KR20210020396A - 선박 - Google Patents

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KR20210020396A KR1020190099631A KR20190099631A KR20210020396A KR 20210020396 A KR20210020396 A KR 20210020396A KR 1020190099631 A KR1020190099631 A KR 1020190099631A KR 20190099631 A KR20190099631 A KR 20190099631A KR 20210020396 A KR20210020396 A KR 20210020396A
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Abstract

선박을 제공한다. 선박은 선체와, 상기 선체에 구비된 전력망과, 상기 전력망에 연결된 선내 부하 및 발전기의 동작 상태를 모니터링하고 제어하는 전력 관리부와, 상기 전력망에 연결되어 전력을 저장하거나 상기 전력망으로 전력을 공급하는 에너지 저장부, 및 상기 선내 부하 중 목표 부하의 동작 상태를 참조하여 상기 전력 관리부 및 상기 에너지 저장부를 제어하는 에너지 관리부를 포함하되, 상기 목표 부하는 사전에 설정된 목표 시간 구간 동안 일정 크기 이상의 전력을 소비하는 선내 부하를 포함한다.

Description

선박{Ship}
본 발명은 배터리를 구비한 선박에 관한 것이다.
발전기에 의하여 생산된 전력 중 소비되지 않은 잉여 전력을 저장하고, 부하에 의한 부족 전력을 보충하는 장치를 에너지 저장 시스템(ESS; Energy Storage System)이라 한다. 잉여 전력 저장 및 부족 전력 보충을 위하여 에너지 저장 시스템은 에너지 송수신 수단 및 에너지 저장 수단을 구비할 수 있다.
에너지 저장 시스템은 부하의 이용 현황에 따라 전력을 저장하거나 방출할 수 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1349874호 (2014.01.10)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 배터리를 구비한 선박을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 선박의 일 면(aspect)은 선체와, 상기 선체에 구비된 전력망과, 상기 전력망에 연결된 선내 부하 및 발전기의 동작 상태를 모니터링하고 제어하는 전력 관리부와, 상기 전력망에 연결되어 전력을 저장하거나 상기 전력망으로 전력을 공급하는 에너지 저장부, 및 상기 선내 부하 중 목표 부하의 동작 상태를 참조하여 상기 전력 관리부 및 상기 에너지 저장부를 제어하는 에너지 관리부를 포함하되, 상기 목표 부하는 사전에 설정된 목표 시간 구간 동안 일정 크기 이상의 전력을 소비하는 선내 부하를 포함한다.
상기 에너지 저장부는, 전력을 충전하거나 방전하는 배터리, 및 상기 배터리의 전력을 변환하는 컨버터를 포함한다.
상기 에너지 관리부는 상기 목표 시간 구간 동안 상기 목표 부하에 의해 소비되는 전력을 사전에 확보하도록 상기 에너지 저장부를 제어한다.
상기 에너지 관리부는 상기 목표 부하 이외의 선내 부하에 의해 상기 확보된 전력이 소비되지 않도록 상기 에너지 저장부를 제어한다.
상기 에너지 관리부는, 상기 발전기의 부하율이 제1 임계 부하율의 이하인 경우 상기 목표 시간 구간 동안 상기 목표 부하에 의해 소비되는 전력을 상기 발전기가 공급하도록 하고, 상기 발전기의 부하율이 상기 제1 임계 부하율을 초과하고, 제2 임계 부하율의 이하인 경우 상기 목표 시간 구간 동안 상기 목표 부하에 의해 소비되는 전력을 상기 에너지 저장부가 공급하도록 한다.
