KR20180111061A - Water floating type solar power generation system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 수상 부유식 태양광 발전 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a water floating solar power generation system.
산업 발달에 따른 화석 연료의 고갈 및 환경문제 대응과 지속 가능한 에너지 확보라는 목적으로 청정에너지 자원을 활용한 발전이 빠르게 보급되고 있다. 특히 태양광 발전은 발전 과정에서 오염 물질의 발생이 적고, 에너지 공급원의 고갈 우려가 없어 새로운 청정에너지 자원으로 각광받고 있다. Development using clean energy resources is rapidly spreading for the purpose of depletion of fossil fuels due to industrial development, response to environmental problems, and securing sustainable energy. In particular, solar power generation is less likely to generate pollutants during the power generation process, and there is no fear of depletion of energy supply sources, and it is attracting attention as a new clean energy resource.
일반적으로 태양광 발전 설비는 다수의 태양광 전지 셀이 직렬 또는 병렬로 결합 된 다수의 태양 전지판을 포함하는 태양광 발전 모듈을 지지대에 고정하여 태양광을 받아 전류를 발생시키고, 이를 교류로 전환하여 전력 계통에 연결함으로써 상용 전원으로 사용할 수 있도록 되어있다. 이러한 태양광 발전은 동일한 일조 조건하에서 발전시설의 설치면적에 발전량이 비례하게 되므로, 발전시설 건설 부지 확보의 중요성이 크다고 할 수 있다. 그러나 태양광 발전 시설을 대지(大地)에 설치하는 경우 설치면적의 제한, 일조시간 확보가 용이한 평지확보의 어려움, 음영의 간섭 존재 및 토지보상비 등으로 인한 건설비용 상승과 같은 문제점이 있다. 수상 태양광 발전은 이러한 문제점들을 상당수 해결할 수 있는 대안이 될 수 있다. 수상 태양광 발전은 유휴부지인 저수지, 하천, 댐, 바다 등의 수상에 태양광 발전 설비를 설치함으로 설치 공간의 활용을 통한 국토의 효율적 이용이 가능하다. 2. Description of the Related Art Generally, a photovoltaic power generation facility is a facility in which a plurality of photovoltaic cells are connected in series or parallel to each other to fix a photovoltaic module including a plurality of photovoltaic modules on a support to generate sunlight to generate current, It can be used as a commercial power source by connecting to the power system. This solar power generation is proportional to the installation area of the power generation facility under the same sunshine condition, so securing the construction site of the power generation facility is significant. However, when the solar power generation facilities are installed on the ground, there are problems such as limitation of the installation area, difficulty in securing the flat area where the sunshine hours can be easily secured, existence of interference in the shade, and rising construction costs due to land compensation costs. Water PV can be an alternative to many of these problems. Solar PV power plants can be used efficiently by utilizing the installed space by installing photovoltaic power generation facilities in the water reservoirs, rivers, dams and seas, which are idle sites.
도 1은 종래 기술에 따른 수상 태양광 발전 시설의 구성도이다. FIG. 1 is a configuration diagram of an aquarium power generation facility according to the prior art.
도 1은 종래의 수상 태양광 발전 시설의 예를 나타낸 것이다. 일반적으로 수상 태양광 발전 시설은 상부에 태양광 발전 모듈(100)을 고정할 수 있고 하부에 부유체(104)가 부착되어 수면을 부유할 수 있는 부유 구조물(102), 지면에 고정된 앵커(106)와 부유 구조물(102)을 연결하는 와이어(110) 및 무게추(108), 태양광 발전 모듈(100)이 생성한 전류를 전환하는 변전소(112) 및 송전을 위한 배전선(114)을 포함한다. Fig. 1 shows an example of a conventional aquatic power generating facility. Generally, a floating photovoltaic power generation facility includes a
수상 태양광 발전 시설의 부유 구조물(102)은 발전 효율을 높이기 위해 태양의 방위각에 따라 태양광 발전 모듈(100)의 방향을 설정하고 고정할 수 있도록 특정 위치에 고정된다. 부유 구조물(102)의 고정은 부유 구조물(102)을 지면에 고정된 앵커(106)에 와이어(110)로 연결하고, 무게추(108)를 통해 와이어(110)의 장력을 조절함으로써 이루어질 수 있다. 도 1에 도시되어있지 않지만, 복수의 부유 구조물(102)이 매트릭스 구조로 설치될 경우 표류 방지 및 위치 고정을 위해 부유 구조물(102) 사이에도 별도의 와이어를 통한 연결이 존재할 수 있다. The
그러나 전술한 것과 같은 부유 구조물(102)의 고정은, 날씨 등의 주변 환경의 변화에 취약하다는 단점이 있다. 특히 강한 바람이나 태풍이 지나갈 경우, 바람 또는 파도에 의한 부유 구조물(102)의 큰 움직임으로 인해 지면과 부유 구조물(102)을 연결하는 와이어(110) 또는 앵커(106)가 파손될 수 있다. 이에 따라서 파손된 와이어(110) 또는 앵커(106)를 교체하거나 수리하는데 필요한 비용이 증가하게 된다. However, the fixing of the
또한 바람 또는 파도의 변화에 따라서 부유 구조물(102)이 기울어지거나 바람 또는 파도의 변화에 따른 부유 구조물(102)의 큰 움직임으로 인해 지면과 부유 구조물(102)을 연결하는 와이어(110) 또는 앵커(106)가 파손될 경우, 부유 구조물(102) 상에 설치된 태양광 발전 모듈(100)의 각도가 변화하게 된다. 이 경우 태양광 발전 모듈(100)에 대한 태양의 입사각이 달라지게 되어 태양광 발전 모듈(100)에 의한 발전 효율이 감소하는 문제가 있다. The
본 발명은 바람 또는 파도에 의한 부유 구조물의 운동을 제한하여 부유 구조물의 일정한 높이와 수평을 유지함으로써, 부유 구조물을 지면에 고정하는 와이어 또는 앵커의 파손을 방지하여 부품 교체 수리 비용을 절약할 수 있는 수상 부유식 태양광 발전 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention relates to a structure for restraining movement of a floating structure due to wind or wave to maintain a constant height and level of the floating structure, thereby preventing breakage of a wire or anchor fixing the floating structure to the ground, And an object of the present invention is to provide a floating floating solar power generation system.
