KR20110094632A - Smart gridable nuclear desalination plant - Google Patents
Smart gridable nuclear desalination plant Download PDFInfo
- Publication number
- KR20110094632A KR20110094632A KR1020100014174A KR20100014174A KR20110094632A KR 20110094632 A KR20110094632 A KR 20110094632A KR 1020100014174 A KR1020100014174 A KR 1020100014174A KR 20100014174 A KR20100014174 A KR 20100014174A KR 20110094632 A KR20110094632 A KR 20110094632A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- power
- nuclear
- grid
- freshwater
- amount
- Prior art date
Links
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 title claims description 27
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 claims abstract description 46
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 25
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 24
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 12
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 claims description 12
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 8
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 8
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 7
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 claims description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 claims description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000003204 osmotic effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 9
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 235000012206 bottled water Nutrition 0.000 description 2
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000010793 Steam injection (oil industry) Methods 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H02J3/382—
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
- C02F1/04—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
- C02F1/441—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by reverse osmosis
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/66—Regulating electric power
- G05F1/67—Regulating electric power to the maximum power available from a generator, e.g. from solar cell
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/124—Water desalination
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/124—Water desalination
- Y02A20/131—Reverse-osmosis
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 원자력 담수 발전과 지능형 전력망에 관한 기술 분야이다. 원자력 담수 발전은, 원자력발전소와 해수 담수화 설비를 결합한 형태로서, 담수화 과정에서 많은 에너지가 필요하기 때문에 이를 원자력 발전소 내부에 설치하여 자체 생산 증기 및 전력을 바로 사용할 수 있도록 함으로써 에너지 효율을 증대시켜 비용을 경제성을 증진시키기 위한 것이다. 특히, 원자력 발전소의 경우 발전 단가가 낮고 또한 온실가스 배출이 없으며 냉각을 위해 대규모의 해수를 인입하기 때문에 해수 담수화를 전력 생산과 같이 하기에 가장 효율적인 발전원으로 고려되고 있다. 특히 최근 들어 지구 온난화 및 식수 부족 문제가 점점 심각해지는 상황에서 이 두 가지 문제를 동시에 해결하는 가장 중요한 수단으로 원자력 담수 발전이 부각되고 있다. 현재 지능형 전력망은 기존의 전력망에 정보통신 기술을 접목하여 중앙집중식 단방향 폐쇄적 기술 기반에서 분산 풀뿌리식 양방향 개방적 기술 기반 형태로 전환된 차세대 전력망 기술로서, 분산 전원 형태의 신재생 에너지 개발에 적합하여 지구 온난화 문제가 대두되면서 그 기술적 중요성이 부각되고 있다. 이러한 지능형 전력망에 발전 및 수요설비가 연동되면 실시간 전력 관련 정보를 기반으로 다양한 신 전력서비스가 가능하게 되며, 원자력담수발전소의 경우 이러한 신 전력서비스를 받을 수 있는 주요한 기반 설비가 된다.The present invention is in the technical field of nuclear freshwater power generation and intelligent power grid. Nuclear desalination is a combination of a nuclear power plant and seawater desalination plant. Since desalination requires a lot of energy, it can be installed inside a nuclear power plant so that self-produced steam and power can be used directly to increase energy efficiency. It is to promote economics. In particular, in the case of nuclear power plants, the cost of power generation is low, there is no greenhouse gas emission, and large amounts of seawater are introduced for cooling, so that seawater desalination is considered as the most efficient power source for generating electricity. In particular, in recent years, as global warming and drinking water shortages are becoming more serious, nuclear freshwater power generation has emerged as the most important means to solve both problems simultaneously. The current intelligent grid is a next-generation grid that transforms the existing grid into a distributed grassroots bidirectional open technology base from the centralized one-way closed technology base, and is suitable for the development of renewable energy in the form of distributed power. As the problem arises, its technical importance is highlighted. When power generation and demand facilities are linked to the intelligent power grid, various new power services are possible based on real-time power-related information, and in the case of nuclear desalination plants, they become the main infrastructure to receive these new power services.
