KR101396210B1 - Electric power storage system - Google Patents

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KR101396210B1 KR1020130147619A KR20130147619A KR101396210B1 KR 101396210 B1 KR101396210 B1 KR 101396210B1 KR 1020130147619 A KR1020130147619 A KR 1020130147619A KR 20130147619 A KR20130147619 A KR 20130147619A KR 101396210 B1 KR101396210 B1 KR 101396210B1
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Abstract

Disclosed is an electric power storage device, composed of a cable, a winch winding or unwinding the cable by pulling one side of the cable, a weight moving between a high land and a low land by being connected to the other side of the cable, a motor rotating by connecting to a rotation center shaft of the winch, and a power generator. A gearbox, a clutch, and a flywheel are selectively combined between the power generator and the winch. The gearbox is controlled according to a rev count of the rotation center shaft or the power generator or the speed of a vehicle. For this, a mechanical control device such as a governor is combined with a control unit such as the gearbox. According to the present invention, storage capacity is easily increased and reduced and mass power storage is enabled so that more stable use of electric power is enabled in a mountainous territory in which power use or power state is unstable. In addition, power is stored and supplied without causing problems on a circumstance while reducing facility costs by using an existing useless facility according to the composition.

Description

전력저장장치 {electric power storage system}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001]

본 발명은 전력저장장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전력을 다른 에너지 형태로 저장하고, 전력이 부족한 시간에 혹은 기타 필요에 의해 저장된 에너지를 이용하여 다시 전력으로 바꾸어 공급할 수 있는 전력저장장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power storage device, and more particularly, to a power storage device capable of storing power in a different energy form and re- will be.

전력저장장치는 매우 다양하게 개발되어 있다. 비교적 소량의 전력을 저장하는 장치로는 충방전 가능한 2차 전지, 충전 콘덴서 등이 있으며, 대규모 시설로는 양수발전소 설비를 예로 들 수 있다.Power storage devices have been developed in many ways. Examples of devices that store a relatively small amount of electric power include a rechargeable secondary battery, a charging capacitor, and a large-scale facility, for example, a pumping power plant.

이런 예들은 전기를 그대로 전기형태로 저장하거나, 화학물질 내에 화학에너지로 저장하거나, 물체의 위치에너지로 저장하는 방법을 보여주고 있다.These examples show how electricity can be stored as electricity, stored as chemical energy in a chemical, or stored as potential energy of an object.

전력저장장치의 예로서 등록특허 10-0953505에는 쇠구슬을 이용한 전력축적 및 발전장치와 그 방법이 개시되어 있다. 이런 장치에서는 다수의 쇠구슬이 준비되어 있고, 아래에는 낙하된 쇠구슬이 담기는 하부저장조가 있고, 상부에도 상부저장소가 있다. 하부저장소의 쇠구슬은 전기모터가 달린 상승이송기가 상부 저장소로 퍼 옮기고, 상부 저장소에서 낙하하는 쇠구슬은 하강이송기에 회전력을 주어 발전을 하게 된다. 그러나, 이런 구성은 대량의 전력을 저장하기에는 설비비용상 적합하지 않다. As an example of a power storage device, Patent Document 10-0953505 discloses a power accumulating and generating device using a steel ball and a method thereof. In this device, a number of iron balls are prepared, a lower storage reservoir containing dropped iron balls, and an upper reservoir at the top. The iron ball in the lower reservoir is pumped up to the upper reservoir by the electric motor, and the iron ball falling in the upper reservoir is supplied to the descending transfer pump. However, such a configuration is not suitable for equipment cost to store a large amount of electric power.

한편, 대규모의 전력저장시설의 대표적인 예로 이미 언급한 양수 발전을 들 수 있다. 양수발전의 기본적인 구성은 이미 잘 알려져 있으므로 구체적 구성 설명은 생략한다. 그러나, 양수 발전은 대량의 시설물인 댐을 건설하고 유지하는 비용이 막대하며, 댐을 건설하는 과정에서 수몰이나 주변 환경 파괴의 문제가 심각하며, 갈수기에는 물이 없어 운영이 어려울 수 있고, 수질의 악화 등도 문제가 될 수 있다.On the other hand, a representative example of a large-scale power storage facility is the pumped-storage power generation already mentioned. Since the basic composition of pumped-storage power generation is already well known, detailed description of construction is omitted. However, pumping power is expensive to build and maintain a dam, which is a large facility, and it is very difficult to submerge or destroy the surrounding environment during the construction of the dam, The deterioration may also be a problem.

등록특허 제10-0953505호: 쇠구슬을 이용한 전력축적 및 발전장치와 그 방법Registration No. 10-0953505: Power accumulation and power generation apparatus using iron ball and method thereof

본 발명은 상술한 종래의 전력저장장치의 문제점을 해결하여 저장용량의 증감이 용이하면서 대량 전력 저장에 적합한 전력저장장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a power storage device capable of solving the problems of the conventional power storage device,

본 발명의 일 측면에 따르면 기존의 불용설비를 이용하여 설비비용을 줄이면서 주변 환경에 대한 문제 발생 없이 전력 저장을 할 수 있는 전력저장장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a power storage device capable of storing power without causing a problem in a surrounding environment while reducing facility costs by using an existing insoluble facility.

