WO2017090791A1 - 부유식 파력 발전장치 및 이를 갖는 복합 발전시스템 - Google Patents

부유식 파력 발전장치 및 이를 갖는 복합 발전시스템 Download PDF

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WO2017090791A1
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buoyancy body
power generation
floating
wave
auxiliary buoyancy
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PCT/KR2015/012727
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홍기용
이강수
최종수
김경환
손정민
박세완
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한국해양과학기술원
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    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the present invention relates to a floating wave power generation apparatus and a combined power generation system having the same, and more particularly, by applying an electrical resistance to the auxiliary buoyancy body in an emergency to attenuate the movement speed of the auxiliary buoyancy body, to ensure the stability of the behavior of the offshore structure
  • the present invention relates to a floating wave power generation apparatus capable of floating and a combined power generation system having the same.
  • Ocean wave energy In general, the ocean wave energy (Ocean wave energy) can be said to be infinite clean energy that is not depleted no matter how used together with solar energy.
  • the recent wave power generation system is composed of a buoyancy body installed in a floating state on the sea surface, and a wave power generation unit for generating the vertical kinetic energy of the door buoyancy body installed in the offshore structure into electrical energy.
  • the conventional wave power generation system has a problem that when the typhoon occurs, the period and size of the wave reaches a dangerous level, there is a problem that the offshore structure installed buoyancy body is severely flow, which causes damage and loss of various equipment of the offshore structure There was a concern.
  • An object of the present invention is to reduce the flow of offshore structures while maintaining the power generation of electrical energy by applying electrical resistance to the auxiliary buoyancy body to attenuate the movement speed of the auxiliary buoyancy body when the period and height of the wave reaches a dangerous level.
  • An object of the present invention is to provide a floating wave power generation device capable of securing the stability of behavior and a complex power generation system having the same.
  • another object of the present invention is to provide a floating wave power generation apparatus and a combined power generation system having the same by increasing the power generation operation rate, and further improve the power generation efficiency by implementing power generation using wave power and power generation using wind power at the same time.
  • the main buoyant body arranged in a plurality along the center or the edge of the offshore structure, floating up and down by waves in a state floating on the sea surface, and the edge of the offshore structure
  • a plurality is arranged along the set interval
  • the auxiliary buoyancy body floating up and down by wave force in a floating state on the sea surface, and connected to the upper flow axis of the main buoyancy body and the auxiliary buoyancy body, vertical by vertical flow
  • it comprises a power converter.
  • the auxiliary buoyancy body is arranged at equal intervals along the edge of the marine structure, and when the period and magnitude of the wave exceeds the set range, at the same time the load on the vertical flow axis of the auxiliary buoyancy body It is preferred to work.
  • the marine structure may have a horizontal rectangular frame shape, and the auxiliary buoyancy body may be disposed at each vertex of the marine structure.
  • the power converter is set in the emergency range assuming that the period and magnitude of the wave is a dangerous level, the load is applied to the flow axis of the auxiliary buoyancy body when the period and magnitude of the measured wave is within the emergency range.
  • the maximum flow can be stopped to stop the flow up and down.
  • the wave power generation unit is installed in the offshore structure, the stator and the coil is wound therein, the magnetic body is installed in the state that is installed to be movable inside the stator, the coil through the vertical linkage with the flow shaft It can be provided with a mover for generating an induction current.
  • the power converter may be further connected to the sensing unit for specifying the period and the magnitude of the wave.
  • the power converter may receive the detection signal of the sensing unit, and a control unit for manual control or automatic control may be further electrically connected.
  • a guide for guiding the outside of the main buoyancy body and the auxiliary buoyancy body vertically may be further provided.
  • the composite power generation system having a floating wave power generation apparatus is arranged in a plurality along the center or circumference of the marine structure, the main buoyant body floating up and down by waves in a state floating on the sea surface And an auxiliary buoyancy body arranged along the periphery of the marine structure and floating up and down by wave force in a floating state on the sea surface, and connected to an upper flow shaft of the main buoyancy body and the auxiliary buoyancy body, Wave generation unit for converting the vertical kinetic energy into electrical energy, and if the period and magnitude of the wave exceeds the set range, the electrical load is applied to the vertical flow axis of the auxiliary buoyancy body to control the flow of the auxiliary buoyancy body
  • the resistance of the auxiliary buoyancy is reduced by applying an electrical resistance to the auxiliary buoyancy, thereby reducing the flow of the offshore structure while maintaining the power generation of electrical energy. It has the effect to secure.
