KR20210086541A - Cogeneration system remotely controlled by the complex grid EMS platform - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 복합그리드 EMS 플렛폼에 의해 원격으로 제어되는 열병합발전시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 동일 연료를 사용하는 하나의 설비로 사계절 난방(급탕)과 냉방, 전력공급이 모두 가능한 복합 열병합 발전 냉난방 시스템을 원격으로 제어할 수 있는 복합그리드 EMS 플렛폼에 의해 원격으로 제어되는 열병합발전시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a combined heat and power generation system remotely controlled by a combined grid EMS platform, and more particularly, to a combined heat and power generation heating and cooling system that can provide all-season heating (hot water supply), cooling, and power supply with one facility using the same fuel. It relates to a cogeneration system remotely controlled by a combined grid EMS platform that can remotely control the system.
종래 다량의 전기에너지와 열에너지를 소비하는 아파트 등의 공동주택이나 업무용 빌딩, 소규모 공장 단지 등에서 전기에너지를 전력회사로부터 공급받고 잇으나 발전에 따른 냉각 배열손실과 송전손실이 많고 난방 또는 냉방용 열에너지는 자체 보일러 또는 냉매 에어콘을 이용한 불규칙적이고 간헐적인 열에너지 공급으로 인하여 열효율이 현저하게 낮다.Conventionally, electric energy is supplied from power companies in apartment complexes, office buildings, and small factory complexes that consume a large amount of electrical energy and thermal energy. However, there are many cooling heat loss and transmission loss due to power generation, and thermal energy for heating or cooling is not Thermal efficiency is remarkably low due to irregular and intermittent supply of thermal energy using its own boiler or refrigerant air conditioner.
상기한 문제점을 해결하여 열에너지와 전기에너지를 동시에 공급하는 열병합 발전(Cogeneration)은 원격지에서의 송전으로 송전 손실이 많은 일반 발전기에 비하여 대규모 발전소 건설의 부담이 경감되며 전기 등 에너지 수요지에서 전기를 직접 공급하는 분산형 전원으로 송전 손실이 적고 또한 에너지 수요에 즉각 대응이 가능하며 연료를 공급받아 발전기에서 전기를 생산하고 발전하는 과정에서 필연적으로 발생하는 폐열(배열)을 회수하여 유용하게 이용하는 고효율 에너지 기술로서, 이렇게 열병합 발전 시스템(Cogeneration system)은 하나의 1차 에너지원으로부터 2차에너지인 전력과 열을 동시에 생산하는 종합 에너지 시스템이기 때문에 종래의 발전방식보다 30∼40%의 전력 및 연료 등의 에너지 절감효과로 환경친화적이고 에너지 절약성이 좋은 장점이 있어서 아파트 등의 공동주택이나 업무용 빌딩, 중소규모 산업 단지 등에 수요가 폭발적으로 증가하고 있으며 그 중 연료를 LNG 등의 가스를 연료원으로 하는 가스열병합 발전은 친환경적이며 하절기 전기 피크 수요를 가스 수요로 전환하므로서 계절별 수요 관리가 가능하며 가스터빈엔진을 사용하는 열병합발전은 24시간 연속운전이 가능한 장점이 있다.Cogeneration, which supplies thermal and electrical energy at the same time by solving the above problems, reduces the burden of large-scale power plant construction compared to general generators, which have a lot of transmission loss due to transmission from a remote location, and directly supplies electricity from energy demanding areas such as electricity It is a high-efficiency energy technology that has low transmission loss and can respond immediately to energy demand, and is useful by recovering waste heat (heat) that is inevitably generated in the process of generating electricity from a generator and receiving fuel. In this way, since the cogeneration system is a comprehensive energy system that simultaneously produces power and heat, which are secondary energy, from one primary energy source, it saves energy such as electricity and fuel by 30-40% compared to the conventional power generation method. As it has the advantage of being environmentally friendly and energy-saving as a result, the demand for multi-unit houses such as apartments, office buildings, and small and medium-sized industrial complexes is increasing explosively. Among them, gas and cogeneration power generation using gas such as LNG as fuel It is eco-friendly, and it converts the peak demand for electricity in summer into gas demand, so seasonal demand can be managed. Cogeneration using a gas turbine engine has the advantage of being able to operate continuously for 24 hours.
예를 들어, 대한민국 등록실용신안공보 제20-0369438호 (2004년11월25일)에는 가스를 연료원으로 하는 열병합 발전 설비로 부터 발전한 전기를 공급하는 동시에 열병합 발전 장치에 축열 기능의 중온수 흡수식 냉동기를 장착해 열병합 발전 설비의 폐열에 의한 냉방을 수행하므로서 동일 연료를 사용하는 하나의 설비로 사계절 난방(급탕)과 냉방, 전력공급이 모두 가능한 복합 열병합 발전 냉난방 시스템이 기재되어 있다.For example, in the Republic of Korea Utility Model Publication No. 20-0369438 (November 25, 2004), electricity generated from a cogeneration facility using gas as a fuel source is supplied, and at the same time, a medium hot water absorption type with a heat storage function is supplied to the cogeneration device. The combined heat and power heating and cooling system is described as a single facility that uses the same fuel by installing a refrigerator to perform cooling by waste heat of the cogeneration facility, which can provide all-season heating (hot water supply), cooling, and power supply.
또한, 대한민국 공개특허공보 제10-2006-0065873호 (2006년06월14일)에는 엔진과 발전기와 폐열 회수장치와 방열장치가 하나의 유닛으로 이루어져, 컴팩트하고, 구조 및 제어가 간단하며, 작업성이 향상된 열병합 발전 시스템이 기재되어 있다. In addition, in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2006-0065873 (June 14, 2006), an engine, a generator, a waste heat recovery device, and a heat dissipation device are made up of one unit, which is compact, simple in structure and control, and works A cogeneration system with improved performance is described.
그러나, 이와 같은 종래의 복합 열병합 발전 냉난방 시스템 및 열병합 발전 시스템은 열병합발전시스템(CHP), 태양광발전시스템(PV), 에너지저장시스템(ESS), 연료전지(FC)를 포함하는 하나 이상의 발전시스템 및 저장시스템 환경하에서 효율적인 운영 및 유지 및 제어가 용이하지 않은 문제점이 있었다. However, such a conventional combined heat and power cooling system and cogeneration system is one or more power generation systems including a combined heat and power system (CHP), a photovoltaic system (PV), an energy storage system (ESS), and a fuel cell (FC). And there was a problem in that it is not easy to efficiently operate, maintain, and control under the storage system environment.
이러한 문제점을 해소하기 위하여 대한민국 등록특허공보 제10-1927759호 (2018년12월05일)에는 태양광에너지 발전원 및 부하의 모델링, 스케줄링 및 각종 예측 기법을 활용하여 태양광에너지 발전시스템에 대해 최적의 제어기능을 수행할 수 있도록 하며 중앙에서 통합 제어 및 운영할 수 있도록 하여 경제적이면서 안정적인 전력공급 시스템을 실현할 수 있도록 한 태양광에너지 발전시스템의 최적 제어시스템 및 제어방법이 기재되어 있다. In order to solve this problem, the Republic of Korea Patent Publication No. 10-1927759 (December 05, 2018) describes the optimal solar energy generation system by using modeling, scheduling, and various prediction techniques of solar energy power generation sources and loads. The optimal control system and control method of the solar power generation system are described so that it can perform the control function of the solar power generation system and realize an economical and stable power supply system by centrally controlling and operating it.
