KR20180024667A

KR20180024667A - Ship

Info

Publication number: KR20180024667A
Application number: KR1020160111315A
Authority: KR
Inventors: 조택현; 곽기곤; 손문호
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2016-08-31
Filing date: 2016-08-31
Publication date: 2018-03-08
Also published as: KR101924224B1

Abstract

A ship is provided. The ship comprises: an electricity grid; a first generator supplying electricity to the electricity grid, and having a variable speed; a plurality of load elements connected to the electricity grid; and a controller controlling a rotating speed of the first generator to be changed in accordance with a change in a load amount of the load elements.

Description

Ship {Ship}

본 발명은 선박에 관한 것이다.The present invention relates to a ship.

선박이 운항되는 동안, 선박 내의 복수의 부하 요소들에 의해 소모되는 부하는 변화한다. 예를 들어, 선박이 출항하는 경우나, 또는 선박이 접안하는 경우에 복수의 부하 요소들에 의해 소모되는 부하는 급격히 증가한다. 하지만, 선박이 순항하는 동안 소모되는 부하는 선박의 운항 중 소모되는 평균 부하보다 작다. 따라서, 선박의 전력을 효율적으로 운용하기 위한 연구가 진행되고 있다.During the operation of a ship, the loads consumed by the plurality of load elements in the vessel change. For example, the load consumed by a plurality of load elements increases sharply when the ship departs, or when the ship docks. However, the load consumed during the cruise of the ship is less than the average load consumed during the operation of the ship. Therefore, research is underway to efficiently operate the ship's power.

이러한 연구의 일 예로 충전 가능한 2차 배터리 기술이 있다. 충전 가능한 2차 배터리 기술은 점점 발전하고 있으며, 용량 대비 그 크기가 감소되고 있다. 현재, 대용량 전력을 저장 및 공급할 수 있는 2차 배터리는 에너지 저장 시스템(ESS; Energy Storage System)이라고 명명되어 전력 운용 계통의 보조 공급 전원으로서 상용화가 시도되고 있다.One example of such a study is rechargeable secondary battery technology. Rechargeable secondary battery technology is advancing, and its size is decreasing with capacity. Currently, a secondary battery capable of storing and supplying a large amount of electric power is called an energy storage system (ESS) and commercialization is attempted as an auxiliary power supply for a power operation system.

한국공개특허 10-2014-0092111 (공개일: 2014. 07. 23)Korean Patent Laid-Open No. 10-2014-0092111 (Publication date: 2014. 07. 23)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 발전기의 회전 속도를 발전기 부하에 따라 변경함으로써 발전기의 연료 효율을 향상시킨 선박을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a ship in which the fuel efficiency of the generator is improved by changing the rotational speed of the generator according to the load of the generator.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 배터리를 이용하여 발전기를 보조하여 발전기의 연료 효율을 향상시킨 선박을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a ship in which fuel efficiency of a generator is improved by assisting a generator using a battery.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 선박의 일 면(aspect)은, 전력 그리드, 상기 전력 그리드에 전력을 공급하고, 가변 속도(variable speed)를 갖는 제1 발전기, 상기 전력 그리드와 연결된 복수의 부하 요소, 및 상기 복수의 부하 요소의 부하량의 변동에 따라서, 상기 제1 발전기의 회전 속도가 달라지도록 조절하는 제어기를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a ship comprising a power grid, a first generator for supplying power to the power grid and having a variable speed, a plurality of loads connected to the power grid, And a controller that adjusts the rotational speed of the first generator to be changed in accordance with variation of load of the plurality of load elements.

상기 전력 그리드에 전력을 공급하고, 고정 속도(fixed speed)를 갖는 제2 발전기와, 상기 제1 발전기 또는 상기 제2 발전기로부터 전력을 공급받아 충전되거나, 상기 전력 그리드에 전력을 공급하여 방전되는 배터리를 더 포함할 수 있다.A second generator that supplies power to the power grid and has a fixed speed; a battery that is charged by receiving power from the first or second generator, As shown in FIG.

상기 복수의 부하 요소의 총 부하량은, 제1 부하량에서 제2 부하량으로 변동하고, 상기 제1 부하량에 대응되는 상기 제1 발전기의 회전 속도는, 제1 속도이고, 상기 제2 부하량에 대응되는 상기 제1 발전기의 회전 속도는, 상기 제1 속도와 다른 제2 속도이고, 상기 제1 발전기는 상기 제1 속도 및 상기 제2 속도에서 최대 연료 효율을 가질 수 있다.Wherein the total load amount of the plurality of load elements fluctuates from a first load amount to a second load amount, the rotational speed of the first generator corresponding to the first load amount is a first speed, The rotational speed of the first generator may be a second speed different from the first speed and the first generator may have maximum fuel efficiency at the first speed and the second speed.

상기 전력 그리드는, AC 그리드이고, 상기 배터리와, 상기 제1 발전기 또는 상기 제2 발전기 사이에는 교류-직류 컨버터가 설치되고, 상기 배터리와 상기 전력 그리드 사이에는 직류-교류 컨버터가 설치될 수 있다.The power grid is an AC grid, and an AC-DC converter is installed between the battery and the first or second generator, and a DC-AC converter is installed between the battery and the power grid.

상기 선박의 운행 중에, 상기 제1 발전기는 동작하고, 상기 제2 발전기는 동작하지 않고, 상기 복수의 부하 요소의 총 부하량이, 상기 제1 발전기의 기설정 부하보다 큰 경우, 상기 배터리는 방전할 수 있다.During operation of the ship, the first generator operates, the second generator does not operate, and when the total load of the plurality of load elements is greater than the predetermined load of the first generator, the battery discharges .

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 선박의 다른 면(aspect)은, 전력 그리드, 상기 전력 그리드에 전력을 공급하고, 가변 속도(variable speed)를 갖는 발전기, 상기 발전기로부터 전력을 공급받아 충전되거나, 상기 전력 그리드에 전력을 공급하여 방전되는 배터리, 상기 전력 그리드와 연결된 복수의 부하 요소, 및 부하량과 발전기의 회전속도의 관계를 나타내는 그래프 상에서 각 부하량에 대해서 최대 연료 효율을 갖도록, 상기 발전기의 회전 속도를 변경시키는 제어기를 포함한다.Another aspect of the present invention for achieving the above object is to provide a power grid, a power generator supplying power to the power grid, a generator having a variable speed, A plurality of load elements connected to the electric power grid, a plurality of load elements connected to the electric power grid by supplying power to the electric power grid, and a rotational speed of the electric generator, Lt; / RTI >

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 전력계통을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 발전기의 회전 속도 및 발전기 부하에 따른 연료 효율을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 발전기 부하에 대한 단위 생산 전력당 연료소모를 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 순항 중인 선박의 현재 부하를 도시한 그래프이다.
도 6은 도 5의 그래프의 일부를 확대 도시한 그래프이다.
도 7은 도 5의 그래프로 도시된 현재 부하에 대한 추가의 발전기가 가동될 때의 발전기 부하를 도시한 그래프이다.
도 8은 도 5의 그래프로 도시된 현재 부하에 대하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 발전기 부하 및 배터리의 충방전 부하를 함께 도시한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 항해 스케쥴에서 시간에 따른 부하의 변동을 도시한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 제어기가 도 9에 따른 항해 스케쥴을 참조하여 배터리의 충전 기간을 설정하는 것을 도시한 그래프이다.1 is a view showing a ship according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating a power system of a ship according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining fuel efficiency according to a rotation speed of a generator of a ship and a generator load according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing fuel consumption per unit production power for a generator load of a ship in accordance with an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing the current load of a ship under cruise in accordance with an embodiment of the present invention.
6 is a graph showing an enlarged view of a part of the graph of Fig.
7 is a graph showing the generator load when the additional generator for the current load shown in the graph of FIG. 5 is running.
FIG. 8 is a graph showing the generator load of the ship and the charge / discharge load of the battery together with the current load shown in the graph of FIG. 5 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a graph showing variation of load with time in a sailing schedule of a ship according to an embodiment of the present invention.
10 is a graph showing that the controller of the ship according to the embodiment of the present invention sets the charging period of the battery with reference to the navigation schedule according to FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and the manner of achieving them, will be apparent from and elucidated with reference to the embodiments described hereinafter in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소와 다른 구성요소들을 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.Although the first, second, etc. are used to describe various components, it goes without saying that these components are not limited by these terms. These terms are used only to distinguish one component from another. Therefore, it goes without saying that the first component mentioned below may be the second component within the technical scope of the present invention.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. It is noted that the terms "comprises" and / or "comprising" used in the specification are intended to be inclusive in a manner similar to the components, steps, operations, and / Or additions.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used in a sense commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Also, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless explicitly defined otherwise.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout. A description thereof will be omitted.

