KR20230152498A - Hybrid ship and power management method thereof - Google Patents
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Abstract
하이브리드 선박 및 전력 운용 방법이 개시된다. 상기 하이브리드 선박은, 수상에 배치되는 선체; 상기 선체에 구비되는 하나 이상의 윈드 세일; 메인 엔진과 프로펠러를 연결하는 추진축에 체결되어, 추진축의 회전력을 이용하여 전력을 생산하거나 상기 추진축에 회전력을 부가하는 축계 발전기; 및 상기 축계 발전기에 의해 발전된 전력이 저장되는 배터리부를 포함한다. A hybrid ship and electric power operation method are disclosed. The hybrid ship includes a hull disposed on the water; One or more wind sails provided on the hull; A shaft generator that is coupled to the propulsion shaft connecting the main engine and the propeller and generates power using the rotational force of the propulsion shaft or adds rotational force to the propulsion shaft; and a battery unit in which power generated by the shaft generator is stored.
Description
본 발명은 하이브리드 선박 및 전력 운용 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a hybrid ship and electric power operation method.
국제해사기구가 2020년 1월부터 선박 연료유의 황 함유량 상한선을 0.5%로 대폭 강화하는 규제를 실시하는 등 선박의 배출환경규제가 점차 강화되고 있다. Environmental regulations on ship emissions are gradually being strengthened, with the International Maritime Organization implementing regulations to significantly strengthen the upper limit of sulfur content in ship fuel oil to 0.5% starting in January 2020.
강화된 환경 규제에 대응하기 위해, 선박에 배기가스 정화 장치를 설치하거나, 고가의 저유황유 연료로 바꾸거나, LNG 연료를 사용하는 추진 장치로 교체하는 등의 방안이 고려되고 있다. In order to respond to strengthened environmental regulations, measures such as installing exhaust gas purification devices on ships, switching to expensive low-sulfur fuel, or replacing propulsion systems with LNG fuel are being considered.
그 외에, 다른 대응 방안으로, 화석 연료의 사용을 절감하는 하이브리드 선박도 제안되고 있다. In addition, as another countermeasure, hybrid ships that reduce the use of fossil fuels are also being proposed.
일반적으로 하이브리드 선박은 추진축을 통해 프로펠러를 구동하는 추진 동력 부가용의 메인 엔진과, PTO(Power Take Out) 모드에서 추진축(축 샤프트)의 회전력을 이용하여 전력을 생산하고, PTI(Power Take In) 모드에서 추진축에 회전력을 인가하여 프로펠러의 구동을 보조하는 축계 발전기를 포함한다. 또한, 메인 엔진의 폐열을 터빈의 작동 유체로 하여 전력을 생산하는 터빈 발전기가 더 포함될 수 있다.In general, hybrid ships produce power using the main engine for additional propulsion power that drives the propeller through the propulsion shaft, and the rotational force of the propulsion shaft (shaft) in PTO (Power Take Out) mode, and PTI (Power Take In) mode. In this mode, it includes a shaft generator that assists the driving of the propeller by applying rotational force to the propulsion shaft. In addition, a turbine generator that produces power by using waste heat from the main engine as the working fluid of the turbine may be further included.
축계 발전기에서 생산한 전력은 배터리에 저장되어, 축계 발전기가 추진축에 회전력을 인가하도록 구동되기 위해 이용될 수 있다. The power produced by the shaft generator can be stored in a battery and used to drive the shaft generator to apply rotational force to the propulsion shaft.
그러나, 하이브리드 선박의 경우, 구비된 축계 발전기를 이용하여 전력을 생산하거나 추진력을 추가적으로 제공하는 장점이 있으나, 효율적인 선박 운항의 관점에서 축계 발전기의 운용 기법, 최적의 전력 생산 및 생산된 전력의 활용 기법을 효과적으로 제시하지 못하는 한계가 있다. However, in the case of hybrid ships, there is an advantage in producing power or providing additional propulsion using the provided shaft generator. However, from the perspective of efficient ship operation, techniques for operating the shaft generator, optimal power production, and utilization of the produced power There are limitations in presenting it effectively.
이 발명의 배경이 되는 기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경 이해를 위한 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이라고 단정될 수는 없다. The matters described in the technical background section of this invention are for understanding the background of the invention, and cannot be assumed to be prior art already known to those skilled in the art in the field to which this technology belongs.
본 발명은 환경 규제가 적용되는 영역에서 가동될 전력 수요처에 공급할 전력을 선박이 항해하는 중에 축계 발전기를 이용하여 미리 생산하여 배터리에 저장할 수 있도록 함으로써, 친환경적이며 안정적인 저장 전력 활용이 가능해지도록 하는 하이브리드 선박 및 전력 운용 방법을 제공하기 위한 것이다. The present invention is a hybrid ship that enables eco-friendly and stable use of stored power by producing in advance using a shaft generator while the ship is sailing and storing it in the battery to be supplied to power consumers operating in areas where environmental regulations are applied. and to provide a power operation method.
본 발명은 메인 엔진이 최적부하 조건을 만족하도록 구동되는 상태에서 풍력에 의한 추진력을 추가로 확보함으로써, 최적의 연료 소모 상황에서 축계 발전기가 전력을 생산할 수 있도록 하는 하이브리드 선박 및 전력 운용 방법을 제공하기 위한 것이다. The present invention provides a hybrid ship and power operation method that allows a shaft generator to produce power under optimal fuel consumption conditions by additionally securing propulsion power from wind while the main engine is driven to satisfy optimal load conditions. It is for.
본 발명은 선박에 전력을 공급하는 발전기 엔진이 최적의 연료 소모율로 가동될 수 있도록 전력 부하율에 따라 배터리에 충전된 전력의 이용량이 조절됨으로써, 효율적인 전력 생산 및 최적 에너지 이용이 가능해지는 하이브리드 선박 및 전력 운용 방법을 제공하기 위한 것이다. The present invention is a hybrid ship and power system that enables efficient power production and optimal energy use by adjusting the amount of power charged in the battery according to the power load rate so that the generator engine that supplies power to the ship can be operated at an optimal fuel consumption rate. It is intended to provide an operation method.
본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Other objects of the present invention may be easily understood through the following description.
본 발명의 일 측면에 따르면, 수상에 배치되는 선체; 상기 선체에 구비되는 하나 이상의 윈드 세일; 메인 엔진과 프로펠러를 연결하는 추진축에 체결되어, 추진축의 회전력을 이용하여 전력을 생산하거나 상기 추진축에 회전력을 부가하는 축계 발전기; 및 상기 축계 발전기에 의해 발전된 전력이 저장되는 배터리부를 포함하되, 상기 메인 엔진이 최적 부하 조건으로 가동되어 발생되는 제1 추진력과 상기 윈드 세일에 가해진 바람에 의해 발생된 제2 추진력이 합산된 합산 추진력에 따른 상기 선체의 운항 속도가 미리 지정된 지정 선속을 초과하면, 상기 축계 발전기는 상기 운항 속도가 상기 지정 선속보다 초과되도록 하는 초과 추진력만큼의 상기 추진축의 회전력으로 전력을 생산하여 상기 배터리부에 저장하도록 제어부에 의해 동작 제어되는, 하이브리드 선박이 제공된다. According to one aspect of the present invention, a hull disposed on the water; One or more wind sails provided on the hull; A shaft generator that is coupled to the propulsion shaft connecting the main engine and the propeller and generates power using the rotational force of the propulsion shaft or adds rotational force to the propulsion shaft; And a battery unit that stores the power generated by the shaft generator, wherein the main engine is operated under optimal load conditions and the sum of the first propulsion force generated by the wind applied to the wind sail is added to the second propulsion force. When the operating speed of the hull according to the above exceeds the predetermined designated ship speed, the shaft system generator generates power with the rotational force of the propulsion shaft as much as the excess propulsion force that causes the operating speed to exceed the designated ship speed and stores it in the battery unit. A hybrid ship whose operation is controlled by a control unit is provided.
상기 하이브리드 선박은, 상기 선체가 운항하는 각 시점에서 풍향 및 상기 선체의 운항 방향에 관한 기초 정보를 수집하는 기초정보 수집부; 및 상기 기초 정보를 참조하여, 상기 제2 추진력이 상대적으로 최대가 되도록 상기 윈드 세일의 자세를 조정하는 자세 조정부를 더 포함할 수 있다. The hybrid ship includes a basic information collection unit that collects basic information about the wind direction and the operating direction of the hull at each point in time when the hull is sailing; And with reference to the basic information, it may further include an attitude adjustment unit that adjusts the attitude of the wind sail so that the second propulsion force is relatively maximum.
상기 제어부는 특정 시점에 가동될 지정 부하가 존재하면, 미리 지정된 충전 용량 관리 기준에 따라 적어도 상기 지정 부하가 가동될 시점에는 상기 지정 부하에 공급할 사용처 지정 용량 이상의 전력이 상기 배터리부에 저장 유지되도록 상기 축계 발전기의 동작을 제어할 수 있다. 여기서, 상기 축계 발전기는 상기 지정 부하의 구동 개시 시점에서 상기 사용처 지정 용량만큼의 전력이 상기 배터리부에 저장되기 위한 충전 소요 시간을 차감한 시점보다 앞선 시점에 상기 배터리부에 저장할 전력의 생산을 개시하도록 제어될 수 있다. If there is a designated load to be operated at a specific time, the control unit stores and maintains in the battery unit more than the designated load to be supplied to the designated load at least at the time when the designated load is operated according to a pre-designated charging capacity management standard. The operation of the shaft generator can be controlled. Here, the shaft generator starts producing power to be stored in the battery unit at a time prior to the start of operation of the designated load, less the time required for charging for power equivalent to the designated capacity of the user to be stored in the battery unit. It can be controlled to do so.