본 발명의 에너지 관리 시스템의 일 면은, 선박 또는 해양구조물에 설치되어 전력 저장 및 관리를 수행하는 에너지 관리 시스템에 있어서, 상기 에너지 관리 시스템은 전력망과, 상기 전력망에 연결된 상기 선박 내 또는 상기 해양구조물 내의 부하 및 발전기의 동작 상태를 모니터링하고 제어하는 전력 관리부와, 상기 전력망에 연결되어 전력을 저장하거나 상기 전력망으로 전력을 공급하는 에너지 저장부, 및 상기 선박 내 또는 상기 해양구조물 내 부하 중 목표 부하의 동작 상태를 참조하여 상기 전력 관리부 및 상기 에너지 저장부를 제어하는 에너지 관리부를 포함하되, 상기 목표 부하는 사전에 설정된 목표 시간 구간 동안 일정 크기 이상의 전력을 소비하는 선내 부하를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 선내 부하에 의한 부하량을 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4는 도 1에 도시된 발전기의 부하율에 따른 전력 설비의 동작 상태를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 동작을 나타낸 흐름도이다.
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 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 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 구성요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 선박(10)은 선체(20), 전력망(100), 발전기(210, 220), 선내 부하(310, 320), 에너지 저장부(410, 420), 전력 관리부(500) 및 에너지 관리부(600)를 포함하여 구성된다.
전력망(100)은 선체(20)에 구비되고, 제1 모선(110) 및 제2 모선(120)을 포함할 수 있다. 전력망(100)은 선내에 구비된 각종 전력 설비에 연결되어 전력 설비간 전력 교환을 수행할 수 있다. 제1 모선(110) 및 제2 모선(120)별로 각종 전력 설비에 연결될 수 있다.
제1 모선(110) 및 제2 모선(120)은 선박(10)의 이중화 운용을 위하여 구비된 것일 수 있다. 예를 들어, 평상 시에는 제1 모선(110)의 전력 설비만이 동작하고, 제1 모선(110)의 전력 설비의 동작이 중단된 경우 제2 모선(120)의 전력 설비가 동작을 개시할 수 있는 것이다. 또는, 본 발명의 몇몇 실시예에 따르면 제1 모선(110) 및 제2 모선(120)의 전력 설비가 동시에 동작할 수도 있다.
제1 모선(110) 및 제2 모선(120)의 사이에는 버스 타이(bus tie)(130)가 구비될 수 있다. 버스 타이(130)는 제1 모선(110)과 제2 모선(120) 간의 선로를 연결하거나 차단할 수 있다. 버스 타이(130)가 선로를 연결한 경우 제1 모선(110)의 전력이 제2 모선(120)으로 전달되거나 제2 모선(120)의 전력이 제1 모선(110)으로 전달될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 전력망(100)은 교류 전력망일 수 있다. 이에, 발전기(210, 220)에서 생산된 전력은 직접적으로 전력망(100)으로 공급되고, 전력망(100)의 교류 전력은 AC/DC 컨버터 및 DC/AC 인버터와 같은 전력 변환기(710, 720)에 의해 변환되어 전력 설비로 분배될 수 있다. 그러나, 본 발명의 전력망(100)은 교류 전력망에 한정되지 않고 직류 전력망일 수도 있다. 이러한 경우 전력 변환기(710, 720)가 적절히 배치될 수 있다. 이하, 전력망(100)이 교류 전력망인 것을 위주로 설명하기로 한다.
발전기(210, 220)는 전력을 생산할 수 있다. 예를 들어, 발전기(210, 220)는 200kW 이상의 대용량 전력을 생산하는 디젤 발전기일 수 있다. 복수의 발전기(210, 220)가 전력망(100)에 병렬로 연결되어 생산된 전력을 전력망(100)에 공급할 수 있다.
선내 부하(310, 320)는 전력망(100)으로부터 공급된 전력을 이용하여 동작할 수 있다. 예를 들어, 선내 부하(310, 320)는 추진력을 발생시키는 추진기, 크레인, 화물 탱크의 온도를 조절하는 온도 조절기, 증발 가스를 압축시키는 압축기 또는 압축된 증발 가스를 액화시키는 재액화기일 수 있다. 또는, 연료공급용 펌프, 블로워, 비상용 제어 장비, 비상용 전등, 배수설비용 펌프, GPS 수신기, 레이더 장치, 무선설비, 선박 위치발신장치 등이 선내 부하(310, 320)에 포함될 수 있으며, 후술하는 전력 관리부(500) 및 에너지 관리부(600)가 선내 부하(310, 320)에 포함될 수도 있다.
