WO2015012448A1 - 소수력 복합 발전 시스템 - Google Patents

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WO2015012448A1
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임용훈
이재용
이동현
강새별
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한국에너지기술연구원
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Abstract

본 발명은 소수력 복합 발전 시스템에 관한 것으로, 지표면에서 일정 깊이(h)에 위치하는 제1 저장조; 상기 일정 깊이(h)의 높이 차를 이용한 소수력 발전부; 상기 소수력 발전부와 독립적으로 운영되며, 발전 폐열을 이용하여 상기 제1 저장조의 물을 스팀 형태로 증발시켜 상기 제1 저장조의 저장 공간을 확보, 소수력 발전을 가능하게 하는 열병합 발전부를 포함한다.

Description

【명세서】
【발명의 명칭】
소수력 복합 발전 시스템
【기술분야】
본 발명은 소수력 복합 발전 시스템에 관한 것으로, 특히 위치에너지에 기반 하는 소수력 발전 시스템을 도입하여, 단속적으로 발생하는 신재생 에너지를 일정 부분 저장하여 지속적인 발전을 할 수 있도록 함으로써, 기존의 신재생 에너지 발 전의 문제점을 완화하고, 열병합 발전시 발생하는 폐열을 소수력 발전에 필요한 위 치에너지 확보에 효과적으로 활용할 수 있는 소수력 복합 발전 시스템에 관한 것이 다.
【배경기술】
일반적으로, 수력발전은 물의 흐름에 따른 낙차현상을 이용하여 발전을 행하 는 것으로서, 규모에 따라 하천의 댐에 구성되는 이른바 대용량 수력발전 시스템 과, 소하천과 농수로 및 각종 수처리 시설 등에 구성되는 소용량 수력발전 시스템 (이하, 소수력 발전 시스템으로 칭함)으로 구분될 수 있다.
여기서, 대용량 수력 발전 시스템은 발전용량은 크지만, 대규모의 댐과 함께 구성되어야 하므로 시설 가능 지역이 극히 제한적이다.
반면에, 소수력 발전 시스템은 대용량 수력 발전 시스템과 달리, 주변 자연 환경에 대하여 큰 영향을 미치지 않으며, 설비가 비교적 간단하기 때문에 친환경 에너지원으로서 새롭게 주목받고 있다.
특히, 정수 처리장과 같은 수처리 시설에 소수력 발전 시스템을 도입하는 경 우에는, 자연하천에서보다 설비 구성이 용이하고, 수처리 시설의 가동에 필요한 동 력을 확보할 수 있는 등 많은 장점이 있다.
그러나, 수처리 시설에 갖추어진 소수력 발전 시스템의 발전량은 용수의 유 동량과 용수 유도관의 낙차 등의 요인에 의해 좌우되는 반면, 수처리 시설에서의 용수 유동량은 제한적일 수밖에 없으며, 용수 유도관 또한, 수처리 시설 본래의 목 적에 부합되는 범위를 벗어나도록 변형될 수 없는 문제점이 있다.
즉, 수처리 시설에 갖추어진 소수력 발전 시스템은 수처리 시설의 고유목적 을 저해하지 않는 한도내에서 그 구성이 이루어지는 만큼, 제한된 조건하에서 최대 한의 발전 효율을 기대하기 어려운 문제점이 있었다.
또한, 기존의 열병합 발전 시스템은 연간 운영상에서 열부하의 계절간 편차 가 심해, 하절기에는 발생하는 폐열을 효과적으로 활용할 수 있는 수요처가 없는 경우, 발생하는 폐열을 버리거나, 혹은 열병합 발전설비의 가동을 중단하여 에너지 이용 효율이 높은 열병합 발전설비의 효과적인 운영이 어려운 문제점이 있었다. 이에, 열병합 발전 시스템의 운영효율 개선을 통한 편익 증대의 필요성, 그 리고 단속적인 에너지 생산 특성으로 예측 가능한 에너지 공급이 어려운 신재생에 너지 발전 기술의 단점 개선을 위해 상기 단점을 상호 보완할 수 있는 복합 발전 시스템 개발의 필요성이 대두되었다.
