KR20200076097A - 부생가스 수급예측에 기초한 발전출력 제어장치 및 제어방법 - Google Patents

부생가스 수급예측에 기초한 발전출력 제어장치 및 제어방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20200076097A
KR20200076097A KR1020180164827A KR20180164827A KR20200076097A KR 20200076097 A KR20200076097 A KR 20200076097A KR 1020180164827 A KR1020180164827 A KR 1020180164827A KR 20180164827 A KR20180164827 A KR 20180164827A KR 20200076097 A KR20200076097 A KR 20200076097A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power generation
product gas
amount
generator
efficiency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
KR1020180164827A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102231347B1 (ko
Inventor
이진희
Original Assignee
주식회사 포스코
재단법인 포항산업과학연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코, 재단법인 포항산업과학연구원 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to KR1020180164827A priority Critical patent/KR102231347B1/ko
Publication of KR20200076097A publication Critical patent/KR20200076097A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102231347B1 publication Critical patent/KR102231347B1/ko
Assigned to 주식회사 포스코 reassignment 주식회사 포스코 권리지분의 전부이전등록 Assignors: 포스코홀딩스 주식회사
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06—Energy or water supply
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/38—Removal of waste gases or dust
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/38—Removal of waste gases or dust
    • C21C5/40—Offtakes or separating apparatus for converter waste gases or dust
    • F27D17/004—
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D17/00—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
    • F27D17/10—Arrangements for using waste heat
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F3/00—Measuring the volume flow of fluids or fluent solid material wherein the fluid passes through the meter in successive and more or less isolated quantities, the meter being driven by the flow
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/0205—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/04—Forecasting or optimisation specially adapted for administrative or management purposes, e.g. linear programming or "cutting stock problem"
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G06Q10/063—Operations research, analysis or management
    • G06Q10/0631—Resource planning, allocation, distributing or scheduling for enterprises or organisations
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G06Q10/063—Operations research, analysis or management
    • G06Q10/0635—Risk analysis of enterprise or organisation activities
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q20/00—Payment architectures, schemes or protocols
    • G06Q20/08—Payment architectures
    • G06Q20/14—Payment architectures specially adapted for billing systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Entrepreneurship & Innovation (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Development Economics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • Game Theory and Decision Science (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Accounting & Taxation (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Finance (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 부생가스 수급예측에 기초한 발전출력 제어방법은 부생가스의 발생량과 조업 사용량을 예측하는 단계; 예측한 발생량과 조업 사용량에 기초하여 발전용 가스공급량을 예측하는 단계; 발전기의 효율을 추정하는 단계; 발전 제약조건을 설정하는 단계; 및 예측한 발전용 가스공급량, 발전기 효율 및 발전 제약조건을 반영하여 발전기에 부생가스를 공급하는 단계;를 포함한다.

Description

부생가스 수급예측에 기초한 발전출력 제어장치 및 제어방법 {APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING POWER GENERATION OUTPUT BASED ON PREDICTION OF SUPPLY OF BY-PRODUCT GAS}
본 발명은 부생가스의 수급 예측에 기초하여 발전소의 발전출력을 제어하는 장치 및 방법에 대한 것이다.
제철공정 또는 석유화학공정 등에서는 다량의 부생가스가 발생한다. 예를 들면, 제철공정의 고로에서 발생하는 고로 가스(Blast Furnace Gas, BFG), 코크스 제조과정에서 발생하는 코크스로 가스(Cokes Oven Gas, COG), 제강공정의 전로에서 발생하는 전로 가스(Linz-Donawitz Gas, LDG) 및 파이넥스(Finex) 공정에서 발생하는 파이넥스 가스(Finex Off Gas, FOG) 등의 부생가스가 있다. 제철소에서 발생한 부생가스를 회수하여 제철공정의 에너지원으로 재사용함으로써 전력 사용량을 줄여 원가를 절감할 수 있으며, 부생가스를 발전소의 에너지원으로 사용하여 전력을 생산할 수 있다.
