴서의 주입구에 연결되고, 전기식 히트펌프(9)의 콘덴서의 배출구는 2차 네트워크 급수관(1-4)에 연결된다.
바람직한 실시예에서, 열교환 스테이션 부분 내에서, 판형 열 교환기(10)는 전기식 히트펌프(9)의 전력 소비가 줄어들도록 전기식 히트펌프(9)의 증발기에 대한 물 주입구 온도를 낮추기 위하여 흡수식 열 교환기로 대체될 수 있다.
상기 실시예에서 제공된 전기 피크 열병합 발전(CHP) 폐열회수 장치에 기반하여, 본 발명은 또한 전기 피크 열병합 발전(CHP) 폐열회수 장치에 대한 방법을 제공하며, 이 방법은 장치가 최저(trough) 전기부하, 균일(flat) 전기부하 및 피크(peak) 전기부하 구간에서 각각 작동될 수 있도록 서로 다른 밸브 스위치 조합을 통해 상기 장치의 작동 모드를 조정한다:
1. 최저 전기부하 구간 동안: 내부 발전장치 부분 내에서, 밸브(11), 밸브(14), 밸브(15), 밸브(19), 순환수 펌프(20) 및 순환수 펌프(22)가 폐쇄되고; 밸브(12), 밸브(13), 밸브(16), 밸브(17), 밸브(18), 순환수 펌프(21) 및 순환수 펌프(23)가 개방되며; 1차 네트워크 배수관(1-1)에 의해 제공되는 1차 네트워크 저온 배수가 콘덴서/물-물 열 교환기(1) 및 폐열회수 전기식 히트펌프(2) 내로 연속적으로 유입되고; 콘덴서/물-물 열 교환기(1) 및 폐열회수 전기식 히트펌프(2)는 1차 네트워크 저온 배수를 가열하기 위하여 열병합 유닛의 배기 폐열을 회수하고; 폐열회수 전기식 히트펌프(2)로부터 가열된 난방 네트워크 용수가 난방 네트워크 히터(6) 내로 유입되고, 1차 네트워크 고온 공급수를 공급하는 1차 네트워크 급수관(1-2) 내로 유입되는 1차 네트워크 고온 공급수를 얻기 위하여 가열된 난방 네트워크 용수가 열병합발전 유닛에 의해 증기추출 및 난방 네트워크 설계 온도로 가열되고; 한편, 고온수 저장 탱크(4) 내에 저장된 물이 순환수 펌프(21)를 통해 하부 배출구로부터 뽑아내서 에너지-저장 전기식 히트펌프(3)의 콘덴서로 유입되고; 열교환 및 가열된 후에, 물이 상부 주입구로부터 고온수 저장 탱크(4) 내로 다시 유입되고; 저온수 저장 탱크(5) 내에 저장된 물이 상부 배출구로부터 밀려 에너지-저장 전기식 히트펌프(3)의 증발기 내로 유입되고, 열교환 및 냉각된 후에, 물이 순환수 펌프(23)를 통해 하부 주입구로부터 저온수 저장 탱크(5) 내로 향하게 된다.
열교환 스테이션 부분 내에서, 밸브(25), 밸브(26), 밸브(27), 밸브(30), 밸브(32), 밸브(35) 및 순환수 펌프(36)가 폐쇄되고; 다른 밸브들과 순환수 펌프(37)가 개방되며; 1차 네트워크 급수관(1-2)에 의해 제공되는 1차 네트워크 고온 공급수가 상부 주입구로부터 고온수 저장 탱크(7) 내로 유입되고; 고온수 저장 탱크(7) 내에 고온 공급수가 저장되고, 이에 따라 고온수 저장 탱크(7) 내에 저장된 중온수를 하부 배출구로부터 밀어 저온수 저장 탱크(8)의 상부 배출구로부터 밀린 중온 저장수와 혼합되고; 이어서 혼합수가 상기 전기식 히트펌프(9)의 증발기 내로 유입되고; 열교환 및 냉각된 후에, 혼합수가 두 갈래로 나누어져, 하나는 순환수 펌프(37)를 통해 하부 주입구로부터 저온수 저장 탱크(8) 내로 향하고, 다른 하나는 1차 네트워크 배수관(1-1) 내로 유입되고; 한편, 2차 네트워크 급수관(1-4)에 의해 제공되는 2차 네트워크 저온 배수가 전기식 히트펌프(9)의 콘덴서를 통해 흐르고; 2차 네트워크 저온 배수가 고온수 저장 탱크(7) 및 저온수 저장 탱크(8)로부터 저장된 중온수와 열교환 및 가열된 후에, 2차 네트워크 고온 공급수가 얻어져, 사용자에게 난방을 공급하기 위하여 2차 네트워크 급수관(1-4) 내로 유입된다.
2. 균일 전기부하 구간 동안: 내부 발전장치 부분 내에서, 밸브(16), 밸브(18), 순환수 펌프(21) 및 순환수 펌프(23)가 폐쇄되고; 에너지-저장 전기식 히트펌프(3)가 셧 다운되고; 다른 부분들은 최저 전기부하 구간 동안과 동일한 방법으로 작동한다;
열교환 스테이션 부분 내에서, 밸브(24), 밸브(25), 밸브(29), 밸브(30), 밸브(33), 밸브(35) 및 순환수 펌프(37)가 폐쇄되고; 다른 밸브들 및 순환수 펌프(36)가 개방되고; 1차 네트워크 급수관(1-2)에 의해 제공되는 1차 네트워크 고온 공급수가 열 교환기(10)의 1차 네트워크 측 및 전기식 히트펌프(9)의 증발기를 연속적으로 통과하여 흐르고; 1차 네트워크 고온 공급수가 열교환 및 냉각된 후에, 1차 네트워크 저온 배수가 얻어져, 1차 네트워크 배수관(1-1) 내로 유입되고; 2차 네트워크 배수관(1-3)에 의해 제공되는 2차 네트워크 저온 배수가 열 교환기(10)의 2차 네트워크 측 및 전기식 히트펌프(9)의 상기 콘덴서를 연속적으로 통과하여 흐르고; 2차 네트워크 저온 배수가 1차 네트워크 고온 공급수와 열교환 및 가열된 후에, 2차 네트워크 고온 공급수가 얻어져, 사용자에게 난방을 공급하기 위하여 상기 2차 네트워크 급수관(1-4) 내로 유입되며, 여기에서 전기식 히트펌프(9)의 부트 용량은 최저 전기부하 구간 동안 전기식 히트펌프(9)의 것 이하이다.
