KR20190099812A

KR20190099812A - 부유식 풍력 발전기 및 이의 제어방법

Info

Publication number: KR20190099812A
Application number: KR1020180019743A
Authority: KR
Inventors: 송준이; 이진형
Original assignee: 두산중공업 주식회사
Priority date: 2018-02-20
Filing date: 2018-02-20
Publication date: 2019-08-28
Also published as: KR102038024B1

Abstract

본 발명에 따른 부유식 풍력 발전기는, 타워; 타워에 결합되는 메인 나셀; 메인 나셀에 설치되는 서포트 아암; 서포트 아암에 설치되는 단위 발전 유닛; 타워의 하부에 일체로 설치되어 부상 가능하게 설치되는 부상체; 및 부상체에 설치되되 펌핑된 물을 방사상으로 분출시켜 추력으로써 상기 부상체를 회전시킬 수 있는 요잉 시스템;을 포함한다.
이에 의하면, 요잉 시스템을 타워의 상부에서 부상체로 이동시킴으로써 무게중심을 낮추어 해상에서 자세를 안전하게 유지할 수 있는 부유식 풍력 발전기를 제공할 수 있다.

Description

부유식 풍력 발전기 및 이의 제어방법 {FLOATING TYPE WIND TURBINE AND CONTROL METHOD OF THE SAME}

본 발명은 풍력 발전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수상에 부상하여 풍력으로 전기를 생산할 수 있는 부유식 풍력 발전기에 관한 것이다.

일반적으로 풍력발전기는 바람의 힘에 의해서 회전하는 풍차의 회전력으로부터 발전기를 돌려 전기를 발생시키는 기술로서, 청정에너지인 바람을 동력원으로 함으로 환경오염이 발생하지 않는 특징이 있다.

이러한 풍력발전기는 크게 육상 풍력 발전기와 해상 풍력 발전기가 있다.

이 중에서도 해상 풍력 발전기는 육상 풍력 발전기에 비해서 풍력감소가 적고, 설치 부지 및 규모의 제한이 적다는 장점이 있으며, 수상에 설치하는 방법에 따라 고정식과 부유식으로 나뉜다.

고정식은 수심이 깊지 않은 지반에 기초공사를 하고 그 위에 구조물 및 발전설비를 설치하는 방식이고, 부유식은 수상에 부상하는 부상체 위에 타워 및 발전 유닛을 고정시키고 부상체의 운동을 계류 시스템으로 제어하는 방식이다.

그런데, 종래의 부유식 풍력 발전기는 타워의 상부에 풍향에 따라 발전 유닛을 바람과 마주하도록 회전시키는 요잉 시스템(yawing system)이 설치되는데, 이러한 요잉 시스템에 의해 무게중심이 타워의 상부에 집중되므로 파도와 바람에 의해 크게 요동하게 되며, 이에 따라 발전기의 자세가 불안전하게 되는 문제가 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1521163호 (2015.05.12)

