KR20120057851A - 소규모 하이브리드 발전 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 축전지를 사용하지 않음으로써 전체 발전 시스템 운영비용과 축전지 노후화로 인한 시스템의 성능저하를 감소시켜 시스템의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 구성된 소규모 하이브리드 발전 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 기술구성은, 화석 연료를 사용하여 전력을 생산하고, 주 전력공급원으로서 사용되는 디젤 발전기(20)와, 상기 디젤 발전기(20)의 보조하는 분산 전력 공급원으로서, 태양 에너지 및 풍력 에너지를 사용하여 전력을 생산하는 재생 발전부(30)와, 상기 디젤 발전기(20) 및 재생 발전부(30)에서 생산된 전력을 공급받아 사용하는 전력 부하(40)와, 상기 디젤 발전기(20) 및 재생 발전부(30)에서 생산된 전력이 상기 전력 부하(40)의 소비량보다 작은 경우에 이를 보상할 수 있도록 구성된 플라이 휠(50)과, 상기 디젤 발전기(20) 및 재생 발전부(30)에서 생산된 전력이 상기 전력 부하(40)의 소비량보다 큰 경우에 그 잉여 전력을 공급받아 바로 소모하도록 구성된 덤프 로드(60)와, 상기 디젤 발전기(20) 및 재생 발전부(30)에서 생산되는 전력량과 상기 전력 부하(40)의 변동량을 실시간으로 모니터링하여 상기 디젤 발전기(20)의 전력 생산 반응속도보다 빠른 주기의 변동에 발생한 때에는 상기 플라이 휠(50)을 작동시켜 필요 전력을 보상하도록 해주는 중앙 모니터링 및 제어부(10);로 이루어진다.

Description

소규모 하이브리드 발전 시스템{SMALL SCALE HYBRID SYSTEM FOR GENERATING ELECTRICITY}
본 발명은 소규모 하이브리드 발전 시스템으로서, 보다 상세하게는 디젤 발전기와 재생에너지를 복합하여 도서 및 산간 오지에서 소규모로 사용하기에 적합한 발전 시스템에 관한 것이다.
현재 상용 전력의 공급이 원활하지 못한 도서 및 산간 오지에서 상시적인 전력을 얻기 위해서는 디젤 발전기에 의한 전력 생산이 주를 이루고 있다. 도 1에는 이러한 소규모 발전 시스템의 구성이 간략하게 도시되어 있다.
중앙 제어부(100)는 디젤 발전기(200)에서 생산되는 전력을 각각의 가정에서 필요로 하는 전력 부하(400)에 공급한다. 필요에 따라 인버터 장치를 사용하여 송신 및 부하(400)에 적합한 전력 형태로 변환하여 공급하기도 한다. 각각의 부하(400)에는 미터기가 설치되어 해당 부하의 일정 시간대 별 전력 소비량을 중앙 제어부(100)로 전송하고, 중앙 제어부(100)는 전송된 전력 소비량을 기준으로 현재 디젤 발전기(200)의 전력 생산량을 제어한다.
디젤 발전기(200)의 전력 생산량이 부하(400)의 전력 소비량을 초과하는 경우에는 이를 축전지(300)에 별도로 저장한다. 중앙 제어부(100)는 디젤 발전된 교류 전력을 축전지에 저장될 수 있는 직류 전력으로 변환시켜주는 AC/DC 컨버터 기능을 내장하고 있는 충전기를 포함할 수 있다. 상기 축전지(300)의 충전량이 어느 레벨 이상으로 높아지면 디젤 발전기(200)의 발전을 감소시키거나 중지시킨 후에 축전지(300)의 전력을 상시 전력으로 부하(400)에 공급하고, 축전지(300)의 충전량이 어느 레벨 이하로 떨어지면 디젤 발전기(100)를 재가동한다.
