최근 해상 풍력 발전이 개발됨에 따라 풍력발전타워는 더욱 거대해지고 있으며, 육상의 타워에 비해 파력과 흐름 등 다양한 외력에 노출되어있다. 이에 따라 해상 타워의 기초는 육상 타워 보다 더욱 안정성이 요구된다. 본 연구에서는 현재 관측된 최대 풍속인 60m/s가 해상풍력타워로 향하여 불 때, p-y 관계를 이용해, 원통형, 계단형, 원추형 타워의 기초에 작용하는 풍력과 파력을 해석 하였다.
본 논문은 풍력발전 시스템의 하부 지지 구조물인 타워의 플랜지 연결부 설계 평가를 위한 플랜지 모델건전성 평가 기법에 대해 다룬다. 일반적으로 풍력발전 시스템 타워의 연결부는 Ring-형 플랜지의 형태를 가지고 있다. 이러한 ring-형 플랜지에 대한 설계 기준 및 방법은 풍력 발전 시스템 기술기준 등 에 명시되어있다. 이러한 설계 기준을 따르는 플랜지 연결부에 대해 구조 및 체결 볼트의 건전성 평가를 위해 하중평가 전용 프로그램인 GH-Bladed 3.8를 통해 생성된 하중 데이터를 유한요소 범용 프로그램인 Ansys 12.0에 접목하여 구조해석을 수행 하였다. 해석 방법은 풍력발전시스템의 타워를 셸 요소로 모델링하여 계산한 해석 결과를 플랜지 모델의 경계면에 적용 시켜 해석하는 submodeling 기법과 타워를 빔의 형태로 단순화 화여 계산한 거동 결과를 플랜지 모델에 적용하는 기법을 사용 하였다. 이 두 가지의 해석 기법으로 도출된 결과의 비교를 통하여 해석 결과 신뢰성을 평가하고 효율적이고 합리적인 방법을 제시하고자 하였다.
타워형 태양열 발전용 체적식 공기흡수기의 열전달 성능 해석을 수행하였다. 타당한 관련문헌에 기초하여 채널 한 개의 벽과 공기 온도분포를 지정된 기하학적 크기와 입력조건에서 예측 할 수 있는 계산과정들이 제시되었다. 더 나아가서 흡수기 유용도의 수학적 모델이 온도프로파일 해석을 통해 유일하게 제시되었다. 흡수기 재질은 실리콘 카바이드이다. 공기 흐름을 유도하는 정사각형 직선채널 크기는 $2mm(W){\times}2mm(H){\times}0.2mm(t){\times}320mm(L)$이며, 모듈 한 개에는 225 개의 채널이 성형되었다. 일정한 일사량 및 공기유량 가정하에서 채널과 모듈 수의 변화에 따른 열전달량, 온도분포 및 유용도 추이가 제시되었다. 태양열 발전에 응용하기 위해서는 흡수기 출구 공기온도가 $700^{\circ}C$ 이상에 도달하여야 한다. 본 수치모델은 200 kW 급 타워형 태양열 공기흡수기의 설계에 사용되었으며, 지정된 기하학적 조건과 입력조건에서 요구되는 열전달 성능을을 만족하는 모듈 수를 얻을 수 있었다.
Daegu Solar Power Tower Plant of 200 kW thermal capacity was developed for the first time in Korea, 2011. Measurement of the heat flux distribution is essential to evaluate the solar energy concentrated by reflectors and to design a suitable receiver. The flux mapping technique, which uses a radiometer and a diffuse plate, is common for measurement of the heat flux distribution. Because the solar power tower plant has a wide concentration area, the flux mapping technique using a fixed diffuse plate is difficult to apply. Therefore, the flux distribution in the solar power tower plant should be measured by the flux mapping technique using a small moving bar. In this study, we measured flux distributions with the moving-bar system developed at the KIER solar furnace and evaluated its applicability for the solar power tower plant.
