KR102375024B1 - Sea water pumped hydro power system with wave pump - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 파력 펌프 보조형 해수 양수발전 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 해양 수중 공간을 활용하여 해수의 유입 및 배출 과정을 통해 전력을 저장하였다가 원하는 시간에 사용하기 위한 파력 펌프 보조형 해수 양수발전 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a wave-pump-assisted seawater pumping power generation system, and more particularly, to a wave-power pump-assisted seawater pumping for use at a desired time after storing electric power through the process of inflow and discharge of seawater by utilizing the marine underwater space It is about the power generation system.
대규모의 전력 에너지저장을 위해서 기존에 활용 중인 기술로 양수발전 기술이 있다. 양수발전은 육지에서 산과 강의 낙차를 이용하여 강의 물을 산 정상의 상류 저수지에 양수 저장하였다가 필요 시 방류하여 발전하는 수력발전식 저장 기술로 개발 입지에 한계가 있어 해양공간에 양수발전을 적용하기 위한 기술이 제시되고 있다. For large-scale power energy storage, there is a pumped-water power generation technology as a technology currently being used. Pumped pumped power generation is a hydroelectric storage technology that uses the fall of a mountain and a river on land to pump water from the river in an upstream reservoir at the top of the mountain, and then releases it when necessary to generate power. technology is being presented.
기존의 해수를 이용하는 양수발전으로 해안가 고지대에 저류지를 만들어 해수를 양수하여 저장하는 양수발전 개념이 제시된 바 있으나, 이 역시 적용 가능한 입지가 제한적이며 주변에 미치는 환경영향이 크기 때문에 실용화에 어려움이 있다. Although the concept of pumped-up power generation in which seawater is pumped and stored by creating a reservoir in the coastal highlands with the existing pumped-water power generation using seawater has been proposed, it is also difficult to put into practical use because the applicable location is limited and the environmental impact on the surrounding area is large.
유럽 등에서는 해저지반에 자중으로 안착시키는 중력식 콘크리트 구체 구조물에 해수의 유입 및 배출을 통해 전력을 저장하는 개념을 제시한 바 있으나, 수심 500 m 이상의 대수심 지역에서 효용성이 있어 국내에서는 서해 및 남해에서 대규모 개발이 예상되는 해상풍력단지와 연계할 수 있는 천해형 해수 양수발전 기술이 필요하다. In Europe, etc., the concept of storing electricity through inflow and discharge of seawater to a gravity-type concrete spherical structure that is seated on the seabed by its own weight has been proposed. A shallow sea-type seawater pumped-up power generation technology that can be linked with an offshore wind farm that is expected to be developed on a large scale is needed.
최근 대규모 해상풍력 및 수상태양광 등의 개발이 활발하게 추진되고 있어, 해양에서의 대규모 재생에너지단지 연계형 에너지저장 기술의 수요가 커지고 있다. Recently, the development of large-scale offshore wind power and floating solar power is being actively promoted, and the demand for energy storage technology linked to large-scale renewable energy complexes in the ocean is growing.
따라서 실용적인 해양 에너지저장 기술의 마련이 필요한 실정이다. Therefore, it is necessary to prepare practical marine energy storage technology.
본 발명은 대규모 재생에너지의 안정적 공급을 위하여 대용량 에너지저장 기술이 필요하므로 입지 제약이 상대적으로 작은 해양공간을 활용한 에너지저장 기술의 확보를 위하여 대부분의 근해 영역에 용이하게 적용이 가능한 해수 양수발전 시스템을 마련하고자, 조위차와 파랑을 이용하여 양수발전 효율을 향상시킬 수 있는 파력 펌프 보조형 해수 양수발전 시스템을 제공하는데 있다.Since the present invention requires a large-capacity energy storage technology for the stable supply of large-scale renewable energy, a seawater pumped-water power generation system that can be easily applied to most offshore areas to secure energy storage technology using a relatively small marine space It is to provide a wave-pump-assisted seawater pumped-water power generation system that can improve the efficiency of pumped-up power generation by using tides and waves.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 파력 펌프 보조형 해수 양수발전 시스템은, 해저면에 설치되는 해수 저장조와, 상기 해수 저장조의 일측에 설치되어 상기 해수 저장조의 내외부로 해수가 유출입하도록 안내하는 해수 유출입 관로와, 상기 해수 유출입 관로의 상부 일측에 설치되어 양수 시 상기 해수 저장조 내부 해수가 상기 해수 유출입 관로를 통해 유출되거나 발전 시 해수가 상기 해수 유출입 관로를 통해 상기 해수 저장조 내부로 유입되도록 펌프 수차를 구비한 발전기와, 상기 해수 저장조의 상부 일측에 설치되어 상기 해수 저장조 내부가 통기되는 공기 유출입 통기관과, 상기 해수 저장조의 내부와 통로가 연결되고 부력에 의해 떠있는 상태로 파력에 의해 가동될 때 상기 해수 저장조 내부의 해수를 수시로 배출시키는 파력 펌프를 포함하되,
상기 파력 펌프는, 상기 해수 저장조의 측면 일측 외부에서 상기 해수 저장조 내부의 바닥까지 인접하도록 관통하는 수로관과, 측면 하부 일측에 상기 수로관의 상단이 연결되고 측면 하부 타측에 탱크 배출관이 연결되도록 해수면 아래에 떠있는 실린더 탱크와, 상기 실린더 탱크의 상면 중앙을 관통하여 하부가 상기 실린더 탱크 안에서 왕복 운동하는 피스톤과, 상기 피스톤의 상단에 연결되어 해수면의 파고 높이차에 의해 상하 이동하면서 상기 피스톤을 상하 왕복 운동시키는 부력체로 구성되고,