이러한 디젤 발전기를 이용한 소규모 발전 시스템은 화석 연료를 주로 사용하므로 CO2와 같은 공해물질을 다량으로 배출하고 발전기에 의한 가동 소음이 상당히 크다. 더욱이, 고가의 화석 연료를 사용하므로 에너지 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다. 또한, 경유와 같은 화석 연료를 도시 및 산간 오지로 운반하는데에도 많은 수송비를 필요로 하며, 디젤 발전기를 유지 보수하는데 추가 비용이 소요되기도 한다.
더욱이, 도 1에 도시된 바와 같이 종래의 소규모 발전 시스템은 잉여 전력의 저장하는 매체로서 반드시 축전지(300)를 사용하여야 했다. 그러나, 이 축전지(300)는 자체 부피가 매우 크고 고가일 뿐만 아니라, 무엇보다도 3 ~ 5년 이내 수명이 다하므로 자주 교체해야 하는 단점이 있었다. 이러한 이유로 소규모 발전 시스템에서 배터리의 교체 비용이 전체 발전 시스템의 운영비용에서 매우 큰 비중을 차지하고 있었다.
최근에는 태양광 발전과 풍력 발전과 같은 신재생 에너지를 활용하여 전력 비용을 절감하려는 시도가 이루어지고 있다. 태양 에너지를 이용한 발전은 하루 중 낮에만 이용이 가능하고, 계절별로는 여름에 더 많은 전력을 생산할 수 있는데 반해 계절별 편차가 다소 큰 단점이 있다. 이에 반해, 풍력 에너지를 이용한 발전은 대체로 밤에 발전량이 많으며, 계절적으로는 겨울에 더 많은 전력을 생산할 수 있어 태양 에너지의 단점을 어느 정도 보완할 수 있다.
따라서, 상시 전력을 얻기 위하여 디젤 발전기를 주 전력 공급원으로 하고 이에 태양광 및 풍력 등의 신재생 에너지를 복합 형태로 운영하면 화석 연료를 사용하는 디젤 발전기의 사용을 획기적으로 줄일 수 있으므로, 디젤 발전기와 신재생 에너지인 태양광 및 풍력 발전을 연계하는 하이브리드 발전 방식이 많이 개발되고 있다. 그러나, 태양광 또는 풍력 에너지와 같은 신재생 에너지는 기후 변화에 따라 발전량의 변동이 심하기 때문에 주 전력 공급원으로서 사용하기에는 한계가 있었으므로, 통상의 하이브리드 발전 시스템에서는 신재생 에너지로 생산된 전력을 1차로 저장하기 위한 매체로서 축전지를 반드시 사용하도록 구성되어 있는 바, 이러한 사실은 후술하는 선행문헌에 잘 나타나 있다.
일본 공개특허 제2005 - 51955호(발명의 명칭: 태양광 발전 및 풍력 발전의 하이브리드 발전 시스템)에 개시된 발전 시스템은 상용 전원을 보조하는 전력 공급수단으로서 태양광 발전기와 풍력 발전기를 모두 채용하고, 태양광 발전보다 전력 공급이 다소 불안정한 풍력 발전기의 출력 라인 상에 승강압기를 별도를 설치하여 태양광 발전기의 출력 전압 레벨과 상시 동등하게 유지될 수 있도록 한 것이다. 그러나, 이 발전 시스템은 신재생 에너지를 이용한 발전기에서 생산된 잉여 전력을 저장하는 수단으로서 기존의 축전지 및 전기 이중층 커패시터(Capacitor)를 복합 사용하므로 상술한 축전지 사용에 따른 문제점을 여전히 가지고 있다.
일본 공개특허 제2006 - 333564호(발명의 명칭: 복수개의 분산형 전원에 의한 부하추종운전 제어방법)에 개시된 발전 시스템은 디젤 발전기, 태양광 발전기, 풍력 발전기로 구성된 복수개의 분산형 전원을 사용해 전력을 공급하면서, 부하의 변동량 중 장주기 부하변동은 디젤 발전기로 추종하고 단주기 부하변동은 축전지로 추종하며 가파른 부하변동은 전기 커패시터가 보상하도록 구성되어 있다. 그러나, 이 발전 시스템 또한 부하변동 추종수단으로서 축전지와 전기 이중층 커패시터를 사용하므로, 상술한 축전지 사용에 따른 문제점을 여전히 가지고 있다.