또한, 대한민국 특허등록번호 제10-1944067호 (2019년01월24일)에는 열+전기 복합 MicroGrid (이하 복합 MG로 표기)의 수요, 생산, 환경 정보를 수집하여, 이를 통합적 관점으로 재 구성 및 해석을 진행함으로써 복합 MG 전체 관점의 효과적인 운영을 지원하기 위한 열 전기 복합그리드 EMS 플랫폼이 기재되어 있다.In addition, the Republic of Korea Patent Registration No. 10-1944067 (January 24, 2019) collects demand, production, and environmental information of the thermal + electrical composite MicroGrid (hereinafter referred to as composite MG), and reorganizes and By proceeding with the analysis, a thermoelectric composite grid EMS platform is described to support the effective operation of the composite MG overall perspective.
이와 같은 종래의 열 전기 복합그리드 EMS 플랫폼 및 태양광에너지 발전시스템의 최적 제어시스템은 내부 구조가 복잡하고 출원인의 개별적인 요구사항을 구현한 것이라 범용적으로 사용하는데 한계가 있었다.The conventional thermoelectric composite grid EMS platform and the optimal control system of the solar energy generation system have a complicated internal structure and implement the individual requirements of the applicant, so there is a limit in general use.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 가스를 연료원으로 하는 열병합 발전부에서 발전한 전기를 공급 및 열병합 발전부에서 발생하는 폐열을 효율적으로 관리하여 냉방 또는 난방의 원격제어가 가능한 복합그리드 EMS 플렛폼에 의해 원격으로 제어되는 열병합발전시스템을 제공하기 위한 것이다.The present invention has been devised to solve the above problems, and it is a complex that enables remote control of cooling or heating by supplying electricity generated in a cogeneration unit using gas as a fuel source and efficiently managing waste heat generated in the cogeneration unit. It is intended to provide a cogeneration system remotely controlled by a grid EMS platform.
이와 같은 복합그리드 EMS 플렛폼에 의해 원격으로 제어되는 열병합발전시스템은, 외부에서 공급되는 가스연료를 이용하여 구동력을 발생시키면서 열을 발생시키는 엔진부(112)과, 상기 엔진부(112)의 구동력을 이용하여 전기를 발생시키는 전기 발전기(114)를 구비하는 열병합발전부(110)와; 상기 열병합발전부(110)의 전기 발전기(114)에서 출력되는 전기를 공급받아 미리 설정된 전압으로 변전한 후 적어도 하나 이상의 에너지 설비(190)로 공급하거나, 상기 전기 발전기(114)에서 공급되는 전기량이 부족한 것으로 판단되면 미리 설정된 전력 회사로부터 고압의 전기를 공급받아 변전한 후 적어도 하나 이상의 에너지 설비(190)로 공급하는 수전 설비부(120)와; 상기 엔진부(112)에서 발생하는 열과 열교환된 온수를 순환용배관부(150)를 통하여 적어도 하나 이상의 에너지 설비(190)로 공급하는 폐열 공급부(130)와; 상기 폐열 공급부(130)에서 공급되는 온수와 열교환한 냉각수를 적어도 하나 이상의 에너지 설비(190)로 공급하는 흡수식 냉동기(170)와; 상기 흡수식 냉동기(170)에서 순환되는 열을 상기 순환용수 배관부(150)를 통하여 회수하는 폐열 회수부(140)로 구성되는 열병합발전시스템(100)과; The combined heat and power generation system remotely controlled by such a complex grid EMS platform includes an
상기 열병합발전시스템(100)의 상기 폐열 공급부(130)의 출력단에 연결되도록 설치되며, 사용자의 설정 또는 제어에 따라 상기 폐열 공급부(130)에서 상기 흡수식 냉동기(170) 또는 상기 에너지 설비(190)로 용수의 온도를 미리 설정된 온도범위로 냉각 또는 가열하여 공급하는 냉,난방 조절부(200)와;It is installed to be connected to the output terminal of the waste
상기 열병합발전시스템(CHP), 태양광발전시스템(PV),에너지저장시스템(ESS), 연료전지(FC)를 포함하는 하나 이상의 발전시스템 및 저장시스템과, 냉,열 또는/및 전기를 소비하는 적어도 하나 이상의 에너지 설비들과 통신가능하도록 연결되어, 사용자의 설정이나 제어에 따라 상기 발전시스템 및 저장시스템의 전력이나 냉, 열 매체의 온도를 주기적으로 수집하고, 수집된 전력 또는 냉, 열 매체의 온도 결과를 저장 및 분석하고, 분석 결과에 따라 상기 전력 또는 냉, 열 매체의 공급량과 온도를 통합적으로 제어 및 관리하기 위한 마이크로그리드 EMS(Energy Management System) 플랫폼(300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.One or more power generation systems and storage systems including the combined heat and power system (CHP), photovoltaic system (PV), energy storage system (ESS), fuel cell (FC), and cooling, heat and / and electricity consumption It is connected to communicate with at least one or more energy facilities, and periodically collects the power of the power generation system and the storage system or the temperature of the cooling and heating medium according to the user's setting or control, and It is characterized in that it includes a microgrid EMS (Energy Management System)
본 발명에 따른 복합그리드 EMS 플렛폼에 의해 원격으로 제어되는 열병합발전시스템에 따르면, 가스를 연료원으로 하는 열병합 발전부에서 발전한 전기를 공급하는 동시에 열병합 발전부에서 발생하는 폐열을 효율적으로 관리하여 냉방 또는 난방을 실행할 수 있어, 동일 연료를 사용하는 하나의 열병합 설비에 별도의 보일러를 구비하지 않고도 사계절 난방(급탕)과 냉방, 전력공급의 원격제어가 가능하여, 계절별 열부하 특성과 수요처 특성에 맞춰 최적의 경제성을 갖는 냉,난방 기능을 구현할 수 있다. According to the cogeneration system remotely controlled by the combined grid EMS platform according to the present invention, electricity generated in the cogeneration unit using gas as a fuel source is supplied, and at the same time, waste heat generated in the cogeneration unit is efficiently managed to provide cooling or Heating can be performed, allowing remote control of seasonal heating (hot water supply), cooling, and power supply without having to have a separate boiler in one cogeneration facility that uses the same fuel. Economical cooling and heating functions can be implemented.
도 1은 본 발명에 따른 복합그리드 EMS 플렛폼에 의해 원격으로 제어되는 열병합발전시스템의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 복합그리드 EMS 플렛폼에 의해 원격으로 제어되는 열병합발전시스템의 열병합발전시스템의 블럭 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 복합그리드 EMS 플렛폼에 의해 원격으로 제어되는 열병합발전시스템의 열병합발전시스템의 냉,난방조절부의 평면도.
도 4는 본 발명에 따른 복합그리드 EMS 플렛폼에 의해 원격으로 제어되는 열병합발전시스템의 제어부의 블록 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 복합그리드 EMS 플렛폼에 의해 원격으로 제어되는 열병합발전시스템의 열전모듈을 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 복합그리드 EMS 플렛폼에 의해 원격으로 제어되는 열병합발전시스템-ESS-특정 에너지 설비 간의 에너지 융,복합 관리 운용을 설명하기 위한 도면.1 is a block diagram of a cogeneration system remotely controlled by a combined grid EMS platform according to the present invention.
Figure 2 is a block diagram of the cogeneration system of the cogeneration system remotely controlled by the combined grid EMS platform according to the present invention.
3 is a plan view of the cooling and heating control unit of the cogeneration system of the cogeneration system remotely controlled by the combined grid EMS platform according to the present invention.
Figure 4 is a block diagram of the control unit of the cogeneration system remotely controlled by the combined grid EMS platform according to the present invention.
