KR20060065881A - 전력제어가 가능한 발전시스템 및 그 전력 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전력 제어가 가능한 발전시스템 및 그 전력 제어방법에 관한 것으로서, 전기기기로 전력을 공급하는 발전기와, 상기 전기기기의 예상 소비전력과 상기 발전기에서 발전 가능한 최대전력을 비교하여 예상 소비전력이 최대전력 이하인 경우에만 상기 발전기의 출력을 증가시키는 발전 컨트롤러로 구성되어 자가발전기를 사용하여 전력을 공급하는 열병합 시스템에 있어서 공기조화기 등 특정 전기기의 부하가 갑자기 증가하는 경우에도 전력 제어가 이루어져 시스템이 다운되거나 발전기가 파손되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

열병합 시스템, 발전기, 엔진

Description

전력제어가 가능한 발전시스템 및 그 전력 제어방법 {Electricity Generating System Enable of Power Control and Power Controlling Method for the Same}

도 1은 종래 발전시스템의 구성이 도시된 블록도,

도 2는 본 발명에 의한 전력제어가 가능한 발전시스템의 구성이 도시된 블록도,

도 3은 본 발명에 의한 발전시스템의 전력 제어방법의 흐름이 도시된 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

10 : 공기조화기 20 : 발전기

21 : 발전 컨트롤러 30 : 엔진

31 : 엔진 컨트롤러

본 발명은 전력제어가 가능한 발전시스템 및 그 전력 제어방법에 관한 것으로서, 특히 공기조화기나 기타 전자기기로 전력을 공급하는 발전시스템이 미리 공기조화기와 같은 전력을 많이 소비하는 전자기기의 부하를 예상하고 그에 따라 발전량을 조절함으로서 갑작스런 부하 증가에도 발전기가 정지하거나 고장나는 것을 방지할 수 있도록 하는 전력제어가 가능한 발전시스템 및 그 전력 제어방법에 관한 것이다.

가정이나 사무소에서는 전기의 사용이 필수적인 바, 통상 가정이나 사무소에는 한번에 소모 가능한 최대전력이 설정되어 있어 그 이상의 전력이 갑자기 요구되거나 사용되는 경우 전력 공급이 차단되도록 구축된다. 이는 화재 위험 등의 예방하기 위한 것이다.

그러나, 한국전력 등의 발전소를 통해 전원을 공급받는 일반 가정이나 사무소와 달리 공장 같은 경우 일반적으로 자가발전기를 구축하여 자체적으로 전력을 생산하여 사용한다. 따라서, 사용하고 있는 전기기기의 부하가 갑자기 증가하여 한국전력 등을 통해 공급되는 전력이 불충분한 경우에도 상기 발전기를 통해 추가적인 전력 공급이 가능하다.

도 1은 이러한 자가발전기(1)에서 발전된 전력과 한국전력(2) 등에서 발전된 전력을 동시에 사용하도록 구축된 전기기기의 시스템이 도시된 도이다. 즉, 임의의 공간으로 한국전력(2)이 공급하는 전력이 200㎾이고, 자가발전기(1)에서 공급하는 전력이 50㎾인 경우, 각각 25㎾, 10㎾, 25㎾를 구동 시 소비하는 전기기기(3,4,5)는 그 총 소비전력이 60㎾에 불과하므로 정상적으로 동작한다.