에너지 저장부(410, 420)는 전력망(100)에 연결되어 전력을 저장하거나 전력망(100)으로 전력을 공급할 수 있다. 구체적으로, 에너지 저장부(410, 420)는 발전기(210, 220)에 의하여 생산된 전력을 저장하거나, 저장된 전력을 전력망(100)을 통해 선내 부하(310, 320)에 공급할 수 있다.
기본적으로, 제1 모선(110)에 구비된 에너지 저장부(410)는 제1 모선(110)의 발전기(210)로부터 전력을 공급받고, 제1 모선(110)에 연결된 선내 부하(310)에 전력을 공급할 수 있다. 이와 마찬가지로, 제2 모선(120)에 구비된 에너지 저장부(420)는 제2 모선(120)의 발전기(220)로부터 전력을 공급받고, 제2 모선(120)에 연결된 선내 부하(320)에 전력을 공급할 수 있다. 그러나, 버스 타이(130)가 제1 모선(110) 및 제2 모선(120)을 연결하는 경우 제1 모선(110)의 에너지 저장부(410)는 제2 모선(120)의 발전기(220)로부터 전력을 공급받고, 제2 모선(120)의 선내 부하(320)에 전력을 공급할 수 있다. 이와 마찬가지로, 버스 타이(130)가 제1 모선(110) 및 제2 모선(120)을 연결하는 경우 제2 모선(120)의 에너지 저장부(420)는 제1 모선(110)의 발전기(210)로부터 전력을 공급받고, 제1 모선(110)의 선내 부하(310)에 전력을 공급할 수 있다.
에너지 저장부(410, 420)는 배터리(411, 421) 및 컨버터(412, 422)를 포함할 수 있다. 배터리(411, 421)는 전력을 충전하거나 방전하고, 컨버터(412, 422)는 배터리(411, 421)의 전력을 변환할 수 있다. 이하, 에너지 저장부(410, 420)에 구비된 컨버터(412, 422)를 전력 컨버터라 한다.
배터리(411, 421)는 직류 전력을 충전하거나 방전할 수 있다. 전력 컨버터(412, 422)는 전력망(100)으로부터 수신된 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 배터리(411, 421)로 전달하거나, 배터리(411, 421)로부터 수신된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 전력망(100)으로 공급할 수 있다.
본 발명의 에너지 저장부(410, 420)는 에너지 저장 시스템(ESS; Energy Storage System)일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
전력 관리부(500)는 전력망(100)에 연결된 선내 부하(310, 320) 및 발전기(210, 220)의 동작 상태를 모니터링하고 제어하는 역할을 수행한다. 예를 들어, 전력 관리부(500)는 선내 부하(310, 320)의 전력 소비 상태를 확인하고, 그 결과에 따라 발전기(210, 220)로 하여금 전력을 생산하도록 하거나 전력 생산을 중단하도록 할 수 있다.
전력망(100)에는 복수의 발전기(210, 220)가 연결될 수 있다. 전력 관리부(500)는 일부 발전기만이 동작하도록 하고 나머지 발전기는 동작하지 않도록 할 수 있다. 또한, 전력 관리부(500)는 발전기(210, 220)별로 부하율을 제어할 수도 있다. 예를 들어, 전력 관리부(500)는 특정 발전기로 하여금 20%의 부하율로 발전하도록 하고, 다른 발전기로 하여금 80%의 부하율로 발전하도록 할 수 있다. 여기서, 부하율은 발전기의 최대 전력 생산량 중 현재 생산되고 있는 전력 생산량의 비율을 나타낸다.
전력 관리부(500)는 각 발전기(210, 220)의 전력 생산량을 제어함에 있어서 다른 발전기의 전력 생산량을 참조할 수도 있다.
에너지 관리부(600)는 전력 관리부(500) 및 에너지 저장부(410, 420)를 제어하는 역할을 수행한다. 특히, 에너지 관리부(600)는 선내 부하(310, 320) 중 목표 부하의 동작 상태를 참조하여 전력 관리부(500) 및 에너지 저장부(410, 420)를 제어할 수 있다. 여기서, 목표 부하는 사전에 설정된 목표 시간 구간 동안 일정 크기 이상의 전력을 소비하는 선내 부하를 포함할 수 있다.