본 발명의 일측면은 타워의 상부로 집중되는 무게중심을 하부로 이동시킬 수 있는 부유식 풍력 발전기를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 풍력 발전기는, 타워; 타워에 결합되는 메인 나셀; 메인 나셀에 설치되는 서포트 아암; 서포트 아암에 설치되는 단위 발전 유닛; 타워의 하부에 일체로 설치되어 부상 가능하게 설치되는 부상체; 및 부상체에 설치되되 펌핑된 물을 방사상으로 분출시켜 추력으로써 상기 부상체를 회전시킬 수 있는 요잉 시스템;을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 풍력 발전기에 있어서, 부상체는, 타워의 하단이 고정 결합되는 지지부와, 지지부의 외측으로 연장된 복수의 이격부와, 각 이격부의 단부에 고정 결합되어 부력을 제공하는 복수의 부력부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 풍력 발전기에 있어서, 지지부 및 부력부는, 그 내부에 부력을 가지는 내부공간이 각각 형성되며, 복수의 이격부는, 지지부와 부력부 사이에 수평으로 연결되고, 내부에 지지부 및 부력부의 내부공간과 연통되도록 양측 개방된 빈 공간이 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 풍력 발전기에 있어서, 요잉 시스템은, 지지부의 내부공간에 설치되며 일측에 지지부의 외부로 돌출되는 물 인입관이 연결된 펌프와, 펌프와 선택적으로 연결되며 각 이격부의 빈 공간 및 각 부력부의 내부공간으로 연장되어 각 부력부의 외부로 돌출되는 복수의 제1·2물공급유로와, 각 제1·2물공급유로의 출구에 설치되어 물을 고압으로 분사시킬 수 있는 복수의 워터제트와, 단위 발전 유닛 또는 메인 나셀에 설치되어 풍향을 실시간 측정할 수 있는 풍향계와, 풍향계 및 펌프와 전기적으로 연결되어 부상체의 회전을 제어할 수 있는 제어부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 풍력 발전기에 있어서, 펌프는, 제어부와 전기적으로 연결되어 물을 펌핑할 수 있는 모터부와, 제어부와 전기적으로 연결되어 복수의 제1·2물공급유로 중 어느 하나로 펌핑된 물을 공급할 수 있는 밸브를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 풍력 발전기에 있어서, 제1·2물공급유로는, 밸브를 통해 펌프와 선택적으로 연결되며 이격부의 빈 공간으로 연장되는 수평유로와, 수평유로의 단부에서 부력부의 하측으로 연장되는 수직유로를 각각 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 풍력 발전기에 있어서, 제1물공급유로의 수직유로의 하부와 제2물공급유로의 수직유로의 하부는, 출구가 서로 대향되도록 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 풍력 발전기에 있어서, 제어부는, 풍향계에서 측정된 풍향을 통해 일정 시간 동안의 풍향 중 주 풍향을 판단하여 펌프의 모터부와 밸브를 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 풍력 발전기의 제어방법은, 타워의 하단이 고정 결합되는 지지부와, 지지부의 외측으로 연장된 복수의 이격부와, 각 이격부의 단부에 고정 결합되어 부력을 제공하는 복수의 부력부를 포함하는 부상체; 및 지지부의 내부공간에 설치되며 일측에 지지부의 외부로 돌출되는 물 인입관이 연결된 펌프와, 펌프와 선택적으로 연결되며 각 이격부의 빈 공간 및 각 부력부의 내부공간으로 연장되어 각 부력부의 외부로 돌출되는 복수의 제1·2물공급유로와, 각 제1·2물공급유로의 출구에 설치되어 물을 고압으로 분사시킬 수 있는 복수의 워터제트와, 단위 발전 유닛 또는 메인 나셀에 설치되어 풍향을 실시간 측정할 수 있는 풍향계와, 풍향계 및 펌프와 전기적으로 연결되어 펌프의 작동을 제어할 수 있는 제어부를 포함하는 요잉 시스템;을 포함하며, 풍향을 실시간으로 모니터링하는 단계; 일정 시간 동안의 풍향 중 주 풍향을 판단하는 단계; 단위 발전 유닛의 방향이 주 풍향과 동일한지 판단하는 단계; 부력체를 회전시킬 방향 및 회전량을 판단하는 단계; 펌프의 모터부를 가동하여 물을 펌핑하는 단계; 및 부력체를 회전시킬 방향에 따라 펌프의 밸브를 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 풍력 발전기의 제어방법에 있어서, 펌프의 모터부를 가동하여 물을 펌핑하는 단계는, 밸브가 상기 제1·2물공급유로 중 어느 하나의 유로를 개방시키며, 다른 하나의 유로는 차단시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 풍력 발전기의 제어방법은, 회전하는 부력체를 정지시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 풍력 발전기의 제어방법에 있어서, 회전하는 부력체를 정지시키는 단계는, 제어부의 제어신호에 의해 펌프의 모터부 가동은 유지한 채로 밸브를 전환시켜 모터부 및 물 인입관을 통해 펌핑된 물이 제1·2물공급유로 중 다른 하나로 안내되어 워터제트를 통해 분출될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 요잉 시스템을 타워의 상부에서 부상체로 이동시킴으로써 무게중심을 낮추어 해상에서 자세를 안전하게 유지할 수 있는 부유식 풍력 발전기를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 멀티형 풍력 발전기를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 단위 발전 유닛의 내부를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이다.
도 4는 도 3의 부분 단면도이다.
도 5는 도 1의 작동 상태를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 멀티형 풍력 발전기의 제어방법을 나타낸 플로우 차트이다.

