KR101385565B1 - Method and equipment for tidal power generation with pumping function - Google Patents
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Abstract
양수기능을 갖는 조력발전 장치 및 이를 이용한 조력발전 방법이 개시된다. 본 발명의 양수기능을 갖는 조력발전 장치 및 이를 이용한 조력발전 방법은 a) 외해의 외수위 데이터, 조지의 내수위 데이터, 조지의 내용적 데이터, 수차모듈의 수에 대한 데이터 및 수문의 수에 대한 데이터, 발전모듈에 대한 데이터 및 수문 통과유량에 대한 데이터를 입력받는 단계; b) 상기 a) 단계의 각 데이터를 토대로 상기 외해의 외수위와 상기 조지의 내수위를 비교하여, 상기 외수위가 내수위보다 높으면, 상기 유입수로에 설치된 수문을 개방하여 상기 조지에 물을 채우는 단계; c) 상기 c) 단계에 의해 상기 조지에 물이 채워져 상기 내수위가 외수위보다 높거나 같으면, 상기 유입수로에 설치된 수문을 폐쇄한 후, 상기 양수용 펌프를 작동시켜 상기 외해의 물을 상기 조지에 양수하여 내수위를 추가로 높이는 단계; d) 상기 c) 단계에 의해 상기 내수위가 상기 외수위보다 높아져 상기 조지와 외해 사이의 수위가 발전가능 수위가 되면, 상기 배출수로를 개방하여 수차모듈이 작동되면서 발전모듈에 의해 발전이 이루어지도록 하는 단계; e) 상기 d) 단계에 의해 상기 내수위가 낮아져 발전가능 수위 이하가 되면, 상기 배출수로를 폐쇄하여 발전모듈이 발전을 멈추도록 하고 대기한 후, 상기 b) ~ e) 단계로 진행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 단조지식 조력발전 방식에 별도의 양수시설을 추가함으로써, 기존의 단조식 조력발전에 비하여 발전설비 이용율 및 발전량이 향상될 수 있고, 발전시간이 증가할 수 있고, 일반적인 조력발전 운전방식에 비하여 조간대(갯벌) 상부의 육지화 예방을 통한 조력발전의 친환경성을 제고할 수 있으며, 조간대 감소면적 최소화로 환경친화적 조력발전 개발 추진이 가능하게 되는 효과를 제공할 수 있게 된다. .효과를 제공할 수 있게 된다. A tidal power generator having a pumping function and a tidal power generation method using the same are disclosed. Tidal power generating apparatus having a pumping function of the present invention and tidal power generating method using the same are a) external water level data of the external sea, inner water level data of George, content data of George, data about the number of aberration modules and the number of hydrology Receiving data, data on a power generation module, and data on a hydrological flow rate; b) comparing the external water level of the external sea with the internal water level of George based on the data of step a), and if the external water level is higher than the internal water level, opening the water gate installed in the inflow passage to fill the George with water. ; c) If the water level is filled in the George by the step c) and the water level is higher than or equal to the external water level, after closing the water gate installed in the inflow passage, the pump for pumping water is operated so that the water of the foreign sea is supplied to the George. Pumping to further increase the water level; d) when the water level is higher than the external water level by the step c), and the water level between George and the sea becomes a power generation level, the water supply module is opened to operate the aberration module to generate power by the power generation module. Making; e) When the water level is lowered by the step d) to be less than the power generation level, closing the discharge channel to stop the power generation module and wait, and then proceed to the steps b) to e) It is characterized by including. According to the present invention, by adding a separate pumping facility to the forging knowledge tidal power generation method, compared with the existing forging tidal power generation capacity utilization rate and power generation can be improved, the generation time can be increased, general tidal power generation operation Compared to the above method, it is possible to improve the eco-friendliness of tidal power generation by preventing landification on the upper tidal flat (tidal flat), and to provide the effect of promoting the development of environment-friendly tidal power generation by minimizing the reduced area of intertidal flats. It can provide an effect.
Description
본 발명은 양수기능을 갖는 조력발전 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 단조지식 조력발전 방식에서 수차에 전력을 공급하여 양수하는 방식 대신에 별도의 양수시설을 추가함으로써 발전설비 이용률 및 발전량을 향상시킬 수 있는 양수기능을 갖는 조력발전 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a tidal power generating apparatus having a pumping function and a method thereof, and more specifically, in the forged knowledge tidal power generation method by adding a separate pumping facility instead of the method of supplying power to the aberration of power generation facilities and The present invention relates to a tidal power generating apparatus having a pumping function capable of improving the amount of power generation, and a method thereof.
일반적으로 조력발전이란, 조석을 동력원으로 하여 해수면의 상승 하강현상을 이용하여 전기를 생산하는 발전방식이다. 이러한 조력발전은 일정중량의 부체가 받는 부력을 이용하여 발전하는 부체방식, 조위의 상승하강에 따라 밀실에 공기를 압축시켜 발전하는 압축공기방식, 그리고 방조제를 축조하여 해수저수지 즉, 조지(潮池)를 조성하여 발전하는 조지식으로 나눌 수 있다. In general, tidal power generation is a power generation method that generates electricity by using the rising and falling phenomenon of sea level using tides as a power source. This tidal power generation is a buoyant method that develops using buoyancy received by a certain weight of the floating body, a compressed air method that generates electricity by compressing air in a closed room according to the rising and falling of the tide, and a seawater reservoir, that is, George (축) ) Can be divided into George's development.
