WO2018182113A1 - 수상 부유식 태양광 발전 시스템 - Google Patents

수상 부유식 태양광 발전 시스템 Download PDF

Info

Publication number
WO2018182113A1
WO2018182113A1 PCT/KR2017/009888 KR2017009888W WO2018182113A1 WO 2018182113 A1 WO2018182113 A1 WO 2018182113A1 KR 2017009888 W KR2017009888 W KR 2017009888W WO 2018182113 A1 WO2018182113 A1 WO 2018182113A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
floating
floating structure
distance
robot arm
water surface
Prior art date
Application number
PCT/KR2017/009888
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
로렌스화이티루
Original Assignee
엘에스산전 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘에스산전 주식회사 filed Critical 엘에스산전 주식회사
Publication of WO2018182113A1 publication Critical patent/WO2018182113A1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J18/00—Arms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/44—Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S10/00—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power
    • H02S10/40—Mobile PV generator systems
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S30/00—Structural details of PV modules other than those related to light conversion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/44—Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
    • B63B2035/4433—Floating structures carrying electric power plants
    • B63B2035/4453—Floating structures carrying electric power plants for converting solar energy into electric energy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B2209/00—Energy supply or activating means
    • B63B2209/18—Energy supply or activating means solar energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a water floating solar power system.
  • a photovoltaic power plant is a photovoltaic module comprising a plurality of solar panels in which a plurality of solar cells are coupled in series or in parallel to the support to receive the sunlight to generate a current, and converts it into alternating current It can be used as a commercial power supply by connecting to a power system. Since the solar power generation is proportional to the amount of power generated by the installation area of the power generation facilities under the same sunshine conditions, it can be said that it is important to secure the construction site for the power generation facilities.
  • FIG. 1 is a block diagram of a water photovoltaic power generation facility according to the prior art.
  • aquatic photovoltaic facility is a floating structure 102 that can be fixed to the photovoltaic module 100 on the top and the floating body 104 is attached to the bottom floating on the surface, anchors fixed to the ground ( 106 and a wire 110 and weight 108 connecting the floating structure 102, the substation 112 for switching the current generated by the photovoltaic module 100 and the power distribution line 114 for power transmission do.
  • Floating structure 102 of the water-based photovoltaic facility is fixed at a specific position to set and fix the orientation of the photovoltaic module 100 according to the azimuth of the sun in order to increase power generation efficiency.
  • the fixing of the floating structure 102 may be achieved by connecting the floating structure 102 to the anchor 106 fixed to the ground with the wire 110 and adjusting the tension of the wire 110 through the weight 108. .
  • the fixing of the floating structure 102 as described above has a disadvantage that it is vulnerable to changes in the surrounding environment, such as the weather.
  • the wire 110 or anchor 106 connecting the ground and the floating structure 102 may be damaged due to the large movement of the floating structure 102 by the wind or the waves. This increases the cost required to replace or repair the broken wire 110 or anchor 106.
  • the floating structure 102 is inclined or due to the large movement of the floating structure 102 according to the change of the wind or waves, the wire 110 or anchor connecting the ground and the floating structure 102 (
  • the angle of the photovoltaic module 100 installed on the floating structure 102 is changed. In this case, the incident angle of the sun to the photovoltaic module 100 is changed, there is a problem that the power generation efficiency by the photovoltaic module 100 is reduced.
  • the present invention by limiting the movement of the floating structure by the wind or waves to maintain a constant height and level of the floating structure, to prevent the breakage of the wire or anchor fixing the floating structure to the ground to reduce the cost of repairing parts replacement Its purpose is to provide a floating floating solar power system.
  • the present invention prevents the floating structure is inclined by the wind or waves and maintains a constant height and level of the floating structure to prevent breakage of the wire or anchor fixing the floating structure to the ground, thereby maintaining a fixed angle of the solar module Through the aim of providing a floating floating solar power system to prevent the reduction of power generation efficiency.
  • the present invention is installed in the water phase and a floating structure on which a plurality of solar modules are mounted on the top, attached to one side of the floating structure and at least one distance for measuring the distance between the floating structure and the water surface
  • a measuring sensor at least one robot arm having one end connected to one side of the floating structure and the other end connected to a buoyancy body, and the robot according to the distance between the floating structure and the water surface measured by the distance measuring sensor
  • a control unit for adjusting the length of the arm.
  • the fixed of the solar module by preventing the inclination of the floating structure by the wind or waves and by maintaining a constant height and level of the floating structure to prevent the breakage of the wire or anchor fixing the floating structure to the ground, the fixed of the solar module It is an advantage to provide a floating floating solar power system that prevents the reduction of power generation efficiency by maintaining the angle.
  • FIG. 1 is a block diagram of a water photovoltaic power generation facility according to the prior art.
  • FIG. 2 is a side view of the floating water-based solar power system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram of a water floating solar power system according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a block diagram of a robot arm included in the floating floating solar power system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 5 is an exemplary view of the operation of the floating water-based photovoltaic system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an exemplary view of the operation of the floating floating solar power system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a side view showing an angle of the floating structure and a predetermined reference plane in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a side view illustrating a method of measuring an angle between a floating structure and a water surface through a distance measuring sensor in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is an exemplary view in which a plurality of floating structures are installed in a matrix structure in one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a side view of the floating water-based solar power system according to an embodiment of the present invention.
  • Floating floating solar power system is a solar module 21, floating structure 20, distance measuring sensor 22, robot arm 24, buoyancy body 25 and the control unit ( 26).
  • the floating floating solar power system may further include a float 28, a wire 211, a weight 213, and an anchor 212.
  • the floating structure 20 may have a plurality of solar modules 21 mounted thereon. Although not shown in the figure, the current generated by the solar module 21 is converted through the substation and distributed to the distribution line.
  • the floating structure 20 floats the water surface using the buoyancy force of the floating body 28 attached to the lower portion and the buoyancy body 25 attached to the end of the robot arm 24.
  • the floating structure 20 is connected to the anchor 212 to the ground through the wire 211 is fixed, the tension of the wire 211 is adjusted by the weight 213.
  • the distance measuring sensor 22 is attached to one side of the floating structure 20.
  • the distance measuring sensor 22 measures the position where the distance measuring sensor 22 is attached, for example, the distance from the bottom of each corner of the floating structure 20 to the water surface.
  • the type of distance measuring sensor 22 may vary depending on the operating environment of the water floating solar power system. For example, an optical distance sensor, an ultrasonic distance sensor, or the like may be used as the distance measuring sensor 22.
  • one end of the robot arm 24 is connected to one side of the floating structure 20.
  • the other end of the robot arm 24 is connected with the buoyancy body 25.
  • the buoyancy body 25 has a buoyancy of a predetermined size to maintain a constant distance between the bottom of the floating structure 20 and the water surface. The magnitude of the predetermined buoyancy may vary depending on the weight of the floating structure 20.
  • the length of the robot arm 24 may be adjusted by the controller 26 to be described later.
  • the length adjustable range of the robot arm 24 may vary depending on the operating environment of the water floating solar power system. If the floating floating solar power system is installed in a strong wind or wave strength, the movement of the floating structure 20 is increased, wherein the length adjustable range of the robot arm 24 is a weak wind or wave strength. It can be set wider.
  • the controller 26 adjusts the length of the robot arm 24 in accordance with the signal of the distance measuring sensor 22.