또한, 기존의 열병합 발전 시스템과 신재생 에너지 기술과의 하이브리드 복 합 발전 시스템으로는 연료전지 마이크로 터빈 하이브리드 시스템, 연료전지 스털 링 엔진 하이브리드 시스템, 연료전지 가스엔진 하이브리드 시스템, 풍력 열병합 발전 하이브리드 시스템 등 다양한 신재생 에너지 기술별, 열병합 발전 원동기 형 식별 조합이 시도되어 왔으나, 외기의 조건에 따라 예측하기 어려운 단속적인 에너 지 공급이 이루어지는 신재생 에너지원의 특성상 기존의 열병합 발전 시스템과의 시스템 구성에서 기존 방식을 대체할 만큼의 우수한 비용, 편익 개선이 이루어지지 않고 있는 문제점이 있었다.
한편, 정수 처리장과 같은 수처리 시설에서 용수를 활용하여 발전작용 및 약 품 흔화작용을 복합적으로 수행하는 소수력 복합 발전 시스템이 개발되어 특허 10- 2013-0037829호 [공개번호]로 출원된 바 있다.
또한, 신재생 에너지 (New Renewable Energy)를 이용한 복합 발전 시스템이 개발되어 특허 10-2012-0103777호 [공개번호]로 출원된 바 있다.
그러나, 상기 출원들로는 상기 문제점들을 해결할 수 없었으며, 상기 문제점들을 해결할 수 있는 발전 시스템은 없었다.
【발명의 상세한 설명】
【기술적 과제】
본 발명은 상기 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 위치에너지에 기반 하는 소수력 발전 시스템과 다량의 폐열의 활용이 가능한 열병합 발전 시스템과의 병합 운전을 통해, 단속적으로 발생하는 신재생 에너지를 일정 부분 저장하여 지속 적인 발전을 할 수 있도록 함으로써, 기존의 신재생 에너지 발전의 문제점을 완화 함과 동시에, 열병합 발전시 발생하는 다량의 폐열을 소수력 발전에 필요한 위치에 너지 확보에 효과적으로 활용하여 에너지 이용 효율을 극대화할 수 있는 소수력 복 합 발전 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
【기술적 해결방법】 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 소수력 복합 발전 시스템은 지표면에 서 일정 깊이 (h)에 위치하는 제 1 저장조; 상기 일정 깊이 (h)의 높이 차를 이용한 소수력 발전부; 상기 소수력 발전부와 독립적으로 운영되며, 발전 폐열을 이용하여 상기 제 1 저장조의 물을 스팀 형태로 증발시켜 상기 제 1 저장조의 저장 공간을 확 보, 소수력 발전을 가능하게 하는 열병합 발전부를 포함한다.
그리고, 본 발명의 소수력 복합 발전 시스템은 열병합 발전 폐열을 이용하여 상기 게 1 저장조의 물을 스팀으로 전환하는 열 교환기; 상기 소수력 발전부에서의 소수력 발전 후, 상기 제 1 저장조에 저장되어 있는 물을 증발시켜 상부로 이송시킴 으로써, 지상으로부터 물을 추가 유입하여 추가적인 소수력 발전이 가능하도록 하 는 스팀 이송관; 지상으로 이송된 스팀을 응축시키고, 이때 방출되는 웅축 잠열과 웅축된 액체 상태의 물이 가진 헌열을 이용하여 열 에너지를 저장하도록 하는 제 2 저장조를 추가로 포함한다.
상기 제 2 저장조는 상기 열 교환기로부터 공급된 스팀을 응축하는 웅축부; 상기 웅축부의 일측으로 공급된 상기 스팀이 시수와의 열교환을 통해 웅축된 후 배 출되는 게 1 배출구; 상기 웅축부의 일측으로 공급되는 상기 시수와 상기 스팀과의 열교환 과정에서 상기 웅축 잠열을 회수하여 승온되는 온수가 배출되는 제 2 배출 구; 상기 제 1 배출구로부터 배출되는 웅축수 및 상기 제 2 배출구로부터 배출되는 상기 승온된 온수가 저장되는 저장부를 포함한다.
