KR20150045764A - 발전플랜트 시스템 및 발전 방법 - Google Patents

발전플랜트 시스템 및 발전 방법 Download PDF

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Abstract

발전플랜트 시스템 및 발전 방법이 개시된다. 본 발명의 발전플랜트 시스템은 연안의 육상에 마련되는 육상발전소; 및 연안의 해상에 마련되어 액화천연가스를 공급받아 발전하는 해상 발전플랜트를 포함하되, 육상발전소의 가동중단 또는 전력생산부족시 해상 발전플랜트에서 발전하여 육상발전소로 송전하는 것을 특징으로 한다.

Description

발전플랜트 시스템 및 발전 방법{Power Generating Plant System And Power Generating Method}
본 발명은 발전플랜트 시스템 및 발전 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연안의 육상에 마련되는 육상발전소와, 연안의 해상에 마련되어 액화천연가스를 공급받아 발전하는 해상 발전플랜트를 포함하여, 육상발전소의 가동중단 또는 전력생산부족시 해상 발전플랜트에서 발전하여 육상발전소로 송전하는 발전플랜트 시스템에 관한 것이다.
원자력 발전은 원자로에서 열에너지를 발생시켜 이를 전기에너지로 전환하여 발전하는 발전 방식이다.
원자로는 핵분열 물질(235U 등)에 중성자를 충돌시켜 연쇄적으로 핵분열 반응이 일어나도록 하여 열에너지를 발생시키는 장치인데, 원자로는 기본적으로 핵분열이 일어나는 핵연료, 핵연료가 통제 불가능한 연쇄반응을 일으키지 않도록 중성자의 수를 적당히 조절해 주는 제어봉, 핵분열에 의하여 발생한 중성자를 다음의 핵분열을 일으키기 쉬운 상태로 만드는 감속재, 연쇄적인 핵분열로 발생하는 열을 식혀주는 냉각재, 원자로에서 나오는 방사선을 막아주는 차폐체 등으로 구성된다.
그 중, 원자력 발전소에 설치된 노심은 원자로의 중심부로서, 노심에서 핵연료로 사용되는 우라늄의 원자핵이 중성자와 충돌하여 핵분열을 일으키며 이때 에너지가 방출되게 되어 원자로 냉각재를 가열하는 곳이다. 농축된 우라늄 분말을 고온 처리하여 담배 필터와 같은 형태로 만든 것이 원전에서 핵연료로 사용되는 펠렛(pellet)이다. 펠렛을 특수합금으로 된 긴 원통형 파이프 관에 쌓아넣어 연료봉을 만든 후 여러 개를 묶어 다발로 만들면 연료집합체가 만들어진다. 이것이 바로 핵연료가 되는데, 노심은 바로 원자로의 핵연료인 연료봉 다발을 일컫는다.
핵연료물질은 금속ㆍ금속합금ㆍ산화물 등의 형태로 원통형(펠릿) 판상, 또는 중공원통형 등으로 성형되고 알루미늄합금ㆍ지르코늄합금ㆍ스테인리스강 등으로 피복된다. 원자로의 핵심에 해당하는 노심은 핵연료체로부터 방출되는 고속중성자를 열중성자로 감속시키기 위한 감속재, 핵분열로 발생한 엄청난 열을 제거하는 냉각재 등으로 구성된다. 핵분열 연쇄반응에 의해 방출된 에너지가 노심의 온도를 높여 원자로가 파손될 수 있는데, 이를 방지하기 위해 냉각재를 이용하여 노심을 냉각시킨다. 냉각재로 사용되는 것은 기체로는 이산화탄소ㆍ헬륨이 있고, 액체로는 경수나 중수가 있다.
도 1에 도시된 것과 같이, 원자력 발전소는 핵연료봉을 포함하는 원자로가 마련되는 격납용 원자로 건물(10)을 별도로 두고, 터빈이 마련되는 터빈 건물(20), 기타 보조 건물들(30, 40)이 마련될 수 있다.