이하에서, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선박을 개략적으로 설명한다.Hereinafter, a ship according to an embodiment of the present invention will be schematically described with reference to FIG.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박을 도시한 도면이다.1 is a view showing a ship according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박(1000)은 컨테이너선일 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 다른 몇몇 실시예에서, 선박(1000)은 LNG선 또는 해양 플랜트 중 어느 하나일 수 있다.Referring to FIG. 1, a vessel 1000 according to an embodiment of the present invention may be a container line. However, the technical idea of the present invention is not limited thereto. That is, in some other embodiments, the vessel 1000 may be either an LNG carrier or an offshore plant.

선박(1000)은 선수에 위치한 쓰러스터(thruster)(1006), 선체의 중앙 부근에 위치한 배터리(ESS; Energy Storage System)(1004), 선미에 위치한 복수의 발전기(G)(1002) 및 프로펠러(1008) 등의 복수의 부하 요소를 포함한다.The ship 1000 includes a thruster 1006 located at the bow, a battery (ESS) 1004 located near the center of the hull, a plurality of generators (G) 1002 located at the forefront, and a propeller 1008, and the like.

도 1 에는, 선박(1000) 내부에 배터리(1004)가 배치되는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 다른 몇몇 실시예에서, 배터리(1004)는 갑판에 위치한 컨테이너 상에 배치될 수도 있다.In FIG. 1, the battery 1004 is illustrated as being disposed inside the ship 1000, but the technical idea of the present invention is not limited thereto. That is, in some other embodiments, the battery 1004 may be placed on a container located on a deck.

이하에서, 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 전력계통을 설명한다.Hereinafter, a power system of a ship according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 전력계통을 설명하기 위한 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a power system of a ship according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박(1000)은 전력 그리드(100), 전력 그리드(100)에 연결된 복수의 발전기(G1~Gn 또는 500), 전력 그리드(100)에 연결된 배터리(400), 전력 그리드(100)에 연결된 복수의 부하 요소(600) 및 제어기(200)를 포함한다.Referring to Figure 2, a ship 1000 in accordance with an embodiment of the present invention includes a power grid 100, a plurality of generators G1-Gn or 500 coupled to the power grid 100, A battery 400, a plurality of load elements 600 coupled to the power grid 100, and a controller 200.

전력 그리드(100)는 선박(1000) 내 전력 계통을 관류하는 하나 이상의 전기적 노드에 대응될 수 있다. 전력 그리드(100)는 하나 이상의 전기적 노드를 형성하여 부하 요소에 전력을 공급할 수 있는 하나 또는 그 이상의 전기 케이블의 집합 또는 네트워크를 의미할 수 있다.The power grid 100 may correspond to one or more electrical nodes that pass through the power system within the vessel 1000. The power grid 100 may refer to a collection or network of one or more electrical cables capable of forming one or more electrical nodes to power the load elements.

전력 그리드(100)는 AC 전압이 인가된 AC 그리드를 형성할 수 있다. 하지만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 다른 몇몇 실시예에서, 전력 그리드(100)는 예를 들어, DC 전압이 인가되는 DC 그리드를 형성할 수도 있다.The power grid 100 may form an AC grid with an AC voltage applied thereto. However, the technical idea of the present invention is not limited thereto. That is, in some other embodiments, the power grid 100 may form, for example, a DC grid to which a DC voltage is applied.

복수의 발전기(G1~Gn)는 전력 그리드(100)에 연결되며 전력 그리드(100)에 전력을 공급할 수 있다. 복수의 발전기(G1~Gn)는, 예를 들어, 200KW 이상의 대용량 전력을 생성할 수 있는 디젤 발전기들로 구성될 수 있다. 또한, 발전기는 석탄 가스, 발생 가스, 액화 가스(LPG), 천연 가스 등의 기체 연료를 사용하는 내연 기관인 가스 엔진 발전기일 수도 있다.The plurality of generators G1 to Gn are connected to the power grid 100 and can supply power to the power grid 100. The plurality of generators G1 to Gn may be composed of, for example, diesel generators capable of generating large capacity electric power of 200 KW or more. The generator may be a gas engine generator that is an internal combustion engine using gas fuel such as coal gas, generated gas, liquefied gas (LPG), and natural gas.

각각의 발전기는 특정 전압 레벨 및 주파수를 갖는 AC 전압을 생성할 수 있고, 그 특정 전압 레벨 및 주파수를 유지하기 위하여 자기 조절(self regulation)될 수 있다. 예를 들어, 디젤 발전기는 440V 및 60Hz를 갖는 AC 전압을 제공하도록 소모하는 연료의 양을 자기 조절할 수 있고, 이에 따라, 전력 그리드(100)에 제공하는 전압 및 주파수를 440V 및 60Hz로 유지할 수 있다.Each generator can generate an AC voltage having a specific voltage level and frequency, and can be self-regulated to maintain that particular voltage level and frequency. For example, a diesel generator may self-regulate the amount of fuel it consumes to provide an AC voltage of 440V and 60Hz, thereby maintaining the voltage and frequency that it provides to the power grid 100 at 440V and 60Hz .

제1 발전기(예를 들어, G1)는 가변 속도(variable speed)를 갖는 발전기일 수 있고, 제2 발전기(예를 들어, G2)는 고정 속도(fixed speed)를 갖는 발전기일 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박(1000)은 적어도 하나 이상의 가변 속도를 갖는 발전기를 포함할 수 있다.The first generator (e.g., G1) may be a generator having a variable speed and the second generator (e.g., G2) may be a generator having a fixed speed. That is, the ship 1000 according to an embodiment of the present invention may include a generator having at least one variable speed.

복수의 부하 요소들(600)은 전력 그리드(100)에 연결될 수 있고 전력 그리드(100)로부터 전력을 공급받아 복수의 부하 요소들(600)의 상응하는 기능들을 수행할 수 있다.A plurality of load elements 600 may be coupled to the power grid 100 and may be powered from the power grid 100 to perform corresponding functions of the plurality of load elements 600. [

만일, 복수의 부하 요소들(600)이 많은 전력을 소모하여 전력 그리드(100)의 부하가 상승할 경우, 전력 그리드(100)의 AC 전압 진폭은 작아지거나 전력 그리드(100)의 AC 전압의 주파수는 감소할 수 있다. 이 경우, 전력 그리드(100)의 부하가 증가된 것으로 해석할 수 있으며, 복수의 발전기(G1~Gn)는 증가된 부하에 상응하는 가동 부하를 제공하도록 조절될 수 있다.If a plurality of load elements 600 consume a lot of power and the load of the power grid 100 rises, the AC voltage amplitude of the power grid 100 becomes small or the frequency of the AC voltage of the power grid 100 Can be reduced. In this case, it can be interpreted that the load of the power grid 100 is increased, and the plurality of generators G1 to Gn can be adjusted to provide an operating load corresponding to the increased load.

구체적으로, 전력 그리드(100)의 부하가 증가된 경우, 복수의 발전기(G1~Gn)는 소모하는 연료의 양을 증가시킴으로써, AC 전압의 진폭 및 주파수를 특정 레벨 및 주파수, 예를 들어, 440V 및 60Hz로 조절하여 전력 그리드(100)로 제공하는 가동 부하를 증가시킬 수 있다.Specifically, when the load of the power grid 100 is increased, the plurality of generators G1 to Gn increase the amount of fuel consumed, thereby increasing the amplitude and frequency of the AC voltage to a certain level and frequency, for example, And 60 Hz to increase the operating load provided to the power grid 100.

