KR102227795B1 - Hybrid power generation system having hydrogen generation function - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수소생산 기능을 가지는 하이브리드 발전 시스템이다. 본 발명에서, 하이브리드 발전 시스템(100)에는 조력, 파력, 및 풍력의 복합 발전을 통해 전력을 생산하여 설정된 전력량 만큼 상기 외부 전력망(G)에 전력을 공급하는 재생 에너지 발전부(110)가 구비된다. 상기 재생 에너지 발전부(110)로부터 생산된 전력 중 상기 외부 전력망(G)에 공급하고 남은 잉여전력은 에너지 저장부(200)에 충전된다. 수소생산부(300)는 상기 재생 에너지 발전부(110)로부터 생산된 전력 중 상기 외부 전력망(G)에 공급하고 남은 잉여 전력과 해수를 이용하여 전기분해에 의해 수소연료를 생성한다. 상기 수소연료는 복수 개의 수소저장 탱크(400)에 저장된다. 연료전지부(500)는 상기 수소연료와 산소를 공급받고, 상기 수소연료와 산소의 전기화학적 반응을 통해 전력을 생산한다. 에너지 관리부(600)는 재생 에너지 발전부(110)로부터 생산된 전력을 설정된 전력만 만큼 외부 전력망(G)에 공급하고, 잉여 전력을 에너지 저장부(200)에 충전시키며, 수소생산부(300) 및 연료전지부(500)에 전원을 선택적으로 공급한다. 이와 같이 구성되는 본 발명에 의하면, 효율성이 향상된 수소생산 기능을 가지는 하이브리드 발전 시스템을 제공할 수 있는 이점이 있다.The present invention is a hybrid power generation system having a hydrogen production function. In the present invention, the hybrid power generation system 100 is provided with a renewable energy generation unit 110 for supplying power to the external power grid G by a set amount of power by generating power through combined power generation of tidal power, wave power, and wind power. . The surplus power remaining after being supplied to the external power grid G among the power produced from the renewable energy generating unit 110 is charged in the energy storage unit 200. The hydrogen production unit 300 supplies the external power grid G among the electric power produced from the renewable energy generation unit 110 and generates hydrogen fuel by electrolysis using the remaining power and seawater. The hydrogen fuel is stored in a plurality of hydrogen storage tanks 400. The fuel cell unit 500 receives the hydrogen fuel and oxygen, and generates electric power through an electrochemical reaction between the hydrogen fuel and oxygen. The energy management unit 600 supplies the power generated from the renewable energy generation unit 110 to the external power grid G only as much as the set power, and charges the surplus power to the energy storage unit 200, and the hydrogen production unit 300 and Power is selectively supplied to the fuel cell unit 500. According to the present invention configured as described above, there is an advantage of providing a hybrid power generation system having a hydrogen production function with improved efficiency.

Figure R1020190051400
Figure R1020190051400

Description

수소생산 기능을 가지는 하이브리드 발전 시스템{HYBRID POWER GENERATION SYSTEM HAVING HYDROGEN GENERATION FUNCTION}Hybrid power generation system with hydrogen production function {HYBRID POWER GENERATION SYSTEM HAVING HYDROGEN GENERATION FUNCTION}

본 발명은 수소생산 기능을 가지는 하이브리드 발전 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 풍력, 조력, 파력 발전을 통해 재생 에너지를 생산하고, 에너지 저장부, 수소생산부 및 연료전지부를 통해서 지속적이고 안정적으로 전기 에너지를 외부 전력망에 공급할 수 있도록 구성되는 수소생산 기능을 가지는 하이브리드 발전 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a hybrid power generation system having a hydrogen production function, and more particularly, to produce renewable energy through wind power, tidal power, and wave power generation, and continuously and stably electric energy through an energy storage unit, a hydrogen production unit, and a fuel cell unit. It relates to a hybrid power generation system having a hydrogen production function configured to be able to supply to an external power grid.

최근 환경 오염과 화석 연료의 부족으로 인해 태양, 바람, 조류 등과 같은 재생 에너지(renewable energy)에 대한 연구가 지속적으로 증가하고 있다.Recently, due to environmental pollution and lack of fossil fuels, research on renewable energy such as solar, wind, algae, etc. is continuously increasing.

이들 중 태양광 발전은 태양전지를 이용하여 빛을 직접 전기 에너지로 변환시키는 발전방식으로, 태양전지, 컨버터, 축전지로 구성되며, 산업용 발전 시스템은 물론, 차량, 주거용, 가로등 등과 같이 생활 전반에 널리 사용되고 있다.Among them, photovoltaic power generation is a power generation method that directly converts light into electrical energy using solar cells. It consists of solar cells, converters, and storage batteries, and is widely used not only in industrial power generation systems but also in vehicles, residential, street lights, etc. Is being used.

그러나 태양광 발전 방식은 전력 생산량이 일사량에 의존할 수 밖에 없으며, 에너지 밀도가 낮은 등의 문제점이 있다. However, the photovoltaic power generation method has problems such as low energy density and the amount of power produced is inevitably dependent on the amount of insolation.

한편, 풍력과 조력발전은 바람 또는 조류를 이용하여 블레이드를 회전시켜 전기 에너지를 생산하는 발전방식으로, 바람 또는 조류의 세기나 방향에 따라 발전량이 차이가 많은 문제가 있다. 따라서, 태양광이나 바람 또는 조류와 같이 자연환경을 이용한 발전방식은 부하의 요구에 안정적으로 에너지를 공급하기 어려워 이를 개선하는 시스템이 개발되고 있다.Meanwhile, wind and tidal power generation is a power generation method in which a blade is rotated using wind or tide to generate electric energy, and there is a problem in that the amount of power generation is different depending on the strength or direction of the wind or current. Therefore, a power generation method using a natural environment such as sunlight, wind, or tide is difficult to stably supply energy to the demand of a load, and systems for improving this have been developed.

대한민국 공개특허공보 제2012-0093671호('발명의 명칭:태양광 및 풍력 하이브리드 발전을 이용한 계통 연계 시스템 및 이를 이용한 태양광 및 풍력 하이브리드 계통 연계 발전 장치)에는 태양광과 풍력을 연계한 발전장치가 개시되어 있다. 상기 발전장치는 일조량이 부족한 경우에는 풍력을 이용하고, 바람 세기나 방향이 일정하지 않는 경우에는 태양광을 이용토록 함으로써, 태양광과 풍력을 모두 활용하고 있다. Republic of Korea Patent Publication No. 2012-0093671 ('invention title: a system linkage system using solar and wind hybrid power generation and a power generation device linked to a solar and wind hybrid system using the same) discloses a power generation device linking solar and wind power. Has been. The power generation device uses wind power when the amount of sunlight is insufficient, and uses solar power when the wind intensity or direction is not constant, thereby utilizing both solar power and wind power.

하지만 상기 발전장치는 태양광이나 풍력을 상호 보완적으로 활용할 뿐, 기본적으로 태양광과 풍력에 전적으로 의존할 수밖에 없어, 태양광이나 풍력 둘다 충분히 활용할 수 없는 경우에는 안정적인 발전이 이루어지지 않는 문제점이 있다.However, the power generation device uses solar or wind power as a complementary use, and basically, there is a problem in that stable power generation cannot be achieved when both solar power and wind power cannot be sufficiently utilized since they are essentially completely dependent on solar power and wind power. .

대한민국 공개특허공보 제10-2016-0114802호(2016년 10월 06일 공개)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2016-0114802 (published on October 06, 2016) 대한민국 등록특허공보 제10-1098521호(2011년 12월 26일 등록)Republic of Korea Patent Publication No. 10-1098521 (registered on December 26, 2011)

본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위해 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 자연환경을 이용하여 친환경적으로 전력을 생산하여 외부 전력망에 공급하고, 외부 전력망에 공급하고 남은 잉여 전력은 에너지 저장부에 저장하고, 수소생산부를 통해 수소 형태로 저장하며, 수소 저장량 및 배터리 충전량에 따라 연료전지부가 저장된 수소연료를 사용하여 전력을 외부 전력망에 안정적으로 공급할 수 있도록 구성되는 수소생산 기능을 가지는 하이브리드 발전 시스템을 제공하는 것이다.The present invention was invented to improve the above problems, and the problem to be solved by the present invention is to generate power environmentally by using the natural environment and supply it to the external power grid, and the surplus power remaining after supply to the external power grid is energy. A hybrid that has a hydrogen production function that is configured to stably supply power to the external power grid by storing it in the storage unit, storing it in the form of hydrogen through the hydrogen production unit, and using the stored hydrogen fuel by the fuel cell unit according to the amount of hydrogen storage and battery charge. It is to provide a power generation system.

본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The technical problem of the present invention is not limited to those mentioned above, and another technical problem that is not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 수소생산 기능을 가지는 하이브리드 발전 시스템에 따르면, 외부 전력망에 전력을 공급하는 수소생산 기능을 가지는 하이브리드 발전 시스템에 있어서, 조력, 파력, 및 풍력의 복합 발전을 통해 전력을 생산하여 설정된 전력량 만큼 상기 외부 전력망에 전력을 공급하는 재생 에너지 발전부; 상기 재생 에너지 발전부로부터 생산된 전력 중 상기 외부 전력망에 공급하고 남은 잉여전력에 의해 충전되는 에너지 저장부; 상기 재생 에너지 발전부로부터 생산된 전력 중 상기 외부 전력망에 공급하고 남은 잉여 전력과 해수를 이용하여 전기분해에 의해 수소연료를 생성하는 수소생산부; 상기 수소연료를 전달받아 수소연료를 저장하는 복수 개의 수소저장 탱크; 상기 수소연료와 산소를 공급받고, 상기 수소연료와 산소의 전기화학적 반응을 통해 전력을 생산하는 연료전지부; 및 상기 재생 에너지 발전부, 에너지 저장부, 수소생산부, 및 연료전지부에 연결되어 상기 재생 에너지 발전부로부터 생산된 전력을 설정된 전력만 만큼 상기 외부 전력망에 공급하고, 잉여 전력을 상기 에너지 저장부에 충전시키며, 상기 수소생산부 및 연료전지부에 전원을 선택적으로 공급하는 에너지 관리부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to a hybrid power generation system having a hydrogen production function according to an embodiment of the present invention in order to achieve the above object, in a hybrid power generation system having a hydrogen production function supplying power to an external power grid, tidal power, wave power, and wind power A renewable energy generation unit that generates power through complex power generation and supplies power to the external power grid by a set amount of power; An energy storage unit that is supplied to the external power grid among the electric power generated from the renewable energy generation unit and is charged by the remaining power; A hydrogen production unit for generating hydrogen fuel by electrolysis using the remaining power and seawater from the electric power produced by the renewable energy generating unit to the external electric power grid; A plurality of hydrogen storage tanks receiving the hydrogen fuel and storing the hydrogen fuel; A fuel cell unit receiving the hydrogen fuel and oxygen and generating electric power through an electrochemical reaction between the hydrogen fuel and oxygen; And the renewable energy generation unit, the energy storage unit, the hydrogen production unit, and the fuel cell unit connected to supply power generated from the renewable energy generation unit to the external power grid by only a set amount of power, and surplus power is supplied to the energy storage unit. And an energy management unit for charging and selectively supplying power to the hydrogen production unit and the fuel cell unit.

