KR102255155B1 - Combination Energy Hub System - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 천연가스 공급관리소의 미활용 에너지를 회수하여 에너지 수요처로 공급하고, 공급관리소 인근지역과 연계하여 전력, 열, 수소, 천연가스 등 복합에너지를 공급하는 지역 거점형 복합에너지 허브 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a regional hub-type hybrid energy hub system that recovers unused energy from a natural gas supply management office and supplies it to an energy demanding point, and supplies complex energy such as power, heat, hydrogen, and natural gas in connection with an area near the supply management office. will be.
석탄, 석유 등 화석연료는 전통적인 에너지원으로서, 환경오염과 자연고갈 등의 문제를 수반하고 있고, 그 문제의 심각성은 나날이 커지고 있다. 전 세계적으로 환경오염 문제를 해결하고자 화석연료의 사용을 줄이기 위한 노력이 시행되고 있다. 화석연료의 사용비율이 가장 큰 분야는 전력 생산 분야이며, 우리나라의 전력 공급도 주로 화력 및 원자력 발전을 통해 이루어지고 있다. Fossil fuels such as coal and petroleum are traditional energy sources and are accompanied by problems such as environmental pollution and natural depletion, and the seriousness of the problem is increasing day by day. Efforts are being made to reduce the use of fossil fuels to solve the problem of environmental pollution around the world. The field in which the proportion of fossil fuels is used is in the electric power generation field, and the electric power supply in Korea is mainly achieved through thermal and nuclear power generation.
이와 같이, 미래 에너지 전환 정책에 따른 에너지 패러다임의 변화로, 청정에너지, 신재생 에너지 등 복합에너지 기술 개발의 필요성이 더욱 커지고 있다. As described above, with the change in the energy paradigm according to the future energy conversion policy, the necessity of developing complex energy technologies such as clean energy and new renewable energy is increasing.
한편, 전력의 생산지인 발전 플랜트는 그 특성상 입지 조건이 적합한 특정 지역에 집중적으로 배치되는 경향이 있다. 이로 인해, 발전 플랜트가 밀집된 특정 지역의 온난화 가스와 미세먼지 농도 등 대기오염물질 배출량은 타지역에 비해 압도적으로 높다. On the other hand, the power generation plant, which is the production site of electric power, tends to be intensively deployed in a specific area with suitable location conditions due to its characteristics. For this reason, the emission of air pollutants such as the concentration of warming gas and fine dust in a specific area where power plants are concentrated is overwhelmingly higher than in other areas.
또한, 화석연료는 주로 발전소의 연료로 사용될 뿐 아니라 자동차, 비행기 등의 연료, 산업용, 가정용 연료로도 직접 사용된다. 전력 생산용 연료로서의 화석연료의 사용을 줄이기 위한 노력뿐 아니라, 전기차와 수소차의 보급을 늘리고자 하는 정책을 추진하고 있지만, 전기 및 수소 충전소 등의 인프라 구축은 아직 미흡한 상태이다. In addition, fossil fuels are mainly used not only as fuel for power plants, but also directly as fuels for automobiles and airplanes, as well as industrial and domestic fuels. Although efforts are being made not only to reduce the use of fossil fuels as fuel for power generation, but also to increase the supply of electric vehicles and hydrogen vehicles, construction of infrastructure such as electric and hydrogen charging stations is still insufficient.
한편, 천연가스는 LNG에 비해 오염물질 배출이 적은 에너지원 중 하나로서, 일반적으로 액체상태(LNG; Liquefied Natural Gas)로 저장 및 운반되며, 인수설비 및 공급설비를 보유하고 있는 인수기지에서 고압으로 기화된 후, 전국 각지에 산재하여 있는 공급관리소로부터 각 도시가스 수요처로 감압되어 공급된다.On the other hand, natural gas is one of the energy sources that emit less pollutants than LNG, and is generally stored and transported in a liquid state (LNG). After vaporization, it is decompressed and supplied from supply management offices scattered across the country to each city gas demand.
국내 LNG 생산기지(인수기지)에서는 약 60 내지 65 bar 압력으로 천연가스를 송출하고 있으며, 전국 지역 거점의 100여 개 이상의 공급관리소에서는 정압설비를 이용하여 각 발전소나 도시가스 공급소 등으로 필요한 압력으로 감압하여 공급하고 있다. 각 공급관리소에서는, 발전소용으로는 약 25 bar, 도시가스 공급용으로는 약 8.5 bar로 감압시킨다.Domestic LNG production bases (acquisition bases) are sending natural gas at a pressure of about 60 to 65 bar, and more than 100 supply management offices at bases across the country use static pressure facilities to provide the necessary pressure to each power plant or city gas supply station. It is supplied under reduced pressure. At each supply station, the pressure is reduced to about 25 bar for power plants and about 8.5 bar for city gas supply.
공급관리소에서는 감압밸브를 이용하여 고압의 천연가스를 감압시키는데, 이때 천연가스의 압력이 낮아짐에 따라 온도의 손실이 발생한다. 고압의 천연가스를 감압시키면 1kg/cm2당 온도가 약 0.6℃씩 낮아진다. 이 감압에 의한 온도 손실에 의해 천연가스의 온도는 영하까지 낮아질 수 있으며, 이 경우 감압 이후 공정에서의 배관 및 기기 등의 결빙 문제가 발생할 수 있다. In the supply management office, high-pressure natural gas is decompressed using a pressure reducing valve, and temperature loss occurs as the pressure of the natural gas decreases. When the high-pressure natural gas is depressurized, the temperature per 1kg/cm 2 decreases by about 0.6℃. Due to the temperature loss due to this decompression, the temperature of natural gas may be lowered to below zero, and in this case, freezing problems of piping and equipment in the process after the decompression may occur.
이렇듯 천연가스를 감압시키면서 발생하는 천연가스의 냉열과 감압 에너지는 회수되지 않고 버려지는 미활용 에너지로 남아있었다. 전기 보일러 등을 감압밸브의 상류에 설치하여 감압 전 천연가스를 예열함으로써, 감압 후 천연가스의 온도가 적정 온도 이상을 유지하도록 하는 방법이 적용된 바 있지만, 전력 등 에너지원에 의한 예열은, 정전 시 등에 전원이 공급되지 않아 감압 설비의 정지 등을 실시하게 되어 천연가스를 안정적으로 공급할 수 없다. In this way, the cold heat and decompression energy of natural gas generated while decompressing natural gas was not recovered and remained as unused energy that was discarded. An electric boiler is installed upstream of the pressure reducing valve to preheat the natural gas before depressurization, so that the temperature of the natural gas after depressurization is maintained above the proper temperature. Since power is not supplied to the back, the decompression facility is stopped, and natural gas cannot be supplied stably.