  • the position at which the controller 26 may be installed is not limited to a specific position within a range in which the length of the robot arm 24 can be adjusted according to the signal of the distance measuring sensor 22.
  • the control unit 26 is connected to the distance measuring sensor 22 and the robot arm 24.
  • the connection between the control unit 26, the distance measuring sensor 22, and the robot arm 24 may be made by wire or wirelessly.
  • FIG. 3 is a block diagram of a water floating solar power system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 shows a plurality of photovoltaic modules 21, distance measuring sensors 22a, 22b, 22c, 22d, and robotic arms 24a, 24b, 24c, 24d in a floating structure 20 of a water floating solar power system. And an embodiment in which the control unit 26 is installed.
  • the distance measuring sensors 22a, 22b, 22c, 22d may be attached to each corner of the floating structure 20, and preferably may be attached below each corner of the floating structure 20. Can be. However, depending on the embodiment, the attachment position of the distance measuring sensors 22a, 22b, 22c, and 22d may vary.
  • Robotic arms 24a, 24b, 24c, 24d are connected to each corner of the floating structure 20.
  • the connection positions of the robot arms 24a, 24b, 24c, and 24d may vary.
  • the robot arms 24a, 24b, 24c, 24d may be positioned within a certain distance from the distance measuring sensors 22a, 22b, 22c, 22d attached below each corner of the floating structure 20. Can be connected under each corner.
  • Buoyancy bodies 25a, 25b, 25c, and 25d are connected to the ends of the robot arms 24a, 24b, 24c, and 24d, respectively.
  • Figure 4 is a block diagram of a robot arm included in the floating floating solar power system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an enlarged view of one robot arm 24a of the robot arms 24a, 24b, 24c, and 24d shown in FIG.
  • the robot arm 24a may include a connection portion 42 connected to the floating structure, a piston 44 and a cylinder 46 for adjusting the length of the robot arm.
  • the piston 44 may adjust the length of the robot arm by performing a piston movement inside the cylinder 46. At this time, the piston movement may be made in any one of a hydraulic, pneumatic and electric.
  • a buoyancy body 48 is connected to the end of the robot arm 24a.
  • the size, shape, and material of the buoyancy body 48 may vary depending upon the operating environment of the water floating solar power system.
  • the float will preferably be comprised of an air chamber to ensure ease and durability of buoyancy sizing.
  • the controller 26 may be installed at one side of the floating structure 20. As shown in FIG. 3, the control unit 26 may be installed at the top of the floating structure 20 to prevent flooding.
  • the control unit 26 is connected to the distance measuring sensors 22a, 22b, 22c, 22d and the robot arms 24a, 24b, 24c, 24d.
  • the position and the number of the distance measuring sensor and the robot arm may be changed depending on the water environment in which the floating floating solar power system is installed.
  • the distance measuring sensors 22a, 22b, 22c, 22d and the robot arms 24a, 24b, 24c, 24d may be attached to the bottom of the four corners of the floating structure 20.
  • the edge of the floating structure 20 or the edge of the floating structure 20 is more precisely controlled to more precisely control the movement of the floating structure 20.
  • a distance sensor and a robot arm can be additionally installed below the center.
  • FIG 5 is an exemplary view of the operation of the floating water-based photovoltaic system according to an embodiment of the present invention.
  • the floating structure 50 is installed in the water surface and the water surface can be kept horizontal when there is no wind or waves.
  • the floating structure 50 may maintain a parallel state with the surface of the water while floating the water phase through the floating force of the floating body 56 in a state in which the plurality of photovoltaic modules 58 are seated on the top.
  • the dotted line shown in FIG. 5 shows the surface L1 in the absence of wind or waves, wherein the distance between the bottom of the floating structure 50 and the surface of the water is D3 in all parts of the bottom of the floating structure 50. That is, D3 is a distance between the floating structure 50 and the surface of the water, which remain horizontal when there is no influence of wind or waves.
  • a first distance detection sensor 511 and a second distance detection sensor 521 are attached to the lower portion of the floating structure 50.
  • the first distance sensor 511 and the second distance sensor 521 measure the distance between the bottom of the floating structure 50 to which each sensor is attached and the water surface in real time.
  • the water surface on which the floating structure 50 is installed may change in height due to wind, and in FIG. 5, the water level L3 changed in height due to wind is indicated by a solid line. That is, the height of the water surface where the second distance sensor 521 is installed at a specific time point may be higher than the height of the water surface where the first distance sensor 511 is installed.
  • the distance between the lower portion of the floating structure 50 measured by the first distance sensor 511 and the water surface L3 is D1
  • the lower portion of the floating structure 50 measured by the second distance sensor 521 and the water surface L3. ) Is the distance between D2.
  • the floating structure 50 measured by the distance between the lower surface of the floating structure 50 and the water surface measured by the first distance sensor 511 and the second distance sensor 521.
  • the controller 53 may start controlling the length of each robot arm.
  • the predetermined allowable distance may be determined as a distance that the floating structure 50 can move in the water within the range that the wire or anchor fixing the floating structure 50 is not broken.
  • the floating structure 50 may be inclined toward the first distance detecting sensor 511 by receiving buoyancy of the floating body attached to the bottom of the floating structure 50 due to the change in the slope of the water surface.
  • the controller 53 controls the distance between the lower portion of the floating structure 50 measured by the first distance sensor 511 and the water surface and the lower surface of the floating structure 50 measured by the second distance sensor 521 and the water surface.
  • the length of the first robot arm 512 and the second robot arm 522 may be adjusted according to the distance D2.
  • the controller 53 may increase the length of the first robot arm 512 and reduce the length of the second robot arm 522 to prevent the floating structure 50 from leaning toward the first distance sensor 511. have. In this case, the controller 53 may determine how to increase or decrease the length of each robot arm by using a predetermined reference distance.
  • the controller 53 sets the distance D3 between the lower portion of the floating structure 50 that is horizontal when there is no wind or wave and the water surface L1 when there is no wind or wave as a reference distance.
  • the controller 53 may increase the length of the first robot arm 512 by the difference between the reference distance D3 and the reference distance D3, which is the distance between the lower surface of the floating structure 50 and the water surface measured by the first distance sensor 511.
  • the controller 53 may reduce the length of the second robot arm 522 by the difference between the reference distance D3 and the reference distance D3 which is the distance between the lower surface of the floating structure 50 and the water surface measured by the second distance sensor 521. have.
  • FIG. 6 illustrates a process in which the lengths of the robot arms 512 and 522 are controlled by the controller 53 in a state in which the height L is changed due to wind as shown in FIG. 5.
  • the length of the first robot arm 512 is increased by D4, which is a difference between the distance D1 and the reference distance D3 between the lower surface of the floating structure 50 and the water surface measured by the first distance detecting sensor 511.
  • the length of the second robot arm 522 is reduced by D5 which is the difference between the distance D2 between the bottom surface of the floating structure 50 and the water surface measured by the second distance sensor 521 and the reference distance D3.
  • control unit 53 may store the calculation formula or distance comparison table in advance so that the length of each robot arm can be adjusted according to the signal of each distance measuring sensor.
  • the controller 53 may calculate the adjusted length of the robot arm by substituting the distance measured by the distance measuring sensor into a pre-stored equation. As another example, the controller 53 may determine the adjustment length of the robot arm corresponding to the distance measured by the distance measuring sensor with reference to a distance comparison table stored in advance.
  • the controller 53 may absorb the impact that the floating structure 50 may receive and adjust the height of the floating structure 50 by adjusting the length of each robot arm. By controlling the length of the robot arm of the controller 53, the floating structure 50 may maintain a constant height and level without inclining toward the first distance sensor 511.
  • the above-described distance measurement between the floating structure 50 and the water surface of each distance sensor and the length adjustment of each robot arm of the controller 53 may be performed in real time corresponding to the height of the water surface that changes with time. .
  • the floating structure 50 installed in the water surface is always parallel to the horizontal ground when viewed from the horizontal ground. It may seem to maintain state.