그러나, 여름에 갑작스럽게 공기조화기의 사용량이 늘어나거나 전기 사용량이 늘어난 경우 한국전력 측에서 원활하게 전력공급을 할 수 없는 경우가 발생하는 바, 이 경우 전기기기의 총 소비전력은 60㎾임에 반해 자가발전기가 생성하는 전력량은 50㎾에 불과하여 전력 공급이 차단되거나 시스템 전체가 다운되는 문제점이 발생하게 된다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 한국전력 등의 발전소를 통해 전력을 공급받는 동시에 자가발전기를 사용하는 시스템에서 상기 발전소의 전력 공급이 차단된 경우에 공기조화기 등의 부하가 자가발전기가 공급할 수 있는 전력량 이상 증가한 경우 시스템 다운을 방지할 수 있는 전력제어가 가능한 발전시스템 및 그 전력 제어방법을 제공하는데 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 전력제어가 가능한 발전시스템의 특징에 따르면, 전기기기로 전력을 공급하는 발전기와, 상기 전기기기의 예상 소비전력과 상기 발전기에서 발전 가능한 최대전력을 비교하여 예상 소비전력이 최대전력 이하인 경우에만 상기 발전기의 출력을 증가시키는 발전 컨트롤러로 구성되 는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 발전시스템의 전력 제어방법은 전기기기의 부하 증가 요청여부를 확인하는 제1 단계와, 상기 제1 단계에서 부하 증가요청이 있는 것으로 확인된 경우 전기기기의 예상 소비전력과 발전기에서 발전 가능한 최대전력의 크기가 비교되는 제2 단계와, 상기 제2 단계에서 소비전력이 최대전력보다 적을 경우 발전기의 출력을 증가하여 상기 전기기기의 부하를 증가시키는 제3 단계로 이루어진다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 전력 제어가 가능한 발전시스템이 도시된 도이다. 이 때, 본 발명의 자가발전기를 통해 전력을 공급받는 전기기기로는 여러 종류의 전기기기가 있을 수 있으나 본 실시예에서는 공기조화기로 한정하였다. 이는 공기조화기의 전력소모가 여름에 갑작스레 증가하는 경우가 많아 한국전력에서 전력공급을 제어하는 주된 원인이며, 가동 시 다른 전기기기에 비하여 많은 양의 전력을 소모하기 때문이다.

따라서, 본 발명에 의한 전력제어가 가능한 발전시스템의 전기기기인 공기조화기(10)로 전력을 공급하는 발전기(20)와, 상기 공기조화기(10)의 부하를 예상하고 상기 발전기(20)에서 발전되는 전력량을 제어하거나 상기 공기조화기(10)의 부하 증가여부를 제어하는 발전 컨트롤러(21)로 구성된다.

이 때, 상기 발전기(20)가 전력을 공급하는 전기기기는 공기조화기 외 다른 조명기구 등의 전자기기를 포함할 수 있으며, 상기 발전 컨트롤러(21)로 공기조화기 외 다른 전자기기의 부하를 미리 예측하고 그에 따라 발전 전력량을 제어할 수 있다.

상기 발전 컨트롤러(21)는 상기 공기조화기(10)의 부하 증가/감소 여부를 호가인하고 만일 부하 증가요청이 있는 경우 공기조화기(10)의 예상 소비전력이 상기 발전기(20)에서 발전 가능한 최대전력 범위 내인지 확인한다. 만일, 상기 공기조화기(10)의 예상전력이 상기 최대전력 범위 내인 경우 또는 예상전력과 다른 구동중인 전기기기의 소비전력이 상기 최대전력 범위 내인 경우 상기 발전 컨트롤러(21)를 공기조화기의 부하 증가요청을 받아들인다. 즉, 상기 발전 컨트롤러(21)를 상기 발전기(20)로 발전 증가명령을 전송한다.

그러나, 예상전력이 최대전력 범위 이상인 경우 또는 예상전력과 다른 전기기기의 소비전력의 합이 상기 최대전력 범위 이상인 경우 상기 발전 컨트롤러(21)는 공기조화기(10)의 부하 증가 요청신호를 무시하거나, 불허 신호를 전송한다. 따라서, 공기조화기(10)의 소비전력 그리고 여기에 다른 전자기기의 소비전력을 합한 총 소비전력이 항상 최대전력 이하가 되도록 한다.

또한, 본 발명에 의한 발전시스템은 열병합 발전시스템에 적용 가능하다.

즉, 상기 발전기(20)는 공기조화기로 전원을 공급하는 일반적인 3상 전압발전기로 구성 가능하나, 본 실시예에서는 상기 발전기(20)를 열병합 발전기라 한다. 열병합 발전 시스템이란 상기한 열병합 발전기를 이용하여 발전을 하는 동시에 그 폐열을 이용하는 시스템인 바, 엔진과, 상기 엔진에서 출력된 회전력으로 전력을 생산하는 열병합 발전기와, 상기 엔진의 폐열을 급탕이나 공기조화기 등의 열수요처로 공급하는 열공급수단으로 포함하여 구성된다. 상기 열병합 발전기에서 생산된 전력은 전등이나 공기조화기 등의 각종 전기장치를 작동시키는데 사용된다. 그리고 상기 열공급수단은 상기 엔진을 냉각시킨 냉각수의 폐열이나 엔진에서 배기된 배기가스의 폐열을 회수하여 상기 급탕이나 공기조화기에 공급한다.