또한 본 발명은 바람 또는 파도에 의해 부유 구조물이 기울어지는 것을 막고 부유 구조물의 일정한 높이와 수평을 유지하여 부유 구조물을 지면에 고정하는 와이어 또는 앵커의 파손을 방지함으로써, 태양광 모듈의 고정된 각도 유지를 통해 발전 효율의 감소를 방지하는 수상 부유식 태양광 발전 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, the present invention prevents the floating structure from tilting due to wind or wave, maintains a constant height and level of the floating structure, and prevents breakage of the wire or anchor that fixes the floating structure to the ground, Floating solar power generation system which prevents a decrease in power generation efficiency through the use of a solar cell.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention which are not mentioned can be understood by the following description and more clearly understood by the embodiments of the present invention. It will also be readily apparent that the objects and advantages of the invention may be realized and attained by means of the instrumentalities and combinations particularly pointed out in the appended claims.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 수상에 설치되며 상단에 복수의 태양광 발전 모듈이 안착되는 부유 구조물, 상기 부유 구조물의 일측에 부착되며 상기 부유 구조물과 수면 사이의 거리를 측정하는 하나 이상의 거리 측정 센서, 일단이 상기 부유 구조물의 일측에 연결되며 타단이 부력체와 연결되는 길이의 조절이 가능한 하나 이상의 로봇 암 및 상기 거리 측정 센서에 의해 측정되는 상기 부유 구조물과 수면 사이의 거리에 따라서 상기 로봇 암의 길이를 조절하는 제어부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a solar cell module including a floating structure installed on an aquarium and having a plurality of solar modules mounted on a top thereof, at least one distance sensor attached to one side of the floating structure, The robot includes a measurement sensor, at least one robot arm whose one end is connected to one side of the floating structure and whose other end is connected to the floating body, And a control unit for controlling the length of the arm.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 바람 또는 파도에 의한 부유 구조물의 운동을 제한하여 부유 구조물의 일정한 높이와 수평을 유지함으로써, 부유 구조물을 지면에 고정하는 와이어 또는 앵커의 파손을 방지하여 부품 교체 수리 비용을 절약할 수 있는 수상 부유식 태양광 발전 시스템을 제공하는 장점이 있다.According to the present invention as described above, the movement of the floating structure due to wind or wave is restricted to maintain a constant height and level of the floating structure, thereby preventing damage to the wire or anchor fixing the floating structure to the ground, There is an advantage of providing a water-floating solar power generation system which can save cost.
또한 본 발명에 의하면, 바람 또는 파도에 의해 부유 구조물이 기울어지는 것을 막고 부유 구조물의 일정한 높이와 수평을 유지하여 부유 구조물을 지면에 고정하는 와이어 또는 앵커의 파손을 방지함으로써, 태양광 모듈의 고정된 각도 유지를 통해 발전 효율의 감소를 방지하는 수상 부유식 태양광 발전 시스템을 제공할 수 있는 장점이 있다.Further, according to the present invention, it is possible to prevent the floating structure from tilting due to wind or wave, to maintain a certain height and level of the floating structure, and to prevent breakage of the wire or anchor that fixes the floating structure to the ground, There is an advantage that it is possible to provide a water floating solar power generation system that prevents reduction of power generation efficiency through maintenance of angle.
도 1은 종래 기술에 따른 수상 태양광 발전 시설의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템에 포함되는 로봇 암의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템의 동작 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템의 동작 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에서 부유 구조물이 미리 정해진 기준면과 이루는 각도를 나타낸 측면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에서 거리 측정 센서를 통해 부유 구조물과 수면 사이의 각도를 측정하는 방법을 나타낸 측면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에서 복수의 부유 구조물이 매트릭스 구조로 설치된 예시도이다.FIG. 1 is a configuration diagram of an aquarium power generation facility according to the prior art.
2 is a side view of a floating floating solar power generation system according to an embodiment of the present invention.
3 is a configuration diagram of a floating floating solar power generation system according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram of a robot arm included in a floating floating solar power generation system according to an embodiment of the present invention.
5 is a view illustrating an operation of a floating floating solar power generation system according to an embodiment of the present invention.
6 is a view illustrating an operation of a floating floating solar power generation system according to an embodiment of the present invention.
7 is a side view showing an angle formed by a floating structure with a predetermined reference plane in an embodiment of the present invention.
