KR20160096433A - 대용량 전력저장에 의한 대용량 전력발전 시스템 - Google Patents

대용량 전력저장에 의한 대용량 전력발전 시스템 Download PDF

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KR20160096433A
KR20160096433A KR1020150018066A KR20150018066A KR20160096433A KR 20160096433 A KR20160096433 A KR 20160096433A KR 1020150018066 A KR1020150018066 A KR 1020150018066A KR 20150018066 A KR20150018066 A KR 20150018066A KR 20160096433 A KR20160096433 A KR 20160096433A
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Abstract

본 발명은 전력계통에 접속하고 전력 수요가 크지 않은 비수기 시간대의 잉여전력을 자연친화적이며 대용량 위치에너지로 변환 저장하고 전력 수요가 많은 피크타임에 저장된 에너지를 대용량 전력으로 변환 발전시켜 전력계통에 공급하므로 자연친화적이며 경제성에 의하여 산업경제 발전에 기여하는 대용량 전력저장에 의한 대용량 전력발전 시스템에 관한 것으로 경사지에 일정한 폭으로 연속 설치된 한쌍의 철로 사이 바닥에 철로와 평행하게 연속 설치되는 톱니형상의 제 1 기어부; 제 1 기어부와 접촉하고 제어명령에 의하여 철로 위를 주행하여 위치에너지를 저장하며 저장된 위치에너지로 철로 위를 주행하면서 대용량의 전력을 발전하는 중량이동체; 및 중량이동체와 전기적으로 접속하고 중량이동체가 철로 위를 주행하여 위치에너지가 저장되도록 전기에너지를 공급하며 중량이동체가 철로 위를 주행하여 발전한 대용량의 전력을 공급받는 전력계통부; 를 포함하는 특징에 의하여 전력계통의 잉여전력과 중량이동체를 이용하므로 주변환경을 보호하면서 대용량의 전력을 위치에너지로 장기간 안전하게 변환 저장하며 전력수요 피크타임에 대용량 전력으로 변환 발전시켜 전력계통에 친환경적이고 경제성 있도록 공급하여 산업경제 발전에 기여하는 효과가 있다.

Description

대용량 전력저장에 의한 대용량 전력발전 시스템{Mass storage electric power storage with generating system}
본 발명은 대용량 전력저장에 의한 대용량 전력발전 시스템에 관한 것으로 더욱 상세하게는 전력계통에 접속하고 전력 수요가 크지 않은 비수기 시간대의 잉여전력을 자연친화적이며 대용량 위치에너지로 변환 저장하고 전력 수요가 많은 피크타임에 저장된 에너지를 대용량 전력으로 변환 발전시켜 전력계통에 공급하므로 자연친화적이며 경제성에 의하여 산업경제 발전에 기여하는 대용량 전력저장에 의한 대용량 전력발전 시스템에 관한 것이다.
전력을 저장하는 장치는 매우 다양하게 개발되어 있다. 비교적 소량의 전력을 저장하는 장치로 충방전 가능한 2차 전지, 충전 콘덴서 등이 있으며, 대규모 시설로는 양수발전소 설비 등을 예로 들 수 있다.
이러한 실시 예들은 전기를 그대로 전기에너지 형태로 저장하거나, 화학물질 내에 화학에너지 형태로 변환하여 저장하거나, 질량을 갖는 물체의 위치에너지로 변환하여 저장하는 등의 방식이다.
위치에너지를 이용하는 방식에 의한 종래기술로 특허 등록번호 제10-0953505호(2010.04.09.) “쇠구슬을 이용한 전력 축적 및 발전장치와 그 방법”에 의하면 쇠구슬의 위치에너지를 이용하여 전력을 축적하고 발전하는 장치와 방법이 개시되어 있다.
종래기술에서는 위치에너지로 변환하는 다수의 쇠구슬과, 쇠구슬의 변환된 위치에너지를 저장하는 상부저장소, 위치에너지를 전기에너지로 변환한 후의 쇠구슬이 담기는 하부저장소가 있다.
하부저장소의 쇠구슬은 전기모터가 달린 상승이송기가 상부저장소로 퍼 옮기므로 위치에너지를 저장하고, 상부 저장소에서 낙하하는 쇠구슬은 하강이송기에 위치에너지에 의한 회전력을 주어 발전한다.
