KR100755317B1 - Cogeneration system and its control method - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 열병합 발전 시스템 및 그의 제어방법은 건물의 정전시 상기 발전기에서 생산된 전기를 상기 건물의 전원으로 공급할 수 있도록 구성됨으로써, 별도의 비상발전기를 설치할 필요없이 건물의 정전에 대비할 수 있는 효과가 있다. The cogeneration system and the control method thereof according to the present invention are configured to supply electricity generated by the generator to the power of the building during a power failure of the building, thereby preparing for a power failure of the building without installing a separate emergency generator. There is.

열병합, 발전기, 건물, 정전, 비상발전 Cogeneration, Generator, Building, Power Failure, Emergency Power Generation

Description

열병합 발전 시스템 및 그의 제어방법{Cogeneration system and its control method}Cogeneration system and its control method {Cogeneration system and its control method}

도 1은 본 발명에 따른 열병합 발전시스템이 도시된 개략도,1 is a schematic view showing a cogeneration system according to the present invention,

도 2는 본 발명에 따른 열병합 발전시스템이 도시된 블록도,2 is a block diagram showing a cogeneration system according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 열병합 발전시스템의 제어방법이 도시된 순서도.Figure 3 is a flow chart illustrating a control method of the cogeneration system according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명><Explanation of symbols on main parts of the drawings>

50: 엔진 52: 발전기50: engine 52: generator

54: 공기조화기 56: 건물의 전원54: air conditioner 56: power of the building

58: 제어부 60: 실외기58: control unit 60: outdoor unit

62: 실내기 64: 배기가스 열교환기62: indoor unit 64: exhaust gas heat exchanger

66: 냉각수 열교환기 68: 외부전원66: coolant heat exchanger 68: external power

70: 차단기 72: 제 1스위치70: breaker 72: first switch

74: 제 2스위치 73: 전류감지부74: second switch 73: current detection unit

본 발명은 열병합 발전시스템에 관한 것으로서, 특히 발전기에서 생산된 전기가 건물의 전원으로 공급되도록 구성됨으로써, 별도의 비상발전기를 설치할 필요없이 건물의 정전에 대비할 수 있는 열병합 발전시스템 및 그의 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cogeneration system, and in particular, the electricity produced in the generator is configured to be supplied to the power of the building, and thus relates to the cogeneration system and control method thereof that can be prepared for power outage of the building without the need to install a separate emergency generator will be.

일반적으로 열병합 발전시스템은 코제너레이션 시스템(Cogeneration system)이라고도 불리는 것으로, 하나의 에너지원으로부터 전력과 열을 동시에 생산하는 시스템이다.Cogeneration systems, commonly referred to as cogeneration systems, are systems that produce power and heat simultaneously from a single energy source.

이와 같은 열병합 발전시스템은 엔진 또는 터빈을 구동하여 발전하면서 발생되는 배기가스 열 또는 냉각수의 폐열을 회수하여 종합 열효율을 70~80%까지 높이는 것이 가능하여, 회수 폐열을 냉난방, 급탕 등에 많이 활용하고 있는 고효율 에너지 이용방식이다.The cogeneration system can recover waste heat from the exhaust gas heat or cooling water generated by driving an engine or a turbine and increase the overall thermal efficiency by 70-80%, and utilizes the recovered waste heat in cooling, heating, and hot water supply. High efficiency energy usage.

종래의 열병합 발전시스템은 엔진과, 상기 엔진에서 출력된 회전력으로 전력을 생산하는 발전기와, 상기 발전기에서 생산된 전력으로 작동되고 냉방과 난방이 절환될 수 있는 히트 펌프식 공기조화기와, 급탕이나 온수 공급을 위한 축열조와, 상기 엔진의 배기가스의 열과 냉각수의 열을 상기 축열조로 공급하는 열 공급라인을 포함하여 구성된다. Conventional cogeneration systems include an engine, a generator that generates electric power with the rotational force output from the engine, a heat pump type air conditioner that is operated by the electric power produced by the generator and can be switched between cooling and heating, and hot water or hot water. And a heat supply line for supplying heat of the exhaust gas of the engine and heat of the cooling water to the heat storage tank.