도 2에는 원자력 발전소에서 이루어지는 발전의 원리를 개략적으로 도시하였다. 도 2에 도시된 것과 같이, 격납 건물(13) 내의 원자로(11)에서 핵연료의 핵분열 반응으로 얻은 열에너지로 증기 발생기(12)에서 증기를 생성시키고, 생성된 증기로 터빈(21)을 구동시키고, 이에 의해 발전기(22)에서 운동에너지를 전기에너지로 전환하여 전력을 생산하여 송전한다. 증기는 복수기(23)에서 복수되어 증기 발생기(12)로 순환된다. 증기의 복수를 위해서는 해수가 사용될 수 있고, 이를 포함한 냉각수의 공급이 원활하도록 원전은 연안에 많이 마련된다.
원자로에는 가압수형, 비등수형, 고속 증식로형 등의 종류가 있는데, 각각의 원자로에는 적합한 비상 노심 냉각 장치(Emergency Core Cooling System, ECCS)가 설치되어 사고 발생에 대비하고 있다. 정상상태에서의 원자로는 냉각재가 원자로 내의 열을 밖으로 전달하지만, 사고가 발생하여 노심을 냉각시킬 수 없다면 원자로를 긴급 정지시킨다고 해도 연료봉에는 열이 여전히 남아있고, 또한 연료봉에 남아있는 핵분열 생성물이 붕괴하면서 열을 발산하여 원자로를 노심 용융시킬 수 있기 때문이다. ECCS는 원자력 발전소에서 냉각재 상실 사고(Loss of Coolant Accident, LOCA) 등이 발생할 경우, 대량의 냉각재를 노심에 공급해주어 노심을 안전하게 정지시키도록 설계되었다.
그러나, 지진으로 원자로 운전이 정지되고 원자로를 식히기 위해 ECCS가 가동되면, 초고온인 원자로에 차가운 냉각수가 공급되면서 원자로의 압력용기에 균열이 생기거나 폭발할 위험이 있고, 최근의 일본 후쿠시마 원전 사태에서 보듯이 냉각수로 사용된 방사능 물질의 농도가 높은 물이 바다로 유입되면 통제 불가능한 위험을 초래할 수도 있다.
전력 생산 비용이 저렴하고, 화석 연료 고갈, 대기 오염 및 지구 온난화 문제 등과 맞물려 원자력 발전의 비율이 늘었었지만, 체르노빌 사태에 이은 최근의 후쿠시마 원전 문제에서 드러난 원전 안전성에 대한 의문으로 인해 원자력 발전소 추가건설 중단이나 원자력 발전 포기를 선언하는 국가가 늘고 있는 추세이다.
이에 본 발명은 원전을 대체 또는 보충할 전력 생산 수단으로, 비교적 친환경적인 에너지로 평가받고 있으며 최근 대규모 셰일 가스 발견으로 가격 안정세가 지속될 것으로 전망되는 천연가스를 이용한 발전을 제안하면서, 육상에서의 발전소 추가 건설을 요하지 않고 기건설된 육상 발전 인프라를 활용할 수 있는 발전 시스템을 제안하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 연안의 육상에 마련되는 육상발전소; 및
상기 연안의 해상에 마련되어 액화천연가스를 공급받아 발전하는 해상 발전플랜트를 포함하되,
상기 육상발전소의 가동중단 또는 전력생산부족시 상기 해상 발전플랜트에서 발전하여 상기 육상발전소로 송전하는 것을 특징으로 하는 발전플랜트 시스템이 제공된다.
바람직하게는, 상기 해상 발전플랜트는 상기 연안의 해상에 부유하거나 상기 육상발전소 인근의 방파제에 접안하도록 마련되어,
육상으로부터 상기 액화천연가스를 공급받을 수 있다.
바람직하게는, 상기 육상발전소는 원자력발전소, 화력발전소, 풍력발전소, 조력발전소를 포함할 수 있다.
바람직하게는 상기 해상 발전플랜트는, 해상에서 이동가능한 본체와, 상기 본체에 마련되어 상기 액화천연가스를 기화시키는 기화부와, 상기 본체의 데크 상부 및 하부 중 적어도 하나에 마련되어 상기 기화부에서 기화된 천연가스를 공급받아 발전하는 복합 발전부와, 상기 본체에 마련되어 육상으로부터 상기 액화천연가스를 공급받는 터렛형 수급부를 포함하되, 상기 해상 발전플랜트는 육상으로부터 파이프라인을 통해 상기 액화천연가스를 공급받을 수 있다.