본 발명은 이러한 종래의 하이브리드 발전 시스템이 가지는 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 축전지를 사용하지 않음으로써 전체 발전 시스템 운영비용과 축전지 노후화로 인한 시스템의 성능저하를 방지할 수 있도록 구성된 소규모 하이브리드 발전 시스템을 제공하는데 그 주된 목적이 있다.
또한, 축전지를 사용하지 않은 대신에 부하변동에 따라 발생하는 잉여 전력이나 전력 부족 현상을 효과적으로 대체할 수 있는 수단을 제공하여 시스템의 신뢰성을 향상시키는데 또 다른 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 소규모 하이브리드 발전 시스템은, 화석 연료를 사용하여 전력을 생산하고, 주 전력공급원으로서 사용되는 디젤 발전기와, 상기 디젤 발전기의 보조하는 분산 전력 공급원으로서, 태양 에너지 및 풍력 에너지를 사용하여 전력을 생산하는 재생 발전부와, 상기 디젤 발전기 및 재생 발전부에서 생산된 전력을 공급받아 사용하는 전력 부하와, 상기 디젤 발전기 및 재생 발전부에서 생산된 전력이 상기 전력 부하의 소비량보다 작은 경우에 이를 보상할 수 있도록 구성된 플라이 휠과, 상기 디젤 발전기 및 재생 발전부에서 생산된 전력이 상기 전력 부하의 소비량보다 큰 경우에 그 잉여 전력을 공급받아 바로 소모하도록 구성된 덤프 로드와, 상기 디젤 발전기 및 재생 발전부에서 생산되는 전력량과 상기 전력 부하의 변동량을 실시간으로 모니터링하여 상기 디젤 발전기의 전력 생산 반응속도보다 빠른 주기의 변동에 발생한 때에는 상기 플라이 휠을 작동시켜 필요 전력을 보상하도록 해주는 중앙 모니터링 및 제어부로 이루어진다.
또한, 상기 중앙 모니터링 및 제어부는 재생 발전부에서 생산되는 직류 전력을 전력 부하에 공급되는 교류 전력으로 변환시켜주는 인버터 기능을 포함할 수 있다.
또한, 상기 중앙 모니터링 및 제어부는 상기 디젤 발전기 및 재생 발전부에서 생산되는 전력량이 상기 전력 부하의 소비 전력량보다 항상 일정량의 여유분을 가지도록 제어하고, 전력 공급시에는 이 여유분의 잉여 전력을 상기 덤프 로드로 공급하여 소모하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 중앙 모니터링 및 제어부는 현재 풍속의 크기와 변화 기울기, 일사량의 크기와 변화 기울기 및 전력 부하의 크기 및 변동 기울기를 모니터링하고, 이를 기초로 하여 상기 여유분의 잉여 전력량을 산출하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 중앙 모니터링 및 제어부는 하루 시간대별, 주간별 월별, 계절별 부하변동량을 기록한 부하변동 DB를 포함하고, 이 부하변동 DB를 기초로 하여 상기 여유분의 잉여 전력량을 산출하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 덤프 로드는 풍력 발전의 과풍속 제어용으로 사용될 수 있다. 또한, 덤프 로드(60)는 열교환기와 연결되어 온수를 공급하도록 구성될 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 소규모 하이브리드 발전 시스템은 상용 전력의 공급이 원활하지 못한 도서 및 산간 오지에서 사용하기에 적합한 최적의 하이브리드 발전 시스템을 제공해 준다.
본 발명에 따르면, 종래 발전 시스템의 운영비용 중 큰 비중을 차지하던 축전지를 사용하지 아니하므로, 가장 경제적인 하이브리드 발전 시스템을 구축할 수 있도록 해준다.