따라서, 본 발명은, 상술한 문제점을 해결하고자, 천연가스 공급관리소를 기반으로 하여 복합에너지를 공급하는, 지역 거점형 통합에너지플랫폼 기반 복합에너지 허브 시스템을 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a complex energy hub system based on a regional base-type integrated energy platform that supplies complex energy based on a natural gas supply management office in order to solve the above-described problems.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 천연가스 생산기지로부터 이송된 고압의 천연가스를 연료로 사용하여 적어도 2종 이상의 에너지원을 생산하는 에너지 공급부; 및 상기 2종 이상의 에너지원 중 어느 하나 이상을 수요로 하는 지역인 에너지 수요 단지를 포함하며, 상기 에너지 공급부에서 생산된 에너지원을 공급받아 직접 사용하거나 또는 또 다른 수요처에서 필요로 하는 형태의 에너지원을 공급하는 에너지 수요부;를 포함하고, 상기 에너지 공급부는, 상기 고압의 천연가스를 천연가스 수요처에서 요구하는 압력으로 감압시키며, 감압에너지를 전력으로 전환하여 전력을 생산하는 정압부; 및 상기 정압부에서 감압된 저압의 천연가스를 연료로 사용하여 수소, 전력 및 열원을 생산하는 수소 연료부;를 포함하여, 상기 에너지 수요 단지를 거점으로 형성되는, 복합에너지 허브 시스템이 제공된다. According to an aspect of the present invention for achieving the above object, the energy supply unit for producing at least two or more kinds of energy sources by using the high-pressure natural gas transferred from the natural gas production base as fuel; And an energy demand complex, which is an area that demands any one or more of the two or more energy sources, and uses the energy source produced by the energy supply unit directly or in a form required by another consumer. Including, the energy supply unit, the high-pressure natural gas is reduced to a pressure required by the natural gas consumer, and a constant pressure unit for converting the reduced pressure energy into electric power to produce electric power; And a hydrogen fuel unit for producing hydrogen, electric power, and a heat source by using the low-pressure natural gas depressurized by the positive pressure unit as fuel. Including, there is provided a complex energy hub system formed based on the energy demand complex.
바람직하게는, 상기 정압부는, 상기 고압의 천연가스를 감압시키기 전에 상기 수소 연료부로부터 배출되는 페열을 열원으로 사용하여 예열시키는 예열기; 및 상기 예열기에서 예열된 고압의 천연가스를 감압시키면서, 감압에너지를 전력으로 전환하는 감압발전기;를 포함할 수 있다. Preferably, the positive pressure unit includes a preheater for preheating the waste heat discharged from the hydrogen fuel unit as a heat source before depressurizing the high pressure natural gas; And a decompression generator for converting decompression energy into electric power while decompressing the high-pressure natural gas preheated in the preheater.
바람직하게는, 상기 수소 연료부는, 상기 저압의 천연가스를 개질하여 수소를 생산하는 수소 생산부; 및 상기 수소 생산부에서 생산된 수소를 연료로 사용하여 전력을 생산하는 연료전지;를 포함하고, 상기 연료전지로부터 배출되는 폐열을 상기 예열기로 이송하는 제1 열원라인;을 더 포함할 수 있다.Preferably, the hydrogen fuel unit, a hydrogen production unit for producing hydrogen by reforming the low pressure natural gas; And a fuel cell for generating electric power by using hydrogen produced by the hydrogen production unit as fuel, and a first heat source line for transferring waste heat discharged from the fuel cell to the preheater.
바람직하게는, 상기 에너지 수요부는, 상기 에너지 공급부에서 생성된 수소와 전력을, 차량 연료로서 충전해주는 수소-전기 충전소;를 포함할 수 있다.Preferably, the energy demand unit may include a hydrogen-electric charging station for charging hydrogen and electric power generated by the energy supply unit as vehicle fuel.
바람직하게는, 상기 수소-전기 충전소의 수소 및 전력 수요량에 따라 상기 에너지 공급부의 가동 여부 및 가동 부하를 제어하는 제어센터;를 더 포함할 수 있다.Preferably, the hydrogen-electric charging station may further include a control center that controls whether or not the energy supply unit is operated and the operating load according to the amount of hydrogen and power demanded.
바람직하게는, 상기 정압부는, 상기 감압된 천연가스가 도시가스로 이용되는 공급관리소일 수 있다.Preferably, the static pressure unit may be a supply management station in which the reduced pressure natural gas is used as city gas.
바람직하게는, 상기 에너지 수요부는, 상기 정압부에서 감압된 천연가스를 이용하여 전력을 생산하는 열병합발전부;를 포함하고, 상기 열병합발전부는, 상기 천연가스를 연소시켜 생성된 배기가스를 작동유체로 하여 전력을 생산하는 가스터빈; 상기 가스터빈으로부터 배출되는 폐열로 스팀을 생산하는 폐열보일러; 및 상기 폐열보일러에서 생성된 스팀을 작동유체로 하여 전력을 생산하는 스팀터빈;을 포함할 수 있다.Preferably, the energy demanding unit includes; a cogeneration unit that generates electric power using the natural gas depressurized by the static pressure unit, wherein the cogeneration unit, the exhaust gas generated by burning the natural gas as a working fluid A gas turbine that generates electric power by using it; A waste heat boiler that produces steam from waste heat discharged from the gas turbine; And a steam turbine generating electric power by using the steam generated by the waste heat boiler as a working fluid.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 천연가스 생산기지로부터 이송된 고압의 천연가스를 연료로 사용하여 전력을 포함하는 적어도 2종 이상의 에너지원을 생산하는 에너지 공급부; 및 상기 에너지 공급부에서 생산된 상기 2종 이상의 에너지원 중 어느 하나 이상을 복합적으로 필요로 하는 에너지 수요부;를 포함하되, 상기 에너지 공급부에 설치되며 상기 고압의 천연가스를 감압시키고, 감압에너지를 회수하여 전력을 생산하는 정압부; 상기 에너지 공급부에 설치되며 상기 정압부에서 감압된 천연가스를 개질하여 수소를 생산하고, 상기 수소를 연료로 사용하여 전력을 생산하는 수소 연료부; 및 상기 에너지 수요부에 설치되며 상기 정압부에서 감압된 천연가스를 연료로 사용하여 터빈을 구동시키고, 터빈의 운동에너지를 회수하여 전력을 생산하는 열병합발전부;를 포함하고, 상기 정압부, 수소 연료부 및 열병합발전부를 포함하는 적어도 3개 이상의 발전원에서 생산한 전력을 전력 수요처로 직접 공급하거나, 전력을 전력 저장 장치에 저장하였다가 저장된 전력을 전력 수요처로 공급하는 전력 분배부;를 포함하여, 상기 전력 수요처를 거점으로 분산발전하는, 복합에너지 허브 시스템이 제공된다. According to another aspect of the present invention for achieving the above object, the energy supply unit for producing at least two or more types of energy sources including electric power by using the high-pressure natural gas transferred from the natural gas production base as fuel; And an energy demand unit that requires any one or more of the two or more energy sources produced by the energy supply unit in combination, but is installed in the energy supply unit to depressurize the high-pressure natural gas and recover reduced pressure energy. A positive pressure unit for generating electric power; A hydrogen fuel unit installed in the energy supply unit to produce hydrogen by reforming the natural gas depressurized by the constant pressure unit and to generate electric power by using the hydrogen as fuel; And a cogeneration unit installed in the energy demand unit and configured to drive a turbine using natural gas depressurized by the static pressure unit as fuel and recover kinetic energy of the turbine to generate electric power; including, the static pressure unit, hydrogen Including; a power distribution unit that directly supplies power produced by at least three power generation sources including a fuel unit and a cogeneration unit to a power demand source, or stores power in a power storage device and supplies the stored power to a power demand source; , A hybrid energy hub system for distributed generation based on the power demand point is provided.