상기 에너지 관리부는, 상기 재생 에너지 발전부로부터 상기 외부 전력망에 공급되는 전력량, 상기 에너지 저장부의 충전량, 상기 수소저장 탱크의 수소연료량, 및 상기 연료전지부로 공급되는 수소연료량 및 산소량을 제어하는 것을 특징으로 한다.The energy management unit controls an amount of power supplied from the renewable energy generation unit to the external power grid, a charge amount of the energy storage unit, an amount of hydrogen fuel in the hydrogen storage tank, and an amount of hydrogen fuel and an amount of oxygen supplied to the fuel cell unit. do.

상기 에너지 관리부는, 상기 재생 에너지 발전부로부터 생산되어 상기 외부 전력망으로 공급되는 전력량을 검출하는 전력 검출부를 포함하고, 상기 전력 검출부로부터 검출된 전력량이 설정값보다 작다고 판단되는 경우, 상기 에너지 저장부에 충전시킨 잉여 전력을 상기 외부 전력망에 공급하는 것을 특징으로 한다.The energy management unit includes a power detection unit that detects an amount of power produced from the renewable energy generation unit and supplied to the external power grid, and when it is determined that the amount of power detected by the power detection unit is less than a set value, the energy storage unit It is characterized in that the charged surplus power is supplied to the external power grid.

상기 에너지 관리부는, 상기 에너지 저장부에 충전된 잉여 전력이 설정값보다 작다고 판단되는 경우, 상기 수소생산부의 구동을 정지시키는 것을 특징으로 한다.When it is determined that the excess power charged in the energy storage unit is less than a set value, the energy management unit stops driving the hydrogen production unit.

상기 에너지 관리부는, 상기 에너지 저장부에 충전된 잉여 전력이 설정값 보다 작고, 상기 전력 검출부로부터 검출된 전력량이 설정값보다 작다고 판단되는 경우, 상기 연료전지부를 구동시켜 상기 외부 전력망에 전력이 공급되도록 하는 것을 특징으로 한다.When it is determined that the surplus power charged in the energy storage unit is less than a set value and the amount of power detected by the power detection unit is less than a set value, the energy management unit drives the fuel cell unit to supply power to the external power grid. Characterized in that.

상기 에너지 관리부는, 상기 전력 검출부로부터 검출된 전력량이 설정값보다 크다고 판단되는 경우, 상기 연료전지부의 구동을 정지시키고, 상기 수소생산부를 구동시키며, 상기 에너지 저장부를 충전시키는 것을 특징으로 한다.When it is determined that the amount of power detected by the power detection unit is greater than a set value, the energy management unit stops driving the fuel cell unit, drives the hydrogen production unit, and charges the energy storage unit.

상기 재생 에너지 발전부는, 공기의 유동이 가진 운동 에너지의 공기 역학적 특성인 풍력을 이용하여 전력을 생성하는 풍력 발전기; 해수면의 수위 차를 이용하여 전력을 생성하는 조력 발전기; 파랑 에너지를 이용하여 전력을 생성하는 파력 발전기; 상기 풍력 발전기, 조력 발전기, 및 파력 발전기와 연결되어 상기 풍력 발전기, 조력 발전기 및 파력 발전기로부터 생성된 전력을 하나로 결합하는 에너지 변환기; 및 상기 에너지 변환기에 연결되어 상기 풍력 발전기, 조력 발전기, 및 파력 발전기에서 생산된 전력을 상기 에너지 관리부 및 베터리 저장부로 공급하도록 전력을 변환하는 컨버터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The renewable energy generator may include a wind power generator generating power using wind power, which is an aerodynamic characteristic of kinetic energy of the flow of air; A tidal generator that generates electric power by using the difference in water level at sea level; A wave generator for generating electric power using wave energy; An energy converter connected to the wind generator, the tidal generator, and the wave generator to combine electric power generated from the wind generator, the tidal generator, and the wave generator into one; And a converter connected to the energy converter to convert electric power to supply the electric power produced by the wind generator, the tidal generator, and the wave generator to the energy management unit and the battery storage unit.

상기 연료전지부는 상기 수소연료와 전기화학적 반응하는 산소를 외부로부터 공급하는 산소공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The fuel cell unit is characterized in that it includes an oxygen supply unit for supplying oxygen that reacts electrochemically with the hydrogen fuel from the outside.

한편, 외부 전력망에 전력을 공급하는 수소생산 기능을 가지는 하이브리드 발전 시스템을 이용한 발전 방법에 있어서, 재생 에너지 발전부로부터 전력이 생산되는지 판단하는 제1단계; 상기 재생 에너지 발전부에서 전력이 생산될 경우 외부 전력망에서 요구되는 전력을 계산하여 상기 재생 에너지 발전부에서 생산되는 전력과 상기 외부 전력망에서 요구되는 전력을 비교하는 제2단계; 상기 제2단계에서 상기 재생 에너지 발전부에서 생산되는 전력이 상기 외부 전력망에서 요구되는 전력보다 작거나 같을 경우 일정시간 전에는 상기 재생 에너지 발전부에서 생산되는 전력이 상기 외부 전력망에서 요구되는 전력보다 컸는지 판단하는 제3단계; 상기 제3단계에서 일정시간 전에는 상기 재생 에너지 발전부에서 생산되는 전력이 상기 외부 전력망에서 요구되는 전력보다 컸을 경우 에너지 저장부의 에너지 충전 정도가 설정값보다 큰지 판단하는 제4단계; 및 상기 제4단계에서 상기 에너지 저장부의 에너지 충전 정도가 설정값보다 클 경우 상기 에너지 저장부에서 에너지 관리부로 전력을 공급하고 남은 전력을 수소 발생부에 공급하여 수소를 생산하는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Meanwhile, in the power generation method using a hybrid power generation system having a hydrogen production function for supplying power to an external power grid, the method comprising: a first step of determining whether power is produced from a renewable energy power generation unit; A second step of calculating power required from an external power grid when the renewable energy generator generates power and comparing the power produced by the renewable energy generator with the power required from the external power grid; In the second step, when the power produced by the renewable energy generator is less than or equal to the power required from the external power grid, whether the power produced by the renewable energy generator before a certain time is greater than the power required from the external power grid? A third step of judging; A fourth step of determining whether the energy charging degree of the energy storage unit is greater than a set value when the power generated by the renewable energy generator is greater than the power required by the external power grid before a predetermined time in the third step; And a fifth step of producing hydrogen by supplying power from the energy storage unit to the energy management unit and supplying the remaining power to the hydrogen generator when the energy charge level of the energy storage unit is greater than a set value in the fourth step. It is characterized by that.

상기 제4단계에서 상기 에너지 저장부의 에너지 충전 정도가 설정값과 같을 경우 상기 에너지 저장부에서 에너지 관리부로 전력을 공급하고 상기 수소 발생부에 전력 공급은 중단하는 제4-1단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In the fourth step, when the energy charging degree of the energy storage unit is equal to a set value, the energy storage unit supplies power to the energy management unit and the supply of power to the hydrogen generation unit is stopped. It is characterized.

상기 제4단계에서 상기 에너지 저장부의 에너지 충전 정도가 설정값보다 작을 경우 상기 에너지 저장부의 에너지 충전 정도를 최소설정값과 비교하여 최소설정값보다 클 경우 상기 에너지 저장부에서 상기 에너지 관리부로 전력을 공급하고 최소설정값과 같거나 더 작을 경우 상기 에너지 저장부에서 전력공급을 중단하고 연료전지부에서 상기 에너지 관리부로 전력을 공급하는 제4-2단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In the fourth step, when the energy charging level of the energy storage unit is less than a set value, the energy charging level of the energy storage unit is compared with a minimum set value, and when it is greater than the minimum set value, power is supplied from the energy storage unit to the energy management unit. And if it is equal to or smaller than the minimum set value, the energy storage unit stops supplying power, and the fuel cell unit supplies power to the energy management unit (4-2).

그리고 동력전달부가 최적화되었는지를 판단하는 제6단계; 상기 6단계에서 상기 동력전달부가 최적화되지 않았을 경우 상기 연료전지부의 전력을 상기 동력전달부를 최적화하기 위하여 필요한 전력과 비교하는 제7단계; 상기 제7단계에서 상기 연료전지부의 전력이 더 클 경우 상기 연료전지부가 동력변환장치에 전력을 공급하여 상기 동력전달부를 최적화하는 제7-1단계; 및 상기 제7단계에서 상기 연료전지부의 전력이 더 크지 않을 경우 상기 에너지 저장부가 동력변환장치에 전력을 공급하여 상기 동력전달부를 최적화하는 제7-2단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.And a sixth step of determining whether the power transmission unit is optimized. A seventh step of comparing the power of the fuel cell unit with power required to optimize the power transmission unit when the power transmission unit is not optimized in step 6; A 7-1 step of optimizing the power transmission unit by supplying power to the power conversion device by the fuel cell unit when the power of the fuel cell unit is greater in the seventh step; And a 7-2 step of optimizing the power transmission unit by supplying power to the power conversion device by the energy storage unit when the power of the fuel cell unit is not greater in the seventh step.