상기 수로관의 상부 끝단과 상기 탱크 배출관은 상기 실린더 탱크의 양 측면을 각각 관통하여 상기 실린더 탱크 내부에서 일정 간격을 유지하면서 동일한 높이로 수평되게 배치되는 것을 특징으로 한다.The wave power pump-assisted type seawater pumped power generation system according to an embodiment of the present invention for solving the above technical problem is a seawater storage tank installed on the seabed, and a seawater storage tank installed at one side of the seawater storage tank to flow in and out of the seawater storage tank a seawater inflow and outflow pipeline guiding to A generator having a pump water wheel so as to be possible, an air inlet and outlet vent pipe installed at an upper side of the seawater storage tank to ventilate the seawater storage tank, and a passage connected to the inside of the seawater storage tank and floating by buoyancy. Including a wave power pump for discharging the seawater inside the seawater storage tank from time to time when it is operated,
The wave power pump includes a waterway pipe penetrating from the outside of one side of the seawater storage tank to the bottom inside the seawater storage tank, the upper end of the waterway pipe is connected to one side of the lower side, and the tank discharge pipe is connected to the other side of the lower side below the sea level. A floating cylinder tank, a piston whose lower part passes through the center of the upper surface of the cylinder tank and reciprocates in the cylinder tank, and the piston connected to the upper end of the piston and moving up and down due to the difference in the height of the sea level while moving the piston up and down It is composed of a buoyant body,
The upper end of the water pipe and the tank discharge pipe pass through both sides of the cylinder tank, respectively, and are horizontally disposed at the same height while maintaining a predetermined interval inside the cylinder tank.
다른 실시예로서, 본 발명의 해수 유출입 관로는, 일측 개구단이 상기 해수 저장조 내부 바닥과 인접하도록 하부를 향해 설치되고, 타측 개구단이 상기 해수 저장조 외부에 대해 해저면으로부터 일정 높이에 위치하도록 하부를 향해 설치되고, 상부 유턴부 중앙 내외부에 상기 펌프 수차와 상기 발전기가 설치되는 것을 특징으로 한다.As another embodiment, the seawater inlet and outlet pipe of the present invention is installed toward the bottom so that one open end is adjacent to the bottom of the seawater storage tank, and the other open end is located at a certain height from the sea floor with respect to the outside of the seawater storage tank. is installed toward, and the pump water wheel and the generator are installed inside and outside the center of the upper U-turn part.
다른 실시예로서, 본 발명의 공기 유출입 통기관의 상부 일측에는 상기 공기 유출입 통기관의 통로 개폐하는 밸브가 설치되는 것을 특징으로 한다.As another embodiment, it is characterized in that the valve for opening and closing the passage of the air inlet and outlet vent pipe is installed on one side of the upper side of the air inlet and outlet vent pipe of the present invention.
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다른 실시예로서, 본 발명의 수로관의 상부는 상기 실린더 탱크의 하부 측면 일측을 관통하여 실린더 탱크 내부로 돌출되고, 상기 수로관의 상부 끝단에는 상기 피스톤의 상승 시 상기 수로관의 통로를 개방하고 피스톤이 하강 시 수로관의 통로를 폐쇄하는 제1 수문이 설치되는 것을 특징으로 한다.As another embodiment, the upper part of the water pipe of the present invention protrudes into the cylinder tank through one side of the lower side of the cylinder tank, and at the upper end of the water pipe, when the piston is raised, the passage of the water pipe is opened and the piston is lowered. It is characterized in that the first sluice gate that closes the passage of the city waterway pipe is installed.
다른 실시예로서, 본 발명의 탱크 배출관은 상기 실린더 탱크 하부 측면 타측을 관통하여 외부로 돌출되고, 상기 탱크 배출관의 외부로 돌출된 끝단에는 상기 피스톤의 상승 시 상기 탱크 배출관의 통로를 개방하고 피스톤이 하강 시 탱크 배출관의 통로를 폐쇄하는 제2 수문이 설치되는 것을 특징으로 한다.As another embodiment, the tank discharge pipe of the present invention protrudes through the other side of the lower side of the cylinder tank, and at the protruding end of the tank discharge pipe, the passage of the tank discharge pipe is opened when the piston is raised, and the piston is It is characterized in that a second sluice gate is installed to close the passage of the tank discharge pipe when descending.