바람직하게는, 상기 수소 연료부에서 배출되는 열원을 열원 수요처로 이송하는 제1 열원라인; 및 상기 열병합발전부에서 배출되는 열원을 열원 수요처로 이송하는 제3 열원라인;을 포함하고, 상기 열원 수요처는, 상기 에너지 수요부 및 정압부를 포함할 수 있다.Preferably, a first heat source line for transferring the heat source discharged from the hydrogen fuel unit to a heat source customer; And a third heat source line for transferring the heat source discharged from the cogeneration unit to a heat source consumer, wherein the heat source consumer may include the energy demanding unit and the static pressure unit.
바람직하게는, 상기 에너지 수요부는, 상기 생산된 전력을 에너지원으로 하여 구동되는 전기차에 전력을 충전해주는 전기차 충전소; 및 상기 수소 연료부에서 생산된 수소를 에너지원으로 하여 구동되는 수소차에 수소를 충전해주는 수소차 충전소;를 포함할 수 있다. Preferably, the energy demanding unit includes: an electric vehicle charging station for charging electric power to an electric vehicle driven by using the generated electric power as an energy source; And a hydrogen vehicle charging station for charging hydrogen into a hydrogen vehicle driven by using hydrogen produced by the hydrogen fuel unit as an energy source.
본 발명의 복합에너지 허브 시스템은, 공급관리소의 미활용 에너지를 활용하여, 다양한 발전원 및 열원 공급원을 통합 운영하여, 자립도가 높은 복합에너지 망을 정립할 수 있다. The hybrid energy hub system of the present invention can establish a complex energy network with high degree of independence by integrating various power generation sources and heat source supply sources by utilizing unused energy of the supply management office.
또한, 중앙급전방식에 따르면, 발전소로부터 수요지로의 원거리 송/배전에 따른 설비 문제와 전력 손실 문제, 빈번한 에너지 전환 등으로 인해 비효율적이었으나, 본 발명에 따르면, 복합에너지 공급 거점을 확보함으로써, 에너지 공급원과 수요처를 단거리로 융합하고, 부하추종에 따른 효율적 에너지 공급이 가능하다. In addition, according to the central power supply method, it was inefficient due to equipment problems, power loss problems, frequent energy conversion, etc. due to long-distance transmission/distribution from a power plant to a demand site, but according to the present invention, by securing a complex energy supply base, the energy supply source It is possible to integrate energy and demands over a short distance, and to supply energy efficiently according to load tracking.
또한, 지역별 분산전원을 구축함으로써, 1차 에너지원의 에너지 전환을 통해 에너지 수요처에서 필요한 전력, 냉온열, 수소, 천연가스 등 다양한 에너지를 공급할 수 있어, 에너지 자립율을 향상시킬 수 있고, 간헐성, 편재성에 따른 신재생에너지 발전 특성에 따라 천연가스와의 공정 연계를 통해 시스템 간 시너지를 통해 융합공정 효율을 개선할 수 있다. In addition, by establishing a distributed power source for each region, it is possible to supply a variety of energy, such as power, cold and hot heat, hydrogen, natural gas, etc., required by energy consumers through energy conversion of the primary energy source, thereby improving the energy self-sufficiency rate, intermittentity, and The efficiency of the fusion process can be improved through synergy between systems through process linkage with natural gas according to the characteristics of renewable energy generation according to ubiquity.
또한, 에너지 공급원과 수요처 간의 비대칭성으로 인해 에너지 공급원이 밀집된 지역의 환경오염이 극심한 문제를 해결할 수 있다. In addition, due to the asymmetry between the energy supply source and the consumer, it is possible to solve the extreme problem of environmental pollution in an area where the energy supply source is concentrated.
또한, 수소 충전소와 전기 충전소 인프라를 저비용 고효율로 구축할 수 있어 수소차, 전기차 보급 촉진에 기여할 수 있다. In addition, hydrogen charging stations and electric charging station infrastructure can be constructed with low cost and high efficiency, thus contributing to the promotion of the supply of hydrogen and electric vehicles.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합에너지 허브 시스템의 공정 개념을 간략하게 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합에너지 허브 시스템의 배치 개념을 간략하게 도시한 구성도이다.
도 3은 프로그램을 이용하여 모사한 발명의 일 실시예에 따른 복합에너지 허브 시스템의 에너지 공급부를 공정모사 모델링 한 도면이다. 1 is a schematic diagram illustrating a process concept of a hybrid energy hub system according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram illustrating an arrangement concept of a hybrid energy hub system according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a process simulation modeling of an energy supply unit of a hybrid energy hub system according to an embodiment of the present invention simulated using a program.
본 발명의 동작상 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. In order to fully understand the operational advantages of the present invention and the object achieved by the implementation of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다. Hereinafter, the configuration and operation of a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Here, in adding reference numerals to elements of each drawing, it should be noted that only the same elements are marked with the same numerals as possible, even if they are indicated on different drawings.
하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.The following examples may be modified in various different forms, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합에너지 허브 시스템을 설명하기로 한다. Hereinafter, a hybrid energy hub system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
본 발명에 따른 복합에너지 허브 시스템은, 천연가스 생산기지로부터 이송된 고압의 천연가스를 연료로 사용하여 적어도 두 종류 이상의 에너지를 생산하는 에너지 공급부(ES); 및 에너지 공급부(ES)에서 생산된 에너지를 공급받아 직접 사용하거나 또는 각 수요처에서 필요로 하는 종류의 형태로 에너지를 공급해주는 에너지 수요부(ER);로 구성된다. The hybrid energy hub system according to the present invention includes an energy supply unit (ES) for producing at least two types of energy by using high-pressure natural gas transferred from a natural gas production base as fuel; And an energy demand unit (ER) that receives and directly uses the energy produced by the energy supply unit (ES) or supplies energy in a type required by each consumer.