부생가스의 수급 상황은 실시간으로 변동될 수 있는데 종래에는 고로, 코크스로 및 전로 등의 조업에서 발생되는 각종 부생가스들에 대해 가스 발생과 연관되는 일부 변수들과 열풍로 및 각종 압연공정의 가열로 등에서의 가스 사용과 연관되는 일부 변수들을 수신하여 발생량 및 사용량을 경험적으로 예측하였다. 즉, 종래에는 운전원들의 경험적 예측에 의해 부생가스 종류 별 홀더 레벨을 관리하며 홀더 레벨이 중간 부근에서 운전될 수 있도록 부생가스의 밸런스 상태 예측에 따라 운전원들이 개입하여 발전소에 연료 사용 증가 또는 감소를 유선상으로 요청하였다. 종래의 발전소에서는 시스템화된 부생가스의 수급 예측 및 발전기 별 효율에 기반한 발전 가스 분배 방법이 적용되지 않았다. 따라서 발전소의 효율을 증대시키기 위해서는 부생가스의 발생 및 사용 예측 정보를 이용해 실시간으로 발전기에 발전가스를 분배하는 방법을 적용할 필요가 있다.
하기의 선행기술문헌 중에서 특허문헌 1은 제철소 내에 있어서의 가스, 증기 및, 전력의 수급 운용 작업을 지원하는 에너지 수급 운용 가이던스 장치 및 제철소 내의 에너지 수급 운용 방법에 관하여 기재하고 있고, 특허문헌 2는 부생가스, 증기, 전력 등의 에너지 유틸리티 수급 운용 작업을 지원하는 에너지 수급 운용 가이던스 장치 및 제철소내의 에너지 수급 운용 방법에 대하여 기재하고 있다. 그러나 부생가스 수급예측을 기반으로 발전소의 전력 생산이 최대로 되도록 발전가스를 발전기에 분배하는 장치 및 방법에 대해서는 선행기술문헌에 개시되어 있지 않다.
한국 공개특허공보 제10-2016-0086913호 한국 공개특허공보 제10-2012-0057981호
본 발명의 과제는 부생가스의 수급 예측에 기초하여 발전소의 발전출력이 최대가 되도록 발전가스를 분배하는 제어장치 및 방법을 제공하는 것이다. 특히, 복수 개로 운용되는 발전기들에 공급되는 부생가스에 따른 발전기의 효율 및 각 발전기 별 설비 제약조건 등을 고려하여 실시간으로 발전기 별로 공급되는 발전 가스의 양을 최적으로 분배하는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부생가스 수급예측에 기초한 발전출력 제어방법은 부생가스의 발생량과 조업 사용량을 예측하는 단계; 예측한 발생량과 조업 사용량에 기초하여 발전용 가스공급량을 예측하는 단계; 발전기의 효율을 추정하는 단계; 발전 제약조건을 설정하는 단계; 및 예측한 발전용 가스공급량, 발전기 효율 및 발전 제약조건을 반영하여 발전기에 부생가스를 공급하는 단계;를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 부생가스 수급예측에 기초한 발전출력 제어장치는 응용프로그램을 저장한 저장장치; 및 저장장치에 저장된 응용프로그램을 실행하는 중앙처리장치;를 포함한다. 상기 응용프로그램은, 부생가스의 발생량과 조업 사용량을 예측하는 단계; 예측한 발생량과 조업 사용량에 기초하여 발전용 가스공급량을 예측하는 단계; 발전기의 효율을 추정하는 단계; 발전 제약조건을 설정하는 단계; 및 예측한 발전용 가스공급량, 발전기 효율 및 발전 제약조건을 반영하여 발전기에 부생가스를 공급하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 부생가스의 수급 예측에 따라 각 발전기에 공급되는 부생가스의 양을 조절함으로써 각 발전기에서 생산되는 전력의 양이 최대로 되도록 할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에서는 실시간으로 변동되는 부생가스의 수급상태 및 발전설비들의 운영 제약조건을 고려하여 발전기 별 실시간 가스 분배를 수행함으로써 발전기의 발전출력을 최대로 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전출력 제어장치 및 방법이 적용될 수 있는 제철공정에서의 부생가스 수배급에 대한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전출력 제어장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전출력 제어방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전출력 제어방법에서 부생가스 수급예측 단계를 상세하게 보여준다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전출력 제어방법에서 발전용 가스 공급량을 예측하는 단계를 상세하게 보여준다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전출력 제어방법에서 발전기 효율을 추정하는 단계를 상세하게 보여준다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전출력 제어방법에서 제약조건을 설정하는 단계를 상세하게 보여준다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전출력 제어방법에서 홀더 레벨 및 발전출력을 제어하는 단계를 상세하게 보여준다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
본 발명의 일 실시예는 실시간으로 변동되는 부생가스의 수급상태를 예측하고 발전기 별 효율 모델을 기반으로 발전설비의 운전 제한조건들을 감안하여 발전출력이 최대가 될 수 있도록 발전기 별 실시간 가스 분배를 수행하도록 제어하는 장치 및 방법을 제공한다. 이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전출력 제어장치 및 방법이 적용될 수 있는 제철공정에서의 부생가스 수배급에 대한 개념도이다. 제철공정 시스템은 부생가스가 발생되는 고로(121), 코크스로(122), 파이넥스 설비(123), 전로(124)를 포함할 수 있다. 고로 (121)에 철광석과 코크스를 장입해 선철을 제조하는 과정에서 고로 가스(BFG)가 발생되고, 코크스로(122)에서 유연탄을 건류하는 과정에서 코크스로 가스(COG)가 발생된다. 파이넥스(123) 설비에서 파이넥스 가스(FOG)가 발생되며, 제강공장의 전로(124)에 용선을 장입하고 산소를 취입하는 과정에서 전로 가스(LDG)가 발생된다. 각 발생되는 부생가스는 종류에 따라 서로 다른 열량을 가진다. 　
