1. 기술개요 - 입력 유량 능동대응 제어기술
1) 발전기의 출력 토크와 발전기의 회전속도와의 관계
· 유입유량 100%시 터빈의 출력 토크가 100%이며 발전기 출력이 100%가 되고 발전기의 회전속도는 정격 으로 유지됨.
· 이때 유입유량 감소하면 터빈의 출력 토크가 낮아져 터빈과 발전기 출력 간에 힘의 불균형이 발생함.
· 따라서 인버터로 발전기의 출력 토크를 터빈의 출력 토크에 맞추어 제어 해야 됨.
※ 터빈의 회전하는 힘과 발전기가 정지하고자 하는 힘의 균형이
이루어져 발전기는 설계된 정격 RPM 으로 회전함.
2) 입력 유량 감소 시 발전기의 출력 토크제어
· 유입 유량의 감소로 터빈의 출력 토크가 감소 할 때 발전기의 출력 토크가 100%로 유지되면 터빈의 회전하는 힘보다 발전기의
   정지 하고자 하는 힘이 커지게 되어 터빈이 정지하거나 역 회전하는 현상이 발생함.
· 당사의 발전기 토크제어기술은 직접 토크제어 인버터를 사용하여 터빈에서 출력되는 힘과 발전기가 가지는 힘의 균형을 유지하는
   방향으로 외부 토크 레퍼런스를 인버터에 제공하여 발전기의 출력 토크를 최적으로 제어하여 입력에너지에 상응하는 발전 출력을
   유지함.
※ 유량변동 시 발전기의 토크가 100%로 유지되면 터빈의 회전하는 힘은 낮아지고
발전기의 정지하고자 하는 힘은 유지 됨으로써 힘의 균형이 발전기 측으로
이동하여 발전기의 회전속도는 설계된 정격 RPM의 약 10% 수준으로 떨어지고
발전효율이 설계 정격의 10% 이하로 낮아짐.
2. 동기탈조 대응
1) 기존 유도발전기 제어기술에서의 동기탈조 현상
· 기존의 기술방식은 계통접속을 위하여 발전기가 정격속도 이상을 유지해야만 발전이 가능함.
· 유량이 줄면 발전기의 회전속도가 감소하여 동기탈조 현상이 발생하여 발전이 중지됨.
· 따라서 설계유량의 70% 이상 에서만 계통송전을 할 수 있어 연간 평균 설비 가동율이 44.7%로 낮음.
2) 입력 유량 능동대응 제어기술(특허기술)의 동기탈조 방지
· 인버터를 통한 발전기 토크제어로 발전기의 회전속도 감소에 따른 동기탈조 없이 연속으로 발전 가능함.
· 설계유량의 10%~100% 구간에서 발전이 가능함.
· 설계유량의 70% 이하에서도 발전이 가능하기 때문에 유량변동에 따른 운전범위가 넓어 가동율이 매우 높음.
· 유량변동이 많은 하천 소수력을 기준하여 연간 평균 설비 가동율을 최대 70% 까지 향상시킴.
3. 케비테이션 발생 대응
1) 기존 유도발전기 제어기술에서의 케비테이션 현상 발생
· 기존 소수력발전은 발전기의 회전속도가 정격이상일때 만 발전이 가능하므로 유량이 낮아져 발전기의 회전속도가
   감소하면 기계장치(가버너 등)를 이용하여 유속을 증가시켜 발전기의 회전속도를 정격이상으로 유지해야만 발전이 가능함.
· 이때 기계장치를 이용하여 유속을 증가시키면 베르누이의 정리에 따라 압력이 낮아짐.
· 낮아진 압력이 물의 포화증기압 이하가 되면 기포가 발생되어 케비테이션이 발생함.
· 일반적으로 기존 소수력발전의 수차는 설계유량의 60% 이하에서는 유속증가에 의해 낮아진 압력에 의하여
   케비테이션 발생이 증가함.
2) 입력 유량 능동대응 제어기술(특허기술)의 케비테이션 현상 방지
· 입력 유량 능동대응 제어기술은 발전기를 전기적으로 제어하여 발전기의 정격속도 이하에서도 입력에너지에
   비례하여 연속적으로 발전이 가능함.
· 때문에 유량 감소로 인하여 발전기의 회전속도가 정격 회전속도 아래로 낮아져도 회전속도를 높이기를 위하여
   유속을 증가 시키지 않고 발전을 유지함.
· 낮은 유량에서 유속증가없이 발전이 유지됨으로써 압력손실이 발생하지 않아 수차 전단에 형성되는
   압력이 포화증기압 보다 높게 유지되어 케비테이션이 현상을 방지함.
당사소수력
70% 이하의 유량변동에도 상시운전 가능
5억 100kW
170백만원
850백만원
1,700백만원
3,400백만원
Smp 100원 + rec 100원 기준
(제세 공과 및 운영비 공제전)
3억 50kW
85백만원
425백만원
850백만원
1,700백만원
Smp 100원 + rec 100원 기준
(제세 공과 및 운영비 공제전)
기존소수력
설계유량의70%이상유입시가동
5억
용량 : 50kW
가동률 미비(30%이하)로
효과 부정적
태양광발전
가동 시간 미흡 (3.6시간/일)
5억
14백만원
70백만원
■ 기존 기술수준 : 기존 소수력 발전 기술은 대용량발전방식으로 가동률 및 효율성 미흡
■ 운영 실적 (소수력 발전)
- 13년 포스코 50kW 1대 설치 (투자비300백만원) BS과제로 투자효과 검증, 유사개소 확대적용
- 포스코 : 13년 포)1냉연 수처리 용수 리턴 Line 소수력 발전으로 전력생산후 자체사용
- 완도 광어 양식장 방류수 적용 80kW 소수력 2기 제작중 / 2015,12월 설치 예정