또한, 본 실시예의 복합에너지 허브 시스템은, 도 2에 도시된 바와 같이, 어느 하나 이상의 에너지 수요 단지(800)와 연계하여 구비된다. In addition, the hybrid energy hub system of this embodiment is provided in connection with any one or more
본 실시예에서 에너지 수요 단지(800)는, 아파트와 같은 주거시설이 밀집되어 있는 주거용 단지, 편의점, 마트 등 생활편의시설이 밀집되어 있는 상업용 단지, 사무실, 병원 등 사무 또는 산업 시설이 밀집되어 있는 산업용 단지, 산업 플랜트, 발전 플랜트 등 공업 시설이 밀집되어 있는 공업용 단지, 주거, 상업, 산업 및 공업 시설 중 어느 둘 이상이 복합적으로 밀집되어 있는 복합 단지 등을 의미한다. In this embodiment, the
본 실시예의 에너지 공급부(ES)는, 천연가스 생산기지로부터 이송된 고압의 천연가스를 천연가스 수요처에서 요구하는 압력까지 감압시켜 천연가스 수요처로 일정한 압력으로 공급하는 정압부(100); 및 정압부(100)에서 감압된 저압의 천연가스를 연료로 사용하여 수소 및 전력을 생산하는 수소 연료부(200);를 포함한다. The energy supply unit (ES) according to the present embodiment includes: a
본 실시예의 정압부(100)는, 고압가스 라인(GL1)을 따라 천연가스 생산기지로부터 이송된 고압의 천연가스를 감압시키기 전에 예열시키는 예열기(110); 및 예열기(110)에서 예열된 고압의 천연가스를 천연가스 수요처에서 요구하는 압력까지 감압시키고, 천연가스를 감압시키면서 감압에너지를 전기에너지로 전환하는 감압발전기(120);를 포함한다. The
예열기(110)에서 고압의 천연가스를 가열하는 열원은, 에너지 공급부(ES)에서 회수되는 폐열일 수 있다. 본 실시예에 따르면, 후술하는 수소 연료부(200)에서 배출되는 폐열이 제1 열원라인(QL1)을 따라 예열기(110)로 이송되며, 예열기(110)에서는, 제1 열원라인(QL1)을 통해 예열기(110)로 이송된 수소 연료부(200)의 폐열에 의해 고압의 천연가스는 가열되고, 폐열은 냉각되어 배출된다. The heat source for heating the high-pressure natural gas in the
예열기(110)에서 가열된 고압의 천연가스는 고압가스 라인(GL1)을 따라 감압발전기(120)로 이송된다. 예열기(110)에서 냉각된 폐열은 외부로 배출되거나 또는 에너지 수요부(ER)로 이송되어 열원으로 사용될 수도 있다. The high-pressure natural gas heated in the
본 실시예의 감압발전기(120)는, 기체를 팽창시키는 수단으로서, 단열팽창시 기체의 온도가 낮아지는 줄-톰슨 효과(Joule-Thomson effect)를 이용하는 팽창수단이 적용될 수 있다. 천연가스는, 줄-톰슨 효과에 의해 등엔트로피 과정에 의해 감압되면 10 bar 당 약 10℃ 낮아지고, 등엔탈피 과정에 의해 감압되면 10 bar 당 약 5℃ 낮아진다. The
본 실시예에서 감압발전기(120)는 등엔트로피 과정에 의해 유체가 팽창하는 팽창기(expander)일 수 있으며, 예를 들어, 감압에너지로 전기에너지를 생산하는 TEG(Turbo Expander Generator)일 수 있다. In this embodiment, the
감압발전기(120)는 등엔탈피 과정에 의해 유체가 감압되는 팽창밸브일 수도 있다. 감압발전기(120)에 팽창밸브가 적용되는 경우에는, 비용이 저렴하고 공간을 적게 차지하며 온도 강하가 적다는 점에서는 장점이 있으나, 감압에너지를 회수할 수 없다는 단점이 있다. The
본 실시예에서는 감압발전기(120)가 발전기가 구비되는 팽창기인 것이 바람직하다. 정압설비에서 팽창기는 비용이 고가이고 실제 적용 시 투자 대비 전력 생산량이 적어 경제성이 낮다는 평가를 받고 있다. 그러나 본 실시예에 따르면, 폐열을 회수하여 천연가스를 예열하고, 천연가스의 감압에너지를 회수하면서도 다양한 발전원과 연계하여 저비용으로 전력 생산량을 증대시킬 수 있으므로, 경제성이 낮다는 단점을 극복할 수 있다. In this embodiment, it is preferable that the reduced
본 실시예에서 고압가스 라인(GL1)을 통해 정압부(100)로 이송되는 천연가스의 압력은 60 bar 내지 65 bar, 바람직하게는 약 55 bar일 수 있다. 또한, 정압부(100)에서 감압된 천연가스의 압력, 즉, 감압 목표 압력은 천연가스 수요처에 따라서 다르기는 하나 약 25 bar 또는 약 8.5 bar 또는 약 5 bar 또는 약 1 bar일 수 있다. In this embodiment, the pressure of the natural gas transferred to the
본 실시예에서 천연가스 수요처는, 도시가스 공급소인 지구 정압기, 지역 정압기일 수 있고, 또는, 도시가스를 직접 공급받는 에너지 수요 단지(800)일 수도 있다. In the present embodiment, the natural gas demand source may be a district pressure regulator or a regional pressure regulator, which is a city gas supply station, or may be an
예를 들어, 55 bar의 고압 천연가스를 감압발전기(120)를 이용하여 8.5 bar까지 감압시키면, 천연가스의 온도는 영하까지 낮아질 수 있으며, 감압발전기(120) 이후 공정의 배관, 장치 등에 저온 손상을 일으킬 수 있다. For example, if a high-pressure natural gas of 55 bar is decompressed to 8.5 bar using the
따라서, 본 실시예에 따르면, 감압발전기(120)의 상류에서 감압시킬 고압 천연가스를, 감압 후 온도가 설정온도 이상이 되도록 가열하기 위한 예열기(110)를 구비한다. 여기서 설정온도는 예를 들어 0℃를 초과하는 온도 또는 천연가스 수요처(400)에서 요구하는 조건의 온도일 수 있다. Accordingly, according to the present embodiment, a
본 실시예에서 고압가스 라인(GL1)을 따라 정압부(100)로 이송되는 천연가스의 유량은 약 26 ton/hr 이상일 수 있다. In this embodiment, the flow rate of natural gas transferred to the
본 실시예의 감압발전기(120)에서 생산하는 전기출력은 약 1.5MWe일 수 있다. Electric output produced by the reduced
도 1에서는 감압발전기(120)가 1단으로 구비되는 것을 예로 들어 도시하였으나, 감압발전기(120)는 직렬로 2개 이상 구비되어, 고압의 천연가스를 2단계 이상에 걸쳐 목표 압력까지 감압시킬 수도 있을 것이다. In FIG. 1, the pressure-reducing