선행기술로서, 대한민국공개특허 제10-1984-000740호(공개일자 : 1984.02.27), 대한민국공개특허 제10-2000-0056283호(공개일자 : 2000.09.15) 등 다양한 조력발전장치 들이 개시되어 있다.As a prior art, various tidal power generation devices such as Korean Patent Publication No. 10-1984-000740 (published date: 1984.02.27), Korean Patent Publication No. 10-2000-0056283 (published date: 2000.09.15) are disclosed. .
그러나 오늘날의 실용화된 조력발전방식은 조지식으로, 강한 조석이 발생하는 큰 하구나 만에 방조제를 설치하여 조지를 만들고 외해 수위와 조지 내의 수위차를 이용하여 발전을 하게 된다. However, today's practical tidal power generation method is a ritual, and it installs masonry by installing a dike in a large river or bay where strong tides occur, and develops by using the water level in the offshore and the level difference in the george.
이와 같은 조지식 조력발전은 도 1에 도시된 바와 같이 조지 수에 따라 단조지식과 복조지식으로 구분되며, 또한 조석의 이용횟수에 따라 단류식과 복류식으로 나누고 있다. Such tidal power tidal power generation is divided into forging knowledge and demodulation knowledge according to the number of george as shown in FIG.
단조지 단류식은 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이 하나의 조지를 조성하여 발전하는 형태로 창조시에 수문을 개방하여 조지냐에 해수를 만조수위까지 채운 후 수문을 닫고 기다렸다가 낙조시에 조지와 외해 조위 간의 수위차가 생길 때 그 낙차를 이용하여 발전하는 낙조식 발전방식과, 이와는 반대로 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 낙조시에 수문을 개방하여 조지수위를 간조수위까지 낮춘 후 기다렸다가 창조시에 조지와 외해와의 낙차를 이용하여 발전을 하는 창조식 발전방식 등 두 가지의 발전방식이 있으며, 해역조건에 따라 적합한 방식을 택하게 될 것이나 발전 효율 면에서는 창조식 발전이 낙조식 발전에 비해 약간 불리하다. As for the forging pond flow type, as shown in (a) of FIG. 1, a george is developed to open the water gate at the time of creation, fills the seawater to the high tide level in Georgia, and closes the water gate and waits for the lagoon during the fall. When the water level difference between the offshore tides occurs, the fall-off type development method is developed using the drop, and on the contrary, as shown in (b) of FIG. There are two types of development methods, including the creative development method that develops by using the fall of George and the Offshore, and the appropriate method will be selected according to the sea conditions. It is slightly disadvantageous.
위에서 언급한 낙조식 또는 창조식은 발전을 함에 있어서 한 방향의 흐름만을 이용하므로 단류식이라 한다. 운전방식은 발전 -> 대기 -> 충수 -> 대기의 싸이클을 계속 반복하므로 발전출력의 단속이 불가피한 것이다.The above-mentioned epoch or creation is called uniflow because it uses only one direction of flow in development. The operation method is unavoidable because the cycle of power generation-> standby-> flooding-> standby cycle is repeated.
그러나 이러한 단조지 단류식 발전방식이 가장 간단하고 발전설비의 가격도 저렴하여 가장 실용적인 조력발전방식이다. 낙조식 발전방식에서는 경우에 따라 조지수위가 만조수위에 도달한 후에도 수차에 전력을 공급하여 양수기능을 하게 함으로써 즉, 외해수를 조지내로 양수하여 조지의 수위를 상승시켜 발전량과 발전시간을 증가시킬 수도 있다. However, the forging type single-flow power generation method is the simplest, and the price of power generation equipment is low, so it is the most practical tidal power generation method. In the case of the fall-off power generation system, the water level may be increased by supplying electric power to the aberration even after the water level reaches the high water level. It may be.
한편, 단조지 복류식은 하나의 조지를 조성하되 창조와 낙조 모두 발전하는 방식으로서, 단조지 단류식에 비해 발전시간이 연장될 수 있다. 그러나 이 경우에도 역시 조지와 외해와의 수위차가 발전가능 낙차에 도달할 때까지 대기해야 하기 때문에 발전은 단속적이다. 또한 설치되는 수차발전기도 2방향(양방향) 발전이 가능해야 하기 때문에 단류식 수차발전기에 비해 구조가 복잡해지므로 제작비용도 높게 된다.On the other hand, the monotonic stream type is to create a single George, but both the creation and the development of the fall, the development time can be extended compared to the monotonic stream type. However, even in this case, the development is intermittent because it must wait until the water level difference between George and the offshore reaches a viable fall. In addition, since the installed aberration generator should be capable of two-way (bidirectional) power generation, the manufacturing cost is also high because the structure becomes more complicated than the single-flow aberration generator.