또한, 상기 웅축부는 스팀과 물간의 열교환기로 구성되는 것이 바람직하며, 투관형 (透管型) (Shel l and Tube) 혹은 판형 열교환 형식 등의 열교환기가 바람직하 나, 다양한 형태의 열교환기가 적용될 수도 있다. 또한, 본 발명은 인근에 설치되는 신재생 발전설비에서 단속적으로 생산되는 전력을 공급받는 인버터 방식의 펌프를 가동하여 상기 계 1 저장조의 물을 지상으로 배출시키기 위해 상기 제 1 저장조의 일측에 설치되는 제 1 펌프와 물 배출관을 추가 로 포함한다.
그리고, 본 발명은 상기 제 1 저장조의 공간이 확보되면, 지상의 상수도 흑은 공급 가능한 물을 낙하시켜 높이 h에 해당하는 전력을 생산 공급할 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 열병합 발전부는 상기 소수력 발전부와 독립적으로 운전되어, 발전과 함께 폐열을 생산할 수 있으며, 상기 폐열을 이용하여 상기 제 1 저장조에 저장되어 있는 물의 일부를 스팀으로 전환하고, 상기 스팀의 상승력을 이 용하여 상기 전환된 스팀을 지표면, 혹은 지면에 위치하는 상기 제 2 저장조로 이송 함으로써, 상기 게 1 저장조의 추가 발전을 위한 저장 공간을 확보한다.
본 발명에 따르면, 상기 제 2 저장조는 일종의 축열조로서, 상기 열병합 발전 부에서 발생한 폐열을 흡수하여 이송되는 스팀과 열교환하여 상기 스팀의 웅축 잠 열을 회수하여 온수를 생산, 저장하고, 잠열을 뺏기고 액체 상태로 전환된 또 다른 온수 또한 저장하여 열 에너지 공급이 가능하도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 폐열을 이용한 상기 제 1 저장조의 저장공간 확보의 또 다른 방안 으로, 인근에 위치하는 유효한 신재생 발전원으로부터 공급되는 전력 (단속적으로 발생)으로 가동되는 인버터 방식의 펌프로 상기 제 1 저장조의 물을 지표면으로 이 송, 배출시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 소수력 발전부에서의 소수력 발전은, 상기 게 1 저장 조의 유효 공간이 확보될 경우, 언제라도 지상으로부터 물을 유입하여 기 확보된 높이만큼의 위치에너지에 해당하는 발전이 가능하다.
본 발명은 상기 열병합 발전부에서의 열병합 발전 폐열을 이용하여, 생산, 이송되는 스팀과 상기 제 2 저장조에 저장되어 있는 온수, 혹은 외부로부터 공급되 는 시수와의 열교환을 통해 상기 스팀의 응축 잠열을 회수하여, 상기 제 2 저장조에 축열하고, 웅축된 물, 또한 상기 제 2 저장조로 유입함으로써, 상기 스팀의 웅축 잠 열과 상기 웅축된 액체 상태의 물이 가진 헌열을 모두 회수, 활용하도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 본 발명의 소수력 복합 발전 시스템의 인근에 위치하는 유효한 신재생 에너지원을 이용하여 인버터 방식의 펌프에 전력을 공급하여, 상기 제 1 저 장조에 저장되어 있는 물을 지표면으로 배출함으로써, 소수력 발전의 발전 포텐셜 을 확보하며, 상기 물 배출 방식은 상기 열병합 발전부에서의 열병합 발전의 폐열 을 이용한 물 배출 방식과는 독립적으로 운영된다.
상기 게 1 저장조는 단속적으로 발생하는 신재생 발전원으로부터 생산되는 전 력으로 인버터 방식의 됨프를 구동하여, 지상으로부터 유입 가능한 물 저장공간을 확보함으로써, 일정 기간 동안 지속적인 발전이 가능하도록 하는 전력 저장의 역할 을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 열교환기는 상기 제 1 저장조의 액체 상태의 물과 열병합 발전과정에서 생산되는 배출가스간 물 -공기 열교환을 목적으로 하며, 투관형 (透管型) (Shel l and Tube) 혹은 판형 열교환 형식의 열교환기가 바람직하나, 다양한 형태의 열교환기가 적용될 수 있다.