감압발전기(120)에서 감압된 저압 천연가스는 제1 저압가스 라인(GL2)을 통해 천연가스 수요처로 이송되고, 감압발전기(120)에서 생산된 전력은 제1 전력 라인(EL1)을 통해 후술하는 전력 분배부(700)로 이송되거나 또는 에너지 수요 단지(800) 등 전력 수요처로 직접 이송될 수도 있다. The low-pressure natural gas depressurized by the
본 실시예에 따른 수소 연료부(200)는, 감압발전기(120)에서 감압된 저압 천연가스를 연료로 사용하여 수소를 생산하는 수소 생산부(210); 및 수소 생산부(210)에서 생산된 수소를 연료로 사용하여 전력을 생산하는 연료전지(220);를 포함한다. The
감압발전기(120)에서 감압된 저압 천연가스 중 일부 또는 전부는 제2 저압가스 라인(GL3)을 통해 수소 생산부(210)로 이송된다. Some or all of the low-pressure natural gas depressurized by the
본 실시예의 수소 생산부(210)는, 천연가스, 즉 메탄(CH4)을 개질반응시켜 수소를 생산하는 개질기(미도시); 및 개질기에서 생산된 수소를 고순도로 정제하는 수소 정제 장치(미도시);를 포함할 수 있다. The
개질기는, 예를 들어 SMR(Stema Methane Reformer)일 수 있으며, 후술하는 에너지 수요부(ER)의 열병합발전부(300)에서 생산된 스팀과 감압발전기(120)에서 감압된 천연가스를 개질반응시켜 수소를 생산할 수 있다. The reformer may be, for example, SMR (Stema Methane Reformer), by reforming the steam produced in the
수소 정체 장치는, 예를 들어 PSA(pressure swing adsorption) 방식에 의해 개질기로부터 배출되는 부생가스에 함유된 수소를 고순도로 정제하는 장치일 수 있다. The hydrogen retention device may be a device for purifying hydrogen contained in by-product gas discharged from the reformer with high purity by, for example, a pressure swing adsorption (PSA) method.
수소 생산부(210)에서 생산된 수소는 제1 수소라인(HL1)을 통해 연료전지(220)로 공급되거나 제2 수소라인(HL2)을 통해 에너지 수요부(ER)의 수소 충전기(500)로 이송될 수 있다. Hydrogen produced by the
또한, 도 1에는 한 대의 연료전지(220)가 구비되는 것을 예로 들어 도시하였지만, 본 실시예의 연료전지(220)는 한 대 이상 구비될 수 있다. 예를 들어, 본 실시예에서는 400 kWe급 연료전지(220)가 2대 구비되는 것을 예로 들어 설명한다. In addition, although FIG. 1 illustrates that one
본 실시예의 연료전지(220)에서 생산된 전력은 제2 전력라인(EL2)을 통해 전력 분배부(700)로 이송되거나 단지(800) 등 전력 수요처로 직접 이송될 수도 있다. The power produced by the
또한, 연료전지(220)로부터 배출되는 폐열은 제1 열원라인(QL1)을 통해 예열기(110)로 이송되어, 고압 천연가스를 예열하는 열원으로 사용될 수 있다. 또한, 연료전지(220)로부터 배출되는 폐열은 제2 열원라인(QL2)을 통해 이송되어 에너지 수요부(ER)의 열원 수요처, 예를 들어 단지(800)에서 냉난방용 열원으로 사용될 수도 있다. In addition, waste heat discharged from the
연료전지(220)로부터 배출되는 폐열은 약 150℃일 수 있다. Waste heat discharged from the
본 실시예의 수소 연료부(200)는, 전력 수요처의 전력 수요량과, 정압부(100)의 열원 수요량과, 수소 수요처(500)의 수소 수요량에 따라서 가동률이 제어될 수 있다. In the
한편, 수소 수요처(500)가 수소 충전소인 경우, 수소 연료부(200)의 수소 생산량이 지속적으로 유지될 수 있다면, 수소 충전소의 가동률도 높아지므로, 본 실시예에 따르면, 연료전지(220)의 높은 가동률을 이용한 연속운전을 통해 수소 충전기(500)에서 수소 연료차로의 안정적인 수소 연료 공급이 가능하다. On the other hand, when the
본 실시예의 에너지 수요부(ER)는, 에너지 공급부(ES)로부터 천연가스를 공급받는 천연가스 수요처(400); 에너지 공급부(ES)로부터 수소를 공급받는 수소 수요처(500); 에너지 공급부(ES)로부터 전력을 공급받는 전력 수요처(600, 700); 에너지 공급부(ES)로부터 천연가스, 수소, 전력 및 열원을 공급받는 에너지 수요 단지(800); 에너지 공급부(ES)로부터 천연가스를 공급받아 전력을 생산하는 열병합발전부(300); 및 신재생 에너지를 이용하여 전력을 생산하는 기타 에너지 생성부(900); 중 어느 하나 이상을 포함한다. The energy demanding unit ER of this embodiment includes a natural
본 실시예의 수소 수요처(500)는, 수소를 연료로 사용하는 수소 연료차량으로 수소 연료를 충전해줄 수 있는 수소 충전기(500)일 수 있다. 도 1에는 한 대의 수소 충전기(500)만이 구비되는 것처럼 도시되어 있지만, 수소 충전기(500)는 1대 이상 설치될 수 있다.The
또한, 본 실시예의 수소 충전기(500)는 탈부착 및 이동이 용이한 패키지 형태일 수 있고, 제2 수소라인(HL2)을 통해 에너지 공급부(ES)로부터 수소를 공급받는 오프사이트(off-site) 방식의 수소 충전기(500)일 수 있다. In addition, the
도면에 도시되어 있지는 않지만, 수소 충전기(500)는, 수소 연료차량으로 이송되는 수소의 유량을 측정하는 유량 측정부(미도시)와, 수소 연료차량의 수소 연료탱크로 수소를 분사해주는 노즐(미도시)과, 수소 연료차량으로의 수소 충전 중 외부 충격이 발생할 경우 부품의 손상없이 노즐과 호스 결합체를 분리할 수 있도록 구비되는 안전장치인 브레이크어웨이(미도시) 등을 포함할 수 있다. Although not shown in the drawing, the
본 실시예의 전력 수요처는, 에너지 공급부(ES)의 감압발전기(120), 연료전지(220), 에너지 수요부(ER)의 열병합발전부(300) 및 기타 에너지 생산부(900)에서 생산된 전력을 이송받아 저장하거나 각 수요처로 분배하여 공급해주는 전력 분배부(700);를 포함할 수 있다. The power demand destination of this embodiment is the power generated by the reduced