해수 담수화 기술은 해수를 다단계로 증발시킨 이를 응축시켜 담수를 생성하는 다단 증발법인 MSF (Multi-Stage Flash) 및 MED(Multi-Effect Distillation)이 있고, 전기펌프로 압력을 가해 삼투막을 통과하면서 염분을 걸러내는 역삼투압 RO (Reverse Osmosis) 방식이 있다. 이 모두 막대한 열에너지 및 전기 에너지를 필요로 한다. 따라서 대부분의 담수화 설비들은 자체적으로 증기와 전력을 생산하는 발전 설비들을 갖추고 있으며, 더 나아가 전력을 생산하는 발전소내에 설치되어 같이 운영되면서 자체 생산되는 증기와 전력을 효율적으로 활용하여 에너지 비용을 절감하도록 하고 있다. 현재 세계적으로 이러한 담수화 발전설비는 15,000 개 정도로 일일 4천만톤의 식수(portable water)를 생산하고 있다. 이를 위한 발전원으로는 주로 화력이 사용되어 왔지만 연료비 증가와 온실가스 배출 등의 문제로 원자력이나 신재생에너지의 사용을 고려하고 있다. 원자력 발전의 경우, 연료비가 저렴하고 온실가스 배출 문제가 적으며, 또한 자체 응축을 위한 대용량 해수의 인입이 이루어지고 있어, 해수 담수화를 동시해 수행하는 것은 매우 효율적이며 경제성이 커서 적극적으로 고려되고 있으나, 부지선정, 인허가, 안전성 등의 문제로 중소규모의 원자로를 중심으로 타당성 검토 수준에서 세게적으로 50여개 정도의 설비들이 시험 운영되고 있다. 우리나라에서는 300MWt 급의 미래형 소형 원자로 (SMART)의 표준설계로 이러한 담수화 기능이 도입되어 진행 중에 있다.Seawater desalination technology includes MSF (Multi-Stage Flash) and MED (Multi-Effect Distillation), which are multi-stage evaporation methods that produce fresh water by condensing seawater in multiple stages, and passing salt through the osmosis membrane by applying pressure with an electric pump. There is a reverse osmosis (RO) method of filtering. All of this requires enormous thermal and electrical energy. Therefore, most desalination facilities have power generation facilities that produce steam and power on their own. Furthermore, they are installed in power generating plants to operate together to reduce energy costs by efficiently utilizing the steam and power produced in-house. have. Currently, these desalination plants produce about 40 million tons of portable water per day. Thermal power has been mainly used for this purpose, but the use of nuclear power or renewable energy is being considered due to fuel costs and greenhouse gas emissions. In the case of nuclear power generation, the fuel cost is low, the greenhouse gas emission problem is low, and a large amount of seawater is introduced for self-condensation. Therefore, simultaneous desalination of seawater is very efficient and economical, which is considered actively. More than 50 facilities are being tested and operated at the feasibility review level in small and medium-sized reactors due to problems such as site selection, licensing, and safety. In Korea, the desalination function is being introduced as a standard design of the future small-scale reactor (SMART) of 300MWt class.
지능형 전력망은 발전, 송존, 변전, 배전 그리고 수용가를 연결하는 전력 공급 체제에 양방향 개방형 정보 통신 인프라를 추가함으로써 전력망의 효율성 및 신뢰성을 증대시키면서, 신재생에너지 기반의 분산 전원 및 전기자동차의 연동이 용이해져서 이들 보급을 확산시키는 국가적 중요한 기반시설이 될 것이다. 또한 이를 기반으로 실시간 수요 거래 및 탄소배출권 거래 시장 등이 활성화될 것이다.The intelligent power grid increases the efficiency and reliability of the power grid by adding a two-way open information and communication infrastructure to the power supply system that connects power generation, transmission, substation, distribution, and customers. It will become an important national infrastructure to spread these dissemination. In addition, real-time demand trading and carbon credit trading markets will be activated.
