A Study on Energy Savings of a DC-based Variable Speed Power Generation System

직류기반 가변속 발전 시스템을 이용한 에너지 절감에 관한 연구

As international environmental regulations on ship emissions are gradually strengthened, interest in electric propulsion and hybrid propulsion ships is increasing, and various solutions are being developed and applied to these ships, especially stabilization of the power system and system efficiency. The direct current distribution system is being applied as a way to increase the power. In addition, verification and testing of safety and performance of marine DC distribution systems is required. As a result of establishing a DC distribution test bed, verifying the performance of the DC distribution (variable speed power generation) system, and analyzing fuel consumption, this study applied a variable speed power generation system that is applied to DC power distribution for ships, and converted the power output from the generator into a rectifier. A system was developed to convert direct current power to connect to the system and monitor and control these devices. Through tests using this DC distribution system, the maximum voltage was 751.5V and the minimum voltage was 731.4V, and the voltage fluctuation rate was 2.7%, confirming that the voltage is stably supplied within 3%, and a variable speed power generation system was installed according to load fluctuations. When applied, it was confirmed through testing that fuel consumption could be reduced by more than 20% depending on the section compared to the existing constant speed power generation system.

국제적인 선박 배출 가스에 대한 환경 규제가 점차 강화됨에 따라 전기추진 및 하이브리드 추진선박에 대한 관심이 증대되고 있으며, 이러한 선박에 적용하기 위한 다양한 솔루션이 개발 및 적용되고 있는데 특히 전력계통의 안정화, 시스템의 효율성을 높이기 위한 방안으로 직류배전시스템이 적용되고 있다. 또한, 선박용 직류배전시스템에 대한 안전 및 성능에 대한 검증 및 시험의 중요성이 요구되고 있다. 본 연구는 직류배전 테스트베드 구축 및 직류배전(가변속 발전)시스템에 대한 성능을 검증하고 연료소모량 분석한 결과로서 선박용 직류배전에 적용되고 있는 가변속 발전시스템을 적용하였으며, 발전기에서 출력되는 전력을 정류기를 통해 직류전력으로 변환하여 시스템에 연계하고 이러한 장치들을 감시 및 제어하기 위한 시스템을 개발하였다. 이러한 직류배전 시스템을 적용한 시험을 통해 최대 전압은 751.5V이고 최소전압은 731.4V가 계측되어 전압변동률은 2.7%로 3% 이내에서 안정적으로 전압이 공급되는 것을 확인하였고 부하변동에 따라 가변속 발전시스템을 적용하였을 경우 연료소모량이 기존 정속발전시스템과 비교하여 구간에 따라 최대 20%이상 연료절감이 되는 것을 시험을 통해 확인하였다.