직입 기동식의 대용량 압축기 또는 크레인은 초기 기동 시에 정상 운정 시의 6~7배의 전력을 소비할 수 있다. 이러한 고용량의 기동 전력을 소비하는 선내 부하(310, 320)가 기동을 개시하는 경우 전력망(100) 전체의 전압 강하가 발생할 수 있다. 본 발명에서 목표 부하는 고용량의 초기 기동 전력을 소비하는 선내 부하(310, 320)를 포함할 수 있다.
전술한 사전에 설정된 목표 시간 구간은 목표 부하의 초기 기동 구간을 나타낸 것일 수 있다. 이하, 초기 기동 구간 동안에 목표 부하에 의해 소비되는 전력을 기동 전력이라 하고, 기동 전력의 크기를 기동 전력량이라 한다. 기동 전력량은 초기 기동 시간과 해당 시간에 소비되는 전력의 크기에 의해 산출될 수 있다.
에너지 관리부(600)는 발전기(210, 220) 및 에너지 저장부(410, 420) 중 하나로 하여금 목표 부하의 기동 전력을 공급하도록 제어할 수 있다. 이를 위하여, 에너지 관리부(600)는 기동 전력을 사전에 확보하도록 에너지 저장부(410, 420)를 제어할 수 있다. 또한, 에너지 관리부(600)는 목표 부하 이외의 선내 부하(310, 320)에 의해 확보된 전력이 소비되지 않도록 에너지 저장부(410, 420)를 제어할 수 있다. 에너지 저장부(410, 420)는 선내 부하(310, 320)의 부하량에 따라 전력을 저장하거나 전력망(100)으로 전력을 공급할 수 있다. 그러나, 전력망(100)으로 전력을 공급함에 따라 저장하고 있는 전력량이 기동 전력량에 도달한 경우 에너지 저장부(410, 420)는 전력의 공급을 중단할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 선내 부하에 의한 부하량을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 선내 부하(310, 320)는 전력을 소비하여 동작할 수 있다. 도 2에서 t1~t2 구간은 목표 부하의 초기 기동이 개시되지 않은 시간 구간을 나타내고, t2~t3 구간은 목표 부하의 초기 기동 구간을 나타낸다.
t1~t2 구간에서 부하량은 임계 부하량(L) 보다 작게 형성될 수 있다. 임계 부하량(L)은 발전기(210, 220)에 의해 공급되는 전력만으로 전력망(100)의 전압 강하 없이 선내 부하(310, 320)가 안정적으로 동작할 수 있는 선내 부하(310, 320)의 전력 소비량을 나타낸다. 따라서, t1~t2 구간에서 각 선내 부하(310, 320)는 안정적인 동작을 수행할 수 있다.
t2~t3 구간에서 부하량은 임계 부하량(L) 보다 크게 형성될 수 있다. 부하량이 임계 부하량(L) 보다 크기 때문에 발전기(210, 220)의 전력만으로 선내 부하(310, 320)의 안정적인 동작이 보장되지 못할 수 있다. 선내 부하(310, 320)의 안정적인 동작을 위하여 에너지 저장부(410, 420)로부터 전력 공급이 수행될 수 있다.
발전기(210, 220)의 전력만으로 선내 부하(310, 320)의 전력 소비를 총족하지 못할 수 있으며, 특히 목표 부하의 초기 기동이 개시된 경우 발전기(210, 220)는 목표 부하의 갑작스러운 전력 소비를 충족하지 못할 수 있다.
에너지 저장부(410, 420)는 목표 부하의 초기 기동을 위한 기동 전력을 사전에 확보할 수 있다. 그리고, 에너지 관리부(600)는 목표 부하가 초기 기동한 경우 에너지 저장부(410, 420)로 하여금 확보된 전력을 방전하도록 할 수 있다.
한편, 에너지 관리부(600)는 발전기(210, 220)의 부하율을 참조하여 에너지 저장부(410, 420)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 발전기(210, 220)가 목표 부하의 초기 기동을 위한 기동 전력을 충분히 공급할 수 있는 경우 에너지 관리부(600)는 에너지 저장부(410, 420)로 하여금 전력을 방전하지 않도록 할 수 있다.