열병합 시스템에서 상기 발전기(20)는 엔진(30)에 의해 구동되며, 상기 엔진(30)의 RPM은 엔진 컨트롤러(31)에 의해 제어된다.

따라서, 상기 발전 컨트롤러(21)는 공기조화기(10)의 부하 증가요청을 확인하고 예상 소비전력이 최대전력보다 적을 경우 상기 엔진 컨트롤러(31)로 제어신호를 전송하여 엔진(30)의 RPM을 증가시킨다. 엔진(30)의 RPM이 증가함에 따라 궁극적으로 상기 발전기(20)가 발전하는 전력은 최대전력 범위 내에서 증가한다. 그리고 상기 공기조화기(10)는 상기 증가한 전력만큼 소비전력을 증가시킬 수 있어 부하 증가가 가능하다.

그러나, 만일 예상 소비전력이 최대전력보다 클 경우 상기 발전 컨트롤로(21)는 공기조화기의 부하 증가 요청신호를 무시하거나 소정 시간 후 다시 요청하라는 신호를 상기 공기조화기(10)로 재전송한다. 그리고, 상기 엔진 컨트롤러(21)로 별다른 제어신호를 전송하지 않는 바, 상기 발전기(20)에서 발전되는 전력의 양은 변함없으며, 상기 공기조화기(10)의 부하도 변함없다.

한편, 상기 엔진(30)은 LNG 가스를 사용하여 동작하며, 상기 엔진(30) 동작 결과 발생하는 폐열은 상기 공기조화기(10)의 예열기 등의 열원으로 사용가능하도록 상기 공기조화기(10)로 공급된다. 따라서, 발전시스템 전반에 걸쳐 그 에너지 효율이 증가한다.

도 3은 본 발명에 의한 발전시스템의 전력 제어방법의 흐름이 도시된 도이다.

먼저, 제1 단계에서 자가발전기가 동작되도록 상기 엔진(30)이 운전되며, 그에 따라 상기 발전기(20)에서는 공기조화기 등 기타 연결된 전기기기로 공급될 전력이 생성된다(S1).

제2 단계에서, 만일 공기조화기 부하 증가 요청이 있는 경우 상기 발전 컨트롤러(21)를 그 신호를 수신한다(S2).

제3 단계에서 발전 컨트롤러는 그 후 한국전력 등 타 발전소에서 공급되는 전력이 차단되었는지 여부를 확인한다(S3). 그러나, 필요에 따라 상기 발전 컨트롤러는 타 발전소에서 공급되는 전력 차단 여부를 확인하지 않고 바로 하기의 제4 단계로 진행하도록 설정 가능하다. 이는 본 실시예가 타 발전소에서 공급되는 전력이 차단된 경우 자가 발전기에 의해서만 전력이 생성될 때 자가 발전기의 파손 등을 막는데 1차적인 목적이 있기 때문이다. 그러나, 건물 등에서 소비 가능한 최대전력이 한정되어 있는 경우 상기 발전 컨트롤러는 굳이 타 발전소에서 전력 공급이 차단되었는지 확인할 필요는 없다.

한편, 만일 상기 제3 단계에서 타 발전소의 전력 공급이 차단된 경우 제4 단 계에서 상기 발전 컨트롤러는 공기조화기의 부하 증가로 인한 요구전력이 상기 발전기(30)에서 발전 가능한 최대전력 범위 이내인지 확인한다(S4). 만일, 상기 발전기가 공기조화기(10) 외 다른 전기기기로 전력을 공급하고 있다면, 상기 발전 컨트롤러(30)는 공기조화기(10)의 예상 소비전력과 다른 전기기기의 소비전력의 합이 최대전력 범위 이내인지 확인할 것이다.