이러한 단조지 복류식 발전방식은 조차가 아주 크게 발생하는 지역에서 이용하면 단류식보다 유리한 것으로 알려져 있으나, 우리나라 서해안의 경우 유력한 조력발전 후보지의 하나인 충청남도 가로림만에 대한 분석 결과를 보면 단류식이 경제성 측면에서 유리한 것으로 나타난다. This type of monotonic bipolar power generation method is known to be more advantageous than the monolithic power when it is used in areas where even a great occurrence occurs. It appears to be advantageous.
그리고, 현재 세계에서 유일하게 상업발전소로서 운영되고 있는 프랑스의 라스(Rance) 조력발전소가 단조지 복류식을 이용하고 있다.In addition, France's Rance tidal power plant, which operates as the only commercial power plant in the world, uses a forged bipolar flow type.
또한, 복조지 연결식은 조력발전 대상지점이 지형상 2개의 조지 형성이 가능할 경우 하나를 고조지, 다른 하나를 저 조지로 조성하여 2개 조지 간의 수위 차를 이용하여, 고 조시에서 저 조지로 해수를 유통시키면서 발전하고 외해의 조석변화에 따라 고 조지와 저 조지의 수문을 조작하여 조지의 수위를 계속 조정하는 방식이다. In addition, the demodulating pond connection type uses the water level difference between two georges when one of the tidal power generation targets is capable of forming two georges on the terrain, and makes the other one low lagoon. It is a way to improve the level of George by manipulating the high and low sluice gates according to the tidal changes of the offshore.
그리고, 복조지 분리식은 2개의 단조지 단류식 발전소를 독립적으로 운영하여 계통으로 연결한 구조를 갖는다. 즉, 한쪽 조지는 창조시에 단류식으로 발전하고 이와 동시에 다른 쪽 조지에 해수를 채웠다가 낙조시에 발전함으로써 발전시간 간의 시차를 이용하는 것이다. In addition, the demodulation paper separation type has a structure in which two forging ponds are operated independently and connected in a system. In other words, one George develops in a single flow during creation, and at the same time fills the other George with seawater, and then develops during fall.
이상에서 설명한 종래기술에 의한 조력발전은 이론적으로 그 발전방식에 따라 크게 네 가지로 구분할 수 있으나, 현재 상용화되어 적용하고 있는 조력발전 시스템은 단조지 단류식 혹은 단조지 복류식 발전방식을 적용하고 있다. 프랑스의 랑스 조력발전소는 단조지 복류식 발전방식을 채택하고 있고, 시화호 조력발전소는 단조지 단류식 발전방식을 채택하고 있다. The above-described tidal power generation according to the prior art can be classified into four types according to the theoretical method. However, the tidal power generation system currently being commercialized and applied is forged-flow type or forged-flow double-flow type power generation method. . Lance tidal power plant in France adopts forged bi-stream power generation method, and Sihwa Lake tidal power plant adopts forged-site single flow power generation method.
그러나 이와 같이 이미 실용화된 단조지 발전방식은 발전이 단속되고 있었고, 발전설비의 이용률이 낮은 문제점이 있었다. However, the forging land power generation method that has been practically used in this way, the power generation is intermittent, there is a problem that the utilization rate of the power generation equipment is low.
본 발명의 목적은, 단조지식 조력발전 방식에 별도의 양수시설을 추가하여 발전설비 이용율 및 발전량을 향상시키기 위한 양수기능을 갖는 조력발전 방법 및 장치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a tidal power generation method and apparatus having a pumping function for improving a power generation facility utilization rate and generation amount by adding a separate pumping facility to the forging knowledge tidal power generation system.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 외해와 조지를 격리하는 방조제; 외해의 물이 상기 조지로 유입되는 유입수로를 개폐하도록 구성되어 상기 방조제에 마련되는 수문; 상기 조지에 채워진 물이 배출수로를 통하여 외해로 배수될 때 회전되어 발전이 이루어지도록 발전모듈과 연결되고, 상기 방조제에 마련되는 적어도 하나 이상의 수차모듈; 및 상기 조지의 내수위가 외해의 외수위 보다 높거나 같으면 작동되어 상기 외해의 물을 강제로 상기 조지로 양수하여 상기 조지의 내수위를 추가로 높이기 위한 적어도 하나 이상의 양수용 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 양수기능을 갖는 조력발전 장치에 의해 달성된다.The object is, according to the present invention, a seawall to isolate the sea and George; A sluice gate configured to open and close an inflow channel into which the water of the open sea flows into the george; At least one aberration module connected to a power generation module to rotate and generate power when water filled in the George is drained to the external sea through a discharge channel; And at least one pumping pump for operating if the internal water level of the george is higher than or equal to the external water level of the external sea to forcibly pump water from the external sea to the george to further increase the internal water level of the george. It is achieved by the tidal power generator having a pumping function.
상기 양수용 펌프는, 상기 조지의 내수위에 영향을 받지 않는 높이의 상기 방조제의 상부영역을 관통하는 통수로의 내부 또는 외부에 설치될 수 있다.The pump for pumping may be installed inside or outside the water passage passing through the upper region of the seawall at a height not affected by the inner water level of the george.