【유리한 효과】 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명은 열병합 발전부의 운전시, 특히 하절기 에 많이 발생하는 폐열을 이용하여 소수력 발전 시스템 발전 포텐셜을 부가적으로 활용할 수 있는 방안이 마련되므로, 열병합 발전 시스템의 연간 운영성이 대폭 개 선되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 폐열을 이용하여 이용도가 매우 높은 고급 에너지인 전력을 추가 생산할 수 있는 효과적인 방안 마련을 통해 운영 효율뿐 아니라, 운전비용 편 익도 크게 개선하는 효과가 있다.
더 나아가, 본 발명은 폐열을 이용하여 상부로 이송시킨 스팀의 열 에너지를 버리지 않고, 다시 회수, 축열하여 재사용할 수 있으므로 단순한 추가 발전 효과뿐 아니라, 열 에너지 또한, 최대한 활용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 소수력 발전을 통한 전력 저장기능의 부가를 통해 신재생 에너지 발전원의 전력공급 활용성을 크게 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
【도면와 간단한 설명】
도 1은 본 발명의 소수력 복합 발전 시스템의 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 제 2 저장조의 구성을 도시한 도면 .
【발명의 실시를 위한 최선의 형태】
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면들을 참조하여 상세히 설명한 다.
도 1은 본 발명의 소수력 복합 발전 시스템의 구성을 도시한 도면이고, 도 2 는 본 발명에 따른 제 2 저장조의 구성을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 소수력 복합 발전 시스템은 지표면에서 일정 깊이 (h)에 위치하는 제 1 저장조 (140), 상기 일정 깊이 (h)의 높이 차를 이용한 소수력 발전부 (200), 상기 소수력 발전부 (200)와 독립적으로 운영되며, 발전 폐열 을 이용하여 상기 제 1 저장조 (140)의 물을 스팀 형태로 증발시켜 상기 게 1 저장 조 (140)의 저장 공간을 확보, 소수력 발전을 가능하게 하는 열병합 발전부 (300)를 포함한다.
그리고, 본 발명의 소수력 복합 발전 시스템은 열병합 발전 폐열을 이용하여 상기 게 1 저장조 (140)의 물을 스팀으로 전환하는 열 교환기 (150), 상기 소수력 발 전부 (200)에서의 소수력 발전 후, 상기 제 1 저장조 (140)에 저장되어 있는 물을 증 발시켜 상부로 이송시킴으로써 , 지상으로부터 물을 추가 유입하여 추가적인 소수력 발전이 가능하도록 하는 스팀 이송관 (160), 지상으로 이송된 스팀을 웅축시키고, 이때 방출되는 웅축 잠열과 응축된 액체 상태의 물이 가진 헌열을 이용하여 열 에 너지를 저장하도록 하는 게 2 저장조 (400)를 추가로 포함한다.
또한, 본 발명의 소수력 복합 발전 시스템은 인근에 설치되는 신재생 발전설 비 (예 : 태양광, 풍력 등)에서 단속적으로 생산되는 전력을 공급받는 인버터 방식의 펌프를 가동하여 상기 게 1 저장조 (140)의 물을 지상으로 배출시키기 위해 상기 제 1 저장조 (140)의 일측에 설치되는 제 1 펌프 (125)와 물 배출관 (130)을 추가로 포함한 다.
부연 설명하자면 다음과 같다.
상기 제 2 저장조 (400)는 상기 열 교환기 (150)로부터 공급된 스팀을 웅축하는 응축부 (430); 상기 웅축부 (430)의 일측으로 공급된 상기 스팀이 시수 (city wate -r)(110)와의 열교환을 통해 웅축된 후 배출되는 제 1 배출구 (410); 상기 응축부 (430)의 일측으로 공급되는 상기 시수 ( 110)와 상기 스팀과의 열교환 과정에서 상기 웅축 잠열을 회수하여 승온되는 온수가 배출되는 계 2 배출구 (420) ; 상기 제 1 배출 구 (410)로부터 배출되는 응축수 및 상기 제 2 배출구 (420)로부터 배출되는 상기 승 은된 온수가 저장되는 저장부 (440)를 포함한다.
