풍력발전사업

풍력 발전사업

풍력 발전은 바람이 가진 운동에너지를 이용하여 

전기에너지를 생산하는 시스템입니다.
즉, 에너지 변환과정을 통해 전력을 생산하며

생산된 전력은 가정용, 공업용 등으로 자체 소모하거나

 한국전력에 역송전하여 전기를 판매할 수 있으며,

특히 우리나라는 해안선이 길어 풍력발전을 하기에

 유리한 조건을 가지고 있습니다.

풍력 발전의 원리

  • 풍차날개(blade) : 바람의 운동에너지를 기계적 회전력으로 변환
  • 동력전달장치(geerbox) : 입력된 에너지를 증폭시킴
  • 발전기 : 기계적 회전력을 전기에너지로 변환
  • 전력변환장치(inverter) : 직류전기(DC)를 교류전기(AC)로 변환시킴
  • 전력선 및 수용가로 전력공급

풍력 발전의 특징 및 시스템구성

  • 기계장치부

    바람으로부터 회전력을 생산하는 Blade(회전날개), Shaft(회전축)를 포함한 Rotor(회전자), 이를 적정 속도로 변환하는 증속기(Gearbox)와 기동·제동 및 운용 효율성 향상을 위한 Brake, Pitching & Yawing System등의 제어장치로 구성

  • 전기장치부

    발전기 및 기타 안정된 전력을 공급토록하는 전력안정화 장치로 구성

  • 제어장치부

    풍력발전기가 무인 운전이 가능토록 설정, 운전하는 Control System 및 Yawing & Pitching Controller와 원격지 제어 및 지상에서 시스템 상태 판별을 가능케하는 Monitoring System으로 구성
    주) Yaw Control : 바람방향을 향하도록 블레이드의 방향조절
    주) 풍력발전 출력제어방식


  • Pitch Control

    날개의 경사각(pitch) 조절로 출력을 능동적 제어

  • Stall(失速) Control

    한계풍속 이상이 되었을 때 양력이 회전날개에 작용하지 못하도록 날개의 공기역학적 형상에 의한 제어

풍력 발전사업

풍력 발전은 바람이 가진 운동에너지를 이용하여 전기에너지를 생산하는 시스템입니다.
즉, 에너지 변환과정을 통해 전력을 생산하며 생산된 전력은 가정용, 공업용 등으로 자체 소모하거나 한국전력에 역송전하여 전기를 판매할 수 있으며,
특히 우리나라는 해안선이 길어 풍력발전을 하기에 유리한 조건을 가지고 있습니다.

풍력발전 시스템 분류

분구조상
분류
(회전축방향)
수평축 풍력시스템(HAWT) : 프로펠라형
수직축 풍력시스템(VAWT) : 
다리우스형,사보니우스형
운전방식
정속운전(fixed roter speed type) : 
통상 Geared형
가변속운전(variable roter speed type) : 
통상 Gearless형
출력제어
방식
Pitch(날개각) controll
Stall(失速) controll
전력사용
방식
계통연계(유도발전기, 동기발전기)
독립전원(동기발전기, 직류발전기)

회전축 방향에 따른 구분

풍력발전기는 날개의 회전축의 방향에 따라 

회전축이 지면에 대해 수직으로 설치되어 있는 

수직축 발전기와 

회전축이 지면에 대해 수평으로 설치되어 있는 

수평축 발전기로 구분

  • 수직축은 바람의 방향에 관계가 없어 사막이나 평원에 많이 설치하여 이용가능하지만 소재가 비싸고 수평축 풍차에 비해 효율이 떨어지는 단점이 있음
  • 수평축은 간단한 구조로 이루어져 있어 설치하기 편리하나 바람의 방향에 영향을 받음
  • 준대형급 이상은 수평축을 사용하고, 100㎾급 이하 소형은 수직축도 사용됨

운전방식에 따른 구분

Geared형 풍력발전시스템 


  • 대부분의 정속운전 유도형 발전기기를 사용하는 풍력발전시스템에 해당되며 유도형 발전기기의 높은 정격회전 수에 맞추기 위해 회전자의 회전속도를 증속하는 기어장치가 장착되어 있는 형태임
  • 증속기(Gear Box :적정속도로 변환)필요, Inverter 불필요
  • 정속 : 발전기 주파수를 올려 한전계통에 적합한 60Hz 맞춤
  • 대부분 정속운전 유도형 발전기 사용
  • 유도형 발전기의 높은 정격회전수에 맞추기 위해 회전자의 회전속도를 증속하는 기어장치 장착
  • 회전자→기어증속장치→유도발전기(정전압/정주파수)→한전계통