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다른 실시예로서, 본 발명의 제1 수문과 제2 수문은 상부 힌지점을 중심으로 한쪽 방향으로만 상하 개폐되는 여닫이식인 것을 특징으로 한다.As another embodiment, the first sluice gate and the second sluice gate of the present invention are characterized in that the opening and closing type is opened and closed in only one direction around the upper hinge point.
다른 실시예로서, 본 발명의 파력 펌프는 고저조위 변화에도 상기 부력체가 해수면에 위치하도록 상기 실린더 탱크 외부 바닥 중앙과 해수 저장조의 측면 일측을 연결하는 연결와이어가 설치되는 것을 특징으로 한다.As another embodiment, the wave power pump of the present invention is characterized in that a connection wire connecting the center of the outer bottom of the cylinder tank and one side of the side of the seawater storage tank is installed so that the buoyancy body is located at the sea level even when the high and low tide changes.
다른 실시예로서, 본 발명의 실린더 탱크 상부 외측면에는 상기 실린더 탱크가 해수면 아래에 수평을 유지하면서 떠있도록 밸런스를 잡아주는 부력 저항 날개가 설치되는 것을 특징으로 한다.As another embodiment, the cylinder tank upper outer surface of the present invention is characterized in that the buoyancy resistance wing is installed to hold the balance so that the cylinder tank floats while maintaining a horizontal level below the sea level.
다른 실시예로서, 본 발명의 피스톤은, 상기 부력체가 상단에 연결되는 피스톤로드와, 상기 피스톤로드의 하단에 연결되어 상기 실린더 탱크 내벽을 타고 상하 왕복 운동하는 피스톤헤드로 구성된 것을 특징으로 한다.As another embodiment, the piston of the present invention is characterized in that it is composed of a piston rod connected to the upper end of the buoyancy body, and a piston head connected to the lower end of the piston rod and reciprocating up and down on the inner wall of the cylinder tank.
다른 실시예로서, 본 발명의 해수 저장조의 상면 일측에는 풍력발전장치와 태양광발전장치가 설치되는 것을 특징으로 한다.As another embodiment, a wind power generator and a photovoltaic device are installed on one side of the upper surface of the seawater storage tank of the present invention.
본 발명의 파력 펌프 보조형 해수 양수발전 시스템은 변동성 재생에너지 발전원의 증가에 따라 전력공급 안정화를 위한 대용량 에너지저장 설비가 필요하며, 해수 양수발전 시스템을 통해 대책 마련이 가능하다. 기존 육상 양수발전의 입지한계에 의한 신규 건설 어려움을 해수 양수발전을 통해 극복할 수 있다. 국가의 신재생에너지 보급 정책에 따라 향후 대규모 해상풍력단지가 지속적으로 건설됨에 따라 본 발명에서 제시하는 해수 양수발전 시스템을 해상풍력단지에 인접하여 연계 구축함으로써 육해상 구간의 전력계통 보강 대책문제를 동시에 해결할 수 있는 효과가 있다.The wave-power pump-assisted seawater pumped power generation system of the present invention requires a large-capacity energy storage facility for stabilizing power supply in accordance with the increase of volatile renewable energy power generation sources, and countermeasures can be prepared through the seawater pumped pumping power generation system. The difficulty of new construction due to the location limitations of existing onshore pumped-water power generation can be overcome through sea-water pumped-water power generation. As large-scale offshore wind farms continue to be built in the future according to the national renewable energy supply policy, the seawater pumped pumped power generation system presented in the present invention is connected and built adjacent to offshore wind farms, thereby solving the problem of strengthening the power system in the land and sea sections at the same time. There is a solvable effect.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파력 펌프 보조형 해수 양수발전 시스템을 이용한 양수 시 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파력 펌프 보조형 해수 양수발전 시스템을 이용한 발전 시 구성도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파력 펌프의 작동 원리를 설명하기 위한 구성도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 해양 재생에너지 복합 플랫폼을 설명하기 위한 구성도이다. 1 is a configuration diagram when pumping water using a wave power pump-assisted seawater pumped water power generation system according to an embodiment of the present invention;