배관 ( 120)은 소수력 터빈으로 유입되는 물의 통로의 역할을 하며, 제 2 펌 프 ( 145)는 상기 게 1 저장조 ( 140)의 물을 상기 열 교환기 ( 150)로 배출시키는 역할을 한다.
또한, 상기 웅축부 (430)는 스팀과 물간와 열교환기 (미도시 )로 구성되는 것이 바람직하며, 투관형 (透管型) (Shel l and Tube) 흑은 판형 열교환 형식 등의 열교환 기가 바람직하나, 다양한 형태의 열교환기가 적용될 수도 있다.
상기 소수력 발전부 (200)에서의 소수력 발전은, 상기 제 1 저장조 ( 140)의 유 효 공간이 확보될 경우, 언제라도 지상으로부터 물을 유입하여 기 확보된 높이만큼 의 위치에너지에 해당하는 발전이 가능하다.
본 발명은, 상기 열병합 발전부 (300)에서의 열병합 발전 폐열을 이용하여, 생산, 이송되는 스팀과 상기 게 2 저장조 (400)에 저장되어 있는 온수, 혹은 외부로 부터 공급되는 시수 ( 110)와의 열교환을 통해 상기 스팀의 응축 잠열을 회수하여, 상기 제 2 저장조 (400)에 축열하고, 웅축된 물, 또한 상기 제 2 저장조 (400)로 유입 함으로써, 상기 스팀의 응축 잠열과 상기 웅축된 액체 상태의 물이 가진 헌열을 모 두 회수, 활용하도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 본 발명의 소수력 복합 발전 시스템의 인근에 위치하는 유효한 신재생 에너지원 (예: 태양광, 풍력 등)을 이용하여 인버터 방식의 펌프에 전력을 공급하여, 상기 제 1 저장조 ( 140)에 저장되어 있는 물을 지표면으로 배출함으로써, 소수력 발전의 발전 포텐셜을 확보하며, 상기 물 배출 방식은 상기 열병합 발전부 (300)에서의 열병합 발전의 폐열을 이용한 물 배출 방식과는 독립적으로 운영된다. 상기 제 1 저장조 ( 140)는 단속적으로 발생하는 신재생 발전원 ( 100)으로부터 생산되는 전력으로 인버터 방식의 펌프를 구동하여, 지상으로부터 유입 가능한 물 의 저장공간을 확보함으로써, 일정 기간 동안 지속적인 발전이 가능하도록 하는 전 력 저장의 역할을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 열교환기 ( 150)는 상기 게 1 저장조 ( 140)의 액체 상태의 물과 열병합 발 전과정에서 생산되는 배출가스간 물 -공기 열교환을 목적으로 하며 , 투관형 (透管 型) (Shel l and Tube) 혹은 판형 열교환 형식의 열교환기가 바람직하나, 다양한 형 태의 열교환기가 적용될 수 있다.
상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 동작 과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 제 1 저장조 ( 140)의 공간이 확보되면, 지상의 상수도 흑은 지표면에 저 장된 공급 가능한 물을 낙하시켜 상기 소수력 발전부 (200)를 통해 높이 h에 해당하 는 전력을 일정 기간동안 지속적으로 생산 공급할 수 있다.
상기 열병합 발전부 (300)는 상기 소수력 발전부 (200)와 독립적으로 운전되 며, 발전과 함께 폐열을 동시에 생산할 수 있으므로, 배출가스가 가진 폐열을 이용 하여 상기 제 1 저장조 ( 140)에 저장되어 있는 물의 일부를 열교환기로 유입하여 열 교환함으로써 스팀으로 전환하고, 이 전환된 스팀의 상승력을 이용하여 상기 전환 된 스팀을 지표면에 위치하는 상기 게 2 저장조 (400)로 이송함으로써, 상기 게 1 저 장조 ( 140)의 추가 발전을 위한 저장 공간을 확보한다.