해수 담수화는 증발법 혹은 역삼투압법이든 그 공정 과정에 막대한 에너지 비용이 들어간다. 증발법의 경우 열에너지가 역삼투압법의 경우 주로 전기 에너지가 사용되는데, 역삼투압법의 경우 도1에서 보듯이 전체비용의 40∼50％를 차지한다. 따라서 담수발전소의 경제성 여부는 도2에서 보듯이 kwh 당 전력 가격과 m3 당 담수 시장 가격에 따라 결정된다. 증발법의 경우에도 전력 생산에 사용하는 증기를 빼서 담수 생산에 사용하기 때문에 전력 비용이 발생한다고 생각할 수 있다. 따라서 전력 생산 원가가 높은 화력 발전을 사용하는 경우 주로 담수 시장 가격이 높은 중동 지역 등 일부 지역에서만 경제성이 있게 되는 것이다. 이러한 문제를 해결하기 위한 수단으로 원자력 발전소와 결합된 담수화 설비를 제안하게 되는데, 이 역시 아직은 담수 시장 가격이 낮은 우리나라를 비롯한 일반 지역에서는 경제성이 없는 상황이다.Seawater desalination has enormous energy costs for the process, whether it is evaporation or reverse osmosis. In the case of the evaporation method, thermal energy is mainly used in the case of reverse osmosis, and in the case of reverse osmosis, it takes 40 to 50% of the total cost as shown in FIG. Therefore, the economic feasibility of the freshwater power plant is determined by the price of electricity per kwh and the freshwater market price per m3 as shown in FIG. In the case of the evaporation method, the cost of electricity can be considered because the steam used for power generation is subtracted and used for fresh water production. Therefore, when thermal power generation uses a high cost of electricity, it is economical only in some regions, such as the Middle East, where the freshwater market price is high. As a means to solve this problem, a desalination plant combined with a nuclear power plant is proposed, which is not yet economically feasible in Korea and other regions where the freshwater market price is low.
본 발명에서는 원자력 담수 발전소를 전력과 담수를 동시에 생산하는 시설물로서 발전원이자 첨두 부하 변동성을 제공하는 대수용가로 설계하여 지능망 전력망 과 연동을 통한 수요반응이 가능하도록 함으로써 실시간 수요 판매를 통한 부가적인 수익성을 확보함으로써 일반 지역에서도 경제성을 확보하도록 하는 것이다.In the present invention, the nuclear freshwater power plant is a facility that produces both power and freshwater at the same time as a power source and a large customer that provides peak load variability to enable demand response through interworking with an intelligent grid and additional profitability through real-time demand sales. It is to ensure economic feasibility even in the general area by securing the
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 원자력 담수 발전소에서 생산되는 증기 혹은 전력을 담수 생산을 위해 가변적으로 할당할 수 있도록 설계하는 것이다. 즉, 증발법의 경우 도2에서와 같이 단계별로 발전소 터빈에서 담수설비로 인입되는 증기량을 조절하여 외부로 보내는 전력량을 제어하는 것이다. 또한 역삼투압법의 경우 도3와 같이 발전소내부에서 자체 사용 전력량을 조절하여 역시 외부로 보내는 전력량을 제어하는 것이다. 이를 결합한 하이브리드 방식의 경우에도 역시 담수 설비에서 사용되는 증가와 내부 전력량을 조절하여 최종 외부로 나가는 전력량을 제어하는 것이다.In order to achieve the above object, the present invention is designed to variably allocate steam or electric power produced in a nuclear freshwater power plant for freshwater production. That is, in the case of the evaporation method is to control the amount of power sent to the outside by adjusting the amount of steam introduced from the power plant turbine to the desalination step by step as shown in FIG. In addition, the reverse osmosis method is to control the amount of power sent to the outside by adjusting the amount of power used within the power plant as shown in FIG. In the case of the hybrid method combined with this, the amount of power used in the freshwater facility and the amount of internal power are controlled to control the amount of power going outward.
이를 위해서는 담수 설비의 에너지 사용 부하를 실시간으로 가변적으로 변동시키는 설계가 이루어져야한다. 이는 터빈에서 인입되는 증기량을 빠르고 정확하게 조절할 수 있는 가변형 밸브를 설치하며, 또한 증발기를 보다 작은 용량으로 여러개로 나누어 설치함으로서 부분적이고 가변적으로 작동하도록 하는 것이다. 역삼투압법의 경우 전기를 가장 많이 소비하는 고압 펌프의 속도를 가변적으로 조절할 수 있도록 설계하고, 또한 반투막설치 모듈을 보다 작은 용량으로 여러개로 나누어 설치함으로서 부분적이고 가변적으로 작동하도록 하는 것이다,This requires a design that variably changes the energy use load of the freshwater plant in real time. This is to install a variable valve that can quickly and accurately control the amount of steam coming from the turbine, and also to operate the partial and variable by dividing the evaporator into several smaller capacity. Reverse osmosis is designed to variably control the speed of the high-pressure pump that consumes the most electricity, and also installs a semi-permeable membrane installation module in several smaller capacities to allow partial and variable operation.