3. 피크 전기부하 구간 동안: 내부 발전장치 부분 내에서, 밸브(12), 밸브(13), 밸브(16), 밸브(17), 밸브(18), 순환수 펌프(21) 및 순환수 펌프(23)가 폐쇄되고; 밸브(11), 밸브(14), 밸브(15), 밸브(19), 순환수 펌프(20) 및 순환수 펌프(22)가 개방되며; 저온수 저장 탱크(5) 내에 저장된 저온수가 하부 배출구로부터 뽑아내서 1차 네트워크 저온 배수와 혼합되고, 이어서 저온 혼합수가 콘덴서/물-물 열 교환기(1)로 보내지고; 콘덴서/물-물 열 교환기(1)가 저온 혼합수를 가열하기 위하여 상기 열병합 유닛의 배기 폐열을 회수하고; 여기에서 콘덴서/물-물 열 교환기(1)에 의해 회복된 배기 폐열의 양은 최저 전기부하 구간 동안 콘덴서/물-물 열 교환기(1)에 의해 회복된 배기 폐열의 것 이상이고; 콘덴서/물-물 열 교환기(1)에 의해 가열된 난방 네트워크 용수가 두 갈래로 나누어져, 하나는 상부 주입구로부터 저온수 저장 탱크(5) 내로 되돌아가고, 다른 하나는 순환수 펌프(20)를 통해 하부 주입구로부터 고온수 저장 탱크(4) 내로 향하게 되며; 고온수 저장 탱크(4) 내에 저장된 고온수가 상부 배출구로부터 밀려 난방 네트워크 히터(6)로 보내지고; 1차 네트워크 고온 공급수를 공급하는 1차 네트워크 급수관 (1-2) 내로 유입되는 1차 네트워크 고온 공급수를 얻기 위하여 고온수가 열병합 발전 유닛에 의하여 증기 추출 및 가열 네트워크 설계 온도로 가열된다;
열교환 스테이션 부분 내에서, 밸브(24), 밸브(28), 밸브(29), 밸브(31), 밸브(33), 밸브(34) 및 순환수 펌프(37)가 폐쇄되고; 전기식 히트펌프(9)가 셧 다운되고; 다른 밸브들 및 순환수 펌프(36)가 개방되며; 고온수 저장 탱크(7) 내에 저장된 고온수가 순환수 펌프(36)에 의해 상부 배출구로부터 뽑아내서 1차 네트워크 급수관(1-2)에 의해 제공되는 1차 네트워크 고온 공급수와 혼합되고; 이어서 혼합수가 열 교환기(10)의 1차 네트워크 측을 통해 흐르고; 혼합수가 열교환 및 냉각된 후에, 중온수가 얻어지고 두 갈래로 나누어져, 하나는 하부 주입구로부터 고온수 저장 탱크(7) 내로 유입되고, 다른 하나는 상부 주입구로부터 저온수 저장 탱크(8) 내로 유입되고, 이에 따라 하부 배출구로부터 저온수 저장 탱크(8) 내에 저장된 저온수를 밀어; 밀린 저온수가 1차 네트워크 배수관(1-1) 내로 유입되고; 2차 네트워크 배수관(1-3)에 의해 제공되는 2차 저온 배수가 열 교환기(10)의 2차 네트워크 측을 통해 흐르고; 2차 저온 배수가 열교환 및 가열된 후에, 2차 네트워크 고온 공급수가 얻어져, 사용자에게 난방을 공급하기 위하여 2차 네트워크 급수관(1-4) 내로 유입된다.
바람직한 일 실시예에서, 도 2에 나타난 바와 같이, 열교환 스테이션 부분이, 이 작동 모드에서는, 고온수 저장 탱크(7)를 포함하지 않을 수 있다. 최저 전기부하, 피크 전기부하 및 피크 전기부하 구간 동안, 열교환 스테이션 부분이 서로 다른 양의 열 공급을 제공하지만, 건물의 열 관성이 인체의 편안함을 위한 실내 온도를 유지하기 위해 사용될 수 있다.
최저 전기부하 구간 동안: 상기 열교환 스테이션 부분 내에서, 밸브(30), 밸브(33), 밸브(35)가 폐쇄되고; 다른 밸브들과 순환수 펌프(37)가 개방되며; 열교환 스테이션 부분은 1차 네트워크 고온 공급수를 더 이상 저장하지 않으며; 1차 네트워크 고온 공급수는 바로 판형 열 교환기(10)를 통해 흐르고 저온수 저장 탱크(8)에 저장되고 상부 배출구로부터 밀려나오는 중온 저장수와 혼합되며, 이어서 혼합수가 전기식 히트펌프(9)의 상기 증발기 내로 유입된다; 열교환 및 냉각된 후에, 혼합수는 두 갈래로 나누어져, 하나는 순환수 펌프(37)에 의해 하부 주입구로부터 저온수 저장 탱크(8) 내로 향하고, 다른 하나는 1차 네트워크 배수관(1-1) 내로 유입된다. 한편, 2차 네트워크 급수관(1-4)에 의해 제공되는 2차 네트워크 저온 배수가 먼저 판형 열 교환기(10)의 2차 네트워크 측을 통해 흐르고; 열교환 및 가열된 후에, 2차 네트워크 저온 배수가 전기식 히트펌프(9)의 콘덴서 내로 유입되고; 2차 네트워크 저온 배수가 추가로 열교환 및 가열된 후에, 2차 네트워크 고온 공급수가 얻어져, 사용자에게 난방을 공급하기 위하여 2차 네트워크 급수관(1-4) 내로 유입되며; 여기에서 전기식 히트펌프(9)는 최대 용량으로 작동한다.