이하에서는 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 부유식 풍력 발전기에 관하여 구체적으로 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, “~상에”라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 멀티형 풍력 발전기를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 단위 발전 유닛의 내부를 도시한 단면도이며, 도 3은 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이며, 도 4는 도 3의 부분 단면도 및 도 5는 도 1의 작동 상태를 도시한 사시도이다.

도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 부유식 멀티형 풍력 발전기(10)는, 타워(100), 메인 나셀(300), 두 쌍의 서포트 아암(500), 두 쌍의 단위 발전 유닛(700), 부상체(800) 및 요잉 시스템(900)을 포함한다.

타워(100)는 일정한 높이로 세워져 설치되며, 메인 나셀(300) 및 두 쌍의 단위 발전 유닛(700) 등을 지지할 수 있다. 타워(100)는 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 증가하는 관형 형상을 가질 수 있다. 이때, 타워(100)는 복수의 관형 부재가 적층된 다단 형태로 이루어질 수 있다. 한편, 타워(100) 내부에는 단위 발전 유닛(700)의 유지 보수를 위해 작업자나 작업도구를 이송시키는 계단, 컨베이어 또는 승강기가 설치될 수 있다.

메인 나셀(main nacelle, 300)은 타워(100)의 상단에 고정 설치될 수 있다. 메인 나셀(300)에는 두 쌍의 서포트 아암(support arm, 500)이 방사상으로 결합되며, 두 쌍의 서포트 아암(500) 각각의 단부에는 단위 발전 유닛(700)이 결합될 수 있다. 즉, 메인 나셀(300)은 두 쌍의 서포트 아암(500)을 이용해 두 쌍의 단위 발전 유닛(700)의 하중을 지지하며, 각 단위 발전 유닛(700)이 서로 간섭되지 않도록 이격 시킬 수 있다.

이때, 메인 나셀(300)은 외형만 통상의 나셀 모양과 유사하게 형성되고, 내부에는 기어박스나 발전기 등이 구비되지 않을 수 있다. 그러나, 메인 나셀(300)의 형상은 반드시 이에 한정되지 않고, 원기둥 형상으로 이루어질 수도 있다.

서포트 아암(500)은 메인 나셀(300)과 단위 발전 유닛(700)을 서로 연결하는 부재로서, 메인 나셀(300)에서 멀어질수록 직경이 작아지거나, 또는 직경이 균일한 관형 형상일 수 있다. 이때, 서포트 아암(500)에는 단위 발전 유닛(700)의 유지 보수를 위해 계단 또는 컨베이어가 설치될 수도 있다.

이러한 서포트 아암(500)은 메인 나셀(300)에 복수로 결합되는데, 상대적인 높이에 따라 좌우 한 쌍의 상부 서포트 아암 및 좌우 한 쌍의 하부 서포트 아암으로 구분할 수 있다. 각 상부 서포트 아암에는 상부 단위 발전 유닛이 고정 설치되고, 각 하부 서포트 아암에는 하부 단위 발전 유닛이 고정 설치될 수 있다.

메인 나셀(300)을 정면으로 바라볼 때 타워(100)를 기준으로 타워(100)의 좌측 및 우측에 동일한 개수의 서포트 아암(500)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 타워(100)의 좌측에는 2개의 서포트 아암(500)이 배치되고, 타워(100)의 우측에는 2개의 서포트 아암(500)이 배치된다. 메인 나셀(300)은 타워(100)의 상단에 용접 등의 방법으로 고정 결합될 수 있다.

도 2를 참조하면, 각 단위 발전 유닛(700)은 로터(710)의 회전에 의해 전기를 개별적으로 생산하도록 각각의 서포트 아암(500)을 통해 메인 나셀(300)에 고정 결합될 수 있다.

서포트 아암(500)의 단부에 결합되는 단위 발전 유닛(700)은 바람을 이용하여 전기를 생산하는 것으로, 로터(710), 서브 나셀(sub nacelle, 730), 메인 샤프트(740), 증속기(gearbox, 750), 브레이크(760) 및 발전기(770)를 포함한다.