상기 제2단계에서 상기 재생 에너지 발전부에서 생산되는 전력이 상기 외부 전력망에서 요구되는 전력보다 클 경우 상기 에너지 저장부가 완전히 충전되었는지를 판단하는 제3-1단계;Step 3-1 of determining whether the energy storage unit is fully charged when the power generated by the renewable energy generation unit in the second step is greater than the power required by the external power grid;

상기 제3-1단계에서 상기 에너지 저장부가 완전히 충전되지 않은 경우 상기 재생 에너지 발전부로부터 생산된 전력을 외부 전력망에 공급하고 남은 전력을 상기 에너지 저장부에 공급하여 충전하는 제3-2단계;A 3-2 step of supplying the electric power generated from the renewable energy generation unit to an external power grid and supplying the remaining electric power to the energy storage unit when the energy storage unit is not fully charged in the 3-1 step;

상기 제3-1단계에서 상기 에너지 저장부가 완전히 충전된 경우 수소저장 탱크에 수소가 가득찼는지 판단하는 제3-3단계; 및A third step of determining whether the hydrogen storage tank is full of hydrogen when the energy storage unit is fully charged in the third step 3-1; And

상기 제3-3단계에서 상기 수소저장 탱크가 가득차지 않은 경우 상기 재생 에너지 발전부로부터 생산된 전력을 상기 외부 전력망에 공급하고 남은 전력을 상기 수소 발생부에 공급하여 수소를 생산하고 상기 수소저장 탱크에 수소를 생산된 수소를 저장하는 제3-4단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.When the hydrogen storage tank is not full in step 3-3, the power generated from the renewable energy generator is supplied to the external power grid, and the remaining power is supplied to the hydrogen generator to produce hydrogen, and the hydrogen storage tank It characterized in that it further comprises a 3-4 step of storing the hydrogen produced in the hydrogen.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.

본 발명의 일 실시예에 따른 수소생산 기능을 가지는 하이브리드 발전 시스템에 따르면, 자연환경을 이용하여 친환경적으로 전력을 생산하여 외부 전력망에 공급하고, 외부 전력망에 공급하고 남은 잉여 전력은 에너지 저장부에 저장하고, 수소생산부를 통해 수소 형태로 저장하며, 수소 저장량 및 배터리 충전량에 따라 연료전지부가 저장된 수소연료를 사용하여 전력을 외부 전력망에 안정적으로 공급할 수 있으므로, 효율성이 향상된 수소생산 기능을 가지는 하이브리드 발전 시스템을 제공할 수 있는 효과가 있다.According to the hybrid power generation system having a hydrogen production function according to an embodiment of the present invention, power is produced environmentally by using a natural environment and supplied to the external power grid, and the surplus power remaining after being supplied to the external power grid is stored in the energy storage unit. The hybrid power generation system has a hydrogen production function with improved efficiency because it stores it in the form of hydrogen through the hydrogen production unit, and can stably supply power to the external power grid by using the hydrogen fuel stored in the fuel cell unit according to the amount of hydrogen storage and battery charge. There is an effect that can provide.

그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 수소생산 기능을 가지는 하이브리드 발전 시스템에 따르면, 에너지 관리부를 통해 능동적으로 공급하고, 자연환경 및 에너지 저장부의 충전량, 수소저장 탱크의 수소연료 저장량, 연료전지부의 충전량에 따라 능동적으로 전력을 공급할 수 있으므로 효율성이 더욱 향상된 수소생산 기능을 가지는 하이브리드 발전 시스템을 제공할 수 있는 효과도 있다.And according to the hybrid power generation system having a hydrogen production function according to an embodiment of the present invention, it is actively supplied through the energy management unit, and the amount of charge in the natural environment and energy storage unit, the amount of hydrogen fuel storage in the hydrogen storage tank, and the amount of charge in the fuel cell unit Accordingly, since power can be actively supplied, there is also an effect of providing a hybrid power generation system having a hydrogen production function with improved efficiency.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소생산 기능을 가지는 하이브리드 발전 시스템의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소생산 기능을 가지는 하이브리드 발전 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장부, 수소생산부, 및 연료전지부의 작동 조건을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소생산 기능을 가지는 하이브리드 발전 시스템의 동작을 나타내는 흐름도이다.1 is a schematic diagram showing the configuration of a hybrid power generation system having a hydrogen production function according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing the configuration of a hybrid power generation system having a hydrogen production function according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing operating conditions of an energy storage unit, a hydrogen production unit, and a fuel cell unit according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart showing the operation of a hybrid power generation system having a hydrogen production function according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement the present invention.

실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.In describing the embodiments, descriptions of technical contents that are well known in the technical field to which the present invention pertains and are not directly related to the present invention will be omitted. This is to more clearly convey the gist of the present invention by omitting unnecessary description.

마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.For the same reason, some elements in the accompanying drawings are exaggerated, omitted, or schematically illustrated. In addition, the size of each component does not fully reflect the actual size. The same reference numerals are assigned to the same or corresponding components in each drawing.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소생산 기능을 가지는 하이브리드 발전 시스템의 구성이 개략도로 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소생산 기능을 가지는 하이브리드 발전 시스템의 구성을 나타내는 블록도로 도시되어 있다.1 is a schematic diagram showing a configuration of a hybrid power generation system having a hydrogen production function according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a configuration of a hybrid power generation system having a hydrogen production function according to an embodiment of the present invention. It is shown in a block diagram showing.

도 1에 도시된 바와 같이, 하이브리드 발전 시스템(100)은 외부 전력망(G)에 전력을 공급하는 역할을 한다. 본 실시예에서, 하이브리드 발전 시스템(100)은 크게 재생 에너지 발전부(110), 에너지 저장부(200), 수소생산부(300), 수소저장 탱크(400), 연료전지부(500), 에너지 관리부(600)로 구성될 수 있다.As shown in Figure 1, the hybrid power generation system 100 serves to supply power to the external power grid (G). In this embodiment, the hybrid power generation system 100 is largely a renewable energy generation unit 110, an energy storage unit 200, a hydrogen production unit 300, a hydrogen storage tank 400, a fuel cell unit 500, an energy management unit It can be composed of 600.

본 실시예에서, 상기 재생 에너지 발전부(110)는, 풍력 발전기(120), 파력 발전기(130), 조력 발전기(140), 에너지 변환기(145), 및 컨버터(150)로 구성될 수 있다. 상기 재생 에너지 발전부(110)는, 여러 재생 에너지를 조합하여 복합적으로 전력을 생산하는 하이브리드식 발전기에 해당한다. In this embodiment, the renewable energy generator 110 may be composed of a wind generator 120, a wave generator 130, a tidal generator 140, an energy converter 145, and a converter 150. The renewable energy generation unit 110 corresponds to a hybrid generator that combines several renewable energies to generate electric power in a complex manner.

본 실시예에서, 상기 풍력 발전기(120), 조력 발전기(140)에는 각각 터빈의 요 각도(yaw angle), 피치 각도(pitch angle) 조절을 위한 그리고 관성 조절을 위한 전기 유압 플라이 휠(이하 '동력 전달부'라 칭함)이 구비되어, 공기의 유동이 가진 운동 에너지의 공기 역학적 특성인 풍력을 이용하여 전력을 생성하고, 해수면의 수위 차를 이용할 때 상기 동력전달부를 최적화하여 발전효율을 최대화 하여 전력을 생성한다. In this embodiment, the wind generator 120 and the tidal power generator 140 have an electro-hydraulic flywheel for adjusting the yaw angle and pitch angle of the turbine and for adjusting the inertia (hereinafter referred to as'power (Referred to as'transmitting unit') is provided to generate electric power using wind power, which is the aerodynamic characteristic of kinetic energy of the air flow, and when using the difference in water level at sea level, the power transmission unit is optimized to maximize power generation efficiency. Is created.

그리고 상기 파력 발전기(130)는 전기 모터-워터 펌프 클러스터(떠 다니는 부표의 질량을 바꾸는 것, 이하 '동력전달부'라 칭함)이 구비되어, 부유하는 부표를 통해 파도의 병진 운동을 이용할 때 상기 동력전달부를 최적화하여 발전효율을 최대화 하여 전력을 생성한다. And the wave generator 130 is provided with an electric motor-water pump cluster (changing the mass of a floating buoy, hereinafter referred to as a'power transmission unit'), and when using the translational motion of waves through the floating buoy, the It generates power by optimizing the power transmission unit to maximize power generation efficiency.

또한, 일 실시예로서, 본발명의 동력전달부의 최적화는 동력전달부에 포함된 전기 유압 플라이 휠의 관성을 조절하거나, 터빈의 회전날개의 회전각도를 조절하거나, 부이의 무게를 파도의 진동주파수와 공진하도록 조절하는 것일 수 있다. In addition, as an embodiment, the optimization of the power transmission unit of the present invention is to adjust the inertia of the electro-hydraulic flywheel included in the power transmission unit, adjust the rotation angle of the rotor blades of the turbine, or adjust the weight of the buoy to the vibration frequency of the wave. It may be to adjust to resonate with.

상기 풍력 발전기(120), 파력 발전기(130), 및 조력 발전기(140)로부터 생성된 총 전력은 에너지 변환기(145)에 의해 결합된다. 즉, 상기 에너지 변환기(145)는 상기 풍력 발전기(120), 파력 발전기(130), 및 조력 발전기(140)의 동력전달부와 연결되며, 각 동력전달부로부터 동력을 전달받아 전체 에너지 생산량을 조절하는 역할을 한다. 상기 에너지 변환기(145)는 발전기(미도시)와 상기 발전기와 연결된 유압 모터(미도시)를 구동하여 전기를 생성한다.The total power generated from the wind generator 120, the wave generator 130, and the tidal generator 140 is combined by an energy converter 145. That is, the energy converter 145 is connected to the power transmission unit of the wind power generator 120, the wave power generator 130, and the tidal power generator 140, and receives power from each power transmission unit to adjust the total amount of energy production. Plays a role. The energy converter 145 generates electricity by driving a generator (not shown) and a hydraulic motor (not shown) connected to the generator.