5 is a view for explaining the thermoelectric module of the cogeneration system remotely controlled by the combined grid EMS platform according to the present invention.
Figure 6 is a view for explaining the energy convergence management operation between the cogeneration system-ESS-specific energy facility remotely controlled by the combined grid EMS platform according to the present invention.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성을 상세하게 설명하면 다음과 같으며 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지의 구성요소에 대한 상세한 설명은 생략하며, 도면상 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 새로운 구성요소에 대해서만 새로운 부호를 부여하여 설명한다.Detailed description of the configuration of the present invention for achieving the above-mentioned object is as follows, and detailed description of known components that may unnecessarily obscure the gist of the present invention will be omitted, and the same components in the drawings will be the same. A code is given, and a new code is assigned only to a new component for explanation.
도 1은 본 발명에 따른 복합그리드 EMS 플렛폼에 의해 원격으로 제어되는 열병합발전시스템의 구성도이다.1 is a block diagram of a cogeneration system remotely controlled by a combined grid EMS platform according to the present invention.
도 1을 참조하면, EMS 플렛폼(300)은 전력, 냉(열), 열병합(CHP), 태양광, ESS, 수소차/전기차 복합충전소와 같은 복합 에너지원별 센서·계측장비·분석SW 등을 설치, 통신망과 연계하여 실시간으로 원격으로 모니터링과 제어 및 관리를 실행하며, 본 발명의 바람직한 실시 예에 있어서는 열병합발전시스템(CHP)(200)과 EMS 플렛폼(300)간에 구성과 동작을 중심으로 설명한다.1, the EMS
도 2는 본 발명에 따른 복합그리드 EMS 플렛폼에 의해 원격으로 제어되는 열병합발전시스템의 열병합발전시스템의 블럭 구성도이다.2 is a block diagram of the cogeneration system of the cogeneration system remotely controlled by the combined grid EMS platform according to the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 복합그리드 EMS 플렛폼에 의해 원격으로 제어되는 열병합발전시스템은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 열병합발전시스템(100)과 냉,난방 조절부(200)와 마이크로그리드 EMS(Energy Management System) 플랫폼(300)로 구성된다.2, the cogeneration system remotely controlled by the combined grid EMS platform according to the present invention, as shown in FIGS. 1 and 2, the
여기서, 열병합발전시스템(100)은, 외부에서 공급되는 가스연료를 이용하여 구동력을 발생시키면서 열을 발생시키는 엔진부(112)과, 엔진부(112)의 구동력을 이용하여 전기를 발생시키는 전기 발전기(114)를 구비하는 열병합발전부(110)와; 열병합발전부(110)의 전기 발전기(114)에서 생성되는 전기를 공급받아 미리 설정된 전압으로 변전한 후 적어도 하나 이상의 에너지 설비(190)로 공급하거나, 전기 발전기(114)에서 공급되는 전기량이 미리 설정된 예측 수요량에 비해 부족한 것으로 판단되면 미리 설정된 전력 회사로부터 고압의 전기를 공급받아 변전한 후 적어도 하나 이상의 에너지 설비(190)로 공급하는 수전 설비부(120)와; 엔진부(112)에서 발생하는 열과 열교환된 온수를 순환용배관부(150)를 통하여 적어도 하나 이상의 에너지 설비(190)로 공급하는 폐열 공급부(130)와; 폐열 공급부(130)에서 공급되는 온수와 열교환한 냉각수를 적어도 하나 이상의 에너지 설비(190)로 공급하는 흡수식 냉동기(170)와; 흡수식 냉동기(170)의 입력단과 출력단 사이에 병렬로 연결되도록 설치되어, 흡수식 냉동기(170)에서 출수되는 용수를 기화시킴으로써 용수의 온도를 내리게 하는 냉각탑(160)과; 폐열 공급부(130)의 후단에 연결되어, 폐열 공급부(130)에서 공급되는 용수에 포함된 열을 저장하며, 사용자의 설정 또는 제어에 따라 열을 적어도 하나 이상의 에너지 설비로 공급하는 축열조(180)와; 흡수식 냉동기(170)에서 순환되는 열을 순환용수 배관부(150)를 통하여 회수하는 폐열 회수부(140)로 구성된다.Here, the
여기서, 엔진부(112)는 발전방식과 용량에 따라 가스엔진, 가스터빈엔진, 연료전지, 마이크로 가스터빈엔진 중에서 선택적으로 사용될 수 있다.Here, the
또한, 순환용배관부(150)는 사용자의 설정이나 제어에 따라 용수를 공급 또는 회수하는 배관(152)과, 용수의 배관 경로를 선택적으로 개방 또는 폐쇄하는 하나 이상의 제어밸브(154)와, 용수를 강제적으로 순환시키도록 배관(152) 상에 설치된 하나 이상의 순환펌프(156)로 구성된다. In addition, the
또한, 냉,난방 조절부(200)는 열병합발전시스템(100)의 상기 폐열 공급부(130)의 출력단에 연결되도록 설치되며, 사용자의 설정 또는 제어에 따라 상기 폐열 공급부(130)에서 상기 흡수식 냉동기(170) 또는 상기 에너지 설비(190)로 용수의 온도를 미리 설정된 온도범위로 냉각 또는 가열하여 공급한다.In addition, the cooling and
이와 같은 냉,난방 조절부(200)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 일측에 용수를 공급하거나 배출하기 위한 공급구 및 출수구가 형성되고, 내부에 설치공간이 형성된 하우징 본체(210)와, 상기 하우징 본체(210)의 일측면에 설치되며, 사용자의 설정 또는 제어에 따라 전원 온/오프, 냉방모드, 난방모드를 선택하고, 냉방 또는 난방온도를 조절하기 위한 조작부(220)와, 상기 하우징 본체(210)의 내부에 설치되어, 상기 조작부(220)의 조작에 따라 작용면에 대하여 발열 또는 흡열동작을 실행하고, 반작용면에 대하여 흡열 또는 발열동작을 실행하는 열전모듈(230)과, 열전모듈(230)의 작용면(S1) 및 반작용면(S3)에 각각 면접되도록 설치되어 상기 열전모듈(230)의 발열 또는 흡열동작에 따라 발생되는 열기와 냉기를 외부로 방출하는 작용측 방열판(240a)와 반작용측 방열판(240b)을 구비하는 방열소자(240)와, 상기 하우징 본체(210)의 내부에 설치되어, 상기 조작부(220)를 통한 조작명령에 따라 상기 열전모듈(230)의 동작을 선택적으로 제어하는 제어부(250)와, 상기 제어부(250)의 제어에 따라 상기 방열소자(240)의 반작용측 방열판(240b)을 가열하기 위한 전기식 가열소자(260)와, 상기 열전모듈(230)의 작용면에 면접되도록 설치된 상기 방열소자(240)의 작용측 방열판(240a)를 통하여 공급수의 열교환을 지속적으로 실행하는 열교환기(270)와, 열교환기(270)의 내부에 설치되어, 상기 폐열 공급부(130)의 출력단에서 공급되는 용수를 상기 열교환기(270)의 내부로 강제적으로 흡입하는 수중 펌프(P)와, 상기 제어부(250)의 제어에 따라 열전모듈(230)에 직류전원을 공급하거나, 상기 전기식 가열소자(260)를 가열하기 위한 전원을 공급하는 전원 공급부(280)와, 열전모듈(230)의 상부와 하부의 공기의 온도와 하우징(210)의 주변 온도를 주기적으로 측정하여 제어부(250)로 각각 전달하는 온도감지부(290)로 구성된다.As shown in FIGS. 3 and 4, the cooling and