  • FIG. 1 is a front view for showing a floating wave power generation apparatus according to the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged view illustrating main parts of FIG. 1.
  • Figure 3 is a plan view for showing a floating wave power generation apparatus according to the present invention.
  • Figure 4 is a front view for showing a combined power generation system having a floating wave power generation apparatus according to the present invention.
  • the present invention is not limited to the embodiments disclosed herein, but may be embodied in various different forms, and the present embodiments only make the disclosure of the present invention complete, and those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. It is provided to fully inform the person having the scope of the invention, which is defined only by the scope of the claims.
  • FIG. 1 is a front view for showing a floating wave power generation apparatus according to the present invention
  • Figure 2 is an enlarged view of the main portion according to Figure 1
  • Figure 3 is a plan view for showing a floating wave power generation apparatus according to the present invention.
  • a main buoyancy body 100 an auxiliary buoyancy body 200, a wave power generation unit 300, and a power converter 400 are included.
  • the main buoyancy body 100 is arranged in a plurality along the center or the edge of the offshore structure 20 is installed on the sea, flows up and down by waves in a floating state on the sea surface (10).
  • the main buoyancy body 100 may be made of a material having buoyancy or a space portion for forming buoyancy therein may be formed.
  • the main buoyancy body 100 flows up and down by waves in a state where the lower end is installed in a state partially locked to the sea surface 10.
  • the number and speed of the main buoyancy body 100 varies according to the cycle of the wave, the width of the main buoyancy body 100 may vary depending on the height of the wave.
  • a flow shaft 110 is vertically formed on the main buoyancy body 100 so as to be interlocked with the mover 320 of the wave power generation unit 300 to be described later.
  • the wave shaft power generation unit by the mover 320 moves up and down by the vertical flow of the main buoyancy body 100, and interlocked with the flow shaft 110 of the main buoyancy body 100. Development of 300 begins.
  • the lower end of the main buoyancy body 100 may be connected to a mooring line extending to the sea bottom, and a weight body connected to the mooring line located on the sea bottom.
  • the main buoyancy body 100 as described above may be applied differently depending on the shape and size of the offshore structure 20 the number and installation position of the application.
  • the main buoyancy body 100 may continuously transmit the kinetic energy to the wave power generating unit 300 through the constant flow.
  • the auxiliary buoyancy body 200 may reduce the vertical movement speed by adjusting the load of the power converter 400 to be described later when an emergency situation in which the period and magnitude of the wave is increased occurs. It can be reliably behaved.
  • the auxiliary buoyancy body 200 for this purpose the plurality is arranged at a predetermined interval along the edge of the marine structure 20, and flows up and down by waves in a floating state on the sea surface (10).
  • the auxiliary buoyancy body 200 may be made of a material having buoyancy or a space part for forming buoyancy therein.
  • auxiliary buoyancy body 200 flows up and down by waves in a state where the lower end is installed in a state partially locked to the sea surface (10).
  • the auxiliary buoyancy body 200 may vary in the number and speed of the flow according to the cycle of the wave, the width of the auxiliary buoyancy body may vary depending on the height of the wave.
  • a flow shaft 210 is vertically formed on the auxiliary buoyancy body 200 so as to be interlocked with the mover 320 of the wave power generation unit 300 to be described later.
  • the wave shaft power generation unit by the mover 320 moves up and down by the vertical flow of the auxiliary buoyancy body 200, and interlocked with the flow shaft 210 of the auxiliary buoyancy body 200. Development of 300 begins.
  • auxiliary buoyancy body 200 may be connected to the mooring line extending to the sea bottom, and a weight body connected to the mooring line located on the sea bottom.
  • the auxiliary buoyancy body 200 as described above may be applied differently depending on the shape and size of the offshore structure 20, the number and installation position of the application, to transmit the kinetic energy to the wave power generation unit 300 through the constant flow Can be.
  • the auxiliary buoyancy bodies 200 may be disposed at vertices of the marine structure 20.
  • a lower portion of the marine structure 20 may further include a guide 30 for vertically guiding the outside of the main buoyancy body 100 and the auxiliary buoyancy body 200.
  • the wave power generation unit (linear generator 300) is connected to the upper flow shafts 110 and 210 of the main buoyancy body 100 and the auxiliary buoyancy body 200 to electrically transfer vertical kinetic energy due to vertical flow. Convert it to energy.
  • the wave power generation unit 300 for this may be provided as a stator 310 and a mover 320.