전력 분배부(700)는 잉여 전력은 저장하고, 전력 피크 때에는 저장된 전력을 각 수요처로 공급하는 전력 저장 장치(710);를 포함할 수 있다. The
또한, 전력 수요처는, 전기차로 전력을 충전해줄 수 있는 전기 충전기(600)일 수 있다. 도 1에는 한 대의 전기 충전기(600)만이 구비되는 것처럼 도시되어 있지만, 전기 충전기(600)는 1대 이상 설치될 수 있으며, 본 실시예에서는 3대의 급속 전기 충전기(600)가 설치되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다. In addition, the power demand destination may be an
본 실시예의 열병합발전부(300)는, 감압발전기(120)에서 감압된 저압 천연가스를, 제3 저압가스 라인(GL4)을 통해 이송받아, 저압 천연가스를 연료로 하여 전력과 열원을 생산할 수 있다.The
열병합발전부(300)는, 천연가스를 연소시켜 발생하는 배기가스를 작동유체로 하여 전력을 생산하는 가스터빈(미도시); 가스터빈으로부터 배출되는 폐열로 스팀을 생산하는 폐열보일러(미도시); 및 폐열보일러에서 생산된 스팀을 작동유체로 하여 전력을 생산하는 스팀터빈(미도시);을 포함할 수 있다. The
열병합발전부(300)에서 생산된 전력은 제3 전력라인(EL3)을 통해 전력 분배부(700)로 공급되거나, 또는 각 전력 수요처로 직접 공급될 수도 있다.The power produced by the
또한, 열병합발전부(300)로부터 배출되는 열원은 제3 열원라인(QL3)을 통해 열원 수요처, 즉 본 실시예서 에너지 수요 단지(800)로 공급될 수 있다. 또한, 도면에 도시되어 있지는 않지만 열병합발전부(300)로부터 배출되는 열원은 정압부(100)의 예열기(110)로 공급될 수도 있고, 수소 연료부(200)의 수소 생산부(210)로 공급될 수도 있을 것이다. In addition, the heat source discharged from the
열병합발전부(300)로부터 배출되는 열원은, 천연가스를 연소시켜 발생하는 배기가스, 폐열보일러에서 생산된 스팀, 가스터빈을 구동시킨 후 배출되는 가스터빈 배기가스 또는 스팀터빈을 구동시킨 후 배출되는 스팀터빈 응축수일 수 있다. The heat source discharged from the
본 실시예의 열병합발전부(300)는, 에너지를 생산하는 에너지 공급부(ES)로서의 역할을 수행하지만, 정압부(100)를 안전하게 운영하기 위하여, 에너지 수요부(ER)에 배치된다. The
본 실시예의 기타 에너지 생산부(900)는, 태양광 에너지, 풍력 발전 등 신재생 에너지 발전원일 수 있다. Other
기타 에너지 생산부(900)에서 생산된 전력은 제4 전력라인(EL4)을 따라 전력 분배부(700)로 이송되거나 또는 각 전력 수요처로 직접 이송될 수도 있다. Other electric power produced by the
본 실시예에서 생산된 천연가스, 전력, 수소, 열원 등의 에너지는 에너지 수요부(ER)에서 사용될 수 있을 뿐 아니라, 에너지 공급부(ES)에서 장치를 구동시키기 위해 필요한 에너지로도 사용될 수 있다. Energy such as natural gas, electric power, hydrogen, and heat generated in this embodiment can be used not only in the energy demand unit ER, but also as energy required to drive the device in the energy supply unit ES.
본 실시예에 따른 복합에너지 허브 시스템은, 상술한 바와 같이 갑압발전기(120), 연료전지(220), 열병합발전부(300) 및 기타 에너지 생성부(900) 등 적어도 3개 이상의 발전원을 포함하며, 천연가스, 수소, 열원, 전력 등 적어도 2종 이상의 에너지원을 생산할 수 있다. The hybrid energy hub system according to the present embodiment includes at least three or more power generation sources, such as a
또한, 본 실시예에 따른 복합에너지 허브 시스템은, 제어센터(CR);를 더 포함할 수 있다. 제어센터(CR)는 복합에너지 허브 시스템에 포함되는 각 장치들의 가동여부와 부하를 제어할 수 있고, 생산된 에너지를 필요로 하는 수요처로 분배하여 공급하고, 각 수요처로의 에너지 공급량을 제어하는 수단일 수 있다. In addition, the hybrid energy hub system according to the present embodiment may further include a control center (CR). The control center (CR) is a means for controlling the operation and load of each device included in the hybrid energy hub system, distributing and supplying the produced energy to the demanders that require it, and controlling the amount of energy supply to each demander. Can be
다음으로, 도 3을 참조하여, 본 실시예에 따른 전력 생산량을, 공정모사 전산모델링 프로그램을 이용하여 모사한 수치를 예시로하여 설명하기로 한다. 후술하는 공정모사의 일 실시예에 있어서, 각 지점에서의 온도, 압력, 유량 및 전력 생산량은 본 실시예에 따른 전력 효율 개선 효과를 설명하기 위한 예시적인 수치일 뿐 본 발명의 효과가 이에 한정되는 것은 아니다. Next, referring to FIG. 3, the amount of power produced according to the present embodiment will be described with reference to numerical values simulated using a process simulation computer modeling program as an example. In one embodiment of the process simulation described below, the temperature, pressure, flow rate, and power output at each point are only exemplary values for explaining the effect of improving power efficiency according to the present embodiment, and the effect of the present invention is limited thereto. It is not.