8 is a side view illustrating a method of measuring an angle between a floating structure and a water surface through a distance measuring sensor in an embodiment of the present invention.
9 is an exemplary diagram illustrating a plurality of floating structures in a matrix structure in an embodiment of the present invention.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술 되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.The above and other objects, features, and advantages of the present invention will become more apparent by describing in detail exemplary embodiments thereof with reference to the attached drawings, which are not intended to limit the scope of the present invention. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to denote the same or similar elements.
이하에서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템의 구성에 대해 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the construction of the floating floating solar power generation system according to one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 2 to FIG.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템의 측면도이다. 2 is a side view of a floating floating solar power generation system according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템은 태양광 모듈(21), 부유 구조물(20), 거리 측정 센서(22), 로봇 암(24), 부력체(25) 및 제어부(26)를 포함한다. 도 2를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템은 부유체(28), 와이어(211), 무게추(213) 및 앵커(212)를 더 포함할 수 있다.The float-type solar power generation system according to an embodiment of the present invention includes a
부유 구조물(20)은 상부에 복수의 태양광 모듈(21)이 안착될 수 있다. 도면에 도시되지 않았으나, 태양광 모듈(21)이 생성한 전류는 변전소를 통해 전환되어 배전선으로 분배된다. 부유 구조물(20)은 하부에 부착된 부유체(28) 및 로봇 암(24)의 말단에 부착된 부력체(25)의 부력을 이용해 수면을 부유한다. 부유 구조물(20)은 와이어(211)를 통해 지면에 앵커(212)에 연결되어 고정되며, 와이어(211)의 장력은 무게추(213)에 의해 조절된다. A plurality of
거리 측정 센서(22)는 부유 구조물(20)의 일측에 부착된다. 거리 측정 센서(22)는 거리 측정 센서(22)가 부착된 위치, 예컨대 부유 구조물(20)의 각 모서리 하부로부터 수면까지의 거리를 측정한다. 거리 측정 센서(22)의 종류는 수상 부유식 태양광 발전 시스템의 작동 환경에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 광학식 거리 센서 또는 초음파 거리 센서 등이 거리 측정 센서(22)로 사용될 수 있다.The
다시 도 2를 참조하면, 로봇 암(24)의 일단은 부유 구조물(20)의 일측에 연결된다. 로봇 암(24)의 타단은 부력체(25)와 연결된다. 이때 부력체(25)는 부유 구조물(20)의 하부와 수면과의 거리를 일정하게 유지시키기 위해 미리 설정된 크기의 부력을 가진다. 이때 미리 설정된 부력의 크기는 부유 구조물(20)의 무게에 따라 결정될 수 있다. Referring again to FIG. 2, one end of the
로봇 암(24)의 길이는 후술하는 제어부(26)에 의해서 조절될 수 있다.. 로봇 암(24)의 길이 조절 가능 범위는 수상 부유식 태양광 발전 시스템의 작동 환경에 따라 결정될 수 있다. 만약 수상 부유식 태양광 발전 시스템이 바람 또는 파도의 세기가 강한 곳에 설치될 경우 부유 구조물(20)의 움직임은 커지며, 이때 로봇 암(24)의 길이 조절 가능 범위는 바람 또는 파도의 세기가 약한 곳 보다 더 넓게 설정될 수 있다.The length of the
제어부(26)는 거리 측정 센서(22)의 신호에 따라 로봇 암(24)의 길이를 조절한다. 제어부(26)가 설치될 수 있는 위치는, 거리 측정 센서(22)의 신호에 따라 로봇 암(24)의 길이를 조절할 수 있는 범위 내에서 특정 위치로 한정되지 않는다. 제어부(26)는 거리 측정 센서(22) 및 로봇 암(24)과 연결된다. 제어부(26)와 거리 측정 센서(22) 및 로봇 암(24)의 연결은 유선 또는 무선으로 이루어질 수 있다. The
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템의 구성도이다. 3 is a configuration diagram of a floating floating solar power generation system according to an embodiment of the present invention.
도 3은 수상 부유식 태양광 발전 시스템의 부유 구조물(20)에 복수의 태양광 모듈(21), 거리 측정 센서(22a, 22b, 22c, 22d), 로봇 암(24a, 24b, 24c, 24d) 및 제어부(26)가 설치된 실시예를 나타낸 것이다.3 is a block diagram showing a configuration of a floating
도 3에 도시된 바와 같이, 거리 측정 센서(22a, 22b, 22c, 22d)는 부유 구조물(20)의 각 모서리에 부착될 수 있으며, 바람직하게는 부유 구조물(20)의 각 모서리 하부에 부착될 수 있다. 그러나 실시예에 따라서 거리 측정 센서(22a, 22b, 22c, 22d)의 위치는 달라질 수 있다.3, the
로봇 암(24a, 24b, 24c, 24d)은 부유 구조물(20)의 각 모서리에 연결되어 있다. 그러나 실시예에 따라서 로봇 암(24a, 24b, 24c, 24d)의 연결 위치는 달라질 수 있다. 바람직하게는 부유 구조물(20)의 각 모서리 하부에 부착된 거리 측정 센서(22a, 22b, 22c, 22d)로부터 일정 거리 이내인 부유 구조물(20)의 각 모서리 하부에 연결될 수 있다. 로봇 암(24a, 24b, 24c, 24d) 말단에는 각각 부력체(25a, 25b, 25c, 25d)가 연결된다.The
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템에 포함되는 로봇 암의 구성도이다. 4 is a block diagram of a robot arm included in a floating floating solar power generation system according to an embodiment of the present invention.