상기 히트 펌프식 공기조화기는 압축기, 사방밸브, 실내 열교환기, 팽창기구, 실외 열교환기를 포함하여 구성되고, 상기 압축기와 사방밸브,실내 열교환기, 팽창기구,실외 열교환기는 냉매배관으로 연결된다. The heat pump type air conditioner includes a compressor, a four-way valve, an indoor heat exchanger, an expansion device, and an outdoor heat exchanger, and the compressor, the four-way valve, an indoor heat exchanger, an expansion device, and an outdoor heat exchanger are connected to a refrigerant pipe.

상기와 같이 구성된 종래의 열병합 발전시스템의 작동을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the operation of the conventional cogeneration system configured as described above are as follows.

먼저, 상기 엔진이 구동되면 상기 발전기는 상기 엔진의 출력축에 의해 회전자가 회전되면서 전력을 생산하고, 생산된 전력은 상기 히트 펌프식 공기조화기나 조명 등의 각종 전자제품에 사용된다.First, when the engine is driven, the generator produces electric power while the rotor is rotated by the output shaft of the engine, and the generated power is used in various electronic products such as the heat pump type air conditioner or lighting.

그리고, 상기 엔진의 폐열은 열 공급 라인을 통해 상기 축열조로 공급되어, 급탕이나 온수 공급을 위한 열원으로 이용된다. The waste heat of the engine is supplied to the heat storage tank through a heat supply line, and used as a heat source for supplying hot water or hot water.

한편, 상기 히트 펌프식 공기조화기는 난방 운전시 상기 압축기가 구동되어 냉매를 압축하고, 상기 사방밸브는 상기 압축기에서 압축된 냉매가 실내 열교환기, 팽창기구, 실외 열교환기, 압축기로 순환되도록 유로를 형성하며, 상기 실내 열교환기는 응축기로 작용하면서 실내 공기를 난방한다. On the other hand, the heat pump type air conditioner is the compressor is driven during the heating operation to compress the refrigerant, the four-way valve is a flow path so that the refrigerant compressed in the compressor is circulated to the indoor heat exchanger, expansion mechanism, outdoor heat exchanger, compressor The indoor heat exchanger acts as a condenser and heats the indoor air.

반면에, 냉방운전시에는 상기 압축기가 구동되어 냉매를 압축하고, 상기 사방밸브는 상기 압축기에서 압축된 냉매가 상기 실외 열교환기, 팽창기구, 실내 열교환기, 압축기로 순환되도록 유로를 형성하며, 상기 실내 열교환기는 증발기로 작용하면서 실내 공기를 냉방한다. On the other hand, during the cooling operation, the compressor is driven to compress the refrigerant, and the four-way valve forms a flow path such that the refrigerant compressed in the compressor is circulated to the outdoor heat exchanger, the expansion mechanism, the indoor heat exchanger, and the compressor. The indoor heat exchanger cools the indoor air while acting as an evaporator.

그러나, 종래 기술에 따른 열병합 발전시스템은 상기 발전기에서 생산된 전력이 상기 히트 펌프식 공기조화기와 조명 등의 전자제품에만 활용되므로 활용도가 낮은 문제점이 있다. However, the cogeneration system according to the prior art has a problem in that the electric power produced by the generator is used only for electronic products such as the heat pump type air conditioner and lighting, and thus has low utilization.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 발전기에서 생산된 전기가 건물의 비상전기로 사용되도록 함으로써, 활용도 및 효율이 향상될 수 있는 열병합 발전시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, by providing the electricity produced in the generator to be used as an emergency electric power of the building, the object to provide a cogeneration system that can be improved utilization and efficiency have.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 열병합 발전시스템은 열을 발생시키는 엔진과, 상기 엔진에 의해 구동되어 전기를 발생시키는 발전기와, 상기 발전기와 엔진으로부터 전기와 열을 공급받는 공기조화기와, 건물이 정전되면, 상기 발전기에서 생산된 전기가 건물의 전원으로 공급되도록 상기 발전기를 상기 건물의 전원으로 연결시키는 연결수단과, 상기 건물의 전원으로 전기를 공급하는 외부 전원의 이상여부를 감지하여 건물의 정전여부를 판단하고, 상기 연결수단을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.The cogeneration system according to the present invention for solving the above problems is an engine for generating heat, a generator driven by the engine to generate electricity, an air conditioner receiving electricity and heat from the generator and the engine, When the building is out of power, the building means by connecting the generator to the power of the building so that the electricity produced by the generator is supplied to the power of the building, and by detecting the abnormality of the external power supply to supply power to the power of the building Determining whether the power failure of the, characterized in that it comprises a control unit for controlling the connection means.