상기 하이브리드 선박은, 상기 선체 내의 전력 수요처에 공급할 전력을 생산하는 발전기 엔진들로 구성된 발전기 엔진 유닛을 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제어부는 미리 지정된 최적 전력 운용 기준에 따라 전력 수요처에 전력을 공급하도록 상기 발전기 엔진들과 상기 배터리부의 동작을 제어하고, 상기 최적 전력 운용 기준은 전력 수요처에서 요구하는 부하량이 증가되어 미리 지정된 효율 운전 단위값에 도달할 때마다 발전기 엔진이 하나씩 가동 개시되어 전력을 생산하도록 제어하되, 가동 개시된 발전기 엔진은 최적 부하 조건으로 규정된 상기 효율 운전 단위값만큼의 부하량을 지속적으로 감당하도록 동작 제어되고, 상기 효율 운전 단위값에 미달되는 부하량에 대해서는 상기 배터리부에 저장된 전력을 전력 수요처에 공급하도록 설정되며, 전력이 공급될 전력 수요처가 상기 지정 부하가 아닌 경우에는, 배터리부에 저장된 전력 중 사용처 지정 용량을 제외한 전력량 범위에서 공급되도록 설정될 수 있다. The hybrid ship may further include a generator engine unit comprised of generator engines that produce power to be supplied to power consumers within the hull. Here, the control unit controls the operation of the generator engines and the battery unit to supply power to the power demander according to a pre-designated optimal power operation standard, and the optimal power operation standard is a predetermined increase in the load required by the power demander. Whenever the efficiency operation unit value is reached, the generator engines are controlled to start operation one by one to produce power, and the operation of the generator engine that has started operation is controlled to continuously handle the load equal to the efficiency operation unit value specified as the optimal load condition. , for loads that fall below the efficiency operation unit value, the power stored in the battery unit is set to be supplied to the power demander, and if the power demander to which power is to be supplied is not the designated load, the use destination of the power stored in the battery unit is designated. It can be set to be supplied within the power amount range excluding capacity.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 하이브리드 선박의 전력 운용 방법을 수행하도록 하기 위해 컴퓨터-판독 가능 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터로 하여금 이하의 단계들을 수행하도록 하며, 상기 단계들은, 상기 하이브리드 선박이 운항하는 각 시점에서 풍향 및 운항 방향에 관하여 수집된 기초 정보를 참조하여, 윈드 세일에 가해진 바람에 의해 발생된 추진력이 상대적으로 최대가 되도록 상기 윈드 세일의 자세를 조정 제어하는 단계; 및 메인 엔진이 최적 부하 조건으로 가동되어 발생되는 추진력과 상기 윈드 세일에 가해진 바람에 의해 발생된 추진력이 합산된 합산 추진력에 따른 상기 선체의 운항 속도가 미리 지정된 지정 선속을 초과하면, 상기 운항 속도가 상기 지정 선속보다 초과되도록 하는 초과 추진력만큼의 추진축의 회전력으로 전력을 생산하여 배터리부에 저장하도록 축계 발전기의 동작을 제어하는 단계를 포함하되, 특정 시점에 가동될 지정 부하로 미리 지정된 전력 수요처가 존재하면, 미리 지정된 충전 용량 관리 기준에 따라 적어도 상기 지정 부하가 가동될 시점에는 상기 지정 부하에 공급할 사용처 지정 용량 이상의 전력이 상기 배터리부에 저장 유지되도록 상기 축계 발전기의 동작이 제어되고, 상기 축계 발전기는 상기 지정 부하의 구동 개시 시점에서 상기 사용처 지정 용량만큼의 전력이 상기 배터리부에 저장되기 위한 충전 소요 시간을 차감한 시점보다 앞선 시점에 전력의 생산을 개시하도록 제어되는, 컴퓨터-판독 가능 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램이 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is a computer program stored in a computer-readable medium for performing a power operation method of a hybrid ship, wherein the computer program causes the computer to perform the following steps, the steps comprising: Adjusting and controlling the attitude of the wind sail so that the propulsion force generated by the wind applied to the wind sail is relatively maximized, with reference to basic information collected about the wind direction and direction at each point in which the hybrid ship operates; And if the sailing speed of the hull according to the combined thrust generated by the main engine operating under optimal load conditions and the thrust generated by the wind applied to the wind sail exceeds the predetermined designated ship speed, the sailing speed is It includes the step of controlling the operation of the shaft generator to generate power with the rotational force of the propulsion shaft as much as the excess propulsion force exceeding the designated line speed and storing it in the battery unit, but there is a power demand source pre-designated as a designated load to be operated at a specific point in time. Then, the operation of the shaft generator is controlled so that power equal to or higher than the designated capacity to be supplied to the specified load is stored and maintained in the battery unit at least at the time when the specified load is operated according to a pre-designated charging capacity management standard, and the shaft generator is Stored in a computer-readable medium that is controlled to start producing power at a time prior to the start of driving of the designated load, before the time required to deduct the charging time for storing the power equivalent to the designated capacity in the battery unit. A computer program is provided.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.Other aspects, features and advantages in addition to those described above will become apparent from the following drawings, claims and detailed description of the invention.
본 발명의 실시예에 따르면, 환경 규제가 적용되는 영역에서 가동될 전력 수요처에 공급할 전력을 선박이 항해하는 중에 축계 발전기를 이용하여 미리 생산하여 배터리에 저장할 수 있도록 함으로써, 친환경적이며 안정적인 저장 전력 활용이 가능해지는 효과가 있다. According to an embodiment of the present invention, the power to be supplied to power consumers to be operated in areas where environmental regulations are applied can be produced in advance using a shaft generator while the ship is sailing and stored in the battery, thereby enabling eco-friendly and stable use of stored power. It has the effect of making it possible.
또한, 메인 엔진이 최적부하 조건을 만족하도록 구동되는 상태에서 풍력에 의한 추진력을 추가로 확보함으로써, 최적의 연료 소모 상황에서 축계 발전기가 전력을 생산할 수 있도록 하는 효과도 있다. In addition, by securing additional propulsion power from wind while the main engine is driven to meet optimal load conditions, there is an effect of enabling the shaft generator to produce power under optimal fuel consumption conditions.
또한, 선박에 전력을 공급하는 발전기 엔진이 최적의 연료 소모율로 가동될 수 있도록 전력 부하율에 따라 배터리에 충전된 전력의 이용량이 조절됨으로써, 효율적인 전력 생산 및 최적 에너지 이용이 가능해지는 효과도 있다. In addition, the amount of power charged in the battery is adjusted according to the power load rate so that the generator engine that supplies power to the ship can be operated at an optimal fuel consumption rate, thereby enabling efficient power production and optimal energy use.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 선박에 구비되는 전력 운용 시스템을 개략적으로 나타낸 도면.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 선박에서의 전력 운용 기법을 설명하기 위한 도면.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 선박에 구비된 전력 운용 시스템의 전력 운용 방법을 나타낸 순서도.1 is a diagram schematically showing a power operation system provided in a hybrid ship according to an embodiment of the present invention.
Figures 2 and 3 are diagrams for explaining a power operation technique in a hybrid ship according to an embodiment of the present invention.
4 to 6 are flowcharts showing a power operation method of a power operation system provided in a hybrid ship according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 선박에 구비되는 전력 운용 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 선박에서의 전력 운용 기법을 설명하기 위한 도면이다.Figure 1 is a diagram schematically showing a power operation system provided in a hybrid ship according to an embodiment of the present invention, and Figures 2 and 3 illustrate a power operation technique in a hybrid ship according to an embodiment of the present invention. This is a drawing for
도 1을 참조하면, 하이브리드 선박(110)에 구비되는 전력 운용 시스템은 기초정보 수집부(120), 자세 조정부(125), 메인 엔진(130), 축계 발전기(145), 배터리부(150), 발전기 엔진 유닛(155) 및 제어부(160)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the power operation system provided in the hybrid ship 110 includes a basic information collection unit 120, an attitude adjustment unit 125, a main engine 130, a shaft generator 145, a battery unit 150, It may include a generator engine unit 155 and a control unit 160.
또한, 하이브리드 선박(110)의 갑판이나 거주구 등의 상부에는 하나 이상의 윈드 세일(wind sail)(115)이 배치될 수 있다. Additionally, one or more wind sails 115 may be placed on the deck or living quarters of the hybrid ship 110.
각각의 윈드 세일(115)은 세일 몸체(116)와, 세일 몸체(116)를 회전시키거나 세일 몸체(116)의 경사각을 조절하기 위한 구동부(117)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 세일 몸체(116)는 바람에 의해 모양과 크기가 변하지 않는 강체(rigid body) 재료로 제작될 수 있다. Each wind sail 115 may include a sail body 116 and a driving unit 117 for rotating the sail body 116 or adjusting the inclination angle of the sail body 116. Here, the sail body 116 may be made of a rigid body material whose shape and size do not change due to wind.
기초정보 수집부(120)는 하이브리드 선박(110)이 운항하는 각 시점에서 환경 정보, 운항 정보, 발전 정보 및 연료 소모 정보 등인 기초 정보를 수집한다. The basic information collection unit 120 collects basic information such as environmental information, operation information, power generation information, and fuel consumption information at each point in time when the hybrid ship 110 operates.
기초정보 수집부(120)에 의해 수집되는 기초 정보는 저장부(도시되지 않음)에 저장될 수 있고, 수집된 기초 정보는 후술되는 바와 같이 윈드 세일(115)의 자세 제어를 위해 이용될 수 있다. The basic information collected by the basic information collection unit 120 may be stored in a storage unit (not shown), and the collected basic information may be used to control the attitude of the wind sail 115, as will be described later. .