2 is a configuration diagram during power generation using a wave power pump-assisted seawater pumped water power generation system according to an embodiment of the present invention;
3 is a configuration diagram for explaining the principle of operation of a wave power pump according to an embodiment of the present invention;
4 is a configuration diagram for explaining a marine renewable energy complex platform according to another embodiment of the present invention.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.In order to fully understand the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings 1 to 4 . Embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described in detail below. Accordingly, the shapes of elements in the drawings may be exaggerated to emphasize a clearer description. It should be noted that the same components in each drawing are sometimes illustrated with the same reference numerals. Detailed descriptions of well-known functions and configurations determined to unnecessarily obscure the gist of the present invention will be omitted.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파력 펌프 보조형 해수 양수발전 시스템을 이용한 양수 시 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파력 펌프 보조형 해수 양수발전 시스템을 이용한 발전 시 구성도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파력 펌프의 작동 원리를 설명하기 위한 구성도이다.1 is a diagram illustrating the configuration of pumping water using a wave power pump-assisted seawater pumped water power generation system according to an embodiment of the present invention, and FIG. It is a configuration diagram, Figure 3 is a configuration diagram for explaining the operating principle of the wave power pump according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 파력 펌프 보조형 해수 양수발전 시스템은, 해저면에 설치되는 해수 저장조(10)와, 상기 해수 저장조(10)의 일측에 설치되어 상기 해수 저장조(10)의 내외부로 해수가 유출입하도록 안내하는 해수 유출입 관로(20)와, 상기 해수 유출입 관로(20)의 상부 일측에 설치되어 양수 시 상기 해수 저장조(10) 내부 해수가 상기 해수 유출입 관로(20)를 통해 유출되거나 발전 시 해수가 상기 해수 유출입 관로(20)를 통해 상기 해수 저장조(10) 내부로 유입되도록 펌프 수차(32)를 구비한 발전기(30)와, 상기 해수 저장조(10)의 상부 일측에 설치되어 상기 해수 저장조(10) 내부가 통기되는 공기 유출입 통기관(40)과, 상기 해수 저장조(10)의 내부와 통로가 연결되고 부력에 의해 떠있는 상태로 파력에 의해 가동될 때 상기 해수 저장조(10) 내부의 해수를 수시로 배출시키는 파력 펌프(50)를 포함하여 이루어져 있다. 1 to 3, the wave power pump-assisted type seawater pumped water power generation system according to an embodiment of the present invention includes a
즉, 상기 해수 저장조(10)는 원형의 콘크리트 또는 강구조물로 제작되어 해저면에 설치되는 것으로서, 필요로 하는 에너지저장 용량에 따라 해수 저장조(10)의 크기가 결정된다. That is, the
상기 해수 유출입 관로(20)는 원형관 또는 직사각형관 형태로 제작되는 것으로서, 설치 대상위치의 수위변화 범위를 고려하여 해수 유출입 관로(20)의 길이를 결정하며, 저장 용량과 상기 펌프 수차(32) 및 발전기(30) 용량에 따라 해수 유출입 관로(20)의 크기와 수량을 결정하고 다수의 해수 유출입 관로(20)를 병렬로 구성할 수도 있다. The seawater inflow and
상기 해수 유출입 관로(20)는 역유(U)자 형태로 이루어진 것으로서, 일측 개구단(22)이 상기 해수 저장조(10) 내부 바닥과 인접하도록 하부를 향해 설치되고, 타측 개구단(24)이 상기 해수 저장조(10) 외부에 대해 해저면으로부터 일정 높이에 위치하도록 하부를 향해 설치되며, 상부 유턴부(26) 중앙 내외부에 상기 펌프 수차(32)와 발전기(30)가 설치되어 있다. The seawater inflow and
상기 공기 유출입 통기관(40)은 상기 해수 저장조(10) 내외부로 해수가 원활하게 유입 및 배출이 될 수 있도록 적정 크기의 공기 유출입가 형성되고, 상부 일측에 공기 유출입 통기관(40)의 통로 개폐하는 밸브(42)가 설치되는 것이 바람직하다. The air inlet and