만일, 상기 제4 단계에서 요구전력이 발전기 최대전력를 초과한 경우 제5 단계에서 상기 발전 컨트롤러(21)는 공기조화기의 부하 증가 요청신호를 무시하거나, 소정 시간 후 다시 요청하라는 신호를 재전송할 것이다(S5).

그러나, 상기 제3 단계에서 타 발전소 전원 공급이 차단되지 않은 경우 또는 상기 제4 단계에서 예상 소비전력이 발전기 최대출력 이내인 경우 제6 단계에서 공기조화기는 부하 증가를 준비한다(S6).

제7 단계에서 상기 발전 컨트롤러(20)는 엔진 컨트롤러를 제어해 상기 엔진(30)의 RPM을 증가시켜 상기 발전기(20)의 발전량이 증가되도록 한다(S7).

상기 제7 단계에서 상기 발전기(20)의 발전량이 증가됨에 따라 제8 단계에서 공기조화기의 부하는 증가한다(S8).

상기와 같이 구성되는 본 발명의 전력 제어가 가능한 발전시스템 및 그 전력 제어방법은 전기기기로 전력을 공급하는 발전기와, 상기 전기기기의 예상 소비전력과 상기 발전기에서 발전 가능한 최대전력을 비교하여 예상 소비전력이 최대전력 이하인 경우에만 상기 발전기의 출력을 증가시키는 발전 컨트롤러로 구성되어 자가발전기를 사용하여 전력을 공급하는 열병합 시스템에 있어서 공기조화기 등 특정 전기기의 부하가 갑자기 증가하는 경우에도 전력 제어가 이루어져 시스템이 다운되거나 발전기가 파손되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 전기기기로 전력을 공급하는 발전기와; 상기 전기기기의 예상 소비전력과 상기 발전기에서 발전 가능한 최대전력을 비교하여 예상 소비전력이 최대전력 이하인 경우에만 상기 발전기의 출력을 증가시키는 발전 컨트롤러를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전력제어가 가능한 발전시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 발전 컨트롤러는 전력이 공급되는 복수개의 전기기기 중 공기조화기의 예상 소비전력과 상기 최대전력을 비교하여 발전기의 출력 증가여부를 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전력제어가 가능한 발전시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 전력제어가 가능한 발전시스템은 상기 발전기를 구동시키는 엔진과; 상기 엔진의 RPM을 상기 발전 컨트롤러의 제어에 따라 조절하는 엔진 컨트롤러를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전력제어가 가능한 발전시스템.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 전력제어가 가능한 발전시스템은 상기 엔진의 폐열을 상기 전기기기 중 공기조화기의 열원으로 사용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전력제어가 가능 한 공기조화기 발전시스템.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 발전 컨트롤러는 발전기 외에 상기 전기기기로 전력을 공급하는 타 전력원의 정상 전력 공급여부를 확인하고 타 전력원의 전력 공급이 차단된 경우에 전기기기의 예상 소비전력과 상기 발전기의 최대전력을 비교하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전력제어가 가능한 발전시스템.
6. 전기기기의 부하 증가 요청여부를 확인하는 제1 단계와;

   상기 제1 단계에서 부하 증가요청이 있는 것으로 확인된 경우 전기기기의 예상 소비전력과 발전기에서 발전 가능한 최대전력의 크기가 비교되는 제2 단계와;

   상기 제2 단계에서 소비전력이 최대전력보다 적을 경우 발전기의 출력을 증가하여 상기 전기기기의 부하를 증가시키는 제3 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 발전시스템의 전력 제어방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 발전시스템의 전력 제어방법은 상기 제2 단계 전에,

   전기기기로 전력을 공급하는 타 전력원의 전원공급이 차단되었는지 확인하는 단계를 더 포함하여 구성되며,

   상기 확인단계에서 전원공급이 차단된 것으로 확인된 경우 상기 제2,3 단계 를 진행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 발전시스템의 전력 제어방법.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 발전시스템의 전력 제어방법은 상기 제1 단계 전에,

   발전기를 구동시키는 엔진을 회전시켜 전력을 생성하는 과정과;

   상기 엔진의 폐열을 상기 전기기기 중 공기조화기 구동 시 필요한 열원으로 공급하는 과정을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 발전시스템의 전력 제어방법.

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