상기 에너지 변환기(145)에는 어큐뮬레이터(미도시)가 구비될 수 있다. 상기 어큐뮬레이터는 상기 재생 에너지 발전부(110)로부터 생산된 전력 중 상기 외부 전력망(G)에 공급하고 남은 잉여전력을 저장하는 역할을 한다. 또한, 상기 에너지 변환기(145)의 발전기와 유압 모터가 안정적으로 작동하고 일정한 속도로 작동하도록 하여 높은 효율을 얻을 수 있도록 한다.The energy converter 145 may be provided with an accumulator (not shown). The accumulator serves to supply the power generated from the renewable energy generation unit 110 to the external power grid G and store the remaining power. In addition, the generator and the hydraulic motor of the energy converter 145 operate stably and operate at a constant speed, so that high efficiency can be obtained.

상기 컨버터(150)는 상기 풍력 발전기(120), 파력 발전기(130), 및 조력 발전기(140)에서 생산된 전력을 상기 에너지 저장부(200) 및 에너지 관리부(600)로 공급하도록 전력을 변환하는 역할을 한다.The converter 150 converts power to supply the power produced by the wind generator 120, the wave generator 130, and the tidal generator 140 to the energy storage unit 200 and the energy management unit 600. Plays a role.

한편, 상기 에너지 저장부(200)는 상기 재생 에너지 발전부(110)로부터 생산된 전력 중 상기 외부 전력망(G)에 공급하고 남은 잉여전력에 의해 충전된다. 상기 에너지 저장부(200)의 충전량은 상기 에너지 관리부(600)에 의해 제어될 수 있다. 여기서 잉여전력이란, 상기 외부 전력망(G)에 충분한 전력을 공급하고 남은 전력을 말한다. On the other hand, the energy storage unit 200 is supplied to the external power grid (G) of the power generated from the renewable energy generation unit 110 and is charged by the remaining power. The amount of charge of the energy storage unit 200 may be controlled by the energy management unit 600. Here, the surplus power refers to the remaining power after supplying sufficient power to the external power grid G.

한편, 상기 수소생산부(300)는 상기 재생 에너지 발전부(110)로부터 생산된 전력 중 상기 외부 전력망(G)에 공급하고 남은 잉여 전력과 해수를 이용하여 전기분해에 의해 수소연료를 생성하는 역할을 한다. On the other hand, the hydrogen production unit 300 serves to generate hydrogen fuel by electrolysis by supplying the power generated from the renewable energy generation unit 110 to the external power grid G and using the remaining power and seawater. do.

본 실시예에서, 상기 수소생산부(300)는, 전기 모터(미도시), 워터 펌프(미도시), 전기 분해 시스템부(310), 필터(미도시), 압축기(320)로 구성될 수 있다. 상기 전기 모터에 의해 구동되는 워터 펌프를 통해 상기 전기 분해 시스템부(310)로 펌핑되는 해수는 전기 분해를 위한 촉매(전해액)다. 상기 전기 분해 시스템부(310)의 음극 측에서 수소 가스가 생성되고 필터를 사용하여 수증기 및 불순물을 제거한다. 그리고 생성된 수소 가스는 상기 압축기(320)에 의해 소정의 고압에 도달할 때까지 압축된 다음, 상기 수소저장 탱크(400)로 공급하여 저장되도록 한다.In this embodiment, the hydrogen production unit 300 may include an electric motor (not shown), a water pump (not shown), an electrolysis system unit 310, a filter (not shown), and a compressor 320. . Seawater pumped to the electrolysis system unit 310 through a water pump driven by the electric motor is a catalyst (electrolyte) for electrolysis. Hydrogen gas is generated at the cathode side of the electrolysis system unit 310, and water vapor and impurities are removed using a filter. Then, the generated hydrogen gas is compressed by the compressor 320 until it reaches a predetermined high pressure, and then supplied to the hydrogen storage tank 400 to be stored.

본 실시예에서, 상기 전기 분해 시스템부(310)의 구조는 도 2에 개략적으로 도시된 바와 같이, 탱크 속에 해수를 채우고 에노드(+극)와 캐소드(-극)를 삽입하여 전력을 공급해주는 구조일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. In this embodiment, the structure of the electrolysis system unit 310 is, as schematically shown in FIG. 2, filling seawater into the tank and inserting an anode (+ pole) and a cathode (-pole) to supply power. It may be a structure, but is not limited thereto.

상기 수소저장 탱크(400)는 상기 수소생산부(300)로부터 생산된 수소연료를 전달받아 저장한다. 상기 수소저장 탱크(400)는 복수 개로 구성될 수 있다. 상기 수소저장 탱크(400)에 저장된 수소연료는 상기 연료전지부(500)에 공급된다. The hydrogen storage tank 400 receives and stores the hydrogen fuel produced from the hydrogen production unit 300. The hydrogen storage tank 400 may be composed of a plurality. Hydrogen fuel stored in the hydrogen storage tank 400 is supplied to the fuel cell unit 500.

상기 연료전지부(500)는 상기 수소연료와 산소를 공급받고, 상기 수소연료와 산소의 전기화학적 반응을 통해 전력을 생산하는 역할을 한다. 본 실시예에서, 상기 연료전지부(500)는 산소공급부(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 산소공급부는 독립된 블로워(Blower) 또는 압축기 형태 일 수 있다. 즉, 산소공급부는 공기를 외부로부터 직접 공급하는 구조일 수 있으나, 산소를 별도로 제조하여 산소 만을 공급할 수 있도록 구성할 수 있다. The fuel cell unit 500 serves to receive the hydrogen fuel and oxygen, and to generate electric power through an electrochemical reaction between the hydrogen fuel and oxygen. In this embodiment, the fuel cell unit 500 may include an oxygen supply unit (not shown). The oxygen supply unit may be in the form of an independent blower or a compressor. That is, the oxygen supply unit may have a structure that directly supplies air from the outside, but may be configured to separately manufacture oxygen to supply only oxygen.

그리고 공기에 포함된 이물질을 걸러주는 필터(미도시)와 습도를 조절하는 가습기(미도시) 및 공기를 흡입하는 팬(미도시) 등이 구비될 수 있다.In addition, a filter (not shown) for filtering foreign substances contained in the air, a humidifier (not shown) for controlling humidity, and a fan (not shown) for inhaling air may be provided.

상기 연료전지부(500)는 상기 수소생산부(300)와 산소공급부에서 공급되는 수소연료와 산소를 연료로 공급받아 전기분해를 통해 전력을 생산하는 것으로, 상기 에너지 관리부(600)와 연동되어 상기 외부 전력망(G)에 전력을 공급하게 된다.The fuel cell unit 500 receives hydrogen fuel and oxygen supplied from the hydrogen production unit 300 and the oxygen supply unit as fuel to generate electric power through electrolysis, and is interlocked with the energy management unit 600 to generate electric power. Power is supplied to the power grid (G).

상기 연료전지부(500)의 전기발생 원리를 간단히 설명하자면, 상기 연료전지부(500)에는 수소의 화학에너지를 전기화학적 반응에 의해 전력으로 변환시키는 연료전지가 구비된다. 본 실시예에서, 사용되는 연료전지는 PEM(Polymer Electrolyte Membrane : 고분자 전해질형)연료전지이다. 이와 같은 PEM 연료전지는 전해질로 H(+수소이온)을 전도할 수 있는 나피온(Nafion)이라는 고분자 전해질막을 사용한다. 나피온은 비닐처럼 보이나 내부에는 많은 미세가공을 가지고 있어 수소이온과 양이온을 전도할 수 있는 특징을 가지고 있으며, 이에 대한 화학반응은 다음과 같다.To briefly describe the principle of electricity generation of the fuel cell unit 500, the fuel cell unit 500 is provided with a fuel cell that converts chemical energy of hydrogen into electric power through an electrochemical reaction. In this embodiment, the fuel cell used is a PEM (Polymer Electrolyte Membrane) fuel cell. Such a PEM fuel cell uses a polymer electrolyte membrane called Nafion, which can conduct H (+ hydrogen ions) as an electrolyte. Nafion looks like vinyl, but has a lot of micro-processing inside, so it can conduct hydrogen ions and cations, and its chemical reaction is as follows.

연료극반응 :

Figure 112019045126507-pat00001
Anode reaction:
Figure 112019045126507-pat00001

공기극반응 :

Figure 112019045126507-pat00002
Cathode reaction:
Figure 112019045126507-pat00002

전체반응 :

Figure 112019045126507-pat00003
Overall reaction:
Figure 112019045126507-pat00003

이때, 부산물인 물과 열은 배출되고, 상기 연료전자부의 냉각은 주변의 해수를 냉각수로 이용하여 냉각 가능하므로 별도의 냉각시설이 필요하지 않다.At this time, water and heat, which are by-products, are discharged, and since cooling of the fuel electronic part can be performed using surrounding seawater as cooling water, a separate cooling facility is not required.

다음으로, 상기 에너지 관리부(600)는 본 발명에서 상기 재생 에너지 발전부(110)로부터 상기 외부 전력망(G)에 공급되는 전력량, 상기 에너지 저장부(200)의 충전량, 상기 수소저장 탱크(400)의 수소연료량, 및 상기 연료전지부(500)로 공급되는 수소연료량 및 산소량을 제어하여 최적의 발전 시스템을 구성하도록 한다. Next, the energy management unit 600 in the present invention, the amount of power supplied from the renewable energy generation unit 110 to the external power grid G, the amount of charge of the energy storage unit 200, the hydrogen storage tank 400 The amount of hydrogen fuel, and the amount of hydrogen fuel and oxygen supplied to the fuel cell unit 500 are controlled to configure an optimal power generation system.