그러나 종래기술에 의한 구성은 대용량 또는 대규모 전력을 저장하거나 발전하기에 적합하지 않으며 장치 구성이 복잡하여 유지보수 비용이 많이 소요되고 소음발생이 심한 등 주변환경에 나쁜 영향을 미치는 문제가 여전히 남아 있다.
한편, 대규모 또는 대용량 전력저장시설의 대표적인 예로 상기의 양수 발전시설을 예로 들 수 있다.
양수발전의 기본적인 구성은 이미 잘 알려져 있으므로 구체적 구성과 작용 설명은 생략하기로 한다.
그러나 양수 발전은 대량의 시설물인 댐을 건설하고 유지하는 초기 비용이 매우 많이 소요되며 매우 넓은 면적을 점유하고, 댐을 건설하는 과정에서 수몰 등으로 주변환경 및 자연을 파괴하며 주변 기후가 변화하여 생태계 질서가 변화하는 등의 문제가 있고, 갈수기에는 수자원인 물이 부족하여 발전이 어려울 수 있으며 수질악화 등이 발생할 수 있는 문제가 여전히 남아 있다.
한편, 폐광지역 등에서는 폐기된 철로와 운반용 철도차량 등이 흉물스럽게 주변환경을 어지럽히는 문제가 있다.
또한, 화력발전소, 원자력발전소, 수력발전소 등은 비교적 일정하게 전력을 발전하여 전력계통에 공급할 수 있으나, 전력계통에 접속되어 소모되는 전력의 크기가 일정하지 않고 시간대에 따라 전력소모가 많은 피크타임과 전력소모가 적어 발전된 전력의 일부가 남아 대용량의 잉여전력으로 낭비되는 것이 일반적이다.
따라서 전력계통의 잉여전력을 이용하고 주변환경을 해치지 않아 친환경적이며 대용량의 전력을 저장하고 전력계통의 전력소모 피크타임에 대용량의 전력을 발전하여 전력계통에 공급하는 기술을 개발할 필요가 있다.
대한민국 특허 등록번호 제10-0953505호(2010.04.09.) “쇠구슬을 이용한 전력 축적 및 발전장치와 그 방법”
상기와 같은 종래 기술의 문제점과 필요성을 해소하기 위하여 안출한 본 발명은 전력계통의 전력수요가 크지 않은 비수기 시간대의 잉여전력을 대용량의 자연친화적 위치에너지로 장기간 안전하게 저장하고 전력수요가 많은 피크타임에 대용량 전력으로 변환 발전하여 전력계통에 공급하는 대용량 전력저장에 의한 대용량 전력발전 시스템을 제공하는 것이 그 목적이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명의 대용량 전력저장에 의한 대용량 전력발전 시스템은 경사지에 일정한 폭으로 연속 설치된 한쌍의 철로 사이 바닥에 상기 철로와 평행하게 연속 설치되는 톱니형상의 제 1 기어부; 상기 제 1 기어부와 접촉하고 제어명령에 의하여 상기 철로 위를 주행하여 위치에너지를 저장하며 저장된 위치에너지로 상기 철로 위를 주행하면서 대용량의 전력을 발전하는 중량이동체; 및 상기 중량이동체와 전기적으로 접속하고 상기 중량이동체가 상기 철로 위를 주행하여 위치에너지가 저장되도록 전기에너지를 공급하며 상기 중량이동체가 상기 철로 위를 주행하여 발전한 대용량의 전력을 공급받는 전력계통부; 를 포함할 수 있다.
상기 중량이동체는 상기 제 1 기어부에 대응하는 상태로 접촉하여 회전하는 제 2 기어부; 상기 제 2 기어부에 축 연결되고 해당 제어신호에 의하여 상기 제 2 기어부의 회전속도를 제어된 범위의 회전속도로 변환하는 기어박스부; 상기 기어박스부와 축 연결되고 상기 제 2 기어부가 회전하는 동력을 출력하거나 상기 제 2 기어부의 회전에 의하여 대용량의 전력을 발전하는 모터발전부; 상기 모터발전부에 직간접 접속하고 상기 전력계통부로부터 상기 모터발전부가 회전동력을 발생하는 전기에너지를 공급받거나 상기 모터발전부가 회전에 의하여 발전한 대용량의 전력을 상기 전력계통부에 공급하는 팬더그라프; 및 상기 중량이동체가 상기 철로와 상기 제 1 기어부의 위를 해당 제어신호에 의하여 주행하거나 주행속도를 조절하거나 주행하지 못하도록 정지시키는 브레이크부; 를 포함할 수 있다.