이때, 상기 스팀의 상승력을 이용한 이송을 통해 별도의 펌프 가동에 소요되 는 추가 동력이 불필요하게 되므로 효과적인 물의 이송이 가능한 특징을 갖는다. 상기 제 2 저장조 (400)는 일종의 축열조로서, 상기 열병합 발전부 (300)에서 발생한 폐열을 흡수하여 이송되는 스팀과 열교환하여 스팀의 웅축 잠열을 회수하여 온수를 생산, 저장함과 동시에, 잠열을 뺏기고 액체 상태로 전환된 스팀 웅축수는 여전히 이용 가능한 헌열을 보유하고 있으므로, 이 또한 회수, 저장함으로써, 효율 적인 열 에너지 공급이 가능하도록 하는 것을 특징으로 한다.
보다 상세하게 설명하자면, 상기 제 2 저장조 (400)는 상기 열 교환기 ( 150)로 부터 공급된 스팀을 웅축하는 웅축부 (430), 상기 웅축부 (430)를 거쳐 배출되는 고 온의 스팀 웅축수 및 승온된 온수를 저장하여 열 에너지 공급에 활용하도록 하는 저장부 (440)로 구성된다.
또한, 상기 제 2 저장조 (400)는 상기 응축부 (430)의 일측으로 공급된 스팀이 타측으로 공급되는 상온의 시수 ( 110)와의 열교환을 통해 웅축된 후 배출되는 제 1 배출구 (410), 상기 웅축부 (430)의 타측으로 공급되는 시수 ( 110)와 상기 스팀과의 열교환을 통해 응축 잠열을 회수하여 승온된 온수가 배출되는 제 2 배출구 (420)를 추가로 포함한다.
따라서, 상기 저장부 (440)에서는 스팀의 웅축수와 스팀과의 열교환을 통해 일정 온도로 승온된 온수가 흔합되어 최종 저장, 활용되는 특징을 갖는다.
폐열을 이용한 상기 게 1 저장조 ( 140)의 저장공간 확보의 또 다른 방안으로, 인근에 위치하는 유효한 신재생 발전원 ( 100)으로부터 공급되는 전력 (단속적으로 발 생)으로 가동되는 인버터 방식의 펌프로 상기 제 1 저장조 (140)의 물을 지표면으로 이송, 배출시키는 것을 특징으로 하며, 결과적으로, 상기 소수력 발전부 (200)에서 의 소수력 발전은, 지상으로부터, 폐열을 이용한 상기 게 1 저장조 (140)의 물 배출, 혹은 신재생 발전원 (100)을 이용한 펌프의 가동을 통한 상기 제 1 저장조 (140)의 물 배출을 통해 확보되는 상기 제 1 저장조 (140)의 유효 공간으로 물을 유입하여 기 확 보된 높이만큼의 위치에너지에 해당하는 발전이 가능한 특징을 갖는다.
【부호의 설명】
100 : 신재생 발전원 110 시수
120 : 배관 130 물 배출관
140 : 제 1 저장조 150 : 열 교환기
160 : 스팀 이송관 200 : 소수력 발전부
300 : 열병합 발전부 400 : 제 2 저장조

Claims

【청구의 범위】
【청구항 1】
지표면에서 일정 깊이 (h)에 위치하는 제 1 저장조 ;
상기 일정 깊이 (h)의 높이 차를 이용한 소수력 발전부;
상기 소수력 발전부와 독립적으로 운영되며, 발전 폐열을 이용하여 상기 제 1 저장조의 물을 스팀 형태로 증발시켜 상기 제 1 저장조의 저장 공간을 확보, 소수력 발전을 가능하게 하는 열병합 발전부;
를 포함하는 소수력 복합 발전 시스템 .
【청구항 2]
제 1항에 있어서,
열병합 발전 폐열을 이용하여 상기 제 1 저장조의 물을 스팀으로 전환하는 열 교환기;
상기 소수력 발전부에서의 소수력 발전 후, 상기 제 1 저장조에 저장되어 있 는 물을 증발시켜 상부로 이송시킴으로써, 지상으로부터 물을 추가 유입하여 추가 적인 소수력 발전이 가능하도록 하는 스팀 이송관;
지상으로 이송된 스팀을 웅축시키고, 이때 방출되는 응축 잠열과 웅축된 액 체 상태의 물이 가진 헌열을 이용하여 열 에너지를 저장하도록 하는 제 2 저장조; 를 추가로 포함하는 소수력 복합 발전 시스템 .