상기 외해의 외수위 데이터와, 상기 조지의 내수위 데이터, 상기 조지의 내용적 데이터, 상기 수차모듈의 수에 대한 데이터 및 상기 수문의 수에 대한 데이터, 상기 발전모듈에 대한 데이터 및 상기 수문 통과유량에 대한 데이터를 입력받아 상기 양수용 펌프와, 상기 수문, 상기 수차모듈 및 발전모듈을 제어하기 위한 제어부를 더 포함할 수 있다. External water level data of the external sea, internal water level data of the george, content data of the george, data on the number of aberration modules and data on the number of sluices, data on the power generation module, and the hydrological passage flow rate It may further include a control unit for receiving the data for the pump for pumping, the hydro gate, the aberration module and the power generation module.
한편, 본 발명의 목적은, 제1항 또는 제2항에 따른 양수기능을 갖는 조력발전 장치를 이용한 조력발전 방법으로서, a) 외해의 외수위 데이터, 조지의 내수위 데이터, 조지의 내용적 데이터, 수차모듈의 수에 대한 데이터 및 수문의 수에 대한 데이터, 발전모듈에 대한 데이터 및 수문 통과유량에 대한 데이터를 입력받는 단계; b) 상기 a) 단계의 각 데이터를 토대로 상기 외해의 외수위와 상기 조지의 내수위를 비교하여, 상기 외수위가 내수위보다 높으면, 상기 유입수로에 설치된 수문을 개방하여 상기 조지에 물을 채우는 단계; c) 상기 b) 단계에 의해 상기 조지에 물이 채워져 상기 내수위가 외수위보다 높거나 같으면, 상기 유입수로에 설치된 수문을 폐쇄한 후, 상기 양수용 펌프를 작동시켜 상기 외해의 물을 상기 조지에 양수하여 내수위를 추가로 높이는 단계; d) 상기 c) 단계에 의해 상기 내수위가 상기 외수위보다 높아져 상기 조지와 외해 사이의 수위가 발전가능 수위가 되면, 상기 배출수로를 개방하여 수차모듈이 작동되면서 발전모듈에 의해 발전이 이루어지도록 하는 단계; 및 e) 상기 d) 단계에 의해 상기 내수위가 낮아져 발전가능 수위 이하가 되면, 상기 배출수로를 폐쇄하여 발전모듈이 발전을 멈추도록 하고 대기한 후, 상기 b) ~ e) 단계로 진행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 양수기능을 갖는 조력발전 장치를 이용한 조력발전 방법에 의해 달성된다. On the other hand, an object of the present invention is a tidal power generation method using an tidal power generation device having a pumping function according to claim 1 or 2, a) external water level data of the external sea, inner water level data of George, content data of George Receiving data on the number of aberration modules and data on the number of hydrographs, data on the power generation module, and data on the hydrological flow rate; b) comparing the external water level of the external sea with the internal water level of George based on the data of step a), and if the external water level is higher than the internal water level, opening the water gate installed in the inflow passage to fill the George with water. ; c) If the water level is filled in the George by the step b) and the water level is higher than or equal to the external water level, after closing the water gate installed in the inflow passage, the pump for pumping water is operated so that the water of the foreign sea is supplied to the George. Pumping to further increase the water level; d) when the water level is higher than the external water level by the step c), and the water level between George and the sea becomes a power generation level, the water supply module is opened to operate the aberration module to generate power by the power generation module. Making; And e) when the water level is lowered by the step d) to be lower than the power generation level, closing the discharge channel so that the power generation module stops power generation and waits, and then proceeds to steps b) to e). It is achieved by a tidal power generation method using a tidal power generation device having a pumping function, characterized in that it comprises a.
상기 b) 단계는, 상기 외해로부터 물이 상기 조지로 유입되어 채워질 때, 채워지는 물의 양을 계산하는 단계를 더 포함하고, d) 단계는, 상기 발전모듈에 의해 발전이 이루어질 때, 상기 수차모듈이 설치된 배출수로의 통과유량과, 상기 발전모듈에 의한 발전량을 계산하는 단계; 상기 조지에 채워지는 물의 양과, 상기 배출수로의 통과유량 및 상기 발전모듈의 발전량을 토대로 상기 조지의 내수위를 계산하는 단계; 및 상기 내수위와 외수위의 최적개시 수두차를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.The step b) further includes the step of calculating the amount of water to be filled when water is introduced into the george from the external sea, and the step d) includes the aberration module when power is generated by the power generation module. Calculating a flow rate through the installed discharge water passage and the amount of power generated by the power generation module; Calculating the internal water level of the george based on the amount of water filled in the george, the flow rate through the discharge passage and the amount of power generated by the power generation module; And determining an optimum start head difference between the inner water level and the outer water level.
상기 e) 단계는, 상기 b) 단계 내지 e) 단계의 반복 과정을 통하여 365일이 되면, 연간발전량을 산정하고, 365일보다 작으면 상기 b)단계로 진행할 수 있다. The step e), if the 365 days through the iterative process of steps b) to e) can be calculated annually, and if less than 365 days can proceed to the step b).