이렇게 되면, 원자력발전소의 1차측은 항상 일정하게 최대 용량으로 운전하되며, 2차측에서 생성되는 증기량도 일정하게 생성하게 된다. 다만, 외부로 보내지 는 전기량이 담수설비의 부하 변화에 따라 변동하게 되는 것이다. 이는 다시말해 외부 전력망의 요청에 따라 원자력 발전소의 출력이 변화하게 되는 효과를 가져오게 되므로, 원자력발전소의 부하 추종 능력을 제공하게 되는 것이다. 즉, 전력망의 부하 응동 요청 신호를 담수설비가 받아서 증기 인입 밸브나 고압 펌프의 속도를 조절함으로서 부하 응동을 할 수 있게 되는 것이다.In this case, the primary side of the nuclear power plant always operates at a constant maximum capacity, and also generates a constant amount of steam generated at the secondary side. However, the amount of electricity sent to the outside will fluctuate depending on the load change of the desalination plant. In other words, since the output of the nuclear power plant is changed at the request of the external power grid, the nuclear power plant can provide load tracking capability. That is, the freshwater facility receives the load response request signal of the electric power grid and adjusts the speed of the steam inlet valve or the high pressure pump to perform the load response.
지능형 전력망 기반으로 전력의 공급과 수요가 조절되고 실시간 변동 가격 기반의 개방형 거래 시장이 조성되는될 경우, 원자력담수발전소는 분산전원으로서 실시간으로 시장 상황에 따라 생산된 전력을 외부 판매와 내부 담수 생산에 분배해서 제공함으로써 경제성을 최대로 높일 수 있을 것이며, 더 나아가 전력 생산 판매와 담수 생산용 수요를 분리 운영함으로써 수요 반응 시장에도 참여가 가능하여 보다 높은 경제성을 확보할 수 있게 되는 것이다. 예를 들어, 현재 전력 공급 시장 판매 가격이 50원/kwh 일 때, 이 전력을 사용 담수를 생산할 때의 이익이 50원 이상이 되면 전력을 담수 생산 쪽으로 활용하도록 하는 것이다. 또한 전력 수요 판매 시장과 연동하여 담수 생산 중에 수요 판매 가격이 담수 생산 가격보다 커지면 바로 생산을 줄이고 이 수요를 판매하는 것이 가능하게 되는 것이다. 이와 같은 실시간 전력 생산량 및 수요량을 지능형 전력망과 연동하여 조절함으로써 새로운 수익 모델을 창출하여 일반지역에서도 경제성을 창출하게 되는 것이다.When the supply and demand of electricity is regulated based on the intelligent grid and an open trading market based on real-time variable prices is created, the nuclear desalination power plant is a distributed power source in real-time for the external sales and internal freshwater production. By distributing and providing them, the economy will be maximized. Furthermore, by separating the operation of electricity production sales and freshwater production, the market will be able to participate in the demand response market, thereby securing higher economy. For example, when the current market price of power supply is 50 won / kwh, if the profit from producing freshwater is over 50 won, the power is used for freshwater production. In addition, in conjunction with the electricity demand sales market, if the demand sales price is greater than the freshwater production price during freshwater production, it is possible to reduce the production and sell this demand. By adjusting the real-time power production and demand in conjunction with the intelligent power grid, it will create a new profit model to create economics in the general area.
본 발명을 통하여, 원자력담수발전소의 경제성을 획기적으로 개선시켜 일반지역에서도 시장성을 확보, 건설이 활성화 된다. 이는 원자력 발전의 부하 응동성 을 제공함으로써 전력망 운용에 있어, 원자력 발전 비율을 크게 증대시킬 수 있다. 또한 담수화를 통하여 물부족 문제 해결은 물론 강물이나 지하수를 보존할 수 있다. 원자력 발전 비율의 증대는 발전 단가를 감소시킬 뿐 아니라 온실가스 배출량을 줄일 수 있다.Through the present invention, by dramatically improving the economics of the nuclear desalination power plant to secure marketability in the general area, construction is activated. This can significantly increase the percentage of nuclear power in grid operation by providing load responsiveness for nuclear power. In addition, desalination can solve water shortage problems as well as preserve river or groundwater. Increasing the rate of nuclear power not only reduces the cost of power generation but also reduces greenhouse gas emissions.