기초정보 수집부(120)에 의해 수집되는 환경 정보는 예를 들어, 기상 정보, 하이브리드 선박(110)에 가해지는 바람의 풍속 및 풍향 정보, 하이브리드 선박(110)에 발생되는 진동 정보 등 중 하나 이상일 수 있다. 기초정보 수집부(120)는 환경 정보를 수집하기 위해 하나 이상의 센서 장치를 포함할 수 있고, 해상의 기상 정보는 예를 들어 하나 이상의 기상 정보 제공 기관 등으로부터 수집될 수 있다. The environmental information collected by the basic information collection unit 120 may be, for example, one or more of weather information, wind speed and direction information applied to the hybrid ship 110, and vibration information generated in the hybrid ship 110. You can. The basic information collection unit 120 may include one or more sensor devices to collect environmental information, and marine weather information may be collected from, for example, one or more weather information providing organizations.
기초정보 수집부(120)에 의해 수집되는 운항 정보는 하이브리드 선박(110)의 운항 속도(선속), 운항 방향 등에 대한 정보를 포함할 수 있다. 운항 정보는 예를 들어, 하이브리드 선박에 구비된 운항 제어 시스템으로부터 제공될 수 있다. The navigation information collected by the basic information collection unit 120 may include information about the navigation speed (vessel speed), navigation direction, etc. of the hybrid ship 110. Navigation information may be provided, for example, from a navigation control system provided on a hybrid ship.
기초정보 수집부(120)에 의해 수집되는 발전 정보는 추진축(135)의 회전력을 이용하여 축계 발전기(145)가 전력을 생산하고, 생산된 전력이 배터리부(150)에 충전된 충전량에 관한 정보일 수 있고, 예를 들어 배터리부(150)에 구비된 충전량 측정기에 의해 측정된 정보일 수 있다. The power generation information collected by the basic information collection unit 120 is information about the shaft generator 145 producing power using the rotational force of the propulsion shaft 135, and the produced power being charged to the battery unit 150. It may be information measured by, for example, a charge meter provided in the battery unit 150.
기초정보 수집부(120)에 의해 수집되는 연료 소모 정보는 하이브리드 선박(110)의 운항을 위해 메인 엔진(130)을 가동할 때 사용되는 연료량에 관한 정보일 수 있다. 또한, 기초정보 수집부(120)는 연료 소모 정보로서, 하이브리드 선박(110) 내의 전력 수요처에 전력을 공급하도록 발전기 엔진을 가동하기 위해 사용되는 연료량에 관한 정보를 더 수집할 수도 있다. 연료 소모 정보는 예를 들어 하이브리드 선박(110)에 구비된 연료 공급 장치에 구비된 측정 장치에서 측정된 정보일 수 있다. 여기서, 메인 엔진(130)은 선박에 추진력을 부가하여 하이브리드 선박(110)의 운항이 가능하도록 하는 주 엔진으로서, 메인 엔진(130)의 구동에 의해 추진축(135)에 연결된 프로펠러(140)가 회전되어 선박이 추진된다.Fuel consumption information collected by the basic information collection unit 120 may be information about the amount of fuel used when operating the main engine 130 for operation of the hybrid ship 110. In addition, the basic information collection unit 120 may further collect information about the amount of fuel used to operate the generator engine to supply power to power demand sources within the hybrid ship 110 as fuel consumption information. Fuel consumption information may be, for example, information measured by a measuring device provided in a fuel supply device provided in the hybrid ship 110. Here, the main engine 130 is a main engine that adds propulsion to the ship to enable the operation of the hybrid ship 110, and the propeller 140 connected to the propulsion shaft 135 rotates by driving the main engine 130. and the ship is propelled.
자세 조정부(103)는 제어부(160)의 제어에 의해, 기초정보 수집부(120)에서 현재 수집한 기초 정보에 상응하도록 윈드 세일(115)의 자세를 조정한다. 예를 들어, 자세 조정부(125)는 수집된 환경 정보를 참조하여 하이브리드 선박(110)에 가해지는 바람의 풍속 및 풍향을 인식하고, 수집된 운항 정보를 참조하여 하이브리드 선박(110)의 운항 속도와 운항 방향을 인식하여, 윈드 세일(115)의 자세를 조정할 수 있다.The attitude adjustment unit 103 adjusts the attitude of the wind sail 115 to correspond to the basic information currently collected by the basic information collection unit 120 under the control of the control unit 160. For example, the attitude adjustment unit 125 recognizes the wind speed and direction of the wind applied to the hybrid ship 110 with reference to the collected environmental information, and determines the operating speed and direction of the hybrid ship 110 with reference to the collected navigation information. By recognizing the direction of navigation, the attitude of the wind sail 115 can be adjusted.
하이브리드 선박(110)이 동일한 선속을 유지하여 운항하도록 제어되는 경우를 가정할 때, 제어부(160)는 메인 엔진(130)이 최적부하 조건에서 동작 유지되도록 제어하고, 바람에 의한 추진력이 부가되거나 바람에 의한 풍저항이 저감되도록 윈드 세일(115)의 자세가 조정되도록 자세 조정부(125)의 동작을 제어한다. Assuming that the hybrid ship 110 is controlled to operate while maintaining the same ship speed, the control unit 160 controls the main engine 130 to maintain operation under optimal load conditions, and the propulsion force due to the wind is added or the wind The operation of the attitude adjustment unit 125 is controlled so that the attitude of the wind sail 115 is adjusted to reduce wind resistance.
예를 들어, 하이브리드 선박(110)의 진행 방향을 기준하여, 순풍(뒷바람)이 부는 경우라면 자세 조정부(125)는 최대의 바람을 받도록 윈드 세일(115)의 자세를 조정할 수 있고, 역풍(앞바람)이 부는 경우라면 자세 조정부(125)는 최소의 바람을 받도록 윈드 세일(115)의 자세를 조정할 수 있을 것이다. 예를 들어, 자세 조정부(125)는 최소의 바람을 받도록 세일 몸체(116)를 임의의 각도만큼 수평 회전(축 회전)시키거나, 세일 몸체(116)가 바닥에 눕혀지도록 자세 조정할 수 있다. For example, if a tailwind (tailwind) blows based on the direction of travel of the hybrid ship 110, the attitude adjustment unit 125 can adjust the attitude of the wind sail 115 to receive the maximum wind, and the headwind (front wind) can be adjusted. ) If it is blowing, the attitude adjustment unit 125 will be able to adjust the attitude of the wind sail 115 to receive the minimum wind. For example, the posture adjusting unit 125 may horizontally rotate (axially rotate) the sail body 116 by an arbitrary angle to receive minimal wind, or may adjust the posture so that the sail body 116 lies on the floor.
메인 엔진(130)에서 발생되는 구동력을 프로펠러(140)에 전달하도록 메인 엔진(130)과 프로펠러(140)를 연결하는 추진축(135)에는 전력을 생산(PTO 모드)하거나 회전력을 부가(PTI 모드)하도록 축계 발전기(145)가 탑재된다. 축계 발전기(145)는 교류 발전기의 기능과 모터의 기능을 수행할 수 있다. Power is produced (PTO mode) or rotational force is added (PTI mode) to the propulsion shaft 135 connecting the main engine 130 and the propeller 140 to transmit the driving force generated by the main engine 130 to the propeller 140. A shaft generator 145 is mounted so as to do so. The shaft generator 145 can perform the functions of an alternator and a motor.
제어부(160)는 메인 엔진(130)이 최적부하 조건에서 지속적으로 동작되도록 제어하고, 기초정보 수집부(120)에 의해 수집된 기초 정보를 참조하여, 메인 엔진(130)의 구동에 따른 프로펠러(140)의 회전에 의한 추진력과 윈드 세일(115)에 의해 부가되는 바람에 의한 추진력이 합산된 합산 추진력에 따른 하이브리드 선박(110)의 운항 속도가 미리 결정된 지정 선속을 초과하면, 지정 선속으로 하이브리드 선박(110)이 운항하도록 초과 추진력을 이용하여 축계 발전기(145)가 전력을 생산하도록 축계 발전기(145)의 동작을 제어할 수 있다. 축계 발전기(145)에 의해 생산된 전력은 배터리부(150)에 저장된다. The control unit 160 controls the main engine 130 to continuously operate under optimal load conditions and, with reference to the basic information collected by the basic information collection unit 120, propeller ( If the operating speed of the hybrid ship 110 according to the combined propulsion force of the rotational propulsion of 140) and the propulsion due to the wind added by the wind sail 115 exceeds the predetermined designated ship speed, the hybrid ship is operated at the designated ship speed. The operation of the shaft generator 145 can be controlled so that the shaft generator 145 produces power by using excess propulsion force so that (110) can operate. The power produced by the shaft generator 145 is stored in the battery unit 150.
메인 엔진(130)의 최적부하 조건은 예를 들어 가장 좋은 연비(g/kW)로 동작되는 전부하 대비 70%로 설정될 수 있다. 제어부(160)는 메인 엔진(130)이 최적부하 조건을 만족하는지 여부는 기초정보 수집부(120)에 의해 수집되는 연료 소모 정보, RPM 센서의 측정 정보 등을 참조하여 인식할 수 있다. The optimal load condition of the main engine 130 may be set to, for example, 70% of the full load operated with the best fuel efficiency (g/kW). The control unit 160 may recognize whether the main engine 130 satisfies the optimal load condition by referring to fuel consumption information collected by the basic information collection unit 120, measurement information of the RPM sensor, etc.