  • the stator 310 is installed in the offshore structure 20, and a coil (not shown) is wound inside the stator 310 to generate an induced current.
  • stator 220 may be further electrically connected to a power storage unit (not shown) for charging electrical energy.
  • the mover 320 is installed to be movable inside the stator 310, and a magnetic material (not shown) is installed between the outside of the mover 320 and the inside of the stator 310.
  • the mover 230 generates an induced current in the coil while interlocking with the upper flow shafts 110 and 210 of the main buoyancy body 100 and the auxiliary buoyancy body 200.
  • the electric energy may be generated and charged in the power storage unit through the generation of the induced current by the vertical movement of the mover 320.
  • Power conversion system (PCS: 400) refers to the equipment that converts to the device using the form of power.
  • the power converter 400 simultaneously acts a load on the flow shaft 210 of the auxiliary buoyancy bodies 200.
  • the auxiliary buoyancy body 200 is significantly reduced in the vertical movement speed by the resistance according to the load action, the movement speed of the auxiliary buoyancy body 200 is reduced but the force acting on the auxiliary buoyancy body 200 ( Wave power) increases.
  • the auxiliary buoyancy body 200 acts through a load action. Since the safety of the behavior is secured, the attenuation plate can be removed, thereby reducing the cost.
  • the power converter 400 may be preset an emergency range assuming that the period and magnitude of the wave is a dangerous level.
  • the up and down flow can be stopped by acting the load to the maximum value to the flow shaft 210 of the auxiliary buoyancy body 200.
  • the power converter 400 may further be electrically connected to a detector 410 for detecting the period and the magnitude of the wave in real time.
  • the power converter receives the detection signal from the sensing unit 410, and the control unit 500 for manual control or automatic control may be further electrically connected.
  • a complex power generation system having a floating wave power generator includes a main buoyancy body 100, an auxiliary buoyancy body 200, a wave power generation unit 300, and electric power.
  • the conversion unit 400 and the wind power generation unit 600 may be included.
  • the wind power generator 600 is installed in one or a plurality of the offshore structure 20, converts the rotational kinetic energy of the blades by the sea wind into electrical energy.
  • the wind turbine 600 for this purpose may be installed on the top of the tower 610 that is installed perpendicular to the top of the offshore structure 20.
  • the wind power generator 600 may be installed inside the housing coupled to the top of the tower 610, the rotational kinetic energy of the blade 620 rotatably installed in front of the housing can be transmitted. have.
  • a separate power transmission unit (not shown) may be further installed between the rotary shaft of the blade 620 and the wind turbine 600.
  • the wind power generator 600 may use an induction current generation method of a rotor having a stator and a magnetic body installed therein, and may store the produced power in the power storage unit of the wave power generator 300. .
  • the present invention by applying an electrical resistance to the auxiliary buoyancy body 200 to attenuate the movement speed when the period and height of the wave reaches a dangerous level, thereby reducing the flow of the offshore structure 20 to ensure the behavior stability Can be.

Abstract

본 발명에 따른 부유식 파력 발전장치는, 해수면에 부유된 상태로 파력에 의해 상하로 유동하는 부력체와, 해상구조물에 설치되며, 케이블에 의해 상기 부력체의 상하 유동 방향과 직각 방향으로 연동되어 상기 부력체의 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 파력 발전부 및, 상기 해상구조물에 회전가능하게 설치되며, 상기 케이블을 상향 지지하여 상기 부력체의 상하 운동에너지를 수평 운동에너지로 전환시켜 상기 파력 발전부로 전달하는 지지롤러를 포함한다.

Description

부유식 파력 발전장치 및 이를 갖는 복합 발전시스템
본 발명은 부유식 파력 발전장치 및 이를 갖는 복합 발전시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비상시 보조 부력체에 전기적인 저항을 가해 보조 부력체의 운동속도를 감쇠시킴으로써, 해상구조물의 거동 안정성을 확보할 수 있는 부유식 파력 발전장치 및 이를 갖는 복합 발전시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 해양파 에너지(Ocean wave energy)는 태양에너지와 함께 아무리 사용하여도 고갈되지 않는 무한청정 에너지라고 할 수 있다.
특히, 작은 파도의 조그만 부분에도 엄청난 에너지가 함유되어 있기 때문에 최근에는 파도 에너지로부터 전기를 생산하는 파력발전에 대하여 연구가 집중되고 있다.
최근의 파력발전 시스템은, 해수면에 부유된 상태로 설치되는 부력체와, 해상구조물에 설치도어 부력체의 상하 운동에너지를 전기에너지로 발전하는 파력 발전부 등으로 구성된다.