본 발명 실시예에서, 상기 에너지 관리부(600)는, 상기 재생 에너지 발전부로부터 생산되어 상기 외부 전력망으로 공급되는 전력량을 검출하는 전력 검출부(미도시) 및 상기 연료전지부(500)가 생산하는 전력을 검출하는 연료전지 검출부(미도시)를 포함할 수 있다. In an embodiment of the present invention, the energy management unit 600 includes a power detection unit (not shown) that detects an amount of power produced from the renewable energy generation unit and supplied to the external power grid, and the power generated by the fuel cell unit 500 It may include a fuel cell detector (not shown) that detects.

상기 에너지 관리부(600)는 먼저, 상기 재생 에너지 발전부(110)로부터 생산된 전력을 적절하게 배분하는 제어를 수행한다. 즉, 상기 재생 에너지 발전부(110)로부터 생산된 전력을 설정된 전력만 만큼 외부 전력망(G)에 공급하고, 잉여 전력을 상기 에너지 저장부(200)에 충전시키며, 상기 수소생산부(300)에 공급한다. First, the energy management unit 600 performs a control for appropriately distributing the power generated from the renewable energy generation unit 110. That is, the power produced from the renewable energy generation unit 110 is supplied to the external power grid G as much as set power, and the surplus power is charged to the energy storage unit 200, and supplied to the hydrogen production unit 300. do.

이때, 상기 에너지 관리부(600)의 전력 검출부로부터 검출된 전력량이 설정값보다 작다고 판단되는 경우, 상기 에너지 저장부(200)에 충전시킨 잉여 전력을 상기 외부 전력망(G)에 공급한다.In this case, when it is determined that the amount of power detected by the power detection unit of the energy management unit 600 is smaller than the set value, the excess power charged in the energy storage unit 200 is supplied to the external power grid G.

그리고 상기 에너지 관리부(600)는, 상기 에너지 저장부(200)에 충전된 잉여 전력이 설정값보다 작다고 판단되는 경우, 상기 수소생산부(300)의 구동을 정지시킨다.In addition, when it is determined that the surplus power charged in the energy storage unit 200 is less than a set value, the energy management unit 600 stops driving the hydrogen production unit 300.

또한, 상기 에너지 관리부(600)는, 상기 에너지 저장부(200)에 충전된 잉여 전력이 설정값 보다 작고, 상기 전력 검출부로부터 검출된 전력량이 설정값보다 작다고 판단되는 경우, 상기 연료전지부(500)를 구동시켜 상기 외부 전력망(G)에 전력이 공급되도록 하여 전력 공급이 안정적으로 이루어질 수 있도록 한다.In addition, when it is determined that the surplus power charged in the energy storage unit 200 is less than a set value, and the amount of power detected by the power detection unit is less than the set value, the fuel cell unit 500 ) Is driven so that power is supplied to the external power grid (G) so that power supply can be stably provided.

한편, 상기 에너지 관리부(600)는, 상기 전력 검출부로부터 검출된 전력량이 설정값보다 크다고 판단되는 경우, 상기 연료전지부(500)의 구동을 정지시키고, 상기 수소생산부(300)를 구동시키며, 상기 에너지 저장부(200)를 충전시킨다. 보다 구체적인 작동 조건은 아래의 도 3을 참고로하여 설명한다. On the other hand, the energy management unit 600, when it is determined that the amount of power detected by the power detection unit is greater than the set value, stops the driving of the fuel cell unit 500, drives the hydrogen production unit 300, and the The energy storage unit 200 is charged. More specific operating conditions will be described with reference to FIG. 3 below.

본 발명 실시예에서는, 재생 에너지 발전부(110)로부터 외부 전력망(G)으로 전력을 안정적으로 공급 하면서, 사이클 수명 시간을 보장 하기 위해, 수소 생산 공정의 온/오프 시간을 줄일 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 재생 에너지 발전부(110)와 그 동작 조건의 변화를 가정하면, 가장 아래 그림은 에너지 저장부(220)의 저장 상태를 나타내고, 그 위에는 외부 전력망(Pgrid)에 필요한 전력과 비교된 재생 에너지 발전부(110)로부터 생산된 재생 에너지 전력(PRE)의 프로파일을 나타낸다.In an embodiment of the present invention, in order to stably supply power from the renewable energy generation unit 110 to the external power grid G, and to ensure a cycle life time, the on/off time of the hydrogen production process may be reduced. As shown in FIG. 3, assuming the change in the renewable energy generation unit 110 and its operating conditions, the bottom figure shows the storage state of the energy storage unit 220, and the external power grid (P grid ) above it It shows the profile of the renewable energy power (P RE ) produced from the renewable energy generation unit 110 compared to the power required for.

상기 재생 에너지 발전부(110)로부터 생산된 재생 에너지 전력(PRE)이 외부 전력망(Pgrid)에 필요한 전력보다 큰 경우, 우선적으로 에너지 저장부(200)로 저장된다. 상기 에너지 저장부(200)가 완전히 충전되고, 여전히 외부 전력망(Pgrid)에 필요한 전력보다 크고, 상기 수소저장 탱크(400)가 가득 차지 않았을 경우 잉여 전력을 사용하여 수소를 생성한 다음, 상기 수소저장 탱크(400)에 저장한다(수소저장 탱크(400)가 가득 차고 상기 재생 에너지 발전부(110)로부터 생산된 재생 에너지 전력(PRE)이 외부 전력망(Pgrid)에 필요한 전력보다 여전히 큰 경우 남은 전력은 덤프 부하를 통해 버려지게 된다). 이와 같은 설명은 도 3의 t0에서 t1 까지이다. When the renewable energy power P RE produced from the renewable energy generation unit 110 is greater than the power required for the external power grid P grid, it is preferentially stored in the energy storage unit 200. When the energy storage unit 200 is fully charged, still larger than the power required for the external power grid (P grid ), and the hydrogen storage tank 400 is not full, the excess power is used to generate hydrogen, and then the hydrogen Stored in the storage tank 400 (when the hydrogen storage tank 400 is full and the renewable energy power P RE produced from the renewable energy generator 110 is still greater than the power required for the external power grid P grid) The remaining power is discarded through the dump load). This description is from t 0 to t 1 of FIG. 3.

도 3에서 t1에서, 상기 재생 에너지 발전부(110)로부터 생산된 재생 에너지 전력(PRE)이 외부 전력망(Pgrid)에 필요한 전력보다 낮아지는 경우, 상기 에너지 저장부(200)는 상기 에너지 관리부(EMS)(600)를 통해 전력을 방출하기 시작하고, 수소생산부(300)는 상기 에너지 저장부(200)의 초과된 전력으로 계속 가동되어 수소를 계속 생산한다.In FIG. 3 at t 1 , when the renewable energy power P RE produced from the renewable energy generator 110 is lower than the power required for the external power grid P grid, the energy storage unit 200 The management unit (EMS) 600 starts to emit power, and the hydrogen production unit 300 continues to operate with the excess power of the energy storage unit 200 to continue to produce hydrogen.

이와 같이, 상기 에너지 저장부(200)의 충전 정도(SoC)가 설정 값(SoClow)으로 감소하면, 그림 3의 t2에서와 같이, 전기 분해 시스템부(EL)(310)가 즉시 꺼지나, 상기 에너지 저장부(200)는 그림 3의 t1 에서 t3에서와 같이, 상기 에너지 저장부(200)의 충전 정도(SoC)가 최소설정값(SoCmin)을 충족할 때까지 외부 전력망(Pgrid)에 계속 전력을 공급한다. In this way, when the degree of charge (SoC) of the energy storage unit 200 decreases to a set value (SoC low ), as shown in t 2 of Figure 3, the electrolysis system unit (EL) 310 is immediately turned off. , external power grid until the energy storage unit 200, as shown in Figure 3 in the t 1 t 3, filling degree (SoC) of the energy storage section 200 meets the minimum set value (SoC min) ( P grid ) is continuously supplied with power.

그리고 도 3의 t3 에서 t4에서와 같이, 상기 에너지 저장부(200)의 충전 정도(SoC)가 최소설정값(Soc=Socmin)으로 감소하면, 상기 에너지 저장부(200)가 꺼지고, 상기 연료전지부(500)가 구동되어 외부 전력망(Pgrid)에 전력을 공급하는 단계로 들어간다. 이때, 상기 연료전지부(500)는 상기 재생 에너지 발전부(110)가 외부 전력망(Pgrid)에 전력이 충분히 공급되거나 연료전지부(500)가 완전히 방전될 때까지 작동을 한다. And as shown in t 3 to t 4 of FIG. 3, when the charging degree (SoC) of the energy storage unit 200 decreases to a minimum set value (Soc = Soc min ), the energy storage unit 200 is turned off, The fuel cell unit 500 is driven to enter the step of supplying power to an external power grid (P grid). At this time, the fuel cell unit 500 operates until the renewable energy generation unit 110 is sufficiently supplied with power to the external power grid (P grid ) or the fuel cell unit 500 is completely discharged.

다음으로, 도 3의 t4에서 t5에서와 같이, 상기 재생 에너지 발전부(110)로부터 생산된 전력량이 증가하기 시작하면 상기 에너지 저장부(200)를 충전하기 위한 잉여 전력을 방출하고, 상기 에너지 저장부(200)의 충전 정도(SoC)를 증가시킨다.Next, as shown in t5 in Fig. 3 t 4, when beginning to the amount of power produced from the renewable energy power generation unit 110 increases and the discharge surplus power for charging the energy storage unit 200, the energy The charging degree (SoC) of the storage unit 200 is increased.

도 3에 도시된 조건에 따라 도 4에 도시된 흐름도는 일반적인 작업 조건을 수행한다.According to the conditions shown in FIG. 3, the flowchart shown in FIG. 4 performs general working conditions.