또한, 본 발명은 축전지를 사용하지 않는 대신 플라이 휠과 덤프 로드를 사용하여 부하 변동에 효과적으로 대처할 수 있도록 함으로써, 시스템의 신뢰성을 향상시켜 준다.
또한, 신재생 에너지인 태양광 및 풍력 에너지를 주 전력 공급원인 디젤 발전기의 보조 수단으로서 사용하고 복수개의 분산 전원에서 생산되는 전력량을 최적화함으로써, 화석 연료의 사용량을 감소시켜 에너지 비용을 절감할 수 있도록 해준다.
도 1은 종래의 소규모 발전 시스템을 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 소규모 하이브리드 발전 시스템을 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 소규모 하이브리드 발전 시스템의 제어 라인을 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 전력 공급 방식을 나타낸 그래프.
도 5는 단주기 부하변동 및 장주기 부하변동을 나타낸 그래프.
이하에서 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 소규모 하이브리드 발전 시스템의 구성을 보다 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 소규모 하이브리드 발전 시스템의 구성을 나타낸 것이다.
본 발명의 발전 시스템은 크게 주 전력 공급원으로서의 디젤 발전기(20), 보조 전력 공급원으로서 기능하고 태양광 및 풍력 발전기 구성된 재생 발전부(30), 상기 디젤 발전기(20) 및 재생 발전부(30)로부터 전력을 공급받아 소비하는 전력 부하(40), 공급 전력의 변화를 조절하기 위해 설치된 플라이 휠(50) 및 덤프 로드(60), 시스템의 전체 발전량 및 부하 변동량을 실시간으로 모니터링하고, 이를 기초로 전력이 안정적으로 공급될 수 있도록 제어하는 중앙 모니터링 및 제어부(10)로 구성된다.
상기 디젤 발전기(20)는 경유 등의 화석 연료를 연소시켜 전력을 생산하는 것으로서, 상용 전력의 대체용으로 가장 많이 사용되고 있다. 도서 및 산간 오지의 수 내지 수십 가구 정도의 마을에 전력을 공급하기 위하여 수백 ~ 수천 KW의 발전 용량을 가진 디젤 발전기(20)가 사용될 수 있다. 통상 디젤 발전기(20)는 교류(AC) 형태로 전력을 생산한다.
상기 재생 발전부(30)는 대표적으로 태양 에너지와 풍력 에너지를 이용한 발전기가 사용된다. 태양 에너지는 주간 및 여름에 발전 용량이 크고, 풍력 에너지는 야간 및 겨울에 발전 용량이 크므로 상호 보완적으로 사용할 수 있다. 재생 발전부(30)는 이에 한정되지 아니하고, 지열, 조력, 생물유기체 등을 이용한 발전 형태도 포함할 수 있다. 태양 및 풍력 발전은 통상 직류(DC) 형태로 전력을 생산하므로 일반 가정에 공급하기 위해서는 교류 전력으로 변환할 필요가 있다.
상기 전력 부하(40)는 전력을 주로 소모하는 일반 가정집뿐만 아니라, 비닐 하우스, 농장, 공판장, 마을 공동 건물 등이 포함될 수 있다. 전력 부하(40)는 예를 들어 마을 단위로 기본 전력 소비량이 산출될 수 있으며, 이 기본 전력 소비량을 기준으로 발전 시스템의 규모를 결정한다.
상기 플라이 휠(50)은 베어링을 매개로 소형 발전기와 연결된 것으로서, 플라이 휠의 관성 에너지를 이용하여 작은 용량의 전력을 일시 생산할 수 있는 장치이다. 연결 매체인 베어링으로는 기계식 베어링, 전자석 베어링 또는 초전도 베어링이 사용되며, 본 발명에 따른 소용량 발전에는 비용이 저렴한 기계식 베어링을 이용한 플라이 휠을 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명은 종래와 달리 부하변동의 추종수단으로서 축전지 또는 커패시터를 사용하지 않는 대신에 상기 플라이 휠(50)을 사용하기 때문에 이 플라이 휠의 제어방식이 중요한 바, 이에 대한 상세한 내용은 후술하기로 한다.