  • the controller 53 may prevent the floating structure from being inclined by wind or waves by maintaining a constant height and level of the floating structure 50 through the control of each robot arm. That is, the control unit 53 maintains the fixed height of the floating structure to the ground to prevent the breakage of the wire or anchor fixing the floating structure to the ground to maintain a fixed angle of the solar module to prevent the reduction of power generation efficiency. have.
  • control unit 7 is a side view showing an angle of the floating structure and a predetermined reference plane in an embodiment of the present invention.
  • the control unit may start to control the length of each robot arm when the angle formed by the floating structure and the predetermined reference plane is greater than or equal to the predetermined reference angle.
  • the angle between the floating structure and the predetermined reference plane may be calculated by a vibration sensor or a balance meter.
  • the floating structure 70 may be inclined in a specific direction as the height of the water surface L4 is changed by wind or waves.
  • the vibration sensor or the balance meter 72 for measuring the inclination angle of the floating structure 70 may be installed at one side of the floating structure 70.
  • the predetermined reference plane L2 is a virtual reference plane that is set so that the vibration sensor or the balance meter 72 can measure the inclination angle of the floating structure 70.
  • the vibration sensor or the balance meter 72 may measure the angle ⁇ 1 between the floating structure 70 and the predetermined reference plane L2 that change over time in real time.
  • the controller 74 of the robot arm when the angle ⁇ 1 between the floating structure 70 and the predetermined reference plane L2 at a specific time becomes greater than or equal to the predetermined reference angle according to the signal of the vibration sensor or the balance system 72. Length control can be started.
  • FIG. 8 is a side view illustrating a method of measuring an angle between a floating structure and a water surface through a distance measuring sensor in an embodiment of the present invention.
  • control unit 86 may start controlling the length of each robot arm when the angle ⁇ 2 formed between the floating structure 80 and the water surface is equal to or greater than a predetermined reference angle.
  • the angle ⁇ 2 between the floating structure 80 and the water surface is calculated based on a difference value of each distance measured by a pair of distance measuring sensors.
  • the floating structure 80 may be inclined in a specific direction as the height of the water surface is changed by wind or waves.
  • the first distance sensor 82 and the second distance sensor 84 measure the distance between the bottom of the floating structure 80 to which each sensor is attached and the water surface in real time.
  • the distance between the lower surface of the floating structure 80 measured by the first distance detecting sensor 82 and the water surface at a specific time point is D6, and the floating structure 80 measured by the second distance detecting sensor 84.
  • the distance between the bottom and the surface is D7.
  • the distance between the position where the first distance detection sensor 82 is attached and the position where the second distance detection sensor 84 is attached is D8.
  • the first distance sensor 82 and the second distance sensor 84 assume a line L5 forming a water surface, the line connecting each point of the water surface at which the distance is measured, forms a water surface with the floating structure 80.
  • the angle ⁇ 2 formed by the line L5 is calculated through a trigonometric function as shown in Equation 1 below.
  • the control unit 86 forms a surface with the floating structure 80 at a specific time point in real time through the [Equation 1] stored in advance using the signals of the first distance detection sensor 82 and the second distance detection sensor 84.
  • the angle ⁇ 2 formed by the line L5 can be calculated.
  • the controller 86 may start the length control of the robot arm when the angle ⁇ 2 formed by the floating structure 80 and the line L5 forming the water surface becomes equal to or greater than a predetermined reference angle.
  • the controller starts control of the length of each robot arm when the angle between the floating structure and the predetermined reference plane or the water surface is greater than the predetermined reference angle due to the change of wind or waves, thereby controlling the movement of the floating structure.
  • the height and level of the floating structure can be kept constant without constant control. Therefore, it is possible to increase the efficiency of photovoltaic power generation by reducing the power consumption of the entire floating floating photovoltaic system by saving the power required for always-on operation.
  • FIG. 9 is an exemplary view in which a plurality of floating structures are installed in a matrix structure in one embodiment of the present invention.
  • the floating structure of the floating water photovoltaic power generation system may be connected and operated in a plurality of lattice shapes.
  • a structure in which a plurality of floating structures are connected in a lattice form is referred to as a matrix structure.
  • the waterborne floating solar power generation system of matrix structure can be used for solar power generation in a large area of water surface.
  • the use of such a matrix structure has the advantage of being easy to install and manage as compared to installing a single floating structure of a large area on the surface of the water.
  • each floating structure 92a, 92b, 92c, 92d of the matrix structure is connected to each other through a wire 96.
  • the number of floating structures constituting the matrix structure may vary depending on the area of the water surface on which the floating floating solar power generation system is installed and the target power generation amount.
  • Each floating structure 92a, 92b, 92c, 92d constituting the matrix structure may follow embodiments relating to the construction and operation of the waterborne floating photovoltaic system described above with reference to FIGS. Therefore, the control units 94a, 94b, 94c, and 94d installed in each of the floating structures 92a, 92b, 92c, and 92d respectively restrict the movement of each of the floating structures 92a, 92b, 92c, and 92d by wind or waves. By maintaining a constant height and horizontal, it is possible to prevent the breakage of the wire 96 connecting the respective floating structures (92a, 92b, 92c, 92d) to reduce the maintenance cost and prevent collision between the floating structures.
  • each of the control units 94a, 94b, 94c, and 94d installed in each of the floating structures 92a, 92b, 92c, and 92d includes a robot arm installed in each of the floating structures 92a, 92b, 92c, and 92d. You can send and receive data to control each other.
  • the data transmitted and received by each floating structure 92a, 92b, 92c, 92d includes data on wind or waves where each floating structure 92a, 92b, 92c, 92d is located, and each floating structure 92a, 92b, 92c, 92d) data about the robot arm length adjustment degree can be included.
  • an arrow 90 shown in FIG. 9 indicates a direction in which waves travel on the surface of the matrix structure.
  • the first floating structure 92a controls the robot arm through the first control unit 94a with respect to the oncoming wave to maintain height and level. After that, the waves passing through the first floating structure 92a approach the second floating structure 92b, and the second floating structure 92b is raised by robot arm control for the waves coming through the second control unit 94b. And level.
  • the first control unit 94a installed in the first floating structure 92a includes a speed of waves passing through the first floating structure 92a, a distance between the first floating structure 92a and the water surface for the past waves, and a first floating structure. Data on the degree of adjustment of the length of the robot arm installed in the structure 92a may be transmitted to the second control unit 94b installed in the second floating structure 92b.
  • the controller may control the robot arm without performing a separate calculation process by receiving data from another controller included in the matrix structure.
  • data transmission speed between the controllers may be faster than that of the controller.
  • the controller that first acquired the data about the wave transmits the data to the rest of the controller in advance, and the controller that receives the data adjusts the length of the robot arm based on the received data without performing a separate calculation process, so that the wave has a high speed.
  • the controller of the floating structure in which the failed distance sensor is installed receives data from the remaining controllers and receives the robot arm. You can cope with the approaching waves by adjusting the length of.
  • the data transmission may be made through a wired or wireless connection between the controllers 94a, 94b, 94c, and 94d installed in each of the floating structures 92a, 92b, 92c, and 92d.
  • data can be transmitted between the control units between the floating structures that are not directly connected through the wire 96.
  • the first control unit 94a installed in the first floating structure 92a may be connected to the third floating structure 92c in addition to the second control unit 94b installed in the second floating structure 92b according to the propagation speed of the waves. Data can also be transmitted to the third control unit 94c provided and the fourth control unit 94d provided to the fourth floating structure 92d.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