도 4는 도 3에 도시한 로봇 암(24a, 24b, 24c, 24d) 중 하나의 로봇 암(24a)을 확대하여 도시한 것이다. Fig. 4 is an enlarged view of one of the
본 발명의 일 실시예에서 로봇 암(24a)은 부유 구조물과 연결되는 연결부(42), 로봇 암의 길이를 조절하기 위한 피스톤(44) 및 실린더(46)를 포함할 수 있다. 피스톤(44)은 실린더(46)의 내부에서 피스톤 운동을 하여 로봇 암의 길이를 조절할 수 있다. 이때 피스톤 운동은 유압식, 공압식, 전동식 중 어느 하나의 방식으로 이루어질 수 있다. In one embodiment of the present invention, the
로봇 암(24a)의 말단에는 부력체(48)가 연결되어있다. 부력체(48)의 크기, 형태 및 재질은 수상 부유식 태양광 발전 시스템의 작동 환경에 따라 선택할 수 있다. 예컨대, 부유체는 부력 크기 조절의 용이성 및 내구성을 확보하기 위해 에어 챔버로 구성됨이 바람직할 것이다. A buoyancy member (48) is connected to the distal end of the robot arm (24a). The size, shape and material of the
다시 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서 제어부(26)는 부유 구조물(20)의 일측에 설치될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제어부(26)는 침수 방지를 위해 부유 구조물(20) 상단에 설치됨이 바람직할 것이다. 제어부(26)는 거리 측정 센서(22a, 22b, 22c, 22d) 및 로봇 암(24a, 24b, 24c, 24d)과 연결된다. Referring again to FIG. 3, in an embodiment of the present invention, the
본 발명의 일 실시예에서 거리 측정 센서 및 로봇 암이 설치되는 위치와, 설치되는 거리 측정 센서 및 로봇 암의 개수는 수상 부유식 태양광 발전 시스템이 설치된 수상 환경에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이 거리 측정 센서(22a, 22b, 22c, 22d) 및 로봇 암(24a, 24b, 24c, 24d)이 부유 구조물(20)의 네 모서리 하단에 부착될 수 있으나, 수상 부유식 태양광 발전 시스템이 바람 또는 파도의 변화가 잦은 환경에 설치될 경우 부유 구조물(20)의 움직임을 보다 정교하게 제어하기 위하여 부유 구조물(20)의 가장자리 또는 부유 구조물(20)의 중심 하단에 거리 측정 센서 및 로봇 암이 추가 설치될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the position where the distance measuring sensor and the robot arm are installed, the distance measuring sensor installed and the number of the robot arm may be different depending on the water environment in which the floating floating solar power generation system is installed. For example, the
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템의 동작 예시도이다.5 is a view illustrating an operation of a floating floating solar power generation system according to an embodiment of the present invention.
도 5에 도시된 바와 같이, 부유 구조물(50)은 수상에 설치되며 수면은 바람 또는 파도가 없을 경우 수평상태를 유지할 수 있다. 이때 부유 구조물(50)은 상단에 복수의 태양광 발전 모듈(58)이 안착된 상태로 부유체(56)의 부유력을 통해 수상을 부유하면서 수면과 평행 상태를 유지할 수 있다. 도 5에 도시된 점선은 바람 또는 파도가 없을 경우의 수면(L1)을 나타낸 것이며, 이때 부유 구조물(50) 하부와 수면 사이의 거리는 부유 구조물(50) 하부의 모든 부분에서 D3이다. 즉, D3은 바람 또는 파도의 영향이 없을 경우 각각 수평을 유지하는 부유 구조물(50)과 수면 사이의 거리이다. As shown in FIG. 5, the floating
다시 도 5를 참조하면, 부유 구조물(50)의 하부에 제1 거리 감지 센서(511) 및 제2 거리 감지 센서(521)가 부착되어 있다. 제1 거리 감지 센서(511) 및 제2 거리 감지 센서(521)는 실시간으로 각 센서가 부착된 부유 구조물(50)의 하부와 수면 사이의 거리를 측정한다. Referring again to FIG. 5, a first
부유 구조물(50)이 설치된 수면은 바람으로 인해 그 높이가 변할 수 있으며, 도 5에는 바람으로 인해 높이가 변한 수면(L3)이 실선으로 표시되어 있다. 즉, 특정 시점에서 제1 거리 감지 센서(511)가 설치된 곳의 수면보다 제2 거리 감지 센서(521)가 설치된 곳의 수면의 높이가 더 높을 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 이때 제1 거리 감지 센서(511)가 측정하는 부유 구조물(50) 하부와 수면(L3) 사이의 거리는 D1이며, 제2 거리 감지 센서(521)가 측정하는 부유 구조물(50) 하부와 수면(L3) 사이의 거리는 D2이다.The height of the water surface on which the floating
본 발명의 일 실시예에서, 제어부(53)는 제1 거리 감지 센서(511)가 측정한 부유 구조물(50) 하부와 수면 사이의 거리(D1)와 제2 거리 감지 센서(521)가 측정한 부유 구조물(50) 하부와 수면 사이의 거리(D2)가 미리 설정된 허용 거리를 벗어난 경우, 각 로봇 암의 길이에 대한 제어를 시작할 수 있다. 미리 설정된 허용 거리는 부유 구조물(50)을 고정하는 와이어 또는 앵커가 파손되지 않는 범위 내에서 부유 구조물(50)이 수상에서 움직일 수 있는 거리로 정해질 수 있다. The