또한, 복수의 발전기(G1~Gn)는 외부로부터 발전기 제어 신호를 수신할 수 있고, 수신된 발전기 제어 신호에 응답하여, 복수의 발전기(G1~Gn)가 전력을 생산하여 전력 그리드(100)에 공급하는 전력의 양에 대응하는 가동 부하를 조절할 수 있다.The plurality of generators G1 to Gn can receive the generator control signal from the outside and the plurality of generators G1 to Gn generate electric power in response to the received generator control signal to generate electric power The movable load corresponding to the amount of electric power to be supplied can be adjusted.

즉, 복수의 발전기(G1~Gn)는, 외부의 발전기 제어 신호에 따라 발전기(G1~Gn)의 가동 부하를 조절하는 외부 조절식으로 동작할 수 있다. 또는, 전력 그리드(100) 망의 순시적인 전압 변동에 독립적으로 생성하는 전력 부하의 양을 외부 조절식으로 유지할 수 있다.That is, the plurality of generators G1 to Gn can operate in an external regulating manner to regulate the movable loads of the generators G1 to Gn in accordance with an external generator control signal. Alternatively, the amount of power load generated independently of the instantaneous voltage fluctuations of the power grid 100 network can be maintained externally.

선박(1000) 내 복수의 부하 요소(600)는 선박(1000) 내 전력 계통에 접속하여 제 기능을 수행하는 다양한 응용 기기 및 기구들일 수 있다. 복수의 부하 요소(600)는 변압기를 통해 전력 그리드(100)에 연결될 수 있고, 변압기는 예를 들어, 440V인 전력 그리드(100)의 전압을 각각의 부하 요소의 운용 전압으로 감압 또는 승압하여 복수의 부하 요소(600)에 제공할 수 있다.The plurality of load elements 600 in the ship 1000 may be various application devices and mechanisms that perform functions by connecting to the power system in the ship 1000. A plurality of load elements 600 may be connected to the power grid 100 via a transformer and the transformer may be operable to reduce or boost the voltage of the power grid 100, To the load element 600 of FIG.

본 발명의 일 실시예에 따른 선박(1000)에서, 복수의 부하 요소(600)는 선내 기기/기구 부하(L0), 복수의 쓰러스터(L1~Lm)를 포함할 수 있지만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.In a ship 1000 according to an embodiment of the present invention, the plurality of load elements 600 may include an in-vessel device / mechanism load L0, a plurality of thruster (s) L1 to Lm, Thought is not limited to this.

선내 기기/기구 부하(L0)는 선박(1000) 내에서 전기를 사용하여 운용되는 통상의 기기/기구일 수 있고, 예를 들어, 관제 시스템, 가전 용품, 조명 등 일 수 있다.The in-ship device / mechanism load L0 may be a conventional device / mechanism operated using electricity in the vessel 1000, and may be, for example, a control system, household appliance, lighting, and the like.

복수의 쓰러스터(L1~Lm)는 선박(1000)의 운항용 메인 프로펠러 이외에 보조적인 추진력을 제공하는 전기 모터 및 스크류의 결합일 수 있고, 예를 들어, 선박(1000)의 선두에서 선박(1000)의 길이 방향에 수직한 방향으로 추진력을 제공하는 바우 쓰러스터(bow thruster) 또는 전방위에 걸쳐 추진력을 제공할 수 있는 아지무스 쓰러스터(azimuth thruster) 일 수 있다.The plurality of thrusters L1 to Lm may be an electric motor and a combination of screws that provide auxiliary thrust in addition to the main propeller for the ship 1000. For example, A bow thruster that provides propulsive force in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the vehicle, or an azimuth thruster that can provide propulsive forces across the entire length of the vehicle.

본 발명의 일 실시예에 따른 선박(1000)에서, 선박(1000)은 다이나믹 포지션 동작을 수행하는 선박(1000)일 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박(1000)은 시간에 따른 선박(1000)의 위치 및 각도의 동적 변화에 대하여 선박(1000)의 평형을 유지하도록, 보조 동력 수단인 쓰러스터(L1~Lm)를 이용하여 선박(1000)의 다이나믹 포지션 동작을 제어할 수 있다.In a ship 1000 according to an embodiment of the present invention, the ship 1000 may be a ship 1000 performing a dynamic position operation. That is, the ship 1000 according to an embodiment of the present invention includes auxiliary thrusters L1 to L3 to maintain the equilibrium of the ship 1000 with respect to the dynamic change of the position and angle of the ship 1000 with time, Lm) can be used to control the dynamic position operation of the ship 1000.

예를 들어, 선박(1000)이 컨테이너선인 경우, 쓰러스터(L1~Lm)는 선박(1000)의 선수 및 선미에 배치될 수 있다.For example, when the ship 1000 is a container ship, the thruster (L1 to Lm) may be disposed at the bow and stern of the ship 1000.

선박(1000)의 다이나믹 포지션 동작을 위한 쓰러스터(L1~Lm)의 가동은 불 특정한 선박(1000)의 위치 및 각도의 동적 변화에 대응하는 것이므로, 특정되지 않은 시간 구간 동안에, 선박(1000)에서 평균적으로 소모하는 부하에 대하여 요동하는 순시 부하의 변동을 야기할 수 있다.Since the operation of the thruster L1 to Lm for the dynamic position operation of the ship 1000 corresponds to the dynamic change of the position and the angle of the specific ship 1000, It may cause a fluctuation of the instantaneous load that oscillates with respect to the consuming load on average.

이와 같은 선박(1000) 내의 전력 그리드(100)에 인가되는 요동하는 순시 부하의 변동에 대응하기 위하여, 선박(1000) 내의 복수의 발전기(G1~Gn)는 공급 가능한 부하의 충분한 마진을 가지고 있어야 한다.The plurality of generators G1 to Gn in the ship 1000 must have a sufficient margin of the load that can be supplied in order to cope with the fluctuation of the instantaneous load applied to the power grid 100 in the ship 1000 .

예를 들어, 선박(1000)에서 소모되는 평균 부하 이상의 부하를 공급하기 위하여, 하나의 발전기가 평균 부하에 비하여 충분히 큰 전력 공급 능력을 가지거나, 추가의 발전기가 최소 부하 공급 상태에서 발전 상태를 유지하고 있어야 한다.For example, in order to supply a load equal to or higher than the average load consumed in the ship 1000, it is preferable that one generator has a power supply capability sufficiently large as compared with the average load, or the additional generator maintains the power generation state .

예를 들어, 복수의 발전기(G1~Gn) 중에서, 제1 발전기(예를 들어, G1)가 공급 가능한 최대 부하가 선박(1000) 내에서 소모되는 평균 부하 이상일 지라도, 동적 위치 제어를 위하여 불 특정한 시간 구간 동안 가동되는 쓰러스터의 가동 부하에 대한 마진을 고려하여, 제2 발전기(예를 들어, G2)는 대기 상태를 유지할 필요가 있다.For example, even if the maximum load that can be supplied by the first generator (for example, G1) among the plurality of generators G1 to Gn is equal to or higher than the average load consumed in the ship 1000, Considering the margin for the operating load of the thruster running during the time interval, the second generator (e.g. G2) needs to remain in the standby state.

이 때, 제2 발전기(G2)는, 상대적으로 그 용량에 비하여 낮은 부하를 공급하는 발전 상태를 유지해야 하며, 이는 발전기의 연비를 저해하는 원인이 될 수 있다.At this time, the second generator G2 must maintain a power generation state that supplies a relatively low load to the second generator G2, which may cause the fuel economy of the generator to be hindered.

하지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박(1000)에서, 대기 상태를 유지하는 발전기를 사용하지 않고, 배터리(400)를 이용하여 순시 부하의 변동에 능동적으로 대처할 수 있다.However, in the ship 1000 according to the embodiment of the present invention, it is possible to actively cope with the fluctuation of the instantaneous load by using the battery 400 without using the generator maintaining the standby state.