균일 전기부하 구간 동안, 열교환 스테이션 부분 내에서, 밸브(29), 밸브(30), 밸브(33), 밸브(35) 및 순환수 펌프(37)가 폐쇄되고; 다른 밸브들이 개방되고; 저온수 저장 탱크(8)는 더 이상 열 저장 또는 방열 과정에 참여하지 않으며; 1차 네트워크 급수관(1-2)에 의해 제공되는 1차 네트워크 고온 공급수가 판형 열 교환기(10)의 1차 네트워크 측 및 전기식 히트펌프(9)의 증발기를 연속적으로 통과하여 흐르고; 1차 네트워크 고온 공급수가 열교환 및 냉각된 후에, 1차 네트워크 저온 배수가 얻어져, 1차 네트워크 배수관(1-1) 내로 유입된다. 한편, 2차 네트워크 배수관(1-3)에 의해 제공되는 2차 네트워크 저온 배수가 판형 열 교환기(10)의 2차 네트워크 측 및 전기식 히트펌프(9)의 콘덴서를 연속적으로 통과하여 흐르고; 1차 네트워크 고온 공급수가 열교환 및 가열된 후에, 2차 네트워크 고온 공급수가 얻어져, 사용자에게 난방을 공급하기 위하여 상기 2차 네트워크 급수관(1-4) 내로 유입되며, 이제 전기식 히트펌프(9)가 부분적인 용량으로 작동한다.
피크 전기부하 구간 동안, 열교환 스테이션 부분 내에서, 밸브(28), 밸브(29), 밸브(31), 밸브(33), 밸브(34) 및 순환수 펌프(37)가 폐쇄되고; 전기식 히트펌프(9)가 셧 다운되고; 다른 밸브들이 개방되며; 1차 네트워크 급수관(1-2)에 의해 제공되는 1차 네트워크 고온 공급수가 판형 열 교환기(10)의 1차 네트워크 측을 통해 흐르고, 열교환 및 냉각된 후에, 모두 저온수 저장 탱크(8) 내로 유입되고; 저온수 저장 탱크(8) 내에 저장된 저온수가 하부 배출구로부터 밀려 1차 네트워크 배수관(1-1)으로 보내진다. 한편, 2차 네트워크 배수관(1-3)에 의해 제공되는 2차 저온 배수가 판형 열 교환기(10)의 2차 네트워크 측을 통해 흐르고, 2차 저온 배수가 열교환 및 가열된 후에, 2차 네트워크 고온 공급수가 얻어져, 사용자에게 난방을 공급하기 위하여 2차 네트워크 급수관(1-4) 내로 유입된다.
상술한 실시예들은 단지 본 발명의 목적, 기술적 해결책 및 이점을 자세히 설명하고자 의도된 것이며, 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 정신과 원리 내에서 이루어진 임의의 변경, 동등한 대체 및 개선은 본 발명의 범위 내에 포함되어야 한다.

Claims (8)

  1. 전기 피크(electric peaking) 열병합 발전(combined heat and power, CHP) 폐열회수 장치로서, 상기 장치는 내부 발전장치 부분 및 열교환 스테이션 부분을 포함하며,
    상기 내부 발전장치 부분은 열 교환기(1), 폐열회수 전기식 히트펌프(2), 에너지-저장 전기식 히트펌프(3), 고온수 저장 탱크(4), 저온수 저장 탱크(5), 난방 네트워크 히터(6), 밸브(11-19) 및 순환수 펌프(20-23)를 포함하며;
    상기 열 교환기(1)의 주입구는 1차 네트워크 배수관(1-1)에 연결되고, 상기 열 교환기(1)의 배출구는 상기 밸브(11), 상기 밸브(12) 및 상기 순환수 펌프(20)의 주입구에 병렬로 각각 연결되고;
    상기 폐열회수 전기식 히트펌프(2)의 주입구는 상기 밸브(12)의 배출구에 연결되고, 상기 폐열회수 전기식 히트펌프(2)의 배출구는 상기 난방 네트워크 히터(6)의 주입구에 연결되고;
    상기 고온수 저장 탱크(4)의 상부 주입구/배출구는 상기 밸브(13)의 배출구 및 상기 밸브(14)의 주입구에 병렬로 각각 연결되고, 상기 밸브(13)의 주입구는 상기 에너지-저장 전기식 히트펌프(3)의 콘덴서(condenser)의 배출구에 연결되고 상기 밸브(14)의 배출구는 상기 난방 네트워크 히터(6)의 주입구에 연결되고;
    상기 고온수 저장 탱크의 하부 주입구/배출구는 상기 밸브(15)의 배출구 및 상기 순환수 펌프(21)의 주입구에 병렬로 각각 연결되고, 상기 밸브(15)의 주입구는 상기 순환수 펌프(20)의 배출구에 연결되고, 상기 순환수 펌프(21)의 배출구는 상기 밸브(16)를 통해 상기 에너지-저장 전기식 히트펌프(3)의 상기 콘덴서의 주입구에 연결되고;
    상기 저온수 저장 탱크(5)의 상부 주입구/배출구는 상기 밸브(11)의 배출구 및 상기 밸브(17)의 주입구에 병렬로 각각 연결되고, 상기 밸브(17)의 배출구는 상기 에너지-저장 전기식 히트펌프(3)의 증발기의 주입구에 연결되고;
    상기 저온수 저장 탱크(5)의 하부 주입구/배출구는 상기 밸브(18)의 배출구 및 상기 순환수 펌프(22)의 주입구에 병렬로 각각 연결되고, 상기 밸브(18)의 주입구는 상기 순환수 펌프(23)를 통해 상기 에너지-저장 전기식 히트펌프(3)의 상기 증발기의 배출구에 연결되며, 상기 순환수 펌프(22)의 배출구는 상기 밸브(19)를 통해 상기 열 교환기(1)의 주입구에 병렬로 연결되며;