상기 파력 펌프(50)는, 상기 해수 저장조(10)의 측면 일측 외부에서 해수 저장조(10) 내부의 바닥까지 인접하도록 관통하는 수로관(51)과, 측면 하부 일측에 상기 수로관(51)의 상단이 연결되고 측면 하부 타측에 탱크 배출관(52)이 연결되도록 해수면 아래에 떠있는 실린더 탱크(53)와, 상기 실린더 탱크(53)의 상면 중앙을 관통하여 하부가 상기 실린더 탱크(53) 안에서 왕복 운동하는 피스톤(54)과, 상기 피스톤(54)의 상단에 연결되어 해수면의 파고 높이차에 의해 상하 이동하면서 상기 피스톤(54)을 상하 왕복 운동시키는 부력체(55)로 구성되어 있다. The
이때, 상기 파력 펌프(50)는 고저조위 변화에도 상기 부력체(55)가 해수면에 위치하도록 상기 실린더 탱크(53) 외부 바닥 중앙과 해수 저장조(10)의 측면 일측을 연결하는 연결와이어(56)가 설치되어 있다. At this time, the
상기 수로관(51)의 상부 끝단은 상기 실린더 탱크(53)의 하부 측면 일측을 관통하여 실린더 탱크(53) 내부로 돌출되고, 상기 상부 끝단에는 상기 피스톤(54)의 상승 시 상기 수로관(51)의 통로를 개방하고 피스톤(54)이 하강 시 수로관(51)의 통로를 폐쇄하는 제1 수문(51a)이 설치되어 있다. The upper end of the
상기 탱크 배출관(52)은 상기 실린더 탱크(53) 하부 측면 타측을 관통하여 상기 실린더 탱크(53) 외부로 돌출되고, 상기 외부로 돌출된 끝단에는 상기 피스톤(54)의 상승 시 상기 탱크 배출관(52)의 통로를 개방하고 피스톤(54)이 하강 시 탱크 배출관(52)의 통로를 폐쇄하는 제2 수문(52a)이 설치되어 있다. The
상기 수로관(51)의 상부 끝단과 상기 탱크 배출관(52)은 상기 실린더 탱크(53)의 양 측면을 각각 관통하여 상기 실린더 탱크(53) 내부에서 일정 간격을 유지하면서 동일한 높이로 수평되게 배치되는 것이 바람직하다. The upper end of the
상기 제1 수문(51a)과 제2 수문(52a)은 상부 힌지점을 중심으로 한쪽 방향으로만 상하 개폐되는 여닫이식으로 구성하는 것이 바람직하다. The first sluice gate (51a) and the second sluice gate (52a) are preferably configured in an opening and closing type that opens and closes up and down in only one direction around the upper hinge point.
상기 실린더 탱크(53) 상부 외측면에는 실린더 탱크(53)가 해수면 아래에 수평을 유지하면서 떠있도록 밸런스를 잡아주는 부력 저항 날개(53a)가 설치되어 있다.A
상기 피스톤(54)은 상단에 상기 부력체(55)가 연결되는 피스톤로드(54a)와, 상기 피스톤로드(54a)의 하단에 연결되어 상기 실린더 탱크(53) 내벽을 타고 상하 왕복 운동하는 피스톤헤드(54b)로 구성되어 있다.The
이와 같이 구성된 본 발명은 도 1과 같은 양수 시의 운전 방식에 따라 잉여전력이 발생하여 저장이 필요한 경우, 잉여전력을 이용하여 펌프 수차(32)를 가동하면 해수 저장조(10) 내부의 해수가 해수 유출입 관로(20)를 따라 해수 저장조(10) 외부로 배출하여 비워둔다. In the present invention configured as described above, when surplus power is generated according to the operation method during pumping as shown in FIG. 1 and storage is required, when the
그리고, 해수 저장조(10) 내 해수의 배출이 완료되면 수로관(51)의 제1 수문(51a)과 탱크 배출관(52)의 제2 수문(52a) 및 공기 유출입 통기관(40)의 밸브(42)를 닫아 필요 시까지 비워진 해수 저장조(10)를 유지한다. And, when the discharge of seawater in the
즉, 양수 시 저조위 시점을 이용하여 해수 저장조(10) 내외부 수위차가 작을 때 양수를 하여 양수에 소모되는 전력을 줄일 수 있다. That is, when the water level difference between the inside and outside of the
그러나, 전력생산이 필요한 때에는 도 2와 같이 수로관(51)의 제1 수문(51a)과 탱크 배출관(52)의 제2 수문(52a) 및 공기 유출입 통기관(40)의 밸브(42)를 개방하고 해수 저장조(10) 내외부의 수위차에 의하여 외부에서 내부로 유입되는 유량을 이용하여 펌프 수차(32) 및 발전기(30)를 가동하고 전력을 생산한다. However, when power generation is required, the
이때, 해수 유출입 관로(20) 내에 해수가 채워져 있지 않은 경우 해수 저장조(10) 외부의 해수가 내부로 유입될 수 있도록 초기 기동을 위해 펌프 수차(32)를 취수 모드로 일시적으로 가동할 필요가 있으며, 해수 유출입 관로(20)가 만관되어 사이폰 효과에 의해 유입이 시작되면 발전 모드로 운전한다. 수위차가 클수록 발전 효율이 높기 때문에 고조위 시점을 이용하면 유리하며, 발전이 가능한 해수 저장조(10) 내외부의 수위차 범위 내에서 충분히 전력을 생산한다.At this time, if the seawater is not filled in the seawater inlet and
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 파력 펌프(50)를 함께 이용하면 양수 시 소모전력을 줄이고, 발전 시 수위차를 확대하여 발전량을 증가시킴으로써 전체 양수발전 효율을 향상할 수 있다. As shown in FIGS. 1 to 3 , when the
즉, 파력 펌프(50) 적용 시 최적 용량과 수량은 효율 증가에 따른 이득과 제반 비용을 고려하여 결정한다. 이와 같이 파력 펌프(50)는 해수 저장조(10) 내부의 해수를 수시로 양수하여 배출시키는 역할을 하며, 해수면에 위치하는 부력체(55)가 파도의 상하 움직임에 따라 피스톤(54)을 상하 왕복 운동하도록 하는 역할을 하여 양수 파력 펌프(50)로 작동을 한다. That is, when the
이때, 파력 펌프(50)는 도 3에 표시된 바와 같이, 부력체(55), 피스톤(54), 실린더 탱크(53), 부력 저항 날개(53a), 한쪽 방향으로만 개폐되는 수로관(51)의 제1 수문(51a)과 탱크 배출관(52)의 제2 수문(52a)으로 구성되어 있기 때문에 고저조위 변화에도 부력체(55)가 해수면에 위치할 수 있도록 유연한 연결와이어(56)에 의해 해수 저장조(10)와 실린더 탱크(53)를 연결하며, 부력체(55)와 실린더 탱크(53) 간의 상대 운동 효과를 증대시키기 위하여 넓은 평면을 가지는 부력 저항 날개(53a)가 실린더 탱크(53) 상부 외측면에 위치한다. At this time, the