그런데, 종래의 파력발전 시스템은 태풍 등이 발생하는 경우 파도의 주기와 크기가 위험 수준에 도달하므로, 부력체가 설치된 해상구조물이 심하게 유동되는 문제점이 있었고, 이로 인해 해상구조물의 각종 장비가 파손 및 유실될 염려가 있었다.
따라서, 파도의 주기와 크기가 위험 수준에 도달하는 경우, 전기에너지를 생산하면서도 해상구조물의 거동 안정성을 확보할 수 있는 기술이 요구된다.
본 발명의 목적은 파도의 주기와 높이가 위험 수준에 도달하는 경우 보조 부력체에 전기적인 저항을 가해 보조 부력체의 운동속도를 감쇠시킴으로써, 전기에너지의 발전 동작은 지속하면서도 해상구조물의 유동을 줄여 거동 안정성을 확보할 수 있는 부유식 파력 발전장치 및 이를 갖는 복합 발전시스템을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 파력을 이용한 발전과 풍력을 이용한 발전을 동시에 구현함으로써, 발전 가동률을 높이고, 발전 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 부유식 파력 발전장치 및 이를 갖는 복합 발전시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 부유식 파력 발전장치는, 해상구조물의 중심 또는 테두리를 따라 다수로 배열되며, 해수면에 부유된 상태로 파도에 의해 상하로 유동하는 메인 부력체와, 상기 해상구조물의 테두리를 따라 설정간격으로 다수가 배열되며, 해수면에 부유된 상태로 파력에 의해 상하로 유동하는 보조 부력체와, 상기 메인 부력체와 상기 보조 부력체의 상부 유동 축과 접속되어, 상하 유동에 의한 수직 운동에너지를 전기 에너지로 변환시키는 파력 발전부 및, 파도의 주기와 크기가 설정범위를 초과하는 경우, 상기 보조 부력체의 상하 유동 축에 전기적인 부하를 작용시켜 상기 보조 부력체의 유동을 감쇠시키는 전력 변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 보조 부력체는 상기 해상구조물의 테두리를 따라 등 간격으로 배열되며, 상기 전력 변환부는 파도의 주기와 크기가 상기 설정범위를 초과하는 경우, 상기 보조 부력체들의 상하 유동 축에 부하를 동시에 작용시키는 것이 바람직하다.
또한, 상기 해상구조물은 수평한 사각 틀 형상을 가질 수 있으며, 상기 보조 부력체는 상기 해상구조물의 꼭지 점 부위에 각각 배치될 수 있다.
또한, 상기 전력 변환부는 파도의 주기와 크기가 위험 수준인 경우를 가정한 비상범위가 기설정되며, 측정된 파도의 주기와 크기가 비상범위 이내인 경우, 상기 보조 부력체의 유동 축에 부하를 최대치로 작용시켜 상하 유동을 중지시킬 수 있다.
또한, 상기 파력 발전부는 해상구조물에 설치되며, 내부에 코일이 권선되는 고정자 및, 외부에 자성체가 설치된 상태로 상기 고정자의 내부에서 이동 가능하게 설치되며, 상기 유동 축과의 상하 연동을 통해 상기 코일에 유도전류를 발생시키는 이동자를 구비할 수 있다.
또한, 상기 전력 변환부에는 파도의 주기와 크기를 특정하기 위한 감지부가 전기적으로 더 연결될 수 있다.
또한, 상기 전력 변환부에는 상기 감지부의 감지신호를 전달받으며, 수동 제어 또는 자동 제어를 위한 제어부가 전기적으로 더 연결될 수 있다.