이러한 배터리(400)는 교류-직류 컨버터 또는 직류-교류 컨버터를 통해 전력 그리드(100)에 연결될 수 있고, 선박(1000) 내 전력 계통에 대한 보조적인 전력 공급 수단으로 작용할 수 있다.This battery 400 may be connected to the power grid 100 via an ac-dc converter or a dc-ac converter and may serve as an auxiliary power supply for the power system in the ship 1000. [

구체적으로, 전력 그리드(100)는 AC 그리드이고, 배터리(400)와 제1 발전기(G1) 또는 제2 발전기(G2) 사이에는 교류-직류 컨버터가 설치될 수 있고, 배터리(400)와 전력 그리드(100) 사이에는 직류-교류 컨버터가 설치될 수 있다.Specifically, the power grid 100 is an AC grid, and an AC-DC converter may be installed between the battery 400 and the first generator G1 or the second generator G2, and the battery 400 and the power grid A DC-AC converter may be provided between the power converter 100 and the DC-AC converter.

배터리(400)는 제1 발전기(G1) 또는 제2 발전기(G2)로부터 전력을 공급 받아 충전되거나, 전력 그리드(100)에 전력을 공급하여 방전될 수 있다. The battery 400 may be charged by receiving power from the first generator G1 or the second generator G2 or may be discharged by supplying power to the power grid 100. [

배터리(400)는 예를 들어, 리튬이온 전지 또는 슈퍼 커패시터일 수 있다. 다른 몇몇 실시예에서, 배터리(400)는 리튬이온 전지 및 슈퍼 커패시터 중 하나 이상이 ISO 컨테이너에 탑재된 것일 수 있다.The battery 400 may be, for example, a lithium ion battery or a supercapacitor. In some other embodiments, the battery 400 may be one or more of a lithium ion battery and a supercapacitor mounted in an ISO container.

배터리(400)는 미리 설정된 충전치를 유지 또는 추종하도록 충전 또는 방전을 반복할 수 있다. 예를 들어, 배터리(400)는 미리 설정된 하한 충전치 이하로 방전될 경우, 충전을 시작하고 미리 설정된 상한 충전치 이상으로 충전될 경우 방전되도록 자기 조절될 수 있다. 또한, 예를 들어, 배터리(400)는 시간에 따라 변동하는 미리 설정된 충방전 목표값을 추종하도록 충방전이 자기 조절될 수 있다.The battery 400 may repeat charging or discharging so as to maintain or follow a preset charging value. For example, the battery 400 may be self-regulated to start charging when discharged to a predetermined lower limit charging value and to be discharged when it is charged to a predetermined upper limit charging value or more. In addition, for example, the battery 400 can be self-regulating charging and discharging so as to follow a preset charge / discharge target value that fluctuates with time.

나아가, 배터리(400)는 외부의 배터리 제어 신호에 응답하여 배터리(400)의 충전 또는 방전 상태를 스위칭할 수 있다. 예를 들어, 배터리(400)에 충전 개시 신호에 상응하는 배터리 제어 신호가 인가될 때 배터리(400)는 충전을 시작한다. 방전 개시 신호에 상응하는 배터리 제어 신호가 인가될 때 배터리(400)는 방전을 시작하도록, 배터리(400)는 외부 조절식으로 제어될 수 있다.Further, the battery 400 may switch the charging or discharging state of the battery 400 in response to an external battery control signal. For example, when the battery control signal corresponding to the charge start signal is applied to the battery 400, the battery 400 starts charging. The battery 400 can be controlled externally so that the battery 400 starts discharging when a battery control signal corresponding to the discharge start signal is applied.

복수의 발전기(G1~Gn)는 각각의 발전기(G1~Gn)의 가동 여부 및 가동 부하에 관한 발전기 부하 정보를 외부로, 예를 들어, 외부의 제어기(200)에 전달할 수 있다. 또한, 배터리(400)는, 배터리(400)의 현재 충전 정도, 충방전 회수, 충전 및 방전 지속 시간 등에 관한 정보를 외부로, 예를 들어, 외부의 제어기(200)에 전달할 수 있다.The plurality of generators G1 to Gn can transmit the generator load information about the operation of each of the generators G1 to Gn and the operation load to the outside to the external controller 200, for example. Also, the battery 400 can transmit information to the external controller 200, for example, about the present charge level of the battery 400, the number of charge / discharge cycles, the charge and discharge duration, and the like.

제어기(200)는 각각의 발전기에 발전기 제어 신호를 제공하여 각각의 발전기(G1~Gn)의 가동 여부 및 가동 부하의 정도를 제어할 수 있다. 또한, 제어기(200)는 각각의 발전기에 발전기 제어 신호를 제공하여 각각의 발전기의 회전 속도를 제어할 수 있다. 즉, 제어기(200)는 복수의 부하 요소의 부하량의 변동에 따라 가변 속도를 갖는 제1 발전기(G1)의 회전 속도가 달라지도록 조절할 수 있다.The controller 200 can control the degree of the operation of each of the generators G1 to Gn and the operation load by providing a generator control signal to each of the generators. In addition, the controller 200 may provide generator control signals to each generator to control the rotational speed of each generator. That is, the controller 200 may adjust the rotational speed of the first generator G1 having a variable speed to vary according to the variation of the load of the plurality of load elements.

구체적으로, 제어기(200)는 가변 속도(variable speed)를 갖는 제1 발전기(예를 들어, G1)의 제1 부하 신호를 수신하여 제1 부하량에서 제1 발전기(예를 들어, G1)가 최대 연료 효율을 갖도록 제1 발전기(예를 들어, G1)의 회전 속도를 제어할 수 있다.Specifically, the controller 200 receives a first load signal of a first generator (e.g., G1) having a variable speed such that at a first load the first generator (e.g., G1) The rotational speed of the first generator (e.g., G1) can be controlled to have fuel efficiency.

또한, 제어기(200)는 배터리(400)에 배터리 제어 신호를 제공하여 배터리(400)의 충전 또는 방전 여부를 제어할 수 있다. 또한, 제어기(200)는 센서(300)를 통해 전력 그리드(100)에 접속될 수 있고, 센서(300)에 의해 전력 그리드(100)의 전압을 검출할 수 있다.Also, the controller 200 may provide a battery control signal to the battery 400 to control whether the battery 400 is charged or discharged. The controller 200 may also be connected to the power grid 100 via the sensor 300 and may detect the voltage of the power grid 100 by the sensor 300.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박(1000)에서, 제어기(200)는 복수의 발전기(G1~Gn)로부터 발전기 부하 정보를 수신하고 전력 그리드(100)의 전압을 검출하여 현재 부하 및 평균 부하를 산출하고, 산출된 현재 부하 및 평균 부하를 기초로 발전기 각각의 발전기의 가동 부하 및 배터리(400)의 충방전을 제어할 수 있다.Specifically, in a ship 1000 according to an embodiment of the present invention, the controller 200 receives generator load information from a plurality of generators G1 to Gn and detects the voltage of the power grid 100, The average load can be calculated and the charge and discharge of the battery 400 and the operation load of the generator of each generator can be controlled based on the calculated current load and average load.

더욱 구체적으로, 제어기(200)는 적어도 제1 발전기(예를 들어, G1)의 가동 부하를 전력 계통에서 소모되는 평균 부하에 상응하도록 제어할 수 있다. 즉, 평균 부하는 발전기가 감당하도록 제어될 수 있다.More specifically, the controller 200 may control at least the moving load of the first generator (e.g., G1) to correspond to the average load consumed in the power system. That is, the average load can be controlled so that the generator can afford.

또한, 제어기(200)는 현재 전력 계통에서 소모되는 현재 부하가 전력 계통에서 소모되는 평균 부하보다 큰 경우 배터리(400)를 방전시키고, 현재 부하가 평균 부하보다 작은 경우 배터리(400)를 충전시킬 수 있다. 즉, 현재 부하와 평균 부하의 차이 부하는 배터리(400)가 감당하도록 제어될 수 있다.The controller 200 also discharges the battery 400 when the current load consumed in the current power system is greater than the average load consumed in the power system and can charge the battery 400 when the current load is less than the average load have. That is, the difference load between the current load and the average load can be controlled so that the battery 400 can bear.

