풍력발전 시스템 및 종류별 특성 | 회전축 방향과 운전방식

신재생에너지 확대에 따라 풍력발전에 대한 관심이 점차 증가하고 있습니다.

풍력발전은 회전축 방향과 운전방식에 따라 구분되고 있습니다.

풍력발전 시스템에 대한 기본적인 설명과 종류별 특성을 살펴보겠습니다.

 

핵심요약입니다.

1. 풍력발전 : 바람에너지를 변환시켜 전기를 생산하는 발전기술
2. 풍력발전 시스템 : 기계, 전기, 제어 장치부로 구성
3. 풍력발전 분류 : 회전축 방향과 운전방식에 따라 구분

 

 

1. 풍력발전 시스템

 

 

 

신재생에너지의 종류에는 태양광, 풍력, 조력 등이 있습니다.

풍력발전은 환경오염을 유발하지 않는 친환경 재생에너지로 바람에너지를 변환시켜 전기를 생산합니다.

풍력발전 시스템은 크게 3가지로 구성됩니다.

 

• 기계 장치부
• 전기 장치부
• 제어 장치부

 

풍력발전 구조

 

1-1. 기계 장치부

 

① 바람으로부터 회전력을 생산하는 Blade(회전날개)

② Shaft(회전축)를 포함한 Rotor(회전자)

③ 적정 속도로 변환하는 증속기(Gearbox)

④ 기동, 제동 및 운용 효율성 향상을 위한 Brake

⑤ Pitching & Yawing System 등의 제어장치

 

 

1-2. 전기 장치부

 

발전기 등에 전력을 공급하는 전력안정화 장치로 구성

 

 

1-3. 제어 장치부

 

① 무인 운전이 가능하도록 설정, 운전하는 Control System

② Yawing & Pitching Controller

③ 원격지 제어 및 지상에서 시스템 상태를 확인하는 Monitoring System

 

• Yaw Control : 바람 방향으로 블레이드의 방향 조절
• Pitch Control : 날개의 경사각(pitch) 조절로 출력을 능동적으로 제어
• Stall Control : 한계풍속 이상일 경우 날개의 공기역학적 형상에 의한 제어

 

 

2. 풍력발전 시스템 종류

 

 

 

풍력발전시스템은 2가지로 분류할 수 있습니다.

회전축 방향과 운전방식에 따른 구분입니다.

 

 

2-1. 회전축 방향에 따른 구분

 

풍력발전기는 날개의 회전축의 방향에 따라 2가지로 구분됩니다.

회전축이 지면에 수직으로 설치된 수직축 발전기와 지면에 수평으로 설치된 수평축 발전기입니다.

 

수직축 및 수평축 발전기

 

#수직축 발전기

바람의 방향과 관계가 없이 사막이나 평원에 많이 설치하여 이용 가능합니다.

단점으로는 소재가 비싸고 수평축 발전기에 비해 효율이 떨어집니다.

 

주로 100kW급 이하 소형 풍력 발전기에 사용됩니다.

 

#수평축 발전기

간단한 구조로 이루어져 있어 설치가 편리합니다.

반면에 바람의 방향에 큰 영향을 받습니다.

 

주로 중대형급 이상 풍력발전기에 사용됩니다.

 

 

2-2. 운전방식에 따른 구분

 

풍력발전기는 운전방식에 따라 정속 및 가변속으로 나누어집니다.

 

정속 및 가변속 운전방식

 

구분	Geared형(정속)	Gearless형(가변속)
장점	장치의 구성이 간단 생산된 전기를 전력계통과 연계시 별도의 장치 불필요	풍속의 변화에 능동적 대처하여 에너지를 변환
단점	발전기 출력 제어가 불가능 경사각 제어 등에 의존하여 출력 제어	전력계통과 연계 위한 별도의 장치 필요

 

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