또한, 상기 해상구조물의 하부에는,
상기 메인 부력체와 상기 보조 부력체의 외부를 수직하게 안내하기 위한 가이드가 더 구비될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 부유식 파력 발전장치를 갖는 복합 발전시스템은 해상구조물의 중심 또는 둘레를 따라 다수로 배열되며, 해수면에 부유된 상태로 파도에 의해 상하로 유동하는 메인 부력체와, 상기 해상구조물의 둘레를 따라 배열되며, 해수면에 부유된 상태로 파력에 의해 상하로 유동하는 보조 부력체와, 상기 메인 부력체와 상기 보조 부력체의 상부 유동 축과 연결되어, 상하 유동에 의한 수직 운동에너지를 전기 에너지로 변환시키는 파력 발전부와, 파도의 주기와 크기가 설정범위를 초과하는 경우, 상기 보조 부력체의 상하 유동 축에 전기적인 부하를 작용시켜 상기 보조 부력체의 유동을 감쇠시키는 전력 변환부 및, 상기 해상구조물에 설치되며, 해풍에 의한 날개의 회전 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 풍력 발전부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 파도의 주기와 높이가 위험 수준에 도달하는 경우 보조 부력체에 전기적인 저항을 가해 보조 부력체의 운동속도를 감쇠시킴으로써, 전기에너지의 발전 동작은 지속하면서도 해상구조물의 유동을 줄여 거동 안정성을 확보할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 파력을 이용한 발전과 풍력을 이용한 발전을 동시에 구현함으로써, 발전 가동률을 높이고, 발전 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 보조 부력체의 부하 작용을 통해 해양구조물의 거동 안전성을 확보하므로 해양 구조물에서 감쇠판을 제거할 수 있게 되어 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 부유식 파력 발전장치를 보여주기 위한 정면도이다.
도 2는 도 1에 따른 요부 확대도이다.
도 3은 본 발명에 따른 부유식 파력 발전장치를 보여주기 위한 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 부유식 파력 발전장치 갖는 복합 발전시스템을 보여주기 위한 정면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하게 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우, 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 부유식 파력 발전장치를 보여주기 위한 정면도이고, 도 2는 도 1에 따른 요부 확대도이며, 도 3은 본 발명에 따른 부유식 파력 발전장치를 보여주기 위한 평면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 메인 부력체(100)와, 보조 부력체(200)와, 파력 발전부(300) 및, 전력 변환부(400)를 포함한다.
먼저, 상기 메인 부력체(100)는 해상에 설치되는 해상구조물(20)의 중심 또는 테두리를 따라 다수로 배열되며, 해수면(10)에 부유된 상태로 파도에 의해 상하로 유동한다.
여기서, 상기 메인 부력체(100)는 부력을 갖는 재질로 제작하거나 내부에 부력을 형성시키기 위한 공간부가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 메인 부력체(100)는 하단이 해수면(10)에 일정부분 잠긴 상태로 설치된 상태에서 파도에 의해 상하로 유동된다.
이때, 상기 메인 부력체(100)는 파도의 주기에 따라 유동되는 횟수 및 속도가 달라지고, 파도의 높이에 따라 유동되는 폭이 달라질 수 있다.
또한, 상기 메인 부력체(100)의 상부에는 후술 될 파력 발전부(300)의 이동자(320)와 연동하도록 유동 축(110)이 수직하게 형성된다.
즉, 상기 메인 부력체(100)의 상하 유동에 의해 유동 축(110)이 상하 운동을 하며, 상기 메인 부력체(100)의 유동 축(110)과 연동하는 이동자(320)에 의해 파력 발전부(300)의 발전이 시작된다.
아울러, 상기 메인 부력체(100)의 하단에는 해저면으로 연장되는 계류선과, 상기 계유선에 연결되어 해저면에 위치되는 중량체 등이 연결될 수 있다.
이와 같은 상기 메인 부력체(100)는, 해상구조물(20)의 형태 및 사이즈에 따라 그 적용 개수 및 설치 위치를 달리 적용할 수 있다.
그리고, 상기 메인 부력체(100)는 상시 유동을 통해 파력 발전부(300)로 운동에너지를 지속적으로 전달할 수 있다.
보조 부력체(200)는, 파도의 주기와 크기가 커지는 비상 상황이 발생하는 경우, 후술 될 전력 변환부(400)의 부하 조절을 통해 상하 운동 속도를 줄일 수 있는 것으로, 해상구조물(20)을 안정적으로 거동시킬 수 있다.
이를 위한 상기 보조 부력체(200)는, 해상구조물(20)의 테두리를 따라 설정간격으로 다수가 배열되며, 해수면(10)에 부유된 상태로 파도에 의해 상하로 유동한다.
그리고, 상기 보조 부력체(200)는 부력을 갖는 재질로 제작하거나 내부에 부력을 형성시키기 위한 공간부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 보조 부력체(200)는 하단이 해수면(10)에 일정부분 잠긴 상태로 설치된 상태에서 파도에 의해 상하로 유동된다.
이때, 상기 보조 부력체(200)는 파도의 주기에 따라 유동되는 횟수 및 속도가 달라지고, 파도의 높이에 따라 유동되는 폭이 달라질 수 있다.
아울러, 상기 보조 부력체(200)의 상부에는 후술 될 파력 발전부(300)의 이동자(320)와 연동하도록 유동 축(210)이 수직하게 형성된다.