또한, 본 발명에 따른 열병합 발전시스템의 제어방법은 외부전원의 정상여부를 판단하는 제 1단계와, 상기 외부전원이 정상이 아닐 경우, 상기 외부전원과 건물의 전원과의 연결을 차단하는 제 2단계와, 엔진 및 발전기를 운전시키는 제 3단계와, 상기 발전기에서 생산된 전기를 건물의 전원으로 공급하는 제 4단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.In addition, the control method of the cogeneration system according to the present invention includes a first step of determining whether the external power source is normal, and if the external power source is not normal, the second step of blocking the connection between the external power source and the building power source; And a third step of driving the engine and the generator, and a fourth step of supplying the electricity produced by the generator to the power of the building.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 열병합 발전시스템이 도시된 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 열병합 발전시스템이 도시된 블록도이며, 도 3은 본 발명에 따른 열병합 발전시스템의 제어방법이 도시된 순서도이다.1 is a schematic diagram illustrating a cogeneration system according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram illustrating a cogeneration system according to the present invention, and FIG. 3 is a flowchart illustrating a control method of the cogeneration system according to the present invention. to be.

본 발명에 따른 열병합 발전시스템은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 열이 발생되는 엔진(50)과, 상기 엔진(50)에서 출력된 회전력으로 전기를 생산하는 발전기(52)와, 상기 발전기(52)와 엔진(50)으로부터 전기와 열을 공급받는 공기조화기(54)와, 건물이 정전되면, 상기 발전기(52)에서 생산된 전기가 건물의 전원(56)으로 공급되도록 상기 발전기(52)를 상기 건물의 전원(56)으로 연결시키는 연결수단과, 상기 건물의 전원(56)으로 전기를 공급하는 외부 전원(68)의 이상여부를 감지하여 건물의 정전여부를 판단하고, 상기 연결수단을 제어하는 제어부(58)를 포함하여 구성된다. Cogeneration system according to the present invention, as shown in Figures 1 to 3, the engine 50 is generated heat, the generator 52 for producing electricity with the rotational force output from the engine 50, and An air conditioner 54 that receives electricity and heat from the generator 52 and the engine 50, and, when the building is out of power, the electricity generated by the generator 52 is supplied to the power source 56 of the building. Determination of the power failure of the building by detecting the abnormality of the connecting means for connecting the 52 to the power source 56 of the building and the external power supply 68 for supplying electricity to the power source 56 of the building, It comprises a control unit 58 for controlling the connecting means.

상기 발전기(52)는 상기 엔진(50)의 출력축에 회전자가 연결되어, 상기 출력축의 회전시 전력을 생산하도록 구성된다. The generator 52 is connected to the rotor of the output shaft of the engine 50, is configured to produce power when the output shaft rotates.

상기 공기조화기(54)는 냉난방이 가능한 히트 펌프식 공기조화기인 바, 압축기, 사방밸브, 실외 열교환기, 팽창기구가 장착된 실외기(60)와, 실내 열교환기가 장착된 실내기(62)로 이루어진다. The air conditioner 54 is a heat pump type air conditioner capable of heating and cooling a bar, a compressor, a four-way valve, an outdoor heat exchanger, an outdoor unit 60 equipped with an expansion mechanism, and an indoor unit 62 equipped with an indoor heat exchanger. .