Gearless형 풍력발전시스템 


  • 대부분 가변속 운전동기형(또는 영구자석형) 발전기기를 사용하는 풍력발전 시스템에 해당되며 다극형 동기발전기를 사용하여 증속기어 장치가 없이 회전자와 발전기가 직결되는 direct-drive 형태임
  • 가변속 : 한전계통 주파수와 맞지 않기 때문에 Inverter 필요
  • 가변속운전 동기형(또는 영구자석형)발전기 사용
  • 다극형 동기발전기를 사용하여 증속기어장치 없이 회전자와 발전기가 직결되는 direct-drive형태
  • 발전효율 높음(단독 운전의 경우 많이 사용되나 유도발전기보다 비싸고, 크기도 큰 단점있음)
  • 회전자(직결) → 동기발전기(가변전압/가변주파수) → 인버터 → 한전계통

    Hub : 블레이드가 모인 중심부분Nacelle : gear box, generator 등이 있는 구동

풍력발전의 원리

  • 풍차날개(blade) : 바람의 운동에너지를 기계적 회전력으로 변환
  • 동력전달장치(geerbox) : 입력된 에너지를 증폭시킴
  • 발전기 : 기계적 회전력을 전기에너지로 변환
  • 전력변환장치(inverter) : 직류전기(DC)를 교류전기(AC)로 변환시킴
  • 전력선 및 수용가로 전력공급

기어형 및 기어리스형의 비교분석

장점
  • 저렴한 제작비용으로 고신뢰도의 동력전달계 구성 가능함
  • 장기간의 기술적 노우하우와 경험을 바탕으로 신뢰도가 매우 높음
  • 보편적 요소기술로서 어느 지역에서도 설계 제작이 가능한 보편기술임
  • 유지보수가 용이하며 부분품의 교체로서 쉽게 성능유지가 가능함
  • 계통연계가 간편하고 용이한 기술적 특성을 지님
단점
  • 증속기어의 기계적 마모나 이에 따른 유지관리상의 문제야기 될 수 있음
  • 기계적 소음발생의 원인이며, 고장발생의 주요원인이 될 수 있음
  • 통상 전체시스템의 운전수명인 20년 보다 짧은 8∼10년이내의 운전수명을 지님으로서 유지 관리 비용의 상승을 초래함
  • 저출력시 추가적인 보상회로에 의한 역률개선이 필요하게 됨

풍력발전의 특징 및 시스템구성

풍력발전 시스템 (Geared Type)

∴ 기계장치부

바람으로부터 회전력을 생산하는 Blade(회전날개), Shaft(회전축)를 포함한 Rotor(회전자), 이를 적정 속도로 변환하는 증속기(Gearbox)와 기동·제동 및 운용 효율성 향상을 위한 Brake, Pitching & Yawing System등의 제어장치로 구성

∴ 전기장치부

발전기 및 기타 안정된 전력을 공급토록하는 전력안정화 장치로 구성

∴ 제어장치부

풍력발전기가 무인 운전이 가능토록 설정, 운전하는 Control System 및 Yawing & Pitching Controller와 원격지 제어 및 지상에서 시스템 상태 판별을 가능케하는 Monitoring System으로 구성

주) Yaw Control : 바람방향을 향하도록 블레이드의 방향조절
주) 풍력발전 출력제어방식

  • Pitch Control

    날개의 경사각(pitch) 조절로 출력을 능동적 제어

  • Stall(失速) Control

    한계풍속 이상이 되었을 때 양력이 회전날개에 작용하지 못하도록 날개의 공기역학적 형상에 의한 제어

풍력발전 시스템 분류

분구조상 분류
(회전축 방향)

수평축 풍력시스템(HAWT) : 프로펠라형

수직축 풍력시스템(VAWT) : 다리우스형,사보니우스형

운전방식

정속운전(fixed roter speed type) : 통상 Geared형

가변속운전(variable roter speed type) : 통상 Gearless형

출력제어방식

Pitch(날개각) controll

Stall(失速) controll

전력사용방식

계통연계(유도발전기, 동기발전기)

독립전원(동기발전기, 직류발전기)