로터(710)는 서브 나셀(730)의 전방에 회전 가능하게 설치되는 것으로, 로터(710)에서 발생된 회전력이 메인 샤프트(740)를 통해 증속기(750)에 전달된다. 로터(710)는 허브(713)와 복수의 블레이드(711)로 이루어지는데, 허브(713)는 메인 샤프트(740)의 일단에 결합되어 서브 나셀(730)의 전면에 회전 가능하게 설치된다. 그리고, 복수의 블레이드(711)는 허브(713)의 외주면에 원주 방향을 따라 미리 정해진 간격으로 이격되어 결합된다.

허브(713)는 바람의 저항을 감소시키기 위해 전방으로 볼록하게 돌출된 원추형으로 이루어질 수 있다. 블레이드(711)는 바람에 의해 허브(713)의 중심축을 중심으로 회전한다. 블레이드(711)는 폭 방향으로 유선형 단면을 가지며, 내부에는 공간부가 형성될 수 있다.

서브 나셀(730)는 증속기(750), 발전기(770) 등을 수용하는 하우징으로, 통상적으로 육면체 형상으로 이루어질 수 있다. 그러나, 서브 나셀(730)의 형상은 반드시 이에 한정되지 않고, 원기둥 형상 등으로 이루어질 수도 있다.

메인 샤프트(740)는 로터(710)의 회전력을 증속기(750)로 전달하는데, 고속으로 회전하는 메인 샤프트(740)는 메인 베어링(미도시)에 의해 회전 가능하게 지지된다.

증속기(750)는 기어를 이용해 블레이드(711)에 의해 회전하는 메인 샤프트(740)의 회전속도를 발전에 적합한 회전속도로 변환하는 장치로, 증속기(750) 내부에는 다수의 기어를 포함하는 증속기어부(미도시)가 마련되어 있다. 한편, 증속기어부 내의 다수의 기어의 윤활 및 냉각을 위해 증속기(750) 내에는 증속기용 오일(미도시)이 구비될 수 있다.

브레이크(760)는 증속기(750)와 인접한 위치에 배치되어, 메인 샤프트(740)의 회전력을 제어할 수 있다. 이때, 브레이크(760)는 디스크 방식이 주로 사용될 수 있다.

발전기(770)는 입력되는 회전에너지를 이용하여 전기를 생산하는 장치로, 그 내부에 회전축에 연결 고정된 회전자(미도시) 및 고정자(미도시)가 구비된다. 회전자가 고정자 주위로 고속 회전함으로써 전기를 발생시키게 된다.

부상체(800)는 타워(100)의 하단이 고정 결합되는 지지부(810)와, 지지부(810)의 외측으로 연장된 복수의 이격부(820)와, 각 이격부(820)의 단부에 고정 결합되어 부력을 제공하는 복수의 부력부(830)를 포함할 수 있다.

도 3을 참조하여 부상체(800)의 각 구성을 상세히 살펴보면, 먼저 지지부(810)는 원통 형상으로써 내부공간(811)이 외부와 차단되어 밀폐됨으로써 복수의 부력부(830)와 같이 부력을 제공할 수 있다. 다만, 지지부(810)의 형상은 반드시 이에 한정되지 않고, 밀폐된 형상으로 이루어지는 것이면 사각, 삼각 등 다양한 형상으로 이루어질 수 있다. 복수의 이격부(820)는 수평으로 연장된 일정 길이의 파이프 형상으로 내부에 빈 공간(821)이 형성되며, 지지부(810)의 내부와 부력부(830)의 내부를 연통시킬 수 있도록 양측이 개방되게 형성될 수 있다. 이 역시 원형 파이프 형상에 한정되지 않으며, 내부에 일정 길이의 빈 공간(821)을 형성하는 구조이면 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 부력부(830)는 지지부(810)와 동일한 원통 형상으로써 이 역시 내부공간(831)이 외부와 차단되어 밀폐됨으로써 부력을 제공할 수 있다. 다만, 부력부(830)의 형상은 반드시 이에 한정되지 않고, 밀폐된 형상으로 이루어지는 것이면 사각, 삼각 등 다양한 형상으로 이루어질 수 있다.