도 3 및 도 4는 도 1에 도시된 발전기의 부하율에 따른 전력 설비의 동작 상태를 나타낸 그래프이다.
도 3을 참조하면, 발전기(210, 220)의 부하율이 제1 임계 부하율(GL1)의 이하인 경우 발전기(210, 220)의 전력만이 선내 부하(310, 320)에 공급될 수 있다.
도 3에서 (a)는 발전기(210, 220)의 부하율을 나타낸 그래프이고, (b)는 선내 부하(310, 320)의 부하량을 나타낸 그래프이며, (c)는 에너지 저장부(410, 420)의 배터리 충전율을 나타낸 그래프이다.
발전기(210, 220)의 부하율이 제1 임계 부하율(GL1)의 이하인 경우 에너지 관리부(600)는 목표 시간 구간 동안뿐만 아니라 목표 시간 구간 이외의 시간 구간에서 선내 부하(310, 320)에 의해 소비되는 전력을 발전기(210, 220)가 공급하도록 전력 관리부(500)를 제어할 수 있다. 전력 관리부(500)는 에너지 저장부(410, 420)의 전력 공급 없이 선내 부하(310, 320)의 동작이 유지되도록 선내 부하(310, 320)의 부하량에 따라 발전기(210, 220)를 제어할 수 있다. 또는, 전력 관리부(500)는 발전기(210, 220)의 전력 생산량에 따라 선내 부하(310, 320)의 동작을 제어할 수도 있다.
t1~t2 구간은 선내 부하(310, 320)의 부하량이 임계 부하량(L)보다 작은 구간을 나타낸다. 전력 관리부(500)는 발전기(210, 220)의 전력이 선내 부하(310, 320)로 공급되도록 할 수 있다.
t2~t3 구간은 선내 부하(310, 320)의 부하량이 임계 부하량(L)보다 큰 구간을 나타낸다. 예를 들어, t2의 시점에 목표 부하가 초기 기동이 개시된 것으로 이해될 수 있다. 전력 관리부(500)는 발전기(210, 220)의 전력이 목표 부하를 포함한 선내 부하(310, 320)로 공급되도록 할 수 있다. 이 때, 전력 관리부(500)는 발전기(210, 220)의 부하율을 증가시킬 수 있다.
발전기(210, 220)의 부하율이 제1 임계 부하율(GL1)의 이하인 경우 에너지 관리부(600)는 에너지 저장부(410, 420)의 배터리 충전율이 제1 임계 충전율(BC1)에 도달하도록 에너지 저장부(410, 420)를 제어할 수 있다. 에너지 저장부(410, 420)는 에너지 관리부(600)의 제어에 따라 방전없이 충전만을 수행할 수 있다. t1~t4 구간은 에너지 저장부(410, 420)의 충전이 진행되는 구간이고, t4~t3 구간은 에너지 저장부(410, 420)의 배터리 충전율이 제1 임계 충전율(BC1)로 유지되는 구간을 나타낸다.
목표 부하의 초기 기동 여부와 무관하게 에너지 관리부(600)는 방전 없이 제1 임계 충전율(BC1)로 충전하도록 에너지 저장부(410, 420)를 제어할 수 있다. 제1 임계 충전율(BC1)에 의한 에너지 저장부(410, 420)의 충전량은 목표 부하의 초기 기동에 소비되는 기동 전력량과 동일하거나 크게 설정될 수 있다. 에너지 저장부(410, 420)는 목표 시간 구간 동안에 목표 부하에 소비되는 전력을 사전에 확보할 수 있다.
도 4를 참조하면, 발전기(210, 220)의 부하율이 제1 임계 부하율(GL1)을 초과하고, 제2 임계 부하율(GL2)의 이하인 경우 발전기(210, 220) 및 에너지 저장부(410, 420)의 전력이 선내 부하(310, 320)에 공급될 수 있다. 특히, 에너지 관리부(600)는 발전기(210, 220)의 부하율이 제1 임계 부하율(GL1)을 초과하고, 제2 임계 부하율(GL2)의 이하인 경우 목표 시간 구간 동안 목표 부하에 의해 소비되는 전력을 에너지 저장부(410, 420)가 공급하도록 할 수 있다.