여기서, 열전모듈(230)은 펠티어 소자, 열전 변환 소자, 반등체 소자, 펠티에 소자, 온도 모듈, TEC, 라고도 표현하며, 직류 전류에 의해 냉각 · 가열· 온도 제어를 자유롭게 하는 반도체 소자이며, 열전모듈(230)에 직류 전류를 흐르게 함으로써 (1)소자의 양면에 온도차가 발생시키고, (2)저온 측에서 흡열, 고온 측에서 발열이 일어나 열전모듈의 저온 측에서 고온 측으로 열을 밀어. 즉, 열 펌프의 역할을 하며, (3)전류의 극성을 바꾸는 것만으로 펌핑하는 열 방향을 바꾸고 또한 전류의 크기를 바꾸는 것으로, 펌핑되는 열량의 크기를 바꿀 수 있다.Here, the
또한, 전기식 가열소자(260)는 전기저항 열선, PCT 발열소자, 코일 히터, 투입히터, 카트리지 히터, 주물 히터, 씨즈 히터, 할로겐 히터, 적외선 히터, 핀 히터,세라믹 밴드 히터, 후렌지 히터 등에서 선택될 수 있으며, 전기를 이용하는 가열체는 모두 적용이 가능하다.In addition, the
또한, 온도감지부(290)는 열전모듈(230)의 작용면에 면접되도록 설치된 상기 방열소자(240)의 작용측 방열판(240a)에 설치된 제1 온도감지센서(291)와, 상기 열전모듈(230)의 반작용면(S3)에 면접되도록 설치된 상기 방열소자(240)의 반작용측 방열판(240b)에 설치된 제2 온도감지센서(293)와, 상기 하우징 본체(210)의 일측에 설치된 제3 온도감지센서(295)으로 구성된다.In addition, the temperature sensing unit 290 includes a first
한편, 제어부(250)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3 온도감지센서(291,293,295)에서 아날로그로 신호 형태로 감지된 온도값을 디지털신호로 변환하는 A/D변환기(251)와, 제어부(250)의 제어에 따라 열전모듈(230)에 인가되는 직류전류의 방향을 변환하는 정역전환회로(252)와, 제어부(250)의 제어에 따라 제1 내지 제3 온도감지센서(291,293,295)에서 검출된 온도 값에 상응하도록 정역전환회로(252)의 출력전류의 방향을 제어하거나, 전기식 가열소자(260)를 가열하기 위해 전원공급부(280)의 동작을 제어하는 마이크로프로세서(253)로 구성된다.On the other hand, the
여기서, 제어부(250)의 마이크로프로세서(253)는, 하우징(210)의 주변 온도가 영상일 때는 열전모듈(230)의 반작용면(S3)의 온도가 흡열작용이 원활하도록 하우징(210)의 주변 온도 보다도 상대적으로 2~3℃ 정도 낮도록 제어하고, 하우징(210)의 주변 온도가 영하일 때는 하우징의 주변 온도를 무시하고 열전모듈(230)의 반작용면(S3)에 결로나 수증기의 응결이 발생하지 않도록 온도편차를 제어하는 것이 바람직하다.Here, when the ambient temperature of the
또한, 전원 공급부(280)는 하우징(210)에 구비되는 배터리를 사용하거나, 별도의 외부 전원공급장치를 사용하여도 무방할 것이다.In addition, the
또한, 마이크로그리드 EMS(Energy Management System) 플랫폼(300)은 열병합발전시스템(CHP), 태양광발전시스템(PV), 에너지저장시스템(ESS), 연료전지(FC)를 포함하는 하나 이상의 발전시스템 및 저장시스템과, 냉,열 또는/및 전기를 소비하는 적어도 하나 이상의 에너지 설비(190)와 통신가능하도록 연결되어, 사용자의 설정이나 제어에 따라 발전시스템 및 저장시스템의 전력이나 냉, 열 매체의 온도를 주기적으로 수집하고, 수집된 전력 또는 냉, 열 매체의 온도 결과를 저장 및 분석하고, 분석 결과에 따라 전력 또는 냉, 열 매체의 공급량과 온도를 통합적으로 제어 및 관리한다.In addition, the microgrid EMS (Energy Management System)
이와 같은 마이크로그리드 EMS 플랫폼(300)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 마이크로그리드 EMS 플랫폼(300)을 총괄하여 관리 및 운영하는 시스템관리부(310)와; 기능별로 독립된 다수의 관리시스템(PMS)을 통해 수집 및 저장되는 데이터를 이용하여 공급 및 부하 전력량 예측을 포함하는 다양한 예측, 통계 분석, 스케줄링 생성을 위한 응용 어플리케이션부(320)와; 마이크로그리드 EMS 플랫폼(300)과 통합운영센터(TOC) 간 실행되는 데이터통신을 통하여 마이크로그리드 EMS 플랫폼(200)에서 수행하는 중앙 통합제어 및 관리상태를 모니터링하거나, 운영자나 소비자에게 마이크로그리드 EMS 플랫폼(300)에서 수행하는 중앙 통합제어 및 관리에 대한 웹서비스를 제공하기 위한 웹서비스 제공부(330)와; 다수의 파워관리시스템(PMS)을 통해 수집되는 에너지설비의 부하 계측정보, 에너지발전 및 저장정보, 사물인터넷(IoT) 수집정보를 비롯하여 마이크로그리드 EMS 플랫폼(300) 내에서 생성되는 중앙 통합제어 및 관리정보를 기록함은 물론 데이터 마이닝을 통해 빅데이터화하기 위한 데이터베이스부(340)로 구성된다.Such a
본 발명의 바람직한 실시 예에서는 마이크로그리드 EMS 플랫폼(300)과 에너지저장시스템(ESS) 그리고 공장이나 다양한 건물과 같은 특정 에너지 설비(190) 간에 에너지 융,복합 관리 운용동작을 중심으로 설명한다.In a preferred embodiment of the present invention, the energy convergence and complex management operation operation between the
마이크로그리드 EMS 플랫폼(300)의 시스템관리부(310)는 특정 에너지 설비(190)와 하나 이상의 특정 에너지 저장시스템(ESS)과 통신 가능하도록 연결되며, 응용 어플리케이션부(320)에서 실행되는 융복합 전력제어 알고리즘을 통하여 열병합발전시스템(100)에서 생성되는 전기를 특정 에너지 설비(190)로 바로 공급할지, 열병합발전시스템(100)의 동작을 중지시키고, 특정 에너지 저장시스템(ESS)에 축전된 전기를 특정 에너지 설비(190)로 공급할지를 제어할 수 있다. The
응용 어플리케이션부(320)에서 실행되는 융복합 전력제어 알고리즘은 특정 에너지 설비(190)의 설정에 따라 한국전력에서 15분 단위로 수용가(예컨대, 공장)의 전력 사용량을 체크하여 가장 높은 전력 사용량을 기본요금으로 산정하는 요금부과방식을 고려하여 기본요금 절감모드와 전체요금 절감모드 중 하나의 모드로 동작하며, 상세한 동작의 설명은 추후 설명한다. The convergence power control algorithm executed in the