바람직하게는 상기 복합 발전부는, 상기 천연가스를 공급받아 연소시켜 구동되는 가스 터빈과, 상기 가스 터빈에서 배출되는 배기를 열원으로 증기를 생성하는 배열회수 보일러와, 상기 배열회수 보일러에서 생성된 증기로 구동되는 증기 터빈과, 상기 가스 터빈 및 증기 터빈의 운동 에너지를 전기 에너지로 전환하는 발전기를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 1) 육상으로부터 액화천연가스를 해상의 발전플랜트에 공급하는 단계;
2) 공급받은 액화천연가스를 연료로 상기 발전플랜트에서 발전하는 단계; 및
3) 발전된 전력을 육상의 발전소에 송전하는 단계를 포함하여,
상기 육상 발전소의 가동중단 또는 전력생산부족시 해상의 상기 발전플랜트에서 발전하여 상기 육상발전소로 송전하는 것을 특징으로 하는 발전 방법이 제공된다.
바람직하게는, 상기 발전플랜트는 상기 육상 발전소에 근접하여 해상에 부유하거나 접안하도록 마련되고, 해상을 통한 이동이 가능하다.
본 발명의 발전 플랜트 시스템 및 발전 방법은, 해상 발전플랜트를 기건설된 육상발전소 인근 연안에 마련하고, 육상에서 천연가스를 공급하여 해상에서 발전한 후 육상으로 송전함으로써, 기존의 육상발전소의 송전 인프라를 활용한 송전이 가능하다.
기존의 육상발전소의 인프라를 활용하면서, 해상에서 친환경 에너지인 천연가스로 발전함으로써 환경오염을 줄이고, 육상발전소 건설에 따른 부지 확보나 지역주민 반대 등의 문제에서 비교적 자유롭고, 발전플랜트 건설시간을 대폭 단축할 수 있다. 또한, 이동성을 갖춤으로써, 계절적 요건이나 천재지변 등의 일시적 전력 수요가 발생하였을 때 신속한 전력 수급이 가능하다.
도 1은 원자력 발전소의 구조를 개략적으로 도시하고, 도 2는 원자력 발전소에서 이루어지는 발전의 원리를 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발전 플랜트 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 4는 제1 실시예의 변형 예를 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발전 플랜트 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 발전 플랜트 시스템을 개략적으로 도시한다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.
도 3에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발전플랜트 시스템을 개략적으로 도시하였다.
도 3에 도시된 바와 같이 제1 실시예의 발전플랜트 시스템은, 연안의 육상에 마련되는 육상발전소(100)와, 연안의 해상에 마련되어 액화천연가스를 공급받아 발전하는 해상 발전플랜트(200)를 포함하여, 육상발전소(100)의 가동중단 또는 전력생산부족시 해상 발전플랜트(200)에서 발전하여 육상발전소(100)로 송전하는 것을 특징으로 한다.
육상발전소(100)의 가동중단 또는 전력생산부족은, 육상발전소(100)의 일시적인 고장이나 유지보수와 같은 일시적 가동중단, 장비 노후나 가동 연한 경과 등으로 인한 영구적인 가동중단, 천재지변, 계절적인 요인, 산업적 요인 등으로 인한 전력수요증가 등의 원인으로 발생할 수 있다.
본 실시예를 비롯하여 후술할 실시예에서의 육상발전소(100)는, 원자력발전소, 화력(복합화력발전 포함)발전소, 풍력발전소, 조력발전소를 포함할 수 있고, 특히 기건설된 원자력발전소 인근의 연안에 해상 발전플랜트(200)를 마련하여 원자력발전소의 인프라를 활용할 수 있다. 육상발전소(100)의 인프라, 특히 송전 인프라는 가동중단 또는 전력생산부족시의 상황에서도 활용할 수 있는 경우가 많으므로, 해상에서 발전하여 기존 육상발전소(100)의 인프라를 활용하여 전력 수요지로 송전할 수 있다.
육상발전소(100) 인근 연안에 해상 발전플랜트(200)를 마련함으로써, 액화천연가스를 육상으로부터 공급받고, 해상 발전플랜트(200)의 선내에 필요한 전기나 초기가동시 필요한 전기를 육상전력으로 송전받아 사용할 수 있다.