다시 도 5를 참조하면, 부유 구조물(50)은 수면의 기울기 변화로 인해 부유 구조물(50) 하단에 부착된 부유체의 부력을 받아 제1 거리 감지 센서(511)쪽으로 기울 수 있다. 제어부(53)는 제1 거리 감지 센서(511)가 측정한 부유 구조물(50) 하부와 수면 사이의 거리 D1과 제2 거리 감지 센서(521)가 측정한 부유 구조물(50) 하부와 수면 사이의 거리 D2에 따라 제1 로봇 암(512)과 제2 로봇 암(522)의 길이를 각각 조절할 수 있다. 제어부(53)는 부유 구조물(50)이 제1 거리 감지 센서(511)쪽으로 기우는 것을 막기 위해 제1 로봇 암(512)의 길이를 증가시키고 제2 로봇 암(522)의 길이를 감소시킬 수 있다. 이때 제어부(53)는 미리 정해진 기준 거리를 사용하여 각 로봇 암의 길이를 얼마나 증가시키거나 감소시킬지 결정할 수 있다.Referring again to FIG. 5, the floating
예를 들어, 제어부(53)는 바람 또는 파도의 영향이 없을 경우 수평을 유지하는 부유 구조물(50) 하부와 바람 또는 파도가 없을 경우의 수면(L1) 사이의 거리(D3)를 기준 거리로 설정할 수 있다. 이때 제어부(53)는 제1 로봇 암(512)의 길이를 제1 거리 감지 센서(511)가 측정한 부유 구조물(50) 하부와 수면 사이의 거리인 D1과 기준 거리 D3의 차이만큼 증가시킬 수 있다. 반대로 제어부(53)는 제2 로봇 암(522)의 길이를 제2 거리 감지 센서(521)가 측정한 부유 구조물(50) 하부와 수면 사이의 거리인 D2와 기준 거리 D3의 차이만큼 감소시킬 수 있다. For example, the
도 6에는 도 5와 같은 바람으로 인해 높이가 변한 수면(L3) 상태에서 제어부(53)에 의해 로봇 암(512, 522)의 길이가 제어되는 과정이 도시되어 있다. 도 6을 참조하면, 제1 로봇 암(512)의 길이는 제1 거리 감지 센서(511)가 측정한 부유 구조물(50) 하부와 수면 사이의 거리 D1과 기준 거리 D3의 차이인 D4만큼 증가된다. 반면 제2 로봇 암(522)의 길이는 제2 거리 감지 센서(521)가 측정한 부유 구조물(50) 하부와 수면 사이의 거리 D2와 기준 거리 D3의 차이인 D5만큼 감소된다. 6 shows a process of controlling the lengths of the
본 발명의 일 실시예에서, 제어부(53)는 각 거리 측정 센서의 신호에 따라 각 로봇 암의 길이를 조절할 수 있도록 미리 연산식 또는 거리 비교 테이블을 저장할 수 있다. 예를 들어 제어부(53)는 미리 저장된 연산식에 거리 측정 센서에 의해 측정된 거리를 대입하여 로봇 암의 조절 길이를 산출할 수 있다. 또 다른 예로, 제어부(53)는 미리 저장된 거리 비교 테이블을 참조하여 거리 측정 센서에 의해 측정된 거리에 대응되는 로봇 암의 조절 길이를 결정할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the
제어부(53)는 각 로봇 암의 길이를 조절함으로써, 부유 구조물(50)이 받을 수 있는 충격을 흡수하고 부유 구조물(50)의 높이를 조절할 수 있다. 이러한 제어부(53)의 제어에 의해서 부유 구조물(50)은 제1 거리 감지 센서(511)쪽으로 기울어지지 않고 일정한 높이 및 수평을 유지할 수 있다.The
전술한 각 거리 감지 센서의 부유 구조물(50) 하부와 수면 사이의 거리 측정 및 제어부(53)의 각 로봇 암에 대한 길이 조절은 시간의 흐름에 따라 변하는 수면의 높이에 대응하여 실시간으로 이루어진다. 제어부(53)가 부유 구조물(50)이 일정한 높이 및 수평을 유지하도록 실시간으로 각 로봇 암을 제어함에 따라, 수상에 설치된 부유 구조물(50)을 수평인 지상에서 바라볼 경우 부유 구조물(50)은 수평인 지상과 항상 평행 상태를 유지하는 것으로 보일 수 있다.The distance measurement between the lower part of the floating
즉, 제어부(53)가 각 로봇 암의 제어를 통해 부유 구조물(50)의 일정한 높이 및 수평을 유지한 결과, 바람 또는 파도의 영향에도 불구하고 부유 구조물(50)의 움직임을 최소화함으로써 부유 구조물(50)을 지면에 고정하는 와이어 또는 앵커의 파손을 방지하여 부품 교체 수리비용을 절약할 수 있다. That is, as a result of the
또한 제어부(53)가 각 로봇 암의 제어를 통해 부유 구조물(50)의 일정한 높이 및 수평을 유지한 결과, 바람 또는 파도에 의해 부유 구조물이 기울어지는 것을 막고, 부유 구조물의 일정한 높이와 수평을 유지하여 부유 구조물을 지면에 고정하는 와이어 또는 앵커의 파손을 방지함으로써 태양광 모듈의 고정된 각도를 유지하여 발전 효율의 감소를 방지할 수 있다. In addition, the
도 7은 본 발명의 일 실시예에서 부유 구조물이 미리 정해진 기준면과 이루는 각도를 나타낸 측면도이다. 본 발명의 일 실시예에서, 제어부는 부유 구조물과 미리 정해진 기준면이 이루는 각도가 미리 정해진 기준 각도 이상일 때 각 로봇 암의 길이에 대한 제어를 시작할 수 있다. 부유 구조물과 미리 정해진 기준면이 이루는 각도는 진동 센서 또는 평형계에 의해서 계산될 수 있다. 7 is a side view showing an angle formed by a floating structure with a predetermined reference plane in an embodiment of the present invention. In an embodiment of the present invention, the control unit may start controlling the length of each robot arm when the angle formed by the floating structure and the predetermined reference plane is equal to or greater than a predetermined reference angle. The angle between the floating structure and the predetermined reference plane can be calculated by a vibration sensor or an equilibrium system.