상기 중량이동체는 외부의 원격지와 유선 또는 무선으로 접속하고 주행을 제어하는 제어명령 신호를 수신하며 상기 중량이동체에 구비된 각 기능부의 운용상태를 감시하여 외부의 원격지에 식별번호를 포함시켜 보고하고 상기 각 기능부의 운용상태를 제어하는 해당 제어신호를 출력하는 차량제어부; 를 더 포함할 수 있다.
상기 중량이동체가 발전하는 대용량의 전력은 직류인 것을 특징으로 한다.
상기 중량이동체는 상기 모터발전부에 의하여 발전된 대용량의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하거나 역변환하고 해당 제어신호에 의하여 상기 전력계통부의 교류 전력과 동기가 일치된 교류 전력으로 변환하여 출력하는 교류변환동기부; 를 더 포함할 수 있다.
상기 중량이동체는 중량을 가감하여 위치에너지의 저장용량과 발전될 전력량을 늘리거나 줄이는 중량조절용 중량조절부; 를 더 포함할 수 있다.
상기 경사지는 15도 이상 경사질 수 있다.
상기 팬더그라프는 가공선, 지상선, 지중선 중 어느 하나 또는 어느 하나 이상에 유선 또는 무선으로 접속할 수 있다.
상기 중량이동체는 하나로 이루어지거나 다수가 연속 연결되어 이루어질 수 있다.
상기와 같은 구성의 본 발명은 전력계통의 비수기에 의한 잉여전력과 중량이동체를 이용하므로 주변환경을 해지지 않으면서 대용량의 전력을 위치에너지로 장기간 안전하게 변환 저장하며 전력수요가 많은 피크타임에 대용량 전력으로 변환 발전시켜 전력계통에 공급하므로 친환경적이고 경제성이 있으며 산업경제 발전에 기여할 수 있는 장점이 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 대용량 전력저장에 의한 대용량 전력발전 시스템의 구성 설명도,
도 2 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 중량이동체의 세부 기능 구성도,
그리고
도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 제1, 제2 기어부와 기어박스부와 모터발전부의 연결상태 도시도 이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 대용량 전력저장에 의한 대용량 전력발전 시스템의 구성 설명도 이고, 도 2 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 중량이동체의 세부 기능 구성도 이고, 도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 제1, 제2 기어부와 기어박스부와 모터발전부의 연결상태 도시도 이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 대용량 전력저장에 의한 대용량 전력발전 시스템(1000)은 제 1 기어부(1100), 중량이동체(1200), 전력계통부(1300)를 포함하는 구성이다.
제 1 기어부(1100)는 경사진 지역에 일정한 폭으로 연속 설치된 한쌍의 철로(1110) 또는 철길 사이의 바닥에 철로(1110)와 평행하게 연속 설치된 톱니형상이다. 여기서 철로(1110)는 일반적인 기차용 철로인 것으로 설명한다.
제 1 기어부(1100)는 한쌍으로 이루어진 철로(1110) 사이의 중심 또는 임의 선택된 어느 한쪽 지점으로 일정하게 편향되어 연속 설치되며 외형상 톱니형상을 하고, 설치된 각각의 간격은 전 구간을 통하여 일정하게 유지되어야 한다.
제 1 기어부(1100)와 철로(1110)가 설치된 경사지는 기복이 있을 수 있으나 고지대와 저지대 사이는 균일하게 10 도 이상의 경사각을 형성하며 평균적으로 15 도 이상의 경사각을 갖는 경사지 또는 산간 지역 또는 구릉지역에 설치하는 것이 비교적 바람직하다.
고지대와 저지대 사이의 경사각이 평균적으로 10 도 이하인 지역에서는 중량이동체(1200)의 중량이 많이 나가도록 중량을 늘려 구성하여야 되므로 마모가 심한 등의 이유에 의하여 유지보수, 운영 등의 측면에서 효율이 약간 저하될 수 있고 이러한 문제를 해결하는 경우 활성적으로 설치 및 운영할 수 있다.