제철공정에서 발생된 부생가스는 제철공정의 조업에 다시 사용될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제철공정에서 발생된 부생가스는 회수되어 제선(131)공정, 화성(132)공정, 제강(133)공정, 압연(134)공정의 에너지원으로 사용될 수 있다. 제선(131)공정은 철광석과 유연탄을 고로에 넣은 뒤 뜨거운 바람을 불어 넣어 쇳물을 만드는 과정으로서, 부생가스를 고로의 열원으로 사용할 수 있다. 화성(132)공정은 석탄을 건류하여 코크스를 제조하는 공정이며, 제강(133)공정은 쇳물에서 불순물을 제거하여 강철을 만드는 공정이며, 압연(134)공정은 철을 강판이나 선재로 만드는 공정으로서, 부생가스를 이들 공정의 에너지원으로 사용할 수 있다.
발생된 부생가스 중 조업에 사용되지 않은 부생가스는 부생가스 홀더(140)에 저장된다. 도 1에서는 설명을 위하여 하나의 부생가스 홀더를 도시하였으나 부생가스의 종류에 따라 각각의 부생가스 홀더를 구비할 수 있다. 예를 들면, 고로 가스(BFG)를 저장하기 위한 고로 가스 홀더, 코크스로 가스(COG)를 저장하기 위한 코크스로 가스 홀더, 파이넥스 가스(FOG)를 저장하기 위한 파이넥스 가스 홀더, 전로 가스(LDG)를 저장하기 위한 전로 가스 홀더를 각각 별도로 구비할 수 있다. 부생가스 홀더(140)는 유틸리티 제어센터(Utility Control Center, UCC)(110)에 연결되어 유틸리티 제어센터(110)로부터 홀더레벨 제어신호를 수신할 수 있다. 부생가스 홀더(140)는 홀더레벨 제어신호에 따라 부생가스 홀더(140)에 저장되는 부생가스의 양을 제어할 수 있다.