메인 엔진(130)이 최적부하 조건에서 동작되어 추진력을 발생시키고, 윈드 세일(115)에 의해 추진력이 부가됨으로써, 예를 들어 하이브리드 선박(110)의 운항 속도가 25노트(knot)로 되어 지정 선속인 20노트를 초과하는 경우, 제어부(160)는 5노트만큼의 추가 추진력을 이용하여 축계 발전기(145)가 전력을 생산(PTO 모드)하여 배터리부(150)에 전력이 저장되도록 하고, 이를 통해 하이브리드 선박(110)이 지정 선속인 20노트로 운항하도록 할 수 있다. The main engine 130 is operated under optimal load conditions to generate propulsion, and propulsion is added by the wind sail 115, so that, for example, the operating speed of the hybrid ship 110 is set to 25 knots and the specified ship speed is set to 25 knots. When exceeding 20 knots, the control unit 160 causes the shaft generator 145 to produce power (PTO mode) using an additional propulsion force of 5 knots to store power in the battery unit 150, through which The hybrid ship 110 can be operated at a designated ship speed of 20 knots.
이와 달리, 메인 엔진(130)이 최적부하 조건에서 동작되어 추진력을 발생시키고, 윈드 세일(115)에 의해 추진력이 부가되었으나, 예를 들어 하이브리드 선박(110)의 운항 속도가 15노트(knot)로 되어 지정 선속인 20노트에 미달하는 경우, 제어부(160)는 바람에 의한 영향이 최소화되는 세일 몸체(116)의 자세가 되도록 자세 조정부(125)의 동작을 제어한다. In contrast, the main engine 130 is operated under optimal load conditions to generate propulsion, and propulsion is added by the wind sail 115, but for example, the operating speed of the hybrid ship 110 is set to 15 knots. When the specified ship speed is less than 20 knots, the control unit 160 controls the operation of the attitude adjustment unit 125 so that the sail body 116 is in an attitude that minimizes the influence of the wind.
세일 몸체(116)의 자세 조정에 의해서도 여전히 지정 선속에 미달되면, 제어부(160)는 메인 엔진(130)이 최적부하 조건에서 지속적으로 동작될 수 있도록 하기 위해, 배터리부(150)에 저장된 전력을 축계 발전기(145)에 인가하여 추진축(135)에 회전력을 부가(PTI 모드)시킴으로써 하이브리드 선박(110)이 지정 선속으로 운항되도록 할 수 있다. If the designated ship speed is still lowered even by adjusting the attitude of the sail body 116, the control unit 160 uses the power stored in the battery unit 150 to ensure that the main engine 130 can be continuously operated under optimal load conditions. By applying rotational force to the propulsion shaft 135 (PTI mode) by applying it to the shaft generator 145, the hybrid ship 110 can be operated at a designated ship speed.
축계 발전기(145)의 발전 동작에 의해 배터리부(150)에 저장된 전력은 하이브리드 선박(110) 내에 구비된 전력 수요처(예를 들어, 냉각 부하, 기관실 팬 부하, HVAC 부하, 조명 부하 등)에 공급될 수 있다. The power stored in the battery unit 150 by the power generation operation of the shaft generator 145 is supplied to power demand sources (e.g., cooling load, engine room fan load, HVAC load, lighting load, etc.) provided in the hybrid ship 110. It can be.
또한, 하이브리드 선박(110) 내에는 전력 수요처에서 사용할 전력을 생산하기 위한 발전기 엔진 유닛(155)이 구비된다. 발전기 엔진 유닛(155)에는 연료를 소모하여 전력을 생성하는 다수개의 발전기 엔진이 포함될 수 있다.In addition, the hybrid ship 110 is provided with a generator engine unit 155 to produce power to be used by power consumers. The generator engine unit 155 may include a plurality of generator engines that consume fuel to generate power.
제어부(160)는 전술한 바와 같이, 기초정보 수집부(120), 자세 조정부(125), 메인 엔진(130), 축계 발전기(145)의 동작을 제어할 수 있다. As described above, the control unit 160 can control the operations of the basic information collection unit 120, the attitude adjustment unit 125, the main engine 130, and the shaft generator 145.
또한, 제어부(160)는 전력 수요처에 전력을 공급하기 위해 배터리부(150)와, 발전기 엔진 유닛(155)에 구비된 각 발전기 엔진의 동작을 더 제어할 수 있다. 또한, 제어부(160)는 미리 지정된 충전 용량 관리 기준에 따라, 배터리부(150)에 특정 시점에서 가동될 전력 수요처에 공급될 사용처 지정 용량의 전력이 해당 시점 이전에 저장 완료될 수 있도록 메인 엔진(130), 축계 발전기(145) 및 자세 조정부(125)의 동작을 제어할 수 있다. Additionally, the control unit 160 may further control the operation of each generator engine provided in the battery unit 150 and the generator engine unit 155 to supply power to power demand sources. In addition, the control unit 160 controls the main engine ( 130), the operation of the shaft generator 145 and the attitude adjustment unit 125 can be controlled.
구체적으로 설명하면, 하이브리드 선박(110)의 운용에 필요한 전력은 운용 상황에 따라 계산되고, 측정되며 또한 조정될 수 있다. 예를 들어, 하이브리드 선박(110)에서 주요한 전력 운용 상황은 일반 항해 상황, 터미널(부두) 양하 작업 상황, 터미널 입출항 상황, 터미널에서의 대기 상황 등일 수 있다. 이러한 전력 운용 상황에서, 배터리부(150)에 저장된 전력이 전력 수요처에 공급될 수 있는 용량으로 배터리부(150)의 전력 충전 용량이 결정될 수 있다. Specifically, the power required to operate the hybrid ship 110 can be calculated, measured, and adjusted according to the operating situation. For example, in the hybrid ship 110, major power operation situations may be general navigation situations, terminal (pier) unloading work situations, terminal entry/departure situations, and waiting situations at the terminal. In this power operation situation, the power charging capacity of the battery unit 150 may be determined by the capacity at which the power stored in the battery unit 150 can be supplied to power consumers.
도 2에 예시된 바와 같이, 예를 들어 선박의 입출항시 가동될 쓰러스터(thruster) 부하와 같이, 하이브리드 선박(110)의 관리자에 의해 특정 시점에 가동될 전력 수요처가 지정(즉, 지정 부하(170a, 도 2 참조)되었다면, 제어부(160)는 해당 시점에 지정 부하(170a)에 공급되어야 하는 전력량인 사용처 지정 용량을 산출하고, 사용처 지정 용량만큼의 전력을 배터리부(150)에 저장하기 위한 충전 소요 시간을 산출한다. As illustrated in Figure 2, for example, a power demand source to be operated at a specific time is designated by the manager of the hybrid ship 110, such as a thruster load to be operated when the ship enters and departs the port (i.e., a designated load ( 170a, see FIG. 2), the control unit 160 calculates the usage-specified capacity, which is the amount of power to be supplied to the designated load 170a at that point in time, and stores power in the battery unit 150 as much as the usage-specified capacity. Calculate the charging time.
예를 들어, 지정 부하는 다수개로 지정될 수 있고, 각 지정 부하의가동 기간을 서로 상이하거나 중첩하도록 지정될 수 있으며, 이에 상응하여 각 시점에서의 사용처 지정 용량이 상이하게 설정될 수도 있다. For example, a plurality of designated loads may be designated, the operation period of each designated load may be designated to be different from or overlap with each other, and correspondingly, the designated capacity for use at each point in time may be set differently.
이후, 제어부(160)는 메인 엔진(130)이 최적부하 조건에서 가동되는 상태에서 세일 몸체(116)의 자세를 조정하여 하이브리드 선박(110)에 발생하는 추진력이 미리 지정된 항해 속도 이상이 되도록 하고, 하이브리드 선박(110)이 운항될 지정 속도보다 초과되는 추진력을 이용하여 축계 발전기(145)가 전력을 생산하여 배터리부(150)에 저장되도록 한다. Thereafter, the control unit 160 adjusts the attitude of the sail body 116 while the main engine 130 is operating under optimal load conditions so that the propulsion force generated by the hybrid ship 110 is greater than or equal to a predetermined sailing speed, The shaft generator 145 generates power using propulsion exceeding the designated speed at which the hybrid ship 110 will operate and stores it in the battery unit 150.
이때, 제어부(160)는 축계 발전기(145)가 전력을 생산하도록 하는 개시 시점을 하이브리드 선박(110)이 목적지에 도달하기(또는 지정 부하(170a)의 구동 개시 시점)까지의 잔여 항해 시간에서 충전 소요 시간을 차감한 시점보다 앞선 시점으로 지정할 수 있다. At this time, the control unit 160 determines the starting time for the shaft generator 145 to produce power in the remaining sailing time until the hybrid ship 110 reaches the destination (or the starting time of operation of the designated load 170a). You can specify a time earlier than the time required to deduct the required time.
축계 발전기(145)의 전력 생산에 의해 배터리부(150)에 사용처 지정 용량만큼 전력이 저장되면, 제어부(160)는 지정 부하(170a) 이외의 기타 부하(170b)의 가동을 위한 전력을 공급하기 위한 자유 사용 용량으로 전력이 배터리부(150)에 더 저장되도록 하거나, 전력의 생산을 종료하도록 축계 발전기(145)의 동작을 할 수 있다. When power is stored in the battery unit 150 as the designated capacity by the power production of the shaft generator 145, the control unit 160 supplies power to operate other loads 170b other than the designated load 170a. The shaft generator 145 can be operated to allow more power to be stored in the battery unit 150 as free capacity for use, or to terminate the production of power.