또한, 상기 열병합 발전시스템은 상기 엔진(50)의 폐열을 회수하는 폐열 회수수단을 더 포함하는 바, 상기 폐열 회수수단은 상기 엔진(50)에서 배기된 배기가스의 열을 빼앗도록 설치된 배기가스 열교환기(64)와, 상기 엔진(50)을 냉각시킨 냉각수의 열을 빼앗도록 설치된 냉각수 열교환기(66)로 이루어진다.In addition, the cogeneration system further includes a waste heat recovery means for recovering waste heat of the engine 50, the waste heat recovery means is an exhaust gas heat exchanger installed to take heat of the exhaust gas exhausted from the engine 50 Machine 64 and a cooling water heat exchanger 66 installed to take heat of the cooling water cooling the engine 50.

그리고, 상기 건물의 전원(56)은 외부전원(68)에 연결되어 전기를 공급받는 바, 여기서 상기 외부전원(68)은 전력회사 등에서 공급되는 상용전원이다. In addition, the power source 56 of the building is connected to an external power source 68 to receive electricity, where the external power source 68 is a commercial power source supplied from a power company.

상기 외부전원(68)과 건물의 전원(56)사이에는 상기 외부전원(68)이 정상이 아닐 경우 상기 외부전원(68)으로부터 상기 건물의 전원(56)으로 전기가 공급되는 것을 차단하는 차단기(70)가 구비된다. Between the external power source 68 and the power source 56 of the building, when the external power source 68 is not normal, the circuit breaker to block the supply of electricity from the external power source 68 to the power source 56 of the building ( 70).

상기 연결수단은 상기 제어부(58)의 신호에 따라 상기 발전기(52)를 상기 공기조화기(54) 또는 건물의 전원(56) 중 적어도 어느 하나에 연결시키는 스위치이다. The connecting means is a switch that connects the generator 52 to at least one of the air conditioner 54 or the power source 56 of the building in response to a signal from the controller 58.

즉, 상기 스위치는 상기 발전기(52)와 공기조화기(54)를 연결하는 전력선상에 설치된 제 1스위치(72)와, 상기 발전기(52)와 건물의 전원(56)을 연결하는 전력선상에 설치된 제 2스위치(74)로 구성된다. That is, the switch is on a power line connecting the first switch 72 installed on the power line connecting the generator 52 and the air conditioner 54, and the power supply 56 of the building and the generator 52. It consists of the 2nd switch 74 provided.

상기 제어부(58)는 상기 외부전원(68)의 이상여부를 감지하여, 건물의 정전여부를 판단하고, 상기 제 1,2스위치(72)(74)와 차단기(70)를 제어하도록 구성된다. The controller 58 is configured to detect an abnormality of the external power source 68, determine whether the building is out of power, and control the first and second switches 72 and 74 and the circuit breaker 70.

상기 제어부(58)에는 상기 외부전원(68)의 이상여부를 판단하기 위해 상기 외부전원(68)으로부터 공급되는 전류를 감지하는 전류감지부(76)가 구비된다.The control unit 58 is provided with a current sensing unit 76 for detecting the current supplied from the external power source 68 to determine whether the external power source 68 is abnormal.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 열병합 발전시스템의 제어방법을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the control method of the cogeneration system according to the present invention configured as described above are as follows.

도 3에 도시된 바와 같이, 제 1단계에서 상기 제어부(58)의 전류감지부(76)는 상기 외부전원(68)으로부터 공급되는 전류를 감지하여 상기 외부전원(68)의 정상여부를 판단한다.(S1) As shown in FIG. 3, in the first step, the current sensing unit 76 of the controller 58 senses the current supplied from the external power source 68 to determine whether the external power source 68 is normal. (S1)

상기 제 1단계에서 상기 외부전원(68)이 정상이 아니다고 판단될 경우, 제 2단계에서는 상기 제어부(58)가 상기 차단기(70)를 제어하여, 상기 외부전원(68)으로부터 상기 건물의 전원(56)으로 전기가 공급되는 것을 차단시킨다.(S2)If it is determined that the external power source 68 is not normal in the first step, the control unit 58 controls the circuit breaker 70 in the second step, so that the power source of the building from the external power source 68 ( 56 to block the supply of electricity (S2).