본 발명에서 발전기(210, 220)의 부하율이 제1 임계 부하율(GL1)에서 제2 임계 부하율(GL2)의 사이 구간은 발전기(210, 220)의 운전 효율이 높은 구간인 것을 나타낸다. 예를 들어, 제1 임계 부하율(GL1)에서 제2 임계 부하율(GL2)의 사이 구간에서 발전기(210, 220)는 상대적으로 적은 연료를 이용하여 상대적으로 많은 전력을 생산할 수 있다. 따라서, 발전기(210, 220)의 부하율이 제1 임계 부하율(GL1)에서 제2 임계 부하율(GL2)의 사이 구간에 포함되도록 하는 것이 바람직하며, 에너지 관리부(600)는 이를 위한 전력 관리부(500) 및 에너지 저장부(410, 420)의 제어를 수행할 수 있다.
도 4에서 (a)는 발전기(210, 220)의 부하율을 나타낸 그래프이고, (b)는 선내 부하(310, 320)의 부하량을 나타낸 그래프이며, (c)는 에너지 저장부(410, 420)의 배터리 충전율을 나타낸 그래프이다.
t1~t2 구간은 선내 부하(310, 320)의 부하량이 임계 부하량(L)보다 작은 구간을 나타낸다. 전력 관리부(500)는 발전기(210, 220)의 전력이 선내 부하(310, 320)로 공급되도록 할 수 있다.
에너지 관리부(600)는 방전 없이 제2 임계 충전율(BC2)로 충전하도록 에너지 저장부(410, 420)를 제어할 수 있다. 제2 임계 충전율(BC2)은 제1 임계 충전율(BC1)보다 크게 설정된 것일 수 있다. 제2 임계 충전율(BC2)에 의한 에너지 저장부(410, 420)의 충전량은 목표 부하의 기동 전력량과 기타 선내 부하(310, 320)의 전력 소비를 위한 예비 충전량의 합인 것으로 설정될 수 있다.
t2~t3 구간은 선내 부하(310, 320)의 부하량이 임계 부하량(L)보다 크고, 목표 부하가 초기 기동하지 않은 시간 구간을 나타낸다.
에너지 관리부(600)는 발전기(210, 220)의 부족 전력을 에너지 저장부(410, 420)가 보충하도록 할 수 있다. 에너지 저장부(410, 420)는 에너지 관리부(600)의 제어에 따라 전력을 방전할 수 있다. 발전기(210, 220) 및 에너지 저장부(410, 420)의 전력이 선내 부하(310, 320)로 공급되면서 선내 부하(310, 320)의 안정적인 동작이 유지될 수 있다. 또한, 발전기(210, 220)의 부하율이 제1 임계 부하율(GL1)과 제2 임계 부하율(GL2)의 사이에 포함되는 것이 유지될 수 있다.
에너지 관리부(600)는 에너지 저장부(410, 420)의 배터리 충전율이 제1 임계 충전율(BC1)의 이하로 감소되지 않도록 에너지 저장부(410, 420)를 제어할 수 있다. 발전기(210, 220)의 부족 전력을 보충하기 위하여 방전을 수행하다가 배터리 충전율이 제1 임계 충전율(BC1)에 도달한 경우 에너지 저장부(410, 420)는 방전을 중단할 수 있다. 이 때, 에너지 관리부(600)는 발전기(210, 220)의 부하율이 증가하도록 전력 관리부(500)를 제어할 수 있다.
t3~t4 구간은 선내 부하(310, 320)의 부하량이 임계 부하량(L)보다 크고, 목표 부하의 초기 기동 구간을 나타낸다.