여기서, 재생 에너지 발전부(110)로부터 생산된 재생 에너지 전력(PRE)의 (t) 시점 및 재생 에너지 전력(PRE)의 (t-1) 시점의 재생 에너지 전력(PRE)의 최근 데이터를 외부 전력망(Pgrid) 및 에너지 저장부(200)의 충전 정도(SoC)와 비교함으로써 시스템의 상태를 체크할 수 있다. 그리고, 수소저장 탱크(400)에 수소연료가 완전히 충전되고, 에너지 변환기(145)의 동력변환장치(Power-take-off mechanism,(PTO)(발전기, 유압모터 등))를 조정할 때 초과 전력의 사용을 고려한다. 이와 같이 모든 구성 요소가 최적의 조건에서 생성되면 초과 전력은 덤프 부하로 보내진다.Here, the latest data of the (t) time and renewable energy power (P RE) (t-1) and renewable energy power (P RE) of the start point of the renewable energy power (P RE) produced from a renewable energy power generation unit 110 By comparing the external power grid (P grid ) and the degree of charge (SoC) of the energy storage unit 200, it is possible to check the state of the system. In addition, when the hydrogen fuel is completely filled in the hydrogen storage tank 400 and the power-take-off mechanism (PTO) (generator, hydraulic motor, etc.) of the energy converter 145 is adjusted, excess power is Consider using it. As such, when all components are generated under optimal conditions, excess power is sent to the dump load.

보다 구체적으로, 도 4에 도시된 흐름도를 참고로 하여 외부 전력망(G)에 전력을 공급하는 수소생산 기능을 가지는 하이브리드 발전 시스템을 이용한 발전 방법을 설명한다.More specifically, a power generation method using a hybrid power generation system having a hydrogen production function for supplying power to the external power grid G will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 4.

먼저, 재생 에너지 발전부(110)로부터 전력이 생산되는지 판단하는 제1단계를 수행한다(S100). 상기 재생 에너지 발전부(110)에서 전력이 생산될 경우 외부 전력망(G)에서 요구되는 전력을 계산하여 상기 재생 에너지 발전부(110)에서 생산되는 전력과 상기 외부 전력망(G)에서 요구되는 전력을 비교하는 제2단계를 수행한다(S210).First, a first step of determining whether electric power is produced from the renewable energy generation unit 110 is performed (S100). When power is generated by the renewable energy generator 110, the power required from the external power grid G is calculated, and the power produced by the renewable energy generator 110 and the power required from the external power grid G are calculated. A second step of comparing is performed (S210).

이때, 상기 제2단계에서 상기 재생 에너지 발전부(110)에서 생산되는 전력이 상기 외부 전력망(G)에서 요구되는 전력보다 작거나 같을 경우 일정시간 전에는 상기 재생 에너지 발전부(110)에서 생산되는 전력이 상기 외부 전력망(G)에서 요구되는 전력보다 컸는지 판단하는 제3단계를 수행한다(S300).At this time, when the power produced by the renewable energy generator 110 in the second step is less than or equal to the power required by the external power grid G, the power generated by the renewable energy generator 110 before a certain time A third step of determining whether this is greater than the power required by the external power grid G is performed (S300).

또는, 상기 제2단계에서 상기 재생 에너지 발전부(110)에서 생산되는 전력이 상기 외부 전력망(G)에서 요구되는 전력보다 클 경우 상기 에너지 저장부(200)가 완전히 충전되었는지를 판단하는 제3-1단계를 수행한다(S310).Alternatively, when the power generated by the renewable energy generation unit 110 in the second step is greater than the power required by the external power grid G, the third-determining whether the energy storage unit 200 is fully charged. Step 1 is performed (S310).

만약, 상기 제3-1단계에서 상기 에너지 저장부(200)가 완전히 충전되지 않은 경우 상기 재생 에너지 발전부(110)로부터 생산된 전력을 외부 전력망(G)에 공급하고 남은 전력을 상기 에너지 저장부(@00)에 공급하여 충전하는 제3-2단계를 수행한다(S320).If the energy storage unit 200 is not fully charged in step 3-1, the power generated from the renewable energy generation unit 110 is supplied to the external power grid G, and the remaining power is supplied to the energy storage unit. Step 3-2 of supplying and charging (@00) is performed (S320).

한편, 상기 제3-1단계에서 상기 에너지 저장부(@00)가 완전히 충전된 경우 수소저장 탱크(400)에 수소가 가득찼는지 판단하는 제3-3단계를 수행한다(S330).On the other hand, when the energy storage unit (@00) is fully charged in step 3-1, step 3-3 of determining whether the hydrogen storage tank 400 is full of hydrogen is performed (S330).

만약, 상기 제3-3단계에서 상기 수소저장 탱크(400)가 가득차지 않은 경우 상기 재생 에너지 발전부(110)로부터 생산된 전력을 상기 외부 전력망(G)에 공급하고 남은 전력을 상기 수소생산부(300)에 공급하여 수소를 생산하고 상기 수소저장 탱크(400)에 수소를 생산된 수소를 저장하는 제3-4단계를 수행한다(S340).If the hydrogen storage tank 400 is not full in step 3-3, the power generated from the renewable energy generation unit 110 is supplied to the external power grid G, and the remaining power is supplied to the hydrogen generation unit ( 300) to produce hydrogen, and perform a 3-4 step of storing the produced hydrogen in the hydrogen storage tank 400 (S340).

한편, 상기 제3단계에서 일정시간 전에는 상기 재생 에너지 발전부(110)에서 생산되는 전력이 상기 외부 전력망(G)에서 요구되는 전력보다 컸을 경우 에너지 저장부(200)의 에너지 충전 정도가 설정값보다 큰지 판단하는 제4단계를 수행한다(S400).On the other hand, in the third step, when the power generated by the renewable energy generator 110 is greater than the power required by the external power grid G before a certain time, the energy charging degree of the energy storage unit 200 is greater than the set value. A fourth step of determining whether it is large is performed (S400).

이때, 상기 제4단계에서 상기 에너지 저장부(200)의 에너지 충전 정도가 설정값과 같을 경우 상기 에너지 저장부(200)에서 에너지 관리부(600)로 전력을 공급하고 상기 수소생산부(300)에 전력 공급은 중단하는 제4-1단계를 수행한다(S410).At this time, in the fourth step, when the energy charging degree of the energy storage unit 200 is the same as the set value, power is supplied from the energy storage unit 200 to the energy management unit 600, and power is supplied to the hydrogen production unit 300. Step 4-1 of stopping the supply is performed (S410).

한편, 상기 제4단계에서 상기 에너지 저장부(200)의 에너지 충전 정도가 설정값보다 작을 경우 상기 에너지 저장부(@00)의 에너지 충전 정도를 최소설정값과 비교하여 최소설정값보다 클 경우 상기 에너지 저장부(200)에서 상기 에너지 관리부(600)로 전력을 공급하고 최소설정값과 같거나 더 작을 경우 상기 에너지 저장부(@00)에서 전력공급을 중단하고 연료전지부(500)에서 상기 에너지 관리부(600)로 전력을 공급하는 제4-2단계를 수행한다(S420).On the other hand, in the fourth step, when the energy charging degree of the energy storage unit 200 is less than the set value, the energy charging degree of the energy storage unit @00 is compared with the minimum setting value, and when it is greater than the minimum setting value If power is supplied from the energy storage unit 200 to the energy management unit 600 and is equal to or smaller than the minimum set value, the energy storage unit (@00) stops the power supply, and the fuel cell unit 500 Step 4-2 of supplying power to the management unit 600 is performed (S420).

한편, 상기 제4단계에서 상기 에너지 저장부(200)의 에너지 충전 정도가 설정값보다 클 경우 상기 에너지 저장부(220)에서 에너지 관리부(600)로 전력을 공급하고 남은 전력을 수소 발생부에 공급(S500)하여 수소를 생산하는 제5단계를 수행한다(S510). 이때, 생산된 수소연료는 수소저장 탱크(400)에 저장된다.Meanwhile, in the fourth step, when the energy charging degree of the energy storage unit 200 is greater than a set value, power is supplied from the energy storage unit 220 to the energy management unit 600 and the remaining power is supplied to the hydrogen generator. (S500) to perform the fifth step of producing hydrogen (S510). At this time, the produced hydrogen fuel is stored in the hydrogen storage tank 400.

다음으로, 동력전달부가 최적화되었는지를 판단하는 제6단계를 수행한다(S600). Next, a sixth step of determining whether the power transmission unit is optimized is performed (S600).

이때, 상기 6단계에서 상기 동력전달부가 최적화되지 않았을 경우 상기 연료전지부(500)의 전력을 상기 동력전달부를 최적화하기 위하여 필요한 전력과 비교하는 제7단계를 수행한다(S700).In this case, when the power transmission unit is not optimized in step 6, a seventh step of comparing the power of the fuel cell unit 500 with the power required to optimize the power transmission unit is performed (S700).

만약, 상기 제7단계에서 상기 연료전지부(500)의 전력이 더 클 경우 상기 연료전지부(500)가 동력변환장치에 전력을 공급하여 상기 동력전달부를 최적화하는 제7-1단계를 수행한다(S710).If the power of the fuel cell unit 500 is greater in the seventh step, the fuel cell unit 500 supplies power to the power conversion device to perform step 7-1 of optimizing the power transmission unit. (S710).

한편, 상기 제7단계에서 상기 연료전지부(500)의 전력이 더 크지 않을 경우 상기 에너지 저장부(200)가 동력변환장치에 전력을 공급하여 상기 동력전달부를 최적화하는 제7-2단계를 수행한다(S720).Meanwhile, when the power of the fuel cell unit 500 is not greater in the seventh step, the energy storage unit 200 supplies power to the power conversion device to perform step 7-2 of optimizing the power transmission unit. Do (S720).