즉, 상기 보조 부력체(200)의 상하 유동에 의해 유동 축(210)이 상하 운동을 하며, 상기 보조 부력체(200)의 유동 축(210)과 연동하는 이동자(320)에 의해 파력 발전부(300)의 발전이 시작된다.
뿐만 아니라, 상기 보조 부력체(200)의 하단에는 해저면으로 연장되는 계류선과, 상기 계유선에 연결되어 해저면에 위치되는 중량체 등이 연결될 수 있다.
이와 같은 상기 보조 부력체(200)는, 해상구조물(20)의 형태 및 사이즈에 따라 그 적용 개수 및 설치 위치를 달리 적용할 수 있으며, 상시 유동을 통해 파력 발전부(300)로 운동에너지를 전달할 수 있다.
예를 들어, 해상구조물(20)을 도 3에서처럼 수평한 사각 틀 형상으로 적용하는 경우, 상기 보조 부력체(200)는 해상구조물(20)의 꼭지 점 부위에 각각 배치시킬 수 있다.
이때, 도 2에서처럼 상기 해상구조물(20)의 하부에는 전술한 메인 부력체(100)와 보조 부력체(200)의 외부를 수직하게 안내하기 위한 가이드(30)가 더 구비될 수 있다.
파력 발전부(선형 발전기: Linear Generator, 300)는, 메인 부력체(100)와 보조 부력체(200)의 상부 유동 축(110)(210)과 접속되어, 상하 유동에 의한 수직 운동에너지를 전기 에너지로 변환시킨다.
이를 위한 상기 파력 발전부(300)는, 고정자(310) 및, 이동자(320)로 구비될 수 있다.
상기 고정자(310)는, 해상구조물(20)에 설치되며, 상기 고정자(310)의 내부에는 유도전류를 발생시키기 위한 코일(미도시)이 권선된다.
여기서, 상기 고정자(220)에는 전기에너지를 충전하기 위한 축전부(미도시)가 전기적으로 더 연결될 수 있다.
이동자(320)는, 고정자(310)의 내부에서 이동 가능하게 설치되며, 상기 이동자(320)의 외부와 고정자(310)의 내부 사이에는 자성체(미도시)가 설치된다.
이와 같은 상기 이동자(230)는, 메인 부력체(100)와 보조 부력체(200)의 상부 유동 축(110)(210)와 연동하면서 코일에 유도전류를 발생시킨다.
이때, 상기 이동자(320)의 상하 양 방향 이동에 의한 유도전류 발생을 통해 전기에너지를 발생시켜 축전부에 충전시킬 수 있다.
전력 변환부(PCS: Power Conversion System: 전력변환시스템, 400)는 전력의 형태를 사용하는 기기에 맞게 변환시켜주는 장비를 말한다.
이와 같은 상기 전력 변환부(400)는, 도 4에서처럼 파도의 주기와 크기가 설정범위를 초과하는 경우, 보조 부력체(200)의 상하 유동 축(210)에 전기적인 부하를 작용시켜 보조 부력체(200)의 유동을 감쇠시킨다.
여기서, 상기 전력 변환부(400)는 파도의 주기와 크기가 기설정된 설정범위를 초과하는 경우, 보조 부력체(200)들의 유동 축(210)에 부하를 동시에 작용시킨다.
이때, 보조 부력체(200)는 부하 작용에 따른 저항에 의해 상하 운동 속도가 현저하게 줄어들게 되며, 상기 보조 부력체(200)의 운동 속도는 작아지지만 상기 보조 부력체(200)에 작용하는 힘(파력)은 늘어난다.
즉, 상기 보조 부력체(200)들에 힘이 집중되므로 해상구조물(20)의 유동이 줄어들게 되며, 이를 통해 해상구조물(200)의 거동 안전성을 확보할 수 있다. 종래에는 해상구조물(200)의 거동 안전성 확보를 위해 해상구조물(20)의 4개의 귀퉁이에 별도의 감쇠판을 설치하였는데, 본 발명의 일 실시예에 따르면 보조 부력체(200)의 부하 작용을 통해 거동 안전성을 확보하므로 감쇠판을 제거할 수 있게 되어 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
그리고, 전력 변환부(400)는 파도의 주기와 크기가 위험 수준인 경우를 가정한 비상범위가 기설정될 수 있다.
이때, 전력 변환부(400)로 전달되는 파도의 주기와 크기가 비상범위 이내인 경우, 보조 부력체(200)의 유동 축(210)에 부하를 최대치로 작용시켜 상하 유동을 중지시킬 수 있다.
