KR101204902B1 - Gas storage system with constant gas pressure and generating system using the same - Google Patents

Gas storage system with constant gas pressure and generating system using the same Download PDF

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Abstract

본 발명은, 가스를 내부에 저장하는 저장 용기와, 액체를 저장하고 있는 액체 저장부 및 상기 액체 저장부에 저장된 액체가 저장 용기로 유입되도록 상기 액체 저장부와 상기 저장 용기를 연결하는 액체 통로부를 포함하며, 상기 저장 용기는 적어도 그 일부가 지하에 매립되어 위치하며, 상기 액체 저장부는 상기 저장 용기의 상측에 위치하는 가스저장시스템 및 상기 가스저장시스템을 포함하는 압축 가스 저장 발전시스템을 제공한다. The present invention provides a storage container for storing a gas therein, a liquid storage part for storing a liquid, and a liquid passage part for connecting the liquid storage part and the storage container so that the liquid stored in the liquid storage part flows into the storage container. The storage container includes at least a portion of which is buried underground, and the liquid storage part provides a gas storage system located above the storage container and a compressed gas storage power generation system including the gas storage system.

Description

정압 가스 저장 시스템 및 이를 포함하는 압축 가스 저장 발전시스템 {Gas storage system with constant gas pressure and generating system using the same}Constant pressure gas storage system and compressed gas storage power generation system including the same {Gas storage system with constant gas pressure and generating system using the same}

본 발명의 일측면은, 정압 가스 저장 시스템 및 이를 이용한 압축 가스 저장 발전시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액체 저장용기에 저장된 액체의 압력을 이용해서 저장된 가스의 압력을 일정하게 유지시키는 가스 저장 시스템 및 이를 이용한 압축 가스 저장 발전시스템에 관한 것이다.One aspect of the present invention relates to a constant pressure gas storage system and a compressed gas storage power generation system using the same, and more particularly, a gas storage system that maintains a constant pressure of a stored gas using a pressure of a liquid stored in a liquid storage container. And a compressed gas storage power generation system using the same.

압축 가스 저장 발전시스템은 압축기 등의 장치를 이용하여 압축한 가스를 소정의 저장 공간에 저장하였다가 에너지를 필요로 하는 때에 다시 꺼내어 터빈 등을 구동시켜 전력을 발생시키는 시스템이다. 특히 전기 소비량이 비교적 적은 심야 시간대의 남는 전력을 이용하여 가스를 압축시켜 저장해둔 후, 전기 소비량이 많은 낮 시간대에 저장해둔 압축 가스를 이용하여 전력을 생산하므로 에너지의 낭비를 줄일 수 있고, 필요한 시기에 전력을 생산할 수 있으므로 유동적인 전력 소비량에 맞춰 전력 생산량을 조절할 수 있는 장점을 갖고 있는 발전시스템이다. A compressed gas storage power generation system is a system that generates a power by storing a gas compressed by using a device such as a compressor in a predetermined storage space, and taking it out again when energy is needed and driving a turbine or the like. In particular, the gas is compressed and stored using the remaining power in the late-night hours when the electricity consumption is relatively low, and the electricity is produced using the compressed gas stored during the daytime when the electricity consumption is high, thereby reducing the waste of energy. It is a power generation system that has the advantage of being able to produce power in order to adjust the power production according to the power consumption.

저장되는 가스의 압력을 일정하게 유지시키는 가스 저장 시스템 및 이를 포함하는 압축 가스 저장 발전시스템을 제공하는 것을 주된 과제로 한다.It is a main task to provide a gas storage system and a compressed gas storage power generation system including the same, which maintain a constant pressure of a gas to be stored.

가스를 내부에 저장하는 저장 용기와, 액체를 저장하고 있는 액체 저장부 및상기 액체 저장부에 저장된 액체가 저장 용기로 유입되도록 상기 액체 저장부와 상기 저장 용기를 연결하는 액체 통로부를 포함하며, 상기 저장 용기는 적어도 그 일부가 지하에 매립되어 위치하며, 상기 액체 저장부는 상기 저장 용기의 상측에 위치하는 가스저장시스템을 제공한다. A storage container for storing gas therein, a liquid storage part for storing a liquid, and a liquid passage part connecting the liquid storage part and the storage container so that the liquid stored in the liquid storage part flows into the storage container; The storage vessel is located at least partially buried underground, and the liquid reservoir provides a gas storage system located above the storage vessel.

여기서, 상기 액체 저장부의 최저면은 해발고도의 기준면보다 높은 곳에 위치할 수 있다. Here, the lowest surface of the liquid reservoir may be located higher than the reference surface of the altitude above sea level.

여기서, 상기 저장 용기의 내부에는, 이동이 가능하며 상기 가스와 상기 액체가 서로 섞이지 않도록 구분시키는 구분판이 더 포함될 수 있다. Here, the inside of the storage container, the partition plate may be further included so as to separate the gas and the liquid so as not to mix with each other.

여기서, 상기 가스는 공기가 될 수 있다. Here, the gas may be air.

여기서, 상기 액체 통로부는 고압용 파이프가 될 수 있다.Here, the liquid passage portion may be a high pressure pipe.

또, 가스를 내부에 저장하는 저장 용기와, 액체를 저장하는 액체 저장부와, 상기 액체 저장부에 저장된 액체가 상기 저장 용기로 유입되도록 상기 액체 저장부와 상기 용기부를 연결하는 액체 통로부와, 상기 가스를 상기 저장 용기로 유출입시키는 가스유출입수단 및 상기 가스를 이용해 전기를 생산하는 발전수단을 포함하며, 상기 저장 용기는 적어도 그 일부가 지하에 매립되어 위치하며, 상기 액체 저장부는 상기 저장 용기의 상측에 위치하며, 상기 가스를 상기 저장 용기에 저장해 둔 후 상기 발전수단을 통해 전기를 생산하는 압축가스저장발전시스템을 제공한다.A storage container for storing gas therein, a liquid storage part for storing liquid, a liquid passage part for connecting the liquid storage part and the container part so that the liquid stored in the liquid storage part flows into the storage container; A gas flow in and out means for flowing the gas into and out of the storage container, and power generation means for producing electricity using the gas, wherein the storage container is located at least partially embedded in the basement, and the liquid storage part of the storage container is included. Located at the upper side, and storing the gas in the storage container provides a compressed gas storage power generation system for producing electricity through the power generation means.