본 명세서에서, 현재 부하는 현재 시점에서 전력 그리드(100)에 인가되는 부하의 총량(예를 들어, 산술 합계)을 의미한다. 또한, 평균 부하는 현재 시점 이전의 적어도 일정 시간 구간 동안에, 전력 그리드(100)에 인가되는 부하의 평균을 의미한다. 평균은 일정 시간 구간 동안의 부하 총량을 시간으로 나눈 값일 수 있다. 한편, 평균은 단순 평균일 수도 있고, 가중 평균일 수도 있다.In this specification, the current load means the total amount of load (e.g., arithmetic sum) applied to the power grid 100 at the present time. The average load also means the average of the loads applied to the power grid 100 during at least a certain period of time prior to the current time. The average may be the total load over a period of time divided by time. On the other hand, the average may be a simple average or a weighted average.

이하에서, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 발전기의 연료 효율을 설명한다.Hereinafter, the fuel efficiency of the ship's generator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 발전기의 회전 속도 및 발전기 부하에 따른 연료 효율을 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 발전기 부하에 대한 단위 생산 전력당 연료소모를 도시한 그래프이다.3 is a view for explaining fuel efficiency according to a rotation speed of a generator of a ship and a generator load according to an embodiment of the present invention. 4 is a graph showing fuel consumption per unit production power for a generator load of a ship in accordance with an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 그래프의 가로축은 발전기의 회전 속도를 나타내고, 그래프의 세로축은 발전기 부하를 나타낸다. 또한, 그래프의 가로축 및 세로축에 의해 도시된 영역은 동일한 발전기 연료 효율을 갖는 영역을 등고선 형식으로 나타낸 것이다.Referring to FIG. 3, the horizontal axis of the graph represents the rotational speed of the generator, and the vertical axis of the graph represents the generator load. In addition, the regions shown by the horizontal axis and the vertical axis of the graph represent regions having the same generator fuel efficiency in a contour line format.

즉, 동일한 등고선에 의해 둘러싸인 영역은 동일한 발전기 연료 효율을 갖는다. 도 3에서 발전기의 최대 연료 효율 영역(R)을 기준으로, 최대 연료 효율 영역(R)에서 멀리 떨어진 영역일수록 발전기 연료 효율은 감소한다.That is, the region surrounded by the same contour line has the same generator fuel efficiency. In FIG. 3, the generator fuel efficiency decreases with the region far from the maximum fuel efficiency region R, based on the maximum fuel efficiency region R of the generator.

예를 들어, 도 3에서 보는 바와 같이, 발전기 회전 속도가 100%로 일정하게 유지되는 경우(S1), 발전기는 최대 연료 효율을 갖지 못하는 것을 확인할 수 있다.For example, as shown in FIG. 3, when the rotational speed of the generator is kept constant at 100% (S1), it can be confirmed that the generator does not have the maximum fuel efficiency.

반면에, 발전기의 회전 속도가 변하는 경우(S2), 제어기가 발전기 부하에 따라 발전기 회전 속도를 변경시킴으로써 발전기는 최대 연료 효율을 가질 수 있는 것을 확인할 수 있다.On the other hand, when the rotational speed of the generator changes (S2), it can be confirmed that the generator can have the maximum fuel efficiency by changing the generator rotational speed according to the generator load.

예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 그래프 상에서 제1 부하량(85%)에서 최대 연료 효율을 갖는 제1 위치(P1)에서의 발전기 회전 속도는 제1 속도(100%)이다. 또한, 제2 부하량(65%)에서 최대 연료 효율을 갖는 제2 위치(P2)에서의 발전기 회전 속도는 제2 속도(90%)이다.For example, as shown in FIG. 3, the generator rotational speed at the first position Pl having the maximum fuel efficiency at the first load (85%) on the graph is the first speed (100%). Further, the generator rotational speed at the second position P2 having the maximum fuel efficiency at the second load amount (65%) is the second speed (90%).

이 경우, 복수의 부하 요소의 총 부하량이 제1 부하량(85%)에서 제2 부하량(65%)으로 변동하는 경우, 제1 부하량(85%)에 대응하는 제1 발전기(G1)의 회전 속도는 제1 속도(100%)에서 제2 속도(90%)로 변동되도록 제어될 수 있다.In this case, when the total load amount of the plurality of load elements fluctuates from the first load amount (85%) to the second load amount (65%), the rotational speed of the first generator G1 corresponding to the first load amount May be controlled to vary from the first speed (100%) to the second speed (90%).

도 4를 참조하면, 그래프의 가로축은 발전기 부하를 나타내고, 그래프의 세로축은 발전기에서 단위 전력(kwh)을 생산하기 위해 소모되는 연료량(g)을 나타낸다.Referring to Fig. 4, the abscissa of the graph represents the generator load, and the ordinate of the graph represents the amount of fuel (g) consumed to produce the unit power (kwh) in the generator.

도 4에서 보는 바와 같이, 발전기 회전 속도가 100%로 일정하게 유지되는 경우(S1), 발전기에서 생산되는 부하가 증가함에 따라 단위 생산 전력당 연료소모(g/kwh)는 점진적으로 감소되며, 대략 발전기 부하가 80%인 지점에서 단위 생산 전력당 연료 소모가 최소 값을 갖는 것을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 4, when the rotational speed of the generator is kept constant at 100% (S1), the fuel consumption (g / kwh) per unit production electric power gradually decreases as the load produced by the generator increases, It can be seen that the fuel consumption per unit production power has the minimum value at the point where the generator load is 80%.

반면에, 발전기의 회전 속도가 변하는 경우(S2), 발전기에서 생산되는 부하가 증가함에 따라 단위 생산 전력당 연료소모(g/kwh)는 점진적으로 감소되며, 대략 발전기 부하가 65%인 지점에서 단위 생산 전력당 연료 소모가 최소 값을 갖는 것을 확인할 수 있다.On the other hand, when the rotational speed of the generator changes (S2), the fuel consumption (g / kwh) per unit production power gradually decreases as the load generated by the generator increases, It can be confirmed that the fuel consumption per production electric power has the minimum value.

또한, 발전기 회전 속도가 100%로 일정하게 유지되는 것(S1)과 비교하여, 단위 전력(kwh)을 생산하기 위해 소모되는 연료량(g)이 큰 폭으로 감소되는 것을 확인할 수 있다.In addition, it can be seen that the amount of fuel g consumed to produce the unit electric power (kwh) is greatly reduced as compared with the case where the rotational speed of the generator is kept constant at 100% (S1).

결과적으로, 본 발명의 기술적 사상에 따른 선박(1000)은, 발전기의 회전 속도를 발전기 부하에 따라 변경함으로써 발전기의 연료 효율을 향상시킬 수 있다.As a result, the ship 1000 according to the technical idea of the present invention can improve the fuel efficiency of the generator by changing the rotational speed of the generator depending on the generator load.

이하에서, 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 순항 중인 선박의 현재 부하를 설명한다.Hereinafter, the present load of the ship in cruise according to an embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. 5 and 6. Fig.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 순항 중인 선박의 현재 부하를 도시한 그래프이다. 도 6은 도 5의 그래프의 일부를 확대 도시한 그래프이다.5 is a graph showing the current load of a ship under cruise in accordance with an embodiment of the present invention. 6 is a graph showing an enlarged view of a part of the graph of Fig.

도 5 및 도 6을 참조하면, 순항하는 선박(1000)에서 소모되는 부하는 일반적으로 시간에 따라 큰 변동 없이 일정하게 또는 낮은 기울기로 증감할 것으로 예측될 수 있다. 이에, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 시간에 대한 선박(1000)의 현재 부하(L_C)의 그래프는 일정한 값으로 유지되는 평활 구간(S_P)를 가질 수 있다.Referring to FIGS. 5 and 6, it can be expected that the load consumed in the cruising ship 1000 generally increases or decreases with a constant or low slope without a large variation with time. Thus, as shown in FIGS. 5 and 6, the graph of the current load L_C of the ship 1000 with respect to time may have a smoothing interval S_P maintained at a constant value.

참고로, 도 5 및 도 6에서 세로축의 부하(%)의 단위는 복수의 발전기(G1~Gn) 중 하나의 발전기가 생산할 수 있는 최대 가동 부하를 100%로 가정하여 도시한 것이고, 가로축은 초(sec) 단위의 시간이다.5 and 6, the unit of the load (%) on the vertical axis is shown assuming that the maximum operating load that can be produced by one of the generators (G1 to Gn) is 100% (sec).