부상체(800)에는 요잉 시스템(yawing system, 900)이 설치되어, 단위 발전 유닛(700)의 블레이드(711)가 바람과 마주하도록 단위 발전 유닛(700)이 결합된 메인 나셀(300)을 회전시킬 수 있다. 이러한 요잉 시스템(900)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 지지부(810)의 내부공간(811)에 설치되며 일측에 지지부(810)의 외부로 돌출되는 물 인입관(915)이 연결된 펌프(910)와, 펌프(910)와 선택적으로 연결되며 각 이격부(820)의 빈 공간(821) 및 각 부력부(830)의 내부공간(831)으로 연장되어 각 부력부(830)의 외부로 돌출되는 복수의 제1·2물공급유로(920)(930)와, 각 제1·2물공급유로(920)(930)의 출구에 설치되어 물을 고압으로 분사시킬 수 있는 복수의 워터제트(940)와, 단위 발전 유닛(700) 또는 메인 나셀(300)에 설치되어 풍향을 실시간 측정할 수 있는 풍향계(960)와, 풍향계(960) 및 펌프(910)와 전기적으로 연결되어 요잉 필요시 펌프(910)의 작동(물 펌핑 및 물공급유로 선택)을 제어할 수 있는 제어부(970)를 포함할 수 있다.

펌프(910)의 내부에는, 제어부(970)와 전기적으로 연결되어 물을 펌핑할 수 있는 모터부(911)와, 제어부(970)와 전기적으로 연결되어 복수의 제1·2물공급유로(920)(930) 중 어느 하나로 펌핑된 물을 공급할 수 있는 밸브(912)가 마련될 수 있다.

제1·2물공급유로(920)(930)는 내부유로가 서로 분리되며, 요잉 방향에 따라 모터부(911)로 펌핑된 물이 밸브(912)를 통해 각각의 내부유로로 선택적으로 공급될 수 있다. 이러한 제1·2물공급유로(920)(930)는 각각 이격부(820)의 빈 공간(821)으로 연장되는 수평유로(921)(931)와, 수평유로의 단부에서 부력부(830)의 하측으로 연장되는 수직유로(922)(932)를 각각 포함할 수 있다. 이때, 제1물공급유로(920)의 수직유로(922)의 하부와 제2물공급유로(930)의 수직유로(932)의 하부는 출구가 서로 대향되도록 반대방향으로 꺽임 형성됨이 바람직하다.

각 제1·2물공급유로(920)(930)의 단부에는 물을 고압으로 분사시켜 일 방향 추력을 발생시킬 수 있는 워터제트(940)가 각각 마련될 수 있다.

제어부(970)는 펌프(910)의 내부에 설치되는 모터부(911) 및 밸브(912)와 전기적으로 연결되어 펌프(910)의 작동을 제어함으로써 요잉 방향을 도 5에 도시된 바와 같이 선택적으로 조절할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 상술한 본 발명의 부유식 멀티형 풍력 발전기의 작용에 대해 살펴본다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 멀티형 풍력 발전기의 제어방법을 나타낸 플로우 차트이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 풍향계(960)에서 측정된 풍향을 제어부(970)로 실시간으로 전송(S10)하며, 제어부(970)는 일정 시간 동안의 풍향 중 주 풍향을 판단하게 된다(S20). 예를 들어, 측정된 30분간의 풍향 중 동풍이 가장 많은 시간을 차지한다면, 주 풍향을 동풍으로 판단하게 된다.

다음, 제어부(970)는 판단된 주 풍향과 복수의 단위 발전 유닛(700)의 방향을 비교하여 복수의 단위 발전 유닛(700)이 주 풍향과 동일한 방향에 있는지 판단(S30)한다. 이때, 주 풍향과 복수의 단위 발전 유닛(700)의 방향이 동일하면 요잉 시스템(900)을 작동시키지 않으며, 제어를 종료한다.

다만, 제어부(970)가 주 풍향과 복수의 단위 발전 유닛(700)의 방향이 다른 것으로 판단할 경우에는 복수의 단위 발전 유닛(700)의 블레이드(711)가 바람과 마주하도록 부력체(800)를 회전시키도록 제어하게 된다.