    상기 열교환 스테이션 부분은 고온수 저장 탱크(7), 저온수 저장 탱크(8), 전기식 히트펌프(9), 열 교환기(10), 밸브(24-35) 및 순환수 펌프(36-37)를 포함하며,
    상기 고온수 저장 탱크(7)의 상부 주입구/배출구는 상기 밸브(24)의 배출구 및 상기 순환수 펌프(36)의 주입구에 병렬로 각각 연결되고, 상기 밸브(24)의 주입구는 1차 네트워크 급수관(1-2)을 통해 상기 난방 네트워크 히터(6)의 배출구에 연결되고, 상기 순환수 펌프(36)의 배출구는 상기 밸브(25)를 통해 상기 1차 네트워크 급수관(1-2) 및 상기 밸브(26)의 주입구에 병렬 연결되며, 상기 밸브(26)의 배출구는 상기 열 교환기(10)의 1차 네트워크의 주입구에 연결되고;
    상기 고온수 저장 탱크(7)의 하부 주입구/배출구는 상기 밸브(27)의 배출구 및 상기 밸브(28)의 주입구에 병렬로 각각 연결되며, 상기 밸브(27)의 주입구는 상기 열 교환기(10)의 상기 1차 네트워크의 배출구에 연결되고, 상기 밸브(28)의 배출구는 상기 전기식 히트펌프(9)의 증발기의 주입구에 연결되고;
    상기 저온수 저장 탱크(8)의 상부 주입구/배출구는 또한 상기 밸브(27)의 배출구 및 상기 밸브(28)의 주입구에 병렬로 각각 연결되며, 상기 저온수 저장 탱크(8)의 하부 주입구/배출구는 상기 밸브(29)의 배출구 및 상기 밸브(30)의 주입구에 병렬로 각각 연결되고, 상기 밸브(30)의 배출구는 상기 1차 네트워크 배수관(1-1)에 연결되고;
    상기 전기식 히트펌프(9)의 상기 증발기의 배출구는 상기 밸브(31)를 통해 상기 순환수 펌프(37)의 주입구 및 상기 1차 네트워크 배수관(1-1)에 병렬로 각각 연결되고, 상기 순환수 펌프(37)의 배출구는 상기 밸브(29)의 주입구에 연결되고;
    2차 네트워크 배수관(1-3)이 상기 밸브(32) 및 상기 밸브(33)의 주입구에 각각 병렬로 연결되고, 상기 밸브(32)의 배출구는 상기 열 교환기(10)의 상기 2차 네트워크의 주입구에 연결되고, 상기 밸브(33)와 상기 열 교환기(10)의 상기 2차 네트워크의 배출구 양자가 상기 밸브(34) 및 상기 밸브(35)의 주입구에 병렬로 각각 연결되며, 상기 밸브(35)의 배출구는 2차 네트워크 급수관(1-4)에 연결되고, 상기 밸브(34)의 배출구는 상기 전기식 히트펌프(9)의 콘덴서의 주입구에 연결되고, 상기 전기식 히트펌프(9)의 상기 콘덴서의 배출구는 상기 2차 네트워크 급수관(1-4)에 연결되는 것을 특징으로 하는,
    전기 피크 열병합 발전(CHP) 폐열회수 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 열 교환기(1)는 콘덴서 또는 물-물 열 교환기를 채용하는 것을 특징으로 하는,
    전기 피크 열병합 발전(CHP) 폐열회수 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 열 교환기(10)는 판형 열 교환기 또는 흡수식 열 교환기 유닛을 채용하는 것을 특징으로 하는,
    전기 피크 열병합 발전(CHP) 폐열회수 장치.
  4. 전기 피크 열병합 발전(CHP) 폐열회수 장치로서, 상기 장치는 내부 발전장치 부분 및 열교환 스테이션 부분을 포함하며,
    상기 내부 발전장치 부분은 열 교환기(1), 폐열회수 전기식 히트펌프(2), 에너지-저장 전기식 히트펌프(3), 고온수 저장 탱크(4), 저온수 저장 탱크(5), 난방 네트워크 히터(6), 밸브(11-19) 및 순환수 펌프(20-23)를 포함하며;
    상기 열 교환기(1)의 주입구는 1차 네트워크 배수관(1-1)에 연결되고, 상기 열 교환기(1)의 배출구는 상기 밸브(11), 상기 밸브(12) 및 상기 순환수 펌프(20)의 주입구에 병렬로 각각 연결되고;
    상기 폐열회수 전기식 히트펌프(2)의 주입구는 상기 밸브(12)의 배출구에 연결되고, 상기 폐열회수 전기식 히트펌프(2)의 배출구는 상기 난방 네트워크 히터(6)의 주입구에 연결되고;
    상기 고온수 저장 탱크(4)의 상부 주입구/배출구는 상기 밸브(13)의 배출구 및 상기 밸브(14)의 주입구에 병렬로 각각 연결되고, 상기 밸브(13)의 주입구는 상기 에너지-저장 전기식 히트펌프(3)의 콘덴서(condenser)의 배출구에 연결되고 상기 밸브(14)의 배출구는 상기 난방 네트워크 히터(6)의 주입구에 연결되고;
    상기 고온수 저장 탱크의 하부 주입구/배출구는 상기 밸브(15)의 배출구 및 상기 순환수 펌프(21)의 주입구에 병렬로 각각 연결되고, 상기 밸브(15)의 주입구는 상기 순환수 펌프(20)의 배출구에 연결되고, 상기 순환수 펌프(21)의 배출구는 상기 밸브(16)를 통해 상기 에너지-저장 전기식 히트펌프(3)의 상기 콘덴서의 주입구에 연결되고;