전술한 바와 같이, 하이브리드 선박(110)에 배치된 전력 수요처의 구동 전력은 배터리부(150)와 발전기 엔진 중 하나 이상에서 공급될 수 있으며, 이때 제어부(160)는 미리 지정된 최적 전력 운용 기준에 상응하도록 발전기 엔진 유닛(155) 및 배터리부(150)의 동작을 제어할 수 있다. As described above, the driving power of the power demand source placed on the hybrid ship 110 may be supplied from one or more of the battery unit 150 and the generator engine, and in this case, the control unit 160 corresponds to the pre-specified optimal power operation standard. The operation of the generator engine unit 155 and the battery unit 150 can be controlled to do so.
최적 전력 운용 기준은 부하율의 크기에 따라 연료 소모율이 변동되는 발전기 엔진의 특성에 기반하여 설정될 수 있다. 일 예로, 발전기 엔진은 가장 좋은 연비(g/kW)로 동작되는 최적부하 조건이 90%로 설정될 수 있으며, 부하량이 최적부하 조건보다 커지거나 작아질수록 연비는 나빠져서 연료 소모율이 점점 커지는 특성이 있다. The optimal power operation standard can be set based on the characteristics of the generator engine, where the fuel consumption rate varies depending on the size of the load factor. For example, the optimal load condition for the generator engine to operate at the best fuel efficiency (g/kW) may be set to 90%, and as the load becomes larger or smaller than the optimal load condition, fuel efficiency worsens and the fuel consumption rate gradually increases. there is.
따라서, 최적 전력 운용 기준은 도 3에 도시된 바와 같이, 발전기 엔진이 최적의 효율로 운전될 수 있는 효율 운전 단위값에 도달하도록 부하량이 증가할 때마다 발전기 엔진이 추가적으로 가동 개시되도록 하되, 가동 개시된 발전기 엔진이 효율 운전 단위값에 해당하는 최적의 연료 소모율로 계속 운전될 수 있도록 추가적으로 필요한 전력(즉, 효율 운전 단위값에 미달하는 필요 전력)은 배터리부(150)에 저장된 전력이 전력 수요처에 공급되도록 설정될 수 있다. Therefore, as shown in FIG. 3, the optimal power operation standard is to ensure that the generator engine is additionally started whenever the load increases to reach the efficiency operation unit value at which the generator engine can be operated with optimal efficiency, but when the operation is started, In order for the generator engine to continue to operate at an optimal fuel consumption rate corresponding to the efficiency operation unit value, the additional power required (i.e., the required power less than the efficiency operation unit value) is supplied to the power demand source by the power stored in the battery unit 150. It can be set to be.
즉, 전력원 가동부(105)는 미리 지정된 최적 전력 운용 기준에 따라, 발전기 엔진이 최적의 효율로 운전될 수 있는 최적부하 조건에 따른 효율 운전 단위값까지 아직 부하량이 증가되지 않았다면 발전기 엔진을 가동 개시하지 않고, 배터리부(150)에 저장된 전력이 전력 수요처에 공급되도록 배터리부(150)의 동작을 제어한다. That is, the power source operating unit 105 starts the generator engine according to pre-designated optimal power operation standards if the load has not yet increased to the efficiency operation unit value according to the optimal load condition at which the generator engine can be operated with optimal efficiency. Instead, the operation of the battery unit 150 is controlled so that the power stored in the battery unit 150 is supplied to power consumers.
이후, 부하량이 더 증가하여 효율 운전 단위값에 도달되면, 제어부(160)는 제1 발전기 엔진을 가동 개시시켜 효율 운전 단위값에 해당하는 부하를 감당하도록 한다. 이후, 부하량이 추가적으로 증가하더라도 제1 발전기 엔진은 최적부하 조건에서 효율 운전 단위값의 부하량만을 여전히 감당하도록 하기 위해, 다음의 효율 운전 단위값에 도달할 때까지의 추가적으로 필요한 전력은 배터리부(150)에 저장된 전력이 전력 수요처에 공급되도록 제어한다.Thereafter, when the load increases further and reaches the efficiency operation unit value, the control unit 160 starts the first generator engine to handle the load corresponding to the efficiency operation unit value. Thereafter, even if the load increases additionally, in order to ensure that the first generator engine can still handle only the load of the efficiency operation unit value under optimal load conditions, the additional power required until the next efficiency operation unit value is reached is provided by the battery unit 150. Controls the stored power to be supplied to power consumers.
여기서, 부하량이 어느 수준으로 증가하였고 또한 증가된 부하율이 효율 운전 단위값을 만족하는지에 대해서, 제어부(160)는 예를 들어, 전력량 계측장치에서 측정된 정보, 배터리부(150)의 방전 전류값 등을 참조하여 인식할 수 있을 것이다.Here, the control unit 160 determines to what level the load has increased and whether the increased load rate satisfies the efficiency operation unit value, for example, the information measured by the power measurement device and the discharge current value of the battery unit 150. It can be recognized by referring to the following.
예를 들어, 발전기 엔진들만이 구비되던 종래의 구조에서는, 최적부하 조건으로서 효율 운전 단위값인 90% 부하율을 감당하도록 1대의 발전기 엔진이 구동(100g/kW 연료 소모율)되는 중에, 부하율이 10%만큼 더 증가하면 1대의 발전기 엔진이 추가 구동되어 2대의 발전기 엔진들 각각이 50%씩의 부하율을 감당하도록 제어되고 있었다. 이 경우, 연료 효율은 오히려 감소되고, 각 발전기 엔진이 50%의 부하율을 감당할지라도 각 발전기 엔진은 130g/kW 연료 소모율로 동작된다. 따라서, 전체적으로 2대의 발전기 엔진이 260g/kW 연료 소모율로 동작됨으로써, 연료 효율이 악화되는 문제점이 있었다.For example, in a conventional structure equipped with only generator engines, one generator engine is driven (100g/kW fuel consumption rate) to handle a load rate of 90%, which is the efficiency operation unit value, as the optimal load condition, and the load rate is 10%. If the load increases further, one additional generator engine is driven and each of the two generator engines is controlled to handle a load rate of 50%. In this case, fuel efficiency is rather reduced, and each generator engine operates at a fuel consumption rate of 130 g/kW even though each generator engine handles a 50% load factor. Therefore, as the two generator engines were operated at a fuel consumption rate of 260 g/kW, there was a problem of worsening fuel efficiency.
이에 비해, 본 실시예에 따른 전력 운용 시스템은 효율 운전 단위값인 최적부하 조건으로 1대의 발전기 엔진이 구동(100g/kW 연료 소모율)되는 중에, 부하율이 10%만큼 더 증가하면, 증가된 10% 부하율에 따른 필요 전력은 배터리부(150)에 저장된 전력이 공급되도록 함으로써 발전기 엔진은 여전히 최적의 연료 소모율로 구동될 수 있는 특징이 있다. In comparison, the power operation system according to this embodiment operates one generator engine (100 g/kW fuel consumption rate) under the optimal load condition, which is the efficiency operation unit value, and when the load rate increases by 10%, the increased 10% The generator engine can still be driven at an optimal fuel consumption rate by ensuring that the required power according to the load rate is supplied from the power stored in the battery unit 150.
이 경우, 제어부(160)는 미리 지정된 충전 용량 관리 기준에 따라, 배터리부(150)에 충전된 전력량 중에서 사용처 지정 용량에 해당하는 전력은 제외하고 자유 사용 용량에 해당되는 전력만을 전력 수요처에 공급하도록 제한할 수 있다(도 2 참조). In this case, the control unit 160 supplies only the power corresponding to the free use capacity to the power demander, excluding the power corresponding to the capacity designated by the user, from the amount of power charged in the battery unit 150, according to pre-designated charging capacity management standards. may be limited (see Figure 2).
다만, 하이브리드 선박(110)이 목적지(또는 지정 부하(170a)의 구동 개시 시점)까지의 잔여 항해 시간이 충전 소요 시간보다 큰 경우라면, 제어부(160)는 잔여 항해 시간이 충전 소요 시간과 일치할 때까지는 사용처 지정 용량에 대한 제한없이 배터리부(150)에 저장된 전력이 전력 수요처에 공급될 수 있도록 배터리부(150)의 동작을 제어할 수도 있다. 물론, 제어부(160)는 잔여 항해 시간이 충전 소요 시간과 일치한 시점부터는 축계 발전기(145)에 의해 전력이 생산되어 배터리부(150)에 저장되도록 축계 발전기(145), 자세 조정부(125) 등의 동작을 제어하게 될 것이다. However, if the remaining sailing time of the hybrid ship 110 to the destination (or the starting point of operation of the designated load 170a) is greater than the charging time, the control unit 160 determines that the remaining sailing time will match the charging time. Until then, the operation of the battery unit 150 may be controlled so that the power stored in the battery unit 150 can be supplied to power consumers without restrictions on the capacity designated for use. Of course, the control unit 160 operates the shaft generator 145, the attitude adjustment unit 125, etc. so that power is produced by the shaft generator 145 and stored in the battery unit 150 from the point where the remaining sailing time matches the charging time. will control the operation of
전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 하이브리드 선박(110)은 환경 규제가 적용되는 영역 등에서 가동될 지정 부하(170a)에 공급할 전력을 운항하는 중에 축계 발전기(145)를 이용하여 미리 생산하여 배터리부(150)에 저장할 수 있도록 함으로써, 친환경적이며 안정적인 저장 전력 활용이 가능한 특징이 있다. As described above, the hybrid ship 110 according to this embodiment produces power in advance using the shaft generator 145 while operating the power to be supplied to the designated load 170a to be operated in an area where environmental regulations are applied, and the battery unit By allowing storage at (150), it has the feature of being environmentally friendly and enabling stable use of stored power.