이를 위해 제어부(970)는 우선 부력체(800)를 회전시킬 추력 방향 및 회전량을 판단(S40)하게 된다. 이후, 제어부(970)의 제어신호에 의해 펌프(910)의 모터부(911)를 가동(S50)시키며, 추력 방향에 따라 밸브(912)를 제어하여 복수의 제1·2물공급유로(920)(930) 중 어느 하나로 펌핑된 물을 공급(S60)한다. 이때, 밸브(912)는 제1·2물공급유로(920)(930) 중 어느 하나의 유로를 개방시키며, 다른 하나의 유로는 차단시키게 된다. 도 4를 참조하면, 모터부(911) 및 물 인입관(915)을 통해 펌핑된 물이 개방된 각각의 제1물공급유로(920)를 통해 공급되어 각 제1물공급유로(920)의 단부에 설치된 워터제트(940)를 통해 분출됨으로써 도 4의 화살표 방향(시계 방향)으로의 추력이 발생되는 것이다.

이후, 요잉 시스템(900)에 의해 회전하는 부력체(800)가 적정 위치에 다다르면, 역방향 추력을 발생시켜 복수의 단위 발전 유닛(700)의 방향을 주 풍향과 동일한 위치에 정지(S70)시키게 된다. 이를 위해 제어부(970)의 제어신호에 의해 펌프(910)의 모터부(911) 가동은 유지한 채로 밸브(912)를 전환시키게 되면, 모터부(911) 및 물 인입관(915)을 통해 펌핑된 물이 개방된 각각의 제2물공급유로(930)를 통해 공급되어 각 제2물공급유로(930)의 단부에 설치된 워터제트(940)를 통해 분출된다. 이때, 각 제2물공급유로(930)의 단부에 설치된 워터제트(940)를 통해 분출되는 물의 량은 부력체(800)의 도 4의 화살표 방향 추력을 상쇄시킬 수 있는 정도가 되도록 제어부(970)는 펌프(910)의 가동을 제어하게 된다.

상술한 바와 같은 본 발명의 부유식 멀티형 풍력 발전기에 의하면, 요잉 시스템을 타워의 상부에서 부상체로 이동시킴으로써 무게중심을 낮추어 해상에서 자세를 안전하게 유지할 수 있는 장점이 있다.

본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 다양한 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.