상기 덤프 로드(Dump load, 60)는 의미 그대로 잉여 전력을 소모하기 위한 부하로서 작용하는 것이다. 가장 간단하게는 전력 출력 라인을 그대로 접지시켜 바이패스 라인으로 구성하거나, 무의미한 전력 부하(네온사인 등)에 연결하여 소모되도록 구성할 수도 있다. 그러나, 잉여 전력을 효과적으로 재활용하기 위해서는 별도의 에너지 장치와 연계되도록 구성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 덤프 로드(60)에 열교환기와 연계하여 각 가정의 온수 공급수단으로 사용할 수도 있고, 소규모이기는 하나 물분해 장치 및 수소 저장탱크와 연계하여 연료 전지용으로 사용할 수도 있다.
상기 중앙 모니터링 및 제어부(10)는 본 발명의 소규모 하이브리드 발전 시스템 전체를 제어하는 중앙 컨트롤러로서, 상기 디젤 발전기(20) 및 재생 발전부(30)에서 생산되는 전력량과 상기 전력 부하(40)의 변동량을 실시간으로 모니터링하고, 이에 따라 현재 필요한 최적의 전력을 생산할 수 있도록 해준다.
중앙 모니터링 및 제어부(10)는 재생 발전부(30)에서 생산되는 직류(DC) 전력을 전력 부하(40)에 공급되는 교류(AC) 전력으로 변환시켜주는 인버터 기능을 포함할 수 있다. 물론, 인버터를 제어부와 별도로 설치하여 구성할 수도 있다.
중앙 모니터링 및 제어부(10)는 도 3에 도시된 바와 같이 디젤 발전기 미터(22)로부터 현재 발전량을 전송받고 필요한 제어신호를 출력하는 디젤발전 모듈(11), 재생 발전 미터(32)로부터 현재 발전량을 전송받고 필요한 제어신호를 출력하는 재생발전 모듈(12), 부하 변동에 따른 전력 부족분을 보상하기 위해 상기 플라이 휠에 대한 제어신호를 출력하는 플라이 휠 제어모듈(13), 덤프 로드 미터(62)로부터 현재 덤프 로드에서 소모되고 있는 전력량을 전송받고 필요한 제어신호를 출력하는 덤프 제어모듈(15) 및 부하 미터(42)로부터 현재 부하의 전력 소비량을 전송받고 필요한 제어신호를 출력하는 부하 모니터링 모듈(15)로 구성된다.
또한, 중앙 모니터링 및 제어부(10)는 디젤 발전기(20) 및 재생 발전부(30)로부터 생산되는 전력량을 제어하는데 필요한 부하변동 DB(16)를 추가로 포함할 수 있다. 이 부하변동 DB(16)를 이용한 제어 방식에 대한 상세한 내용은 후술하기로 한다.
본 발명의 가장 특징적인 기술구성은 축전지 또는 커패시터를 사용하지 않으면서 신뢰성이 있는 하이브리드 발전 시스템을 구현하는 것이다.
상술한 바와 같이, 하이브리드 발전 시스템에서는 축전지를 필수적으로 사용해야 하는 것으로 인식되어 있다. 이 축전지는 크게 전력을 저장하는 기능(전력 저장기능)과 전력 부하의 변동을 흡수하여 감소시키는 기능(변동 버퍼기능)을 한다.