현재 전력망에서 일일 부하에 따른 발전원별 구성비를 도4에서 보여주고 있다. 원자력의 경우 부하 응동성이 없기 때문에 기저 부하로만 사용되고, 부하 변화에 따른 응동은 화력이 담당하고 있다.4 shows the composition ratio of power generation according to the daily load in the electric power grid. Nuclear power is used only as a base load because there is no load responsiveness, and the thermal power is responsible for the response to the load change.
여기서 원자력 담수발전이 스마트그리드와 연동하면 원자력 발전 비율을 도5에서와 같이 증대시킬 수 있게 된다. 즉, 석탄 및 석유 부분을 원자력으로 대체하되 일반 수요 감소에 따른 발전량 감소 부분은 담수 생산량 증대를 통한 수요 증대로 보상하는 개념이다. 더 나아가 현재 개스 화력이 담당하는 첨두 부하 제어는 스마트그리드 기반의 수요반응과 전기자동차 등의 전력 저장 장치에 의해 충당하게 되면 긍극적으로 화석연료를 전혀 쓰지 않는 (Carbon Free) 전원 구성을 가질 수 있게 되는 것이다.Here, if nuclear freshwater power generation is linked with smart grid, the nuclear power generation rate can be increased as shown in FIG. In other words, the coal and petroleum parts are replaced by nuclear power, but the reduction in power generation due to the decrease in general demand is a concept of compensating for the increase in demand through the increase in freshwater production. Furthermore, the peak load control currently in charge of gas firepower can have a carbon free power configuration that ultimately uses no fossil fuels when it is covered by demand response based on smart grid and electric power storage devices such as electric vehicles. Will be.
이하 본 발명의 지능형 전력망 연동 원자력 담수 발전소의 구성을 살펴 보면 도3 다단 증발법의 경우, 원자력발전소로부터 응축기로부터 나오는(11)해수를 (12)증발탱크에서 (13)가열관을 통해 고온의 증기로 증발시킨 후 이를 응축시켜 (15)담수를 포집하여 (17)생수를 만들고 (16)염수를 방출한다. 이때 고온의 증기는 발전소의 터어빈에서 뽑아내 (14)증기주입기를 통해 (13)가열관으로 보내진다. 따라서 고온의 증기주입량이 담수생산량과 비례하게 되는 것이다. 이는 반대로 발전소에서 전기를 생산하는 증기량을 줄이므로 결국은 원자력발전소에서 생산하는 발전량을 변화시키는 효과를 가져온다. 즉, 원자력 발전소의 핵반응에 의한 1차측 출력은 일정하지만 2차측의 발전량은 담수과정에서 소모하는 고온의 증기량 만큼 줄어들게 되어 전력망 입장에서는 원자력발전이 부하 응동성을 가지게 되는 것과 같은 효과를 갖게되는 것이다. 즉, 증기주입기의 용량을 터어빈 증기 추출 밸브를 가변적으로 변화시켜 조절함으로써 담수 생산량을 조절하면서 원전의 발전량도 조절하는 것이다. 또한 (12)증발탱크를 작고 많게 설계함 으로써 용량의 가변화가 용이하도록 한다.Referring to the configuration of the intelligent power grid interlocking nuclear freshwater power plant of the present invention below, in the case of the multi-stage evaporation method of FIG. 3, high temperature steam through the heating pipe (13) in the evaporation tank (11) from the condenser from the nuclear power plant (11) After evaporation, condensation is carried out (15) to capture freshwater (17) to make bottled water and (16) to release brine. The hot steam is then extracted from the turbine of the power plant and sent to the heating tube via a steam injector. Therefore, the hot steam injection is proportional to the freshwater production. This, in turn, reduces the amount of steam produced by the power plant, which in turn has the effect of changing the amount of power produced by nuclear power plants. That is, the output of the primary side by the nuclear reaction of the nuclear power plant is constant, but the amount of power generated on the secondary side is reduced by the amount of high temperature steam consumed in the freshwater process, so that the nuclear power plant has load responsiveness. In other words, by controlling the capacity of the steam injector by varying the turbine steam extraction valve by controlling the fresh water production while controlling the amount of power generation. (12) The design of small and many evaporation tanks facilitates variable capacity.