에너지 관리부(600)는 목표 부하의 초기 기동 전력을 에너지 저장부(410, 420)가 공급하도록 할 수 있다. 에너지 저장부(410, 420)는 에너지 관리부(600)의 제어에 따라 전력을 방전할 수 있다. 에너지 저장부(410, 420)는 목표 부하의 초기 기동에 소비되는 전력을 공급하고, 발전기(210, 220)는 기타 선내 부하(310, 320)에 의해 소비되는 전력을 공급할 수 있다. 발전기(210, 220) 및 에너지 저장부(410, 420)의 전력이 선내 부하(310, 320)로 공급되면서 선내 부하(310, 320)의 안정적인 동작이 유지될 수 있다. 또한, 발전기(210, 220)의 부하율이 제1 임계 부하율(GL1)과 제2 임계 부하율(GL2)의 사이에 포함되는 것이 유지될 수 있다.
에너지 저장부(410, 420)가 목표 부하의 초기 기동을 위한 전력을 공급할 때 에너지 관리부(600)는 에너지 저장부(410, 420)의 배터리 충전율이 제1 임계 충전율(BC1)의 이하로 감소되는 것을 허용할 수 있다. 에너지 저장부(410, 420)는 저장하고 있는 충전량의 이내에서 목표 부하의 초기 기동에 필요한 전력을 공급할 수 있다.
t4의 이후 구간은 선내 부하(310, 320)의 부하량이 임계 부하량(L)보다 작고, 목표 부하의 초기 기동이 완료된 이후 구간을 나타낸다.
에너지 관리부(600)는 t1~t2 구간과 마찬가지로 전력 관리부(500) 및 에너지 저장부(410, 420)를 제어할 수 있다.
전력 관리부(500)는 발전기(210, 220)의 전력이 선내 부하(310, 320)로 공급되도록 할 수 있다. 그리고, 에너지 저장부(410, 420)는 제2 임계 충전율(BC2)에 도달할 때까지 충전을 지속할 수 있다.
이와 같은 에너지 관리부(600)에 의한 전력 관리부(500) 및 에너지 저장부(410, 420)의 제어에 의하여 목표 부하의 초기 기동에 무관하게 발전기(210, 220)의 부하율이 제1 임계 부하율(GL1) 및 제2 임계 부하율(GL2)의 사이에 포함된 것이 유지될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 에너지 관리부(600)는 발전기(210, 220)의 부하율에 따라 전력 관리부(500) 및 에너지 저장부(410, 420)를 제어할 수 있다.
우선, 에너지 관리부(600)는 발전기(210, 220)의 부하율을 모니터링할 수 있다(S810). 이 때, 에너지 관리부(600)는 발전기(210, 220)의 부하율이 제1 임계 부하율(GL1)을 초과하는지 확인할 수 있다(S820). 그리하여, 발전기(210, 220)의 부하율이 제1 임계 부하율(GL1)을 초과하지 않는 경우 에너지 관리부(600)는 에너지 저장부(410, 420)의 전력 보충 없이 발전기(210, 220)의 전력이 선내 부하(310, 320)로 공급되도록 전력 관리부(500)를 제어할 수 있다. 이에, 전력 관리부(500)는 선내 부하(310, 320)의 부하량을 고려하여 발전기(210, 220)의 동작을 제어할 수 있다(S830). 또한, 에너지 관리부(600)는 에너지 저장부(410, 420)의 배터리 충전율이 제1 임계 충전율(BC1)에 도달하도록 에너지 저장부(410, 420)를 제어할 수 있다. 에너지 저장부(410, 420)는 제1 임계 충전율(BC1)로 배터리를 충전할 수 있다(S840).
발전기(210, 220)의 부하율이 제1 임계 부하율(GL1)을 초과하는 경우 에너지 관리부(600)는 발전기(210, 220)의 부하율이 제2 임계 부하율(GL2)의 이하인지 확인할 수 있다(S850). 그리하여, 발전기(210, 220)의 부하율이 제2 임계 부하율(GL2)의 이하인 경우 에너지 관리부(600)는 에너지 저장부(410, 420)의 배터리 충전율이 제2 임계 충전율(BC2)에 도달하도록 에너지 저장부(410, 420)를 제어할 수 있다. 에너지 저장부(410, 420)는 제2 임계 충전율(BC2)로 배터리를 충전할 수 있다(S860).