본 발명은 수상 부유식 태양광 발전 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템은, 수상에 설치되며 상단에 복수의 태양광 발전 모듈이 안착되는 부유 구조물, 상기 부유 구조물의 일측에 부착되며 상기 부유 구조물과 수면 사이의 거리를 측정하는 하나 이상의 거리 측정 센서, 일단이 상기 부유 구조물의 일측에 연결되며 타단이 부력체와 연결되는 길이의 조절이 가능한 하나 이상의 로봇 암 및 상기 거리 측정 센서에 의해 측정되는 상기 부유 구조물과 수면 사이의 거리에 따라서 상기 로봇 암의 길이를 조절하는 제어부를 포함한다.

Description

수상 부유식 태양광 발전 시스템
본 발명은 수상 부유식 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.
산업 발달에 따른 화석 연료의 고갈 및 환경문제 대응과 지속 가능한 에너지 확보라는 목적으로 청정에너지 자원을 활용한 발전이 빠르게 보급되고 있다. 특히 태양광 발전은 발전 과정에서 오염 물질의 발생이 적고, 에너지 공급원의 고갈 우려가 없어 새로운 청정에너지 자원으로 각광받고 있다.
일반적으로 태양광 발전 설비는 다수의 태양광 전지 셀이 직렬 또는 병렬로 결합 된 다수의 태양 전지판을 포함하는 태양광 발전 모듈을 지지대에 고정하여 태양광을 받아 전류를 발생시키고, 이를 교류로 전환하여 전력 계통에 연결함으로써 상용 전원으로 사용할 수 있도록 되어있다. 이러한 태양광 발전은 동일한 일조 조건하에서 발전시설의 설치면적에 발전량이 비례하게 되므로, 발전시설 건설 부지 확보의 중요성이 크다고 할 수 있다. 그러나 태양광 발전 시설을 대지(大地)에 설치하는 경우 설치면적의 제한, 일조시간 확보가 용이한 평지확보의 어려움, 음영의 간섭 존재 및 토지보상비 등으로 인한 건설비용 상승과 같은 문제점이 있다. 수상 태양광 발전은 이러한 문제점들을 상당수 해결할 수 있는 대안이 될 수 있다. 수상 태양광 발전은 유휴부지인 저수지, 하천, 댐, 바다 등의 수상에 태양광 발전 설비를 설치함으로 설치 공간의 활용을 통한 국토의 효율적 이용이 가능하다.
도 1은 종래 기술에 따른 수상 태양광 발전 시설의 구성도이다.
도 1은 종래의 수상 태양광 발전 시설의 예를 나타낸 것이다. 일반적으로 수상 태양광 발전 시설은 상부에 태양광 발전 모듈(100)을 고정할 수 있고 하부에 부유체(104)가 부착되어 수면을 부유할 수 있는 부유 구조물(102), 지면에 고정된 앵커(106)와 부유 구조물(102)을 연결하는 와이어(110) 및 무게추(108), 태양광 발전 모듈(100)이 생성한 전류를 전환하는 변전소(112) 및 송전을 위한 배전선(114)을 포함한다.
수상 태양광 발전 시설의 부유 구조물(102)은 발전 효율을 높이기 위해 태양의 방위각에 따라 태양광 발전 모듈(100)의 방향을 설정하고 고정할 수 있도록 특정 위치에 고정된다. 부유 구조물(102)의 고정은 부유 구조물(102)을 지면에 고정된 앵커(106)에 와이어(110)로 연결하고, 무게추(108)를 통해 와이어(110)의 장력을 조절함으로써 이루어질 수 있다. 도 1에 도시되어있지 않지만, 복수의 부유 구조물(102)이 매트릭스 구조로 설치될 경우 표류 방지 및 위치 고정을 위해 부유 구조물(102) 사이에도 별도의 와이어를 통한 연결이 존재할 수 있다.
그러나 전술한 것과 같은 부유 구조물(102)의 고정은 날씨 등의 주변 환경의 변화에 취약하다는 단점이 있다. 특히 강한 바람이나 태풍이 지나갈 경우, 바람 또는 파도에 의한 부유 구조물(102)의 큰 움직임으로 인해 지면과 부유 구조물(102)을 연결하는 와이어(110) 또는 앵커(106)가 파손될 수 있다. 이에 따라서 파손된 와이어(110) 또는 앵커(106)를 교체하거나 수리하는데 필요한 비용이 증가하게 된다.
또한 바람 또는 파도의 변화에 따라서 부유 구조물(102)이 기울어지거나 바람 또는 파도의 변화에 따른 부유 구조물(102)의 큰 움직임으로 인해 지면과 부유 구조물(102)을 연결하는 와이어(110) 또는 앵커(106)가 파손될 경우, 부유 구조물(102) 상에 설치된 태양광 발전 모듈(100)의 각도가 변화하게 된다. 이 경우 태양광 발전 모듈(100)에 대한 태양의 입사각이 달라지게 되어 태양광 발전 모듈(100)에 의한 발전 효율이 감소하는 문제가 있다.
본 발명은 바람 또는 파도에 의한 부유 구조물의 운동을 제한하여 부유 구조물의 일정한 높이와 수평을 유지함으로써, 부유 구조물을 지면에 고정하는 와이어 또는 앵커의 파손을 방지하여 부품 교체 수리 비용을 절약할 수 있는 수상 부유식 태양광 발전 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 바람 또는 파도에 의해 부유 구조물이 기울어지는 것을 막고 부유 구조물의 일정한 높이와 수평을 유지하여 부유 구조물을 지면에 고정하는 와이어 또는 앵커의 파손을 방지함으로써, 태양광 모듈의 고정된 각도 유지를 통해 발전 효율의 감소를 방지하는 수상 부유식 태양광 발전 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 수상에 설치되며 상단에 복수의 태양광 발전 모듈이 안착되는 부유 구조물, 상기 부유 구조물의 일측에 부착되며 상기 부유 구조물과 수면 사이의 거리를 측정하는 하나 이상의 거리 측정 센서, 일단이 상기 부유 구조물의 일측에 연결되며 타단이 부력체와 연결되는 길이의 조절이 가능한 하나 이상의 로봇 암 및 상기 거리 측정 센서에 의해 측정되는 상기 부유 구조물과 수면 사이의 거리에 따라서 상기 로봇 암의 길이를 조절하는 제어부를 포함한다.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 바람 또는 파도에 의한 부유 구조물의 운동을 제한하여 부유 구조물의 일정한 높이와 수평을 유지함으로써, 부유 구조물을 지면에 고정하는 와이어 또는 앵커의 파손을 방지하여 부품 교체 수리 비용을 절약할 수 있는 수상 부유식 태양광 발전 시스템을 제공하는 장점이 있다.
또한 본 발명에 의하면, 바람 또는 파도에 의해 부유 구조물이 기울어지는 것을 막고 부유 구조물의 일정한 높이와 수평을 유지하여 부유 구조물을 지면에 고정하는 와이어 또는 앵커의 파손을 방지함으로써, 태양광 모듈의 고정된 각도 유지를 통해 발전 효율의 감소를 방지하는 수상 부유식 태양광 발전 시스템을 제공할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 수상 태양광 발전 시설의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템에 포함되는 로봇 암의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템의 동작 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템의 동작 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에서 부유 구조물이 미리 정해진 기준면과 이루는 각도를 나타낸 측면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에서 거리 측정 센서를 통해 부유 구조물과 수면 사이의 각도를 측정하는 방법을 나타낸 측면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에서 복수의 부유 구조물이 매트릭스 구조로 설치된 예시도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술 되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