그리고, 피스톤(54)는 항상 일방향으로 양수하여 해수 저장조(10) 내의 해수를 배출하는 것이 목적이므로, 도 3에 표시한 화살표 방향과 같이 수로관(51)의 제1 수문(51a) 및 탱크 배출관(52)의 제2 수문(52a)이 한쪽 방향으로만 개폐되는 역할에 의해 해수 저장조(10) 내의 해수가 수로관(51), 실린더 탱크(53), 탱크 배출관(52)을 통해 한방향으로 해수가 흐르도록 한다.And, since the purpose of the
다음으로, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 해양 재생에너지 복합 플랫폼을 설명하기 위한 구성도이다. Next, Figure 4 is a configuration diagram for explaining the marine renewable energy complex platform according to another embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 파력 펌프 보조형 해수 양수발전 시스템은, 해양 재생에너지 복합 플랫폼으로서 활용될 수 있도록 해수 저장조(10)의 외부 상면 일측에 풍력발전장치(70)와 태양광발전장치(80)를 설치하여 재생에너지원에 의해 생산된 전력을 저장할 수 있도록 상호 연계 운전할 수도 있다. Referring to FIG. 4 , the wave power pump-assisted seawater pumped water power generation system according to another embodiment of the present invention is a
한편, 본 발명은 상술한 실시예로만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 기술사상 역시 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 한다.On the other hand, the present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be implemented with modifications and variations without departing from the gist of the present invention, and the technical idea to which such modifications and variations are applied also falls within the scope of the following claims. have to see
10 : 해수 저장조 20 : 해수 유출입 관로
22 : 일측 개구단 24 : 타측 개구단
26 : 유턴부 30 : 발전기
32 : 펌프 수차 40 : 공기 유출입 통기관
42 : 밸브 50 : 파력 펌프
51 : 수로관 51a : 제1 수문
52 : 탱크 배출관 52a : 제2 수문
53 : 실린더 탱크 53a : 부력 저항 날개
54 : 피스톤 54a : 피스톤로드
54b : 피스톤헤드 55 : 부력체
56 : 연결와이어 70 : 풍력발전장치
80 : 태양광발전장치10: seawater storage tank 20: seawater inflow pipe
22: one open end 24: the other open end
26: U-turn unit 30: generator
32: pump aberration 40: air inlet and outlet vent pipe
42: valve 50: wave power pump
51:
52:
53:
54:
54b: piston head 55: buoyancy body
56: connection wire 70: wind power generator
80: solar power generation device
Claims (12)
상기 해수 저장조(10)의 일측에 설치되어 상기 해수 저장조(10)의 내외부로 해수가 유출입하도록 안내하는 해수 유출입 관로(20)와,
상기 해수 유출입 관로(20)의 상부 일측에 설치되어 양수 시 상기 해수 저장조(10) 내부 해수가 상기 해수 유출입 관로(20)를 통해 유출되거나 발전 시 해수가 상기 해수 유출입 관로(20)를 통해 상기 해수 저장조(10) 내부로 유입되도록 펌프 수차(32)를 구비한 발전기(30)와,
상기 해수 저장조(10)의 상부 일측에 설치되어 상기 해수 저장조(10) 내부가 통기되는 공기 유출입 통기관(40)과,
상기 해수 저장조(10)의 내부와 통로가 연결되고 부력에 의해 떠있는 상태로 파력에 의해 가동될 때 상기 해수 저장조(10) 내부의 해수를 수시로 배출시키는 파력 펌프(50)를 포함하되,
상기 파력 펌프(50)는,
상기 해수 저장조(10)의 측면 일측 외부에서 상기 해수 저장조(10) 내부의 바닥까지 인접하도록 관통하는 수로관(51)과,
측면 하부 일측에 상기 수로관(51)의 상단이 연결되고 측면 하부 타측에 탱크 배출관(52)이 연결되도록 해수면 아래에 떠있는 실린더 탱크(53)와,
상기 실린더 탱크(53)의 상면 중앙을 관통하여 하부가 상기 실린더 탱크(53) 안에서 왕복 운동하는 피스톤(54)과,
상기 피스톤(54)의 상단에 연결되어 해수면의 파고 높이차에 의해 상하 이동하면서 상기 피스톤(54)을 상하 왕복 운동시키는 부력체(55)로 구성되고,
상기 수로관(51)의 상부 끝단과 상기 탱크 배출관(52)은 상기 실린더 탱크(53)의 양 측면을 각각 관통하여 상기 실린더 탱크(53) 내부에서 일정 간격을 유지하면서 동일한 높이로 수평되게 배치되는 것을 특징으로 하는 파력 펌프 보조형 해수 양수발전 시스템.A seawater storage tank (10) installed on the seabed, and
A seawater inflow and outflow pipe 20 installed on one side of the seawater storage tank 10 to guide seawater in and out of the seawater storage tank 10;
The seawater inside the seawater storage tank 10 is installed on one side of the upper side of the seawater inlet and outlet pipe 20 and when pumped, the seawater flows out through the seawater inflow pipe 20, or when power is generated, seawater passes through the seawater inflow pipe 20. A generator 30 having a pump water wheel 32 so as to flow into the storage tank 10, and