본 발명에 의하면, 단조지식 조력발전 방식에 별도의 양수시설을 추가함으로써, 기존의 단조식 조력발전에 비하여 발전설비 이용율 및 발전량이 향상될 수 있고, 발전시간이 증가할 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.According to the present invention, by adding a separate pumping facility to the forging knowledge tidal power generation method, compared with the existing forging tidal power generation, the utilization rate and power generation can be improved, and the generation time can be increased. Will be.
또한, 일반적인 조력발전 운전방식에 비하여 조간대(갯벌) 상부의 육지화 예방을 통한 조력발전의 친환경성을 제고할 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다. In addition, it is possible to provide an effect that can improve the eco-friendliness of tidal power generation by preventing landification of the upper tidal flat (tidal flat) compared to the general tidal power operation method.
또한, 조간대 감소면적 최소화로 환경친화적 조력발전 개발 추진할 수 있게 되는 효과를 제공할 수 있게 된다. In addition, it is possible to provide an effect that can promote the development of environmentally friendly tidal power generation by minimizing the reduced intertidal area.
도 1은 종래기술에 의한 단조지 조력발전 방식을 설명하기 위한 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 조력발전 장치를 설명하기 위한 개략적 평면 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 조력발전 장치를 설명하기 위한 개략적 단면 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 조력발전 장치를 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 조력발전 장치를 설명하기 위한 순서도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 조력발전 장치에 따른 발전량 산출을 도시한 그래프이다. 1 is a graph illustrating a forged tidal power generation method according to the prior art.
2 is a schematic plan view for explaining the tidal power generation apparatus according to the present invention.
3 is a schematic cross-sectional view for explaining the tidal power generation apparatus according to the present invention.
Figure 4 is a graph for explaining the tidal power generation apparatus according to the present invention.
5 is a flow chart for explaining the tidal power generation apparatus according to the present invention.
6 and 7 are graphs showing the amount of power generation according to the tidal power generation apparatus according to the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, the well-known functions or constructions are not described in order to simplify the gist of the present invention.
첨부된 도면 중에서, 도 2는 본 발명에 따른 조력발전 장치를 설명하기 위한 개략적 평면 구성도이며, 도 3은 본 발명에 따른 조력발전 장치를 설명하기 위한 개략적 단면 구성도이다. 그리고 도 4는 본 발명에 따른 조력발전 장치를 설명하기 위한 그래프이다. In the accompanying drawings, Figure 2 is a schematic plan view for explaining the tidal power generation apparatus according to the present invention, Figure 3 is a schematic cross-sectional view for explaining the tidal power generation apparatus according to the present invention. 4 is a graph for explaining the tidal power generation apparatus according to the present invention.
첨부된 도면 중에서 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 양수기능을 갖는 조력발전 장치는 양수 단류식 조력발전이 이루어지도록 구성된 것으로, 외해(20)와 조지(10)를 격리하는 방조제(30)와, 외해(20)의 물이 조지(10)로 유입되는 유입수로(50)를 개폐하도록 구성되어 방조제(30)에 마련되는 수문(52)과, 조지(10)에 채워진 물이 배출수로(60)를 통하여 외해로 배수될 때 회전되어 발전이 이루어지도록 발전모듈(도시되지 않음)과 연결되고, 방조제(30)에 마련되는 적어도 하나 이상의 수차모듈(62)와, 조지(10)의 내수위(12)가 외해(20)의 외수위(22) 보다 낮아지면 작동되어 외해(20)의 물을 강제로 조지(10)로 양수하기 위한 적어도 하나 이상의 양수용 펌프(40)를 포함하여 구성된다. 2 to 4 of the accompanying drawings, the tidal power generation apparatus having a pumping function according to the present invention is configured to perform a pumping single-flow tidal power generation, the seawater to isolate the
이를 보다 구체적으로 설명하기로 한다. This will be described more specifically.