본 발명의 일 측면에 따르면 일정하고 안정적인 전력 공급이 가능한 전력저장장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
According to an aspect of the present invention, there is provided a power storage device capable of constant and stable power supply.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전력저장장치는 케이블과 케이블의 한 쪽을 당겨 감거나 풀 수 있는 권양기(권양기를 동작시키는 모터 부분은 제외한 것으로 본다. 이하 동일한 개념을 사용한다), 케이블이 다른 한 쪽에 체결되어 고지대와 저지대 사이를 움직일 수 있도록 설치된 중량체 및 권양기의 회전중심축과 연결되어 회전할 수 있도록 설치되는 모터 및 발전기를 구비하여 이루어진다. In order to accomplish the above object, a power storage device of the present invention includes a winch that can pull and pull one side of a cable and a cable (except for a motor part that operates a winch, hereinafter the same concept will be used) And a motor and a generator installed so as to be connected to the rotation center axis of the win- dow and installed to be able to move between the high and low zones.

본 발명에서 바람직하게는 발전기와 권양기 사이에는 변속기, 클러치, 플라이휠 등이 선택적으로 조합되어 구비될 수 있다.In the present invention, a transmission, a clutch, a flywheel, and the like may be selectively installed between the generator and the winch.

본 발명에서 변속기는 차량의 속도 혹은 발전기나 권양기 회전중심축의 회전수에 따라 조절되도록 이루어진 것일 수 있으며, 이를 위해 축에 조속기(governor)와 같은 기계적 조절 장치가 변속기 등 조절수단과 결합되어 사용될 수 있다.In the present invention, the transmission may be configured to be controlled in accordance with the speed of the vehicle or the number of revolutions of the generator or the winch revolving center axis. To this end, a mechanical regulating device such as a governor may be used in combination with the regulating means, .

본 발명에서 발전기는 자계 형성을 위한 전자석을 구비하고 전자석의 자계를 조절하는 여자전류는 차량의 속도 혹은 발전기의 회전자의 회전수에 따라 조절되도록 이루어질 수 있으며, 본 발명의 발전기는 특히 회전 속도의 변화에 따라 이중 여자 유도 발전형(DFIG:Double Feed Induction Generator)일 수 있다.In the present invention, the generator includes an electromagnet for forming a magnetic field, and the exciting current for adjusting the magnetic field of the electromagnet may be adjusted according to the speed of the vehicle or the number of revolutions of the generator. And may be a double feed induction generator (DFIG) according to the change.

본 발명에서 권양기와 중량체 사이에는 움직도르래가 설치될 수도 있다.In the present invention, a moving pulley may be installed between the winch and the weight.

본 발명에서 발전기는 모터와 겸용되는 것일 수 있다. In the present invention, the generator may be used as a motor.

본 발명에서 중량체를 고지대와 저지대 사이에서 움직이도록 하기 위해 중량체는 차량의 형태로 이루어지고, 차량은 고지대와 저지대를 연결하는 레일 위에 놓여 바퀴에 의해 이동하는 것일 수 있다. In the present invention, in order to move the weight between the high and low zones, the weight is formed in the form of a vehicle, and the vehicle may be moved by a wheel placed on a rail connecting the high and low zones.

본 발명에서 발전기, 모터와 권양기 등은 반드시 고지대에 설치할 필요는 없으며, 케이블을 연장하고, 힘의 방향을 바꾸어주는 고정 도르레(롤러)를 이용하여 케이블의 방향을 바꾸는 방식으로 레일과 장소적으로 떨어진 곳에서도 설치될 수 있다.In the present invention, the generator, the motor, and the winch do not necessarily have to be installed in the high altitude, and the cable is extended and the cable is locally separated from the rail by using a fixed pulley (roller) Can be installed anywhere.

따라서, 이런 장소적 융통성을 이용하면 본 발명에서 고지대와 저지대를 연결하는 레일로는 경사로에 설치된 폐철도선로, 탄광과 같은 광산에 설치된 폐갱도선로나 수직 갱도, 인클라인 철도 선로 등을 이용할 수 있다. Therefore, in the present invention, the railway connecting the highland and the lowland can utilize a waste railway line installed in a ramp, an underground railway installed in a mine such as a coal mine, a vertical tunnel, and an incline railway line.

본 발명에 따르면, 저장용량의 증감이 용이하며 대량 전력 저장을 가능하게 하여 비수기 전력 이용이나 전력상태가 불안한 산간지역 오지 수용가에 보다 안정적으로 전력을 사용할 수 있도록 하는 전력저장장치를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a power storage device that can easily increase and decrease the storage capacity, enable mass storage of power, and more reliably use electric power in an off-mountain area residents who are unstable in power use or in off-peak power.

본 발명의 일 측면에 따르면 기존의 불용설비를 이용하여 설비비용을 줄이면서 주변 환경에 대한 문제 발생 없이 전력 저장하고 공급할 수 있다. According to an aspect of the present invention, it is possible to save and supply power without causing a problem to the surrounding environment while reducing the facility cost by using the existing insoluble facilities.

본 발명의 일 측면에 따르면 일정하고 안정적인 전력 공급이 가능하게 된다.According to an aspect of the present invention, it is possible to provide a constant and stable power supply.

도1은 본 발명의 개념을 간략하게 나타내는 일 실시예에 대한 개념 구성도,
도2는 본 발명의 다른 실시예에서 발전시스템을 개략적으로 나타내는 개념 구성도,
도3은 본 발명의 또 다른 실시예의 발전기 부분에 대한 개념 구성도,
도4는 본 발명의 한 다른 실시예의 개념 구성도이다.
도5는 본 발명의 수직 이동형 실시예에 대한 개념 구성도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a conceptual block diagram of an embodiment for simplifying the concept of the present invention;
2 is a conceptual diagram schematically showing a power generation system in another embodiment of the present invention,
3 is a conceptual diagram of a generator portion of another embodiment of the present invention;
4 is a conceptual diagram of another embodiment of the present invention.
5 is a conceptual diagram of a vertically movable embodiment of the present invention.