또한, 메인 엔진(130)이 최적부하 조건을 만족하도록 구동 유지되는 상태에서 풍력에 의한 추진력이 추가로 확보될 수 있어, 최적의 연료 소모 상황에서 축계 발전기(145)의 전력 생산이 가능하도록 하는 특징도 있다. In addition, additional propulsion power from wind power can be secured while the main engine 130 is maintained to satisfy optimal load conditions, enabling power production by the shaft generator 145 under optimal fuel consumption conditions. There is also.
또한, 선박에 전력을 생산하여 공급하는 발전기 엔진이 최적부하 조건에서 가동되도록 배터리부(150)의 충전된 전력을 사용할 수 있도록 하여 최적 에너지 이용이 가능해지는 특징도 있다. In addition, there is a feature that optimal energy use is possible by allowing the generator engine that produces and supplies electric power to the ship to use the charged electric power of the battery unit 150 to operate under optimal load conditions.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 선박에 구비된 전력 운용 시스템의 전력 운용 방법을 나타낸 순서도이다.4 to 6 are flowcharts showing a power operation method of a power operation system provided in a hybrid ship according to an embodiment of the present invention.
우선, 도 4에는 미리 지정된 충전 용량 관리 기준에 부합하도록 축계 발전기(145)가 전력을 생산하여 배터리부(150)에 저장하도록 하는 전력 운용 시스템의 전력 운용 방법이 도시되어 있다. First, FIG. 4 shows a power operation method of the power operation system in which the shaft generator 145 generates power and stores it in the battery unit 150 to meet predetermined charging capacity management standards.
도 4를 참조하면, 단계 410에서, 제어부(160)는 하이브리드 선박(110)에 구비된 전력 수요처들 중에서 특정 시점에 가동될 전력 수요처로 지정된 지정 부하(170a)에 공급되어야 하는 전력량인 사용처 지정 용량을 산출하고, 사용처 지정 용량만큼의 전력이 배터리부(150)에 저장되기 위한 충전 소요 시간을 산출한다. 여기서, 각각의 전력 수요처별로 평균 가동 시간동안 가동되기에 필요한 전력량과 단위 시간당 충전량에 대한 정보는 미리 정리되어 저장부에 미리 저장될 수도 있다. Referring to FIG. 4, in step 410, the control unit 160 sets the user-specified capacity, which is the amount of power to be supplied to the designated load 170a, which is designated as the power demand source to be operated at a specific time among the power demand sources provided in the hybrid ship 110. is calculated, and the charging time required for power equivalent to the designated capacity to be stored in the battery unit 150 is calculated. Here, information on the amount of power required to operate during the average operation time for each power demand source and the amount of charge per unit time may be organized in advance and stored in advance in the storage unit.
단계 420에서, 제어부(160)는 메인 엔진(130)이 최적 부하 조건에서 가동되는 상태에서, 기초정보 수집부(120)에서 현재 수집된 환경 정보와 운항 정보를 참조하여, 세일 몸체(116)의 자세가 바람에 의해 상대적으로 최대의 추진력을 하이브리드 선박(110)에 부가시키는 자세로 조정되도록 자세 조정부(125)의 동작을 제어한다. In step 420, with the main engine 130 operating at optimal load conditions, the control unit 160 refers to the environmental information and navigation information currently collected by the basic information collection unit 120, and controls the sail body 116. The operation of the attitude adjustment unit 125 is controlled so that the attitude is adjusted to an attitude that adds a relatively maximum propulsion force to the hybrid ship 110 due to the wind.
이때, 자세 조정부(125)는 수집된 환경 정보를 참조하여 하이브리드 선박(110)에 가해지는 바람의 풍속 및 풍향을 인식하고, 수집된 운항 정보를 참조하여 하이브리드 선박(110)의 운항 속도와 운항 방향을 인식하여, 윈드 세일(115)의 자세를 조정할 수 있다.At this time, the attitude adjustment unit 125 recognizes the wind speed and direction of the wind applied to the hybrid ship 110 with reference to the collected environmental information, and determines the navigation speed and direction of the hybrid ship 110 with reference to the collected navigation information. By recognizing, the attitude of the wind sail 115 can be adjusted.
단계 430에서, 제어부(160)는 메인 엔진(130)이 최적 부하 조건에서 구동되어 발생시키는 추진력과, 세일 몸체(116)의 자세 조정에 따라 바람에 의해 부가되는 추진력에 의해 하이브리드 선박(110)의 운항 속도가 미리 지정된 지정 선속을 초과하면, 지정 선속을 초과하는 추가 추진력을 이용하여 축계 발전기(145)가 전력을 생산하고 배터리부(150)에 생산된 전력이 저장되도록 축계 발전기(145)의 동작을 제어한다. 이때, 기초정보 수집부(120)에서 수집된 기초 정보가 참조될 수 있다.In step 430, the control unit 160 controls the hybrid ship 110 by the driving force generated by the main engine 130 driven under optimal load conditions and the driving force added by the wind according to the attitude adjustment of the sail body 116. When the navigation speed exceeds the pre-determined ship speed, the shaft generator 145 produces power using additional propulsion force exceeding the designated ship speed and operates the shaft generator 145 so that the generated power is stored in the battery unit 150. control. At this time, the basic information collected by the basic information collection unit 120 may be referenced.
여기서, 제어부(160)는 하이브리드 선박(110)이 목적지에 도달하기(또는 지정 부하(170a)의 구동 개시 시점)까지의 잔여 항해 시간에서 충전 소요 시간을 차감한 시점보다 상대적으로 앞선 시점에서 축계 발전기(145)가 전력 생산을 개시하도록 제어할 수 있다.Here, the control unit 160 operates the shaft system generator at a time relatively ahead of the time when the charging time is subtracted from the remaining navigation time until the hybrid ship 110 reaches the destination (or when the designated load 170a starts driving). (145) can be controlled to start power production.
이후, 단계 440에서, 제어부(160)는 기초정보 수집부(120)에서 수집된 기초 정보를 참조하여 배터리부(150)에 지정 부하(170a)의 구동을 위해 요구되는 사용처 지정 용량 이상의 전력이 충전되었는지 여부를 판단한다. Thereafter, in step 440, the control unit 160 refers to the basic information collected by the basic information collection unit 120 and charges the battery unit 150 with power greater than the usage-specified capacity required to drive the designated load 170a. Determine whether it has been done or not.
만약, 사용처 지정 용량을 충족하는 전력의 충전이 완료되지 못했다면, 축계 발전기(145)의 전력 생산을 지속하기 위해 단계 420으로 진행한다. If the charging of power that meets the designated capacity of the user is not completed, the process proceeds to step 420 to continue power production by the shaft generator 145.
그러나 만약, 사용처 지정 용량 이상의 전력이 배터리부(150)에 저장되었다면, 단계 450에서, 제어부(160)는 메인 엔진(130)이 최적 부하 조건을 만족하면서 지속적으로 가동될 수 있도록, 환경 정보에 기반하여 세일 몸체(116)의 자세가 조정되도록 자세 조정부(125)의 동작을 제어한다. However, if power exceeding the designated usage capacity is stored in the battery unit 150, in step 450, the control unit 160 operates based on environmental information so that the main engine 130 can be continuously operated while satisfying optimal load conditions. Thus, the operation of the posture adjustment unit 125 is controlled so that the posture of the sail body 116 is adjusted.
즉, 제어부(160)는 단계 450에서, 축계 발전기(145)의 전력 생산에 의해 배터리부(150)에 사용처 지정 용량만큼 전력이 저장되면, 지정 부하(170a) 이외의 기타 부하(170b)의 가동을 위한 전력을 공급하기 위한 자유 사용 용량으로 전력이 배터리부(150)에 더 저장되도록 축계 발전기(145)의 동작을 제어할 수도 있다. 또는, 제어부(160)는 메인 엔진(130)이 최적 부하 조건에서 동작되고 세일 몸체(116)가 적절한 자세로 조정되어 하이브리드 선박(110)이 지정 선속으로 운항되어, 전력 생산이 종료될 수 있도록 자세 조정부(125)와 축계 발전기(145)의 동작을 제어할 수도 있다.That is, in step 450, when power is stored in the battery unit 150 as the designated capacity by the power production of the shaft generator 145, the control unit 160 operates other loads 170b other than the designated load 170a. The operation of the shaft generator 145 may be controlled so that power is further stored in the battery unit 150 as a free capacity for supplying power for . Alternatively, the control unit 160 operates the main engine 130 under optimal load conditions and adjusts the sail body 116 to an appropriate attitude so that the hybrid ship 110 operates at a specified ship speed and terminates power production. The operation of the control unit 125 and the shaft generator 145 can also be controlled.
다음으로, 도 5에는 배터리부(150)에 충전된 전력으로 축계 발전기(145)가 구동되어 추진축에 회전력을 부가하도록 하는 전력 운용 시스템의 전력 운용 방법이 도시되어 있다. Next, Figure 5 shows a power operation method of the power operation system in which the shaft generator 145 is driven with the power charged in the battery unit 150 to add rotational force to the propulsion shaft.
도 5를 참조하면, 단계 510에서, 메인 엔진(130)이 최적 부하 조건을 만족하며 가동되는 상태에서, 기초정보 수집부(120)에서 현재 수집된 환경 정보와 운항 정보를 참조하여, 세일 몸체(116)의 자세가 바람에 의해 상대적으로 최대의 추진력을 하이브리드 선박(110)에 부가시키는 자세로 조정되도록 자세 조정부(125)의 동작을 제어한다.Referring to FIG. 5, in step 510, with the main engine 130 operating while satisfying the optimal load conditions, the sail body ( The operation of the attitude adjustment unit 125 is controlled so that the attitude of the vessel 116 is adjusted to an attitude that adds relatively maximum propulsion force to the hybrid ship 110 due to the wind.