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 복합그리드 EMS 플렛폼에 의해 원격으로 제어되는 열병합발전시스템의 동작을 설명한다.Hereinafter, the operation of the cogeneration system remotely controlled by the combined grid EMS platform according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(1) 전기 공급(1) Electricity supply
먼저 전기 에너지의 대부분은 특정 가스회사에서 공급되는 도시가스를 연료원으로 하는 열병합발전부(110)의 전기 발전기(114)를 통하여 생산하며(80∼90%), 부족분은 상용 배전 선로를 경유하는 수전설비(120)로 특정 전력회사로부터 수전하며(10∼20%), 난방에 따른 난방열과 급탕열은 열병합발전부(110)의 엔진부(112)로부터 발생하는 폐열을 회수하고 열원측 냉,난방 조절부(200)를 통하여 열교환하여 공급하고, 냉방에 따른 냉열은 열병합발전부(110)에서 공급되는 용수를 흡수식 냉동기(170)를 이용하여 열교환하여 공급할 수 있어, 에너지 설비(900)에 전기공급은 물론 난방과 냉방의 동시 구현이나 계절별, 수요처별 부하에 따른 에너지 수요에 부응할 수 있다.First, most of the electric energy is produced through the
이를 위해 마이크로그리드 EMS 플랫폼(300)의 시스템관리부(310)는 수전설비(120)와 주기적으로 통신을 실시하고, 수전설비(120)로 부터 주기적으로 전력량 예측을 포함하는 다양한 예측, 사용량 분석 결과를 웹서비스 제공부(330)로 전달하기 때문에, 마이크로그리드 EMS 플랫폼(300)의 시스템관리부(310)는 열병합발전부(110)의 전기 발전기(114)를 통하여 생산되는 전기량이 부족한 것으로 판단되면, 상용 배전 선로를 통하여 수전설비(120)로 공급되는 특정 전력회사의 전력을 공급하도록 스케줄링을 제어할 수 있다. To this end, the
(2) 난방 또는 온수공급(2) Heating or hot water supply
본 발명의 열병합 발전시스템(100)의 엔진부(112)는 도시 가스를 연료원으로 하여 축동력을 발생시키는데, 폐열 공급부(130)는 축동력의 발전과정에서 발생하는 고온 고압의 연소가스 (폐열 또는 배열)를 이용하여 용수를 약 70∼90℃ 까지 가열하여 순환용수 배관부(150)의 배관(125)을 따라 미리 설정된 순환경로로 공급할 수 있는데, 도 2에 도시된 바와 같이, 제어밸브를 통하여 분기되어 목욕시설 등의 에너지 설비(190)에 온수를 공급하거나과 난방에 필요한 온수를 공급할 수 있다. The
이때, 냉,난방 조절부(200)는 사용자의 설정 또는 제어에 따라 상기 폐열 공급부(130)에서 상기 흡수식 냉동기(170) 또는 상기 에너지 설비(190)로 용수의 온도를 미리 설정된 온도범위로 가열하여 공급할 수 있는데 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.At this time, the cooling/
제어부(250)의 마이크로프로세서(253)는 정역전환회로(252)를 제어하여 전원공급부(280)에서 열전모듈(230)에 들어가는 전류의 방향을 열전모듈(230)의 작용면(S1)이 상측방향으로 향하도록 미리 설정된 방향(+ 또는 -방향)의 직류 전류를 열전모듈(230)로 인가한다. The
이때, 제어부(250)는 관리자의 조작한 난방모드의 세기에 상응하도록 열전모듈(230)로 인가되는 전압과 전류의 세기를 조절하여 미리 설정된 난방 모드의 세기를 조절할 수 있다.In this case, the
이에 따라 열전모듈(230)의 작용면(S1)은 열을 방출하는 동시에 열전모듈(230)의 반작용면(S3)은 열을 흡수하기 때문에 열교환기(270)의 내부에서 열전모듈(230)의 작용면(S1)에 설치된 방열소자(240)의 상부 방열판(240a)을 횡방향으로 통과하는 열교환이 이뤄진 용수가 가열되어 배출될 수 있다.Accordingly, the working surface S1 of the
한편, 제어부(250)의 마이크로프로세서(253)는 난방을 실행하는 경우, 열전모듈(230)의 작용면(S1)을 감싸는 상측 방열판(240a)에 설치된 제1 온도감지센서(291)와, 열전모듈(230)의 반작용면(S3)을 감싸는 하측 방열판(240b)에 설치된 제2 온도감지센서(293)에서 감지한 온도감지값 또는 열전모듈(230)의 반작용면(S3)을 감싸는 하측 방열판(240b)에 설치된 제2 온도감지센서(293)와 하우징(210)의 외측면에 설치된 제3 온도감지센서(295)의 온도 감지값을 각각 주기적으로 수신하여 두 온도값의 차이가 미리 설정된 온도범위를 초과하지 않는 경우에는 방열소자(240)의 하부 방열판(240b)의 흡열기능이 정상적인 상태로 판단하고 전기식 가열체(260)를 동작시키지 않으나, 두 온도값의 차이가 미리 설정된 온도범위를 초과하는 경우에는 결로가 발생하거나 수증기가 응결되는 상황 등과 같이 방열소자(240)의 하부 방열판(240b)의 흡열기능이 정상적이지 않은 상태로 판단하고 전기식 가열체(260)를 동작되도록 제어한다.On the other hand, when the
즉, 제어부(250)는 외기 온도가 영상일 때는 열전모듈(230)의 작용면(S1)의 방열소자(135)의 하부 방열판(240b)의 온도가 흡열작용이 원활하도록 하우징(210)의 주변 외기 온도 보다도 상대적으로 2~3℃ 정도 낮도록 제어하고, 외기 온도가 영하일 때는 외기 온도를 무시하고 열전모듈(230)의 반작용면(S1)측에 장착된 방열소자(240)의 하부 방열판(240b)에 결로나 수증기의 응축이 발생하지 않도록 온도를 제어하도록 동작하는 것이 바람직하다.That is, the
(3) 냉방공급(3) Air conditioning supply
본 발명의 열병합 발전시스템(100)의 엔진부(112)는 도시 가스를 연료원으로 하여 축동력을 발생시키는데, 폐열 공급부(130)는 축동력의 발전과정에서 발생하는 고온 고압의 연소가스 (폐열 또는 배열)를 이용하여 용수를 약 70∼90℃ 까지 가열하여 순환용수 배관부(150)의 배관(125)을 따라 미리 설정된 순환경로로 공급할 수 있는데, 도 2에 도시된 바와 같이, 일정 온도 이상 온수를 필요로 하는 흡수식 냉동기(170)에서 열교환되어 냉방에 필요한 용수를 공기조화기와 같은 에너지 설비(190)에 공급할 수 있다. The
이때, 폐열 공급부(130)에서 출수되는 용수는 순환용수 배관부(150)의 배관(125)을 따라 흡수식 냉동기(170)로 바로 공급될 수 도 있고, 필요에 따라 냉,난방 조절부(200)에서 열교환을 한 후 바로 에너지 설비(190)에 공급할 수 있다. At this time, the water discharged from the waste
이를 구체적으로 설명하면, 제어부(250)의 마이크로프로세서(253)는 정역전환회로(252)를 제어하여 전원공급부(280)에서 열전모듈(230)에 들어가는 전류의 방향을 열전모듈(230)의 반작용면(S1)이 상측방향으로 향하도록 미리 설정된 방향(+ 또는 -방향)의 직류 전류를 열전모듈(230)로 인가한다. Specifically, the
이때, 제어부(250)는 관리자의 조작한 냉방 세기에 상응하도록 열전모듈(230)로 인가되는 전압과 전류의 세기를 조절하여 미리 설정된 난방 모드의 세기를 조절할 수 있다.In this case, the
이에 따라 열전모듈(230)의 반작용면(S3)은 열을 방열하는 동시에 열전모듈(230)의 작용면(S1)은 열을 흡수하기 때문에 열교환기(270)의 내부에서 열전모듈(230)의 작용면(S1)에 설치된 열교환이 이뤄진 용수는 냉각될 수 있는 것이다.Accordingly, the reaction surface S3 of the