여기서, 상기 액체 저장부의 최저면은 해발고도의 기준면보다 높은 곳에 위치할 수 있다. Here, the lowest surface of the liquid reservoir may be located higher than the reference surface of the altitude above sea level.

여기서, 상기 저장 용기의 내부에는, 이동이 가능하며 상기 가스와 상기 액체가 서로 섞이지 않도록 구분시키는 구분판이 더 포함될 수 있다. Here, the inside of the storage container, the partition plate may be further included so as to separate the gas and the liquid so as not to mix with each other.

여기서, 상기 가스유출입수단은 상기 가스의 압력을 높이는, 적어도 하나 이상의 압축기를 포함할 수 있다. Here, the gas flow in and out means may include at least one compressor to increase the pressure of the gas.

여기서, 상기 발전수단은 적어도 하나 이상의 터빈을 포함할 수 있다. Here, the power generation means may include at least one turbine.

여기서, 상기 가스는 공기가 될 수 있다. Here, the gas may be air.

여기서, 상기 액체 통로부는 고압용 파이프가 될 수 있다. Here, the liquid passage portion may be a high pressure pipe.

여기서, 상기 발전수단은, 상기 저장용기와 상기 터빈의 사이에 위치하여 가스를 가열하는 가열수단을 더 포함할 수 있다. Here, the power generation means may further include heating means for heating the gas located between the storage vessel and the turbine.

본 발명의 일측면에 따르면, 저장되는 가스의 압력을 일정하게 유지시키는 가스 저장 시스템 및 이를 포함하는 압축 가스 저장 발전시스템을 구현할 수 있는 효과가 있다.According to an aspect of the present invention, there is an effect to implement a gas storage system for maintaining a constant pressure of the gas to be stored and a compressed gas storage power generation system including the same.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 압축 가스 저장 발전시스템의 개략적인 모습을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 압축 가스 저장 발전시스템의 발전 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3는 도 1에 도시된 저장 용기의 개략적인 단면도이다. 1 is a view showing a schematic view of a compressed gas storage power generation system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view schematically illustrating a power generation process of the compressed gas storage power generation system shown in FIG. 1.
3 is a schematic cross-sectional view of the storage container shown in FIG. 1.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 일 실시예에 관한 압축 가스 저장 발전시스템(1)은 도 1 내지 도 3를 참조하여 파악할 수 있다. Compressed gas storage power generation system 1 according to an embodiment of the present invention can be understood with reference to Figs.

우선, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 압축 가스 저장 발전시스템(1)의 개략적인 모습을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 압축 가스 저장 발전시스템의 발전 과정을 개략적으로 도시한 도면이다. First, FIG. 1 is a view showing a schematic view of a compressed gas storage power generation system 1 according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a schematic view of the power generation process of the compressed gas storage power generation system shown in FIG. Figure is shown.

본 발명의 압축 가스 저장 발전시스템(1)은 압축기(21) 등의 장치를 이용하여 압축한 가스(G)를 소정의 저장 공간에 저장하였다가 에너지를 필요로 하는 때에 다시 꺼내어 터빈(31) 등을 구동시킴으로써 전력을 발생시키는 시스템이며, 그 구성요소로서 가스저장시스템(10), 가스 유출입수단(20) 및 발전수단(30)을 포함하고 있다.The compressed gas storage power generation system 1 of the present invention stores the gas G compressed using a device such as the compressor 21 in a predetermined storage space and takes it out again when energy is required, and then the turbine 31 and the like. It is a system for generating electric power by driving the gas storage system 10, the gas storage system 10, the gas flow in and out means 20 and the power generation means 30 as its components.

본 발명의 일 실시예에 따른, 압축 가스 저장 발전시스템(1)에서 사용되는 가스(G)의 조성은 공기로 이루어진다. 외부로부터 공기(A)를 흡입하여 저장하며, 이를 발전(發電) 과정을 거친 후 다시 외부로 방출시킨다. 하지만 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 가스의 조성은, 대략 78%의 질소, 21%의 산소, 0.93%의 아르곤, 그리고 이산화탄소, 수증기 등으로 이루어진 일반적인 공기뿐만 아니라, 공기라고 불릴 수 없을 정도로 조성이 다른 가스를 포함한다. According to one embodiment of the invention, the composition of the gas G used in the compressed gas storage power generation system 1 is made of air. Inhales and stores air (A) from the outside and releases it to the outside after power generation (發電) process. However, the present invention is not limited thereto. That is, the composition of the gas according to the present invention is not only general air composed of approximately 78% nitrogen, 21% oxygen, 0.93% argon, carbon dioxide, water vapor, and the like, but also gas having a different composition so that it cannot be called air. Include.

발전(發電) 과정에서 연소가 수반되는 경우라면, 연소가 가능한 가스(예를 들면, 50%의 질소, 45%의 산소)가 사용될 수도 있다. 즉, 본 발명에 사용되는 가스는 연소 작용을 일으켜 연소 가스를 만들어 낼 수 있는 조성의 가스이면 되고, 반드시 공기에 한정하는 것은 아니다. If combustion is involved in the power generation process, a gas that can be burned (eg, 50% nitrogen, 45% oxygen) may be used. That is, the gas used for this invention should just be a gas of the composition which can produce a combustion gas by producing a combustion effect, and is not necessarily limited to air.