제 3단계에서는 상기 엔진(50) 및 발전기(52)를 운전시켜, 상기 발전기(52)로부터 전기가 생산되도록 한다.(S3)In the third step, the engine 50 and the generator 52 are operated to generate electricity from the generator 52. (S3)

제 4단계에서는 상기 발전기(52)에서 생산된 전기를 상기 건물의 전원(56)으로 공급한다.(S4)In the fourth step, the electricity produced by the generator 52 is supplied to the power source 56 of the building.

이 때, 상기 제어부(58)는 상기 제 1스위치(72)를 오프시키고, 상기 제 2스위치(74)를 온시켜, 상기 발전기(52)에서 생산된 전기가 모두 상기 건물의 전원(56)으로 공급되도록 한다. At this time, the controller 58 turns off the first switch 72 and turns on the second switch 74 so that all electricity produced by the generator 52 is supplied to the power source 56 of the building. To be supplied.

한편, 사용자에 의해 상기 공기조화기(54)의 운전이 요구되는 지를 판단하는 제 5단계가 수행된다.(S5) On the other hand, a fifth step of determining whether the operation of the air conditioner 54 is required by the user is performed (S5).

상기 제 5단계에서 상기 공기조화기(54)의 운전이 요구될 경우, 제 6단계에서는 상기 발전기(52)에서 생산된 전기를 상기 공기조화기(54)와 건물의 전원(56)으로 각각 공급한다.(S6)When the operation of the air conditioner 54 is required in the fifth step, in the sixth step, the electricity generated by the generator 52 is supplied to the air conditioner 54 and the power source 56 of the building, respectively. (S6)

즉, 상기 제어부(58)는 상기 제 1스위치(72)와 제 2스위치(74)를 모두 온시켜, 상기 발전기(52)에서 생산된 전기가 상기 공기조화기(54)와 건물의 전원(56)으 로 각각 공급되도록 한다. That is, the controller 58 turns on both the first switch 72 and the second switch 74, so that the electricity generated by the generator 52 is supplied to the air conditioner 54 and the power supply 56 of the building. To be supplied separately.

이 때, 상기 건물의 전원(56)으로 전기가 충분히 공급될 수 있도록 상기 공기조화기(54)의 운전 용량이 제한되는 것이 바람직하다. At this time, it is preferable that the operating capacity of the air conditioner 54 is limited so that electricity is sufficiently supplied to the power source 56 of the building.

한편, 상기 제 5단계에서 상기 공기조화기(54)의 운전이 요구되지 않으면, 상기 발전기(52)에서 생산된 전기는 모두 상기 건물의 전원(56)으로 공급된다. On the other hand, if the operation of the air conditioner 54 is not required in the fifth step, all the electricity produced by the generator 52 is supplied to the power source 56 of the building.

또한, 상기 제 1단계에서 상기 외부 전원(68)이 정상이라고 판단되고, 상기 공기조화기(56)의 운전이 요구되는지를 판단한다.(S7)In addition, in the first step, it is determined that the external power source 68 is normal, and it is determined whether the operation of the air conditioner 56 is required.

상기 공기조화기(56)의 운전이 요구되면, 상기 엔진(50) 및 발전기(52)를 운전시킨다.(S8)When the operation of the air conditioner 56 is required, the engine 50 and the generator 52 are operated. (S8)

그리고, 상기 발전기(52)에서 생산된 전기가 모두 상기 공기조화기(54)로 공급되도록 상기 제 1스위치(72)는 온시킨다.Then, the first switch 72 is turned on so that all of the electricity produced by the generator 52 is supplied to the air conditioner 54.

이때, 제 2스위치(74)는 오프된 상태이다. At this time, the second switch 74 is turned off.