선박(1000)의 순항 중에 예를 들어, 동적 위치 제어를 위해 쓰러스터와 같은 대용량의 부하를 사용하는 경우, 선박(1000)에서 소모하는 부하는 크게 요동할 수 있고, 이에, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 시간에 대한 선박(1000)의 현재 부하(L_C)의 그래프는 특정 시간 구간 동안 시간에 대해 요동하는 요동 구간(F_P)를 가질 수 있다.When a large-capacity load such as a thruster is used for dynamic position control, for example, during the cruise of the ship 1000, the load consumed by the ship 1000 can be largely fluctuated, The graph of the current load L_C of the ship 1000 with respect to time may have a swinging interval F_P that oscillates with respect to time for a specific time interval.

도 5 및 도 6에서, 요동 구간의 현재 부하(L_C)의 최대 값(Max_P)은 130%이며 최소 값(Min_P)은 60%로 예시되었다. 또한, 순항하는 선박(1000)의 평균 부하(L_A)는 80%로 예시되었다.5 and 6, the maximum value Max_P of the current load L_C in the swing interval is 130% and the minimum value Min_P is 60%. In addition, the average load L_A of the cruising ship 1000 is illustrated as 80%.

즉, 도시된 예시에서, 순항하는 선박(1000)의 평균 부하(L_A)는 80%이고 이는 적어도 하나의 발전기가 생산 가능한 가동 부하의 범위 이내이므로, 평활 구간(S_P) 동안 하나의 발전기만이 전력을 생산하여 전력 계통에 전력을 공급하는 것이 효율적일 수 있다.That is, in the illustrated example, the average load L_A of the cruising ship 1000 is 80%, which means that at least one generator is within the range of the producible movable load, so that only one generator during the smoothing period S_P It may be efficient to supply power to the power system.

그러나, 예를 들어, 동적 위치제어 선박(1000)에서 쓰러스터의 가동과 같은 특별한 부하 소요가 발생할 수 있으며, 이러한 부하 소요에 대응하기 위하여 복수의 발전기(G1~Gn)는 공급 가능한 부하의 마진을 가지고 있어야 한다.However, for example, a special load requirement such as the operation of the thruster may occur in the dynamic positioning control vessel 1000, and in order to cope with such a load requirement, the plurality of generators G1 to Gn may provide a margin Must have.

즉, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 요동 구간(F_P)의 현재 부하(L_C)의 최대 값(Max_P)이 130%일 때, 하나의 발전기의 가동 부하(100%)로는 요동 구간에서의 현재 부하(L_C)의 변동에 대응할 수 없으며, 부족한 전력을 공급하는 추가적인 전력 공급원이 요구될 수 있다.5 and 6, when the maximum value Max_P of the current load L_C of the swing interval F_P is 130%, the operating load (100%) of one generator is set at Can not cope with fluctuations of the current load L_C of the power source L_C, and an additional power source for supplying the insufficient power may be required.

요동 구간(F_P)에서 부족한 전력을 공급하기 위한 가장 쉬운 접근은 추가의 발전기를 더 가동하는 것일 수 있다. 이와 관련하여, 아래에서 도 7을 참조하여 더 상술한다.The easiest approach to supplying scarce power in the swing interval (F_P) may be to run additional generators. In this regard, further details will be described below with reference to FIG.

본 발명의 기술적 사상에 따른 선박(1000)은 요동 구간(F_P)에서 부족한 전력을 공급하기 위한 다른 접근으로서, 평균 부하(L_A) 및 현재 부하(L_C)를 기초로 발전기의 가동 부하 및 배터리의 충방전을 제어하는 것을 제시한다. 이와 관련하여, 아래에서 도 8을 참조하여 더 상술한다.The ship 1000 according to the technical idea of the present invention is an alternative approach for supplying power that is scarce in the swing interval F_P and the operation load of the generator and the charge of the battery are calculated based on the average load L_A and the current load L_C. Thereby controlling the discharge. In this regard, further details will be described below with reference to FIG.

이하에서, 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선박에서 현재 부하에 대한 추가의 발전기가 가동될 때의 발전기 부하를 설명한다.Hereinafter, referring to FIG. 7, a generator load when an additional generator for a current load is operated in a ship according to an embodiment of the present invention will be described.

도 7은 도 5의 그래프로 도시된 현재 부하에 대한 추가의 발전기가 가동될 때의 발전기 부하를 도시한 그래프이다.7 is a graph showing the generator load when the additional generator for the current load shown in the graph of FIG. 5 is running.

도 7을 참조하면, 예를 들어, 2대의 발전기(G1, G2)를 사용하는 경우를 설명한다. 제1 발전기(G1)의 가동 부하(L_G1) 및 제2 발전기(G2)의 가동 부하(L_G2)의 합은, 현재 부하(L_C)에 대응될 수 있다.Referring to Fig. 7, for example, a case of using two generators G1 and G2 will be described. The sum of the movable load L_G1 of the first generator G1 and the movable load L_G2 of the second generator G2 may correspond to the current load L_C.

제1 및 제2 발전기(G1, G2)가 시동되어 전력을 공급하기 까지 상당한 지연 시간이 있을 수 있기 때문에, 요동 구간(F_P)에서의 현재 부하(L_C)의 변동에 대응하기 위하여, 추가의 발전기가 사용될 때, 추가의 발전기는 항시 시동 상태를 유지해야 할 필요가 있다.Since there is a considerable delay time until the first and second generators G1 and G2 start to supply power, in order to cope with the fluctuation of the current load L_C in the fluctuation period F_P, Is used, the additional generator needs to remain in the starting state at all times.

즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 요동 구간(F_P)에서의 현재 부하(L_C)의 변동에 대응하기 위하여, 제2 발전기(G2)는 예를 들어, 20%의 가동 부하를 유지할 수 있다.That is, as shown in Fig. 7, the second generator G2 can maintain, for example, 20% of the movable load in order to cope with fluctuation of the current load L_C in the swing interval F_P.

이 경우, 제1 발전기(G1)는 평활 구간에서 60%의 가동 부하를 가질 수 있고, 요동 구간(F_P)에서 가동 부하의 증감을 반복할 수 있고, 요동 구간(F_P)의 현재 부하(L_C)가 최대 값을 갖는 지점에서 제1 발전기(G1)는 100%에 근접한 최대의 가동 부하(Max_P_G1)를 가질 수 있다.In this case, the first generator G1 can have an operating load of 60% in the smoothing section, repeat the increase and decrease of the working load in the swinging period F_P, and the current load L_C of the swinging period F_P, The first generator G1 may have a maximum operating load Max_P_G1 close to 100%.

제2 발전기(G2)는 대기 상태로서 20%의 가동 부하 상태를 유지할 수 있고, 요동 구간(F_P)의 현재 부하(L_C)가 최대가 되는 지점에서 제2 발전기(G2)는 약 30%인 최대 가동 부하(Max_P_G2)를 가질 수 있다.The second generator G2 can maintain a 20% operating load state as a standby state and at a point where the current load L_C of the fluctuation period F_P becomes the maximum, the second generator G2 is at a maximum And can have the movable load Max_P_G2.

제1 발전기(G1)는 평활 구간(S_P)에서 대략 60%의 가동 부하를 가지며 제2 발전기(G2)는 평활 구간(S_P)에서 대략 20%의 가동 부하를 가진다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 선박(1000) 내 전력 계통의 평균 부하(L_A)는 80%임에도 불구하고, 제2 발전기는 요동 구간의 현재 부하(L_C) 변동에 대응하기 위하여 약 20%의 가동 부하를 유지하여야 하고, 이에 따라 제1 발전기(G1)는 60%의 가동 부하 상태를 유지하게 된다. The first generator G1 has an operating load of approximately 60% in the smoothing period S_P and the second generator G2 has an operating load of approximately 20% in the smoothing period S_P. 6, although the average load L_A of the power system in the ship 1000 is 80%, the second generator is about 20% in order to correspond to the fluctuation of the current load L_C in the rocking section, So that the first generator G1 maintains a 60% operating load state.