예를 들어, 하이브리드 선박(110)의 진행 방향을 기준하여, 순풍(뒷바람)이 부는 경우라면 자세 조정부(125)는 최대의 바람을 받도록 윈드 세일(115)의 자세를 조정할 수 있고, 역풍(앞바람)이 부는 경우라면 자세 조정부(125)는 최소의 바람을 받도록 윈드 세일(115)의 자세를 조정할 수 있을 것이다. For example, if a tailwind (tailwind) blows based on the direction of travel of the hybrid ship 110, the attitude adjustment unit 125 can adjust the attitude of the wind sail 115 to receive the maximum wind, and the headwind (front wind) can be adjusted. ) If it is blowing, the attitude adjustment unit 125 will be able to adjust the attitude of the wind sail 115 to receive the minimum wind.
단계 520에서, 제어부(160)는 기초정보 수집부(120)에서 수집된 운항 정보를 참조하여, 하이브리드 선박(110)의 운항 속도가 미리 지정된 지정 선속 이하인지 여부를 판단한다. In step 520, the control unit 160 refers to the navigation information collected by the basic information collection unit 120 and determines whether the navigation speed of the hybrid ship 110 is less than or equal to a predetermined designated vessel speed.
만일 지정 선속 이상으로 운항한다면 단계 510으로 진행한다. 이때, 지정 선속 이상으로 운항한다면, 앞서 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 축계 발전기(145)가 전력을 생산하도록 제어부(160)에 의해 제어될 수도 있다. If the vessel operates above the designated speed, proceed to step 510. At this time, if the vessel operates at a specified ship speed or higher, the shaft generator 145 may be controlled by the control unit 160 to produce power, as previously described with reference to FIG. 4 .
그러나 만일 지정 선속 이하로 운항한다면, 단계 520에서, 제어부(160)는 메인 엔진(130)이 최적부하 조건에서 지속적으로 동작되고, 하이브리드 선박(110)이 지정 선속으로 운항할 수 있도록, 배터리부(150)에 저장된 전력으로 축계 발전기(145)가 구동되어 추진축(135)에 회전력을 부가하도록 축계 발전기(145)의 동작을 제어한다. However, if it operates below the designated ship speed, in step 520, the control unit 160 operates the battery unit ( The shaft generator 145 is driven with the power stored in 150 to control the operation of the shaft generator 145 to add rotational force to the propulsion shaft 135.
이때, 제어부(160)는 미리 지정된 충전 용량 관리 기준에 따라, 배터리부(150)에 충전된 전력량 중에서 사용처 지정 용량에 해당하는 전력은 제외하고, 자유 사용 용량에 해당되는 전력량만큼만 축계 발전기(145) 구동을 위해 이용되도록 제한할 수 있다. 다만, 하이브리드 선박(110)이 목적지에 도달하기(또는 지정 부하(170a)의 구동 개시 시점)까지의 잔여 항해 시간이 충전 소요 시간보다 큰 경우라면, 제어부(160)는 잔여 항해 시간이 충전 소요 시간과 일치할 때까지는 사용처 지정 용량에 대한 제한없이 배터리부(150)에 저장된 전력이 모두 이용 가능하도록 허용할 수도 있다. At this time, according to the pre-designated charging capacity management standard, the control unit 160 excludes the power corresponding to the usage-specified capacity among the amount of power charged in the battery unit 150, and only controls the shaft generator 145 to the amount of power corresponding to the free use capacity. It can be restricted to be used for driving. However, if the remaining sailing time until the hybrid ship 110 reaches the destination (or the starting point of operation of the designated load 170a) is greater than the charging time, the control unit 160 determines that the remaining sailing time is the charging time. Until it matches, all power stored in the battery unit 150 may be allowed to be used without restrictions on the designated capacity.
다음으로, 도 6에는 미리 지정된 최적 전력 운용 기준에 따라 배터리부(150)와 발전기 엔진 중 하나 이상이 전력 수요처에 전력을 공급하는 전력 운용 시스템의 전력 운용 방법이 도시되어 있다.Next, FIG. 6 shows a power operation method of a power operation system in which one or more of the battery unit 150 and the generator engine supplies power to a power demand source according to a predetermined optimal power operation standard.
도 6을 참조하면, 단계 610에서, 하이브리드 선박(110)의 전력 운용 시스템에 구비되는 제어부(160)는 미리 지정된 최적 전력 운용 기준에 따라 발전기 엔진 유닛(155) 및 배터리부(150)의 동작을 제어하기 위해, 기타 부하(170b)로 규정된 전력 수요처의 구동을 위해 요구되는 잔여 부하량이 미리 지정된 효율 운전 단위값을 만족하는지 여부를 판단한다. Referring to FIG. 6, in step 610, the control unit 160 provided in the power operation system of the hybrid ship 110 operates the generator engine unit 155 and the battery unit 150 according to predetermined optimal power operation standards. For control purposes, it is determined whether the remaining load required for driving the power consumer defined as the other load 170b satisfies a predetermined efficiency operation unit value.
여기서, 최적 전력 운용 기준은 예를 들어, 부하율의 크기에 따라 연료 소모율이 변동되는 발전기 엔진의 특성에 기반하여 설정될 수 있다. 즉, 최적 전력 운용 기준은 전력 수요처에서 요구하는 부하량이 증가하여 발전기 엔진이 최적의 효율로 운전될 수 있는 최적 부하 조건에 따른 효율 운전 단위값에 도달할 때 발전기 엔진이 신규 가동되어 효율 운전 단위값만큼의 부하를 지속적으로 감당하도록 하고, 효율 운전 단위값에 미달되는 잔여 부하는 배터리부(150)에 저장된 전력으로 충당되도록 설정될 수 있다.Here, the optimal power operation standard may be set based on the characteristics of the generator engine, where the fuel consumption rate varies depending on the size of the load factor, for example. In other words, the optimal power operation standard is that when the load required by the power demand increases and reaches the efficiency operation unit value according to the optimal load conditions at which the generator engine can be operated with optimal efficiency, the generator engine is newly started and the efficiency operation unit value is reached. It can be set to continuously handle the load, and the remaining load that falls below the efficiency operation unit value can be covered with the power stored in the battery unit 150.
만일, 효율 운전 단위값을 초과하도록 부하량이 증가하여 발전기 엔진이 신규 가동된 후, 다시 부하량이 효율 운전 단위값 이하로 감소되었다면 발전기 엔진은 가동을 종료하도록 제어될 수 있을 것이다. 이 경우에는, 발전기 엔진 대신에 배터리부(150)에 충전된 전력이 전력 수요처로 공급될 것이다. If the load increases to exceed the efficiency operation unit value and the generator engine is newly started, if the load decreases again below the efficiency operation unit value, the generator engine may be controlled to end operation. In this case, the power charged in the battery unit 150 will be supplied to the power demand source instead of the generator engine.
단계 610의 판단 결과로 잔여 부하량이 효율 운전 단위값을 만족하지 못하면, 단계 620에서, 최적 전력 운용 기준에 따라 제어부(160)는 배터리부(150)에 저장된 전력이 잔여 부하에 따른 전력 수요처에 공급되도록 배터리부(150)의 동작을 제어한다. If the remaining load does not satisfy the efficiency operation unit value as a result of the determination in step 610, in step 620, the control unit 160 supplies the power stored in the battery unit 150 to power demanders according to the remaining load according to the optimal power operation standard. Control the operation of the battery unit 150 as much as possible.
이때, 지정 부하(170a)에 공급할 전력을 안정적으로 확보하기 위해, 제어부(160)는 충전 용량 관리 기준에 따라 배터리부(150)에 충전된 전력량 중에서 자유 사용 용량에 해당하는 전력량의 범위에서 기타 부하(170b)에 전력을 공급하도록 제한할 수 있다. 다만, 하이브리드 선박(110)이 목적지에 도달하기(또는 지정 부하(170a)의 구동 개시 시점)까지의 잔여 항해 시간이 충전 소요 시간보다 큰 경우로서 사용처 지정 용량만큼의 전력을 재충전할 시간이 존재하면, 제어부(160)는 잔여 항해 시간이 충전 소요 시간과 일치할 때까지는 사용처 지정 용량에 대한 제한없이 배터리부(150)에 저장된 전력이 모두 이용 가능하도록 허용할 수도 있다.At this time, in order to stably secure the power to be supplied to the designated load 170a, the control unit 160 loads other loads within the range of the amount of power corresponding to the free use capacity among the amount of power charged in the battery unit 150 according to the charging capacity management standard. It may be limited to supply power to (170b). However, if the remaining navigation time until the hybrid ship 110 reaches the destination (or the start of operation of the designated load 170a) is greater than the charging time, and there is time to recharge the power as the designated capacity of the user, , the control unit 160 may allow all power stored in the battery unit 150 to be used without limitation on the capacity designated for use until the remaining navigation time matches the charging time.
그러나, 단계 610의 판단 결과로 잔여 부하량이 효율 운전 단위값을 만족하면, 단계 620에서, 최적 전력 운용 기준에 따라 제어부(160)는 발전기 엔진이 효율 운전 단위값만큼의 부하를 감당하도록 하기 위해 발전기 엔진이 추가 구동되도록 발전기 엔진 유닛(155)의 동작을 제어한다. However, if the remaining load satisfies the efficiency operation unit value as a result of the determination in step 610, in step 620, according to the optimal power operation standard, the control unit 160 controls the generator engine to handle the load equal to the efficiency operation unit value. The operation of the generator engine unit 155 is controlled so that the engine is further driven.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the present invention has been described above with reference to embodiments, those skilled in the art can modify the present invention in various ways without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. and that it can be changed.