    상기 저온수 저장 탱크(5)의 상부 주입구/배출구는 상기 밸브(11)의 배출구 및 상기 밸브(17)의 주입구에 병렬로 각각 연결되고, 상기 밸브(17)의 배출구는 상기 에너지-저장 전기식 히트펌프(3)의 증발기의 주입구에 연결되고;
    상기 저온수 저장 탱크(5)의 하부 주입구/배출구는 상기 밸브(18)의 배출구 및 상기 순환수 펌프(22)의 주입구에 병렬로 각각 연결되고, 상기 밸브(18)의 주입구는 상기 순환수 펌프(23)를 통해 상기 에너지-저장 전기식 히트펌프(3)의 상기 증발기의 배출구에 연결되며, 상기 순환수 펌프(22)의 배출구는 상기 밸브(19)를 통해 상기 열 교환기(1)의 주입구에 병렬로 연결되며;
    상기 열교환 스테이션 부분은 저온수 저장 탱크(8), 전기식 히트펌프(9), 열 교환기(10), 밸브(26-35) 및 순환수 펌프(37)를 포함하며,
    상기 밸브(26)의 주입구는 1차 네트워크 급수관(1-2)을 통해 상기 난방 네트워크 히터(6)의 배출구로 연결되고;
    상기 밸브(26)의 배출구는 상기 열 교환기(10)의 1차 네트워크의 주입구로 연결되고;
    상기 저온수 저장 탱크(8)의 상부 주입구/배출구는 상기 밸브(27)의 배출구 및 상기 밸브(28)의 주입구에 병렬로 각각 연결되고;
    상기 밸브(27)의 주입구는 상기 열 교환기(10)의 상기 1차 네트워크의 배출구에 연결되고, 상기 밸브(28)의 배출구는 상기 전기식 히트펌프(9)의 증발기의 주입구에 연결되고;
    상기 저온수 저장 탱크(8)의 하부 주입구/배출구는 상기 밸브(29)의 배출구 및 상기 밸브(30)의 주입구에 병렬로 각각 연결되고, 상기 밸브(30)의 배출구는 상기 1차 네트워크 배수관(1-1)에 연결되고;
    상기 전기식 히트펌프(9)의 상기 증발기의 배출구는 상기 밸브(31)를 통해 상기 순환수 펌프(37)의 주입구 및 상기 1차 네트워크 배수관(1-1)에 병렬로 각각 연결되고, 상기 순환수 펌프(37)의 배출구는 상기 밸브(29)의 주입구에 연결되고;
    2차 네트워크 배수관(1-3)이 상기 밸브(32) 및 상기 밸브(33)의 주입구에 각각 병렬로 연결되고, 상기 밸브(32)의 배출구는 상기 열 교환기(10)의 2차 네트워크의 주입구에 연결되고, 상기 밸브(33)와 상기 열 교환기(10)의 상기 2차 네트워크의 배출구 양자가 상기 밸브(34) 및 상기 밸브(35)의 주입구에 병렬로 각각 연결되며, 상기 밸브(35)의 배출구는 2차 네트워크 급수관(1-4)에 연결되고, 상기 밸브(34)의 배출구는 상기 전기식 히트펌프(9)의 콘덴서의 주입구에 연결되고, 상기 전기식 히트펌프(9)의 상기 콘덴서의 배출구는 상기 2차 네트워크 급수관(1-4)에 연결되는 것을 특징으로 하는,
    전기 피크 열병합 발전(CHP) 폐열회수 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 열 교환기(1)는 콘덴서 또는 물-물 열 교환기를 채용하는 것을 특징으로 하는,
    전기 피크 열병합 발전(CHP) 폐열회수 장치.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 열 교환기(10)는 판형 열 교환기 또는 흡수식 열 교환기 유닛을 채용하는 것을 특징으로 하는,
    전기 피크 열병합 발전(CHP) 폐열회수 장치.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2 중 어느 한 항의 전기 피크 열병합 발전(CHP) 폐열회수 장치의 작동 방법으로서,
    상기 작동 방법은 상기 장치가 최저(trough) 전기부하, 균일(flat) 전기부하 및 피크(peak) 전기부하 구간에서 각각 작동될 수 있도록 서로 다른 밸브 스위치 조합을 통해 상기 장치의 작동 모드를 조정하며:
    1) 최저 전기부하 구간 동안: 상기 내부 발전장치 부분 내에서,
    상기 밸브(11), 상기 밸브(14), 상기 밸브(15), 상기 밸브(19), 상기 순환수 펌프(20) 및 상기 순환수 펌프(22)가 폐쇄되고;
    상기 밸브(12), 상기 밸브(13), 상기 밸브(16), 상기 밸브(17), 상기 밸브(18), 상기 순환수 펌프(21) 및 상기 순환수 펌프(23)가 개방되며;
    상기 1차 네트워크 배수관(1-1)에 의해 제공되는 1차 네트워크 저온 배수가 상기 열 교환기(1) 및 상기 폐열회수 전기식 히트펌프(2) 내로 연속적으로 유입되고;
    상기 열 교환기(1) 및 상기 폐열회수 전기식 히트펌프(2)는 상기 1차 네트워크 저온 배수를 가열하기 위하여 열병합 발전(CHP) 유닛의 배기 폐열을 회수하고;
    상기 폐열회수 전기식 히트펌프(2)로부터 가열된 난방 네트워크 용수가 상기 난방 네트워크 히터(6) 내로 유입되고, 1차 네트워크 고온 공급수를 공급하는 상기 1차 네트워크 급수관(1-2) 내로 유입되는 상기 1차 네트워크 고온 공급수를 얻기 위하여 상기 가열된 난방 네트워크 용수가 상기 열병합 발전(CHP) 유닛에 의해 증기추출 및 난방 네트워크 설계 온도로 가열되고;