본 발명의 중앙 모니터링 및 제어부(10)는 종래 축전지가 가지는 "전력 저장기능"을 대체하기 위하여 다음과 같은 전력 생산 방식을 사용한다. 먼저, 도 4에 도시된 바와 같이 주 전력 공급원인 디젤 발전기(20) 및 보조 전력 공급원인 재생 발전부(30)에서 생산되는 전체 전력량이 항상 전력 부하(40)에 의해서 요구되는 전력 소비량보다 일정량의 여유분을 가지도록 제어한다. 전력 소비가 적은 심야 시간대에는 전력 여유분을 작게 하고, 전력의 소비가 큰 피크 시간대에는 전력 여유분을 더 크게 할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 전력 생산량을 항상 전력 소비량보다 크게 함으로써 재생 발전부(30)의 발전량 변동에 대비할 수 있도록 하면서, 실제로 전력 부하(40)로 공급하는 때에는 과전력이 공급되지 않도록 상기 여유분의 잉여 전력을 상기 덤프 로드(60)로 바이패스시켜 곧바로 소모시킴으로써 별도의 축전 수단이 필요하지 않도록 해주는 것이다.
이 때, 일정량의 여유분을 고려한 총 전력 생산량에서 주 전력 공급원인 디젤 발전기(20)의 부담 비율을 최소화함으로써 화석 연료의 사용량을 절감할 수 있다. 이 부담 비율은 현재 생산되고 있는 재생 발전부(20)의 발전량 변동 확률이 어느 정도인가에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 날씨가 매우 맑아서 태양광 발전의 가동이 안정적이라고 판단되면, 상기 여유분 중에서 재생 발전부(20)에서 담당하는 비율을 더 크게 할 수 있다.
이를 위해, 상기 중앙 모니터링 및 제어부(10)는 현재 풍속의 크기와 변화 기울기, 일사량의 크기와 변화 기울기 및 전력 부하의 크기 및 변동 기울기를 모니터링하고, 이를 기초로 하여 상기 여유분의 잉여 전력량을 산출하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 중앙 모니터링 및 제어부(10)는 하루 시간대별, 주간별, 월별, 계절별 부하변동량을 기록한 상기 부하변동 DB(16)를 포함하고, 이 부하변동 DB(16)를 기초로 하여 상기 여유분의 잉여 전력량을 산출하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 수년간의 데이터를 조사한 결과, 해당 도서 지역에는 11월에 평균적으로 바람이 강하게 불었다면 해당 월에는 풍력 발전의 부담 비율을 크게 하여 디젤 발전량을 감소시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 중앙 모니터링 및 제어부(10)는 종래 축전지가 가지는 "변동 버퍼기능"을 대체하기 위하여 다음과 같은 전력 제어 방식을 사용한다.
발전 또는 부하의 변동주기는 도 5에 도시된 바와 같이 크게 2가지로 구분된다. 먼저, 단주기 변동은 도 5의 (a)에 도시된 것과 같이 상용 전력을 생산하는 디젤 발전기(20)의 전력생산 반응속도보다 빠른 변화주기를 의미하고, 장주기 변동은 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 상용 전력을 공급하는 디젤 발전기(20)의 전력생산 반응속도보다 느린 변화주기를 의미한다.
이 중에서 장주기 변동은 예를 들어 태양의 하루 주기 변화나 하루 중 시간대 별 부하 변화와 같은 경우에는 그 변화 속도가 느리기 때문에 디젤발전기(20)에 의한 발전량 조절만으로도 충분히 대응 가능하므로 큰 문제가 되지 않는다. 즉, 부하 모니터링 모듈(15)에서 장주기 변동을 감지하면, 이에 대응하여 디젤발전 모듈(11)에서 발전량 증감을 지시하는 제어신호를 출력함으로써 해결할 수 있다.
그러나, 단주기 변동은 예를 들어 바람이 갑자기 정지하여 풍력 발전량이 단시간 내에 급격하게 감소하는 경우에는 디젤 발전기(20)의 제어만으로 대응할 수 없다. 본 발명에서는 이러한 단주기 변동에 효과적으로 대응하기 위하여 관성 에너지를 이용하여 항시 전력을 발전하고 있어 순간적인 전력 공급이 가능한 플라이 휠(50)을 설치함으로써 디젤 발전기(20)에 의해 안정적으로 전력을 공급할 수 있을 때까지 전력을 보상해준다. 또한, 플라이 휠 장치는 자체의 관성 에너지로 인하여 전력망의 변화를 어렵게 하여 상시 전력품질을 유지해야 하는 전력망 안정화 장치로서의 기능도 겸할 수 있는 장점을 가지고 있다.