해상 발전플랜트(200)는 연안의 해상에 부유하거나 육상발전소(100) 인근의 방파제에 접안하도록 마련되어, 육상으로부터 액화천연가스를 공급받을 수 있다.
본 실시예를 비롯한 후술할 실시예들은, 육상발전소(100)가 내륙의 하천, 호수 등의 인근에 위치하는 경우에는 해상 발전플랜트(200)를 이러한 하천, 호수 등에 마련한 형태로도 구현될 수 있다.
이와 같은 해상 발전플랜트(200)는 해상에서 이동가능한 본체(B)를 포함하는데, 따라서 해상 발전플랜트(200)는 예를 들어 해상에 부유할 수 있는 바지선에 천연가스를 이용한 발전설비와 액화천연가스 저장설비가 탑재된 FSPP(Floating Storage Power Plant) 또는 BMPP(Barge Mounted Power Plant)와 같은 형태일 수 있다.
해상 발전플랜트(200)는, 본체(B)에 마련되어 액화천연가스를 기화시키는 기화부(210)와, 본체(B)의 데크 상부 및 하부 중 적어도 하나에 마련되어 기화부(210)에서 기화된 천연가스를 공급받아 발전하는 복합 발전부(220)와, 본체(B)에 마련되어 육상으로부터 액화천연가스를 공급받는 터렛형 수급부(240)를 포함하되, 해상 발전플랜트(200)는 육상으로부터 파이프라인을 통해 액화천연가스를 공급받을 수 있다.
터렛형 수급부(240)는 선저 또는 선체 측면에서 육상으로부터 연장된 파이프라인과 연결되어 액화천연가스를 공급받을 수 있는 수중 부이(buoy)를 포함할 수 있다.
육상으로부터 공급된 액화천연가스는 본체(B)에 마련된 저장탱크(T)에 저장되었다가 기화부(210)에서 기화되어 복합 발전부(220)로 공급된다. 이때, 본 실시예와 후술할 실시예 중 기화부(210)가 마련되는 경우에는 해상 발전플랜트(200)에서 액화천연가스를 기화시켜 육상으로 공급하는 RV(Regasification Vessel)나 FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)처럼 천연가스 공급 기능도 수행하도록 할 수 있다.
복합 발전부(220)는, 천연가스를 공급받아 연소시켜 구동되는 가스 터빈(221)과, 가스 터빈(221)에서 배출되는 배기를 열원으로 증기를 생성하는 배열회수 보일러(222)와, 배열회수 보일러(222)에서 생성된 증기로 구동되는 증기 터빈(223)과, 가스 터빈(221) 및 증기 터빈(223)의 운동 에너지를 전기 에너지로 전환하는 발전기(224)를 포함하여, 천연가스를 이용하는 복합화력발전 방식으로 마련될 수 있다.
복합 발전부(220)는 증기 터빈(223)을 구동시키고 배출된 증기를 복수하는 복수기(미도시)를 더 포함할 수 있고, 복수기, 발전기(224)의 냉각수 등을 공급하기 위한 수처리/쿨링 유닛(230)이 마련될 수 있다.
도 3에서는 본체(B)의 데크 상부에 기화부(210)와 복합 발전부(220)가 마련된 형태로 해상 발전플랜트(200)를 도시하였지만, 도 4에 도시된 것과 같이 복합 발전부(220)를 본체(B) 데크 하부에 마련하는 변형 예도 가능하다. 이는 육상으로부터 액화천연가스의 공급이 가능하기 때문에, 데크 하부의 저장탱크(T) 크기를 축소하거나 필요에 따라 버퍼탱크(미도시)만 두고 저장탱크(T)를 구성하지 않을 수도 있으므로, 기화부(210)와 복합 발전부(220)의 전부 또는 일부를 데크 하부에 배치하여 해상 발전플랜트(200)의 무게 중심을 낮추고, 데크 상부의 공간 활용도를 높일 수 있다. 이와 같이 발전 설비를 데크 하부에 배치하는 것은 본 실시예 뿐만 아니라, 후술할 제2 및 제3 실시예에도 동일하게 적용될 수 있다.