먼저, 도 3에서 'Heater 1'으로 지칭된 장치는 도 1의 예열기(110)에 해당하고, 도 3의 'FCP'로 지칭된 장치는 도 3의 연료전지(220)에 해당하고, 도 3의 'CHP'로 지칭된 장치는 도 1의 열병합발전부(300)에 해당하며, 도 3의 '1st MTG'로 지칭된 장치는 도 1의 감압발전기(120)에 해당한다. First, the device referred to as'Heater 1'in FIG. 3 corresponds to the
다만, 도 1에서는 예열기(110)와 감압발전기(120)가 1단으로 구성되는 것으로 도시되어 있으나, 도 3의 공정모사에서는 2개의 예열기(110)와 2개의 감압발전기(120)가 직렬로 구비되어 2단으로 구성되는 것을 예로 들어 실시하였다. However, in Fig. 1, the
즉, 도 3에서 'Heater 1'과 '1st MTG'는 각각 1단 예열기(110)와 1단 감압발전기(120)이고, 'Heater 2'와 '2nd MTG'는 각각 2단 예열기(110)와 2단 감압발전기(120)를 의미한다. That is, in FIG. 3,'Heater 1'and '1st MTG' are the
도 3의 제1 지점, 즉 도 1의 고압가스 라인(GL1)을 통해 1단 예열기(heater 1, 110)로 공급되는 고압 천연가스의 압력은 60 bar, 온도는 30℃이며, 유량은 25 ton/hr인 경우로 공정모사를 실시하였다. The pressure of the high-pressure natural gas supplied to the first stage preheater (
본 실시예에 따르면, 제2 지점, 즉 1단 예열기(heater 1, 110)에서 가열된 고압 천연가스의 압력은 60 bar, 온도는 65℃이다. According to this embodiment, the pressure of the high-pressure natural gas heated at the second point, that is, the first stage preheater (
제3 지점, 즉 1단 감압발전기(1st MTG, 120)에서 감압 및 냉각된 천연가스의 압력은 25 bar, 온도는 5.5℃이다. The pressure of the depressurized and cooled natural gas at the third point, that is, the first stage decompression generator (1st MTG, 120) is 25 bar, and the temperature is 5.5°C.
제4 지점, 즉 2단 예열기(heater 2, 110)에서 가열된 고압 천연가스의 압력은 25 bar, 온도는 65℃이다. The fourth point, that is, the pressure of the high-pressure natural gas heated in the two-stage preheater (
제5 지점, 즉 2단 감압발전기(2nd MTG, 120)에서 감압 및 냉각된 천연가스의 압력은 8.7 bar, 온도는 3.6℃이다. The fifth point, that is, the pressure of the natural gas depressurized and cooled in the two-stage decompression generator (2nd MTG, 120) is 8.7 bar, and the temperature is 3.6°C.
여기서, 60 bar, 30℃의 천연가스를 65℃까지 가열하기 위하여 1단 예열기(heater 1, 110)에서 소모되는 에너지(HT1)는 602.2kW이고, 25 bar, 5.5℃의 천연가스를 65℃까지 가열하기 위하여 2단 예열기(heater 2, 110)에서 소모되는 에너지(HT2)는 972.3kW로, 총 1574.5kW(=602.2kW+972.3kW)이다. Here, energy (HT1) consumed by the first stage preheater (
또한, 1단 감압발전기(1st MTG, 120)에서 천연가스를 감압시키면서 생산되는 전력은 707 kWe, 2단 감압발전기(2nd MTG, 120)에서 천연가스를 감압시키면서 생산되는 전력은 843 kWe로, 총 1550 kWe이다. In addition, the power produced by decompressing natural gas in the first stage decompression generator (1st MTG, 120) is 707 kWe, and the power produced by decompressing natural gas in the second stage decompression generator (2nd MTG, 120) is 843 kWe. It is 1550 kWe.
이때, 감압발전기(120)와 연료전지(220) 및 열병합발전부(300)를 연계 융합하지 않고 감압발전기(120)만 적용하는 경우에는, 총 1550 kWe의 전력이 생산되는 반면, 천연가스를 예열하기 위하여 총 1574.5kW의 열원이 소모되므로, 총 에너지수지 측면에서 매우 비경제적이다. At this time, when only the
그러나, 본 실시예와 같이 복합에너지 시스템을 구축하는 경우에는, 연료전지(220)에서 862kW의 열원을 회수하고, 열병합발전부(300)에서 340.5kW의 열원을 회수하여 천연가스의 예열에 필요한 열원으로 대체 사용하면서도, 연료전지(220)에서 790kWe, 열병합발전부(300)에서 200kWe의 전력을 추가로 생산할 수 있을 뿐 아니라 수소를 추가로 생산할 수 있으므로, 총 에너지수지를 계산해보면 에너지 생산 효율이 대폭 향상됨을 알 수 있다. However, in the case of constructing a composite energy system as in this embodiment, a heat source of 862 kW is recovered from the
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다. It is obvious to those of ordinary skill in the art that the present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented with various modifications or variations within the scope not departing from the technical gist of the present invention. I did it.
ES : 에너지 공급부
100 : 정압부 200 : 수소 연료부
110 : 예열기 210 : 수소 생산부
120 : 감압발전기 220 : 연료전지
ER : 에너지 수요부
300 : 열병합발전부 700 : 전력 분배부
400 : 천연가스 수요처 710 : 전력 저장 장치
500 : 수소 충전기 800 : 에너지 수요 단지
600 : 전기 충전기 900 : 기타 에너지 생성부
CR : 제어센터
GL1 : 고압가스 라인 GL2 : 제1 저압가스 라인
GL3 : 제2 저압가스 라인 GL4 : 제3 저압가스 라인
HL1 : 제1 수소라인 HL2 : 제2 수소라인
EL1 : 제1 전력라인 EL2 : 제2 전력라인
EL3 : 제3 전력라인 EL4 : 제4 전력라인
QL1 : 제1 열원라인 QL2 : 제2 열원라인
QL3 : 제3 열원라인ES: Energy supply department
100: positive pressure part 200: hydrogen fuel part
110: preheater 210: hydrogen production unit
120: decompression generator 220: fuel cell
ER: Energy demand department
300: cogeneration unit 700: power distribution unit
400: natural gas consumer 710: power storage device
500: hydrogen charger 800: energy demand complex
600: electric charger 900: other energy generating unit
CR: Control center
GL1: high pressure gas line GL2: first low pressure gas line
GL3: second low pressure gas line GL4: third low pressure gas line
HL1: first hydrogen line HL2: second hydrogen line
EL1: first power line EL2: second power line
EL3: 3rd power line EL4: 4th power line
QL1: 1st heat source line QL2: 2nd heat source line
QL3: 3rd heat source line
Claims (10)
상기 에너지 공급부에서 생산된 에너지원을 공급받아 직접 사용하거나 또는 또 다른 수요처에서 필요로 하는 형태의 에너지원을 공급하는 에너지 수요부;를 포함하고,
상기 에너지 공급부는,
상기 고압의 천연가스를 천연가스 수요처에서 요구하는 압력으로 감압시키며, 감압에너지를 전력으로 전환하여 전력을 생산하는 정압부; 및
상기 정압부에서 감압된 저압의 천연가스의 일부 또는 전부를 연료로 사용하여 수소, 전력 및 열원을 생산하는 수소 연료부;를 포함하고,
상기 에너지 수요부는,
상기 정압부에서 감압된 천연가스를 공급받는 천연가스 수요처;
상기 정압부에서 감압된 저압의 천연가스의 일부 또는 전부를 연료로 사용하여 전력과 열에너지를 생산하는 열병합발전부; 및
전력 및 열원을 필요로 하며, 주거용 단지, 상업용 단지, 산업용 단지, 공업용 단지 및 복합 단지 중 어느 하나 이상을 포함하는 에너지 수요 단지;를 포함하며,
상기 정압부에서 감압된 천연가스는 상기 천연가스 수요처, 수소 연료부 및 열병합발전부 중 어느 하나 이상으로 공급되고,
상기 에너지 공급부는, 상기 에너지 수요 단지를 거점으로 형성되어 분산발전하고, 상기 에너지 수요 단지는 상기 에너지 공급부에서 생성된 전력 및 열원을 공급받아 사용하는, 복합에너지 허브 시스템. An energy supply unit for producing at least two types of energy sources by using the high-pressure natural gas transferred from the natural gas production base as fuel; And
Including; an energy demand unit that receives the energy source produced by the energy supply unit and directly uses it or supplies an energy source in a form required by another customer.