100: 타워
300: 메인 나셀
500: 서포트 아암
700: 단위 발전 유닛
800: 부상체
900: 요잉 시스템

Claims

타워;
상기 타워에 결합되는 메인 나셀;
상기 메인 나셀에 설치되는 서포트 아암;
상기 서포트 아암에 설치되는 단위 발전 유닛;
상기 타워의 하부에 일체로 설치되어 부상 가능하게 설치되는 부상체; 및
상기 부상체에 설치되되 펌핑된 물을 방사상으로 분출시켜 추력으로써 상기 부상체를 회전시킬 수 있는 요잉 시스템;
을 포함하는 부유식 풍력 발전기.
제1항에 있어서,
상기 부상체는,
상기 타워의 하단이 고정 결합되는 지지부와,
상기 지지부의 외측으로 연장된 복수의 이격부와,
각 이격부의 단부에 고정 결합되어 부력을 제공하는 복수의 부력부를 포함하는 부유식 풍력 발전기.
제2항에 있어서,
상기 지지부 및 상기 부력부는,
그 내부에 부력을 가지는 내부공간이 각각 형성되며,
상기 복수의 이격부는,
상기 지지부와 상기 부력부 사이에 수평으로 연결되고, 내부에 상기 지지부 및 상기 부력부의 내부공간과 연통되도록 양측 개방된 빈 공간이 형성되는 부유식 풍력 발전기.
제3항에 있어서,
상기 요잉 시스템은,
상기 지지부의 내부공간에 설치되며 일측에 상기 지지부의 외부로 돌출되는 물 인입관이 연결된 펌프와,
상기 펌프와 선택적으로 연결되며 각 이격부의 빈 공간 및 각 부력부의 내부공간으로 연장되어 각 부력부의 외부로 돌출되는 복수의 제1·2물공급유로와,
각 제1·2물공급유로의 출구에 설치되어 물을 고압으로 분사시킬 수 있는 복수의 워터제트와,
상기 단위 발전 유닛 또는 상기 메인 나셀에 설치되어 풍향을 실시간 측정할 수 있는 풍향계와,
상기 풍향계 및 상기 펌프와 전기적으로 연결되어 상기 부상체의 회전을 제어할 수 있는 제어부를 포함하는 부유식 풍력 발전기.
제4항에 있어서,
상기 펌프는,
상기 제어부와 전기적으로 연결되어 물을 펌핑할 수 있는 모터부와,
상기 제어부와 전기적으로 연결되어 복수의 제1·2물공급유로 중 어느 하나로 펌핑된 물을 공급할 수 있는 밸브를 포함하는 부유식 풍력 발전기.
제5항에 있어서,
상기 제1·2물공급유로는,
상기 밸브를 통해 상기 펌프와 선택적으로 연결되며 상기 이격부의 빈 공간으로 연장되는 수평유로와,
상기 수평유로의 단부에서 상기 부력부의 하측으로 연장되는 수직유로를 각각 포함하는 부유식 풍력 발전기.
제6항에 있어서,
상기 제1물공급유로의 수직유로의 하부와 상기 제2물공급유로의 수직유로의 하부는,
출구가 서로 대향되도록 형성되는 부유식 풍력 발전기.
제7항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 풍향계에서 측정된 풍향을 통해 일정 시간 동안의 풍향 중 주 풍향을 판단하여 상기 펌프의 모터부와 밸브를 제어하는 부유식 풍력 발전기.
타워의 하단이 고정 결합되는 지지부와, 상기 지지부의 외측으로 연장된 복수의 이격부와, 각 이격부의 단부에 고정 결합되어 부력을 제공하는 복수의 부력부를 포함하는 부상체; 및
상기 지지부의 내부공간에 설치되며 일측에 상기 지지부의 외부로 돌출되는 물 인입관이 연결된 펌프와, 상기 펌프와 선택적으로 연결되며 각 이격부의 빈 공간 및 각 부력부의 내부공간으로 연장되어 각 부력부의 외부로 돌출되는 복수의 제1·2물공급유로와, 각 제1·2물공급유로의 출구에 설치되어 물을 고압으로 분사시킬 수 있는 복수의 워터제트와, 단위 발전 유닛 또는 메인 나셀에 설치되어 풍향을 실시간 측정할 수 있는 풍향계와, 상기 풍향계 및 상기 펌프와 전기적으로 연결되어 상기 펌프의 작동을 제어할 수 있는 제어부를 포함하는 요잉 시스템;을 포함하는 부유식 풍력 발전기의 제어방법에 있어서,
풍향을 실시간으로 모니터링하는 단계;
일정 시간 동안의 풍향 중 주 풍향을 판단하는 단계;
상기 단위 발전 유닛의 방향이 주 풍향과 동일한지 판단하는 단계;
상기 부력체를 회전시킬 방향 및 회전량을 판단하는 단계;
상기 펌프의 모터부를 가동하여 물을 펌핑하는 단계; 및
상기 부력체를 회전시킬 방향에 따라 상기 펌프의 밸브를 제어하는 단계;
를 포함하는 부유식 풍력 발전기의 제어방법.
제9항에 있어서,
상기 펌프의 모터부를 가동하여 물을 펌핑하는 단계는,
상기 밸브가 상기 제1·2물공급유로 중 어느 하나의 유로를 개방시키며, 다른 하나의 유로는 차단시키는 부유식 풍력 발전기의 제어방법.
제10항에 있어서,
회전하는 부력체를 정지시키는 단계;
를 더 포함하는 부유식 풍력 발전기의 제어방법.
제11항에 있어서,
상기 회전하는 부력체를 정지시키는 단계는,
상기 제어부의 제어신호에 의해 상기 펌프의 모터부 가동은 유지한 채로 상기 밸브를 전환시켜 상기 모터부 및 물 인입관을 통해 펌핑된 물이 상기 제1·2물공급유로 중 다른 하나로 안내되어 워터제트를 통해 분출되는 부유식 풍력 발전기의 제어방법.