이와 같이, 상기 보조 부력체(200)의 유동이 중지되는 경우는 힘이 상기 보조 부력체(200)에 더 크게 걸리게 되므로, 전력 생산량은 줄어들지만 해상구조물(200)의 거동 안전성은 높일 수 있다.
한편, 전력 변환부(400)에는, 도 2에서처럼 파도의 주기와 크기를 실시간으로 감지하기 위한 감지부(410)가 전기적으로 더 연결될 수 있다.
이와 더불어, 상기 전력 변환부에는 감지부(410)의 감지신호를 전달받으며, 수동 제어 또는 자동 제어를 위한 제어부(500)가 전기적으로 더 연결될 수도 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 부유식 파력 발전장치를 갖는 복합 발전시스템을 설명하면 다음과 같으며, 전술한 구성과 동일 구성들에 대해서는 반복적으로 설명하지 않도록 한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 부유식 파력 발전장치를 갖는 복합 발전시스템은 메인 부력체(100)와, 보조 부력체(200)와, 파력 발전부(300)와, 전력 변환부(400) 및, 풍력 발전부(600)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 풍력 발전부(wind power generator, 600)는 해상구조물(20)에 하나 또는 다수로 설치되며, 해풍에 의한 날개의 회전 운동에너지를 전기에너지로 변환한다.
이를 위한 상기 풍력 발전부(600)는, 도 4에서처럼 해상구조물(20)의 상부에 수직하게 설치되는 타워(610)의 상단에 설치될 수 있다.
그리고, 상기 풍력 발전부(600)는 상기 타워(610)의 상단에 결합된 하우징의 내부에 설치될 수 있으며, 상기 하우징의 전단에 회전가능하게 설치된 날개(620)의 회전 운동에너지가 전달될 수 있다.
이때, 상기 날개(620)의 회전축과 풍력 발전부(600) 간에는 별도의 동력전달부(미도시)가 더 설치될 수도 있다.
이와 같은 상기 풍력 발전부(600)는 내부에 코일이 설치된 고정자와 자성체가 구비된 회전자의 유도전류 발생 방식을 사용할 수 있으며, 생산된 전력을 파력 발전부(300)의 축전부에 저장할 수 있다.
결과적으로, 본 발명은 파도의 주기와 높이가 위험 수준에 도달하는 경우 보조 부력체(200)에 전기적인 저항을 가해 운동속도를 감쇠시킴으로써, 해상구조물(20)의 유동을 줄여 거동 안정성을 확보할 수 있다.
또한, 파력을 이용한 발전과 풍력을 이용한 발전을 동시에 구현함으로써, 발전 가동률을 높이고, 발전 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 부유식 파력 발전장치 및 이를 갖는 복합 발전시스템에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.
그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (9)

  1. 해상구조물의 중심 또는 테두리를 따라 다수로 배열되며, 해수면에 부유된 상태로 파도에 의해 상하로 유동하는 메인 부력체;
    상기 해상구조물의 테두리를 따라 설정간격으로 다수가 배열되며, 해수면에 부유된 상태로 파력에 의해 상하로 유동하는 보조 부력체;
    상기 메인 부력체와 상기 보조 부력체의 상부 유동 축과 접속되어, 상하 유동에 의한 수직 운동에너지를 전기 에너지로 변환시키는 파력 발전부; 및
    파도의 주기와 크기가 설정범위를 초과하는 경우, 상기 보조 부력체의 상하 유동 축에 전기적인 부하를 작용시켜 상기 보조 부력체의 유동을 감쇠시키는 전력 변환부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 파력 발전장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 보조 부력체는,
    상기 해상구조물의 테두리를 따라 등 간격으로 배열되며,
    상기 전력 변환부는,
    파도의 주기와 크기가 상기 설정범위를 초과하는 경우, 상기 보조 부력체들의 상하 유동 축에 부하를 동시에 작용시키는 것을 특징으로 하는 부유식 파력 발전장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 해상구조물은,
    수평한 사각 틀 형상을 가지며,
    상기 보조 부력체는,
    상기 해상구조물의 꼭지 점 부위에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 부유식 파력 발전장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 전력 변환부는,
    파도의 주기와 크기가 위험 수준인 경우를 가정한 비상범위가 기설정되며, 측정된 파도의 주기와 크기가 비상범위 이내인 경우, 상기 보조 부력체의 유동 축에 부하를 최대치로 작용시켜 상하 유동을 중지시키는 것을 특징으로 하는 부유식 파력 발전장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 파력 발전부는,
    해상구조물에 설치되며, 내부에 코일이 권선되는 고정자 및,
    외부에 자성체가 설치된 상태로 상기 고정자의 내부에서 이동 가능하게 설치되며, 상기 유동 축과의 상하 연동을 통해 상기 코일에 유도전류를 발생시키는 이동자를 구비하는 것을 특징으로 하는 부유식 파력 발전장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 전력 변환부에는,
    파도의 주기와 크기를 특정하기 위한 감지부가 전기적으로 더 연결되는 것을 특징으로 하는 부유식 파력 발전장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 전력 변환부에는,
    상기 감지부의 감지신호를 전달받으며, 수동 제어 또는 자동 제어를 위한 제어부가 전기적으로 더 연결되는 것을 특징으로 하는 부유식 파력 발전장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 해상구조물의 하부에는,
    상기 메인 부력체와 상기 보조 부력체의 외부를 수직하게 안내하기 위한 가이드가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 부유식 파력 발전장치.