이와 같이, 본 발명 실시예에 의하면, 자연환경을 이용하여 친환경적으로 전력을 생산하여 외부 전력망(G)에 공급하고, 상기 외부 전력망(G)에 공급하고 남은 잉여 전력은 상기 에너지 저장부(200)에 저장하고, 상기 수소생산부(300)를 통해 수소 형태로 저장하며, 수소 저장량 및 배터리 충전량에 따라 연료전지부(500)가 저장된 수소연료를 사용하여 전력을 외부 전력망(G)에 안정적으로 공급할 수 있으므로, 효율성이 향상된 수소생산 기능을 가지는 하이브리드 발전 시스템을 제공할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to an embodiment of the present invention, power is produced environmentally by using the natural environment and supplied to the external power grid G, and the surplus power remaining after being supplied to the external power grid G is the energy storage unit 200 And stored in the form of hydrogen through the hydrogen production unit 300, and the fuel cell unit 500 uses the stored hydrogen fuel according to the amount of hydrogen storage and battery charge to stably supply power to the external power grid (G). Therefore, there is an effect of providing a hybrid power generation system having a hydrogen production function with improved efficiency.

또한, 상기 에너지 관리부(600)를 통해 능동적으로 공급하고, 자연환경 및 에너지 저장부(200)의 충전량, 수소저장 탱크(400)의 수소연료 저장량, 연료전지부(500)의 충전량에 따라 능동적으로 전력을 공급할 수 있으므로 효율성이 더욱 향상된 수소생산 기능을 가지는 하이브리드 발전 시스템을 제공할 수 있는 효과도 있다. In addition, it is actively supplied through the energy management unit 600, and is actively supplied according to the natural environment and the amount of charge of the energy storage unit 200, the amount of hydrogen fuel storage of the hydrogen storage tank 400, and the amount of charge of the fuel cell unit 500. Since power can be supplied, there is also an effect of providing a hybrid power generation system having a hydrogen production function with improved efficiency.

한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.Meanwhile, the present specification and drawings disclose preferred embodiments of the present invention, and although specific terms are used, these are merely used in a general meaning to easily explain the technical content of the present invention and to aid understanding of the present invention. It is not intended to limit the scope of the invention. In addition to the embodiments disclosed herein, it is apparent to those of ordinary skill in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention may be implemented.

100: 하이브리드 발전 시스템 110: 재생 에너지 발전부
120: 풍력 발전기 130: 파력 발전기
140: 조력 발전기 145: 에너지 변환기
150: 컨버터 200: 에너지 저장부
300: 수소생산부 310: 전기 분해 시스템부
320: 압축기 400: 수소저장 탱크
500: 연료전지부 600: 에너지 관리부
G: 외부 전력망100: hybrid power generation system 110: renewable energy generation
120: wind generator 130: wave generator
140: tidal generator 145: energy converter
150: converter 200: energy storage unit
300: hydrogen production unit 310: electrolysis system unit
320: compressor 400: hydrogen storage tank
500: fuel cell department 600: energy management department
G: external power grid

Claims (14)