이하에서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템의 구성에 대해 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템의 측면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템은 태양광 모듈(21), 부유 구조물(20), 거리 측정 센서(22), 로봇 암(24), 부력체(25) 및 제어부(26)를 포함한다. 도 2를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템은 부유체(28), 와이어(211), 무게추(213) 및 앵커(212)를 더 포함할 수 있다.
부유 구조물(20)은 상부에 복수의 태양광 모듈(21)이 안착될 수 있다. 도면에 도시되지 않았으나, 태양광 모듈(21)이 생성한 전류는 변전소를 통해 전환되어 배전선으로 분배된다. 부유 구조물(20)은 하부에 부착된 부유체(28) 및 로봇 암(24)의 말단에 부착된 부력체(25)의 부력을 이용해 수면을 부유한다. 부유 구조물(20)은 와이어(211)를 통해 지면에 앵커(212)에 연결되어 고정되며, 와이어(211)의 장력은 무게추(213)에 의해 조절된다.
거리 측정 센서(22)는 부유 구조물(20)의 일측에 부착된다. 거리 측정 센서(22)는 거리 측정 센서(22)가 부착된 위치, 예컨대 부유 구조물(20)의 각 모서리 하부로부터 수면까지의 거리를 측정한다. 거리 측정 센서(22)의 종류는 수상 부유식 태양광 발전 시스템의 작동 환경에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 광학식 거리 센서 또는 초음파 거리 센서 등이 거리 측정 센서(22)로 사용될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 로봇 암(24)의 일단은 부유 구조물(20)의 일측에 연결된다. 로봇 암(24)의 타단은 부력체(25)와 연결된다. 이때 부력체(25)는 부유 구조물(20)의 하부와 수면과의 거리를 일정하게 유지시키기 위해 미리 설정된 크기의 부력을 가진다. 미리 설정된 부력의 크기는 부유 구조물(20)의 무게에 따라 달라질 수 있다.
로봇 암(24)의 길이는 후술하는 제어부(26)에 의해서 조절될 수 있다.. 로봇 암(24)의 길이 조절 가능 범위는 수상 부유식 태양광 발전 시스템의 작동 환경에 따라 달라질 수 있다. 만약 수상 부유식 태양광 발전 시스템이 바람 또는 파도의 세기가 강한 곳에 설치될 경우 부유 구조물(20)의 움직임은 커지며, 이때 로봇 암(24)의 길이 조절 가능 범위는 바람 또는 파도의 세기가 약한 곳 보다 더 넓게 설정될 수 있다.
제어부(26)는 거리 측정 센서(22)의 신호에 따라 로봇 암(24)의 길이를 조절한다. 제어부(26)가 설치될 수 있는 위치는 거리 측정 센서(22)의 신호에 따라 로봇 암(24)의 길이를 조절할 수 있는 범위 내에서 특정 위치로 한정되지 않는다.
제어부(26)는 거리 측정 센서(22) 및 로봇 암(24)과 연결된다. 이때 제어부(26)와 거리 측정 센서(22) 및 로봇 암(24)의 연결은 유선 또는 무선으로 이루어질 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템의 구성도이다.
도 3은 수상 부유식 태양광 발전 시스템의 부유 구조물(20)에 복수의 태양광 모듈(21), 거리 측정 센서(22a, 22b, 22c, 22d), 로봇 암(24a, 24b, 24c, 24d) 및 제어부(26)가 설치된 실시예를 나타낸 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 거리 측정 센서(22a, 22b, 22c, 22d)는 부유 구조물(20)의 각 모서리에 부착될 수 있으며, 바람직하게는 부유 구조물(20)의 각 모서리 하부에 부착될 수 있다. 그러나 실시예에 따라서 거리 측정 센서(22a, 22b, 22c, 22d)의 부착 위치는 달라질 수 있다.
로봇 암(24a, 24b, 24c, 24d)은 부유 구조물(20)의 각 모서리에 연결된다. 그러나 실시예에 따라서 로봇 암(24a, 24b, 24c, 24d)의 연결 위치는 달라질 수 있다. 바람직하게, 로봇 암(24a, 24b, 24c, 24d)은 부유 구조물(20)의 각 모서리 하부에 부착된 거리 측정 센서(22a, 22b, 22c, 22d)로부터 일정 거리 이내인 부유 구조물(20)의 각 모서리 하부에 연결될 수 있다. 로봇 암(24a, 24b, 24c, 24d)의 말단에는 각각 부력체(25a, 25b, 25c, 25d)가 연결된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템에 포함되는 로봇 암의 구성도이다.
도 4는 도 3에 도시한 로봇 암(24a, 24b, 24c, 24d) 중 하나의 로봇 암(24a)을 확대하여 도시한 것이다.
본 발명의 일 실시예에서 로봇 암(24a)은 부유 구조물과 연결되는 연결부(42), 로봇 암의 길이를 조절하기 위한 피스톤(44) 및 실린더(46)를 포함할 수 있다. 피스톤(44)은 실린더(46)의 내부에서 피스톤 운동을 하여 로봇 암의 길이를 조절할 수 있다. 이때 피스톤 운동은 유압식, 공압식 및 전동식 중 어느 하나의 방식으로 이루어질 수 있다.
로봇 암(24a)의 말단에는 부력체(48)가 연결된다. 부력체(48)의 크기, 형태 및 재질은 수상 부유식 태양광 발전 시스템의 작동 환경에 따라 달라질 수 있다. 예컨대, 부유체는 부력 크기 조절의 용이성 및 내구성을 확보하기 위해 에어 챔버로 구성됨이 바람직할 것이다.
다시 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서 제어부(26)는 부유 구조물(20)의 일측에 설치될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제어부(26)는 침수 방지를 위해 부유 구조물(20) 상단에 설치됨이 바람직할 것이다. 제어부(26)는 거리 측정 센서(22a, 22b, 22c, 22d) 및 로봇 암(24a, 24b, 24c, 24d)과 연결된다.
본 발명의 일 실시예에서 거리 측정 센서 및 로봇 암이 설치되는 위치와개수는 수상 부유식 태양광 발전 시스템이 설치된 수상 환경에 따라 달라질 수 있다.
예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이 거리 측정 센서(22a, 22b, 22c, 22d) 및 로봇 암(24a, 24b, 24c, 24d)은 부유 구조물(20)의 네 모서리 하단에 부착될 수 있다. 만약 수상 부유식 태양광 발전 시스템이 바람 또는 파도의 변화가 잦은 환경에 설치될 경우, 부유 구조물(20)의 움직임을 보다 정교하게 제어하기 위하여 부유 구조물(20)의 가장자리 또는 부유 구조물(20)의 중심 하단에 거리 측정 센서 및 로봇 암이 추가로 설치될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수상 부유식 태양광 발전 시스템의 동작 예시도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 부유 구조물(50)은 수상에 설치되며 수면은 바람 또는 파도가 없을 경우 수평상태를 유지할 수 있다. 이때 부유 구조물(50)은 상단에 복수의 태양광 발전 모듈(58)이 안착된 상태로 부유체(56)의 부유력을 통해 수상을 부유하면서 수면과 평행 상태를 유지할 수 있다.