이상과 같이, 제1 실시예는 1) 육상으로부터 액화천연가스를 육상 발전소(100)에 근접하여 해상에 부유하거나 접안하도록 마련된 해상 발전플랜트(200)에 공급하는 단계;
2) 공급받은 액화천연가스를 연료로 해상 발전플랜트(200)에서 발전하는 단계; 및
3) 발전된 전력을 육상의 발전소에 송전하는 단계를 포함하여 발전하며, 육상 발전소의 가동중단 또는 전력생산부족시 해상 발전플랜트(200)에서 발전하여 육상발전소(100)로 송전하게 된다.
도 5에는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발전 플랜트 시스템을 개략적으로 도시하였다. 전술한 실시예와 중복되는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 5에 도시된 바와 같이 제2 실시예의 발전 플랜트 시스템은, 연안의 육상에 마련되는 육상발전소(100a)와, 연안의 해상에 마련되어 액화천연가스를 공급받아 발전하는 해상 발전플랜트(200a)를 포함하되, 액화천연가스의 냉열로 육상발전소(100a)의 냉각수를 냉각하여 공급하는 것을 특징으로 한 육상 및 해상 연계형 발전 플랜트 시스템이다.
전술한 실시예에서와 같이 육상발전소(100a)는 원자력발전소, 화력발전소, 풍력발전소, 조력발전소를 포함할 수 있는데, 발전소에서는 증기의 복수를 위한 복수기를 비롯하여 각종 발전설비의 냉각을 위한 다량의 냉각수를 필요로 한다. 원자력발전소가 해안에 주로 마련되는 것도 냉각수로 공급할 수 있는 해수의 취수가 용이하기 때문인데, 냉각수로 사용된 해수는 온도가 상승하므로 그대로 배출하면 해수 온도 상승으로 발전소 인근의 해안 생태계에 영향을 줄 수 있다. 본 실시예는 이러한 점을 해결할 수 있도록, 액화천연가스의 냉열로 육상발전소(100a)의 냉각수를 지속적으로 냉각하여 순환시킬 수 있도록 함으로써, 발전소의 냉각수 배출에 의한 해양 환경 변화를 방지할 수 있다.
해상 발전플랜트(200a)에서 액화천연가스의 재기화를 위해 해수 또는 순환 냉매와 열교환시키고, 열교환된 해수 또는 순환 냉매를 육상발전소(100a)의 냉각수로 공급할 수 있다. 육상 발전소의 냉각수로 공급되어 열교환으로 가열된 냉각수는 다시 해상 발전플랜트(200a)로 공급하여 액화천연가스의 재기화에 필요한 열원으로 활용한다. 이와 같이 해상 발전플랜트(200a)에서 해수를 취수하여 열교환을 통한 냉각후 육상 발전소의 냉각수를 공급하거나, 순환 냉매를 이용하여 해상 발전플랜트(200a)로 순환시켜 폐 루프(closed loop) 시스템으로 운용할 수 있다. 이를 통해 원자력 발전소의 가동 중지의 주요 원인 중 하나인 냉각수 펌프의 고장 문제를 해결할 수 있다.
순환 냉매로는 glycol water, 물 등의 공지된 냉매가 적용될 수 있다.
액화천연가스의 재기화를 위해 열교환된 해수 또는 순환 냉매는 해상 발전플랜트(200a) 내의 냉각수로도 공급될 수 있다.
해상 발전플랜트(200a)는 연안의 해상에 부유하거나 육상발전소(100a) 인근의 방파제에 접안하도록 마련되어, 육상으로부터 액화천연가스를 공급받아 발전하여 육상으로 송전할 수 있다.
해상 발전플랜트(200a)는, 해상에서 이동가능한 본체(B)와, 본체(B)에 마련되어 액화천연가스를 기화시키는 기화부(210a)와, 본체(B)의 데크 상부 및 하부 중 적어도 하나에 마련되어 기화부(210a)에서 기화된 천연가스를 공급받아 발전하는 복합 발전부(220a)와, 본체(B)에 마련되어 육상으로부터 액화천연가스를 공급받는 터렛형 수급부(240a)를 포함하되, 해상 발전플랜트(200a)는 육상으로부터 파이프라인을 통해 액화천연가스를 공급받을 수 있다.
복합 발전부(220a)는, 천연가스를 공급받아 연소시켜 구동되는 가스 터빈(221a)과, 가스 터빈(221a)에서 배출되는 배기를 열원으로 증기를 생성하는 배열회수 보일러(222a)와, 배열회수 보일러(222a)에서 생성된 증기로 구동되는 증기 터빈(223a)과, 가스 터빈(221a) 및 증기 터빈(223a)의 운동 에너지를 전기 에너지로 전환하는 발전기(224a)를 포함할 수 있다.