한편, 본 발명의 바람직한 실시 예에서는, 마이크로그리드 EMS 플랫폼(300)의 시스템관리부(310)는 특정 에너지 설비(190)와 하나 이상의 특정 에너지 저장시스템(ESS)과 통신 가능하도록 연결된 경우, 응용 어플리케이션부(320)에서 실행되는 융복합 전력제어 알고리즘을 통하여 열병합발전시스템(100)에서 생성되는 전기를 특정 에너지 설비(190)로 바로 공급할지, 열병합발전시스템(100)의 동작을 중지시키고, 특정 에너지 저장시스템(ESS)에 축전된 전기를 특정 에너지 설비(190)로 공급할지를 제어할 수 있다. On the other hand, in a preferred embodiment of the present invention, when the
응용 어플리케이션부(320)에서 실행되는 융복합 전력제어 알고리즘은 특정 에너지 설비(190)의 설정에 따라 한국전력에서 15분 단위로 수용가(예컨대, 공장)의 전력 사용량을 체크하여 가장 높은 전력 사용량을 기본요금으로 산정하는 요금부과방식을 고려하여 기본요금 절감모드와 전체요금 절감모드 중 하나의 모드로 동작하며, 상세한 동작의 설명은 추후 설명한다. The convergence power control algorithm executed in the
먼저, 특정 에너지 설비(190)의 요청에 따라 기본요금 절감모드로 설정된 경우, 시스템관리부(310)는 해당 열병합발전시스템(100)과 실시간 통신을 진행 하면서 미리 설정된 단위 시간구간(10초 단위)별로 전기 사용량 데이터를 샘플링하여 데이터베이스부(340)에 저장하고, 미리 설정된 제어 시간 구간(1분) 별 중간 누적 평균값을 계산하여 데이터베이스부(340)에 저장하고, 15분 구간별 누적 평균값을 계산하여 데이터베이스부(340)에 저장한다.First, when the basic rate reduction mode is set according to the request of the
이때, 시스템관리부(310)는 해당 에너지 저장시스템(ESS)과 실시간으로 통신을 진행하면서 미리 계산된 중간 누적 평균값과 해당 에너지 설비(190)의 운용자가 설정한 최대 수요 전력을 서로 비교하면서 미리 설정된 제어 시간 구간(1분) 단위로 해당 에너지 저장시스템(ESS)에 해당 에너지 설비(190)로 저장된 전기 에너지를 방전하도록 제어한다. In this case, the
하지만 시스템관리부(310)는 미리 설정된 제어 시간 구간 마다 해당 에너지 저장시스템(ESS)에 제어신호를 출력하지 않을 수도 있으며, 여러 상황을 고려하여 제어신호를 출력할 수도 있다.However, the
예를 들어, 15분 구간내 현재 누적 평균값이 해당 에너지 저장시스템(ESS)에 구비된 전압변환장치의 최대 출력 전력값이 미리 설정된 최대 수요 전력값 보다 상대적으로 큰값을 갖는다면 시스템관리부(310)는 해당 주기에도 해당 에너지 저장시스템(ESS)에 제어신호를 출력하지 않을 수 있다.For example, if the current accumulated average value within the 15-minute period has a relatively greater value than the maximum output power value of the voltage converter provided in the corresponding energy storage system (ESS) is greater than the preset maximum demand power value, the
또한, 시스템관리부(310)는 해당 에너지 저장시스템(ESS)이 해당 에너지 설비(190)로 전기 에너지를 공급함으로 인해 역전력 발생 가능성이 있다고 판단되면, 미리 설정된 역전력 제한값을 넘지 않도록 전기 에너지의 출력이 재조정될 수 있다.In addition, if the
한편, 해당 에너지 설비(190)의 사용전력이 상기에서 설명한 제어동작에도 불구하고 미리 설정된 수요 전력을 초과하는 경우, 시스템관리부(310)는 해당 에너지 설비(190)에 구비된 서버로 ON/OFF 제어 명령을 전달한다.On the other hand, when the used power of the
이를 실행하기 위해 시스템관리부(310)는 응용 어플리케이션부(320)을 통하여 15분 단위 누적 사용량을 관리하기 위해 해당 열병합발전시스템(100)과 실시간 통신을 진행 하면서 미리 설정된 단위 시간구간(10초 단위)별로 전기 사용량 데이터를 샘플링하여 데이터베이스부(340)에 저장하고, 미리 설정된 제어 시간 구간(1분) 별 중간 누적 평균값을 계산하여 데이터베이스부(340)에 저장한다.In order to execute this, the
이어, 시스템관리부(310)는 계산된 1분간 사용량을 바탕으로 ON/OFF 제어모드를 결정하는데, OFF 모드는 미리 설정된 목표 사용량 + OFF 구간 값이 직전 최대 수요보다 커지거나 직전 1분간 사용량이 미리 설정된 기울기 계수값 보다 커질 때 동작하는 반면, ON 모드는 미리 설정된 목표 사용량 - ON 구간 값이 직전 최대 수요값 보다 상대적으로 작을 때 동작한다.Next, the
예를 들면, ON/OFF 모드에서는 미리 설정된 장치의 구동 우선순위 (예를 들어, 공조기>조명>블로워>냉동기>컴프레셔>비상발전기) 등)에 따라 동작을 제어할 수 있다. For example, in the ON/OFF mode, the operation may be controlled according to a preset driving priority of the device (eg, air conditioner>lighting>blower>refrigerator>compressor>emergency generator, etc.).
한편, 특정 에너지 설비(190)의 설정이나 요청에 따라 전체요금 절감모드로 동작하는 경우, 해당 에너지 설비(190)에서 특정 날짜나 요일 그리고 동작 시간을 설정해야한다. On the other hand, when operating in the total rate saving mode according to the setting or request of the
시스템관리부(310)는 이렇게 설정된 전체요금 절감모드의 동작조건에 따라 해당 에너지 저장시스템(ESS)이 해당 에너지 설비(190)로 저장된 전기 에너지를 방전하거나 외부 전기 에너지를 충전하는 동작을 선택적으로 진행할 수 있다. The
이와 같은 전체요금 절감모드는 해당 에너지 설비(190)측에서 상기에서 설명한 기본요금 절감모드를 적용하기에 적합하지 않은 전력 사용량을 보이거나, 해당 에너지 설비(190)의 일정에 맞춰 설정한 일정대로 사용하기를 원할 때 사용할 수 있다. In such a total rate reduction mode, the
예를 들어, 전기요금이 싼 경부하 시간대에 해당 에너지 저장시스템(ESS)에 충전하고, 전기요금이 상대적으로 비싼 중간부하 또는 최대부하 시간대에 해당 에너지 저장시스템(ESS)을 방전함으로써 해당 에너지 설비(190)의 전기요금을 절약할 수 있게 해준다.For example, by charging the energy storage system (ESS) during a light load period when the electricity rate is low, and discharging the energy storage system (ESS) during a medium load or maximum load period when the electricity rate is relatively high, the corresponding energy facility ( 190) to save electricity bills.