외해(20)와 조지(10)는 방조제(30)에 의해 구분되고 격리된다. The
수문(52)은 외해(20)의 물이 조지(10)로 유입되도록 방조제(30)에 형성된 유입수로(50)에 설치되어 유입수로(50)를 개방하거나 폐쇄하도록 구성된다. 수문(52)의 수는 다수개로 구성될 수 있다. The
배출수로(60)는 조지(10) 내에 채워진 물이 외해(20)로 배출되도록 방조제(30)에 형성된 것으로, 이 배출수로(60)에는 적어도 하나 이상의 수차모듈(62)이 설치된다. 이 수차모듈(62)은 발전모듈(70)과 연결되고, 배출수로(60)를 통과하는 물에 의해 회전하도록 구성된다. 발전모듈(70)은 수차모듈(62)과 연결되거나 수차모듈(62)에 설치되어 수차모듈(62)의 회전으로 발전이 이루어지도록 구성된다. The
이때, 배출수로(60)에는 별도의 수문이 구비될 수 있다. 이 배출수로용 수문은 내수위(12)가 발전가능 수위가 되어 조지(10) 내의 물이 발전을 위하여 배출될 때에만 개방되도록 작동된다. At this time, the
양수용 펌프(40)는 선택적으로 작동되어 외해(20)의 물을 조지(10)로 양수하기 위한 것으로, 조지(10)의 내수위(12)에 영향을 받지 않는 높이의 방조제(30)의 상부영역을 관통하는 통수로(42)의 내부 또는 외부에 설치된다. 이러한 양수용 펌프(40)는 적어도 하나 이상이 설치된다. Pumping
한편, 본 발명에 따른 조력발전 장치는 각 가동 구성요소를 제어하기 위한 제어부(80)를 포함한다. 이 제어부(80)는 외해(20)에 설치되는 조위 감지장치(도시되지 않음)로부터 외해(20)의 외수위(22)에 대한 데이터를 입력받고, 조지(10)에 설치되는 수위 감지장치(도시되지 않음)로부터 내수위(12)에 대한 데이터를 입력받으며, 조지(10)의 내용적 데이터와, 수차모듈(62)의 수에 대한 데이터 및 수문(52)의 수에 대한 데이터, 발전모듈(70)에 대한 데이터 및 수문 통과유량에 대한 데이터를 입력받아 양수용 펌프(40)와, 수문(52), 수차모듈(62) 및 발전모듈(70)을 제어하도록 구성되는 것이다. 또한, 제어부(80)는 본 발명에 따른 수차통과유량과 발전량, 내수위(12), 조지(10)로 유입되는 물의 양을 토대로 연간 발전량을 산정하도록 구성된다.On the other hand, the tidal power generation apparatus according to the present invention includes a
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 양수 단류식 조력발전 장치를 이용하여 발전하는 방법을 설명하기로 한다. A method of generating power using the pumped single-flow tidal power generation apparatus according to the present invention configured as described above will be described.
도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 양수 단류식 조력발전 장치를 이용하여 발전하기 위해서는, 먼저 외해(20)의 외수위(22)에 대한 데이터, 조지(10)의 내수위(12)에 대한 데이터, 조지(10)의 내용적 데이터, 수차모듈(62)의 수에 대한 데이터 및 수문(52)의 수에 대한 데이터, 발전모듈(70)에 대한 데이터 및 수문 통과유량에 대한 데이터를 제어부(80)로 입력받는다. 이와 같이 각종 데이터를 입력받는 것은, 이러한 데이터를 토대로 수문(52)의 개폐시기, 수차모듈(62)의 작동 및 발전모듈(70)의 작동 그리고 양수용 펌프(40)의 작동시기 등을 결정하고, 연간 발전량을 산출하기 위한 것이다. 이하에서는 이러한 단계를 대기단계라고 한다. As shown in Figure 2 to 5, in order to generate power using the pumping single-flow tidal power generation apparatus according to the present invention, first, data on the
이어서, 전술한 데이터 입력단계에서 입력된 각 데이터를 토대로 외해(29)의 외수위(22)와 조지(10)의 내수위(12)를 비교하여, 외수위(22)가 내수위(12)보다 높으면, 유입수로(50)에 설치된 수문(52)을 개방하여 외해(20)의 물이 조지(10)로 유입되어 채워지도록 한다. 이하에서는 이러한 단계를 충수단계라고 한다. Subsequently, the
전술한 충수단계에 의해 조지(10)에 물이 채워져 내수위(12)가 외수위(22)보다 높거나 같으면, 유입수로(50)에 설치된 수문(52)을 폐쇄한 후, 양수용 펌프(40)를 작동시켜 외해(20)의 물을 조지(10)에 양수하여 내수위(12)를 추가로 높인다. 이하에서는 이러한 단계를 양수단계라고 한다. If the water level is filled in the
즉, 외해(20)의 물을 추가로 조지(10)에 양수하여 내수위(12)를 높혀 수두차를 발전가능 수두차 이상으로 만드는 것이다. That is, the water of the
이때, 이미 수두차가 발전 최소 수두차보다 크거나 같을 경우에는 양수용 펌프(40)를 작동시키지 않고 바로 배출수로(60)를 개방하여 발전이 이루어지는 발전단계로 진행하도록 할 수 있다.At this time, when the head water difference is greater than or equal to the minimum power head difference, the pumping
그리고 양수단계에서 외해(20)로부터 물이 조지(10)로 유입되어 채워질 때, 채워지는 물의 양을 계산한다. 이는 이러한 데이터를 토대로 내수위(12)를 계산하기 위한 것이다. And when the water from the
전술한 양수단계에서 의해 내수위(12)가 외수위(22)보다 높아져 조지(10)와 외해(20) 사이의 수위(수두차)가 발전가능 수위가 되면, 배출수로(60)를 개방하여 수차모듈(62)이 작동되면서 이 수차모듈(62)과 연결된 발전모듈(70)에 의해 발전이 이루어지도록 한다. 이하에서는 이러한 단계를 발전단계라고 한다. When the
한편, 발전모듈(70)에 의해 발전이 이루어질 때, 수차모듈(62)이 설치된 배출수로(60)의 통과유량과, 발전모듈(70)에 의한 발전량을 계산하고, 조지(10)에 채워지는 물의 양과, 배출수로(60)의 통과유량 및 발전모듈(70)의 발전량을 토대로 조지(10)의 내수위(12)를 계산한다. 그리고 이를 토대로 내수위(12)와 외수위(22)의 최적개시 수두차를 결정한다. 즉, 발전가능한 최적의 수두차를 결정한 후 이를 토대로 배출수로(60)를 개방하여 발전이 이루어지도록 하는 것이다. On the other hand, when the power generation is generated by the
전술한 발전단계가 진행되면서 조지(10)의 내수위(12)가 낮아져 발전가능 수위 이하가 되면, 배출수로(60)를 폐쇄하여 발전모듈(70)이 발전을 멈추도록 하고 대기한 후, 전술한 대기단계, 충수단계, 발전단계를 다시 진행하도록 한다. When the
이때, 제어부(80)는 대기단계, 양수 또는 충수단계, 발전단계의 반복 과정을 통하여 365일보다 크거나 같으면, 연간발전량을 산정하고, 작으면 다시 대기단계로 진행하도록 제어한다. 즉, 대기단계, 양수 또는 충수단계, 발전단계의 반복 과정을 통하여 365일(1년)이 되면, 연간발전량을 산정하고, 365일(1년)보다 작으면 다시 대기단계로 진행하도록 제어하는 것이다. At this time, the