또 본 발명의 일 실시예에 따른 압축 가스 저장 발전시스템(1)은 계속적으로 외부에서 새로운 가스(G)를 공급받는 형식이지만, 그 외에도 압축 가스 저장 발전시스템(1) 내부에서 가스(G)가 계속적인 순환을 거치며 압축, 저장, 냉각, 가열, 팽창 등의 과정을 거치는 형식도 가능하다.
In addition, the compressed gas storage power generation system 1 according to an embodiment of the present invention is a form in which new gas G is continuously supplied from the outside, but in addition, the gas G is stored inside the compressed gas storage power generation system 1. It is also possible to go through a series of cycles, such as compression, storage, cooling, heating and expansion.

본 실시예의 가스저장시스템(10)은 가스(G)의 압력을 일정하게 유지시키면서 압축 가스(G)를 저장하는 시스템이다. 가스저장시스템(10)은 저장 용기(11), 액체 저장부(12), 액체 통로부(13) 및 구분판(14)을 구성요소로 포함하고 있다. The gas storage system 10 of the present embodiment is a system for storing the compressed gas G while keeping the pressure of the gas G constant. The gas storage system 10 includes a storage container 11, a liquid storage part 12, a liquid passage part 13, and a separator plate 14 as components.

저장 용기(11)는 압축된 가스(G)를 저장하는 공간이다. 저장 용기(11)는 강체(rigid body)이거나, 비록 강체는 아니지만 탄성이 작아서 저장 용기(11) 내부 체적변화에 기인한 저장 가스(G)의 압력 변화가 크지 않은 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 그리고 저장 용기(11)는 고압의 가스(G)와 고압의 액체(L)를 모두 수용하는 곳으로서, 고압을 견딜 수 있을 만한 강성(rigidity)을 지닌 재질로 만들어져야 한다. The storage container 11 is a space for storing the compressed gas G. The storage container 11 may be a rigid body, or may be made of a material which is not rigid, but has a small elasticity, so that the pressure change of the storage gas G due to the volume change inside the storage container 11 is not large. And the storage container 11 is to receive both the high pressure gas (G) and the high pressure liquid (L), it should be made of a material having a rigid (rigidity) to withstand the high pressure.

본 발명의 실시예에 따른 저장 용기(11)는 적어도 그 일부가 지하에 매립되어 있다. 저장 용기는 지표면(S)의 부근에 설치되는 것이 바람직하며, 이는 지표면(S)에서 멀리 떨어지지 않은 지상 및 지하를 모두 포함한다. 즉 저장 용기가 일부는 지하에 매립되고, 나머지 일부는 지상에 노출되게 설치되어 지표면(S) 부근에 위치하는 경우, 지하 깊숙한 곳에 매설된 가스 저장용기에 비해서 설치비용이 적게 소모되며, 유지 및 보수가 용이하다는 장점이 있다. At least a portion of the storage container 11 according to the embodiment of the present invention is buried underground. The storage container is preferably installed in the vicinity of the ground surface S, which includes both above ground and underground not far from the ground surface S. That is, when some of the storage containers are buried underground, and some of them are exposed to the ground and located near the ground surface (S), the installation cost is less than that of the gas storage containers buried deep underground, maintenance and repair There is an advantage that it is easy.

도 3는 도 1에 도시된 저장 용기의 개략적인 단면도이다. 3 is a schematic cross-sectional view of the storage container shown in FIG. 1.

본 실시예의 저장 용기(11)에는 두 개구부(11a, 11b)가 형성돼 있다. 한 개구부(11a)는 압축 가스(G)의 유출입 통로로서 압축 가스(G)의 유출입수단(20) 및 발전수단(30)과 연결돼 있으며, 본 개구부(11a)를 통해 액체(L)가 유출입되는 것을 방지하기 위해서 저장 용기(11)의 상면(11-1)에 형성되는 것이 바람직하다. 나머지 개구부(11b)는 액체 통로부(13)와 연결돼 저장 용기(11) 내부로 액체(L)가 유출입하는 통로가 되며, 이는 저장 용기(11)의 하면(11-2)에 형성되는 것이 바람직하다. 하지만 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 저장 용기(11)에 형성된 개구부는 두 개 이상이 될 수 있으며, 각 개구부가 형성된 위치는 바뀔 수 있다. In the storage container 11 of this embodiment, two openings 11a and 11b are formed. One opening 11a is connected to the inflow and outflow means 20 and the power generation means 30 of the compressed gas G as the inflow and outflow passage of the compressed gas G, and the liquid L flows in and out through the opening 11a. It is preferable to be formed in the upper surface 11-1 of the storage container 11 in order to prevent that. The remaining opening 11b is connected to the liquid passage part 13 to be a passage through which the liquid L flows into and out of the storage container 11, which is formed on the lower surface 11-2 of the storage container 11. desirable. However, the present invention is not limited thereto. The openings formed in the storage container 11 may be two or more, and the positions where the openings are formed may be changed.

저장 용기(11) 내부에는 구분판(14)이 포함된다. 구분판(14)은 저장 용기(11) 내부에 위치하여 이동이 가능하도록 설치되었으며, 이는 저장 용기(11) 내부에서 가스(G)와 액체(L)가 혼합되는 것을 막는 역할을 수행한다. 구분판(14)이 없는 경우, 기화된 액체(L)의 일부와 가스(G)가 서로 혼합된 혼합 가스를 형성하게 된다. 이는 혼합 전 가스(G)와는 다른 열용량을 갖기 때문에, 후술할 가열기(32)에 의해서 충분히 가열되지 못해 불안정한 전력생산을 초래할 수 있기 때문에 바람직하지 못하다. 또 구분판(14)이 없는 경우, 액체(L)가 가스(G)의 유출입 통로를 통과하여 압축기(21)에 유입돼 고장을 유발할 우려가 있다. 그리고 구분판(14)이 있다면, 저장 용기(11)에 형성된 개구부(11a, 11b)의 위치가 보다 자유롭게 선택될 수 있어서 저장 용기(11) 설계의 유연성을 제공할 수 있다. 본 실시예에 관한 구분판(14)은 판상이지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 다양한 형태의 구분판(14)이 제공될 수 있다. The partition plate 14 is included in the storage container 11. Separator plate 14 is located in the storage container 11 is installed to be movable, which serves to prevent the gas (G) and the liquid (L) is mixed in the storage container (11). In the absence of the separator plate 14, a part of the vaporized liquid L and the gas G form a mixed gas mixed with each other. This is not preferable because it has a different heat capacity from the gas G before mixing, which may not be sufficiently heated by the heater 32 to be described later, which may lead to unstable power production. In addition, when the separator 14 is not present, the liquid L may flow through the inflow and outflow passages of the gas G and may flow into the compressor 21 to cause a failure. And if there is a partition plate 14, the positions of the openings 11a and 11b formed in the storage container 11 can be more freely selected, which can provide flexibility in the design of the storage container 11. Although the separator plate 14 according to the present embodiment is plate-shaped, the present invention is not limited thereto, and various separator plates 14 may be provided.

본 실시예의 액체 저장부(12)는 액체(L)를 저장하는 부분이다. 액체 저장부(12)는 저장 용기(11)보다 높은 곳에 위치하며, 액체 통로부(13)를 통해 액체(L)를 저장 용기(11)에 공급한다. 본 발명의 액체 저장부는, 저장 용기보다 높은 곳에 위치하며 액체를 저장할 수 있다면, 댐(dam), 저수지 등과 같은 기존의 구조물 및 본 발명에 사용되기 위해 별도로 제작된 구조물을 포함한다. 또 일부가 지하에 매설되어 지표면 부근에 위치하는 저장 용기(11)보다 높은 곳에 위치해야 하는 액체 저장부(12)의 특성상, 액체 저장부(12)의 최저면이 해발고도의 기준면보다 높은 곳에 위치하는 것이 바람직하다. 이 때의 해발고도의 기준면은 평균 해수면과 일치한다. The liquid reservoir 12 of this embodiment is a part for storing the liquid L. As shown in FIG. The liquid reservoir 12 is located above the storage vessel 11, and supplies the liquid L to the storage vessel 11 through the liquid passage 13. The liquid reservoir of the present invention includes existing structures such as dams, reservoirs, and the like, and structures that are separately manufactured for use in the present invention, if they are located above the storage vessel and are capable of storing liquid. In addition, due to the characteristics of the liquid storage part 12, which is partially buried underground and located above the storage container 11 located near the earth's surface, the lowest surface of the liquid storage part 12 is located above the reference surface of the altitude above sea level. It is desirable to. At this time, the reference surface of the altitude above sea level corresponds to the average sea level.

액체 저장부(12)에 저장된 액체(L)는, 그 자중으로써 저장 용기(11) 내부에 저장된 가스(G)에 힘을 가해 가스(G)의 압력을 일정하게 유지시킨다. 상기 액체(L)와 가스에 가하는 압력(P)의 관계는 "P=Patm+ρgh"과 같이 나타낼 수 있는데, 상기 공식에 따르면, 액체(L)의 압력은 그 액체(L)가 적층된 높이(h)에 비례한다.(중력가속도(g), 액체의 밀도(ρ) 및 대기압(Patm)은 일정하다고 가정함. 이 때 적층된 높이(h)는 액체 저장부(12)에 저장된 액체(L)의 표면고도와 저장 용기(11) 내부로 유입된 액체(L)의 표면고도의 차이라고 정의할 수 있음.) 따라서 저장 용기(11)와 액체 저장부(12)의 높이 차가 클수록, 다시 말하면 저장 용기(11) 내부에 유입된 액체(L)의 표면을 기준으로 할 때 액체 통로부(13) 및 액체 저장부(12) 내부에서 액체(L)의 적층된 높이(h)가 클수록, 저장 용기(11) 내부의 가스(G)에 더 큰 압력(P)을 가할 수 있다. The liquid L stored in the liquid storage part 12 applies a force to the gas G stored inside the storage container 11 by its own weight to keep the pressure of the gas G constant. The relationship between the liquid L and the pressure P applied to the gas can be expressed as "P = P atm + ρgh". According to the above formula, the pressure of the liquid L is obtained by stacking the liquid L. It is proportional to the height h (gravity acceleration g, liquid density p and atmospheric pressure P atm are assumed to be constant, where the stacked height h is stored in the liquid reservoir 12). It can be defined as the difference between the surface altitude of the liquid (L) and the surface altitude of the liquid (L) introduced into the storage container (11). Therefore, the greater the difference in height between the storage container (11) and the liquid reservoir (12) In other words, based on the surface of the liquid L introduced into the storage container 11, the stacked height h of the liquid L in the liquid passage part 13 and the liquid storage part 12 is increased. The larger it is, the greater the pressure P can be applied to the gas G inside the storage vessel 11.

하지만 적층된 높이(h)를 증가시키기 위해서는 저장 용기(11)의 위치를 낮추는 방법과, 액체 저장부(12)의 위치를 높이는 방법이 있다. 본 실시예에 관한 발명은 저장 용기(11)를 설치가 용이한 지표면(S) 부근에 설치하고 액체 저장부(12)의 위치를 높이는 방법을 택했다. 이는 저장 용기(11)의 지하 매설 비용을 절감할 수 있으며 기존부터 존재하는 고지대의 저수지 또는 댐 등의 시설을 이용함으로써 비용을 줄일 수 있는 장점을 갖고 있다. 또 결함의 발생 시, 수리를 위한 장치로의 접근이 용이해서 수리의 용이성 및 수리비용 절감에도 탁월한 효과가 있다. However, in order to increase the stacked height h, there are a method of lowering the position of the storage container 11 and a method of raising the position of the liquid storage part 12. The invention concerning this Example chose the method of installing the storage container 11 in the vicinity of the ground surface S which is easy to install, and raising the position of the liquid storage part 12. As shown in FIG. This can reduce the underground buried cost of the storage container 11 and has the advantage of reducing the cost by using a facility such as a reservoir or a dam existing in the existing highlands. In addition, when a defect occurs, it is easy to access the device for repair, which is excellent in the ease of repair and the cost of repair.

본 실시예의 액체 저장부(12)에 저장된 액체(L)는 물이다. 그러나 본 발명은 이에 한정하지 않으며, 밀도(ρ)가 큰 액체(L)일수록 같은 높이(h)에서 더 큰 압력(P)을 가할 수 있다.The liquid L stored in the liquid reservoir 12 of this embodiment is water. However, the present invention is not limited thereto, and a liquid L having a high density ρ may apply a larger pressure P at the same height h.

또 적층된 액체(L)의 높이(h)에 따라서 액체(L)가 저장 용기(11) 내부의 가스(G)에 가하는 압력이 변화하므로, 액체(L)의 높이(h)를 조절할 수 있는 수단(미도시)을 추가함으로써 저장 용기(11) 내부의 가스(G)에 가하는 압력을 조절할 수 있다. 따라서, 액체 저장부(12)에 액체(L)를 유입 또는 배출시키는 수단인 액체 조절부(미도시)를 추가하는 것이 바람직하겠다. In addition, since the pressure applied to the gas G in the storage container 11 varies depending on the height h of the liquid L, the height h of the liquid L can be adjusted. By adding means (not shown), the pressure applied to the gas G inside the storage container 11 can be adjusted. Therefore, it is desirable to add a liquid control unit (not shown) which is a means for introducing or discharging the liquid L into the liquid reservoir 12.

액체 통로부(13)는 저장 용기(11)와 액체 저장부(12) 사이를 연결하며 액체(L)를 전달하는 수단이다. 이는 액체(L)가 가하는 압력을 견딜 수 있을 만한 내구성을 지닌 고압용 파이프로 이루어지는 것이 바람직하겠다. 액체 통로부(13)는 양 단에 개구부가 형성돼 있으며, 일단이 액체 저장부(12)의 아래쪽에 연결돼 있고, 타단은 저장 용기(11)의 하면(11-2)과 연결돼 있다. 본 실시예의 액체 통로부(13)는 그 일부가 대기에 노출이 되어 있으며, 나머지 일부는 매설돼 있다. 하지만 본 발명은 이에 한정하지 않으며, 액체 통로부는 그 전체가 대기에 노출되어 있을 수 있으며, 반대로 전체가 매설돼 있을 수도 있다. 이 때, 전체가 대기에 노출된 경우에는 유지, 보수가 용이한 장점이 있으며, 반대로 전체가 매설돼 있는 경우에는 외부의 충격으로부터 액체 통로부가 보호가 된다는 장점이 있다. 하지만 상황에 맞게 본 실시예에서와 같이 일부는 매설, 일부는 대기에 노출시키는 등의 조절이 가능하겠다.
The liquid passage portion 13 is a means for connecting the storage vessel 11 and the liquid reservoir portion 12 and delivering the liquid L. It is preferable that it is made of a high-pressure pipe having a durability that can withstand the pressure applied by the liquid (L). Openings are formed at both ends of the liquid passage part 13, one end thereof is connected to the lower side of the liquid reservoir 12, and the other end thereof is connected to the lower surface 11-2 of the storage container 11. A part of the liquid passage part 13 of the present embodiment is exposed to the atmosphere, and the other part is buried. However, the present invention is not limited thereto, and the entire liquid passage part may be exposed to the atmosphere, and conversely, the whole liquid passage part may be embedded. In this case, when the whole is exposed to the atmosphere, there is an advantage that it is easy to maintain and repair. On the contrary, when the whole is buried, there is an advantage that the liquid passage part is protected from external impact. However, according to the situation, some of them may be buried, some of which may be exposed to the atmosphere, and the like.

가스 유출입수단(20)은 적어도 하나 이상의 압축기(21), 냉각기(22) 및 적어도 두 개 이상의 밸브(23)를 포함하고 있다. 이는 가스저장시스템(10)에 압축 가스(G)를 유출입시키는 일체의 수단을 모두 포함한다. The gas outlet means 20 includes at least one compressor 21, a cooler 22 and at least two valves 23. It includes all the means of flowing in and out of the compressed gas G into the gas storage system 10.

압축기(21)는 외부의 공기(A)를 압축함으로써, 공기(A)의 압력을 높이는 역할을 수행한다. 본 실시예의 압축기(21)는 다이나믹(dynamic)형인 로터리 방식의 압축기이지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 왕복 피스톤식 압축기와 같은 포지티브 디스플레이스먼트(positive displacement)형의 압축기도 본 발명의 압축기가 될 수 있다. 또 본 실시예에서와 같이 하나의 압축기만 사용되는 것이 아닌, 다수의 압축기가 본 발명에 사용될 수 있다. The compressor 21 serves to increase the pressure of the air A by compressing the air A outside. The compressor 21 of the present embodiment is a dynamic rotary compressor, but the present invention is not limited thereto. Positive displacement compressors, such as reciprocating piston compressors, can also be compressors of the present invention. In addition, a plurality of compressors may be used in the present invention, instead of using only one compressor as in the present embodiment.

다수의 압축기가 사용되는 경우에는 각각의 압축기 사이에 중간 냉각기(intercooler, 미도시)가 배치될 수 있다. 중간 냉각기는 압축 후 고온이 된 압축 가스를 냉각시킴으로써 온도를 낮추고 비체적(v)을 감소시키는 역할을 한다. 이는 압축 과정에서 압축기에 드는 일을 줄임으로써 압축기의 효율을 증대시킨다.If multiple compressors are used, an intercooler (not shown) may be arranged between each compressor. The intermediate cooler serves to lower the temperature and reduce the specific volume v by cooling the compressed gas that has become hot after compression. This increases the efficiency of the compressor by reducing the work on the compressor during the compression process.

냉각기(22)는 압축 후 고온이 된 가스(G)를 냉각시킨다. 상기 냉각 과정은 가급적 정압 과정(isobaric process)으로 이루어지는 것이 바람직하며, 저온이 된 가스(G)는 비체적이 감소하여 저장 용기(11)에 더 많은 가스(G)가 저장될 수 있다. 따라서 냉각기(22)는 저장 용기(11)에 더 많은 가스(G)를 저장시킬 수 있는 때에만 선택적으로 작동될 수 있다. 냉각기(22)는 저온 냉매와 가스(G)을 서로 열교환 시키는 방식을 포함하여, 다양한 방식의 냉각 방식이 적용될 수 있다. The cooler 22 cools the gas G, which has become a high temperature after compression. Preferably, the cooling process is made of an isobaric process, and the gas G, which has become a low temperature, may have a reduced specific volume, thereby storing more gas G in the storage container 11. The cooler 22 can thus be selectively operated only when it is possible to store more gas G in the storage vessel 11. The cooler 22 may include various cooling methods, including a method in which the low temperature refrigerant and the gas G are heat-exchanged with each other.

밸브(23)는 가스(G)가 이동하는 배관에 설치돼, 배관 내 가스(G)의 이동을 막는 역할을 한다. 본 실시예에서는 두 개의 밸브(23a, 23b)가 사용되는데, 이들을 이용해서 가스(G)가 저장 용기(11)로 유입되는지, 혹은 저장 용기(11)로부터 배출되는지를 조절한다. 즉 가스(G)를 저장 용기(11)에 유입 시 밸브 23a는 열리고, 밸브 23b는 닫힌다. 반대로 가스(G)가 저장 용기(11)로부터 배출 시 밸브 23a는 닫히고, 밸브 23b는 열린다. 또 밸브(23)를 통과하는 과정을 거치면서 가스(G)의 압력은 일정하게 유지되는 것이 바람직하다.
The valve 23 is installed in the pipe in which the gas G moves, and serves to prevent the movement of the gas G in the pipe. In the present embodiment, two valves 23a and 23b are used to control whether gas G enters or exits the storage vessel 11. That is, when the gas G flows into the storage container 11, the valve 23a is opened and the valve 23b is closed. On the contrary, when the gas G is discharged from the storage container 11, the valve 23a is closed and the valve 23b is opened. In addition, the pressure of the gas G is preferably kept constant while passing through the valve 23.

발전수단(30)은 저장 용기(11)에 저장된 고압의 가스(G)를 이용해서 전력을 생산한다. 발전수단(30)은 적어도 하나 이상의 터빈(31)과 가열기(32) 및 발전기(미도시)를 포함하고 있으며, 고압의 가스의 온도를 높이는 과정 및 상기 과정을 거친 가스(G)로부터 전력을 생산하는 과정을 거친다. The power generation means 30 generates electric power by using the gas G of the high pressure stored in the storage container 11. The power generation means 30 includes at least one turbine 31, a heater 32, and a generator (not shown), and generates electric power from the process of raising the temperature of the high-pressure gas and the gas G. Go through the process.

가열기(32)는 가스(G)를 가열시켜 온도를 높인다. 가열기(32)에서 가스(G)를 가열하는 방식은, 가스(G)에 연료를 분사시킨 후 상기 연료를 연소시켜, 연소 과정에서 방출되는 반응열을 이용해서 가스(G)의 온도를 높이는 방식이다. 하지만 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 가스의 온도를 높이는 방식이라면, 고온의 물체 또는 유체와의 열교환을 통한 가열 방식과 같은 다른 방식을 택해도 무방하다. The heater 32 heats the gas G to raise the temperature. The method of heating the gas G by the heater 32 is a method of injecting fuel into the gas G to combust the fuel and raising the temperature of the gas G by using the reaction heat released in the combustion process. . However, the present invention is not limited thereto. If the temperature of the gas is increased, other methods such as heating by heat exchange with a hot object or a fluid may be used.

또 가열 시 필요한 에너지의 양을 줄이기 위한 방안으로서, 본 발명은 터빈(31)으로 배출되는 가스와 가열기(32)에 유입되기 전의 가스를 서로 열교환 시키는 재생기(regenerator, 미도시)를 더 포함할 수 있다. 재생기(미도시)를 더 포함함으로써, 가열기에 유입되는 에너지(QH)를 줄일 수 있어서 압축 가스 저장 발전시스템(1)의 전체 효율을 증대시킬 수 있다. In addition, as a method for reducing the amount of energy required for heating, the present invention may further include a regenerator (not shown) for heat exchange between the gas discharged to the turbine 31 and the gas before entering the heater 32. have. By further including a regenerator (not shown), it is possible to reduce the energy (Q H ) flowing into the heater to increase the overall efficiency of the compressed gas storage power generation system (1).

터빈(31)은 그 내부에서 고온, 고압의 가스(G)가 팽창하면서 회전력을 발생시킨다. 터빈(31)에는 발전 장치(미도시)가 연결이 돼있어, 상기 회전력을 이용해서 전력을 생산한다. 본 실시예에 관한 발명은 하나의 터빈(31)만 포함하고 있으나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 다수의 터빈을 포함할 수 있으며, 이 경우 복수개의 터빈들은 서로 직렬 또는 병렬로 배치될 수 있다. 또 복수개의 터빈들이 직렬로 연결된 경우, 각각의 터빈들의 사이에는 재열기(reheater, 미도시)가 설치되는 것이 바람직하다. 상기 재열기는 한 터빈에서 배출된 가스를 다시 가열시켜 다른 터빈에 유입시킴으로써 추가적인 일을 생산하게 한다. 터빈(31)을 통과하면서 팽창된 저온, 저압의 가스(G)는 다시 외부로 방출된다.
The turbine 31 generates rotational force as the gas G of high temperature and high pressure expands therein. A turbine 31 is connected to a power generator (not shown), and generates electric power using the rotational force. The invention according to this embodiment includes only one turbine 31, but the invention is not limited thereto. It may comprise a plurality of turbines, in which case the plurality of turbines may be arranged in series or in parallel with each other. In addition, when a plurality of turbines are connected in series, it is preferable that a reheater (not shown) is installed between each turbine. The reheater reheats the gas discharged from one turbine and enters another turbine to produce additional work. The low temperature, low pressure gas G expanded while passing through the turbine 31 is discharged to the outside again.

이하, 본 발명의 실시예의 작동과정에 대해서 설명하도록 하겠다. Hereinafter, the operation of the embodiment of the present invention will be described.

외부의 공기(A)는 우선 압축기(21)를 통과한다. 압축기(21)를 통과하는 과정에서 심야나 주말의 잉여 전력(Ec)을 공급해 외부의 공기(A)를 압축시킨다. 압축기(21)를 거치면서, 압력이 상승하게 된다. 동시에 비체적은 감소하게 된다. The outside air A first passes through the compressor 21. In the course of passing through the compressor 21, the surplus power (E c ) of the late night or weekend is supplied to compress the outside air (A). As the compressor 21 passes, the pressure rises. At the same time the specific volume is reduced.

상기 압축기(21)를 통과하며 가압된 가스(G)는 곧 냉각기(22)를 통과하게 된다. 냉각기(22)는 압축기(21)에 의해 고압이 된 가스(G)를 냉각시킨다. 냉각기(22)는 냉각 과정을 거치면서 QL만큼의 열이 외부로 방출되게 되며, 가스(G)의 비체적은 감소하여 한정된 저장 공간에 더 많은 압축 가스가 저장될 수 있게 된다.The gas G pressurized through the compressor 21 passes through the cooler 22. The cooler 22 cools the gas G which has become high pressure by the compressor 21. As the cooler 22 undergoes a cooling process, heat as much as Q L is released to the outside, and the specific volume of the gas G is reduced to allow more compressed gas to be stored in a limited storage space.

냉각기(22)를 지난 가스(G)는 밸브(23)를 통과하게 된다. 가스(G)를 저장 용기(11)에 유입시키는 경우 한 밸브(23a)는 열고 다른 밸브(23b)는 닫으며, 가스(G)를 저장 용기(11)로부터 배출시키는 경우에는 위와 반대로 한 밸브(23b)를 열고 다른 밸브(23a)는 닫는다. 밸브(23)를 지나는 동안 상태의 변화는 없는 것이 바람직하다.The gas G passing through the cooler 22 passes through the valve 23. When the gas G is introduced into the storage container 11, one valve 23a is opened and the other valve 23b is closed. When the gas G is discharged from the storage container 11, one valve ( 23b) is opened and the other valve 23a is closed. It is desirable that there is no change of state while passing through the valve 23.

저장 용기(11)에 저장된 가스(G)는 전력이 필요한 시기에, 저장 용기(11)로부터 배관을 통해 배출되게 된다. 이 때 저장 용기(11)로부터 배출된 가스(G)는 가열기(32)를 통과한다. 가열기(32)는 외부로부터 에너지(QH)를 가스(G)에 전달함으로써 가스(G)의 온도를 높인다. The gas G stored in the storage container 11 is discharged from the storage container 11 through a pipe at a time when electric power is needed. At this time, the gas G discharged from the storage container 11 passes through the heater 32. The heater 32 raises the temperature of the gas G by transferring energy Q H from the outside to the gas G.

가열기(32)를 통과한 고온 고압의 가스(G)는 터빈(31)을 통과하게 된다. 상기 고온 고압의 가스(G)는 터빈(31) 내부에서 팽창을 하면서 터빈(31)을 회전시키게 된다. 이 과정에서 온도는 내려가며, 동시에 압력은 떨어지게 된다. 상기 과정을 거치면서 터빈에서 발생한 회전력은 터빈(31)에 연결된 발전기(미도시)에 전달돼 전력으로 변환된다.
The gas G having a high temperature and high pressure passing through the heater 32 passes through the turbine 31. The gas G of the high temperature and high pressure rotates the turbine 31 while expanding in the turbine 31. In this process, the temperature drops and at the same time the pressure drops. Through the above process, the rotational force generated in the turbine is transmitted to a generator (not shown) connected to the turbine 31 is converted into power.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art. It will be possible. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined only by the appended claims.

본 실시예의 압축 가스저장시스템 및 압축 가스 저장 발전시스템은, 압축 가스를 일정한 압력으로 유지시키며 저장하고, 필요한 때에 저장된 압축 가스를 이용하여 전력을 발생시키는 산업에 사용될 수 있다. The compressed gas storage system and the compressed gas storage power generation system of this embodiment can be used in an industry that maintains and stores compressed gas at a constant pressure and generates electric power using the stored compressed gas when needed.

1: 압축 가스 저장 발전시스템
10: 가스 저장 시스템 20: 가스 유출입 수단
11: 저장 용기 21: 압축기
12: 액체 저장부 22: 배관
13: 액체 통로부 23: 냉각기
14: 구분판 24: 밸브
30: 발전 수단 S: 지표면
31: 터빈 L: 액체
32: 가열기 G: 가스 1: compressed gas storage power generation system
10: gas storage system 20: gas flow in and out means
11: storage container 21: compressor
12: liquid reservoir 22: piping
13: liquid passage part 23: cooler
14: Separator 24: Valve
30: Power Generation S: Surface
31 turbine L: liquid
32: burner G: gas

Claims (13)

가스를 내부에 저장하는 저장 용기;
액체를 저장하고 있는 액체 저장부; 및
상기 액체 저장부에 저장된 액체가 저장 용기로 유입되도록 상기 액체 저장부와 상기 저장 용기를 연결하는 액체 통로부;를 포함하며,
상기 저장 용기는 적어도 그 일부가 지하에 매립되어 위치하며,
상기 액체 저장부는 상기 저장 용기의 상측에 위치하는 가스저장시스템.A storage container for storing gas therein;
A liquid reservoir storing liquid; And
And a liquid passage connecting the liquid reservoir and the storage container so that the liquid stored in the liquid reservoir flows into the storage container.
The storage container is located at least partially buried underground;
The liquid storage unit is a gas storage system located above the storage container. 제 1항에 있어서,
상기 액체 저장부의 최저면은 해발고도의 기준면보다 높은 곳에 위치하는 가스저장시스템. The method of claim 1,
And the lowest surface of the liquid reservoir is located above a reference surface of the altitude above sea level. 청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 3 has been abandoned due to the setting registration fee. 제 1항에 있어서,
상기 저장 용기의 내부에는, 이동이 가능하며 상기 가스와 상기 액체가 서로 섞이지 않도록 구분시키는 구분판이 더 포함되는 가스저장시스템.The method of claim 1,
The gas storage system of the storage container further comprises a partition plate which is movable and separates the gas and the liquid so as not to mix with each other. 청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 4 has been abandoned due to the setting registration fee. 제 1항에 있어서,
상기 가스는 공기인 가스저장시스템.The method of claim 1,
Said gas is air. 청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 5 was abandoned upon payment of a set-up fee. 제 1항에 있어서,
상기 액체 통로부는 고압용 파이프인 가스저장시스템.The method of claim 1,
And the liquid passage portion is a high pressure pipe. 가스를 내부에 저장하는 저장 용기;
액체를 저장하는 액체 저장부;
상기 액체 저장부에 저장된 액체가 상기 저장 용기로 유입되도록 상기 액체 저장부와 상기 용기부를 연결하는 액체 통로부;
상기 가스를 상기 저장 용기로 유출입시키는 가스유출입수단; 및
상기 가스를 이용해 전기를 생산하는 발전수단;을 포함하며,
상기 저장 용기는 적어도 그 일부가 지하에 매립되어 위치하며,
상기 액체 저장부는 상기 저장 용기의 상측에 위치하며, 상기 가스를 상기 저장 용기에 저장해 둔 후 상기 발전수단을 통해 전기를 생산하는 압축 가스 저장 발전시스템.A storage container for storing gas therein;
A liquid reservoir for storing a liquid;
A liquid passage portion connecting the liquid reservoir and the container so that the liquid stored in the liquid reservoir flows into the reservoir;
Gas outlet means for flowing the gas into and out of the storage container; And
And a power generation means for producing electricity using the gas.
The storage container is located at least partially buried underground;
The liquid storage unit is located above the storage container, the compressed gas storage power generation system for storing the gas in the storage container to produce electricity through the power generation means. 청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 7 was abandoned upon payment of a set-up fee. 제 6항에 있어서,
상기 액체 저장부의 최저면은 해발고도의 기준면보다 높은 곳에 위치하는 가스저장시스템. The method according to claim 6,
And the lowest surface of the liquid reservoir is located above a reference surface of the altitude above sea level. 청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 8 was abandoned when the registration fee was paid. 제 6항에 있어서,
상기 저장 용기의 내부에는, 이동이 가능하며 상기 가스와 상기 액체가 서로 섞이지 않도록 구분시키는 구분판이 더 포함되는 압축 가스 저장 발전시스템.The method according to claim 6,
The inside of the storage container, the compressed gas storage power generation system further comprises a partition plate which is movable and separates the gas and the liquid so as not to mix with each other. 청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 9 has been abandoned due to the setting registration fee. 제 6항에 있어서,
상기 가스유출입수단은 상기 가스의 압력을 높이는 적어도 하나 이상의 압축기를 포함하는 압축 가스 저장 발전시스템.The method according to claim 6,
The gas flowing in and out means comprises at least one compressor for increasing the pressure of the gas compressed gas storage power generation system. 제 6항에 있어서,
상기 발전수단은 적어도 하나 이상의 터빈을 포함하는 압축 가스 저장 발전시스템.The method according to claim 6,
The power generation means comprises at least one turbine. 청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 11 was abandoned upon payment of a setup registration fee. 제 6항에 있어서,
상기 가스는 공기인 압축 가스 저장 발전시스템.The method according to claim 6,
The gas is compressed gas storage power generation system. 청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 12 is abandoned in setting registration fee. 제 6항에 있어서,
상기 액체 통로부는 고압용 파이프인 압축 가스 저장 발전시스템.The method according to claim 6,
And the liquid passage portion is a high pressure pipe. 제 10항에 있어서,
상기 발전수단은, 상기 저장용기와 상기 터빈의 사이에 위치하여 가스를 가열하는 가열수단을 더 포함하는 압축 가스 저장 발전시스템.The method of claim 10,
The power generation means, further comprising a heating means for heating the gas located between the storage vessel and the turbine.
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