따라서, 건물의 정전시 상기 발전기(52)에서 생산된 전기가 상기 건물의 전원(56)으로 공급될 수 있기 때문에, 건물의 정전에 대비하여 별도의 비상발전기를 설치할 필요가 없게 된다. Therefore, since the electricity produced by the generator 52 at the time of power failure of the building can be supplied to the power source 56 of the building, there is no need to install a separate emergency generator in preparation for the power failure of the building.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템은 건물의 정전시 발전기에서 생산된 전기를 상기 건물의 전원으로 공급할 수 있도록 구성됨으로써, 비상전력을 공급해주는 별도의 비상발전기를 설치할 필요없이 건물의 정전에 대비 할 수 있는 효과가 있을 뿐만 아니라, 발전기에서 생산된 전기의 활용도가 높아지므로 효율이 향상되는 이점이 있다. The cogeneration system according to the present invention configured as described above is configured to supply electricity produced by a generator during a power failure of a building to the power of the building, thereby eliminating the need for installing a separate emergency generator to supply emergency power. In addition to the effect that can be prepared for, there is an advantage that the efficiency is improved because the utilization of the electricity produced by the generator is increased.

Claims (6)

열을 발생시키는 엔진과;An engine for generating heat; 상기 엔진에 의해 구동되어 전기를 발생시키는 발전기와;A generator driven by the engine to generate electricity; 상기 발전기와 엔진으로부터 전기와 열을 공급받는 공기조화기와;An air conditioner receiving electricity and heat from the generator and the engine; 건물이 정전되면, 상기 발전기에서 생산된 전기가 건물의 전원으로 공급되도록 상기 발전기를 상기 건물의 전원으로 연결시키는 연결수단과;Connecting means for connecting the generator to a power source of the building such that when the building is out of power, electricity generated by the generator is supplied to power of the building; 상기 건물의 전원으로 전기를 공급하는 외부 전원의 이상여부를 감지하여 건물의 정전여부를 판단하고, 상기 연결수단을 제어하는 제어부를 포함하는 열병합 발전 시스템.Cogeneration system comprising a control unit for detecting the abnormality of the external power supply to the power supply of the building to determine whether the power failure of the building, and controlling the connection means. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 열병합 발전시스템은 건물의 정전시 상기 제어부의 신호에 따라 상기 외부전원과 건물의 전원과의 연결을 차단하는 차단기를 더 포함하는 열병합 발전시스템. The cogeneration system further comprises a circuit breaker for disconnecting the connection between the external power and the power of the building according to the signal of the control unit in the event of a power failure of the building. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 연결수단은 상기 제어부의 신호에 따라 상기 발전기를 상기 공기조화기 또는 건물의 전원 중 어느 하나에 선택적으로 연결시키는 스위치를 포함하는 열병합 발전시스템.The connecting means comprises a switch for selectively connecting the generator to any one of the air conditioner or the power of the building according to the signal of the control unit. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 스위치는 상기 발전기와 공기조화기 사이에 설치된 제 1스위치와, 상기 발전기와 건물의 전원사이에 설치된 제 2스위치를 포함하는 열병합 발전시스템. The switch is a cogeneration system comprising a first switch installed between the generator and the air conditioner, and a second switch provided between the generator and the power supply of the building. 외부전원이 정상이 아닐 경우, 상기 외부전원과 건물의 전원과의 연결을 차단하는 단계와;If the external power source is not normal, cutting off the connection between the external power source and the power source of the building; 엔진 및 상기 엔진에 의해 구동되어 전기를 발생시키는 발전기를 운전시키는 단계와;Driving an engine and a generator driven by the engine to generate electricity; 공기조화기의 운전이 요구되면, 상기 발전기에서 생산된 전기를 상기 공기조화기로 공급하는 단계를 포함하는 열병합 발전시스템의 제어방법.If the operation of the air conditioner is required, the control method of the cogeneration system comprising the step of supplying the electricity generated in the generator to the air conditioner. 삭제delete
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