이상에서 설명한 조력발전 방법에 따라 산출된 발전량이 도 6 및 도 7에 도시된 그래프와 같다. 그래프에서 검은색 실선은 외해의 수위를 나타내고, 청색 실선은 조지의 수위를 나타내며, 하부의 그래프는 발전량을 나타낸 것이다. The amount of power generated according to the tidal power generation method described above is the same as the graph shown in FIGS. 6 and 7. In the graph, the solid black line represents the water level of the open sea, the solid blue line represents George's water level, and the graph below shows the power generation.
도 6은 27.78㎥/s의 양정 능력을 갖는 양수용 펌프(40)를 100대 설치한 경우로서, 펌프를 설치하지 않은 경우에 비하여 발전량은 4%, 발전시간은 13% 증가하였음을 알 수 있었다. FIG. 6 shows that 100 pumping pumps 40 having a lifting capacity of 27.78 m 3 / s are installed, and the amount of power generation is increased by 4% and the generation time is 13% compared with the case where no pump is installed.
그리고 도 7은 27.78㎥/s의 양정 능력을 갖는 양수용 펌프(40)를 300대 설치한 경우로서, 펌프를 설치하지 않은 경우에 비하여 발전량은 17%, 발전시간은 16% 증가하였음을 알 수 있었다. 7 is a case where 300 pumping pumps 40 having a pumping capacity of 27.78㎥ / s, the generation amount was 17%, the generation time was increased by 16% compared to the case without the pump .
이와 같이 양수용 펌프(40)를 설치하여 외해(20)와 조지(10)의 수두차를 높임으로써, 발전량이나 발전시간이 증가할 수 있는 것이다. In this way, by installing the
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It is obvious to those who have. Accordingly, it should be understood that such modifications or alterations should not be understood individually from the technical spirit and viewpoint of the present invention, and that modified embodiments fall within the scope of the claims of the present invention.
10 : 조지 12 : 내수위
20 : 외해 22 : 외수위
30 : 방파제 40 : 양수용 펌프
42 : 통수로 50 : 유입수로
52 : 수문 60 : 배출수로
62 : 수차모듈 70 : 발전모듈
80 : 제어부 10: George 12: water level
20: offshore sea 22: water level
30: breakwater 40: pump for pumping
42: aqueduct 50: influent channel
52: hydrologic 60: discharge water
62: aberration module 70: power generation module
80: control unit
Claims (6)
외해의 물이 상기 조지로 유입되는 유입수로를 개폐하도록 구성되어 상기 방조제에 마련되는 수문;
상기 조지에 채워진 물이 배출수로를 통하여 외해로 배수될 때 회전되어 발전이 이루어지도록 발전모듈과 연결되고, 상기 방조제에 마련되는 적어도 하나 이상의 수차모듈; 및
상기 조지의 내수위가 외해의 외수위 보다 높거나 같으면 작동되어 상기 외해의 물을 강제로 상기 조지로 양수하여 상기 조지의 내수위를 추가로 높이기 위한 적어도 하나 이상의 양수용 펌프를 포함하고,
상기 양수용 펌프는,
상기 조지의 내수위에 영향을 받지 않는 높이의 상기 방조제의 상부영역을 관통하는 통수로의 내부 또는 외부에 설치되며,
상기 외해의 외수위 데이터와, 상기 조지의 내수위 데이터, 상기 조지의 내용적 데이터, 상기 수차모듈의 수에 대한 데이터 및 상기 수문의 수에 대한 데이터, 상기 발전모듈에 대한 데이터 및 상기 수문 통과유량에 대한 데이터를 입력받아 상기 양수용 펌프와, 상기 수문, 상기 수차모듈 및 발전모듈을 제어하기 위한 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
양수기능을 갖는 조력발전 장치.Repellents to isolate the open sea and George;
A sluice gate configured to open and close an inflow channel into which the water of the open sea flows into the george;
At least one aberration module connected to a power generation module to rotate and generate power when water filled in the George is drained to the external sea through a discharge channel; And
At least one pumping pump for actuating when the inner water level of the george is higher than or equal to the outer water level of the external sea to forcibly pump water of the external sea to the george to further increase the inner water level of the george;
The pump for pumping,
It is installed inside or outside of the water passage passing through the upper region of the repellent at a height not affected by the inner water level of the George,
External water level data of the external sea, internal water level data of the george, content data of the george, data on the number of aberration modules and data on the number of sluices, data on the power generation module, and the hydrological passage flow rate Receiving data for the pump for pumping, and further comprising a control unit for controlling the water gate, the aberration module and the power generation module,
Tidal power generator with pumping function.