An air inlet and outlet vent pipe 40 installed on an upper side of the seawater storage tank 10 to ventilate the inside of the seawater storage tank 10;
A wave power pump 50 for discharging the seawater inside the seawater storage tank 10 from time to time when the passage is connected to the inside of the seawater storage tank 10 and operated by wave power in a floating state by buoyancy,
The wave power pump 50,
A water channel 51 penetrating so as to be adjacent to the bottom of the seawater storage tank 10 from the outside of one side of the side of the seawater storage tank 10,
A cylinder tank 53 floating below sea level so that the upper end of the water channel 51 is connected to one side of the lower side and the tank discharge pipe 52 is connected to the other side of the lower side,
A piston (54) whose lower part reciprocates in the cylinder tank (53) through the center of the upper surface of the cylinder tank (53);
It is connected to the upper end of the piston 54 and is composed of a buoyancy body 55 that moves the piston 54 up and down and reciprocates up and down by the height difference of the sea level,
The upper end of the water pipe 51 and the tank discharge pipe 52 pass through both sides of the cylinder tank 53 and are horizontally disposed at the same height while maintaining a predetermined interval inside the cylinder tank 53 A wave-pump-assisted seawater pumping power generation system characterized by the
상기 해수 유출입 관로(20)는,
일측 개구단(22)이 상기 해수 저장조(10) 내부 바닥과 인접하도록 하부를 향해 설치되고,
타측 개구단(24)이 상기 해수 저장조(10) 외부에 대해 해저면으로부터 일정 높이에 위치하도록 하부를 향해 설치되고,
상부 유턴부(26) 중앙 내외부에 상기 펌프 수차(32)와 상기 발전기(30)가 설치되는 것을 특징으로 하는 파력 펌프 보조형 해수 양수발전 시스템.The method according to claim 1,
The seawater inlet and outlet pipe 20 is,
One opening end 22 is installed toward the bottom so as to be adjacent to the bottom of the seawater storage tank 10,
The other open end 24 is installed downward to be located at a certain height from the sea floor with respect to the outside of the seawater storage tank 10,
Wave power pump-assisted type seawater pumping power generation system, characterized in that the pump water wheel 32 and the generator 30 are installed inside and outside the center of the upper U-turn part 26.
상기 공기 유출입 통기관(40)의 상부 일측에는 상기 공기 유출입 통기관(40)의 통로 개폐하는 밸브(42)가 설치되는 것을 특징으로 하는 파력 펌프 보조형 해수 양수발전 시스템.The method according to claim 1,
Wave power pump-assisted type seawater pumping power generation system, characterized in that a valve 42 for opening and closing the passage of the air inlet and outlet vent pipe 40 is installed on one upper side of the air inlet and outlet vent pipe 40.
상기 수로관(51)의 상부는 상기 실린더 탱크(53)의 하부 측면 일측을 관통하여 실린더 탱크(53) 내부로 돌출되고,
상기 수로관(51)의 상부 끝단에는 상기 피스톤(54)의 상승 시 상기 수로관(51)의 통로를 개방하고 피스톤(54)이 하강 시 수로관(51)의 통로를 폐쇄하는 제1 수문(51a)이 설치되는 것을 특징으로 하는 파력 펌프 보조형 해수 양수발전 시스템.The method according to claim 1,
The upper part of the water pipe 51 passes through one side of the lower side of the cylinder tank 53 and protrudes into the cylinder tank 53,
At the upper end of the water pipe 51, a first sluice gate 51a that opens the passage of the water tube 51 when the piston 54 rises and closes the passage of the water tube 51 when the piston 54 descends. Wave power pump-assisted seawater pumping power generation system, characterized in that it is installed.