도 5에 도시된 점선은 바람 또는 파도가 없을 경우의 수면(L1)을 나타낸 것이며, 이때 부유 구조물(50) 하부와 수면 사이의 거리는 부유 구조물(50) 하부의 모든 부분에서 D3이다. 즉, D3은 바람 또는 파도의 영향이 없을 경우 각각 수평을 유지하는 부유 구조물(50)과 수면 사이의 거리이다.
다시 도 5를 참조하면, 부유 구조물(50)의 하부에 제1 거리 감지 센서(511) 및 제2 거리 감지 센서(521)가 부착되어 있다. 제1 거리 감지 센서(511) 및 제2 거리 감지 센서(521)는 실시간으로 각 센서가 부착된 부유 구조물(50)의 하부와 수면 사이의 거리를 측정한다.
부유 구조물(50)이 설치된 수면은 바람으로 인해 그 높이가 변할 수 있으며, 도 5에는 바람으로 인해 높이가 변한 수면(L3)이 실선으로 표시되어 있다. 즉, 특정 시점에서 제2 거리 감지 센서(521)가 설치된 곳의 수면의 높이는 제1 거리 감지 센서(511)가 설치된 곳의 수면의 높이보다 더 높을 수 있다. 이때 제1 거리 감지 센서(511)가 측정하는 부유 구조물(50) 하부와 수면(L3) 사이의 거리는 D1이며, 제2 거리 감지 센서(521)가 측정하는 부유 구조물(50) 하부와 수면(L3) 사이의 거리는 D2이다.
본 발명의 일 실시예에서, 제1 거리 감지 센서(511)가 측정한 부유 구조물(50) 하부와 수면 사이의 거리(D1)와 제2 거리 감지 센서(521)가 측정한 부유 구조물(50) 하부와 수면 사이의 거리(D2)가 미리 설정된 허용 거리를 벗어나면, 제어부(53)는 각 로봇 암의 길이에 대한 제어를 시작할 수 있다. 이때 미리 설정된 허용 거리는 부유 구조물(50)을 고정하는 와이어 또는 앵커가 파손되지 않는 범위 내에서 부유 구조물(50)이 수상에서 움직일 수 있는 거리로 정해질 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 부유 구조물(50)은 수면의 기울기 변화로 인해 부유 구조물(50) 하단에 부착된 부유체의 부력을 받아 제1 거리 감지 센서(511)쪽으로 기울 수 있다. 제어부(53)는 제1 거리 감지 센서(511)가 측정한 부유 구조물(50) 하부와 수면 사이의 거리 D1과 제2 거리 감지 센서(521)가 측정한 부유 구조물(50) 하부와 수면 사이의 거리 D2에 따라 제1 로봇 암(512)과 제2 로봇 암(522)의 길이를 각각 조절할 수 있다.
제어부(53)는 부유 구조물(50)이 제1 거리 감지 센서(511)쪽으로 기우는 것을 막기 위해 제1 로봇 암(512)의 길이를 증가시키고 제2 로봇 암(522)의 길이를 감소시킬 수 있다. 이때 제어부(53)는 미리 정해진 기준 거리를 사용하여 각 로봇 암의 길이를 얼마나 증가시키거나 감소시킬지 결정할 수 있다.
예를 들어, 제어부(53)는 바람 또는 파도의 영향이 없을 경우 수평을 유지하는 부유 구조물(50) 하부와 바람 또는 파도가 없을 경우의 수면(L1) 사이의 거리(D3)를 기준 거리로 설정할 수 있다. 이때 제어부(53)는 제1 로봇 암(512)의 길이를 제1 거리 감지 센서(511)가 측정한 부유 구조물(50) 하부와 수면 사이의 거리인 D1과 기준 거리 D3의 차이만큼 증가시킬 수 있다. 반대로 제어부(53)는 제2 로봇 암(522)의 길이를 제2 거리 감지 센서(521)가 측정한 부유 구조물(50) 하부와 수면 사이의 거리인 D2와 기준 거리 D3의 차이만큼 감소시킬 수 있다.
도 6에는 도 5에 도시된 것과 같이 바람으로 인해 높이가 변한 수면(L3) 상태에서 제어부(53)에 의해 로봇 암(512, 522)의 길이가 제어되는 과정이 도시되어 있다. 도 6을 참조하면, 제1 로봇 암(512)의 길이는 제1 거리 감지 센서(511)가 측정한 부유 구조물(50) 하부와 수면 사이의 거리 D1과 기준 거리 D3의 차이인 D4만큼 증가된다. 반면 제2 로봇 암(522)의 길이는 제2 거리 감지 센서(521)가 측정한 부유 구조물(50) 하부와 수면 사이의 거리 D2와 기준 거리 D3의 차이인 D5만큼 감소된다.
본 발명의 일 실시예에서, 제어부(53)는 각 거리 측정 센서의 신호에 따라 각 로봇 암의 길이를 조절할 수 있도록 미리 연산식 또는 거리 비교 테이블을 저장할 수 있다.
예를 들어, 제어부(53)는 미리 저장된 연산식에 거리 측정 센서에 의해 측정된 거리를 대입하여 로봇 암의 조절 길이를 산출할 수 있다. 또 다른 예로, 제어부(53)는 미리 저장된 거리 비교 테이블을 참조하여 거리 측정 센서에 의해 측정된 거리에 대응되는 로봇 암의 조절 길이를 결정할 수 있다.
제어부(53)는 각 로봇 암의 길이를 조절함으로써 부유 구조물(50)이 받을 수 있는 충격을 흡수하고 부유 구조물(50)의 높이를 조절할 수 있다. 이와 같은 제어부(53)의 로봇 암의 길이 제어에 의해, 부유 구조물(50)은 제1 거리 감지 센서(511)쪽으로 기울어지지 않고 일정한 높이 및 수평을 유지할 수 있다.
전술한 각 거리 감지 센서의 부유 구조물(50) 하부와 수면 사이의 거리 측정 및 제어부(53)의 각 로봇 암에 대한 길이 조절은 시간의 흐름에 따라 변하는 수면의 높이에 대응하여 실시간으로 이루어질 수 있다.
제어부(53)가 실시간으로 각 로봇 암을 제어하여 부유 구조물(50)의 일정한 높이 및 수평을 유지함에 따라, 수상에 설치된 부유 구조물(50)은 수평인 지상에서 바라볼 때 수평인 지상과 항상 평행 상태를 유지하는 것으로 보일 수 있다.
즉, 제어부(53)가 각 로봇 암의 제어를 통해 부유 구조물(50)의 일정한 높이 및 수평을 유지한 결과, 바람 또는 파도의 영향에 따른 부유 구조물(50)의 움직임을 최소화함으로써 부유 구조물(50)을 지면에 고정하는 와이어 또는 앵커의 파손을 방지하여 부품 교체 수리비용을 절약할 수 있다.
제어부(53)는 각 로봇 암의 제어를 통해 부유 구조물(50)의 일정한 높이 및 수평을 유지하여 바람 또는 파도에 의해 부유 구조물이 기울어지는 것을 막을 수 있다. 즉, 제어부(53)는 부유 구조물의 일정한 높이와 수평을 유지하여 부유 구조물을 지면에 고정하는 와이어 또는 앵커의 파손을 방지함으로써 태양광 모듈의 고정된 각도를 유지하여 발전 효율의 감소를 방지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에서 부유 구조물이 미리 정해진 기준면과 이루는 각도를 나타낸 측면도이다. 본 발명의 일 실시예에서, 제어부는 부유 구조물과 미리 정해진 기준면이 이루는 각도가 미리 정해진 기준 각도 이상일 때 각 로봇 암의 길이에 대한 제어를 시작할 수 있다. 부유 구조물과 미리 정해진 기준면이 이루는 각도는 진동 센서 또는 평형계에 의해서 계산될 수 있다.
도 7을 참조하면, 부유 구조물(70)은 바람 또는 파도에 의해 수면(L4)의 높이가 달라짐에 따라 특정 방향으로 기울어질 수 있다. 부유 구조물(70)의 기울기 각도를 측정하기 위한 진동 센서 또는 평형계(72)는 부유 구조물(70) 일측에 설치될 수 있다.
미리 정해진 기준면(L2)은 진동 센서 또는 평형계(72)가 부유 구조물(70)의 기울기 각도를 측정할 수 있도록 설정된 가상의 기준면이다. 진동 센서 또는 평형계(72)는 시간의 흐름에 따라 변하는 부유 구조물(70)과 미리 정해진 기준면(L2) 사이의 각도(θ1)를 실시간으로 측정할 수 있다. 제어부(74)는 진동 센서 또는 평형계(72)의 신호에 따라 특정 시점의 부유 구조물(70)과 미리 정해진 기준면(L2)사이의 각도(θ1)가 미리 정해진 기준 각도 이상이 될 경우 로봇 암의 길이 제어를 시작할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에서 거리 측정 센서를 통해 부유 구조물과 수면 사이의 각도를 측정하는 방법을 나타낸 측면도이다.