도 7을 참조하면, 부유 구조물(70)은 바람 또는 파도에 의해 수면(L4)의 높이가 달라짐에 따라 특정 방향으로 기울어질 수 있다. 부유 구조물(70)의 기울기 각도를 측정하기 위한 진동 센서 또는 평형계(72)는 부유 구조물(70) 일측에 설치될 수 있다. 미리 정해진 기준면(L2)은 진동 센서 또는 평형계(72)가 부유 구조물(70)의 기울기 각도를 측정할 수 있도록 설정된 가상의 기준면이다. 진동 센서 또는 평형계(72)는 시간의 흐름에 따라 변하는 부유 구조물(70)과 미리 정해진 기준면(L2) 사이의 각도(θ1)를 실시간으로 측정한다. 제어부(74)는 진동 센서 또는 평형계(72)의 신호에 따라 특정 시점의 부유 구조물(70)과 미리 정해진 기준면(L2)사이의 각도(θ1)가 미리 정해진 기준 각도 이상이 될 경우 로봇 암의 길이 제어를 시작할 수 있다. Referring to FIG. 7, the floating
도 8은 본 발명의 일 실시예에서 거리 측정 센서를 통해 부유 구조물과 수면 사이의 각도를 측정하는 방법을 나타낸 측면도이다. 8 is a side view illustrating a method of measuring an angle between a floating structure and a water surface through a distance measuring sensor in an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에서, 제어부(86)는 부유 구조물(80)과 수면이 이루는 각도(θ2)가 미리 정해진 기준 각도 이상일 때 각 로봇 암의 길이 제어를 시작할 수 있다. 부유 구조물(80)과 수면이 이루는 각도(θ2)는 한 쌍의 거리 측정 센서가 측정한 각 거리의 차이값을 기초로 계산된다.In an embodiment of the present invention, the
부유 구조물(80)은 바람 또는 파도에 의해 수면의 높이가 달라짐에 따라 특정 방향으로 기울 수 있다. 제1 거리 감지 센서(82) 및 제2 거리 감지 센서(84)는 실시간으로 각 센서가 부착된 부유 구조물(80)의 하부와 수면 사이의 거리를 측정한다. 도 8을 참조하면, 특정시점에서 제1 거리 감지 센서(82)가 측정한 부유 구조물(80) 하부와 수면 사이의 거리는 D6이며, 제2 거리 감지 센서(84)가 측정한 부유 구조물(80) 하부와 수면 사이의 거리는 D7이다. 제1 거리 감지 센서(82)가 부착된 위치와 제2 거리 감지 센서(84)가 부착된 위치 사이의 거리는 D8이다. 제1 거리 감지 센서(82) 및 제2 거리 감지 센서(84)가 거리를 측정한 각 수면의 지점을 잇는 선을 수면을 이루는 선(L5)으로 가정하면, 부유 구조물(80)과 수면을 이루는 선(L5)이 이루는 각도(θ2)는 하기와 같은 [식 1]과 같이 삼각함수를 통해 계산된다.The floating
[식 1][Formula 1]
θ2 = θ2 =
제어부(86)는 제1 거리 감지 센서(82) 및 제2 거리 감지 센서(84)의 신호를 사용하여 미리 저장된 상기 [식 1]을 통해 실시간으로 특정 시점의 부유 구조물(80)과 수면을 이루는 선(L5)이 이루는 각도(θ2)를 계산하며, 부유 구조물(80)과 수면을 이루는 선(L5)이 이루는 각도(θ2)가 미리 정해진 기준 각도 이상이 될 경우 로봇 암의 길이 제어를 시작할 수 있다. The
전술한 것과 같이 제어부는 바람 또는 파도의 변화로 인해 부유 구조물과 미리 정해진 기준면 또는 수면 사이의 각도가 미리 정해진 기준 각도 이상이 될 때 각 로봇 암의 길이에 대한 제어를 시작함으로써, 부유 구조물의 움직임을 상시 제어하지 않고도 부유 구조물의 높이 및 수평을 일정하게 유지할 수 있다. 따라서 상시 동작에 필요한 전력을 절약하여 수상 부유식 태양광 발전 시스템 전체의 운영의 전력 소비를 줄임으로써 태양광 발전 효율을 높일 수 있다. As described above, when the angle between the floating structure and the predetermined reference surface or the water surface becomes equal to or greater than a predetermined reference angle due to a change in the wind or wave, the control unit starts controlling the length of each robot arm, The height and the level of the floating structure can be kept constant without any control. Therefore, it is possible to increase the solar power generation efficiency by reducing the power consumption of the entire floating solar power generation system by saving the power required for the normal operation.