회전축 방향에 따른 구분

풍력발전기는 날개의 회전축의 방향에 따라 회전축이 지면에 대해 수직으로 설치되어 있는 수직축 발전기와 

회전축이 지면에 대해 수평으로 설치되어 있는 수평축 발전기로 구분

수직축 발전기

수평축발전기

  • 수직축은 바람의 방향에 관계가 없어 사막이나 평원에 많이 설치하여 이용가능하지만 소재가 비싸고 수평축 풍차에 비해 효율이 떨어지는 단점이 있음
  • 수평축은 간단한 구조로 이루어져 있어 설치하기 편리하나 바람의 방향에 영향을 받음
  • 준대형급 이상은 수평축을 사용하고, 100㎾급 이하 소형은 수직축도 사용됨

운전방식 에 따른 구분

Geared형 풍력발전시스템

  • 대부분의 정속운전 유도형 발전기기를 사용하는 풍력발전시스템에 해당되며 유도형 발전기기의 높은 정격회전 수에 맞추기 위해 회전자의 회전속도를 증속하는 기어장치가 장착되어 있는 형태임
  • 증속기(Gear Box :적정속도로 변환)필요, Inverter 불필요
  • 정속 : 발전기 주파수를 올려 한전계통에 적합한 60Hz 맞춤
  • 대부분 정속운전 유도형 발전기 사용
  • 유도형 발전기의 높은 정격회전수에 맞추기 위해 회전자의 회전속도를 증속하는 기어장치 장착
  • 회전자→기어증속장치→유도발전기(정전압/정주파수)→한전계통

Gearless형 풍력발전시스템

  • 대부분 가변속 운전동기형(또는 영구자석형) 발전기기를 사용하는 풍력발전 시스템에 해당되며 다극형 동기발전기를 사용하여 증속기어 장치가 없이 회전자와 발전기가 직결되는 direct-drive 형태임
  • 가변속 : 한전계통 주파수와 맞지 않기 때문에 Inverter 필요
  • 가변속운전 동기형(또는 영구자석형)발전기 사용
  • 다극형 동기발전기를 사용하여 증속기어장치 없이 회전자와 발전기가 직결되는 direct-drive형태
  • 발전효율 높음(단독 운전의 경우 많이 사용되나 유도발전기보다 비싸고, 크기도 큰 단점있음)
  • 회전자(직결) → 동기발전기(가변전압/가변주파수) → 인버터 → 한전계통

Hub : 블레이드가 모인 중심부분

Nacelle : gear box, generator 등이 있는 구동

기어형 및 기어리스형의 비교 분석
장점
  • 저렴한 제작비용으로 고신뢰도의 동력전달계 구성 가능함
  • 장기간의 기술적 노우하우와 경험을 바탕으로 신뢰도가 매우 높음
  • 보편적 요소기술로서 어느 지역에서도 설계 제작이 가능한 보편기술임
  • 유지보수가 용이하며 부분품의 교체로서 쉽게 성능유지가 가능함
  • 계통연계가 간편하고 용이한 기술적 특성을 지님
단점
  • 증속기어의 기계적 마모나 이에 따른 유지관리상의 문제야기 될 수 있음
  • 기계적 소음발생의 원인이며, 고장발생의 주요원인이 될 수 있음
  • 통상 전체시스템의 운전수명인 20년 보다 짧은 8∼10년이내의 운전수명을 지님으로서 유지 관리 비용의 상승을 초래함
  • 저출력시 추가적인 보상회로에 의한 역률개선이 필요하게 됨

(주)정도에너텍

대표자   |    권현기 

충남 천안시 서북구 백석공단1로 10, 

천안미래에이스하이테크시티 B동 807호

대표전화   041)565-3388   |   FAX   041)565-3387


E-MAIL   jungdo@jdp.kr

사업자등록번호 : 312-86-28360

Copyrightⓒ 2020 JUNGDO ENERTECH All rights reserved.

Hosting by (주)아임웹

주식회사 정도에너텍


대표자 권현기   |   주소   충남 천안시 서북구 백석공단1로 10, 천안미래에이스하이테크시티 B동 807호  |  대표전화   041)-565-3388   |   FAX   041)565-3387

E-MAIL   jungdo@jdp.kr    |  사업자등록번호 : 312-86-28360

Copyrightⓒ 2020 JUNGDO ENERTECH All rights reserved.  | Hosting by (주)아임웹