110 : 하이브리드 선박 115 : 윈드 세일
116 : 세일 몸체 117 : 구동부
120 : 기초정보 수집부 125 : 자세 조정부
130 : 메인 엔진 135 : 추진축
140 : 프로펠러 145 : 축계 발전기
150 : 배터리부 155 : 발전기 엔진 유닛
160 : 제어부 170 : 전력 수요처110: Hybrid ship 115: Wind sail
116: sail body 117: driving part
120: Basic information collection unit 125: Attitude adjustment unit
130: main engine 135: propulsion shaft
140: Propeller 145: Shaft generator
150: Battery unit 155: Generator engine unit
160: Control unit 170: Power demand source
Claims (5)
상기 선체에 구비되는 하나 이상의 윈드 세일;
메인 엔진과 프로펠러를 연결하는 추진축에 체결되어, 추진축의 회전력을 이용하여 전력을 생산하거나 상기 추진축에 회전력을 부가하는 축계 발전기; 및
상기 축계 발전기에 의해 발전된 전력이 저장되는 배터리부를 포함하되,
상기 메인 엔진이 최적 부하 조건으로 가동되어 발생되는 제1 추진력과 상기 윈드 세일에 가해진 바람에 의해 발생된 제2 추진력이 합산된 합산 추진력에 따른 상기 선체의 운항 속도가 미리 지정된 지정 선속을 초과하면, 상기 축계 발전기는 상기 운항 속도가 상기 지정 선속보다 초과되도록 하는 초과 추진력만큼의 상기 추진축의 회전력으로 전력을 생산하여 상기 배터리부에 저장하도록 제어부에 의해 동작 제어되는, 하이브리드 선박.hull;
One or more wind sails provided on the hull;
A shaft generator that is coupled to the propulsion shaft connecting the main engine and the propeller and generates power using the rotational force of the propulsion shaft or adds rotational force to the propulsion shaft; and
It includes a battery unit that stores the power generated by the shaft generator,
If the operating speed of the hull according to the combined propulsion force of the first propulsion force generated by the main engine operating under optimal load conditions and the second propulsion force generated by the wind applied to the wind sail exceeds a predetermined designated ship speed, The shaft system generator is operated by a control unit to produce power with a rotational force of the propulsion shaft equal to the excess propulsion force that causes the navigation speed to exceed the designated ship speed and to store the power in the battery unit. A hybrid ship.
상기 선체가 운항하는 각 시점에서 풍향 및 상기 선체의 운항 방향에 관한 기초 정보를 수집하는 기초정보 수집부; 및
상기 기초 정보를 참조하여, 상기 제2 추진력이 상대적으로 최대가 되도록 상기 윈드 세일의 자세를 조정하는 자세 조정부를 더 포함하는, 하이브리드 선박.According to paragraph 1,
A basic information collection unit that collects basic information about wind direction and navigation direction of the hull at each point in time when the hull is sailing; and
With reference to the basic information, a hybrid ship further comprising an attitude adjustment unit that adjusts the attitude of the wind sail so that the second propulsion force is relatively maximum.
상기 제어부는 특정 시점에 가동될 지정 부하가 존재하면, 미리 지정된 충전 용량 관리 기준에 따라 적어도 상기 지정 부하가 가동될 시점에는 상기 지정 부하에 공급할 사용처 지정 용량 이상의 전력이 상기 배터리부에 저장 유지되도록 상기 축계 발전기의 동작을 제어하되,
상기 축계 발전기는 상기 지정 부하의 구동 개시 시점에서 상기 사용처 지정 용량만큼의 전력이 상기 배터리부에 저장되기 위한 충전 소요 시간을 차감한 시점보다 앞선 시점에 상기 배터리부에 저장할 전력의 생산을 개시하도록 제어되는, 하이브리드 선박.According to paragraph 1,
If there is a designated load to be operated at a specific time, the control unit stores and maintains in the battery unit more than the designated load to be supplied to the designated load at least at the time when the designated load is operated according to a pre-designated charging capacity management standard. Control the operation of the shaft generator,
The shaft generator is controlled to start producing power to be stored in the battery unit at a time before the start of operation of the designated load minus the charging time required for the power equivalent to the designated capacity of the user to be stored in the battery unit. A hybrid ship.
상기 선체 내의 전력 수요처에 공급할 전력을 생산하는 발전기 엔진들로 구성된 발전기 엔진 유닛을 더 포함하되,
상기 제어부는 미리 지정된 최적 전력 운용 기준에 따라 전력 수요처에 전력을 공급하도록 상기 발전기 엔진들과 상기 배터리부의 동작을 제어하고,
상기 최적 전력 운용 기준은 전력 수요처에서 요구하는 부하량이 증가되어 미리 지정된 효율 운전 단위값에 도달할 때마다 발전기 엔진이 하나씩 가동 개시되어 전력을 생산하도록 제어하되, 가동 개시된 발전기 엔진은 최적 부하 조건으로 규정된 상기 효율 운전 단위값만큼의 부하량을 지속적으로 감당하도록 동작 제어되고, 상기 효율 운전 단위값에 미달되는 부하량에 대해서는 상기 배터리부에 저장된 전력을 전력 수요처에 공급하도록 설정되며,
전력이 공급될 전력 수요처가 상기 지정 부하가 아닌 경우에는, 배터리부에 저장된 전력 중 사용처 지정 용량을 제외한 전력량 범위에서 공급되도록 설정되는, 하이브리드 선박.According to paragraph 3,
It further includes a generator engine unit composed of generator engines that produce power to be supplied to power consumers in the hull,
The control unit controls the operation of the generator engines and the battery unit to supply power to power consumers according to predetermined optimal power operation standards,
The optimal power operation standard is to control the generator engines to start operation one by one to produce power whenever the load required by the power demand increases and reaches a pre-designated efficiency operation unit value, but the generator engines that have started operation are specified under optimal load conditions. The operation is controlled to continuously handle a load equal to the efficiency operation unit value, and for the load less than the efficiency operation unit value, the power stored in the battery unit is set to supply to the power demand source,
When the power demand source to which power is to be supplied is not the designated load, a hybrid ship is set to be supplied within the power amount range excluding the capacity designated for use among the power stored in the battery unit.
상기 하이브리드 선박이 운항하는 각 시점에서 풍향 및 운항 방향에 관하여 수집된 기초 정보를 참조하여, 윈드 세일에 가해진 바람에 의해 발생된 추진력이 상대적으로 최대가 되도록 상기 윈드 세일의 자세를 조정 제어하는 단계; 및
메인 엔진이 최적 부하 조건으로 가동되어 발생되는 추진력과 상기 윈드 세일에 가해진 바람에 의해 발생된 추진력이 합산된 합산 추진력에 따른 상기 선체의 운항 속도가 미리 지정된 지정 선속을 초과하면, 상기 운항 속도가 상기 지정 선속보다 초과되도록 하는 초과 추진력만큼의 추진축의 회전력으로 전력을 생산하여 배터리부에 저장하도록 축계 발전기의 동작을 제어하는 단계를 포함하되,
특정 시점에 가동될 지정 부하로 미리 지정된 전력 수요처가 존재하면, 미리 지정된 충전 용량 관리 기준에 따라 적어도 상기 지정 부하가 가동될 시점에는 상기 지정 부하에 공급할 사용처 지정 용량 이상의 전력이 상기 배터리부에 저장 유지되도록 상기 축계 발전기의 동작이 제어되고,
상기 축계 발전기는 상기 지정 부하의 구동 개시 시점에서 상기 사용처 지정 용량만큼의 전력이 상기 배터리부에 저장되기 위한 충전 소요 시간을 차감한 시점보다 앞선 시점에 전력의 생산을 개시하도록 제어되는, 컴퓨터-판독 가능 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
A computer program stored on a computer-readable medium for performing a method of operating power for a hybrid vessel, the computer program causing the computer to perform the following steps, the steps comprising:
Adjusting and controlling the attitude of the wind sail so that the propulsion force generated by the wind applied to the wind sail is relatively maximized, with reference to basic information collected regarding wind direction and navigation direction at each point in time when the hybrid ship operates; and
If the sailing speed of the hull according to the combined thrust generated by the main engine operating under optimal load conditions and the thrust generated by the wind applied to the wind sail exceeds the predetermined designated ship speed, the sailing speed is It includes the step of controlling the operation of the shaft generator to generate power with the rotational force of the propulsion shaft as much as the excess propulsion force exceeding the specified linear speed and storing it in the battery unit,
If there is a power demand source pre-designated as a designated load to be operated at a specific time, at least at the time when the designated load is operated according to the pre-designated charging capacity management standard, power greater than the designated capacity to be supplied to the designated load is stored and maintained in the battery unit. The operation of the shaft generator is controlled as much as possible,
The shaft generator is controlled to start producing power at a time before the start of operation of the designated load minus the charging time for storing the power as the designated capacity in the battery unit. A computer program stored on any capable medium.
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KR1020220052353A KR20230152498A (en) | 2022-04-27 | 2022-04-27 | Hybrid ship and power management method thereof |
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KR20200048260A (en) | 2018-10-29 | 2020-05-08 | 대우조선해양 주식회사 | Hybrid propulsion system capable of sailing at optimal efficiency |
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- 2022-04-27 KR KR1020220052353A patent/KR20230152498A/en unknown
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