또한 역삼투압의 경우, 도4에서와 같이 원자력발전소 응축기에서 나오는 (21)해수를 (23)삼투막이 설치된 (24)압력튜브에 넣고 (22)고압펌프로 압력을 가하면 역삼투압에 의해 염분이 걸러지면서 (25)담수를 취합하여 (27)생수를 만들고 (26)염수를 배출한다. 이때 가장 많은 비용이 발생하는 것이 (22)고압 펌프에 소요되는 전력 비용이다. 따라서 펌프의 속도를 증대시키면 담수 생산량이 증대하게 되면서 전력소모가 증가하여 결과 원자력발전소에서 생산하는 발전량을 감소시키는 효과가 있게 된다.이 방법 역시, 원자력 발전소의 핵반응에 의한 1차측 출력은 일정하지만 2차측의 발전량은 담수과정에서 소모하는 전력량 만큼 줄어들게 되어 전력망 입장에서는 원자력발전이 부하 응동성을 가지게 되는 것과 같은 효과를 갖게 되는 것이다. 즉, 고압펌프의 용량을 속도를 가변적으로 변화시켜 조절함으로써 담수 생산량을 조절하면서, 원전의 발전량도 조절하는 것이다. 또한 (24)압력튜브를 작고 많게 설계함 으로써 용량의 가변화가 용이하도록 한다.In case of reverse osmosis, as shown in Fig. 4, when (21) seawater coming out of the nuclear power plant condenser is put into (24) pressure tube with osmosis membrane installed and (22) pressurized by high pressure pump, the salt is filtered out by reverse osmosis. (25) gather freshwater to make (27) bottled water and (26) drain the brine. In this case, the most cost is the power cost of the high pressure pump (22). Therefore, increasing the speed of the pump increases the fresh water production and increases the power consumption, resulting in the reduction of the power generated by the nuclear power plant. The amount of power generated on the side of the car is reduced by the amount of power consumed in the freshwater process, which is the same as that of nuclear power generation in the grid. In other words, by adjusting the capacity of the high-pressure pump by varying the speed, while controlling the freshwater production, it is also controlling the power generation of the nuclear power plant. (24) The smaller and more pressure tubes are designed to facilitate variable capacity.
이러한 기능은 원자력 발전의 부하응동성을 제공하게 되어 기존의 화력이 제공하던 영역을 발전단가가 낮고 온실가스 배출이 없는 원자력발전으로 대체하게 되며, 또한 도6에서 보듯이 (31)원자력담수발전소가 (32)지능형전력망(스마트그리드)과 연동될 경우 (33)전력생산과 동시에 (34)물 생산을 하면서, 부가적으로 (35)수요반응시장이나 (36)탄소배출시장 거래를 통한 경제적 이득이 발생하게 되고, 이를 담수 생산원가에 반영할 경우 경제성을 크게 증대시켜 담수발전설비의 활성화를 가져올 것이다. 지능형전력망의 확대로 이러한 경제성이 증대될 경우 원자력 발전이나 화력발전소내가 아닌 외부 전력망으로부터 전기를 공급받아서 운영되는 단독 담수설비의 건설도 경제성을 가지게 될 것이다.This function provides load responsiveness of nuclear power generation and replaces the area provided by conventional thermal power with nuclear power generation with low generation cost and no greenhouse gas emission. Also, as shown in FIG. (32) When linked with intelligent grids (Smart Grids) (33) At the same time as power generation (34) Water production, additionally economic benefits through (35) demand response markets or (36) carbon emissions market transactions If this is reflected in the cost of producing freshwater, the economic efficiency will be greatly increased, which will lead to the activation of freshwater power generation facilities. If this economic feasibility is increased by the expansion of the intelligent grid, the construction of a single desalination facility operated by receiving electricity from an external grid, rather than in nuclear or thermal power plants, will also be economic.