평균 경사각 15 도 이상인 경사지는 기존의 중량이동체(1200)를 그대로 이용하고 별도의 추가 중량물체를 추가 구성하지 않은 상태에서도 대용량의 전력을 충분히 발전하는 결과를 다양한 실험에 의하여 확인할 수 있다.
또한, 제 1 기어부(1100)와 철로(1110)는 비교적 직선으로 설치하는 것이 바람직하지만 경사각이 15도 이상인 지역에서는 곡선으로 설치하고 경사각이 10도 이하인 지역에서는 직선으로 설치하는 것이 전체적인 운용 효율을 높일 수 있다.
우리나라의 경우 산간지역이 국토 전체 면적대비 많고 폐탄광, 폐광산, 폐갱도, 폐철도 선로 등과 같은 불용시설이 비교적 많으므로 이러한 불용시설을 활용하는 경우 주변환경 및 자연경관을 해치지 않으면서도 설치 및 운용 측면에서 경제적이며 친환경적으로 운영할 수 있는 장점이 있다.
중량이동체(1200)는 철로(1110)위를 이동 또는 주행할 수 있는 이동체이며 일반적으로 승객용과 화물용 기차로 알려진 이동차량을 활용하거나 동일유사한 규격을 갖춘 이동차량인 경우 사용할 수 있다.
중량이동체(1200)는 철로(1110) 위에 설치되며 제 1 기어부(1100)와 접촉하고 제어명령에 의하여 철로(1110) 위를 주행하여 위치에너지를 저장하며 저장된 위치에너지로 철로(1110) 위를 주행하면서 대용량의 전력을 발전한다.
중량이동체(1200)는 제 2 기어부(1210), 기어박스부(1220), 모터발전부(1230), 교류변환동기부(1240), 팬더그라프(1250), 브레이크부(1260), 바퀴(1265), 차량제어부(1270), 중량조절부(1280)를 포함하여 구성될 수 있다.
중량이동체(1200)는 철로(1110)에 얹혀져 마찰을 줄이면서 이동 또는 주행하는 바퀴(1265)가 하측면에 다수 설치되며, 제 1 기어부(1100)의 톱니 형상과 대응하는 톱니형상을 하면서 바퀴형상을 하는 제 2 기어부(1210)가 제 1 기어부(1100)와 대응되는 위치에 각각의 톱니가 맞물리도록 접촉되어 설치된다. 제 2 기어부(1210)는 바퀴형상을 하므로 해당 축을 중심으로 회전운동을 한다.
중량이동체(1200)는 전력계통부(1300)의 유휴전력에 의한 전기에너지를 대용량의 위치에너지로 변환시켜 저장하고 저장기간은 무한대로 제한이 없으며, 전력계통부에서 대용량의 전력을 필요로 하는 경우, 저장된 대용량의 위치에너지를 신속하게 대용량의 전력으로 변환 발전시켜 공급 또는 제공할 수 있다.
기어박스부(1220)는 제 2 기어부(1210)에 축 연결되고 해당 제어신호에 의하여 제 2 기어부의 회전속도 또는 회전수를 제어된 범위로 일정하게 또는 균일하게 회전하도록 변환하거나 회전속도를 높이거나 낮춘다.
기어박스부(1220)는 해당 제어에 의해 전력계통부(1300)에서 필요로 하는 전력의 수요를 감안하여 대용량 전력의 단위 시간당 발전량을 높이거나 낮출 수 있으며 또한, 동일한 용량으로 발전하는 시간을 길게 조정하는 등의 조절이 가능하고 차량제어부의 제어신호에 의하여 회전속도를 변환하게 된다.
기어박스부(1220)는 필요에 의하여 회전속도를 일정하게 안정적으로 유지하거나 회전 동력을 일시적으로 저장하는 플라이휠(Flywheel)을 더 포함하는 구성일 수 있다.
모터발전부(1230)는 기어박스부(1220)와 축 연결되고 제 2 기어부(1210)가 회전할 수 있는 동력을 출력하거나 제 2 기어부(1210)의 회전에 의한 동력을 전달받아 대용량의 전력을 발전하는 구성이다.
여기서 기어박스부(1220)와 제 2 기어부(1210)와 모터발전부(1230)는 각각의 회전 축이 회전동력을 전달하는 구조인 경우 서로 일직선상에 위치하지 않을 수 있음은 매우 당연하다. 즉, 기어박스부(1220)와 제 2 기어부(1210)와 모터발전부(1230)는 각각의 회전축이 축결합 또는 벨트결합 또는 일반적으로 알 수 있는 회전동력 전달 기술이 적용될 수 있다.