    한편, 상기 고온수 저장 탱크(4) 내에 저장된 물이 상기 순환수 펌프(21)를 통해 상기 하부 배출구로부터 뽑아내서 상기 에너지-저장 전기식 히트펌프(3)의 상기 콘덴서로 유입되고;
    열교환 및 가열된 후에, 상기 물이 상기 상부 주입구로부터 상기 고온수 저장 탱크(4) 내로 다시 유입되고;
    상기 저온수 저장 탱크(5) 내에 저장된 물이 상기 상부 배출구로부터 밀려 상기 에너지-저장 전기식 히트펌프(3)의 상기 증발기 내로 유입되고, 열교환 및 냉각된 후에, 상기 물이 상기 순환수 펌프(23)를 통해 상기 하부 주입구로부터 상기 저온수 저장 탱크(5) 내로 향하게 되며;
    상기 열교환 스테이션 부분 내에서,
    상기 밸브(25), 상기 밸브(26), 상기 밸브(27), 상기 밸브(30), 상기 밸브(32), 상기 밸브(35) 및 상기 순환수 펌프(36)가 폐쇄되고;
    다른 밸브들과 상기 순환수 펌프(37)가 개방되며;
    상기 1차 네트워크 급수관(1-2)에 의해 제공되는 1차 네트워크 고온 공급수가 상기 상부 주입구로부터 상기 고온수 저장 탱크(7) 내로 유입되고;
    상기 고온수 저장 탱크(7) 내에 상기 고온 공급수가 저장되고, 이에 따라 상기 고온수 저장 탱크(7) 내에 저장된 중온수를 상기 하부 배출구로부터 밀어 상기 저온수 저장 탱크(8)의 상부 배출구로부터 밀린 중온 저장수와 혼합되고;
    이어서 상기 혼합수가 상기 전기식 히트펌프(9)의 상기 증발기 내로 유입되고;
    열교환 및 냉각된 후에, 상기 혼합수가 두 갈래로 나누어져, 하나는 상기 순환수 펌프(37)를 통해 상기 하부 주입구로부터 상기 저온수 저장 탱크(8) 내로 향하고, 다른 하나는 상기 1차 네트워크 배수관(1-1) 내로 유입되고;
    한편, 상기 2차 네트워크 급수관(1-4)에 의해 제공되는 2차 네트워크 저온 배수가 상기 전기식 히트펌프(9)의 상기 콘덴서를 통해 흐르고;
    상기 2차 네트워크 저온 배수가 열교환 및 가열된 후에, 2차 네트워크 고온 공급수가 얻어져, 사용자에게 난방을 공급하기 위하여 상기 2차 네트워크 급수관(1-4) 내로 유입되며;
    2) 균일 전기부하 구간 동안: 상기 내부 발전장치 부분 내에서,
    상기 밸브(16), 상기 밸브(18), 상기 순환수 펌프(21) 및 상기 순환수 펌프(23)가 폐쇄되고;
    상기 에너지-저장 전기식 히트펌프(3)가 셧 다운(shut down)되고;
    다른 부분들은 상기 최저 전기부하 구간 동안과 동일한 방법으로 작동하며;
    상기 열교환 스테이션 부분 내에서,
    상기 밸브(24), 상기 밸브(25), 상기 밸브(29), 상기 밸브(30), 상기 밸브(33), 상기 밸브(35) 및 상기 순환수 펌프(37)가 폐쇄되고;
    다른 밸브들 및 상기 순환수 펌프(36)가 개방되고;
    상기 1차 네트워크 급수관(1-2)에 의해 제공되는 1차 네트워크 고온 공급수가 상기 열 교환기(10)의 1차 네트워크 측 및 상기 전기식 히트펌프(9)의 상기 증발기를 연속적으로 통과하여 흐르고;
    상기 1차 네트워크 고온 공급수가 열교환 및 냉각된 후에, 1차 네트워크 저온 배수가 얻어져, 상기 1차 네트워크 배수관(1-1) 내로 유입되고;
    한편, 상기 2차 네트워크 배수관(1-3)에 의해 제공되는 2차 네트워크 저온 배수가 상기 열 교환기(10)의 2차 네트워크 측 및 상기 전기식 히트펌프(9)의 상기 콘덴서를 연속적으로 통과하여 흐르고;
    상기 2차 네트워크 저온 배수가 열교환 및 가열된 후에, 2차 네트워크 고온 공급수가 얻어져, 사용자에게 난방을 공급하기 위하여 상기 2차 네트워크 급수관(1-4) 내로 유입되며;
    3) 피크 전기부하 구간 동안: 상기 내부 발전장치 부분 내에서,
    상기 밸브(12), 상기 밸브(13), 상기 밸브(16), 상기 밸브(17), 상기 밸브(18), 상기 순환수 펌프(21) 및 상기 순환수 펌프(23)가 폐쇄되고;
    상기 밸브(11), 상기 밸브(14), 상기 밸브(15), 상기 밸브(19), 상기 순환수 펌프(20) 및 상기 순환수 펌프(22)가 개방되며;
    상기 저온수 저장 탱크(5) 내에 저장된 저온수가 상기 하부 배출구로부터 끌어내어져 상기 1차 네트워크 저온 배수와 혼합되고, 이어서 상기 저온 혼합수가 상기 열 교환기(1)로 보내지고;
    상기 열 교환기(1)가 상기 저온 혼합수를 가열하기 위하여 상기 열병합 발전(CHP) 유닛의 배기 폐열을 회수하고;
    상기 열 교환기(1)에 의해 상기 가열된 난방 네트워크 용수가 두 갈래로 갈라져, 하나는 상기 상부 주입구로부터 상기 저온수 저장 탱크(5) 내로 되돌아가고, 다른 하나는 상기 순환수 펌프(20)를 통해 상기 하부 주입구로부터 상기 고온수 저장 탱크(4) 내로 향하게 되고;