하나의 발전기(예를 들어, G1)로 공급 가능한 부하에 대하여, 두 개의 발전기(G1, G2)가 가동 부하를 공급하는 것은, 각각의 발전기(G1, G2)의 가동 부하가 감소되는 것으로 해석된다. 이로 인해, 도 4에서 보는 바와 같이, 발전기(G1, G2)의 연료 효율이 감소됨을 알 수 있다.It is interpreted that the two generators G1 and G2 supply the movable load to the load which can be supplied to one generator (for example, G1), that the moving loads of the respective generators G1 and G2 are reduced . As a result, as shown in FIG. 4, the fuel efficiency of the generators G1 and G2 is reduced.

특히, 대기 상태를 유지하는 제2 발전기(G2)의 경우, 시동을 유지하는 가장 낮은 가동 부하 상태인 대략 20%의 가동 부하를 가질 수 있고, 이는 도 4에 도시된 바와 같이, 가장 낮은 연료 효율을 생성하는 가동 부하임을 알 수 있다.In particular, in the case of the second generator G2 that maintains the standby state, it can have approximately 20% of the operating load, which is the lowest operating load state that keeps the starting, which, as shown in Figure 4, As shown in FIG.

이하에서, 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선박에서 배터리의 충방전에 대하여 설명한다.Hereinafter, charging and discharging of a battery in a ship according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

도 8은 도 5의 그래프로 도시된 현재 부하에 대하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 발전기 부하 및 배터리의 충방전 부하를 함께 도시한 그래프이다.FIG. 8 is a graph showing the generator load of the ship and the charge / discharge load of the battery together with the current load shown in the graph of FIG. 5 according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박(1000)의 제어기(200)는 평균 부하(L_A) 및 현재 부하(L_C)를 산출하고, 제1 발전기(G1)의 가동 부하(L_G1)를 평균 부하(L_A)에 상응하도록 제어할 수 있다. 즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 평균 부하(L_A)가 80%일 때, 제1 발전기(G1)는 80%의 가동 부하(L_G1)을 가질 수 있고, 이는 평활 구간(S_P) 및 요동 구간(F_P) 모두에서 유지된다.8, the controller 200 of the ship 1000 according to an embodiment of the present invention calculates the average load L_A and the current load L_C and calculates the average load L_A and the current load L_C of the first generator G1, Can be controlled to correspond to the average load L_A. That is, as shown in FIG. 8, when the average load L_A is 80%, the first generator G1 can have 80% of the movable load L_G1, which is the sum of the smoothed section S_P and the swing section (F_P).

또한, 제어기(200)는 현재 부하(L_C)가 평균 부하(L_A) 보다 큰 시간 구간 동안 배터리(400)를 방전시키고, 현재 부하(L_C)가 평균 부하(L_A) 보다 작은 시간 구간 동안 배터리(400)를 충전시키도록 배터리(400)를 제어할 수 있다.The controller 200 also discharges the battery 400 during a time period in which the current load L_C is greater than the average load L_A and the battery 400 is discharged during a time period in which the current load L_C is less than the average load L_A. The battery 400 can be controlled to charge the battery 400. [

즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 발전기(G1)의 가동 부하(L_G1)를 평균 부하(L_A)에 근접한 80% 수준을 유지한다. 현재 부하(L_C)가 평균 부하(L_A)보다 큰 시간 구간(+) 동안 배터리(400)는 방전되어 전력 계통에 전력을 공급할 수 있다. 반면에, 현재 부하(L_C)가 평균 부하(L_A)보다 작은 시간 구간(-) 동안 배터리(400)는 충전되어 전력 계통으로부터 전력을 공급받을 수 있다.That is, as shown in FIG. 8, the movable load L_G1 of the first generator G1 is maintained at 80%, which is close to the average load L_A. The battery 400 can be discharged to supply power to the power system during a time period (+) where the current load L_C is larger than the average load L_A. On the other hand, the battery 400 can be charged and supplied with power from the power system for a time period (-) in which the current load L_C is less than the average load L_A.

즉, 평균 부하(L_A)가, 복수의 발전기 중 하나의 발전기(G1)의 최대 효율 부하보다 작은 경우, 하나의 발전기(G1)만 구동되고, 나머지 발전기(G2)는 구동되지 않을 수도 있다. 하나의 발전기(G1)로 평균 부하(L_A)를 감당하고, 나머지 부하는 배터리(400)로 감당할 수 있다. 따라서, 나머지 발전기(G2)가 대략 20%의 낮은 가동 부하로 구동되고 있을 필요가 없다.That is, when the average load L_A is smaller than the maximum efficiency load of one of the plurality of generators G1, only one generator G1 may be driven, and the remaining generators G2 may not be driven. The average load L_A can be handled by one generator G1 and the remaining load can be handled by the battery 400. [ Therefore, it is not necessary that the remaining generators G2 are driven by an operating load as low as approximately 20%.

결과적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박(1000)은 하나의 발전기의 최대 가동 부하 범위 내의 평균 부하(L_A)에 대하여, 추가적인 발전기의 가동 없이도 임의의 부하 소요에 대한 충분한 마진을 확보할 수 있으며, 추가적인 발전기의 사용으로 인한 연료 효율의 감소를 회피할 수 있다.As a result, the ship 1000 according to the embodiment of the present invention can secure a sufficient margin for an arbitrary load requirement, without operating an additional generator, for the average load L_A within the maximum operating load range of one generator And can avoid a reduction in fuel efficiency due to the use of additional generators.

나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박(1000)에서, 적어도 하나의 발전기(예를 들어, G1)는 평균 부하(L_A)에 상응하는 가동 부하를 가진다. 따라서, 시간에 대하여 일정하거나, 시간에 대하여 낮은 기울기를 갖는 가동 부하 변동을 가지므로, 발전기의 급감가속을 억제할 수 있다. 이는, 발전기의 노후화를 억제시킬 수 있다.Further, in the ship 1000 according to an embodiment of the present invention, at least one generator (for example, G1) has a moving load corresponding to the average load L_A. Therefore, since there is a fluctuation of the operation load with a constant time or with a low slope with respect to time, the acceleration of the generator can be suppressed. This can suppress the deterioration of the generator.

특히, 선박(1000)이 다이나믹 포지션(dynamic position) 동작을 수행할 때, 평균 부하(L_A)를 발전기가 담당하고, 현재 부하(L_C)와 평균 부하(L_A)의 차이 부하를 배터리(400)가 담당하는 것은 매우 효과적일 수 있다.Particularly, when the ship 1000 performs a dynamic position operation, the generator takes charge of the average load L_A and the difference load of the current load L_C and the average load L_A is stored in the battery 400 Taking charge can be very effective.

다이나믹 포지션 동작은, 예를 들어, 드릴쉽(Drillship)과 같은 선박(1000)이 해상의 작업영역에서 정박할 수 있도록 조류, 바람, 파고의 영향에도 위치를 유지할 수 있도록 하는 것이다. 다이나믹 포지션 동작을 할 때, 경험적으로 평균 부하(L_A)가 일정하고, 갑작스런 조류, 바람, 파고 등에 의해서 순간적인 부하가 발생되는 경우가 많기 때문이다.The dynamic position motion is to allow the vessel 1000, such as, for example, a drillship, to maintain its position even under the influence of algae, wind and wave so as to be anchored in the working area of the sea. In dynamic position operation, empirically, the average load (L_A) is constant, and instantaneous load is often caused by sudden bird, wind, or wave.

또한, 다이나믹 포지션 동작을 수행할 때는, 배터리(400)는 슈퍼 캐패시터를 사용할 수 있다. 왜냐하면, 다이나믹 포지션 동작시에는, 에너지 저장 용량은 크지 않아도 되지만, 순간적인 출력은 커야 하기 때문이다.Further, when performing the dynamic position operation, the battery 400 can use a super capacitor. This is because, in the dynamic position operation, the energy storage capacity need not be large, but the instantaneous output must be large.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박(1000)은, 가동 부하가 일반적인 순항시의 사전에 측정된 평균 부하(L_A)에 상응하는 발전기(G1)를 설치할 수 있다. 따라서, 순항시 적어도 하나의 발전기는 그 가동 부하가 가능한 최대 연료 효율 부하에 근접할 수 있으며, 이로 인해, 선박(1000) 운항의 연료 효율이 개선될 수 있다.In addition, the ship 1000 according to an embodiment of the present invention may be provided with a generator G1 in which the operation load corresponds to a pre-measured average load L_A at the time of normal cruise. Thus, at the time of cruise, at least one generator can be close to the maximum fuel efficiency load that the movable load is capable of, thereby improving the fuel efficiency of the ship 1000 operation.