모터발전부(1230)는 전기에너지를 입력하는 경우 회전 동력을 발생하는 모터로 동작하고, 회전동력을 인가받는 경우는 직류(DC)의 대용량 전력을 출력하는 구성이며 일체화된 하나의 구성으로 이루어지거나 회전동력을 발생하는 모터와 대용량의 전력을 생산하여 발전하는 발전기가 각각 구비되되 하나의 일체된 구성으로 이루어질 수 있다. 그러므로 모터발전부(1230)는 대용량의 직류(DC) 전력을 발전하거나 또는 출력하는 구성인 것으로 설명한다.
한편, 모터발전부(1230)는 필요에 의하여 교류(AC)의 대용량 전력을 발전하여 출력하는 구성일 수도 있고, 발전효율을 높이며 전력계통부와 결합 방식을 단순화하기 위하여 이중 여자 유도 발전형(DFIG:Double Feed Induction Generator) 구조를 사용할 수도 있다.
전력계통부에 안정적 전압과 주파수의 전력을 공급하기 위하여 중량이동체의 초기 구동시 작은 토오크에서도 대용량의 전력을 생산하며, 역률을 조절하고 비교적 대용량의 전력을 높은 효율과 안정성으로 출력하는 특성의 DFIG형 발전기를 사용할 수 있다. DFIG형 발전기는 회전자의 슬립링에 가변 전압을 인가할 수 있는 전압형 컨버터 회로를 회전자측에 포함시키는 권선형 유도 발전기 구성이며 고정 속도 발전기의 경우에 최대 출력점 추적(MPPT:MAXIMUM POWER POINT TRACKING)을 통해 20% 더 높은 출력을 얻을 수 있다.
제 2 기어부(1210)와 기어박스부(1220)와 모터발전부(1230)는 하나의 세트 구성이며 필요에 의하여 하나의 중량이동체(1200)에 다수의 세트가 구성될 수 있음은 당연하다.
교류변환동기부(1240)는 모터발전부(1230)에 의하여 발전된 대용량의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하거나 또는 반대방향으로 변환하는 역변환하고 해당 제어신호에 의하여 전력계통부(1300)의 교류 전력과 동기가 일치된 교류 전력으로 변환하여 출력한다.
교류(AC)는 플러스(+) 위상(phase)의 전력과 마이너스(-) 위상의 전력이 일정한 주기(Cycle)로 반복되는 전력이다.
교류(AC)는 플러스 위상과 마이너스 위상이 겹치는 경우, 겹치는 시점의 전력이 서로 상쇄되므로, 상쇄되지 않도록 동기(Synchronize)를 일치시켜 위상이 겹치지 않도록 하는 기술이 전력 품질 등의 측면에서 매우 중요하다.
교류변환동기부(1240)가 다수의 모터발전부(1230)에서 대용량으로 발전되어 변환된 교류 전력의 동기를 일치시키는 해당 제어신호는 차량제어부(1270)로부터 인가받으며 하나의 중량이동체(1200)에 하나의 모터발전부(1230)를 구비하는 경우 각 중량이동체(1200)의 차량제어부(1270)는 서로 유선 또는 무선 통신하여 전체적으로 동기가 일치되면서 전력계통부(1300)와 동기가 일치되도록 하는 해당 제어신호를 각각 출력한다.
여기서 각각의 차량제어부(1270)는 선택적으로 유선통신하는 경우에 전력선 통신 방식을 이용하여 필요한 정보를 교환할 수 있고, 무선통신하는 경우는 상용화된 이동통신 방식을 이용할 수 있으며 또한, 기타 일반적으로 알 수 있는 통신방식을 이용할 수도 있다.
한편, 각 차량제어부(1270)는 전력계통부(1300)의 전력 품질 및 운용상태를 제어하는 해당 중앙관제부 및 관리자와 통신하여 필요한 제어신호와 데이터를 송수신할 수 있다.
팬더그라프(1250)는 모터발전부(1230)에 직간접적으로 접속하고 전력계통부(1300)로부터 모터발전부(1230)가 회전 동력을 발생하는 전기에너지를 공급받거나 모터발전부(1230)의 회전에 의하여 발전한 대용량 전력을 전력계통부(1300)에 공급한다.