이하 도면을 참조하면서 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도1은 본 발명의 일 실시예를 나타내는 개념 구성도이다.1 is a conceptual diagram showing an embodiment of the present invention.

고지대(H)와 저지대(L) 사이에는 레일(10)이 설치되어 있고, 레일(10)에는 중량체로서 레일에 맞는 바퀴를 가진 기차차량(20)이 놓인다. 기차차량(20)은 여기서는 1량만 표시되어 있지만 연결가능하므로 다수의 기차차량이 연결되어 구비될 수 있다.A rail 10 is provided between the high and low zones H and L and the train 10 is provided with a train vehicle 20 having a wheel corresponding to the rail as a weight. Although only one train vehicle 20 is displayed here, it can be connected, so that a plurality of train vehicles can be connected.

기차차량은 자체의 무게에 의해 중량체의 역할을 할 수 있으며, 중량증가를 위한 일정 질량 단위의 중량추가 다수 더 적재되어 차량당 중량을 늘릴 수 있다.The train vehicle can act as a weight body by its own weight and can be loaded with a certain number of additional weight units for weight increase to increase the weight per vehicle.

기차차량(20)에는 케이블(25)의 일측이 체결된다. 케이블(25)로는 많은 중량을 감당할 수 있는 금속 와이어 로프 등을 사용할 수 있으며, 중량에 따라 복수 케이블이 중복적으로 결합되는 것도 가능하다. One side of the cable 25 is fastened to the train vehicle 20. As the cable 25, it is possible to use a metal wire rope or the like which can bear a lot of weight, and it is also possible for a plurality of cables to be coupled redundantly depending on the weight.

케이블(25)의 다른 일측은 권양기(40)의 드럼에 결합된다. 드럼은 실린더형태로 이루어지고, 회전중심축(41)을 중심으로 회전하면서 그 표면에 케이블(25)을 감거나 풀게 된다.The other side of the cable 25 is coupled to the drum of the winch 40. The drum is in the form of a cylinder and rotates about the rotation center shaft 41 to wind or unwind the cable 25 on its surface.

회전중심축(41)은 길게 연장되어 일측으로 클러치(83)와 여기서는 미도시된 변속기를 통해 모터(30)가 설치되고, 다른 측으로는 클러치(81)를 통해 변속기(50), 플라이 휠(60: flywheel)을 거쳐 발전기(70) 회전자축과 연결된다.The rotation center shaft 41 is elongated and provided with a motor 30 via a clutch 83 and a transmission not shown here and a transmission 50 and a flywheel 60 via a clutch 81, : flywheel) and connected to the generator 70 rotor shaft.

모터(30)는 외부 전력계통(93)과 연결되어 전력을 받아 회전을 하여 권양기(40)를 감아 레일(10)에서 기차차량(20)을 끌어올림으로써 에너지를 저장할 수 있으며, 외부에서 전력이 필요할 때에는 권양기(40)나 기차차량(20)에서 브레이크를 풀고, 기차차량(20)이 레일(10)을 따라 경사로를 내려가면서 권양기(40) 회전중심축(41)과 연결되는 발전기(70)의 회전자 축을 회전시켜 발전을 하게 된다. 발전기(70)에도 외부 전력 계통이 연결되어 발생되는 전력을 외부로 공급할 수 있게 된다.The motor 30 is connected to the external power system 93 and receives power and rotates to wind up the winch 40. The motor 30 can store energy by raising the train vehicle 20 from the rail 10, The brakes are released from the hoist 40 or the train vehicle 20 when necessary and the generator 70 is connected to the rotation center shaft 41 of the winch 40 as the train vehicle 20 descends the ramp along the rails 10, The rotor shaft of the rotor is rotated to generate electric power. Generator 70 is connected to an external power system so that power generated by the external power system can be supplied to the outside.

플라이 휠(60)은 회전상태를 안정적으로 회전시키기 위해 설치될 수 있다. The flywheel 60 can be installed to stably rotate the rotating state.

발전기(70)와 관련된 변속기(50)는 기차차량(20)이 레일(10)을 따라 내려가면서 처음에는 속도가 작고 시간당 작은 에너지가 나오므로 회전비를 적게 가져가고, 속도가 어느 정도 이상이 되면 시간당 많은 에너지가 나오므로 회전비를 크게 하여 회전수가 많아지도록 조절하게 된다. The transmission 50 related to the generator 70 is configured such that the train vehicle 20 descends along the rail 10 and the speed is small at first and a small energy per hour is generated so that the rotation ratio is reduced. Since a lot of energy is generated, the rotation rate is increased and the number of revolutions is increased.

모터(30)와 관련된 변속기(미도시)는 차량의 숫자나 차량에 적재되는 중량추의 갯수에 따라 전체 중량이 달라질 때 그에 맞도록 견인력을 발휘하기 위해 사용된다. 가령, 모터(30)의 최대 견인력은 정해져 있는 것이므로 전체 중량이 커지면 모터(30) 축과 권양기 회전중심축(41) 사이의 기어비를 크게 하여 모터 1회전에 끌어올릴 수 있는 차량 거리를 적게 하고, 견인력은 높이는 역할을 한다. A transmission (not shown) associated with the motor 30 is used to exert a pulling force according to the total weight depending on the number of vehicles or the number of weights loaded on the vehicle. For example, the maximum traction force of the motor 30 is fixed. Therefore, when the total weight is increased, the gear ratio between the shaft of the motor 30 and the rotation center shaft 41 of the winch can be increased to reduce the vehicle distance, The towing force acts as an elevation.

클러치(81, 83)는 필요에 따라 발전기(70)나 모터(30)의 축을 권양기(40)의 회전중심축(41)과 연결하거나 단절시키는 역할을 한다.The clutches 81 and 83 serve to connect or disconnect the shaft of the generator 70 or the motor 30 to or from the rotation center shaft 41 of the winch 40 as required.

이런 구성에 따르면 전력 공급이 원활하고, 수요는 많지 않을 때 잉여 전력을 이용하여 모터를 구동시켜 차량을 저지대(L)에서 고지대(H)로 끌어올려 위치에너지 형태로 전체 중량에 전기 에너지를 저장하는 역할을 한다.According to this configuration, when the electric power supply is smooth and the demand is not large, the motor is driven by surplus electric power to raise the vehicle from the low ground (L) to the high ground (H) It plays a role.

반대로 전력의 수요가 많고 공급이 없거나 원활하지 않으면 기차차량(20)이 레일(10)을 따라 경사로를 내려가면서 중력에 의해 케이블(25)이 풀리면서 권양기(40)의 드럼이 회전하고, 드럼과 함께 회전하는 회전중심축(41)이 발전기(70)의 회전자 축을 회전시켜 발전을 하게 된다.On the contrary, when the demand for electric power is large and the supply is not smooth or not smooth, the train vehicle 20 descends the ramp along the rail 10 and the cable 25 is released by the gravity so that the drum of the winch 40 rotates, The rotation center shaft 41 rotating together rotates the rotor shaft of the generator 70 to generate electric power.

발전을 할 때 회전자는 회전중심축에 의해 힘을 받아 회전하면서 발전을 하게 되지만 회전자는 회전 방향과 반대 방향으로 회전에 대한 저항력이 작용하게 된다. 이 저항력과 차량에 작용하는 중력이 균형을 이룬다면 차량은 현재의 속도를 유지하면서 내려가게 되고, 발전도 안정적으로 이루어질 수 있다. When the power is generated, the rotor receives power by the rotation center shaft and generates power. However, the rotor is subjected to the resistance against rotation in the direction opposite to the rotation direction. If the resistance is balanced with the gravitational force acting on the vehicle, the vehicle will descend while maintaining the current speed, and the power generation can be stabilized.

가장 이상적으로는, 기차차량 중량과 레일의 경사도, 변속비율과 발전기의 용량을 포함하여 발전 특성이 적절하게 세팅되고, 전력 수용가의 전력 요구 특성도 이런 발전 특성에 맞도록 세팅된다면 발전 과정에서 발생하는 전기는 별도의 전력조절부(91)에서 변압이나 주파수 변조 등의 가공을 거치지 않고도 정격적인 주파수와 전압으로 일정 전류가 외부 전력계통(93)으로 공급될 수 있을 것이다.Ideally, if the power generation characteristics including the weight of the train vehicle and the inclination of the rail, the speed ratio and the capacity of the generator are appropriately set, and the power demand characteristic of the power consumer is also set to such a power generation characteristic, A constant current may be supplied to the external power system 93 at a rated frequency and voltage without being subjected to processing such as transforming or frequency modulation in a separate power adjusting unit 91. [

한편, 본 발명에서 통상은 발전은 레일 구간의 경사도 변화, 전력 저장량 수요의 변화에 따른 차량의 전체 중량 변화, 발전기 등 기기의 회전속도 변화와 그에 따른 손실발생, 발전효율 변화에 따라 발전 전기의 특성과 품질은 변화될 수 있다. 이런 변화는 변속비율 조절과 차량 중량 조절 및 발전기 운전 방법 변화를 통해 어느 정도 범위에서 공급 전력의 질(특성)을 높이기 위해 조절될 수 있다. On the other hand, in the present invention, in general, the generation of electricity depends on the change in the slope of the rail section, the change in the total weight of the vehicle due to the change in the power storage demand, the change in rotation speed of the generator, And quality can be changed. This change can be adjusted to increase the quality of the power supply to some extent through the regulation of the shift ratio and the change of the weight of the vehicle and the operation method of the generator.

도2는 이를 위해 본 발명의 다른 실시예에서 이중 여자 유도 발전형(DFIG:Double Feed Induction Generator) 발전기(70')를 사용하는 경우의 외부 전력 계통과 결합된 발전 방식을 단순화하여 나타내는 개념 구성도이다.FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a simplified power generation method combined with an external power system when a double feed induction generator (DFIG) generator 70 'is used in another embodiment of the present invention. to be.

본 발명에서도 통상은 차량의 전체 중량과 레일 구간에 따른 경사 가변성과 그에 따른 발전기의 회전자 중심축의 회전 속도 변화는 발전계통에 손실요인의 변화를 가져올 수 있다. 이들 요인으로 인한 발전 출력 불규칙성으로 인해 주변 전력계통에 공급되는 전력에서 전압이나 주파수 등의 변화가 생겨 전기 수용가에 직접 공급되지 못하고 변압과 변조 등의 가공과 송전을 통해 수용가에 공급된다. 그러나, 이런 전력 가공은 그 과정에서 또한 전력 손실을 발생시키므로 효율을 낮추는 요인이 된다. 따라서, 전력 품질 저하 문제를 극복하기 위해 여러 가지 발전 방식이 연구되고 있다.Also in the present invention, generally, the inclination variation according to the total weight of the vehicle and the rail section, and consequently the rotational speed change of the rotor central axis of the generator, may cause a change in the loss factor in the power generation system. Due to these irregularities in power generation output, there is a change in voltage or frequency in the electric power supplied to the peripheral power system and it is not supplied directly to the electric customer, but is supplied to the customer through processing and transmission such as transforming and modulation. However, such a power process also causes power loss in the process, thereby lowering the efficiency. Therefore, various power generation methods are being studied to overcome the problem of power quality deterioration.

이 실시예에서는 이런 문제의 극복을 위해 계통에 안정적 전압과 주파수의 전력을 공급할 수 있는 동시에 초기 구동시의 작은 토오크에서도 전력을 생산할 수 있으며, 조절 시스템에 의해 역률을 조절할 수 있어 비교적 높은 전력 효율과 안정성을 함께 가지는 특성 때문에 DFIG형 발전기(70')를 채용한다. In this embodiment, in order to overcome this problem, it is possible to supply stable voltage and frequency power to the system, to produce electric power even at a small torque at the initial driving, and to adjust the power factor by the control system, The DFIG type generator 70 'is employed because of its stability.

DFIG형 발전기(70')는 기본적으로 회전자의 슬립링에 가변 전압을 인가할 수 있는 전압형 컨버터 회로를 회전자측에 포함하고 있는 권선형 유도 발전기이다. 고정 속도 발전기의 경우에 비해 최대 출력점 추적(MPPT:MAXIMUM POWER POINT TRACKING)을 통해 20% 높은 출력을 얻을 수 있다.The DFIG-type generator 70 'is basically a winding-type induction generator including a voltage-type converter circuit that can apply a variable voltage to the slip ring of the rotor on the rotor side. Compared with the fixed speed generator, the maximum power point tracking (MPPT: MAXIMUM POWER POINT TRACKING) can achieve 20% higher output.

도2에 따르면, 차량이 중력에 의해 레일을 따라 하강하면 권양기 드럼이 회전하여 기계적인 회전력을 만들어내고, 권양기(40) 회전중심축으로부터 회전력에 받아 회전하도록 설치된 회전자와 고정자를 가지는 DFIG형 발전기(70')에서 회전자 및 고정자에 외부의 전력을 전달하거나 받도록 하는 전기 단자가 설치된다. 2, a DFIG-type generator (not shown) having a rotor and a stator installed to rotate the win- dow drum to generate a mechanical rotational force when the vehicle is lowered along the rail due to gravity, (70 ') is provided with an electric terminal for transmitting or receiving external electric power to the rotor and the stator.

발전기 고정자와 전력 계통을 연결하는 고정자 선로, 발전기 회전자와 전력 계통을 연결하는 회전자 선로가 있다. 회전 속도를 발전기의 발전에 적합한 회전 속도로 회전할 수 있도록 증속하는 증속기의 역할은 변속기를 통해 이루어질 수 있으며, 회전자 선로에는, 고정자의 동기속도가 고정된 것이라 할 때, 회전자의 속도에 따라 발생된 교류 전력을 계통에 적합한 교류 전력으로 변환하거나 계통의 교류 전력을 회전자에 투입하기에 적합한 교류 전력으로 변환시키는 변환기(75) 혹은 전력 변환기(CONVERTER) 및 계통 연계점의 변압기(TRNASFORMER:77)가 위치할 수 있다.A stator line connecting the generator stator and the power system, and a rotor line connecting the generator rotor and the power system. When the speed of the rotor is increased, the speed of the generator can be increased by rotating the rotor at a speed suitable for the power generation of the generator. (75) or an electric power converter (CONVERTER) and a transformer of a grid connection point (TRNASFORMER: Transformer) to convert the generated AC power into AC power suitable for the system or convert the AC power of the system into AC power suitable for inputting the AC power into the rotor, 77 may be located.

전력 변환기는 실질적으로 터빈의 상태와 기타 고려사항을 반영하여 변환기(5)를 제어하도록 구비된 조절기(CONTROLLER:79)와 연결된다.The power converter is connected to a controller (CONTROLLER) 79, which is provided to control the converter 5, substantially reflecting the state of the turbine and other considerations.

이런 구성에 따르면, 변속기와 발전기에 대한 여자전류와 변환기 및 조절기를 통해 어느 정도 범위에서 발전 전기에 대한 제어가 이루어질 수 있으며, 차량의 전체 중량의 변화나, 레일의 경사도가 달라짐에 의해 케이블에 미치는 힘 혹은 회전중심축의 회전 토오크 변화도 변속기 조절과 발전기 여자전류 등 조절을 통해 이루어질 수 있다.With this configuration, the excitation current and the converter and regulator for the transmission and the generator can be used to control the generator electricity to some extent, and the change in the overall weight of the vehicle, or the inclination of the rails, The rotational torque change of the power or center axis of rotation can also be achieved by adjusting the transmission and regulating the generator excitation current.

도3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발전 부분을 나타내고 있다. 여기서는 클러치(85, 81)에 의해 복수의 발전기(71, 73)가 회전중심축(41)에 결합될 수 있으며, 이들 발전기(71,73)는 병렬적으로 전력계통에 연결되어 발전량과 발전된 전기의 특성 및 발전기의 회전속도(회전속도는 물론 차량의 내려가는 속도와도 연관된다)에 영향을 줄 수 있다.3 shows a power generation section according to another embodiment of the present invention. A plurality of generators 71 and 73 can be coupled to the rotation center shaft 41 by means of the clutches 85 and 81. These generators 71 and 73 are connected in parallel to the power system, And the rotational speed of the generator (which is also related to the rotational speed as well as the downward speed of the vehicle).

가령, 차량이 내려가는 속도와 발전이 안정적인 상태를 기준으로, 차량이 내려가는 속도를 기준의 두 배로 하고, 발전기는 하나만 연결하여 발전하는 것을, 차량이 내려가는 속도를 기준 속도로 하고, 발전기는 둘을 병렬로 연결하여 사용하는 방식으로 바꿀 때에는 중량체를 고지에서 저지로 완전히 내려보낼 때 전력의 총 생산량은 같다고 볼 수 있지만 시간당 공급 전력은 반으로 줄고, 전력을 발생시켜 공급하는 시간은 두 배로 연장될 수 있다. (단, 이때, 회전속도에 차이에 의한 손실요인은 무시한다.)For example, based on the speed at which the vehicle is descending and the stable state of power generation, the speed at which the vehicle descends is doubled, the generator is connected to only one generator, the speed at which the vehicle descends is used as a reference speed, , The total output of power can be considered to be the same when the weight is completely lowered from the highland to the lowland. However, the supply power per hour is reduced to half, and the supply time to generate electricity is doubled have. (However, at this time, the loss factor due to difference in rotation speed is ignored.)

따라서, 이런 구성에 따르면, 변속기 및 여자 전류에 의한 발전기 운전의 조절과 더불어 복수의 개별 발전기를 공통의 회전중심축으로 결합시켜 회전시킴에 의해서도 전체 발전기의 운전을 조절하도록 할 수 있다. Therefore, according to this configuration, it is possible to control the operation of the entire generator by controlling the operation of the generator by the transmission and the exciting current, and rotating the plurality of individual generators by the common rotation center shaft.

도4는 인클라인 철도 시설과 결합된 본 발명의 일 실시예를 나타내는 구성개념도이다. 4 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention combined with an incline railway facility.

여기서 기본적인 구성은 도1의 실시예와 동일하지만 도4의 실시예에서는 발전 시설이 고지대(H)에 있지 않고 저지대(L)에 위치한다. 대신 발전 시설 및 고지대(H)는 케이블(25)로 연결된다. 따라서, 발전 시설을 설치하는 데 드는 비용과 노력을 절약할 수 있다.The basic construction is the same as the embodiment of FIG. 1, but in the embodiment of FIG. 4, the power generation facility is not located at the highland H but located at the lowland L. Instead, the power generation facility and the high ground (H) are connected by a cable (25). Therefore, the cost and effort involved in installing the power generation facility can be saved.

여기서는 인클라인 철도의 예를 들어 설명하고 있지만 이 실시예와 같이 레일(110) 및 중량체(120)가 설치되는 공간과 발전시설이 설치되는 공간은 케이블(25)을 통해서 연결될 수 있고, 케이블(25)은 레일이나 도로와 같은 시설물에 비해서는 가설이 용이하고 비용이 저렴하며, 케이블의 방향 전환은 고정된 도르레(121, 123)를 통해 가능한 것이므로 발전 설비의 설치 장소에 대한 부담은 많이 줄일 수 있다.Although the example of the incline railway is described here, the space where the rail 110 and the weight 120 are installed and the space where the power generation facility is installed can be connected through the cable 25, and the cable 25 ) Is easier to install and less expensive than facilities such as rails and roads, and the direction of the cable can be changed through fixed dowels (121, 123), thereby reducing the burden on the installation place of the power generation facility .

따라서, 별도의 레일 시설물이나, 인클라인 철도뿐 아니라 갱도에 설치된 레일이나 경사진 곳에 설치된 폐선로를 이용하는 것도 충분히 가능하게 된다. Therefore, it is sufficiently possible to use not only separate rail facilities, an incline railway but also a rail installed in a tunnel or a scrapway installed in a sloping place.

더욱이 이런 레일 시설들은 현재 사용하지 않는 것이 많고, 별도의 시설비를 막대하게 투입할 필요가 없으며, 긴 경사를 이루는 경우가 많아 활용가능성을 높일 수 있으며, 중량체의 역할을 할 수 있는 기차 차량은 본 발명에 사용될 때에는 높은 성능을 요하는 것이 아니고 적은 속도로 레일을 따라 움직일 수 있으면 되는 것이므로 노후 차량 이용하는 것도 가능할 것이다. 케이블의 설치는 양수 발전을 위한 댐시설과는 달리, 자연 속에서도 외관이나 공간을 거의 훼손하지 않고 설치가 가능하게 되므로 환경적인 부담도 줄일 수 있다.Furthermore, these rail facilities are not used at present, and there is no need to put a lot of extra equipment cost, and it is possible to increase the utilization possibility because many long slopes are formed. In addition, When it is used in the invention, it is not necessary to have high performance and it is only required to be able to move along the rail at a low speed. Unlike a dam facility for pumped-storage power generation, installation of a cable can reduce the environmental burden because the installation can be done without damaging the appearance or the space in the natural environment.

여기서는 인클라인 철도를 이용하는 예를 들어 설명하고 있지만 이들 실시예와 같이 레일이나 중량체가 설치되는 공간과 발전시설이 설치되는 공간은 케이블을 통해서 연결될 수 있고, 케이블은 레일이나 도로와 같은 시설물에 비해서는 가설이 용이하고 비용이 저렴하며, 케이블의 방향 전환은 도르레를 통해 가능한 것이므로 발전 설비의 설치 장소에 대한 부담이나 제한을 많이 줄일 수 있다.Herein, an example using an incline railway is described. However, as in these embodiments, a space where a rail or a weight is installed and a space where a power generating facility is installed can be connected through a cable. And it is possible to change the direction of the cable through the pulley, so that the burden or restriction on the installation place of the power generation facility can be reduced.

따라서, 별도의 레일 시설물이나, 인클라인 철도뿐 아니라 갱도에 설치된 레일이나 경사진 곳에 설치된 폐선로를 이용하는 것도 충분히 가능하게 된다. Therefore, it is sufficiently possible to use not only separate rail facilities, an incline railway but also a rail installed in a tunnel or a scrapway installed in a sloping place.

도5는 본 발명의 수직 이동형 실시예에 대한 개념 구성도이다.5 is a conceptual diagram of a vertically movable embodiment of the present invention.

여기서도 기본적인 구성은 앞선 실시예들과 유사하지만 여기서는 레일을 이용하지 않고, 중량체가 레일을 이용하지 않고 공중에 매달린 상태로 고지대와 저지대를 움직이면서 전력을 저장하고 방출하게 된다. Here, the basic configuration is similar to the above-described embodiments, but the power is stored and discharged while moving the elevation and the low elevation in a state in which the weight does not use a rail but hangs in the air without using a rail.

중량체(220)는 산지의 절벽과 같은 지형을 이용하여 설치될 수도 있지만 여기서는 폐탄광의 수직 갱도(210)를 이용하는 것으로 도시되어 있다. 고지대(H)가 되는 수직 탄광 입구 쪽에는 중량을 견디는 받침대에 도르레(223, 225) 복수 개가 분산 설치되고, 탄광 밖에 설치된 권양기에서 케이블을 감으면 케이블에 체결되어 수직갱도에 위치하는 중량체가 상승하면서 위치에너지 형태로 전력을 저장하게 된다. The weight 220 may be installed using the same topography as the cliffs of the mountain, but is shown here using a vertical tunnel 210 of abandoned coal mine. A plurality of pulleys 223 and 225 are dispersed in a weight bearing base at the vertical coal mine entrance which is a high altitude zone H, and when the cable is wound in a winch provided with only coal mine, the cable is fastened to the cable, The power is stored in the form of position energy.

반대로 외부 전력계통에서 전력이 필요할 때에는 고지대의 중량체를 아래로 하강시키면서 권양기의 회전중심축에 결합된 발전기의 회전자 축을 회전시켜 발전을 하게 된다.On the contrary, when power is required in the external power system, the generator is rotated by rotating the rotor shaft of the generator coupled to the rotation center shaft of the winch while lowering the weight of the highland downward.

여기서도 폐탄광의 수직갱도를 이용하면 전력저장장치를 설치하는 데 드는 비용과 노력을 절약할 수 있고, 또한, 중량체나 케이블이 외부로 많이 드러나지 않으므로 주변 환경이나 경관을 해치는 문제도 크게 줄어들 수 있다.Here again, the use of the abandoned coal mine can save the cost and effort of installing the electric power storage device, and the problem of harming the surrounding environment and the landscape can be greatly reduced because the weight or the cable is not exposed to the outside much.

한편, 이상의 앞선 실시예에서는 발전기와 모터는 별도로 형성되는 경우를 예시하고 있으나, 발전기가 외부 전력계통과의 연결에 따라 권양기를 회전시키는 모터로 사용되어 발전기와 모터가 일체로 겸용되도록 형성될 수도 있다.In the above embodiment, the generator and the motor are separately formed. However, the generator may be used as a motor that rotates the win- dow according to the connection of the external power system, so that the generator and the motor are integrally combined.

한편, 권양기와 중량체 사이에는 움직도르래가 설치될 수도 있다. 이런 움직도르래는 중량체를 끌어올릴 때 필요한 힘을 줄이는 역할을 할 수 있으므로 케이블의 감기고 풀리는 길이가 달라지는 것을 제외하면 권양기와 모터 사이의 기어비를 변경하는 것과 유사한 효과를 가질 수 있다. 따라서, 모터의 용량이 적은 경우나, 중량체의 무게 증량이 많이 된 경우에 유익하게 이용할 수 있다. 한편, 움직도르래를 사용하는 경우, 힘을 줄이는 대신 중량체를 고지대로 이동시키기 위해 권양기가 당겨야할 케이블 길이가 늘어나게 되며, 이런 늘어난 길이는 고지대에서 중량체가 저지대로 내려가는 데 걸리는 시간을 늘리는 역할도 할 수 있다. 즉, 움직도르레를 설치하면 중량체가 내려갈 때에도 권양기측 케이블에 걸리는 힘은 줄어들게 되므로 전체 케이블이 풀리는 시간도 늘어나고, 시간당 발전량은 줄어들지만 발전시간을 늘리는 효과를 가질 수 있다.On the other hand, a moving pulley may be installed between the winch and the weight. These moving pulleys may have the effect of reducing the force required to lift the weight, which may have an effect similar to changing the gear ratio between the win- dow and the motor, except that the cable's winding and unwinding lengths are varied. Therefore, the present invention can be advantageously used when the capacity of the motor is small or when the weight of the weight is increased. On the other hand, if a moving pulley is used, the cable length required to pull the winch to move the weight to the high ground instead of reducing the force will increase, and this increased length will also increase the time it takes for the weight to descend from the high ground . In other words, if the movable pulley is installed, the force applied to the hoist side cable is reduced even when the weight is lowered. Therefore, the time required for the entire cable to be loosened is increased, and the generation amount per hour is reduced.