a) 외해의 외수위 데이터, 조지의 내수위 데이터, 조지의 내용적 데이터, 수차모듈의 수에 대한 데이터 및 수문의 수에 대한 데이터, 발전모듈에 대한 데이터 및 수문 통과유량에 대한 데이터를 입력받는 단계;
b) 상기 a) 단계의 각 데이터를 토대로 상기 외해의 외수위와 상기 조지의 내수위를 비교하여, 상기 외수위가 내수위보다 높으면, 상기 유입수로에 설치된 수문을 개방하여 상기 조지에 물을 채우는 단계;
c) 상기 b) 단계에 의해 상기 조지에 물이 채워져 상기 내수위가 외수위보다 높거나 같으면, 상기 유입수로에 설치된 수문을 폐쇄한 후, 상기 양수용 펌프를 작동시켜 상기 외해의 물을 상기 조지에 양수하여 내수위를 추가로 높이는 단계;
d) 상기 c) 단계에 의해 상기 내수위가 상기 외수위보다 높아져 상기 조지와 외해 사이의 수위가 발전가능 수위가 되면, 상기 배출수로를 개방하여 수차모듈이 작동되면서 발전모듈에 의해 발전이 이루어지도록 하는 단계;
e) 상기 d) 단계에 의해 상기 내수위가 낮아져 발전가능 수위 이하가 되면, 상기 배출수로를 폐쇄하여 발전모듈이 발전을 멈추도록 하고 대기한 후, 상기 b) ~ e) 단계로 진행하는 단계를 포함하고,
상기 b) 단계는,
상기 외해로부터 물이 상기 조지로 유입되어 채워질 때, 채워지는 물의 양을 계산하는 단계를 더 포함하고,
d) 단계는,
상기 발전모듈에 의해 발전이 이루어질 때, 상기 수차모듈이 설치된 배출수로의 통과유량과, 상기 발전모듈에 의한 발전량을 계산하는 단계;
상기 조지에 채워지는 물의 양과, 상기 배출수로의 통과유량 및 상기 발전모듈의 발전량을 토대로 상기 조지의 내수위를 계산하는 단계; 및
상기 내수위와 외수위의 최적개시 수두차를 결정하는 단계를 더 포함하며,
상기 e) 단계는,
상기 b) 단계 내지 e) 단계의 반복 과정을 통하여 365일이 되면, 연간발전량을 산정하고, 작으면 상기 b)단계로 진행하는 것을 특징으로 하는,
양수기능을 갖는 조력발전 장치를 이용한 조력발전 방법.
A tidal power generation method using a tidal power generation device having a pumping function according to claim 1,
a) receiving the water level data of the offshore water, the water level data of George, the contents data of George, the data on the number of aberration modules, the data on the number of sluices, the data on power generation modules, and the data on the hydrological flow rates; step;
b) comparing the external water level of the external sea with the internal water level of George based on the data of step a), and if the external water level is higher than the internal water level, opening the water gate installed in the inflow passage to fill the George with water. ;
c) If the water level is filled in the George by the step b) and the water level is higher than or equal to the external water level, after closing the water gate installed in the inflow passage, the pump for pumping water is operated so that the water of the foreign sea is supplied to the George. Pumping to further increase the water level;
d) when the water level is higher than the external water level by the step c), and the water level between George and the sea becomes a power generation level, the water supply module is opened to operate the aberration module to generate power by the power generation module. Making;
e) When the water level is lowered by the step d) to be less than the power generation level, closing the discharge channel to stop the power generation module and wait, and then proceed to the steps b) to e) Including,
The step b)
Calculating the amount of water to be filled when water is introduced into and filled from the external sea,
d) step,
Calculating power generation amount by the power generation module and a flow rate through the discharge channel in which the aberration module is installed when power generation is performed by the power generation module;
Calculating the internal water level of the george based on the amount of water filled in the george, the flow rate through the discharge passage and the amount of power generated by the power generation module; And
Determining the optimum start head difference between the inner water level and the outer water level;
The step e)
When 365 days through the iterative process of steps b) to e), the annual power generation amount is calculated, and if it is small, proceeding to step b),
Tidal power generation method using tidal power generation device having a pumping function.
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|---|---|---|---|
| KR1020120140317A KR101385565B1 (en) | 2012-12-05 | 2012-12-05 | Method and equipment for tidal power generation with pumping function |
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| KR102032685B1 (en) | 2019-07-23 | 2019-10-15 | 김인국 | Tidal power generation system with a pumping water function |
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