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.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, But the present invention is not limited thereto.
도 9는 본 발명의 일 실시예에서 복수의 부유 구조물이 매트릭스 구조로 설치된 예시도이다.9 is an exemplary diagram illustrating a plurality of floating structures in a matrix structure in an embodiment of the present invention.
도 9에 도시된 것과 같이, 수상 부유식 태양광 발전 시스템의 부유 구조물은 복수가 격자 형태로 연결되어 동작할 수 있다. 본 발명에서는 이처럼 복수의 부유 구조물이 격자 형태로 연결된 구조를 매트릭스 구조라고 지칭한다. 매트릭스 구조의 수상 부유식 태양광 발전 시스템은 넓은 면적의 수면에서 태양광 발전을 하기 위해 사용될 수 있으며, 넓은 면적의 단일한 부유 구조물을 수면에 설치하는 것과 비교할 때 설치 및 관리가 용이하다는 장점이 있다. As shown in FIG. 9, the floating structure of the floating floating solar power generation system can be operated in a plurality of grid-connected states. In the present invention, a structure in which a plurality of floating structures are connected in a lattice form is referred to as a matrix structure. The float-type solar photovoltaic system with a matrix structure can be used for solar power generation in a large area of water, and it is easy to install and manage compared to a single floating structure with a large area on a surface .
다시 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서 매트릭스 구조의 각 부유 구조물(92a, 92b, 92c, 92d)은 서로 와이어(96)를 통해 연결되어 있다. 매트릭스 구조를 구성하는 복수의 부유 구조물의 개수는 수상 부유식 태양광 발전 시스템이 설치되는 수면의 면적 및 목표 발전량에 따라 달라질 수 있다. Referring again to FIG. 9, in an embodiment of the present invention, each of the floating
매트릭스 구조를 구성하는 각 부유 구조물(92a, 92b, 92c, 92d)은 도 2 내지 도 8을 통해 전술한 수상 부유식 태양광 발전 시스템의 구성 및 동작에 관한 실시예를 따를 수 있다. 따라서 각 부유 구조물(92a, 92b, 92c, 92d)에 설치된 각 제어부(94a, 94b, 94c, 94d)는 바람 또는 파도에 의한 각 부유 구조물(92a, 92b, 92c, 92d)의 운동을 각각 제한하여 일정한 높이와 수평을 유지하도록 함으로써, 각 부유 구조물(92a, 92b, 92c, 92d) 사이를 연결하는 와이어(96)의 파손을 방지하여 유지 비용을 절감하고 부유 구조물간 충돌을 예방할 수 있다.Each of the floating
본 발명의 일 실시예에서 각 부유 구조물(92a, 92b, 92c, 92d)에 설치된 각 제어부(94a, 94b, 94c, 94d)는 각 부유 구조물(92a, 92b, 92c, 92d)에 설치된 로봇 암을 제어하기 위한 데이터를 서로 주고받을 수 있다. 각 부유 구조물(92a, 92b, 92c, 92d)이 주고받는 데이터는, 각 부유 구조물(92a, 92b, 92c, 92d)이 위치한 곳의 바람 또는 파도에 관한 데이터 및 각 부유 구조물(92a, 92b, 92c, 92d)의 로봇 암 길이 조절 정도에 관한 데이터를 포함할 수 있다. The
예를 들어, 도 9에 도시된 화살표(90)는 매트릭스 구조가 설치된 수면상에서 파도가 진행하는 방향을 나타낸다. 제1 부유 구조물(92a)은 다가오는 파도에 대해 제1 제어부(94a)를 통해 로봇 암을 제어하여 높이 및 수평을 유지한다. 그 후 제1 부유 구조물(92a)을 지난 파도는 제2 부유 구조물(92b)에 다가가며, 제2 부유 구조물(92b)은 제2 제어부(94b)를 통해 다가오는 파도에 대해 로봇 암 제어를 통해 높이 및 수평을 유지한다. For example, the
이때 제1 부유 구조물(92a)에 설치된 제1 제어부(94a)는 제1 부유 구조물(92a)을 지나간 파도의 속도, 지나간 파도에 대한 제1 부유 구조물(92a)과 수면 사이의 거리 및 제1 부유 구조물(92a)에 설치된 로봇 암의 길이 조절 정도에 관한 데이터를 제2 부유 구조물(92b)에 설치된 제2 제어부(94b)에 전달할 수 있다. At this time, the
매트릭스 구조를 이루는 복수의 부유 구조물에 설치된 각 제어부 간 데이터 전송을 통해 데이터를 전송받은 제어부는, 별도의 연산 과정을 거치지 않고도 로봇 암을 제어할 수 있다. 매트릭스 구조의 복수 부유 구조물에 빠른 속도의 파도가 접근할 경우, 제어부의 연산 속도보다 제어부 간 데이터 전송 속도가 빠를 수 있다. 이때 최초로 파도에 대한 데이터를 획득한 제어부가 나머지 제어부에 미리 데이터를 전송하고, 데이터를 전송받은 제어부가 별도의 연산과정을 거치지 않고 전송받은 데이터를 기초로 로봇 암을 길이를 조절함으로써 빠른 속도의 파도에 효과적으로 대처할 수 있다.The control unit, which receives the data through the data transmission between the control units installed in the plurality of floating structures having the matrix structure, can control the robot arm without a separate calculation process. When a high-speed wave approaches a plurality of floating structures in a matrix structure, the data transfer speed between the control units may be faster than the operation speed of the control unit. At this time, the control unit which has acquired the data of the wave for the first time transmits data to the remaining control unit in advance, and the control unit, which has received the data, adjusts the length of the robot arm based on the received data, Can be effectively coped with.