【청구항 3】 제 2항에 있어서,
상기 제 2 저장조는
상기 열 교환기로부터 공급된 스팀을 웅축하는 응축부;
상기 웅축부의 일측으로 공급된 상기 스팀이 시수와의 열교환을 통해 응축된 후 배출되는 제 1 배출구;
상기 응축부의 일측으로 공급되는 상기 시수와 상기 스팀과의 열교환 과정에 서 상기 응축 잠열을 회수하여 승온되는 온수가 배출되는 제 2 배출구;
상기 제 1 배출구로부터 배출되는 응축수 및 상기 제 2 배출구로부터 배출되는 상기 승온된 온수가 저장되는 저장부;
를 포함하는 소수력 복합 발전 시스템 .
【청구항 4】
제 1항에 있어서,
인근에 설치되는 신재생 발전설비에서 단속적으로 생산되는 전력을 공급받는 인버터 방식의 펌프를 가동하여 상기 게 1 저장조의 물을 지상으로 배출시키기 위해 상기 제 1 저장조의 일측에 설치되는 제 1 펌프와 물 배출관을 추가로 포함하는 소수 력 복합 발전 시스템 .
【청구항 5]
제 1항에 있어서,
상기 제 1 저장조의 공간이 확보되면, 지상의 상수도 흑은 공급 가능한 물을 낙하시켜 높이 h에 해당하는 전력을 생산 공급할 수 있는 소수력 복합 발전 시스 템 .
【청구항 6]
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 열병합 발전부는 상기 소수력 발전부와 독립적으로 운전되어, 발전과 함께 폐열을 생산할 수 있으며, 상기 폐열을 이용하여 상기 제 1 저장조에 저장되어 있는 물의 일부를 스팀으로 전환하고, 상기 스팀의 상승력을 이용하여 상기 전환된 스팀을 지표면, 흑은 지면에 위치하는 상기 게 2 저장조로 이송함으로써, 상기 제 1 저장조의 추가 발전을 위한 저장 공간을 확보하는 소수력 복합 발전 시스템 .
【청구항 7】
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 제 2 저장조는 상기 열병합 발전부에서 발생한 폐열을 흡수하여 이송되 는 스팀과 열교환하여 상기 스팀의 응축 잠열을 회수하여 온수를 생산, 저장하고, 상기 웅축 잠열을 뺏기고 액체 상태로 전환된 또 다른 온수를 저장함으로써, 열 에 너지 공급이 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 소수력 복합 발전 시스템 .
【청구항 8】
제 1항에 있어서,
폐열을 이용한 상기 제 1 저장조의 저장공간 확보의 또 다른 방안으로, 인근 의 유효한 신재생 발전원으로부터 공급되는 전력으로 가동되는 인버터 방식의 펌프 로 상기 게 1 저장조의 물을 지표면으로 이송, 배출시키는 것을 특징으로 하는 소수 력 복합 발전 시스템 .
【청구항 9】
제 1항에 있어서, .
상기 소수력 발전부에서의 소수력 발전은, 상기 제 1 저장조의 유효 공간이 확보될 경우, 언제라도 지상으로부터 물을 유입하여 기 확보된 높이만큼의 위치에 너지에 해당하는 발전이 가능한 것을 특징으로 하는 소수력 복합 발전 시스템.
【청구항 10】
제 1항 또는 게 2항에 있어서,
상기 열병합 발전부에서의 열병합 발전 폐열을 이용하여, 생산, 이송되는 스 팀과 상기 제 2 저장조에 저장되어 있는 온수, 흑은 외부로부터 공급되는 시수와의 열교환을 통해 상기 스팀의 응축 잠열을 회수하여, 상기 제 2 저장조에 축열하고, 응축된 물, 또한 상기 제 2 저장조로 유입함으로써, 상기 스팀의 응축 잠열과 상기 웅축된 액체 상태의 물이 가진 헌열을 모두 회수, 활용하도록 하는 것을 특징으로 하는 소수력 복합 발전 시스템 .