부하의 단주기 변동에 따라 순간적으로 발생하는 초과 잉여 전력은 상술한 덤프 로드(50)에 의해 곧바로 소모함으로써 해결할 수 있다. 이러한 차원에서 상기 덤프 로드(60)는 풍력 발전에 있어서 돌풍 등에 의해 발생하는 과풍속 제어용으로도 사용할 수 있다.
상기에서 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
10: 중앙 모니터링 및 제어부 20: 디젤 발전기
30: 재생 발전부 40: 전력 부하
50: 플라이 휠 60: 덤프 로드(Dump Load)

Claims (7)

  1. 화석 연료를 사용하여 전력을 생산하고, 주 전력공급원으로서 사용되는 디젤 발전기(20)와,
    상기 디젤 발전기(20)의 보조하는 분산 전력 공급원으로서, 태양 에너지 및 풍력 에너지를 사용하여 전력을 생산하는 재생 발전부(30)와,
    상기 디젤 발전기(20) 및 재생 발전부(30)에서 생산된 전력을 공급받아 사용하는 전력 부하(40)와,
    상기 디젤 발전기(20) 및 재생 발전부(30)에서 생산된 전력이 상기 전력 부하(40)의 소비량보다 작은 경우에 이를 보상할 수 있도록 구성된 플라이 휠(50)과,
    상기 디젤 발전기(20) 및 재생 발전부(30)에서 생산된 전력이 상기 전력 부하(40)의 소비량보다 큰 경우에 그 잉여 전력을 공급받아 바로 소모하도록 구성된 덤프 로드(60)와,
    상기 디젤 발전기(20) 및 재생 발전부(30)에서 생산되는 전력량과 상기 전력 부하(40)의 변동량을 실시간으로 모니터링하여 상기 디젤 발전기(20)의 전력 생산 반응속도보다 빠른 주기의 변동에 발생한 때에는 상기 플라이 휠(50)을 작동시켜 필요 전력을 보상하도록 해주는 중앙 모니터링 및 제어부(10);로 이루어진 것을 특징으로 하는 소규모 하이브리드 발전 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 중앙 모니터링 및 제어부(10)는 재생 발전부에서 생산되는 직류(DC) 전력을 전력 부하(40)에 공급되는 교류(AC) 전력으로 변환시켜주는 인버터 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 소규모 하이브리드 발전 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 중앙 모니터링 및 제어부(10)는 상기 디젤 발전기(20) 및 재생 발전부(30)에서 생산되는 전력량이 상기 전력 부하(40)의 소비 전력량보다 항상 일정량의 여유분을 가지도록 제어하고, 전력 공급시에는 이 여유분의 잉여 전력을 상기 덤프 로드(60)로 공급하여 소모하는 것을 특징으로 하는 소규모 하이브리드 발전 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 중앙 모니터링 및 제어부(10)는 현재 풍속의 크기와 변화 기울기, 일사량의 크기와 변화 기울기 및 전력 부하의 크기 및 변동 기울기를 모니터링하고, 이를 기초로 하여 상기 여유분의 잉여 전력량을 산출하는 것을 특징으로 하는 소규모 하이브리드 발전 시스템.
  5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 중앙 모니터링 및 제어부(10)는 하루 시간대별, 주간별 월별, 계절별 부하변동량을 기록한 부하변동 DB(16)를 포함하고, 이 부하변동 DB(16)를 기초로 하여 상기 여유분의 잉여 전력량을 산출하는 것을 특징으로 하는 소규모 하이브리드 발전 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 덤프 로드(60)는 풍력 발전의 과풍속 제어용으로 사용하는 것을 특징으로 하는 소규모 하이브리드 발전 시스템.
  7. 상기 덤프 로드(60)는 열교환기와 연결되어 온수를 공급하도록 구성된 것을 특징으로 하는 소규모 하이브리드 발전 시스템.
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