이상과 같은 본 제2 실시예는 1) 육상으로부터 액화천연가스를 해상의 발전플랜트(200a)에 공급하는 단계;
2) 공급받은 액화천연가스를 해수 또는 순환 냉매와 열교환으로 기화시켜 발전플랜트에서 발전하는 단계; 및
3) 열교환된 해수 또는 순환 냉매를 육상의 발전소에 냉각수로 공급하는 단계를 포함하여, 액화천연가스의 냉열로 상기 육상발전소(100a)의 냉각수를 냉각하여 공급하는 육상 및 해상 연계형 발전 방법이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 발전 플랜트 시스템을 개략적으로 도시하였다.
도 6에 도시된 바와 같이 제3 실시예의 발전 플랜트 시스템은, 연안의 육상에 마련되는 천연가스 공급부(미도시)와, 연안의 해상에 마련되어 천연가스 공급부로부터 천연가스를 공급받아 발전하는 해상 발전플랜트(200b)를 포함하는 발전플랜트 시스템이다.
해상 발전플랜트(200b)는 원자력발전소 및 화력발전소를 포함하여 육상발전소(100b)에 근접하여 마련될 수 있다.
해상 발전플랜트(200b)는 전술한 실시예에서와 마찬가지로, 연안의 해상에 부유하거나 육상발전소(100b) 인근의 방파제에 접안하도록 마련되는 본체(B)와, 본체(B)의 데크 상부 및 하부 중 적어도 하나에 마련되어 천연가스를 공급받아 발전하는 복합 발전부(220b)와, 본체(B)에 마련되어 천연가스 공급부로부터 천연가스를 공급받아 복합 발전부(220b)로 공급하는 터렛형 수급부(240b)를 포함한다.
다만 본 실시예에서는 육상의 천연가스 공급부로부터 파이프라인을 통해 천연가스를 공급받아 기화과정 없이 해상 발전플랜트(200b)에서 발전함으로써, 해상 발전플랜트(200b)에는 기화부(210)를 구성하지 않을 수 있다.
해상 발전플랜트(200b)로 천연가스를 공급하는 육상의 천연가스 공급부는 액화천연가스를 저장하는 저장탱크(미도시)를 마련하여 육상에서 재기화한 후 파이프라인을 통해 해상 발전플랜트(200b)로 공급할 수 있다. 이 경우, 액화천연가스 재기화의 열원으로는 전술한 제2 실시예를 적용하여 육상발전소(100b)에서 냉각용으로 공급되는 해수나 순환냉매를 활용할 수 있다.
육상에 대규모의 저장탱크를 갖추기 어려운 경우, 육상의 천연가스 파이프라인을 연안까지 연장시켜 해상 발전플랜트(200b)에 천연가스를 공급하도록 구성하는 것도 가능하다.
해상 발전플랜트(200b)의 복합 발전부(220b)는 전술한 실시예에서와 같이, 천연가스를 공급받아 연소시켜 구동되는 가스 터빈(221b)과, 가스 터빈(221b)에서 배출되는 배기를 열원으로 증기를 생성하는 배열회수 보일러(222b)와, 배열회수 보일러(222b)에서 생성된 증기로 구동되는 증기 터빈(223b)과, 가스 터빈(221b) 및 증기 터빈(223b)의 운동 에너지를 전기 에너지로 전환하는 발전기(224b)를 포함할 수 있고, 이들에 대한 중복된 설명은 생략한다.
특히, 본 실시예에서 해상 발전플랜트(200b)는 육상으로부터 천연가스를 공급받으므로 별도의 액화천연가스 저장탱크(T)를 마련하지 않을 수 있고, 본체(B)의 데크 하부로 복합 발전부(220b)를 배치하여 무게 중심을 낮춰 구조적 안정성을 향상시킬 수 있고 데크 상부의 공간을 활용할 수 있도록 할 수 있다.
다만, 비상사태에 대비하여 연료를 안정적으로 공급할 수 있도록 해상 발전플랜트(200b)에 저장탱크(T)를 마련하고, 재액화 장치와 재기화 장치를 구성할 수도 있다.