    상기 고온수 저장 탱크(4) 내에 저장된 고온수가 상기 상부 배출구로부터 밀려 상기 난방 네트워크 히터(6)로 보내지고;
    1차 네트워크 고온 공급수를 공급하는 상기 1차 네트워크 급수관(1-2) 내로 유입되는 상기 1차 네트워크 고온 공급수를 얻기 위하여 상기 고온수가 상기 열병합 발전(CHP) 유닛에 의하여 증기 추출 및 가열 네트워크 설계 온도로 가열되며;
    상기 열교환 스테이션 부분 내에서,
    상기 밸브(24), 상기 밸브(28), 상기 밸브(29), 상기 밸브(31), 상기 밸브(33), 상기 밸브(34) 및 상기 순환수 펌프(37)가 폐쇄되고;
    상기 전기식 히트펌프(9)가 셧 다운되고;
    다른 밸브들 및 상기 순환수 펌프(36)가 개방되며;
    상기 고온수 저장 탱크(7) 내에 저장된 고온수가 상기 순환수 펌프(36)에 의해 상기 상부 배출구로부터 뽑아내서 상기 1차 네트워크 급수관(1-2)에 의해 제공되는 상기 1차 네트워크 고온 공급수와 혼합되고;
    이어서 상기 혼합수가 상기 열 교환기(10)의 상기 1차 네트워크 측을 통해 흐르고;
    상기 혼합수가 열교환 및 냉각된 후에, 중온수가 얻어지고 두 갈래로 나누어져, 하나는 상기 하부 주입구로부터 상기 고온수 저장 탱크(7) 내로 유입되고, 다른 하나는 상기 상부 주입구로부터 상기 저온수 저장 탱크(8) 내로 유입되고, 이에 따라 상기 하부 배출구로부터 상기 저온수 저장 탱크(8) 내에 저장된 저온수를 밀고;
    상기 밀린 저온수가 상기 1차 네트워크 배수관(1-1) 내로 유입되고;
    한편, 상기 2차 네트워크 배수관(1-3)에 의해 제공되는 2차 저온 배수가 상기 열 교환기(10)의 상기 2차 네트워크 측을 통해 흐르고;
    상기 2차 저온 배수가 열교환 및 가열된 후에, 2차 네트워크 고온 공급수가 얻어져, 사용자에게 난방을 공급하기 위하여 상기 2차 네트워크 급수관(1-4) 내로 유입되는 것을 특징으로 하는,
    전기 피크 열병합 발전(CHP) 폐열회수 장치의 작동 방법.
  8. 청구항 4 또는 청구항 5 중 어느 한 항의 전기 피크 열병합 발전(CHP) 폐열회수 장치의 작동 방법으로서,
    상기 작동 방법은 상기 장치가 최저 전기부하, 균일 전기부하 및 피크 전기부하 구간에서 각각 작동될 수 있도록 서로 다른 밸브 스위치 조합을 통해 상기 장치의 작동 모드를 조정하며:
    1) 최저 전기부하 구간 동안: 상기 내부 발전장치 부분 내에서,
    상기 밸브(11), 상기 밸브(14), 상기 밸브(15), 상기 밸브(19), 상기 순환수 펌프(20) 및 상기 순환수 펌프(22)가 폐쇄되고;
    상기 밸브(12), 상기 밸브(13), 상기 밸브(16), 상기 밸브(17), 상기 밸브(18), 상기 순환수 펌프(21) 및 상기 순환수 펌프(23)가 개방되며;
    상기 1차 네트워크 배수관(1-1)에 의해 제공되는 1차 네트워크 저온 배수가 상기 열 교환기(1) 및 상기 폐열회수 전기식 히트펌프(2) 내로 연속적으로 유입되고;
    상기 열 교환기(1) 및 상기 폐열회수 전기식 히트펌프(2)는 상기 1차 네트워크 저온 배수를 가열하기 위하여 열병합 발전(CHP) 유닛의 배기 폐열을 회수하고;
    상기 폐열회수 전기식 히트펌프(2)로부터 가열된 난방 네트워크 용수가 상기 난방 네트워크 히터(6) 내로 유입되고, 1차 네트워크 고온 공급수를 공급하는 상기 1차 네트워크 급수관(1-2) 내로 유입되는 상기 1차 네트워크 고온 공급수를 얻기 위하여 상기 가열된 난방 네트워크 용수가 상기 열병합 발전(CHP) 유닛에 의해 증기추출 및 난방 네트워크 설계 온도로 가열되고;
    한편, 상기 고온수 저장 탱크(4) 내에 저장된 물이 상기 순환수 펌프(21)를 통해 상기 하부 배출구로부터 뽑아내서 상기 에너지-저장 전기식 히트펌프(3)의 상기 콘덴서로 유입되고;
    열교환 및 가열된 후에, 상기 물이 상기 상부 주입구로부터 상기 고온수 저장 탱크(4) 내로 다시 유입되고;
    상기 저온수 저장 탱크(5) 내에 저장된 물이 상기 상부 배출구로부터 밀려 상기 에너지-저장 전기식 히트펌프(3)의 상기 증발기 내로 유입되고, 열교환 및 냉각된 후에, 상기 물이 상기 순환수 펌프(23)를 통해 상기 하부 주입구로부터 상기 저온수 저장 탱크(5) 내로 향하게 되며;
    상기 열교환 스테이션 부분 내에서,
    상기 밸브(30), 상기 밸브(33), 상기 밸브(35)가 폐쇄되고;
    다른 밸브들과 상기 순환수 펌프(37)가 개방되며;
    상기 1차 네트워크 급수관(1-2)에 의해 제공되는 1차 네트워크 고온 공급수가 먼저 상기 열 교환기(10)의 1차 네트워크 측을 통해 흐르고;
    열교환 및 냉각된 후에, 상기 1차 네트워크 고온 공급수가 상기 저온수 저장 탱크(8)의 상부 배출구로부터 밀린 중온 저장수와 혼합되고, 이어서 상기 혼합수가 상기 전기식 히트펌프(9)의 상기 증발기를 통해 흐르고;