상기 탱크 배출관(52)은 상기 실린더 탱크(53) 하부 측면 타측을 관통하여 외부로 돌출되고,
상기 탱크 배출관(52)의 외부로 돌출된 끝단에는 상기 피스톤(54)의 상승 시 상기 탱크 배출관(52)의 통로를 개방하고 피스톤(54)이 하강 시 탱크 배출관(52)의 통로를 폐쇄하는 제2 수문(52a)이 설치되는 것을 특징으로 하는 파력 펌프 보조형 해수 양수발전 시스템.6. The method of claim 5,
The tank discharge pipe 52 protrudes to the outside through the other side of the lower side of the cylinder tank 53,
At the end protruding to the outside of the tank discharge pipe 52, the passage of the tank discharge pipe 52 is opened when the piston 54 rises, and the passage of the tank discharge pipe 52 is closed when the piston 54 descends. 2 sluice gate (52a) is a wave power pump-assisted type seawater pumping power generation system, characterized in that it is installed.
상기 제1 수문(51a)과 제2 수문(52a)은 상부 힌지점을 중심으로 한쪽 방향으로만 상하 개폐되는 여닫이식인 것을 특징으로 하는 파력 펌프 보조형 해수 양수발전 시스템.7. The method of claim 6,
The first sluice gate (51a) and the second sluice gate (52a) is a wave power pump-assisted seawater pumping power generation system, characterized in that it is an opening and closing type that opens and closes up and down only in one direction around the upper hinge point.
상기 파력 펌프(50)는 고저조위 변화에도 상기 부력체(55)가 해수면에 위치하도록 상기 실린더 탱크(53) 외부 바닥 중앙과 해수 저장조(10)의 측면 일측을 연결하는 연결와이어(56)가 설치되는 것을 특징으로 하는 파력 펌프 보조형 해수 양수발전 시스템.The method according to claim 1,
The wave power pump 50 has a connection wire 56 connecting the center of the outer bottom of the cylinder tank 53 and one side of the seawater storage tank 10 so that the buoyancy body 55 is located at the sea level even when the high and low tide changes. Wave power pump-assisted seawater pumping power generation system, characterized in that it is.
상기 실린더 탱크(53) 상부 외측면에는 상기 실린더 탱크(53)가 해수면 아래에 수평을 유지하면서 떠있도록 밸런스를 잡아주는 부력 저항 날개(53a)가 설치되는 것을 특징으로 하는 파력 펌프 보조형 해수 양수발전 시스템.The method according to claim 1,
Wave power pump-assisted type sea water pumping power generation, characterized in that a buoyancy resistance blade (53a) is installed on the upper outer surface of the cylinder tank (53) to balance the cylinder tank (53) while maintaining a horizontal level below the sea level system.
상기 피스톤(54)은,
상기 부력체(55)가 상단에 연결되는 피스톤로드(54a)와,
상기 피스톤로드(54a)의 하단에 연결되어 상기 실린더 탱크(53) 내벽을 타고 상하 왕복 운동하는 피스톤헤드(54b)로 구성된 것을 특징으로 하는 파력 펌프 보조형 해수 양수발전 시스템.The method according to claim 1,
The piston 54 is
and a piston rod 54a to which the buoyancy body 55 is connected to the upper end,
Wave power pump-assisted type seawater pumping power generation system, characterized in that it is connected to the lower end of the piston rod (54a) and consists of a piston head (54b) that rides on the inner wall of the cylinder tank (53) and reciprocates up and down.
상기 해수 저장조(10)의 상면 일측에는 풍력발전장치(70)와 태양광발전장치(80)가 설치되는 것을 특징으로 하는 파력 펌프 보조형 해수 양수발전 시스템.The method according to claim 1,
A wind power generator 70 and a photovoltaic power generation device 80 are installed on one side of the upper surface of the seawater storage tank 10.
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|---|---|---|---|
| KR1020200160292A KR102375024B1 (en) | 2020-11-25 | 2020-11-25 | Sea water pumped hydro power system with wave pump |
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| KR102375024B1 true KR102375024B1 (en) | 2022-03-17 |
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| KR (1) | KR102375024B1 (en) |
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| KR101642948B1 (en) * | 2015-04-24 | 2016-07-26 | 한국전력기술 주식회사 | Off-shore floating power generation |
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2020
- 2020-11-25 KR KR1020200160292A patent/KR102375024B1/en active IP Right Grant
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Legal Events
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| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |