KR101283197B1 - Solar Power System using air as thermal conductor - Google Patents

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Abstract

본 발명은 헬리오스탯에서 반사되어 열에너지 흡수기에서 흡수되는 열량을 공기를 이용하여 열에너지 저장기에 저장하거나 증기발생기를 이용하여 증기를 발생시켜 증기터빈을 구동하여 발전기에서 전기를 생산하는 태양열발 전 시스템을 구성하되, 1개의 송풍기와 바이패스 라인을 설치하여 시스템에서 요구되는 열에너지 저장, 열에너지 저장+발전 , 발전, 발전+회생 및 회생의 5가지 운전모드를 구현하며, 각 모드별 유량제어가 용이하여 시스템을 간소화할 수 있는 공기를 열매체로 하는 태양열발전 시스템에 관한 것이다.The present invention comprises a solar power generation system that generates electricity from a generator by driving a steam turbine to store the amount of heat reflected by the heliostat and absorbed by the heat energy absorber in the heat energy reservoir using air or by generating steam using a steam generator. By installing one blower and bypass line, it implements five operation modes of heat energy storage, heat energy storage + power generation, power generation, power generation + regeneration, and regeneration required by the system. The present invention relates to a solar power generation system using air as a medium.

Description

공기를 열매체로 사용하는 태양열발전 시스템{Solar Power System using air as thermal conductor}Solar Power System using air as thermal conductor

본 발명은 헬리오스탯에서 태양이 반사되어 열에너지 흡수기에서 흡수되는 열에너지를 공기를 이용하여 열에너지 저장기에 저장하거나 증기발생기를 이용하여 증기를 발생시켜 증기터빈을 구동하여 발전기에서 전력을 생산하는 태양열발전 시스템을 구성하되, 1개의 송풍기와 바이패스 라인을 부가하여 시스템이 필요로 하는 열에너지 저장, 저장+발전, 발전, 발전+회생 및 회생의 5가지 운전모드를 구현하며, 각 운전 모드별 유량제어가 용이하여 시스템을 간소화할 수 있는 공기를 열매체로 하는 태양열발전 시스템에 관한 것이다.The present invention constitutes a solar power generation system that generates heat from a generator by driving the steam turbine by storing the heat energy absorbed from the heat energy absorber and reflecting the sun from the heliostat in a heat energy storage using air or generating steam using a steam generator. However, by adding one blower and bypass line, it implements five operation modes such as heat energy storage, storage + power generation, power generation, power generation + regeneration, and regeneration required by the system. The present invention relates to a solar power generation system using air as a heat medium that can simplify the process.

일반적으로 태양열발전은 지면에 수백, 수천 개의 헬리오스탯에 설치된 거울에서 반사된 빛이 열에너지 흡수기에 집열되어 수백 또는 수천도의 온도로 상승하며, 열에너지 저장기를 통해 열이 저장되거나, 증기발생기를 통해 증기를 발생한 후 증기터빈에서 동력으로 변환되어 발전기에서 전기로 변환하는 형태로 구성되어 있다.In general, solar power generates light reflected from mirrors installed on hundreds or thousands of heliostats on the ground and collected at the heat energy absorbers and rises to temperatures of hundreds or thousands of degrees. After it is generated, it is converted into power in a steam turbine and then converted into electricity in a generator.

또한, 태양열발전 시스템에서 열매체는 공기, 용융염등 다양한 열전달 매체가 사용되며, 열전달 매체의 특성에 따라 시스템의 구성이 달라진다. 특히, 공기를 열전달 매체로 사용하는 태양열발전 시스템은 공기의 양과 방향을 제어하기 위해서 2개 이상의 공기 송풍기를 이용하고 있다.In addition, various heat transfer media such as air, molten salt, and the like are used in the thermal power generation system, and the configuration of the system varies according to the characteristics of the heat transfer medium. In particular, solar power generation systems that use air as a heat transfer medium utilize two or more air blowers to control the amount and direction of air.

종래의 공기를 열매체로 하는 태양열발전 시스템은 공기의 양과 방향을 제어하기 위해 송풍기와 별도로 2 개 이상의 송풍기를 추가로 설치하여 운용되며, 송풍기의 개수가 많아질수록 제어를 위한 인버터 및 추가부품과 건설단가가 높아지는 문제점이 있다. Conventional air-based solar thermal power generation system is operated by installing two or more blowers separately from the blower in order to control the amount and direction of the air.Increasing the number of blowers, the inverter and additional parts and construction for control There is a problem that the unit price increases.

따라서, 종래의 다수의 송풍기를 사용함을 벗어나 하나의 송풍기와 바이패스 라인을 설치함으로써, 건설 및 시공비를 줄일 수 있고, 태양열발전 시스템을 운영 효율화 및 경제성을 높일 수 있는 방안이 요구되어 왔다.Therefore, by installing a single blower and bypass line away from the use of a plurality of conventional blowers, there has been a demand for a method for reducing construction and construction costs and increasing operational efficiency and economic efficiency of a solar power system.

본 발명이 해결하려는 과제는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 1개의 공기의 양과 방향을 제어하기 위한 송풍기와 바이패스 라인을 이용하여 열에너지 저장, 열에너지 저장+발전, 발전, 발전+회생 및 회생의 5가지 운전모드를 이룰 수 있도록 구현함으로써 시공 및 관리가 용이하여 경제적인 공기를 열매체로 하는 태양열발전 시스템을 제공함에 있다.The problem to be solved by the present invention is to solve the above problems, by using a blower and a bypass line for controlling the amount and direction of one air heat energy storage, heat energy storage + power generation, power generation, power generation + regeneration And it is possible to achieve the five operating modes of regenerative to facilitate the construction and management to provide a solar thermal power system with economical air heating medium.

본 발명의 과제 해결 수단은 헬리오스탯에서 반사되어 열에너지 흡수기에서 흡수되는 열량을 공기를 이용하여 열에너지 저장기에 저장하거나 증기발생기를 이용하여 증기를 발생시켜 증기터빈을 구동하여 발전기에서 전기를 생산하는 태양열발전 시스템을 구성하되, 1개의 송풍기와 바이패스 라인을 이용하여 시스템에서 요구하는 열에너지 저장, 열에너지 저장+발전, 발전, 발전+회생 및 회생의 5가지 운전모드를 구현하며, 5가지의 각 운전 모드별 유량제어가 용이하여 시스템을 간소화할 수 있는 공기를 열매체로 하는 태양열발전 시스템을 구현하는데 있다.The problem solving means of the present invention is a solar power generation system that generates electricity from a generator by driving a steam turbine by storing the amount of heat reflected by the heliostat and absorbed by the heat energy absorber in a heat energy store using air or by generating steam using a steam generator. By using one blower and bypass line, it implements five operation modes such as heat energy storage, heat energy storage + power generation, power generation, power generation + regeneration and regeneration required by the system, and flow rates for each of the five operation modes. It is to implement solar thermal power generation system with air heating medium which can simplify control and simplify system.

본 발명은 공기를 열매체로 하는 태양열발전 시스템에서 하나의 공기 송풍기와 바이패스 라인을 이용하여 태양열발전 시스템을 구현할 수 있게 함으로써, 시스템에서 요구되는 열에너지 저장, 열에너지 저장+발전, 발전, 발전+회생, 회생의 5가지 운전모드를 구현 가능하며, 각 운전모드별 유량제어가 용이하며, 시스템의 간소화에 따른 설치 및 유지비용을 크게 줄일 수 있는 유리한 효과가 있다.The present invention enables the implementation of a solar thermal power generation system using a single air blower and a bypass line in a solar thermal power generation system using air as a medium, and thus, thermal energy storage, thermal energy storage + power generation, power generation, power generation + regeneration, Five modes of regeneration can be implemented, flow control for each operation mode is easy, and there is an advantageous effect that can greatly reduce the installation and maintenance costs according to the simplification of the system.

도 1은 본 발명에 따른 태양열발전 시스템에서 '저장' 모드를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 태양열발전 시스템에서 '저장+발전' 모드를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 태양열발전 시스템에서 '발전' 모드를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 태양열발전 시스템에서 '발전+회생' 저장모드를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 태양열발전 시스템에서 '회생' 모드를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 태양열발전 시스템 운전 모드 구성도를 나타낸 것이다.
<도면부호에 대한 간단한 설명>
210 : 헬리오스탯 220 : 열에너지 흡수기
230 : 열에너지 저장기 240 : 증기발생기
250 : 증기터빈 260 : 발전기
270 : 송풍기 280 : 바이패스 라인
310 : 저장 모드 320 : 저장 + 발전 모드
330 : 발전 모드 340 : 발전 + 회생 모드
350 : 회생 모드1 illustrates a 'storage' mode in a solar power system according to the present invention.
Figure 2 shows the 'storage + power generation' mode in the solar system according to the present invention.
Figure 3 illustrates a 'power generation' mode in the solar power system according to the present invention.
Figure 4 shows the 'generation + regenerative' storage mode in the solar power system according to the present invention.
Figure 5 shows the 'regenerative' mode in the solar power system according to the present invention.
Figure 6 shows a schematic diagram of a solar power generation system operating mode according to the present invention.
<Brief Description of Drawings>
210: heliostat 220: heat energy absorber
230: thermal energy storage unit 240: steam generator
250: steam turbine 260: generator
270: blower 280: bypass line
310: storage mode 320: storage + power generation mode
330: power generation mode 340: power generation + regenerative mode
350: regenerative mode

본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용에 대하여 살펴본다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 공기를 열매체로 하는 태양열발전 시스템은 헬리오스탯에서 반사되어 열에너지 흡수기에서 흡수되는 열량을 공기를 이용하여 열에너지 저장기에 저장하거나 증기발생기를 이용하여 증기를 발생시켜 증기터빈을 구동하여 발전기에서 전기를 생산하는 태양열발전 시스템을 구성하되, 하나의 송풍기와 바이패스라인을 이용하여 시스템에서 요구되는 열에너지 저장, 열에너지 저장+발전, 발전, 발전+회생 및 회생의 5가지 운전모드를 구현하며, 5개의 각 운전모드별 유량제어가 용이하여 시스템을 간소화할 수 있는 공기를 열매체로 하는 태양열발전 시스템을 설치 및 유지 비용을 절감할 수 있도록 구성되어 있다. 본 발명의 구체적인 실시 예를 살펴본다.Solar thermal power generation system using the air heat medium according to the present invention is stored in the heat energy storage using the air reflected by the heliostat in the heat energy absorber or by using a steam generator to generate steam to drive the steam turbine to generate electricity in the generator It consists of a solar power generation system that produces the power supply, and implements five operation modes of heat energy storage, heat energy storage + power generation, power generation, power generation + regenerative, and regenerative power by using a blower and a bypass line. It is easy to control the flow rate for each operation mode, and it is configured to reduce the installation and maintenance cost of the solar thermal power generation system that uses air as a medium to simplify the system. Look at a specific embodiment of the present invention.

<실시 예><Examples>

본 발명에 따른 구체적인 실시 예를 도면에 기초하여 살펴본다. 도 1내지 도 5는 본 발명에 따른 저장, 저장+발전, 발전, 발전+회생 및 회생의 5가지 운전모드의 구성 및 작용을 도시한 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of the present invention will now be described with reference to the drawings. 1 to 5 illustrate the configuration and operation of five operation modes of storage, storage + power generation, power generation, power generation + regeneration and regeneration according to the present invention.

각각의 운전모드를 도시한 도 1내지 5에서, 본 발명에 따른 태양열발전 시스템은 태양열에너지를 열에너지 흡수기로 반사시키기 위한 헬리오스탯(210)과, 헬리오스탯(210)에서 집열된 태양열을 받아서 열에너지를 흡수하는 열에너지 흡수기(220)와, 열에너지 흡수기(220)에서 흡수한 열에너지를 가열된 공기의 이동통로인 배관을 통해서 이송하여 저장하기 위한 열에너지 저장기(230)와, 가열된 공기를 이용하여 증기를 발생하기 위한 증기발생기(240)와, 증기발생기(240)에 의하여 발생된 증기를 이용하여 발전기(260)의 회전축을 구동하는 증기터빈(250)과, 증기터빈(250)의 회전에 의하여 전기를 생산하는 발전기(260)로 구성되어 있다.1 to 5 illustrating each operation mode, the solar thermal power generation system according to the present invention absorbs heat energy by receiving the heat collected from the heliostat 210 and the heliostat 210 to reflect the solar energy to the heat energy absorber. Generating steam using the heat energy absorber 220, the heat energy reservoir 230 for transferring and storing the heat energy absorbed by the heat energy absorber 220 through a pipe which is a moving passage of heated air, and the heated air Steam generator 240 for using the steam generated by the steam generator 240, the steam turbine 250 for driving the rotary shaft of the generator 260, and to generate electricity by the rotation of the steam turbine 250 The generator 260 is comprised.

본 발명은 저장, 저장+발전, 발전, 발전+회생 및 회생의 5가지 운전모드로 효율적으로 동작할 수 있도록 바이패스라인, 송풍기 및 배관의 일측에 다수의 공기차단 및 개방을 위한 밸브가 고정 설치되어 있다. According to the present invention, a plurality of air blocking and opening valves are fixedly installed at one side of a bypass line, a blower, and a pipe to efficiently operate the five operation modes of storage, storage + power generation, power generation, power generation + regeneration, and regeneration. It is.

상기 송풍기는 열에너지 저장기(230) 하단에 위치하는 공기배관과 증기발생기(240) 하단에 위치하는 공기배관사이 고정 설치되어 공기를 열에너지 저장기(230) 및/또는 열에너지흡수기(220) 측으로 송풍하도록 구성되어 있다.The blower is fixedly installed between the air pipe located at the bottom of the heat energy reservoir 230 and the air pipe located at the bottom of the steam generator 240 to blow air to the heat energy reservoir 230 and / or the heat energy absorber 220. Consists of.

상기 바이패스라인(280)은 열에너지 저장기(230) 하단에 위치하는 공기배관과 증기발생기와 송풍기사이의 공기배관 일측과 연결 설치되어 저장 모드 또는 저장+발전 모드에서 사용할 수 있도록 구성되어 있다.The bypass line 280 is connected to the air pipe located at the bottom of the thermal energy storage unit 230 and the air pipe between the steam generator and the blower is configured to be used in the storage mode or the storage + power generation mode.

본 발명에 따른 공기를 열매체로 하는 태양열발전 시스템은 5가지의 운전모드로 운전을 수행할 수 있도록 공기가 흐르는 배관에는 각각의 모드에 따라 배관으로 흐르는 공기를 차단 및/또는 개방할 수 있도록 밸브가 설치되어 있다.In the solar power generation system using air as a heat medium according to the present invention, a valve is provided to block and / or open the air flowing into the pipe according to each mode in the pipe through which the air flows to perform the operation in five operation modes. It is installed.

보다 구체적으로, 태양빛을 반사하는 헬리오스탯(210)에 의해 반사된 열이 열에너지 흡수기(220)에 집열되며, 공기가 열에너지 흡수기(220)를 통과하여 열교환되어 열에너지 저장기(230)와 증기발생기(240)에 공급되며, 공급된 열원은 열에너지 저장기(220)를 통과하여 저장되거나, 증기발생기(240)에 공급되어 증기를 생산하여 증기터빈(250)에 공급되고, 증기터빈(250)으로 발전기(260)를 회전시켜 전기를 생산하도록 구성되어 있고, 송풍기(270)는 배관내부의 공기를 순환시키는 역할을 하며, 배관내부는 공기의 흐름에 의하여 대기압보다 낮은 압력으로 운전된다.More specifically, the heat reflected by the heliostat 210 reflecting the sunlight is collected in the heat energy absorber 220, the air is heat-exchanged through the heat energy absorber 220, heat exchanger 230 and the steam generator ( 240 is supplied to the heat source, the supplied heat source is stored through the heat energy reservoir 220 or is supplied to the steam generator 240 to produce steam is supplied to the steam turbine 250, the generator to the steam turbine 250 It is configured to rotate the 260 to produce electricity, the blower 270 serves to circulate the air in the pipe, the inside of the pipe is operated at a pressure lower than atmospheric pressure by the flow of air.

상기 열에너지 흡수기(220)는 다공질의 세라믹으로 구성되어 있으며, 집열된 열에너지 흡수기(220)를 공기가 통과하면서 열교환되어 높은 온도의 공기로 변환되도록 구성되어 있다. The heat energy absorber 220 is composed of a porous ceramic, and is configured to be heat-exchanged while the air passes through the collected heat energy absorber 220 is converted to air of a high temperature.

높은 온도로 변환된 공기는 열에너지 저장기(230)로 공급되어 가열된 공기의 열에너지를 저장하거나, 증기발생기(240)로 공급되어 증기발생기를 가열하여 증기를 발생하도록 구성되어 있다.The air converted to a high temperature is supplied to the thermal energy reservoir 230 to store the thermal energy of the heated air, or is supplied to the steam generator 240 is configured to heat the steam generator to generate steam.

상기 열에너지 저장기(230)는 열에너지 흡수기(220)에서 공급된 공기가 열에너지 저장기(220) 내부를 통과하면서 열에너지 저장기(230)로부터 열교환되어 가열된 열에너지를 저장할 수 있으며, 필요시 공기를 역류시켜 열에너지 저장기(230)에 저장된 열에너지를 이용하여 공기를 가열하여 증기발생기(240)에 공급하여 증기발생기를 가열하여 증기를 발생시키도록 구성할 수 있다.The heat energy reservoir 230 may store heat energy heated by heat exchanged from the heat energy reservoir 230 while the air supplied from the heat energy absorber 220 passes through the heat energy reservoir 220, and backflows the air if necessary. By using the heat energy stored in the thermal energy storage unit 230 to heat the air to supply to the steam generator 240 may be configured to generate a steam by heating the steam generator.

상기 증기발생기(240)는 열에너지 저장기(230)에서 공급되는 공기의 열을 이용하여 고온의 증기를 발생시키도록 구성되어 있으며, 발생된 증기는 증기터빈(250)에 공급되고, 증기터빈의 구동으로 발전기의 회전축이 회전하여 전기가 생산되도록 구성되어 있다. The steam generator 240 is configured to generate a high temperature steam by using the heat of the air supplied from the thermal energy reservoir 230, the generated steam is supplied to the steam turbine 250, driving the steam turbine As a rotating shaft of the generator rotates to produce electricity.

상기 증기터빈(250)은 증기발생기(240)에서 공급된 증기로 증기터빈을 구동(회전)하여 동력을 발전기(260)에 전달하는 장치이다.The steam turbine 250 is a device that transfers power to the generator 260 by driving (rotating) the steam turbine with steam supplied from the steam generator 240.

상기 발전기(260)는 증기터빈(250)에서 전달된 동력으로 발전기의 회전축을 회전시켜 전기를 생산하도록 구성되어 있다.The generator 260 is configured to produce electricity by rotating the rotating shaft of the generator by the power transmitted from the steam turbine 250.

상기 송풍기(270)는 태양열발전 시스템에서 사용되는 공기의 흐름을 제어하는데 사용되며, 시스템의 상태에 따라 유동적으로 공기흐름을 제어할 수 있도록 구성되어 있다.The blower 270 is used to control the flow of air used in the solar power system, and is configured to control the flow of air in accordance with the state of the system.

도 6은 본 발명에 따른 태양열발전 시스템의 5가지의 운전모드를 블록도로 나타낸 것이다.6 is a block diagram illustrating five operating modes of the solar power generation system according to the present invention.

본 발명에 따른 태양열발전 시스템의 제어모드는 도 1내지 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 저장(310), 저장+발전(320), 발전(330), 발전 + 회생(340) 및 회생(350)의 5가지 운전모드로 구성되며, 태양에너지를 최대한 활용하기 위하여 운전 중 일사량에 따라 각 운전모드로 자유롭게 전환이 이루어지도록 구성되어 있다.The control mode of the solar power generation system according to the present invention is shown in Figures 1 to 5, storage 310, storage + power generation 320, power generation 330, power generation + regenerative 340 and regenerative 350 It consists of five operation modes, and it is configured to freely switch to each operation mode according to the amount of insolation during operation in order to make maximum use of solar energy.

도 1은 본 발명에 따른 저장모드의 동작원리를 도시한 것이며, '저장(310)' 운전모드는 열에너지 흡수기(220)에서 공급된 가열된 공기가 열에너지 저장기(230)로 공급되어 열에너지 저장기(230)에 열에너지를 저장하는 모드이다.1 is a view illustrating an operation principle of a storage mode according to the present invention. In the 'storage 310' operation mode, heated air supplied from a thermal energy absorber 220 is supplied to a thermal energy storage unit 230, and a thermal energy storage unit. A mode for storing thermal energy at 230.

열에너지 저장기(230)에 저장되는 가열된 공기의 흐름을 제어하기 위하여 열에너지 저장기(230) 하단에서 송풍기(270)의 뒤단을 연결하는 바이패스 라인(280)을 통해서 송풍기로 입력되도록 구성되어 있다.In order to control the flow of the heated air stored in the heat energy reservoir 230 is configured to be input to the blower through the bypass line 280 connecting the rear end of the blower 270 at the bottom of the heat energy reservoir 230. .

상기 송풍기(270)는 가열된 공기의 흐름을 제어하여 열에너지 저장기(230)로 이동되는 가열된 공기양을 제어할 수 있도록 구성하여 저장 에너지량을 조절하도록 구성되어 있다.The blower 270 is configured to adjust the amount of stored energy by controlling the flow of heated air to control the amount of heated air that is moved to the thermal energy store 230.

도 2는 본 발명에 따른 '저장 + 발전(320)'모드의 동작원리를 도시한 것이며, '저장 + 발전(320)' 모드는 시스템에 설정된 조건보다 일사량이 많을 때의 운전모드로서, 열에너지 흡수기(220)에서 공급된 가열된 공기를 증기발생기(240)에 공급하여 증기발생기(240)를 가열하여 증기를 발생하고, 발생된 증기를 증기터빈으로 공급하여 동력으로 변환하며, 증기터빈으로 발전기의 회전축을 회전시켜 전기를 생산하고, 동시에 열에너지 흡수기(220)에서 공급된 공기가 열에너지 저장기(230)에 공급되고, 저장되는 가열된 공기의 흐름을 제어하기 위하여 열에너지 저장기(230) 하단에서 송풍기의 뒤단을 연결하는 바이패스 라인(280)을 통해서 공기가 송풍기(270)로 입력되도록 구성되어 있다. 2 is a view illustrating the operation principle of the 'storage + power generation 320' mode according to the present invention, the 'storage + power generation 320' mode is an operating mode when the amount of insolation is higher than the conditions set in the system, the heat energy absorber By supplying the heated air supplied from the 220 to the steam generator 240 to heat the steam generator 240 to generate steam, supply the generated steam to the steam turbine to convert into power, the steam turbine of the generator By rotating the rotating shaft to produce electricity, at the same time the air supplied from the heat energy absorber 220 is supplied to the heat energy reservoir 230, the blower at the bottom of the heat energy reservoir 230 to control the flow of the stored air is stored Through the bypass line 280 connecting the rear end of the air is configured to be input to the blower 270.

도 2에서, 송풍기(270)와 제어밸브의 동작에 의해 공기양의 조절로 저장+발전 에너지량을 제어할 수 있도록 구성되어 있다.In Figure 2, by controlling the amount of air by the operation of the blower 270 and the control valve is configured to control the amount of storage + power generation energy.

도 3은 본 발명에 따른 '발전(330)' 모드의 동작원리를 도시한 것이며, '발전(330)' 모드는 가장 일반적인 운전모드로서, 헬리오스탯(210)에 의해 반사된 열이 열에너지 흡수기(220)에 집열 흡수되고, 상기 열에너지 흡수기(220)에 집열 흡수된 열에너지로 가열된 공기가 증기발생기(240)에 공급되고, 발생된 증기를 증기터빈(250)에 공급하여 증기터빈을 구동하며, 증기터빈의 동력으로 발전기(260)를 회전시켜 전기를 생산하도록 구성되어 있다.Figure 3 illustrates the operating principle of the 'power generation 330' mode according to the present invention, the 'power generation 330' mode is the most common operation mode, the heat reflected by the heliostat 210 heat energy absorber 220 ) Is collected and absorbed by the heat, the air heated by the heat energy collected and absorbed by the heat energy absorber 220 is supplied to the steam generator 240, and the generated steam is supplied to the steam turbine 250 to drive the steam turbine, It is configured to generate electricity by rotating the generator 260 by the power of the turbine.

도 3에서, 송풍기(270)는 풍속을 제어하여 배관내부의 가열된 공기의 흐름을 제어하여 발전되는 에너지량을 제어할 수 있도록 구성되어 있다.In Figure 3, the blower 270 is configured to control the amount of energy generated by controlling the flow of heated air in the pipe by controlling the wind speed.

도 4는 본 발명에 따른 '발전+회생(340)' 모드의 동작원리를 도시한 것이며, '발전+회생(340)' 모드는 열에너지 흡수기(220)의 열원과 열에너지 저장기(230)에 저장된 열원을 동시에 이용하는 운전모드로서, 열에너지 흡수기(220)에서 공급된 공기가 증기발생기(240)에 공급되어 증기를 발생한 후, 증기터빈(250)에 증기를 공급하여 증기터빈을 구동하며, 증기터빈의 구동으로 발전기(260)의 회전축을 회전시켜 전기를 생산하고, 동시에 열에너지 저장기(230)에 저장된 열에너지가 공기배관을 통해 증기발생기(240)에 공급되어 증기를 발생한 후, 증기터빈(250)에 증기를 공급하여 동력으로 변환 후 발전기(260)에서 전기를 생산하도록 구성되어 있다.4 is a view illustrating the operation principle of the 'generation + regeneration 340' mode according to the present invention, the 'generation + regeneration 340' mode is stored in the heat source and the heat energy storage 230 of the heat energy absorber 220. As an operation mode using a heat source at the same time, after the air supplied from the heat energy absorber 220 is supplied to the steam generator 240 to generate steam, the steam is supplied to the steam turbine 250 to drive the steam turbine, After driving the rotating shaft of the generator 260 to produce electricity, and at the same time the heat energy stored in the heat energy reservoir 230 is supplied to the steam generator 240 through the air pipe to generate steam, and then to the steam turbine 250 It is configured to produce electricity in the generator 260 after supplying steam to convert to power.

도 4에서, 송풍기(270)와 제어밸브의 동작을 제어하여 공기 흐름의 양을 제어하여 발전+회생 모드에서 열에너지량을 가변할 수 있도록 구성되어 있다.In Figure 4, by controlling the operation of the blower 270 and the control valve is configured to control the amount of air flow to vary the amount of thermal energy in the power generation + regenerative mode.

도 5는 본 발명에 따른 '회생(350)' 모드의 동작원리를 도시한 것이며, '회생(350)' 모드는 증기터빈(250)을 가동할 수 없을 만큼 일사량이 부족할 때의 운전모드로서, 열에너지 저장기(230)에 저장된 열에너지를 공기를 통해 증기발생기(240)에 공급하여 증기를 발생 후 증기터빈(250)에 공급하여 동력으로 변환 후, 발전기(260)를 회전시켜 전기를 생산하는 운전모드이다. 5 is a view illustrating an operation principle of the 'regeneration 350' mode according to the present invention, and the 'regeneration 350' mode is an operation mode when the amount of insolation is insufficient so that the steam turbine 250 cannot be operated. After the steam is generated by supplying the thermal energy stored in the thermal energy storage unit 230 to the steam generator 240 through the air and supplied to the steam turbine 250 and converted into power, the generator 260 rotates to produce electricity Mode.

도 5에서, 송풍기(270)의 동작에 의해 공기의 양의 조절로 회생 에너지량을 제어할 수 있다.In FIG. 5, the regenerative energy amount may be controlled by adjusting the amount of air by the operation of the blower 270.

도 1에서, 공기 바이패스라인은 '저장'모드와 '저장+발전'모드에서 사용되며, 하나의 송풍기를 사용하여 저장모드를 구현하기 위하여, 기존에 추가의 송풍기를 이용하여 저장모드를 구현하던 것을 바이패스라인을 추가 설치하여 하나의 송풍기를 이용하여 시스템을 구성한 것이다.In Figure 1, the air bypass line is used in the 'storage' mode and 'storage + power generation' mode, in order to implement the storage mode using a single blower, the existing storage mode was implemented using an additional blower The additional bypass line was installed to configure the system using one blower.

하나의 송풍기와 바이패스라인을 고정 설치함으로써, 별도로 추가되는 송풍기를 컨트롤하기 위한 고가의 인버터, 송풍기, 모터등을 구비하지 않아도 되므로 건설비용 및 설치공간을 절감하고, 유지 및 관리 시에 에너지 절약에 따른 운영비용을 최소화할 수 있다.Fixed installation of one blower and bypass line eliminates the need for expensive inverters, blowers, motors, etc. to control additional blowers, thereby reducing construction costs and installation space. Minimize operational costs.

송풍기의 제어는 태양열발전 시스템 제어의 핵심적인 것으로, 시스템 내부의 공기의 양을 조절하기 위한 것으로 열에너지 흡수기와 열에너지 저장기는 시스템 메모리에 설정된 온도로 제어되며, 운전중 송풍기의 고장시 열에너지 흡수기는 1,000도 이상의 고온에 노출되므로 파손되거나 화재가 발생할 우려가 있고, 기존 2개의 송풍기로 작동되던 것을 하나의 송풍기로 변경함으로서, 제어 요소를 줄일 수 있으므로, 시스템의 안전성과 신뢰성을 높일 수 있다. The control of the blower is the core of the control of the solar power generation system. It is to control the amount of air inside the system.The heat energy absorber and the heat energy saver are controlled by the temperature set in the system memory. There is a risk of damage or fire due to exposure to the above high temperature, and by changing the one that was previously operated with two blowers into one blower, the control element can be reduced, it is possible to increase the safety and reliability of the system.

본 발명은 헬리오스탯에서 반사되어 열에너지 흡수기에서 흡수되는 열량을 공기를 이용하여 열에너지 저장기에 저장하거나 증기발생기를 이용하여 증기를 발생시켜 증기터빈을 구동하여 발전기에서 전력을 생산하는 태양열발전 시스템을 구성하되, 1개의 송풍기와 바이패스라인을 이용하여 시스템에서 요구되는 열에너지 저장, 열에너지 저장+발전, 발전, 발전+회생 및 회생의 5가지 운전모드를 구현하며, 각 운전모드별 유량제어가 용이하여 시스템을 간소화할 수 있는 공기를 열매체로 하는 태양열발전 시스템을 설치 및 유지 비용을 절감할 수 있으므로 산업상 이용가능성이 매우 높다.The present invention comprises a solar power generation system that generates power from a generator by driving a steam turbine by storing the amount of heat reflected by the heliostat and absorbed by the heat energy absorber in a heat energy store using air or by generating steam using a steam generator, By using one blower and bypass line, it implements five operation modes such as heat energy storage, heat energy storage + power generation, power generation, power generation + regeneration, and regeneration required by the system. It is highly industrially feasible to reduce the cost of installation and maintenance of solar power generation systems with air capable of heating.

Claims (9)

공기를 열매체로 하는 태양열발전 시스템에 있어서,
태양열에너지를 열에너지 흡수기로 반사시키기 위한 헬리오스탯(210);
헬리오스탯에서 집열된 열을 받아서 열에너지를 흡수하는 열에너지 흡수기(220);
열에너지 저장기 하단에 위치하는 공기배관과 증기발생기 하단에 위치하는 공기배관사이에 고정 설치되며, 배관을 통해서 공기를 열에너지 저장기 및 열에너지흡수기 측으로 송풍하거나 열에너지 저장기 또는 열에너지 흡수기 측으로 송풍하기 위한 송풍기(270);
열에너지 흡수기에서 흡수한 열에너지를 배관을 통해서 이송하여 저장하기 위한 열에너지 저장기(230;
상기 열에너지 흡수기 또는 열에너지 저장기로부터 배관을 통해서 이송된 가열된 공기를 이용하여 증기를 발생하기 위한 증기발생기(240);
증기발생기에 의하여 발생된 증기를 이용하여 발전기의 회전축을 구동하는 증기터빈(250);
증기터빈의 회전에 의하여 전기를 생산하는 발전기(260); 및
열에너지 저장기 하단에 위치하는 공기배관과 증기발생기와 송풍기사이에 설치된 공기배관사이에 설치되어 열에너지 저장기에 가열된 공기를 저장하는 저장 모드 또는 일사량이 많아서 열에너지 흡수기에서 공급 가열된 공기로 전기를 발생함과 동시에 열에너지 저장기에 가열된 공기를 저장하는 저장+발전 모드에서 사용하기 위한 바이패스라인(280)로 구성된 공기를 열매체로 하는 태양열발전 시스템.In solar thermal power generation system using air as a medium,
A heliostat 210 for reflecting solar energy to a heat energy absorber;
A heat energy absorber 220 that receives heat collected from the heliostat and absorbs heat energy;
The air blower is fixedly installed between the air pipe located at the bottom of the heat energy store and the air pipe located at the bottom of the steam generator. 270);
A heat energy store 230 for transferring and storing heat energy absorbed by the heat energy absorber through a pipe;
A steam generator 240 for generating steam by using heated air transferred through a pipe from the heat energy absorber or the heat energy store;
Steam turbine 250 for driving the rotary shaft of the generator using the steam generated by the steam generator;
Generator 260 for producing electricity by the rotation of the steam turbine; And
It is installed between the air pipe located at the bottom of the heat energy store and the air pipe installed between the steam generator and the blower to generate electricity from the heat source of the heat energy absorber. And a solar heat generation system having a heat medium consisting of a bypass line 280 for use in a storage + power generation mode for storing heated air in a thermal energy reservoir. 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 태양열발전 시스템은 태양열의 강도에 따라 열에너지 저장기에 가열된 공기를 저장하는 저장 모드, 일사량이 많아서 열에너지 흡수기에서 공급 가열된 공기로 전기를 생산함과 동시에 열에너지 저장기에 가열된 공기를 저장하는 저장+발전 모드, 열에너지 흡수기에서 공급되는 가열된 공기로 전기를 생산하는 발전 모드, 열에너지 흡수기에서 공급된 가열된 공기로 전기를 생산함과 동시에 열에너지 저장기에 저장된 열에너지로 전기를 생산하는 발전+회생 모드 및 열에너지 저장기에 저장된 열에너지로 전기를 생산하는 회생 모드를 포함하는 5가지 운전모드 중에서 하나를 선택하여 운전할 수 있도록 구성됨을 특징으로 하는 공기를 열매체로 하는 태양열발전 시스템.The method according to claim 1,
The solar power generation system has a storage mode for storing heated air in a thermal energy reservoir according to the intensity of solar heat, and having a large amount of insolation, the solar thermal power generation system generates electricity from the supplied heated air in the thermal energy absorber and simultaneously stores the heated air in the thermal energy reservoir. Power generation mode, power generation mode to produce electricity from the heated air supplied from the heat energy absorber, power generation + regenerative mode and heat energy to generate electricity from the heat energy stored in the heat energy storage while simultaneously producing electricity from the heated air supplied from the heat energy absorber. A solar power generation system using air as a heat medium, characterized by being configured to operate by selecting one of five operation modes including a regenerative mode that generates electricity with thermal energy stored in a reservoir. 청구항 4에 있어서,
상기 태양열발전 시스템의 저장 모드는 열에너지 흡수기에서 공급되는 가열된 공기를 열에너지 저장기로 이송하여 저장하되,
저장되는 가열된 공기의 흐름을 제어하기 위하여 열에너지 저장기 하단에서 송풍기의 뒷단으로 연결되어 있는 바이패스 라인을 통해서 송풍기로 공기가 입력되도록 구성됨을 특징으로 하는 공기를 열매체로 하는 태양열발전 시스템.The method of claim 4,
The storage mode of the solar power system is to transfer the heated air supplied from the thermal energy absorber to the thermal energy storage,
A solar power generation system with air as a heat medium, characterized in that the air is input to the blower through a bypass line connected to the rear end of the blower at the bottom of the heat energy reservoir to control the flow of the heated air stored. 청구항 4에 있어서,
상기 태양열발전 시스템의 저장+발전 모드는 일사량이 설정치보다 많을 때의 운전모드이며, 열에너지 흡수기에서 공급되는 열에너지에 의하여 가열된 공기를 증기발생기에 공급하여 증기를 발생시키고, 발생된 증기를 증기터빈으로 공급하여 동력으로 변환하며, 증기터빈으로 발전기의 회전축을 회전시켜 전기를 생산하고,
열에너지 흡수기에서 공급된 공기가 열에너지 저장기에 공급되고, 저장되는 가열된 공기의 흐름을 제어하기 위하여 열에너지 저장기 하단에서 송풍기의 뒷단으로 연결되어 있는 바이패스 라인을 통해서 송풍기로 입력되도록 구성함을 특징으로 하는 공기를 열매체로 하는 태양열발전 시스템.The method of claim 4,
The storage + power generation mode of the solar thermal power generation system is an operation mode when the amount of insolation is higher than the set value, and generates steam by supplying air heated by the thermal energy supplied from the thermal energy absorber to the steam generator, and generating the steam into a steam turbine. Supply it to power, and generate electricity by rotating the rotary shaft of the generator with steam turbine,
The air supplied from the heat energy absorber is supplied to the heat energy reservoir, and is input to the blower through a bypass line connected to the rear end of the blower at the bottom of the heat energy reservoir to control the flow of the stored air. Solar power generation system using air to heat medium. 청구항 4에 있어서,
상기 태양열발전 시스템의 발전 모드는 헬리오스탯에 의해 반사된 열이 열에너지 흡수기에 집열 흡수되고, 상기 열에너지 흡수기에 집열 흡수된 열에너지로 가열된 공기가 증기발생기에 공급되고, 발생된 증기를 증기터빈에 공급하여 증기터빈을 구동하며, 증기터빈의 동력으로 발전기를 회전시켜 전기를 생산하도록 구성됨을 특징으로 하는 공기를 열매체로 하는 태양열발전 시스템.The method of claim 4,
In the power generation mode of the solar power system, heat reflected by the heliostat is collected and absorbed by a heat energy absorber, and air heated by heat energy collected and absorbed by the heat energy absorber is supplied to a steam generator, and the generated steam is supplied to a steam turbine. A solar power generation system using air as a heat medium, characterized by being configured to drive a steam turbine and to generate electricity by rotating a generator by the power of the steam turbine. 청구항 4에 있어서,
상기 태양열발전 시스템의 발전+회생 모드는 열에너지 흡수기의 열원과 열에너지 저장기에 저장된 열원을 동시에 이용하는 운전모드이며, 열에너지 흡수기에서 공급된 공기가 증기발생기에 공급되어 증기를 발생한 후, 증기터빈에 공급되어 증기터빈을 구동하며, 증기터빈의 구동으로 발전기의 회전축을 회전시켜 전기를 생산하고,
동시에 열에너지 저장기에 저장된 열에너지가 공기배관을 통해서 증기발생기에 공급되어 증기를 발생시켜 증기터빈에 증기를 공급하여 동력으로 변환한 후 발전기에서 전기를 생산하도록 구성됨을 특징으로 하는 공기를 열매체로 하는 태양열발전 시스템.The method of claim 4,
The power generation + regenerative mode of the solar thermal power generation system is an operation mode that simultaneously uses the heat source of the heat energy absorber and the heat source stored in the heat energy store, and the air supplied from the heat energy absorber is supplied to the steam generator to generate steam, and then is supplied to the steam turbine to supply steam. It drives the turbine, and generates electricity by rotating the rotary shaft of the generator by the drive of the steam turbine,
At the same time, the thermal energy stored in the thermal energy store is supplied to the steam generator through the air pipe to generate steam, supply steam to the steam turbine, convert it to power, and generate electricity from the generator. system. 청구항 4에 있어서,
상기 태양열발전 시스템의 회생 모드는 증기터빈을 가동할 수 없을 만큼 일사량이 부족할 때의 운전모드이며,
열에너지 저장기에 저장된 열에너지를 공기를 통해 증기발생기에 공급하여 증기를 발생시켜 증기터빈에 공급하여 동력으로 변환 후, 발전기에서 전기를 생산하도록 구성됨을 특징으로 하는 공기를 열매체로 하는 태양열발전 시스템.The method of claim 4,
The regenerative mode of the solar thermal power generation system is an operation mode when the solar radiation is insufficient to operate the steam turbine,
A solar power generation system using air as a heat medium, characterized in that it is configured to supply heat energy stored in a heat energy store to a steam generator through air to generate steam, supply it to a steam turbine, convert it to power, and generate electricity from a generator.
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