본 발명의 일 실시예에서, 제어부(86)는 부유 구조물(80)과 수면이 이루는 각도(θ2)가 미리 정해진 기준 각도 이상일 때 각 로봇 암의 길이 제어를 시작할 수 있다. 부유 구조물(80)과 수면이 이루는 각도(θ2)는 한 쌍의 거리 측정 센서가 측정한 각 거리의 차이값을 기초로 계산된다.
부유 구조물(80)은 바람 또는 파도에 의해 수면의 높이가 달라짐에 따라 특정 방향으로 기울 수 있다. 제1 거리 감지 센서(82) 및 제2 거리 감지 센서(84)는 실시간으로 각 센서가 부착된 부유 구조물(80)의 하부와 수면 사이의 거리를 측정한다.
도 8을 참조하면, 특정시점에서 제1 거리 감지 센서(82)가 측정한 부유 구조물(80) 하부와 수면 사이의 거리는 D6이며, 제2 거리 감지 센서(84)가 측정한 부유 구조물(80) 하부와 수면 사이의 거리는 D7이다. 제1 거리 감지 센서(82)가 부착된 위치와 제2 거리 감지 센서(84)가 부착된 위치 사이의 거리는 D8이다.
제1 거리 감지 센서(82) 및 제2 거리 감지 센서(84)가 거리를 측정한 각 수면의 지점을 잇는 선을 수면을 이루는 선(L5)으로 가정하면, 부유 구조물(80)과 수면을 이루는 선(L5)이 이루는 각도(θ2)는 하기와 같은 [식 1]과 같이 삼각함수를 통해 계산된다.
[식 1]
Figure PCTKR2017009888-appb-I000001
제어부(86)는 제1 거리 감지 센서(82) 및 제2 거리 감지 센서(84)의 신호를 사용하여 미리 저장된 상기 [식 1]을 통해 실시간으로 특정 시점의 부유 구조물(80)과 수면을 이루는 선(L5)이 이루는 각도(θ2)를 계산할 수 있다. 제어부(86)는 부유 구조물(80)과 수면을 이루는 선(L5)이 이루는 각도(θ2)가 미리 정해진 기준 각도 이상이 될 경우 로봇 암의 길이 제어를 시작할 수 있다.
전술한 것과 같이 제어부는 바람 또는 파도의 변화로 인해 부유 구조물과 미리 정해진 기준면 또는 수면 사이의 각도가 미리 정해진 기준 각도 이상이 될 때 각 로봇 암의 길이에 대한 제어를 시작함으로써, 부유 구조물의 움직임을 상시 제어하지 않고도 부유 구조물의 높이 및 수평을 일정하게 유지할 수 있다. 따라서 상시 동작에 필요한 전력을 절약하여 수상 부유식 태양광 발전 시스템 전체의 운영의 전력 소비를 줄임으로써 태양광 발전 효율을 높일 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에서 복수의 부유 구조물이 매트릭스 구조로 설치된 예시도이다.
도 9에 도시된 것과 같이, 수상 부유식 태양광 발전 시스템의 부유 구조물은 복수가 격자 형태로 연결되어 동작할 수 있다. 본 발명에서, 이처럼 복수의 부유 구조물이 격자 형태로 연결된 구조를 매트릭스 구조라고 지칭한다.
매트릭스 구조의 수상 부유식 태양광 발전 시스템은 넓은 면적의 수면에서 태양광 발전을 하기 위해 사용될 수 있다. 이와 같은 매트릭스 구조의 사용은 넓은 면적의 단일 부유 구조물을 수면에 설치하는 것과 비교할 때 설치 및 관리가 용이하다는 장점이 있다.
다시 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서 매트릭스 구조의 각 부유 구조물(92a, 92b, 92c, 92d)은 서로 와이어(96)를 통해 연결되어 있다. 매트릭스 구조를 구성하는 복수의 부유 구조물의 개수는 수상 부유식 태양광 발전 시스템이 설치되는 수면의 면적 및 목표 발전량에 따라 달라질 수 있다.
매트릭스 구조를 구성하는 각 부유 구조물(92a, 92b, 92c, 92d)은 도 2 내지 도 8을 통해 전술한 수상 부유식 태양광 발전 시스템의 구성 및 동작에 관한 실시예를 따를 수 있다. 따라서 각 부유 구조물(92a, 92b, 92c, 92d)에 설치된 각 제어부(94a, 94b, 94c, 94d)는 바람 또는 파도에 의한 각 부유 구조물(92a, 92b, 92c, 92d)의 운동을 각각 제한하여 일정한 높이와 수평을 유지하도록 함으로써, 각 부유 구조물(92a, 92b, 92c, 92d) 사이를 연결하는 와이어(96)의 파손을 방지하여 유지 비용을 절감하고 부유 구조물간 충돌을 예방할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 각 부유 구조물(92a, 92b, 92c, 92d)에 설치된 각 제어부(94a, 94b, 94c, 94d)는 각 부유 구조물(92a, 92b, 92c, 92d)에 설치된 로봇 암을 제어하기 위한 데이터를 서로 주고받을 수 있다. 각 부유 구조물(92a, 92b, 92c, 92d)이 주고받는 데이터는 각 부유 구조물(92a, 92b, 92c, 92d)이 위치한 곳의 바람 또는 파도에 관한 데이터 및 각 부유 구조물(92a, 92b, 92c, 92d)의 로봇 암 길이 조절 정도에 관한 데이터를 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 9에 도시된 화살표(90)는 매트릭스 구조가 설치된 수면상에서 파도가 진행하는 방향을 나타낸다. 제1 부유 구조물(92a)은 다가오는 파도에 대해 제1 제어부(94a)를 통해 로봇 암을 제어하여 높이 및 수평을 유지한다. 그 후 제1 부유 구조물(92a)을 지난 파도는 제2 부유 구조물(92b)에 다가가며, 제2 부유 구조물(92b)은 제2 제어부(94b)를 통해 다가오는 파도에 대해 로봇 암 제어를 통해 높이 및 수평을 유지한다.
이때 제1 부유 구조물(92a)에 설치된 제1 제어부(94a)는 제1 부유 구조물(92a)을 지나간 파도의 속도, 지나간 파도에 대한 제1 부유 구조물(92a)과 수면 사이의 거리 및 제1 부유 구조물(92a)에 설치된 로봇 암의 길이 조절 정도에 관한 데이터를 제2 부유 구조물(92b)에 설치된 제2 제어부(94b)에 전달할 수 있다.
제어부는 매트릭스 구조에 포함된 다른 제어부로부터 데이터를 전송받음으로써 별도의 연산 과정을 거치지 않고도 로봇 암을 제어할 수 있다.
예를 들어, 매트릭스 구조의 복수 부유 구조물에 빠른 속도의 파도가 접근할 경우 제어부의 연산 속도보다 제어부 간 데이터 전송 속도가 빠를 수 있다. 이때 최초로 파도에 대한 데이터를 획득한 제어부가 나머지 제어부에 미리 데이터를 전송하고, 데이터를 전송받은 제어부가 별도의 연산과정을 거치지 않고 전송받은 데이터를 기초로 로봇 암의 길이를 조절함으로써 빠른 속도의 파도에 효과적으로 대처할 수 있다.
다른 예에서, 매트릭스 구조에 포함된 복수의 부유 구조물 중 어느 하나의 부유 구조물에 설치된 거리 센서에 고장이 발생한 경우, 고장이 발생한 거리 센서가 설치된 부유 구조물의 제어부는 나머지 제어부로부터 데이터를 전송받아 로봇 암의 길이를 조절하여 접근하는 파도에 대처할 수 있다.
데이터 전송은 각 부유 구조물(92a, 92b, 92c, 92d)에 설치된 각 제어부(94a, 94b, 94c, 94d) 간 유선 또는 무선 연결을 통해 이루어질 수 있다. 또한 와이어(96)를 통해 직접 연결된 부유 구조물 사이 외에도, 와이어(96)를 통해 직접 연결되지 않은 부유 구조물 사이의 각 제어부 간 데이터 전송이 가능하다.
예를 들어, 제1 부유 구조물(92a)에 설치된 제1 제어부(94a)는 파도의 진행 속도에 따라 제2 부유 구조물(92b)에 설치된 제2 제어부(94b) 외에 제3 부유 구조물(92c)에 설치된 제3 제어부(94c) 및 제4 부유 구조물(92d)에 설치된 제4 제어부(94d)에도 데이터를 전달할 수 있다.
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