【청구항 11】
제 1항에 있어서 상기 소수력 복합 발전 시스템의 인근에 위치하는 유효한 신재생 에너지원을 이용하여 인버터 방식의 펌프에 전력을 공급하여, 상기 계 1 저장조에 저장되어 있 는 물을 지표면으로 배출함으로써, 소수력 발전의 발전 포텐셜을 확보하는 것을 특 징으로 하는 소수력 복합 발전 시스템 .
【청구항 12】
제 11항에 있어서,
상기 물 배출 방식은 상기 열병합 발전부에서의 열병합 발전의 폐열을 이용 한 물 배출 방식과는 독립적으로 운영되는 것을 특징으로 하는 소수력 복합 발전 시스템
【청구항 13】
제 1항에 있어서,
상기 제 1 저장조는 단속적으로 발생하는 신재생 발전원으로부터 생산되는 전 력으로 인버터 방식의 펌프를 구동하여, 지상으로부터 유입 가능한 물 저장공간을 확보함으로써 일정 기간 동안 지속적인 발전이 가능하도록 하는 전력 저장의 역할 을 갖는 것을 특징으로 하는 소수력 복합 발전 시스템.
【청구항 14]
거 U항 또는 제 2항에 있어서,
상기 열교환기는 상기 제 1 저장조의 액체 상태의 물과 열병합 발전과정에서 생산되는 배출가스간 물—공기 열교환을 목적으로 하며, 투관형 (透管型) (Shel l and Tube) 흑은 판형 열교환 형식의 열교환기가 바람직하나, 다양한 형태의 열교환기가 적용될 수 있는 소수력 복합 발전 시스템 .
【청구항 15】
제 3항에 있어서,
상기 웅축부는 스팀과 물간의 열교환기로 구성되는 것이 바람직하며, 투관 형 (透管型) (Shel l and Tube) 혹은 판형 열교환 형식 등의 열교환기가 바람직하나, 다양한 형태의 열교환기가 적용될 수도 있는 소수력 복합 발전 시스템.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101453046B1 (ko) * 2013-09-10 2014-10-23 한국에너지기술연구원 삼중발전에 의한 에너지 공급 시스템
KR101566712B1 (ko) 2014-08-21 2015-11-13 권오규 수력과 증기 및 공기를 이용한 발전시스템

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003095802A1 (en) * 2002-05-14 2003-11-20 Efthimios Angelopoulos Combined desalt-hydroelectric power plant
KR20070001009A (ko) * 2005-06-28 2007-01-03 한국신태양에너지 주식회사 풍력 및 소수력 병합발전장치
KR20100000987U (ko) * 2008-07-21 2010-01-29 김환귀 태양광 발전을 이용한 수력발전
KR20120014999A (ko) * 2010-08-11 2012-02-21 김명신 태양열과 수력을 이용한 발전장치
KR20120110714A (ko) * 2011-03-30 2012-10-10 임영미 저수조 수력발전 시스템

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002089209A (ja) * 2000-09-07 2002-03-27 Hideo Komatsu ガスタービン‐水力コンバインド発電装置
KR20100010429A (ko) * 2008-07-22 2010-02-01 권오석 폐수와 폐열을 활용한 수력발전과 태양열을 이용한 에너지절감의 급탕 및 난방 시스템

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003095802A1 (en) * 2002-05-14 2003-11-20 Efthimios Angelopoulos Combined desalt-hydroelectric power plant
KR20070001009A (ko) * 2005-06-28 2007-01-03 한국신태양에너지 주식회사 풍력 및 소수력 병합발전장치
KR20100000987U (ko) * 2008-07-21 2010-01-29 김환귀 태양광 발전을 이용한 수력발전
KR20120014999A (ko) * 2010-08-11 2012-02-21 김명신 태양열과 수력을 이용한 발전장치
KR20120110714A (ko) * 2011-03-30 2012-10-10 임영미 저수조 수력발전 시스템

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