    추가로 열교환 및 냉각된 후에, 상기 혼합수가 두 갈래로 나누어져, 하나는 상기 순환수 펌프(37)에 의해 상기 하부 주입구로부터 상기 저온수 저장 탱크(8) 내로 향하고, 다른 하나는 상기 1차 네트워크 배수관(1-1) 내로 유입되고;
    한편, 상기 2차 네트워크 급수관(1-4)에 의해 제공되는 2차 네트워크 저온 배수가 먼저 상기 열 교환기(10)의 2차 네트워크 측을 통해 흐르고;
    열교환 및 가열된 후에, 상기 2차 네트워크 저온 배수가 상기 전기식 히트펌프(9)의 상기 콘덴서 내로 유입되고;
    상기 2차 네트워크 저온 배수가 추가로 열교환 및 가열된 후에, 2차 네트워크 고온 공급수가 얻어져, 사용자에게 난방을 공급하기 위하여 상기 2차 네트워크 급수관(1-4) 내로 유입되며;
    2) 균일 전기부하 구간 동안: 상기 내부 발전장치 부분 내에서,
    상기 밸브(16), 상기 밸브(18), 상기 순환수 펌프(21) 및 상기 순환수 펌프(23)가 폐쇄되고;
    상기 에너지-저장 전기식 히트펌프(3)가 셧 다운되고;
    다른 부분들은 상기 최저 전기부하 구간 동안과 동일한 방법으로 작동하며;
    상기 열교환 스테이션 부분 내에서,
    상기 밸브(29), 상기 밸브(30), 상기 밸브(33), 상기 밸브(35) 및 상기 순환수 펌프(37)가 폐쇄되고;
    다른 밸브들이 개방되며;
    상기 1차 네트워크 급수관(1-2)에 의해 제공되는 1차 네트워크 고온 공급수가 상기 열 교환기(10)의 상기 1차 네트워크 측 및 상기 전기식 히트펌프(9)의 상기 증발기를 연속적으로 통과하여 흐르고, 상기 1차 네트워크 고온 공급수가 열교환 및 냉각된 후에, 상기 1차 네트워크 저온 배수가 얻어져, 상기 1차 네트워크 배수관(1-1) 내로 유입되고;
    한편, 상기 2차 네트워크 배수관(1-3)에 의해 제공되는 2차 네트워크 저온 배수가 상기 열 교환기(10)의 2차 네트워크 측 및 상기 전기식 히트펌프(9)의 상기 콘덴서를 연속적으로 통과하여 흐르고;
    상기 2차 네트워크 저온 배수가 열교환 및 가열된 후에, 2차 네트워크 고온 공급수가 얻어져, 사용자에게 난방을 공급하기 위하여 상기 2차 네트워크 급수관(1-4) 내로 유입되며;
    3) 피크 전기부하 구간 동안: 상기 내부 발전장치 부분 내에서,
    상기 밸브(12), 상기 밸브(13), 상기 밸브(16), 상기 밸브(17), 상기 밸브(18), 상기 순환수 펌프(21) 및 상기 순환수 펌프(23)가 폐쇄되고;
    상기 밸브(11), 상기 밸브(14), 상기 밸브(15), 상기 밸브(19), 상기 순환수 펌프(20) 및 상기 순환수 펌프(22) 가 개방되며;
    상기 저온수 저장 탱크(5) 내에 저장된 저온수가 상기 하부 배출구로부터 뽑아내서 상기 1차 네트워크 저온 배수와 혼합되고, 이어서 상기 저온 혼합수가 상기 열 교환기(1)로 보내지고;
    상기 열 교환기(1)가 상기 저온 혼합수를 가열하기 위하여 상기 열병합 발전(CHP) 유닛의 배기 폐열을 회수하고;
    상기 열 교환기(1)에 의해 상기 가열된 난방 네트워크 용수가 두 갈래로 갈라져, 하나는 상기 상부 주입구로부터 상기 저온수 저장 탱크(5) 내로 되돌아가고, 다른 하나는 상기 순환수 펌프(20)를 통해 상기 하부 주입구로부터 상기 고온수 저장 탱크(4) 내로 향하게 되며;
    상기 고온수 저장 탱크(4) 내에 저장된 고온수가 상기 상부 배출구로부터 밀려 상기 난방 네트워크 히터(6)로 보내지고;
    1차 네트워크 고온 공급수를 공급하는 상기 1차 네트워크 급수관(1-2) 내로 유입되는 상기 1차 네트워크 고온 공급수를 얻기 위하여 상기 고온수가 상기 열병합 발전(CHP) 유닛에 의하여 증기 추출 및 가열 네트워크 설계 온도로 가열되며;
    상기 열교환 스테이션 부분 내에서,
    상기 밸브(28), 상기 밸브(29), 상기 밸브(31), 상기 밸브(33), 상기 밸브(34) 및 상기 순환수 펌프(37)가 폐쇄되고;
    상기 전기식 히트펌프(9)가 셧 다운되고;
    다른 밸브들이 개방되며;
    상기 1차 네트워크 급수관(1-2)에 의해 제공되는 상기 1차 네트워크 고온 공급수가 상기 열 교환기(10)의 상기 1차 네트워크 측을 통해 흐르고, 열교환 및 냉각된 후에, 저온수 저장 탱크(8) 내로 유입되고;
    상기 저온수 저장 탱크(8) 내에 저장된 저온수가 상기 하부 배출구로부터 밀려 상기 1차 네트워크 배수관(1-1)으로 보내지고;
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    전기 피크 열병합 발전(CHP) 폐열회수 장치의 작동 방법.
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