전술한 실시예에서와 같이 해상 발전플랜트(200b)는 해상을 통한 이동이 가능하므로, 설치가 쉽고 필요에 따라 다른 장소로 이동시켜 발전할 수 있다.
해상 발전플랜트(200b)에서 발전된 전력은 육상으로 송전하여, 육상에 마련된 육상발전소(100b)의 송전 인프라를 활용하여 전력 수요지로 공급할 수 있다.
이와 같이 제3 실시예는 1) 육상으로부터 기체 상태인 천연가스를 해상의 발전플랜트에 공급하는 단계;
2) 공급받은 천연가스를 연료로 발전플랜트에서 발전하는 단계; 및
3) 발전된 전력을 육상으로 송전하는 단계를 포함하여, 기체 상태인 천연가스를 육상의 파이프라인을 통해 해상으로 공급하여, 해상 발전플랜트(200b)는 기화단계 없이 천연가스로 발전한 후 육상으로 송전하는 발전 방법이다.
이와 같은 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100, 100a, 100b: 육상발전소
200, 200a, 200b: 해상 발전플랜트
B: 본체
210, 210a: 기화부
220, 220a, 220b: 복합 발전부
221, 221a, 221b: 가스 터빈
222, 222a, 222b: 배열회수 보일러
223, 223a, 223b: 증기 터빈
224, 224a, 224b: 발전기
230, 230a, 230b: 수처리/쿨링 유닛
240, 240a, 240b: 터렛형 수급부
T: 저장탱크

Claims (7)

  1. 연안의 육상에 마련되는 육상발전소; 및
    상기 연안의 해상에 마련되어 액화천연가스를 공급받아 발전하는 해상 발전플랜트를 포함하되,
    상기 육상발전소의 가동중단 또는 전력생산부족시 상기 해상 발전플랜트에서 발전하여 상기 육상발전소로 송전하는 것을 특징으로 하는 발전플랜트 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 해상 발전플랜트는 상기 연안의 해상에 부유하거나 상기 육상발전소 인근의 방파제에 접안하도록 마련되어,
    육상으로부터 상기 액화천연가스를 공급받는 것을 특징으로 하는 발전플랜트 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 육상발전소는 원자력발전소, 화력발전소, 풍력발전소, 조력발전소를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전플랜트 시스템.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 해상 발전플랜트는
    해상에서 이동가능한 본체;
    상기 본체에 마련되어 상기 액화천연가스를 기화시키는 기화부;
    상기 본체의 데크 상부 및 하부 중 적어도 하나에 마련되어 상기 기화부에서 기화된 천연가스를 공급받아 발전하는 복합 발전부; 및
    상기 본체에 마련되어 육상으로부터 상기 액화천연가스를 공급받는 터렛형 수급부를 포함하되,
    상기 해상 발전플랜트는 육상으로부터 파이프라인을 통해 상기 액화천연가스를 공급받는 것을 특징으로 하는 발전플랜트 시스템.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 복합 발전부는
    상기 천연가스를 공급받아 연소시켜 구동되는 가스 터빈;
    상기 가스 터빈에서 배출되는 배기를 열원으로 증기를 생성하는 배열회수 보일러;
    상기 배열회수 보일러에서 생성된 증기로 구동되는 증기 터빈; 및
    상기 가스 터빈 및 증기 터빈의 운동 에너지를 전기 에너지로 전환하는 발전기를 포함하는 발전플랜트 시스템.
  6. 1) 육상으로부터 액화천연가스를 해상의 발전플랜트에 공급하는 단계;
    2) 공급받은 액화천연가스를 연료로 상기 발전플랜트에서 발전하는 단계; 및
    3) 발전된 전력을 육상의 발전소에 송전하는 단계를 포함하여,
    상기 육상 발전소의 가동중단 또는 전력생산부족시 해상의 상기 발전플랜트에서 발전하여 상기 육상발전소로 송전하는 것을 특징으로 하는 발전 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 발전플랜트는 상기 육상 발전소에 근접하여 해상에 부유하거나 접안하도록 마련되고, 해상을 통한 이동이 가능한 것을 특징으로 하는 발전 방법.
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KR100766185B1 (ko) * 2005-05-18 2007-10-10 박재욱 해상 복합화력 발전소

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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