팬더그라프(1250)가 전력계통부(1300)와 접속 또는 연결되는 방식은 가공선(1310)을 이용하거나 금속재질로 이루어진 철로(1110) 또는 제 1 기어부(1100) 또는 별도의 지상선을 이용하거나 지하에 매설된 지중선을 이용할 수 있다.
또한, 팬더그라프(1250)가 가공선, 지상선, 지중선 중에서 선택된 어느 하나 또는 어느 하나 이상과 연결되는 경우 유선과 같이 직접 접촉하는 방식과 유도방식을 이용한 비접촉 방식 또는 무선방식으로 연결될 수 있다.
그리고 팬더그라프(1250)와 전력계통부(1300)의 연결은 하나 또는 다수의 가공선 만을 이용하거나 하나 또는 다수의 지상선 만을 이용하거나 가공선과 지상선을 동시에 모두 이용할 수 있음은 매우 당연하며, 일반적으로 알 수 있는 연결 방식을 이용할 수도 있다.
그러므로 팬더그라프(1250)는 전력계통부(1300)와 연결되어 접속되는 방식에 의하여 다양한 형상, 기능으로 이루어질 수 있고 첨부된 도면에 도시된 형상에 한정되지 않는다.
브레이크부(1260)는 중량이동체(1200)가 철로(1110)와 제 1 기어부(1100)의 위를 해당 제어신호에 의하여 주행하거나 주행속도를 조절하거나 주행하지 못하도록 정지시킨다.
브레이크부(1260)는 기어박스부(1220)를 제어하여 바퀴의 회전 상태를 제어할 수 있으나 바퀴(1265) 주변에 설치되고 차량제어부(1270)로부터 인가되는 해당 제어신호에 의하여 바퀴(1265)의 회전속도를 직간접적으로 제어하는 구성이 바람직하다.
차량제어부(1270)는 외부의 원격지와 유선 또는 무선으로 접속하고 주행을 제어하는 제어명령 신호를 수신하며 중량이동체(1200)에 구비된 각 기능부의 운용상태를 감시하여 외부의 원격지에 식별번호를 포함시켜 보고하고 각 기능부의 운용상태를 제어하는 해당 제어신호를 출력한다.
차량제어부(1270)가 외부의 원격지와 유선 또는 무선으로 접속하여 통신하는방식은 전력선통신, 유선통신, 광통신, 이동통신이 포함된 무선통신, TRS 통신, 무선인터넷 통신 등을 포함하며 알려진 통신방식이 더 포함될 수 있다.
중량조절부(1280)는 중량이동체(1200)의 전체 중량을 높이거나 줄일 수 있는 구성이다. 중량이동체(1200)의 중량이 많이 나가는 경우 저장되는 위치에너지의 용량이 커지고 발전되는 전력용량을 더욱 대용량으로 늘릴 수 있다.
즉, 중량조절부(1280)는 중량이동체(1200)가 경사도가 낮은 지역에 설치되는 경우 저장되는 위치에너지의 용량(크기)와 발전되는 전력의 용량(크기)를 높이기 위하여 사용될 수 있다. 중량조절부(1280)가 전체 중량을 높이거나 줄이는 방식은 자체 처리하는 방식과 외부로부터 도움받는 방식을 이용할 수 있다.
전력계통부(1300)는 생산된 전력을 상용 또는 비상용으로 공급하는 계통시설을 구비할 수 있다.
전력계통부(1300)는 중량이동체(1200)와 전기적으로 접속하고 중량이동체(1200)가 철로(1110) 위를 주행하여 위치에너지를 대용량으로 저장하도록 전기에너지를 공급하며 또한, 중량이동체(1200)가 철로(1110) 위를 주행하여 발전한 대용량의 전력을 공급받는다.