The energy supply unit,
A positive pressure unit for reducing the high-pressure natural gas to a pressure required by a natural gas consumer and converting the reduced pressure energy into electric power to generate electric power; And
Including; a hydrogen fuel unit for producing hydrogen, electric power and heat source by using a part or all of the low pressure natural gas depressurized by the positive pressure unit as fuel,
The energy demand unit,
A natural gas consumer receiving the pressure-reduced natural gas from the static pressure unit;
A cogeneration unit for generating electric power and thermal energy by using some or all of the low pressure natural gas reduced by the positive pressure unit as fuel; And
Including; an energy demand complex that requires an electric power and heat source, and includes any one or more of a residential complex, a commercial complex, an industrial complex, an industrial complex, and a complex.
The natural gas depressurized in the static pressure unit is supplied to one or more of the natural gas consumer, the hydrogen fuel unit, and the cogeneration unit,
The energy supply unit is formed based on the energy demand complex for distributed generation, and the energy demand complex receives and uses the power and heat source generated by the energy supply unit.
상기 정압부는,
상기 고압의 천연가스를 감압시키기 전에 상기 수소 연료부로부터 배출되는 페열을 열원으로 사용하여 예열시키는 예열기; 및
상기 예열기에서 예열된 고압의 천연가스를 감압시키면서, 감압에너지를 전력으로 전환하는 감압발전기;를 포함하는, 복합에너지 허브 시스템.The method according to claim 1,
The positive pressure part,
A preheater for preheating by using waste heat discharged from the hydrogen fuel unit as a heat source before depressurizing the high-pressure natural gas; And
Containing, a composite energy hub system including; a decompression generator for converting decompression energy into electric power while decompressing the high-pressure natural gas preheated in the preheater.
상기 수소 연료부는,
상기 저압의 천연가스를 개질하여 수소를 생산하는 수소 생산부; 및
상기 수소 생산부에서 생산된 수소를 연료로 사용하여 전력을 생산하는 연료전지;를 포함하고,
상기 연료전지로부터 배출되는 폐열을 상기 예열기로 이송하는 제1 열원라인;을 더 포함하는, 복합에너지 허브 시스템.The method according to claim 2,
The hydrogen fuel part,
A hydrogen production unit for producing hydrogen by reforming the low pressure natural gas; And
Including; a fuel cell for generating electric power by using the hydrogen produced by the hydrogen production unit as fuel,
A first heat source line for transferring waste heat discharged from the fuel cell to the preheater; further comprising, a hybrid energy hub system.
상기 에너지 수요부는,
상기 에너지 공급부에서 생성된 수소와 전력을, 차량 연료로서 충전해주는 수소-전기 충전소;를 포함하는, 복합에너지 허브 시스템.The method of claim 3,
The energy demand unit,
A hydrogen-electric charging station for charging hydrogen and power generated by the energy supply unit as vehicle fuel; including, a hybrid energy hub system.
상기 수소-전기 충전소의 수소 및 전력 수요량에 따라 상기 에너지 공급부의 가동 여부 및 가동 부하를 제어하는 제어센터;를 더 포함하는, 복합에너지 허브 시스템.The method of claim 4,
A control center for controlling whether or not the energy supply unit is operated and the operating load according to the amount of hydrogen and power demand of the hydrogen-electric charging station; further comprising, a hybrid energy hub system.
상기 정압부는, 상기 감압된 천연가스가 도시가스로 이용되는 공급관리소인, 복합에너지 허브 시스템.The method according to claim 1,
The static pressure unit is a supply management station in which the reduced pressure natural gas is used as city gas, a hybrid energy hub system.
상기 열병합발전부는, 상기 천연가스를 연소시켜 생성된 배기가스를 작동유체로 하여 전력을 생산하는 가스터빈;
상기 가스터빈으로부터 배출되는 폐열로 스팀을 생산하는 폐열보일러; 및
상기 폐열보일러에서 생성된 스팀을 작동유체로 하여 전력을 생산하는 스팀터빈;을 포함하는, 복합에너지 허브 시스템.The method according to claim 1,
The cogeneration unit may include a gas turbine generating electric power using exhaust gas generated by burning the natural gas as a working fluid;
A waste heat boiler that produces steam from waste heat discharged from the gas turbine; And
Containing, a combined energy hub system; a steam turbine that generates electric power by using the steam generated by the waste heat boiler as a working fluid.
상기 수소 연료부에서 배출되는 열원을 열원 수요처로 이송하는 제1 열원라인; 및
상기 열병합발전부에서 배출되는 열원을 열원 수요처로 이송하는 제3 열원라인;을 포함하고,
상기 열원 수요처는,
상기 에너지 수요부 및 정압부를 포함하는, 복합에너지 허브 시스템.The method according to claim 1,
A first heat source line for transferring the heat source discharged from the hydrogen fuel unit to a heat source consumer; And
Including; a third heat source line for transferring the heat source discharged from the cogeneration unit to a heat source customer,
The heat source demand source is,
A hybrid energy hub system comprising the energy demanding unit and the static pressure unit.
상기 에너지 수요부는,
상기 생산된 전력을 에너지원으로 하여 구동되는 전기차에 전력을 충전해주는 전기차 충전소; 및
상기 수소 연료부에서 생산된 수소를 에너지원으로 하여 구동되는 수소차에 수소를 충전해주는 수소차 충전소;를 포함하는, 복합에너지 허브 시스템.The method according to claim 1,
The energy demand unit,
An electric vehicle charging station for charging electric power to an electric vehicle driven by using the generated electric power as an energy source; And
Containing, a hybrid energy hub system comprising; a hydrogen vehicle charging station for charging hydrogen into a hydrogen vehicle driven by using the hydrogen produced by the hydrogen fuel unit as an energy source.
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