Claims (6)

  1. 수상에 설치되며 상단에 복수의 태양광 발전 모듈이 안착되는 부유 구조물;
    상기 부유 구조물의 일측에 부착되며 상기 부유 구조물과 수면 사이의 거리를 측정하는 하나 이상의 거리 측정 센서;
    일단이 상기 부유 구조물의 일측에 연결되며 타단이 부력체와 연결되는 길이의 조절이 가능한 하나 이상의 로봇 암; 및
    상기 거리 측정 센서에 의해 측정되는 상기 부유 구조물과 수면 사이의 거리에 따라서 상기 로봇 암의 길이를 조절하는 제어부를 포함하는
    수상 부유식 태양광 발전 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 거리 측정 센서에 의해 측정되는 상기 부유 구조물과 수면 사이의 거리가 미리 정해진 기준 거리 이하이면 상기 로봇 암의 길이를 증가시키는
    수상 부유식 태양광 발전 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 거리 측정 센서가 측정한 상기 부유 구조물과 수면 사이의 거리가 미리 정해진 기준 거리를 초과하면 상기 로봇 암의 길이를 감소시키는
    수상 부유식 태양광 발전 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 부유 구조물과 미리 정해진 기준면이 이루는 각도가 미리 정해진 기준 각도 이상일 경우 상기 로봇 암의 길이를 조절하는
    수상 부유식 태양광 발전 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 부유 구조물과 미리 정해진 기준면이 이루는 각도는
    진동 센서 또는 평형계에 의해서 계산되는
    수상 부유식 태양광 발전 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    제1 거리 측정 센서에 의해서 측정된 제1 거리와 제2 거리 측정 센서에 의해서 측정된 제2 거리 간의 차이값을 산출하고, 상기 차이값을 기초로 상기 부유 구조물과 상기 수면이 이루는 각도를 산출하고, 상기 부유 구조물과 상기 수면이 이루는 각도가 미리 정해진 기준 각도 이상일 경우 상기 로봇 암의 길이를 조절하는
    수상 부유식 태양광 발전 시스템.
PCT/KR2017/009888 2017-03-31 2017-09-08 수상 부유식 태양광 발전 시스템 WO2018182113A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170041447A KR102152440B1 (ko) 2017-03-31 2017-03-31 수상 부유식 태양광 발전 시스템
KR10-2017-0041447 2017-03-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018182113A1 true WO2018182113A1 (ko) 2018-10-04

Family

ID=63676527

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2017/009888 WO2018182113A1 (ko) 2017-03-31 2017-09-08 수상 부유식 태양광 발전 시스템

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102152440B1 (ko)
WO (1) WO2018182113A1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113131077A (zh) * 2021-05-12 2021-07-16 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种水上分散漂浮式储能系统
US11241799B2 (en) * 2016-03-18 2022-02-08 Intelli-Products Inc. Solar energy array robotic assembly
CN114537606A (zh) * 2022-03-04 2022-05-27 杭州华鼎新能源有限公司 一种线性光伏追踪驱动结构及光伏电站

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102141588B1 (ko) 2019-10-16 2020-08-07 주식회사 에스에너지 수상 부유식 태양광 발전 구조체

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011021559A (ja) * 2009-07-16 2011-02-03 Yamato Dengyosha:Kk エネルギー変換装置及びそれを利用した発電装置
KR101382417B1 (ko) * 2012-11-16 2014-04-08 박기주 부유식 태양광 발전 시스템
KR101575155B1 (ko) * 2014-10-02 2015-12-07 이종조 밸러스트 탱크가 구비되는 부유식 태양광 발전장치
KR20160001106A (ko) * 2014-06-26 2016-01-06 주식회사 청우마린테크 수상 태양광 발전장치용 중력식 계류장치
KR101636543B1 (ko) * 2016-01-04 2016-07-05 운지파워텍(주) 수상태양광발전시스템의 부유구조체 계류장치

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101268176B1 (ko) * 2011-03-21 2013-05-27 우도영 수상 구조물
KR101726237B1 (ko) * 2015-09-10 2017-05-08 신한스틸 주식회사 부유식 태양광 발전장치용 계류 장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011021559A (ja) * 2009-07-16 2011-02-03 Yamato Dengyosha:Kk エネルギー変換装置及びそれを利用した発電装置
KR101382417B1 (ko) * 2012-11-16 2014-04-08 박기주 부유식 태양광 발전 시스템
KR20160001106A (ko) * 2014-06-26 2016-01-06 주식회사 청우마린테크 수상 태양광 발전장치용 중력식 계류장치
KR101575155B1 (ko) * 2014-10-02 2015-12-07 이종조 밸러스트 탱크가 구비되는 부유식 태양광 발전장치
KR101636543B1 (ko) * 2016-01-04 2016-07-05 운지파워텍(주) 수상태양광발전시스템의 부유구조체 계류장치

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11241799B2 (en) * 2016-03-18 2022-02-08 Intelli-Products Inc. Solar energy array robotic assembly
CN113131077A (zh) * 2021-05-12 2021-07-16 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种水上分散漂浮式储能系统
CN114537606A (zh) * 2022-03-04 2022-05-27 杭州华鼎新能源有限公司 一种线性光伏追踪驱动结构及光伏电站

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180111061A (ko) 2018-10-11
KR102152440B1 (ko) 2020-09-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018182113A1 (ko) 수상 부유식 태양광 발전 시스템
WO2017069417A1 (ko) 수상 태양광 발전용 부력구조물
WO2013032099A1 (ko) 태양광 발전장치
KR101918970B1 (ko) 수상 태양광 발전장치
KR101318791B1 (ko) 가변형 로프 지지식 수상 태양광 발전 장치
US10965242B2 (en) Solar power generation device, method for installing solar power generation device, and method for operating solar power generation device
KR20150117224A (ko) 수상태양광 발전장치 부유 구조물 및 구조물간의 연결방법
WO2011049381A2 (ko) 태양광 추적 장치
CN106406364B (zh) 双轴跟踪式光伏或光热支架
WO2016186225A1 (ko) 음영방지기능을 가지는 태양광발전장치
WO2016125938A1 (ko) 태양광 감지장치 및 이를 갖는 태양광 트랙커
KR20160107069A (ko) 태양전지 발전장치
WO2014088207A1 (ko) 부력 조절형 태양광 트래커
JPH0786628A (ja) 太陽光集光パネル据え付け装置
WO2021107274A1 (ko) 수상 태양광 발전 장치
WO2011025343A2 (ko) 기구 풍력 집중식 발전기
WO2015046651A1 (ko) 풍력발전기용 블레이드의 무게중심 측정장치 및 측정방법
CN206364744U (zh) 漂浮型海上光伏发电系统
WO2018169142A1 (ko) 태양광 모듈
CN116455304B (zh) 一种光伏安装用柔性支架
WO2014003340A1 (ko) 수상 태양광 발전장치용 탄성체 계류장치
WO2022114560A1 (ko) 창호형 태양광 추적시스템
WO2021112424A1 (ko) 수상 태양광 발전 시스템
KR20150117223A (ko) 수상태양광 발전장치 부유 구조물 및 구조물간의 연결방법
JP2660400B2 (ja) 遮音壁を利用した太陽光エネルギー活用発電装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17903202

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17903202

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1