움직도르레는, 설치위치와 결합관계 구성에 따라 케이블 일부에서 중량체와의 연결부나 권양기와의 연결부를 바꾸는 것도 가능하며, 이런 경우, 중량체를 끌러올리는 경우에만 움직도르레를 사용하거나, 중량체가 내려가는 경우에만 움직도르레를 사용하게 하는 것도 가능하다. It is also possible to change the connecting part with the weight or the connecting part with the win- dow depending on the mounting position and the connection relation of the moving pulley. In this case, it is possible to use the moving pulley only when the weight is pulled up, It is also possible to use a moving drum only.

이상에서는 한정된 실시예를 통해 본 발명을 설명하고 있으나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위해 예시적으로 설명된 것일 뿐 본원 발명은 이들 특정의 실시예에 한정되지 아니한다. 즉, 당해 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명을 토대로 다양한 변경이나 응용예를 실시할 수 있을 것이며 이러한 변형례나 응용예는 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. That is, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.

10, 110: 레일 20: 기차차량
25: 케이블
30: 모터 40: 권양기
50: 변속기 60: 플라이 휠
70, 71, 73: 발전기 70':DFIG형 발전기
81, 83, 85: 클러치 91: 전력조절부
93: 외부 전력계통 121, 123, 223, 225: 도르레 (roller)
210: 수직 갱도 220; 중량체10, 110: rail 20: train vehicle
25: Cable
30: motor 40: winch
50: transmission 60: flywheel
70, 71, 73: Generator 70 ': DFIG type generator
81, 83, 85: clutch 91: power regulator
93: External power system 121, 123, 223, 225: Roller
210: vertical tunnel 220; Weight

Claims (7)

케이블과
상기 케이블의 한 쪽을 당겨 감거나 풀 수 있는 권양기(winch),
상기 케이블이 다른 한 쪽에 체결되어 고지대와 저지대 사이를 움직일 수 있도록 설치된 중량체 및
상기 권양기의 회전중심축과 연결되어 회전할 수 있도록 설치되는 모터 및 발전기를 구비하며,
상기 모터는 외부 전력계통과 연결되어 전력을 공급받고 상기 중량체를 상기 권양기로 끌어 올려 위치에너지로 저장하며 상기 발전기는 상기 중량체의 위치에너지를 전력으로 변환하여 발전된 대용량의 전력을 상기 외부 전력계통에 공급하는 것을 특징으로 하는 전력저장장치.
Cable and
A winch for pulling or pulling one side of the cable,
A weight installed to move the cable between the high and low zones,
And a motor and a generator installed to be rotatable in connection with a rotation center axis of the win- dow,
The motor is connected to an external power system to receive power, and the weight is lifted up to the win- dow to store the energy as position energy. The generator converts the position energy of the weight to electric power and supplies the generated large- To the power storage device.
제 1 항에 있어서,
상기 발전기와 상기 권양기의 회전중심축 사이에는 변속기가 구비되며,
상기 변속기는 상기 중량체의 속도 혹은 상기 발전기나 상기 권양기 회전중심축의 회전수(회전속도)에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는 전력저장장치.The method according to claim 1,
A transmission is provided between the generator and the rotation center shaft of the win-
Wherein the transmission is adjusted according to the speed of the weight or the number of revolutions (rotation speed) of the generator or the winch rotation center shaft. 제 1 항에 있어서,
상기 발전기는 이중 여자 유도 발전형(DFIG:Double Feed Induction Generator) 발전기인 것을 특징으로 하는 전력저장장치.The method according to claim 1,
Wherein the generator is a double feed induction generator (DFIG) generator. 제 1 항 내지 제 3 항 가운데 어느 한 항에 있어서,
상기 발전기와 상기 모터는 일체로 겸용되는 것을 특징으로 하는 전력저장장치.The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the generator and the motor are integrally used. 제 1 항 내지 제 3 항 가운데 어느 한 항에 있어서,
상기 중량체를 고지대 및 저지대 사이에서 움직이도록 하기 위해 상기 중량체는 차량의 형태로 이루어지고, 상기 차량은 고지대와 저지대를 연결하는 레일 위에 놓여 바퀴에 의해 이동하는 것을 특징으로 하는 전력저장장치.The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the weight is in the form of a vehicle so as to move the weight between the high and low zones, and the vehicle is moved by wheels on a rail connecting the high and low zones. 제 5 항에 있어서,
상기 레일로는 경사로에 설치된 철도선로, 광산에 설치된 갱도선로, 인클라인 철도선로 가운데 하나를 사용하며 상기 권양기 및 상기 발전기는 저지대에 설치되는 것을 특징으로 하는 전력저장장치.6. The method of claim 5,
Wherein one of the railway line installed in the ramp, the tunnel line installed in the mine, and the inline railway line is used as the rail, and the winch and the generator are installed in the low place. 제 1 항 내지 제 3 항 가운데 어느 한 항에 있어서,
상기 권양기와 상기 중량체 사이에는 움직도르래가 설치되어 상기 움직도르래를 통해 상기 케이블을 이동시키는 것을 특징으로 하는 전력저장장치.The method according to any one of claims 1 to 3,
And a moving sheave is installed between the hoist and the weight to move the cable through the moving sheave.
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