  9. 해상구조물의 중심 또는 둘레를 따라 다수로 배열되며, 해수면에 부유된 상태로 파도에 의해 상하로 유동하는 메인 부력체;
    상기 해상구조물의 둘레를 따라 배열되며, 해수면에 부유된 상태로 파력에 의해 상하로 유동하는 보조 부력체;
    상기 메인 부력체와 상기 보조 부력체의 상부 유동 축과 연결되어, 상하 유동에 의한 수직 운동에너지를 전기 에너지로 변환시키는 파력 발전부;
    파도의 주기와 크기가 설정범위를 초과하는 경우, 상기 보조 부력체의 상하 유동 축에 전기적인 부하를 작용시켜 상기 보조 부력체의 유동을 감쇠시키는 전력 변환부; 및
    상기 해상구조물에 설치되며, 해풍에 의한 날개의 회전 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 풍력 발전부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 파력 발전장치를 갖는 복합 발전시스템.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110056468A (zh) * 2019-04-12 2019-07-26 哈尔滨工程大学 阵列摆式波浪能发电装置及网箱养殖装置
CN114919709A (zh) * 2022-06-20 2022-08-19 江苏海洋大学 一种自漂浮独立型波浪能发电装置及其工作方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070132246A1 (en) * 2003-11-07 2007-06-14 Hirsch William W Wave energy conversion system
US20070193265A1 (en) * 2004-04-02 2007-08-23 Asbjorn Skotte Wave Power Device
US20080309088A1 (en) * 2005-04-19 2008-12-18 Emmanuel Agamloh Methods and Apparatus for Power Generation
WO2012076851A1 (en) * 2010-12-10 2012-06-14 Trident Energy Limited Wave energy converter
US20140138953A1 (en) * 2012-11-21 2014-05-22 Barrie Franklin Wave energy converter design incorporating an induction generator
KR20150134943A (ko) * 2014-05-23 2015-12-02 한국해양과학기술원 부유식 파력 발전장치 및 이를 갖는 복합 발전시스템

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070132246A1 (en) * 2003-11-07 2007-06-14 Hirsch William W Wave energy conversion system
US20070193265A1 (en) * 2004-04-02 2007-08-23 Asbjorn Skotte Wave Power Device
US20080309088A1 (en) * 2005-04-19 2008-12-18 Emmanuel Agamloh Methods and Apparatus for Power Generation
WO2012076851A1 (en) * 2010-12-10 2012-06-14 Trident Energy Limited Wave energy converter
US20140138953A1 (en) * 2012-11-21 2014-05-22 Barrie Franklin Wave energy converter design incorporating an induction generator
KR20150134943A (ko) * 2014-05-23 2015-12-02 한국해양과학기술원 부유식 파력 발전장치 및 이를 갖는 복합 발전시스템

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110056468A (zh) * 2019-04-12 2019-07-26 哈尔滨工程大学 阵列摆式波浪能发电装置及网箱养殖装置
CN110056468B (zh) * 2019-04-12 2023-03-21 哈尔滨工程大学 阵列摆式波浪能发电装置及网箱养殖装置
CN114919709A (zh) * 2022-06-20 2022-08-19 江苏海洋大学 一种自漂浮独立型波浪能发电装置及其工作方法
CN114919709B (zh) * 2022-06-20 2023-08-04 江苏海洋大学 一种自漂浮独立型波浪能发电装置及其工作方法

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