데이터 전송은 각 부유 구조물(92a, 92b, 92c, 92d)에 설치된 각 제어부(94a, 94b, 94c, 94d) 간 유선 또는 무선 연결을 통해 이루어질 수 있다. 또한 와이어(96)를 통해 직접 연결된 부유 구조물 사이 외에도, 와이어(96)를 통해 직접 연결되지 않은 부유 구조물 사이의 각 제어부 간 데이터 전송이 가능하다. 예를 들어, 제1 부유 구조물(92a)에 설치된 제1 제어부(94a)는 파도의 진행 속도에 따라 제2 부유 구조물(92b)에 설치된 제2 제어부(94b) 외에 제3 부유 구조물(92c)에 설치된 제3 제어부(94c) 및 제4 부유 구조물(92d)에 설치된 제4 제어부(94d)에도 데이터를 전달할 수 있다. Data transmission may be performed through a wired or wireless connection between each of the
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.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, But the present invention is not limited thereto.
Claims (6)
상기 부유 구조물의 일측에 부착되며 상기 부유 구조물과 수면 사이의 거리를 측정하는 하나 이상의 거리 측정 센서;
일단이 상기 부유 구조물의 일측에 연결되며 타단이 부력체와 연결되는 길이의 조절이 가능한 하나 이상의 로봇 암;
상기 거리 측정 센서에 의해 측정되는 상기 부유 구조물과 수면 사이의 거리에 따라서 상기 로봇 암의 길이를 조절하는 제어부를 포함하는
수상 부유식 태양광 발전 시스템.
A floating structure installed on the waterfront and on which a plurality of solar modules are mounted;
At least one distance measuring sensor attached to one side of the floating structure and measuring a distance between the floating structure and the water surface;
At least one robot arm whose one end is connected to one side of the floating structure and whose other end is connected to the buoyant body;
And a controller for adjusting the length of the robot arm according to a distance between the floating structure and the water surface measured by the distance measuring sensor
Water floating solar power system.
상기 제어부는
상기 거리 측정 센서에 의해 측정되는 상기 부유 구조물과 수면 사이의 거리가 미리 정해진 기준 거리 이하이면 상기 로봇 암의 길이를 증가시키는
수상 부유식 태양광 발전 시스템.
The method according to claim 1,
The control unit
When the distance between the floating structure and the water surface measured by the distance measuring sensor is less than a predetermined reference distance, the length of the robot arm is increased
Water floating solar power system.
상기 제어부는
상기 거리 측정 센서가 측정한 상기 부유 구조물과 수면 사이의 거리가 미리 정해진 기준 거리를 초과하면 상기 로봇 암의 길이를 감소시키는
수상 부유식 태양광 발전 시스템.
The method according to claim 1,
The control unit
When the distance between the floating structure and the water surface measured by the distance measuring sensor exceeds a predetermined reference distance, the length of the robot arm is reduced
Water floating solar power system.
상기 제어부는
상기 부유 구조물과 미리 정해진 기준면이 이루는 각도가 미리 정해진 기준 각도 이상일 경우 상기 로봇 암의 길이를 조절하는
수상 부유식 태양광 발전 시스템.
The method according to claim 1,
The control unit
And adjusting the length of the robot arm when the angle formed by the floating structure and a predetermined reference plane is equal to or greater than a predetermined reference angle
Water floating solar power system.
상기 부유 구조물과 미리 정해진 기준면이 이루는 각도는
진동 센서 또는 평형계에 의해서 계산되는
수상 부유식 태양광 발전 시스템.
5. The method of claim 4,
The angle formed by the floating structure and the predetermined reference plane is
Calculated by a vibration sensor or balancing system
Water floating solar power system.
상기 제어부는
제1 거리 측정 센서에 의해서 측정된 제1 거리와 제2 거리 측정 센서에 의해서 측정된 제2 거리 간의 차이값을 산출하고, 상기 차이값을 기초로 상기 부유 구조물과 상기 수면이 이루는 각도를 산출하고, 상기 부유 구조물과 상기 수면이 이루는 각도가 미리 정해진 기준 각도 이상일 경우 상기 로봇 암의 길이를 조절하는
수상 부유식 태양광 발전 시스템.The method according to claim 1,
The control unit
A difference between a first distance measured by the first distance measuring sensor and a second distance measured by the second distance measuring sensor is calculated and an angle between the floating structure and the water surface is calculated based on the difference And adjusting the length of the robot arm when the angle between the floating structure and the water surface is equal to or greater than a predetermined reference angle
Water floating solar power system.
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