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 가스를 연료원으로 하는 가스 열병합 발전을 하므로서 하절기 전기 피크 수요를 가스 수요로 전환시킬 수 있어서 계절별 수요 관리가 가능하며, 계절별로 하절기에는 흡수식 냉동기 또는 냉,난방 조절부를 위주로 하는 냉방 운전과 이에 부수되는 절약형 급탕, 춘동절기에는 폐열회수식 난방을 연계하여 복합적으로 구현하게 하는데 특징이 있다.According to the preferred embodiment of the present invention described above, by performing gas and cogeneration power generation using gas as a fuel source, peak electricity demand in summer can be converted into gas demand, so seasonal demand management is possible. , It is characterized in that it is implemented in a complex manner by linking the cooling operation centered on the heating control unit, the concomitant saving-type hot water supply, and the waste heat recovery type heating in the spring and winter seasons.
이상에서 설명한 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바을 둔다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.The embodiments of the present invention disclosed in the above-described specification and drawings are merely presented as specific examples to aid understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains that other modifications based on the technical spirit of the present invention can be implemented in addition to the embodiments disclosed herein.
100 : 열병합발전시스템
112 : 엔진부
114 : 전기 발전기
110 : 열병합발전부
120 : 수전 설비부
130 : 폐열 공급부
140 : 폐열 회수부
150 : 순환용수 배관부
152 : 용수 배관
154 : 제어밸브
154 : 순환펌프
160 : 냉각탑
170 : 흡수식 냉동기
180 : 축열조
190 : 에너지 설비
200 : 냉,난방 조절부
210 : 하우징
220 : 조작부
230 : 열전모듈
240 : 방열소자
250 : 제어부
260 : 전기식 가열소자
270 : 열교환기
280 : 전원 공급부
290 : 온도 감지부
300 : EMS(Energy Management System) 플랫폼
310 : 시스템관리부
320 : 응용 어플리케이션부
330 : 웹서비스 제공부
340 : 데이터베이스부100: cogeneration system 112: engine unit
114: electric generator 110: cogeneration unit
120: power receiving equipment 130: waste heat supply unit
140: waste heat recovery unit 150: circulating water piping unit
152: water pipe 154: control valve
154: circulation pump 160: cooling tower
170: absorption chiller 180: heat storage tank
190: energy equipment
200: cooling, heating control unit 210: housing
220: control unit 230: thermoelectric module
240: heat dissipation element 250: control unit
260: electric heating element 270: heat exchanger
280: power supply 290: temperature sensing unit
300: EMS (Energy Management System) platform
310: system management unit 320: application application unit
330: web service providing unit 340: database unit
Claims (5)
상기 열병합발전시스템(100)의 상기 폐열 공급부(130)의 출력단에 연결되도록 설치되며, 사용자의 설정 또는 제어에 따라 상기 폐열 공급부(130)에서 상기 흡수식 냉동기(170) 또는 상기 에너지 설비(190)로 용수의 온도를 미리 설정된 온도범위로 냉각 또는 가열하여 공급하는 냉,난방 조절부(200)와;
상기 열병합발전시스템(CHP), 태양광발전시스템(PV), 에너지저장시스템(ESS), 연료전지(FC)를 포함하는 하나 이상의 발전시스템 및 저장시스템과, 냉,열 또는/및 전기를 소비하는 적어도 하나 이상의 에너지 설비들과 통신가능하도록 연결되어, 사용자의 설정이나 제어에 따라 상기 발전시스템 및 저장시스템의 전력이나 냉, 열 매체의 온도를 주기적으로 수집하고, 수집된 전력 또는 냉, 열 매체의 온도 결과를 저장 및 분석하고, 분석 결과에 따라 상기 전력 또는 냉, 열 매체의 공급량과 온도를 통합적으로 제어 및 관리하기 위한 마이크로그리드 EMS(Energy Management System) 플랫폼(300)를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합그리드 EMS 플렛폼에 의해 원격으로 제어되는 열병합발전시스템.
A cogeneration unit including an engine unit 112 that generates heat while generating driving force using gas fuel supplied from the outside, and an electric generator 114 that generates electricity using the driving force of the engine unit 112 . (110) and; After receiving electricity generated from the electric generator 114 of the cogeneration unit 110 and converting it to a preset voltage, it is supplied to at least one or more energy facilities 190, or the amount of electricity supplied from the electric generator 114 a power reception facility unit 120 for receiving high-voltage electricity from a preset power company and supplying it to at least one energy facility 190 after it is converted when it is determined that the amount of demand is insufficient compared to the preset predicted demand; a waste heat supply unit 130 for supplying hot water heat-exchanged with heat generated in the engine unit 112 to at least one energy facility 190 through a circulation pipe unit 150; an absorption chiller 170 for supplying the cooling water heat-exchanged with the hot water supplied from the waste heat supply unit 130 to at least one energy facility 190; a combined heat and power system 100 including a waste heat recovery unit 140 that recovers heat circulated in the absorption chiller 170 through the circulating water pipe unit 150;
It is installed to be connected to the output terminal of the waste heat supply unit 130 of the cogeneration system 100, and from the waste heat supply unit 130 to the absorption chiller 170 or the energy facility 190 according to a user's setting or control. a cooling/heating control unit 200 for cooling or heating the temperature of the water to a preset temperature range and supplying it;
One or more power generation systems and storage systems including the combined heat and power system (CHP), photovoltaic system (PV), energy storage system (ESS), fuel cell (FC), and cooling, heat and / and electricity consumption It is connected to communicate with at least one or more energy facilities, and periodically collects the power of the power generation system and the storage system or the temperature of the cooling and heating medium according to the user's setting or control, and A microgrid EMS (Energy Management System) platform 300 for storing and analyzing the temperature result, and integrally controlling and managing the supply amount and temperature of the power, cooling, and heat medium according to the analysis result, characterized in that it comprises a platform 300 A cogeneration system remotely controlled by a combined grid EMS platform.
상기 열병합발전시스템(100)은,
상기 흡수식 냉동기(170)의 입력단과 출력단 사이에 병렬로 연결되도록 설치되어, 상기 흡수식 냉동기(170)에서 출수되는 용수를 기화시킴으로써 용수의 온도를 내리게 하는 냉각탑(160)과;
상기 폐열 공급부(130)의 후단에 연결되어, 상기 폐열 공급부(130)에서 공급되는 용수에 포함된 열을 저장하며, 사용자의 설정 또는 제어에 따라 열을 적어도 하나 이상의 에너지 설비로 공급하는 축열조(180)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합그리드 EMS 플렛폼에 의해 원격으로 제어되는 열병합발전시스템.
The method of claim 1,
The cogeneration system 100,
a cooling tower 160 installed to be connected in parallel between the input terminal and the output terminal of the absorption chiller 170 to vaporize the water discharged from the absorption chiller 170 to lower the temperature of the water;
A heat storage tank 180 connected to the rear end of the waste heat supply unit 130 to store heat contained in the water supplied from the waste heat supply unit 130 and supply heat to at least one energy facility according to a user's setting or control. ) Remotely controlled cogeneration system by the combined grid EMS platform, characterized in that it further comprises.