Heliostat field in a tower type solar thermal power plant is the sun tracking mirror system which affects the overall efficiency of solar thermal power plant most significantly while consumes a large amount of energy to operate it. Thus optimal operation of it is very crucial for maximizing the energy collection and, at the same time, for minimizing the operating cost. Heliostat field operational algorithm is the logics to control the heliostat field efficiently so as to optimize the heliostat field optical efficiency and to protect the system from damage as well as to reduce the energy consumption required to operate the field. This work presents the heliostat field operational algorithm developed for the heliostat field of 200kW solar thermal power plant built in Daegu, Korea. We first review the structure of heliostat field control system proposed in the previous work to provide the conceptual framework of how the algorithm developed in this work could be implemented. Then the methodologies to operate the heliostat field properly and efficiently, by defining and explaining the various operation modes, are discussed. A simulation, showing the heat flux distribution collected by the heliostat field at the receiver, is used to show the usefulness of proposed heliostat field operational algorithm.
This paper describes an experiment facility to measure the circulation characteristics of a water/steam receiver at various heat fluxes. The natural circulation type receiver was considered in this study. The experiment facility was designed to satisfy circulation balance with an appropriate scale down. As a result, riser tube inner diameter was 7.4 mm and water circulation was 0.319 kg/s. Downcomer tube inner diameter by circulation balance was 9.52 mm and the quality was from 0 to 0.23.
Solar receiver in the solar power tower system has a similarity to a boiler of the thermal power plant in many aspects. However Boiler is operated long time without stopping while solar receiver repeats start and stop every day. The objective of this study is to investigate start-up characteristics of solar receiver. The experimental device was constructed in a bench scale. Basic experimental condition of water/steam was set by 25 bar and $223^{\circ}C$. Initially, the heat was added into risers only, then another experiment with input into drum additionally was done. When the heat flux was valid only risers, it took about 300 minutes until the water temperature in drum reached $223^{\circ}C$. Water temperature of drum was increased by $44^{\circ}C$/hr with 91.14 g/s of water circulation. With additional heat input into drum, 200 minutes was required to reach $223^{\circ}C$. In this case temperature was increased $66^{\circ}C$/hr with 96.5 g/s of water circulation.
KIER have been developing high-temperature solar technology, especially the solar thermal power generation system, since the early of 1990s. In 1994, the first research on high temperature solar technology started with PTC technology. At the moment the most advanced 10kW dish system is under demonstration for 10kW solar thermal power generation. Test results showed about 19.2% solar to electricity average efficiency. Another research activities of KIER is hybrid power generation. For hybridization, solar and LFG(landfill gas) are used. Another hybrid solar system is with solar chemical reaction. In this system, power unit is gas turbine, and the heat content of fuel(like natual gas) is upgraded by solar energy through chemical reaction. The latest project on solar thermal power generation is for 1 MW power tower system. This is the Korea-China Joint project.
본 연구에서는 10MW급 풍력하중을 받는 멀티기둥 타워시스템에 원형강관 부재의 구조안전성 및 경제성을 함께 검토하는 방식으로 부재 유용도에 근거한 개념설계의 예를 보였다. 단일 실린더형 타워를 대체할 수 있는 멀티기둥타워 구조의 구성에 관한 기본적인 가정을 정립하였고, 그에 따라 제안된 구조물을 모델링하고 해석하여 부재력을 확인하였다. 산정된 부재강도와 작용하중을 근간으로 제안된 멀티기둥타워의 각 부재별로 축력, 전단, 휨, 비틂에 대한 유용도가 산정되었고, 풍력타워로서의 적합성이 평가하였다. 멀티기둥 풍력타워의 개념설계에 채택될 수 있는 수준의 유용도 범위에서 강관 치수, 세장비 및 수평재 단수 등의 설계 매개변수를 제안하였다.
This paper describes water circulation characteristics of a water/steam receiver at various heat fluxes. The water/steam receiver for a solar tower power system is a natural circulation type. Experimental conditions of water and steam were set at a pressure of 5 bar and temperature of $151.8^{\circ}C$. The experimental device for the water/steam receiver consisted of a steam drum, upper/lower header, riser tubes, and downcomer tube. The experiments were conducted by varying heat fluxes in terms of mass flow rate in each riser tube. However, the total mass flow rate on the riser tubes was fixed at 217.4 g/s. For the uniform heat flux, while the water temperature of the steam drum and upper header were kept at steady state, the temperature of the lower header was fluctuated. For the non-uniform heat flux, while the temperature of the steam drum was kept steady state, the temperature difference increased in the right and left side of the upper header, and the temperature of the lower header was fluctuated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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