도1 역삼투압방식의 담수화 비용 구성비1 Desalination Cost Composition Ratio of Reverse Osmosis System
도2 역삼투압방식의 전력요금에 대한 담수화비용 변화Figure 2 Changes in desalination costs for power rates of reverse osmosis
도3 증발법 담수화 방법Fig. 3 Evaporation Desalination Method
도4 역삼투압 담수화 방법Figure 4 Reverse Osmosis Desalination Method
도5 현 일일 발전원 구성비Figure 5 Prefecture Daily Power Source
도6 제안된 일일 발전원 구성비6 Proposed daily power generation composition
도7 지능형전력망 연동형 원자력담수화발전소Figure 7 Intelligent grid-linked nuclear desalination power plant
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100014174A KR20110094632A (en) | 2010-02-17 | 2010-02-17 | Smart gridable nuclear desalination plant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100014174A KR20110094632A (en) | 2010-02-17 | 2010-02-17 | Smart gridable nuclear desalination plant |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20110094632A true KR20110094632A (en) | 2011-08-24 |
Family
ID=44930608
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020100014174A KR20110094632A (en) | 2010-02-17 | 2010-02-17 | Smart gridable nuclear desalination plant |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20110094632A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014017688A1 (en) * | 2012-07-26 | 2014-01-30 | 한국전력공사 | Integrated energy and fresh water supply device using microgrid |
| KR20150124024A (en) * | 2014-04-25 | 2015-11-05 | 전자부품연구원 | Emergency Generator Operation Method for Demand Response Resource System |
-
2010
- 2010-02-17 KR KR1020100014174A patent/KR20110094632A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014017688A1 (en) * | 2012-07-26 | 2014-01-30 | 한국전력공사 | Integrated energy and fresh water supply device using microgrid |
| KR20150124024A (en) * | 2014-04-25 | 2015-11-05 | 전자부품연구원 | Emergency Generator Operation Method for Demand Response Resource System |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kurup et al. | Initial investigation into the potential of CSP industrial process heat for the Southwest United States | |
| Ölz et al. | Deploying renewables in Southeast Asia: Trends and potentials | |
| Esrafilian et al. | Energy, environmental and economic assessment of a polygeneration system of local desalination and CCHP | |
| Trieb et al. | Concentrating solar power for seawater desalination | |
| Zejli et al. | An optimization model for a mechanical vapor compression desalination plant driven by a wind/PV hybrid system | |
| Hoffmann et al. | Integrating desalination with concentrating solar thermal power: A Namibian case study | |
| Wogan et al. | GCC energy system overview–2017 | |
| Nazari-heris et al. | An updated review on multi-carrier energy systems with electricity, gas, and water energy sources | |
| Okonkwo et al. | A nanomaterial integrated technology approach to enhance the energy-water-food nexus | |
| Kaheal et al. | Component-based, dynamic simulation of a novel once through multistage flash (MSF-OT) solar thermal desalination plant | |
| Gomaa et al. | Optimal design and economic analysis of a hybrid renewable energy system for powering and desalinating seawater | |
| KR101238909B1 (en) | Seawater desalination system and seawater desalination plant control method according to reverse osmosis | |
| Karakosta et al. | Review and analysis of renewable energy perspectives in Serbia | |
| Khosravi et al. | Optimal technology for a hybrid biomass/solar system for electricity generation and desalination in Brazil | |
| Cardemil et al. | Integration schemes for hybrid and polygeneration concentrated solar power plants | |
| Assareh et al. | Integration of geothermal-driven organic Rankine cycle with a proton exchange membrane electrolyzer for the production of green hydrogen and electricity | |
| KR20110094632A (en) | Smart gridable nuclear desalination plant | |
| James et al. | AEMO 100% renewable energy study: energy storage | |
| Larson et al. | California’s energy-water nexus: Water use in electricity generation | |
| Moser et al. | Combined water and electricity production on industrial scale in the MENA countries with concentrating solar power | |
| Pregger et al. | Main assumptions for energy pathways | |
| Niepelt et al. | The influence of falling costs for electrolyzers on the location factors for green hydrogen production | |
| Goosen et al. | Overview of renewable energy technologies for freshwater production | |
| Muginstein et al. | Production of desalinated water and electricity in a dual-purpose plant operating in a dispatchable electricity system—techno-economical analysis | |
| El Badraoui et al. | Adaptation of the water-energy system to climate change: National Study-Morocco |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| E601 | Decision to refuse application |