상기 냉,난방 조절부(200)는,
일측에 용수를 공급하거나 배출하기 위한 공급구 및 출수구가 형성되고, 내부에 설치공간이 형성된 하우징 본체(210)와;
상기 하우징 본체(210)의 일측면에 설치되며, 사용자의 설정 또는 제어에 따라 전원 온/오프, 냉방모드, 난방모드를 선택하고, 냉방 또는 난방온도를 조절하기 위한 조작부(220)와;
상기 하우징 본체(210)의 내부에 설치되어, 상기 조작부(220)의 조작에 따라 작용면에 대하여 발열 또는 흡열동작을 실행하고, 반작용면에 대하여 흡열 또는 발열동작을 실행하는 열전모듈(230)과;
상기 열전모듈(230)의 작용면(S1) 및 반작용면(S3)에 각각 면접되도록 설치되어 상기 열전모듈(230)의 발열 또는 흡열동작에 따라 발생되는 열기와 냉기를 외부로 방출하는 작용측 방열판(240a)와 반작용측 방열판(240b)을 구비하는 방열소자(240)와;
상기 하우징 본체(210)의 내부에 설치되어, 상기 조작부(220)를 통한 조작명령에 따라 상기 열전모듈(230)의 동작을 선택적으로 제어하는 제어부(250)와;
상기 제어부(250)의 제어에 따라 상기 방열소자(240)의 반작용측 방열판(240b)을 가열하기 위한 전기식 가열소자(260)와;
상기 열전모듈(230)의 작용면에 면접되도록 설치된 상기 방열소자(240)의 작용측 방열판(240a)를 통하여 공급수의 열교환을 지속적으로 실행하는 열교환기(270)와;
상기 열교환기(270)의 내부에 설치되어, 상기 폐열 공급부(130)의 출력단에서 공급되는 용수를 상기 열교환기(270)의 내부로 강제적으로 흡입하는 수중 펌프(P)와;
상기 제어부(250)의 제어에 따라 열전모듈(230)에 직류전원을 공급하거나, 상기 전기식 가열소자(260)를 가열하기 위한 전원을 공급하는 전원 공급부(280)와;
상기 열전모듈(230)의 작용면에 면접되도록 설치된 상기 방열소자(240)의 작용측 방열판(240a)에 설치된 제1 온도감지센서(291), 상기 열전모듈(230)의 반작용면(S3)에 면접되도록 설치된 상기 방열소자(240)의 반작용측 방열판(240b)에 설치된 제2 온도감지센서(293), 상기 하우징 본체(210)의 일측에 설치된 제3 온도감지센서(295)으로 구성되는 온도감지부(290)를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합그리드 EMS 플렛폼에 의해 원격으로 제어되는 열병합발전시스템.
According to claim 1,
The cooling and heating control unit 200,
a housing body 210 having a supply port and an outlet port for supplying or discharging water to one side and having an installation space therein;
an operation unit 220 installed on one side of the housing body 210 and configured to select a power on/off, a cooling mode, a heating mode, and adjust a cooling or heating temperature according to a user's setting or control;
A thermoelectric module 230 installed inside the housing body 210 and performing heat generation or heat absorbing operation on the working surface according to the operation of the operation unit 220 and performing heat absorbing or heat generating operation on the reaction surface; ;
A working-side heat sink that is installed to face the working surface (S1) and the reaction surface (S3) of the thermoelectric module 230, respectively, and discharges heat and cool air generated according to the heat generation or heat absorption operation of the thermoelectric module 230 to the outside. a heat dissipation element 240 having (240a) and a reaction-side heat dissipation plate (240b);
a control unit 250 installed inside the housing body 210 and selectively controlling the operation of the thermoelectric module 230 according to an operation command through the operation unit 220;
an electric heating element 260 for heating the reaction-side heat sink 240b of the heat dissipation element 240 under the control of the control unit 250;
a heat exchanger 270 for continuously exchanging heat with the supplied water through the working-side heat sink 240a of the heat dissipation element 240 installed to face the working surface of the thermoelectric module 230;
a submersible pump (P) installed inside the heat exchanger (270) and forcibly sucking water supplied from an output end of the waste heat supply unit (130) into the inside of the heat exchanger (270);
a power supply unit 280 for supplying DC power to the thermoelectric module 230 or for heating the electric heating element 260 under the control of the control unit 250;
The first temperature sensor 291 installed on the working side heat sink 240a of the heat dissipation element 240 installed so as to be in contact with the working surface of the thermoelectric module 230, and the reaction surface S3 of the thermoelectric module 230 A second temperature sensor 293 installed on the reaction side heat sink 240b of the heat dissipation element 240 installed to be interviewed, and a third temperature sensor 295 installed on one side of the housing body 210. Temperature sensing A cogeneration system remotely controlled by a combined grid EMS platform, comprising a unit (290).
상기 제어부(250)는,
상기 제1 내지 제3 온도감지센서(291,293,295)에서 아날로그로신호 형태로 감지된 온도값을 디지털신호로 변환하는 A/D변환기(251)와;
상기 열전모듈(230)에 인가되는 전류의 방향을 변환하는 정역전환회로(252)와;
상기 조작부(220)에서 설정된 온도값에 따라 제1 내지 제3 온도감지센서(291,293,295)에서 검출된 온도 값에 따라 상기 정역전환회로(252)의 출력전류의 방향을 제어하거나, 상기 전기식 가열소자(260)를 가열하기 위해 상기 전원 공급부(290)를 제어하거나, 상기 수중 펌프(P)의 동작을 제어하는 마이크로프로세서(253)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 복합그리드 EMS 플렛폼에 의해 원격으로 제어되는 열병합발전시스템.
4. The method of claim 3,
The control unit 250,
an A/D converter 251 for converting the temperature value sensed in analog signal form into a digital signal by the first to third temperature sensors (291,293,295);
a forward/reverse switching circuit 252 for converting the direction of the current applied to the thermoelectric module 230;
Control the direction of the output current of the forward/reverse switching circuit 252 according to the temperature values detected by the first to third temperature sensors 291,293,295 according to the temperature value set in the operation unit 220, or the electric heating element ( Controlling the power supply 290 to heat 260, or controlling the operation of the submersible pump (P) Remotely controlled by a composite grid EMS platform, characterized in that it comprises a microprocessor (253) combined heat and power system.
상기 마이크로그리드 EMS 플랫폼(300)은,
상기 마이크로그리드 EMS 플랫폼(300)을 총괄하여 관리 및 운영하는 시스템관리부(310)와;
기능별로 독립된 다수의 파워관리시스템(PMS)을 통해 수집 및 저장되는 데이터를 이용하여 공급 및 부하 전력량 예측을 포함하는 다양한 예측, 통계 분석, 스케줄링 생성을 위한 응용 어플리케이션부(320)ㄹ로 구성되며;
상기 마이크로그리드 EMS 플랫폼(300)의 시스템관리부(310)는 특정 에너지 설비(190)와 하나 이상의 특정 에너지 저장시스템(ESS)과 통신 가능하도록 연결되며, 상기 응용 어플리케이션부(320)에서 실행되는 융복합 전력제어 알고리즘을 통하여 상기 열병합발전시스템(100)에서 생성되는 전기를 특정 에너지 설비(190)로 바로 공급할지, 상기 열병합발전시스템(100)의 동작을 중지시키고, 특정 에너지 저장시스템(ESS)에 축전된 전기를 상기 특정 에너지 설비(190)로 공급할지를 제어하는 것을 특징으로 하는 복합그리드 EMS 플렛폼에 의해 원격으로 제어되는 열병합발전시스템.The method of claim 1,
The microgrid EMS platform 300,
a system management unit 310 that manages and operates the microgrid EMS platform 300 as a whole;
It consists of an application application unit 320 for generating various predictions, statistical analysis, and scheduling including supply and load power amount prediction using data collected and stored through a plurality of independent power management systems (PMS) for each function;
The system management unit 310 of the microgrid EMS platform 300 is connected to communicate with a specific energy facility 190 and one or more specific energy storage systems (ESS), and is a convergence system executed in the application application unit 320 . Whether electricity generated in the cogeneration system 100 is directly supplied to a specific energy facility 190 through a power control algorithm, the operation of the cogeneration system 100 is stopped, and power is stored in a specific energy storage system (ESS) A cogeneration system remotely controlled by a combined grid EMS platform, characterized in that it controls whether to supply electricity to the specific energy facility (190).
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