이하에서, 도 9 및 도 10을 참조하여 발명의 일 실시예에 따른 선박의 항해 스케쥴에서 시간에 따른 부하의 변동 및 이에 따른 배터리의 충전 기간을 설정하는 것을 설명한다.Hereinafter, a description will be given of setting the variation of the load with time and the charging period of the battery according to the navigation schedule of the ship according to the embodiment of the present invention with reference to FIG. 9 and FIG. 10. FIG.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 항해 스케쥴에서 시간에 따른 부하의 변동을 도시한 그래프이다. 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 제어기가 도 9에 따른 항해 스케쥴을 참조하여 배터리의 충전 기간을 설정하는 것을 도시한 그래프이다.FIG. 9 is a graph showing variation of load with time in a sailing schedule of a ship according to an embodiment of the present invention. 10 is a graph showing that the controller of the ship according to the embodiment of the present invention sets the charging period of the battery with reference to the navigation schedule according to FIG.

도 9에서 가로축은 시간축이며 단위는 일(day)고, 세로축은 선박(1000)의 전력 계통에 소모되는 총 부하를 나타내며 단위는 %이다. 이때 100%는 선박(1000)의 하나의 발전기가 생산할 수 있는 최대 부하를 나타낸다.In FIG. 9, the horizontal axis represents the time axis, the unit represents day, and the vertical axis represents the total load consumed in the power system of the ship 1000, and the unit is%. At this time, 100% represents the maximum load that one generator of the ship 1000 can produce.

도 9를 참조하면, 선박(1000)의 운항 스케쥴은 소모되는 부하의 변동을 기준으로 출항기, 순항기 및 입항기로 구별될 수 있다.Referring to FIG. 9, the flight schedule of the ship 1000 can be distinguished into departure period, cruise period, and arrival period based on fluctuation of the load to be consumed.

출항기 및 입항기에서는 특히, 출항 및 접안을 위하여, 선내 복수의 쓰러스터(도 2의 L1~Lm 참조)들이 총 가동 상태를 유지할 수 있고, 이에 따라 선박(1000)의 소모 부하가 급격히 상승될 수 있다. 순항기 동안은 비교적 일정하고 낮은 전력 부하를 요구할 수 있다.Especially, in the departure period and the arrival period, a plurality of thruster (refer to L1 to Lm in FIG. 2) in the ship can keep the total operation state for departure and berthing, and thus the consuming load of the ship 1000 is rapidly increased . During the cruise period, a relatively constant and low power load may be required.

출항기 및 입항기에서 많은 전력 소모가 이루어지므로, 선박(1000)은 입항기에 앞서서 배터리(400)를 완충시킬 필요가 있다.A large amount of electric power is consumed at the departure port and the inlet port, so that the ship 1000 needs to buffer the battery 400 before the port.

도 10을 참조하면, 제어기(200)는 운항 정보 DB의 항해 스케쥴링에 관한 정보, 배터리(400)의 충전 정도에 관한 정보 및 평균 부하(L_A)를 기초로 배터리(400)의 추가적인 충방전 시간 구간을 설정할 수 있다.Referring to FIG. 10, the controller 200 determines whether or not the battery 400 is in an additional charging / discharging time period (hereinafter referred to as " battery ") based on the navigation scheduling information of the flight information DB, Can be set.

구체적으로, 도 10은 입항전의 임의의 시간 구간을 예시하고 있으며, 이 때, 선박(1000) 내 전력 계통의 평균 부하(L_A)는 60%인 것으로 예시된다.Specifically, FIG. 10 illustrates an arbitrary time period before entry to the ship. At this time, it is illustrated that the average load L_A of the power system in the ship 1000 is 60%.

제어기(200)는 운항 정보 DB를 기초로 입항까지 남은 기간을 산출할 수 있다. 이어서, 제어기(200)는 운항 중 평균 부하(L_A) 및 충전 필요 전력량을 산출할 수 있다. 구체적으로, 제어기(200)는 배터리(400)의 충전 정도에 관한 정보를 기초로 완충을 위해 필요한 전력량을 산출할 수 있다.The controller 200 can calculate the remaining period up to the entrance based on the flight information DB. Then, the controller 200 can calculate the average load L_A during operation and the amount of power required for charging. Specifically, the controller 200 can calculate the amount of power required for buffering based on the information about the degree of charge of the battery 400. [

이어서, 제어기(200)는 운항 중 평균 부하(L_A) 및 충전 필요 전력량을 기초로 충전 기간을 산출할 수 있다. 구체적으로, 제어기(200)는 산출된 완충을 위해 필요한 전력량을 기초로 적어도 하나의 발전기가 최대 효율 부하로 가동되었을 때의 완충에 필요한 충전 기간을 결정할 수 있다.Then, the controller 200 can calculate the charging period based on the average load L_A during operation and the amount of power required for charging. Specifically, the controller 200 can determine the charging period required for buffering when at least one generator is operated with the maximum efficiency load based on the amount of power required for the calculated buffer.

이어서, 제어기(200)는 산출된 충전기간을 운항 정보 DB에 반영하여 추가적인 충방전 제어를 수행할 수 있다. 이 때, 제어기(200)는 산출된 입항까지 남은 기간을 기초로 적어도 결정된 충전 기간이 산출된 입항까지 남은 기간 보다 크지 않은 시점에서, 적어도 하나의 발전기를 최대 효율 부하로 가동하도록 제어하여 배터리를 충전할 수 있다.Then, the controller 200 may reflect the calculated charging period in the flight information DB to perform additional charge / discharge control. At this time, the controller 200 controls the at least one generator to operate at the maximum efficiency load at a time when the calculated charging period is not greater than the calculated remaining time until the inlet, can do.

이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박(1000)은 입항 및 그 이후 출항에 필요한 배터리의 충전을 수행함에 있어서, 발전기가 최대 효율 부하로 가동시켜 충전을 진행할 수 있고, 이로써, 배터리의 충전에 필요한 연료 효율을 개선시킬 수 있다.Accordingly, when the ship 1000 according to the embodiment of the present invention carries out charging of the battery necessary for entering and departing thereafter, the generator can be operated with the maximum efficiency load so that charging can be performed, Thereby improving the fuel efficiency required for the engine.

이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

100: 전력 그리드 200: 제어기
300: 센서 400: 배터리
G₁~Gn: 복수의 발전기 L₀~Lm: 복수의 부하 요소100: power grid 200: controller
300: Sensor 400: Battery
G ₁ to Gn: a plurality of generators L ₀ to Lm: a plurality of load elements

Claims

Power grid;
A first generator for supplying power to the power grid and having a variable speed;
A plurality of load elements coupled to the power grid; And
And a controller that adjusts the rotational speed of the first generator to be changed in accordance with a variation in load of the plurality of load elements.

The method according to claim 1,
A second generator for supplying power to the power grid and having a fixed speed,
Further comprising a battery that is charged by being supplied with power from the first generator or the second generator, or discharged by supplying power to the power grid.

3. The method of claim 2,
Wherein a total load amount of the plurality of load elements fluctuates from a first load amount to a second load amount,
The rotational speed of the first generator corresponding to the first load amount is a first speed and the rotational speed of the first generator corresponding to the second load amount is a second speed different from the first speed,
Wherein the first generator has a maximum fuel efficiency at the first speed and the second speed.

3. The method of claim 2,
Wherein the power grid is an AC grid,
An AC-DC converter is installed between the battery and the first generator or the second generator, and a DC-AC converter is installed between the battery and the power grid.

3. The method of claim 2,
During operation of the ship, the first generator operates, the second generator does not operate,
Wherein when the total load amount of the plurality of load elements is larger than the predetermined load of the first generator, the battery discharges.

Power grid;
A generator for supplying power to the power grid and having a variable speed;
A battery charged by being supplied with power from the generator, or discharged by supplying power to the power grid;
A plurality of load elements coupled to the power grid; And
And a controller for changing a rotational speed of the generator so as to have a maximum fuel efficiency with respect to each load on a graph showing a relationship between a load and a rotational speed of the generator.