또한, 에너지 관리부(600)는 목표 부하의 초기 기동을 확인할 수 있다(S870). 그리하여, 목표 부하가 초기 기동한 것으로 판단되는 경우 에너지 관리부(600)는 에너지 저장부(410, 420)가 전력을 방전하도록 할 수 있다. 에너지 저장부(410, 420)는 배터리의 전력을 방전할 수 있다(S880). 방전된 전력은 목표 부하의 초기 기동에 이용될 수 있다.
발전기(210, 220)의 부하율이 제2 임계 부하율(GL2)을 초과하는 경우 에너지 관리부(600)는 추가적인 발전기(210, 220)가 가동하도록 전력 관리부(500)를 제어할 수 있다. 전력 관리부(500)에 의해 추가적인 발전기(210, 200)가 가동할 수 있다(S890). 추가적인 발전기(210, 220)가 가동함에 따라 전체적인 발전기(210, 220)의 부하율이 제1 임계 부하율(GL1) 및 제2 임계 부하율(GL2)의 사이에 포함될 수 있게 된다.
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.
10: 선박 20: 선체
100: 전력망 110: 제1 모선
120: 제2 모선 130: 버스 타이
210, 220: 발전기 310, 320: 선내 부하
410, 420: 에너지 저장부 411, 421: 배터리
412, 422: 전력 컨버터 500: 전력 관리부
600: 에너지 관리부 710, 720: 전력 변환기

Claims (6)

  1. 선체;
    상기 선체에 구비된 전력망;
    상기 전력망에 연결된 선내 부하 및 발전기의 동작 상태를 모니터링하고 제어하는 전력 관리부;
    상기 전력망에 연결되어 전력을 저장하거나 상기 전력망으로 전력을 공급하는 에너지 저장부; 및
    상기 선내 부하 중 목표 부하의 동작 상태를 참조하여 상기 전력 관리부 및 상기 에너지 저장부를 제어하는 에너지 관리부를 포함하되,
    상기 목표 부하는 사전에 설정된 목표 시간 구간 동안 일정 크기 이상의 전력을 소비하는 선내 부하를 포함하는 선박.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 에너지 저장부는,
    전력을 충전하거나 방전하는 배터리; 및
    상기 배터리의 전력을 변환하는 컨버터를 포함하는 선박.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 에너지 관리부는 상기 목표 시간 구간 동안 상기 목표 부하에 의해 소비되는 전력을 사전에 확보하도록 상기 에너지 저장부를 제어하는 선박.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 에너지 관리부는 상기 목표 부하 이외의 선내 부하에 의해 상기 확보된 전력이 소비되지 않도록 상기 에너지 저장부를 제어하는 선박.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 에너지 관리부는,
    상기 발전기의 부하율이 제1 임계 부하율의 이하인 경우 상기 목표 시간 구간 동안 상기 목표 부하에 의해 소비되는 전력을 상기 발전기가 공급하도록 하고,
    상기 발전기의 부하율이 상기 제1 임계 부하율을 초과하고, 제2 임계 부하율의 이하인 경우 상기 목표 시간 구간 동안 상기 목표 부하에 의해 소비되는 전력을 상기 에너지 저장부가 공급하도록 하는 선박.
  6. 선박 또는 해양구조물에 설치되어 전력 저장 및 관리를 수행하는 에너지 관리 시스템에 있어서,
    전력망;
    상기 전력망에 연결된 상기 선박 내 또는 상기 해양구조물 내의 부하 및 발전기의 동작 상태를 모니터링하고 제어하는 전력 관리부;
    상기 전력망에 연결되어 전력을 저장하거나 상기 전력망으로 전력을 공급하는 에너지 저장부; 및
    상기 선박 내 또는 상기 해양구조물 내 부하 중 목표 부하의 동작 상태를 참조하여 상기 전력 관리부 및 상기 에너지 저장부를 제어하는 에너지 관리부를 포함하되,
    상기 목표 부하는 사전에 설정된 목표 시간 구간 동안 일정 크기 이상의 전력을 소비하는 선내 부하를 포함하는 에너지 관리 시스템
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