외부 전력망에 전력을 공급하는 수소생산 기능을 가지는 하이브리드 발전 시스템에 있어서,
조력, 파력, 및 풍력의 복합 발전을 통해 전력을 생산하여 설정된 전력량 만큼 상기 외부 전력망에 전력을 공급하는 재생 에너지 발전부;
상기 재생 에너지 발전부로부터 생산된 전력 중 상기 외부 전력망에 공급하고 남은 잉여전력에 의해 충전되는 에너지 저장부;
상기 재생 에너지 발전부로부터 생산된 전력 중 상기 외부 전력망에 공급하고 남은 잉여 전력과 해수를 이용하여 전기분해에 의해 수소연료를 생성하는 수소생산부;
상기 수소연료를 전달받아 수소연료를 저장하는 복수 개의 수소저장 탱크;
상기 수소연료와 산소를 공급받고, 상기 수소연료와 산소의 전기화학적 반응을 통해 전력을 생산하는 연료전지부; 및
상기 재생 에너지 발전부, 에너지 저장부, 수소생산부, 및 연료전지부에 연결되어 상기 재생 에너지 발전부로부터 생산된 전력을 설정된 전력 만큼 상기 외부 전력망에 공급하고, 잉여 전력을 상기 에너지 저장부에 충전시키며, 상기 수소생산부 및 연료전지부에 전원을 선택적으로 공급하는 에너지 관리부;를 포함하며,
상기 에너지 관리부는,
상기 재생 에너지 발전부로부터 생산되어 상기 외부 전력망으로 공급되는 전력량을 검출하는 전력 검출부를 포함하고,
상기 에너지 저장부에 충전된 잉여 전력이 설정값보다 작다고 판단되는 경우, 상기 수소생산부의 구동을 정지시키며,
상기 에너지 저장부에 충전된 잉여 전력이 설정값 보다 작고, 상기 전력 검출부로부터 검출된 전력량이 설정값보다 작다고 판단되는 경우, 상기 연료전지부를 구동시켜 상기 외부 전력망에 전력이 공급되도록 하고,
상기 전력 검출부로부터 검출된 전력량이 설정값보다 크다고 판단되는 경우, 상기 연료전지부의 구동을 정지시키고, 상기 수소생산부를 구동시키며, 상기 에너지 저장부를 충전시키고,
상기 재생 에너지 발전부로부터 상기 외부 전력망에 공급되는 전력량, 상기 에너지 저장부의 충전량, 상기 수소저장 탱크의 수소연료량, 및 상기 연료전지부로 공급되는 수소연료량 및 산소량을 제어하며,
상기 전력 검출부로부터 검출된 전력량이 설정값보다 작다고 판단되는 경우, 상기 에너지 저장부에 충전시킨 잉여 전력을 상기 외부 전력망에 공급하되,
상기 재생 에너지 발전부로부터 생산된 재생 에너지 전력이 외부 전력망에 필요한 전력보다 큰 경우, 잉여 전력을 에너지 저장부에 저장하고,
상기 에너지 저장부가 완전히 충전된 상태에서 상기 재생 에너지 전력이 외부 전력망에 필요한 전력보다 크고, 상기 수소저장 탱크가 가득 차지 않았을 경우 잉여 전력을 사용하여 수소를 생성한 후 수소저장 탱크에 저장하며,
상기 재생 에너지 전력이 외부 전력망에 필요한 전력보다 낮아지는 경우, 상기 에너지 저장부의 잉여 전력을 외부 전력망에 공급하면서 상기 잉여 전력으로 수소를 생산하며,
상기 에너지 저장부의 충전 정도가 설정 값으로 감소하는 경우, 수소의 생산을 중지하고, 상기 에너지 저장부의 충전 정도가 최소설정값을 충족할 때까지 외부 전력망에 잉여 전력을 계속 공급하며,
상기 에너지 저장부의 충전 정도가 최소설정값으로 감소하는 경우, 상기 연료전지부를 구동시켜 상기 연료전지부가 방전될 때까지 외부 전력망에 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 수소생산 기능을 가지는 하이브리드 발전 시스템.In a hybrid power generation system having a hydrogen production function that supplies power to an external power grid,
A renewable energy generation unit that generates power through combined power generation of tidal power, wave power, and wind power and supplies power to the external power grid by a set amount of power;
An energy storage unit that is supplied to the external power grid among the electric power generated from the renewable energy generation unit and is charged by the remaining power;
A hydrogen production unit for generating hydrogen fuel by electrolysis using the remaining power and seawater from the electric power produced by the renewable energy generating unit to the external electric power grid;
A plurality of hydrogen storage tanks receiving the hydrogen fuel and storing the hydrogen fuel;
A fuel cell unit receiving the hydrogen fuel and oxygen and generating electric power through an electrochemical reaction between the hydrogen fuel and oxygen; And
It is connected to the renewable energy generation unit, the energy storage unit, the hydrogen production unit, and the fuel cell unit to supply power generated from the renewable energy generation unit to the external power grid as much as a set amount of power, and to charge the surplus power to the energy storage unit. , An energy management unit for selectively supplying power to the hydrogen production unit and the fuel cell unit; and,
The energy management unit,
A power detector for detecting an amount of power produced from the renewable energy generator and supplied to the external power grid,
When it is determined that the surplus power charged in the energy storage unit is less than the set value, the driving of the hydrogen production unit is stopped,
When it is determined that the surplus power charged in the energy storage unit is less than the set value and the amount of power detected by the power detection unit is less than the set value, the fuel cell unit is driven to supply power to the external power grid,
When it is determined that the amount of power detected by the power detection unit is greater than the set value, the driving of the fuel cell unit is stopped, the hydrogen production unit is driven, and the energy storage unit is charged,
Controls the amount of power supplied to the external power grid from the renewable energy generation unit, the amount of charge of the energy storage unit, the amount of hydrogen fuel in the hydrogen storage tank, and the amount of hydrogen fuel and oxygen supplied to the fuel cell unit,
When it is determined that the amount of power detected by the power detection unit is less than the set value, surplus power charged in the energy storage unit is supplied to the external power network,
When the renewable energy power produced from the renewable energy generation unit is greater than the power required for the external power grid, the surplus power is stored in the energy storage unit,
When the renewable energy power is greater than the power required for the external power grid when the energy storage unit is fully charged, and the hydrogen storage tank is not full, the excess power is used to generate hydrogen and then stored in the hydrogen storage tank,
When the renewable energy power is lower than the power required for the external power grid, supplying the surplus power of the energy storage unit to the external power grid and producing hydrogen from the surplus power,
When the charging level of the energy storage unit decreases to a set value, production of hydrogen is stopped, and surplus power is continuously supplied to the external power grid until the charging level of the energy storage unit meets the minimum set value,
When the charging level of the energy storage unit decreases to a minimum set value, the fuel cell unit is driven to supply power to an external power grid until the fuel cell unit is discharged. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 재생 에너지 발전부는,
공기의 유동이 가진 운동 에너지의 공기 역학적 특성인 풍력을 이용하여 전력을 생성하는 풍력 발전기;
해수면의 수위 차를 이용하여 전력을 생성하는 조력 발전기;
파랑 에너지를 이용하여 전력을 생성하는 파력 발전기;
상기 풍력 발전기, 조력 발전기, 및 파력 발전기와 연결되어 상기 풍력 발전기, 조력 발전기 및 파력 발전기로부터 생성된 전력을 하나로 결합하는 에너지 변환기; 및
상기 에너지 변환기에 연결되어 상기 풍력 발전기, 조력 발전기, 및 파력 발전기에서 생산된 전력을 상기 에너지 관리부 및 에너지 저장부로 공급하도록 전력을 변환하는 컨버터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수소생산 기능을 가지는 하이브리드 발전 시스템.The method of claim 1,
The renewable energy generation unit,
A wind power generator that generates electric power by using wind power, which is an aerodynamic characteristic of kinetic energy of the air flow;
A tidal generator that generates electric power by using the difference in water level at sea level;
A wave generator for generating electric power using wave energy;
An energy converter connected to the wind generator, the tidal generator, and the wave generator to combine electric power generated from the wind generator, the tidal generator, and the wave generator into one; And
A hybrid having a hydrogen production function, characterized in that it comprises a converter connected to the energy converter and configured to convert electric power to supply the electric power produced by the wind generator, the tidal generator, and the wave generator to the energy management unit and the energy storage unit. Power generation system. 제 1항에 있어서,
상기 수소생산부는,
해수로부터 전기분해하여 수소를 생산하는 전기 분해 시스템부, 및
상기 전기 분해 시스템부로부터 생산된 수소를 압축하여 수소저장 탱크로 공급하는 압축기로 구성되는 것을 특징으로 하는 수소생산 기능을 가지는 하이브리드 발전 시스템.The method of claim 1,
The hydrogen production unit,
An electrolysis system unit for producing hydrogen by electrolysis from seawater, and
Hybrid power generation system having a hydrogen production function, characterized in that consisting of a compressor that compresses the hydrogen produced from the electrolysis system unit and supplies it to a hydrogen storage tank. 제 1항에 있어서,
상기 연료전지부는 상기 수소연료와 전기화학적 반응하는 산소를 외부로부터 공급하는 산소공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소생산 기능을 가지는 하이브리드 발전 시스템.The method of claim 1,
The hybrid power generation system having a hydrogen production function, wherein the fuel cell unit includes an oxygen supply unit for supplying oxygen that reacts electrochemically with the hydrogen fuel from the outside. 제1항, 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 외부 전력망에 전력을 공급하는 수소생산 기능을 가지는 하이브리드 발전 시스템을 이용한 발전 방법에 있어서,
재생 에너지 발전부로부터 전력이 생산되는지 판단하는 제1단계;
상기 재생 에너지 발전부에서 전력이 생산될 경우 외부 전력망에서 요구되는 전력을 계산하여 상기 재생 에너지 발전부에서 생산되는 전력과 상기 외부 전력망에서 요구되는 전력을 비교하는 제2단계;
상기 제2단계에서 상기 재생 에너지 발전부에서 생산되는 전력이 상기 외부 전력망에서 요구되는 전력보다 작거나 같을 경우 일정시간 전에는 상기 재생 에너지 발전부에서 생산되는 전력이 상기 외부 전력망에서 요구되는 전력보다 컸는지 판단하는 제3단계;
상기 제3단계에서 일정시간 전에는 상기 재생 에너지 발전부에서 생산되는 전력이 상기 외부 전력망에서 요구되는 전력보다 컸을 경우 에너지 저장부의 에너지 충전 정도가 설정값보다 큰지 판단하는 제4단계; 및
상기 제4단계에서 상기 에너지 저장부의 에너지 충전 정도가 설정값보다 클 경우 상기 에너지 저장부에서 에너지 관리부로 전력을 공급하고 남은 전력을 수소 발생부에 공급하여 수소를 생산하는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 외부 전력망에 전력을 공급하는 수소생산 기능을 가지는 하이브리드 발전 시스템을 이용한 발전 방법.In the power generation method using a hybrid power generation system having a hydrogen production function for supplying power to an external power grid according to any one of claims 1, 7 to 9,
A first step of determining whether electric power is produced from the renewable energy generation unit;
A second step of calculating power required from an external power grid when the renewable energy generator generates power and comparing the power produced by the renewable energy generator with the power required from the external power grid;
In the second step, when the power produced by the renewable energy generator is less than or equal to the power required from the external power grid, whether the power produced by the renewable energy generator before a certain time is greater than the power required from the external power grid? A third step of judging;
A fourth step of determining whether the energy charging degree of the energy storage unit is greater than a set value when the power generated by the renewable energy generator is greater than the power required by the external power grid before a predetermined time in the third step; And
In the fourth step, when the energy charging degree of the energy storage unit is greater than a set value, a fifth step of supplying power from the energy storage unit to the energy management unit and supplying the remaining power to the hydrogen generation unit to produce hydrogen. A power generation method using a hybrid power generation system having a hydrogen production function that supplies power to an external power grid, characterized in that. 제10항에 있어서,
상기 제4단계에서 상기 에너지 저장부의 에너지 충전 정도가 설정값과 같을 경우 상기 에너지 저장부에서 에너지 관리부로 전력을 공급하고 상기 수소 발생부에 전력 공급은 중단하는 제4-1단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외부 전력망에 전력을 공급하는 수소생산 기능을 가지는 하이브리드 발전 시스템을 이용한 발전 방법.The method of claim 10,
In the fourth step, when the energy charging degree of the energy storage unit is equal to a set value, the energy storage unit supplies power to the energy management unit and the supply of power to the hydrogen generation unit is stopped. A power generation method using a hybrid power generation system having a hydrogen production function that supplies power to an external power grid, characterized in that. 제11항에 있어서,
상기 제4단계에서 상기 에너지 저장부의 에너지 충전 정도가 설정값보다 작을 경우 상기 에너지 저장부의 에너지 충전 정도를 최소설정값과 비교하여 최소설정값보다 클 경우 상기 에너지 저장부에서 상기 에너지 관리부로 전력을 공급하고 최소설정값과 같거나 더 작을 경우 상기 에너지 저장부에서 전력공급을 중단하고 연료전지부에서 상기 에너지 관리부로 전력을 공급하는 제4-2단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외부 전력망에 전력을 공급하는 수소생산 기능을 가지는 하이브리드 발전 시스템을 이용한 발전 방법.The method of claim 11,
In the fourth step, when the energy charging level of the energy storage unit is less than a set value, the energy charging level of the energy storage unit is compared with a minimum set value, and when it is greater than the minimum set value, power is supplied from the energy storage unit to the energy management unit. And if it is less than or equal to the minimum set value, the energy storage unit stops supplying power, and a 4-2 step of supplying power from the fuel cell unit to the energy management unit. A power generation method using a hybrid power generation system having a supplying hydrogen production function. 제12항에 있어서,
동력전달부가 최적화되었는지를 판단하는 제6단계;
상기 6단계에서 상기 동력전달부가 최적화되지 않았을 경우 상기 연료전지부의 전력을 상기 동력전달부를 최적화하기 위하여 필요한 전력과 비교하는 제7단계;
상기 제6단계에서 상기 연료전지부의 전력이 더 클 경우 상기 연료전지부가 동력변환장치에 전력을 공급하여 상기 동력전달부를 최적화하는 제7-1단계; 및
상기 제6단계에서 상기 연료전지부의 전력이 더 크지 않을 경우 상기 에너지 저장부가 동력변환장치에 전력을 공급하여 상기 동력전달부를 최적화하는 제7-2단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외부 전력망에 전력을 공급하는 수소생산 기능을 가지는 하이브리드 발전 시스템을 이용한 발전 방법.The method of claim 12,
A sixth step of determining whether the power transmission unit is optimized;
A seventh step of comparing the power of the fuel cell unit with power required to optimize the power transmission unit when the power transmission unit is not optimized in step 6;
A 7-1 step of optimizing the power transmission unit by supplying power to the power conversion device by the fuel cell unit when the power of the fuel cell unit is greater in the sixth step; And
In the sixth step, when the power of the fuel cell unit is not greater, the energy storage unit supplies electric power to the power conversion device to optimize the power transmission unit. A power generation method using a hybrid power generation system having a hydrogen production function that supplies power. 제10항에 있어서,
상기 제2단계에서 상기 재생 에너지 발전부에서 생산되는 전력이 상기 외부 전력망에서 요구되는 전력보다 클 경우 상기 에너지 저장부가 완전히 충전되었는지를 판단하는 제3-1단계;
상기 제3-1단계에서 상기 에너지 저장부가 완전히 충전되지 않은 경우 상기 재생 에너지 발전부로부터 생산된 전력을 외부 전력망에 공급하고 남은 전력을 상기 에너지 저장부에 공급하여 충전하는 제3-2단계;
상기 제3-1단계에서 상기 에너지 저장부가 완전히 충전된 경우 수소저장 탱크에 수소가 가득찼는지 판단하는 제3-3단계; 및
상기 제3-3단계에서 상기 수소저장 탱크가 가득차지 않은 경우 상기 재생 에너지 발전부로부터 생산된 전력을 상기 외부 전력망에 공급하고 남은 전력을 상기 수소 발생부에 공급하여 수소를 생산하고 상기 수소저장 탱크에 수소를 생산된 수소를 저장하는 제3-4단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외부 전력망에 전력을 공급하는 수소생산 기능을 가지는 하이브리드 발전 시스템을 이용한 발전 방법.The method of claim 10,
Step 3-1 of determining whether the energy storage unit is fully charged when the power generated by the renewable energy generation unit in the second step is greater than the power required by the external power grid;
A 3-2 step of supplying the electric power generated from the renewable energy generation unit to an external power grid and supplying the remaining electric power to the energy storage unit when the energy storage unit is not fully charged in the 3-1 step;
A third step of determining whether the hydrogen storage tank is full of hydrogen when the energy storage unit is fully charged in the third step 3-1; And
When the hydrogen storage tank is not full in step 3-3, the power generated from the renewable energy generator is supplied to the external power grid, and the remaining power is supplied to the hydrogen generator to produce hydrogen, and the hydrogen storage tank Power generation method using a hybrid power generation system having a hydrogen production function for supplying power to an external power grid, characterized in that it further comprises a 3-4 step of storing the hydrogen produced in the hydrogen.
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