상기와 같은 구성의 본 발명은 전력계통의 유휴전력을 대용량의 위치에어지로 변환하여 장기간 저장하며 전력계통에서 대용량의 전력이 필요한 시기에 저장된 대용량의 위치에너지를 신속하게 대용량의 전력으로 변환 발전하여 공급할 수 있는 장점이 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체 예에 대해서 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
1000 : 대용량 전력저장에 의한 대용량 전력발전 시스템
1100 : 제 1 기어부 1110 : 철로
1200 : 중량이동체 1210 : 제 2 기어부
1220 : 기어박스부 1230 : 모터발전부
1240 : 교류변환동기부 1250 : 팬더그라프
1260 : 브레이크부 1265 : 바퀴
1270 : 차량제어부 1280 : 중량조절부
1300 : 전력계통부 1310 : 가공선

Claims (9)

  1. 경사지에 일정한 폭으로 연속 설치된 한쌍의 철로 사이 바닥에 상기 철로와 평행하게 연속 설치되는 톱니형상의 제 1 기어부;
    상기 제 1 기어부와 접촉하고 제어명령에 의하여 상기 철로 위를 주행하여 위치에너지를 저장하며 저장된 위치에너지로 상기 철로 위를 주행하면서 대용량의 전력을 발전하는 중량이동체; 및
    상기 중량이동체와 전기적으로 접속하고 상기 중량이동체가 상기 철로 위를 주행하여 위치에너지가 저장되도록 전기에너지를 공급하며 상기 중량이동체가 상기 철로 위를 주행하여 발전한 대용량의 전력을 공급받는 전력계통부; 를 포함하는 대용량 전력저장에 의한 대용량 전력발전 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 중량이동체는
    상기 제 1 기어부에 대응하는 상태로 접촉하여 회전하는 제 2 기어부;
    상기 제 2 기어부에 축 연결되고 해당 제어신호에 의하여 상기 제 2 기어부의 회전속도를 제어된 범위의 회전속도로 변환하는 기어박스부;
    상기 기어박스부와 축 연결되고 상기 제 2 기어부가 회전하는 동력을 출력하거나 상기 제 2 기어부의 회전에 의하여 대용량의 전력을 발전하는 모터발전부;
    상기 모터발전부에 직간접 접속하고 상기 전력계통부로부터 상기 모터발전부가 회전동력을 발생하는 전기에너지를 공급받거나 상기 모터발전부가 회전에 의하여 발전한 대용량의 전력을 상기 전력계통부에 공급하는 팬더그라프; 및
    상기 중량이동체가 상기 철로와 상기 제 1 기어부의 위를 해당 제어신호에 의하여 주행하거나 주행속도를 조절하거나 주행하지 못하도록 정지시키는 브레이크부; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 대용량 전력저장에 의한 대용량 전력발전 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 중량이동체는
    외부의 원격지와 유선 또는 무선으로 접속하고 주행을 제어하는 제어명령 신호를 수신하며 상기 중량이동체에 구비된 각 기능부의 운용상태를 감시하여 외부의 원격지에 식별번호를 포함시켜 보고하고 상기 각 기능부의 운용상태를 제어하는 해당 제어신호를 출력하는 차량제어부; 를 더 포함하는 대용량 전력저장에 의한 대용량 전력발전 시스템.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 중량이동체가 발전하는 대용량의 전력은 직류인 것을 특징으로 하는 대용량 전력저장에 의한 대용량 전력발전 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 중량이동체는
    상기 모터발전부에 의하여 발전된 대용량의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하거나 역변환하고 해당 제어신호에 의하여 상기 전력계통부의 교류 전력과 동기가 일치된 교류 전력으로 변환하여 출력하는 교류변환동기부; 를 더 포함하는 대용량 전력저장에 의한 대용량 전력발전 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 중량이동체는 중량을 가감하여 위치에너지의 저장용량과 발전될 전력량을 늘리거나 줄이는 중량조절용 중량조절부; 를 더 포함하는 대용량 전력저장에 의한 대용량 전력발전 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 경사지는 15도 이상 경사진 것을 특징으로 하는 대용량 전력저장에 의한 대용량 전력발전 시스템.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 팬더그라프는
    가공선, 지상선, 지중선 중 어느 하나 또는 어느 하나 이상에 유선 또는 무선으로 접속하는 것을 특징으로 하는 대용량 전력저장에 의한 대용량 전력발전 시스템.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 중량이동체는
    하나로 이루어지거나 다수가 연속 연결되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 대용량 전력저장에 의한 대용량 전력발전 시스템.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2020040717A1 (ru) * 2018-08-22 2020-02-27 Сергей Леонтьевич ОСИПОВ Способ аккумулирования и рекуперации электроэнергии

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KR100953505B1 (ko) 2008-08-05 2010-04-19 이영섭 쇠구슬을 이용한 전력 축적 및 발전 장치와 그 방법

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