발전소(150)는 부생가스 홀더(140)에 연결되어 발전에 필요한 부생가스를 공급받는다. 발전소(150)에 공급되는 부생가스의 양은 부생가스 홀더(140)의 레벨을 조절함으로써 조정할 수 있다. 발전소(150)는 공급받은 부생가스를 혼합하여 사용할 수 있으며, 혼합된 부생가스를 연소하여 가스터빈에서 전력을 생산할 수 있고, 또한 가스터빈에서 발생된 폐열을 회수보일러로 회수하여 증기를 생산하고, 증기로 스팀터빈을 가동하여 전력을 생산할 수 있다. 발전소(150)는 유틸리티 제어센터(110)에 연결되어 유틸리티 제어센터(110)로부터 발전출력 제어신호를 수신할 수 있다. 발전소(150)는 발전출력 제어신호에 따라 발전소의 출력을 제어한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전출력 제어장치의 블록도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 발전출력 제어장치는 도 1에서 도시한 유틸리티 제어센터(110)로 구현될 수 있으며, 유틸리티 제어센터(110)는 중앙처리장치(111), 디스플레이(112), 입력장치(113), 기억장치(114)를 포함할 수 있다. 중앙처리장치(111)는 프로세서를 포함하고 있어 연산처리 능력을 가지며, 기억장치(114)에 저장된 프로그램을 실행할 수 있다. 디스플레이(112)는 도 1에 도시된 제철공정 시스템을 표시할 수 있으며, 입력장치(113)는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전출력 제어장치의 동작과 발전출력 제어방법의 수행을 위해 필요한 데이터를 입력할 수 있다. 기억장치(114)는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전출력 제어방법을 수행하기 위한 응용 프로그램(115)을 포함할 수 있다. 응용 프로그램(115)은 부생가스 발생예측 및 부생가스 사용예측을 위한 알고리즘을 포함하여 부생가스 발생예측과 부생가스 사용예측의 차이에 의해 발전소 및 홀더에서 운용할 수 있는 가스량을 결정할 수 있다. 운용 가스량을 기반으로 발전기 별 효율과 홀더/발전설비 제약조건을 만족하도록 홀더 레벨 제어 및 발전소 출력제어를 수행한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 발전출력 제어방법은 도 3 내지 도 8을 참조하여 아래에서 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전출력 제어방법의 흐름도이다. 첫 번째 단계(310)는 부생가스 수급예측 단계로서 실시간으로 발생량 및 사용량을 예측하는 단계이다. 두 번째 단계(320)는 발전 가능한 가스량을 추정하는 단계로서 유량계 오차를 보정하여 실제 발전에 사용되는 가스량을 산출하는 단계이다. 세 번째 단계(330)는 발전기 별 효율을 계산하는 단계로서 발전기 별 입력되는 부생가스의 종류 및 유량에 따라 효율을 계산하는 단계이다. 네 번째 단계(340)는 발전설비 및 홀더설비의 운전 제약조건을 분석하여 제약조건식으로 변환하는 단계이다. 다섯 번째 단계(350)는 홀더 및 발전기로 분배되는 가스의 양을 결정하고 시간 구간 별로 나누어 최종 분배되는 가스량을 제어하는 단계이다. 각각의 단계는 도 4 내지 도 8을 참조하여 아래에서 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전출력 제어방법에서 부생가스 수급예측 단계(310)를 상세하게 보여준다. 부생가스 수급예측 단계(310)는 부생가스 발생예측 단계(311)와 부생가스의 조업 사용예측 단계(312)를 포함한다. 부생가스 발생예측 단계(311)는 부생가스 종류에 따라 각각 다른 발생예측 알고리즘을 사용할 수 있다. 예를 들면, 전로 가스 발생 예측을 위하여 한국 특허번호 10-1819389 (전로부생가스 회수 예측 장치 및 방법)에 개시되어 있는 알고리즘을 사용할 수 있다. 부생가스의 조업 사용예측 단계(312)는 조업 공정에 따라 각각 다른 사용예측 알고리즘을 사용할 수 있다. 부생가스 수급예측 단계(310)는 부생가스 발생 공정 및 부생가스 사용 공정에서 실시간으로 부생가스의 발생량 및 사용량을 예측한다. 부생가스의 발생공정 및 사용공정의 에너지 발생/사용 특성에 따라 데이터 기반의 인공지능 방법 및 공정진행에서 발생되는 이벤트 신호를 수신 받아 로직화 하는 방법 등으로 알고리즘을 구성할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전출력 제어방법에서 발전용 가스 공급량을 예측하는 단계(320)를 상세하게 보여준다. 발전용 가스 공급량을 예측하는 단계(320)는 발전 가능한 가스량을 추정하는 단계로서, 가스별 발전 가능량을 계산하는 단계(321), 발전 가능량을 예측하는 단계(323), 가스별 발전용 가스 공급량을 예측하는 단계(324)를 포함한다. 가스별 발전 가능량을 계산하는 단계(321)는 가스의 발생예측량과 사용예측양의 차이를 계산하여 가스별 발전 가능량을 구할 수 있다. 발전 가능량을 예측하는 단계(323)는 실시간 유량보정 모델(322)을 사용하여 예측된 발생량과 사용량의 유량계 오차를 보정하여 실제 발전에 사용되는 가스량을 예측한다. 실제 유량계는 정확하지 않으므로 발생량 및 사용량과 홀더 레벨 변화율을 함께 이용하여 실시간으로 발생량 또는 사용량 보정계수를 찾거나 공정 별 에너지 발생량 대비 공정 별 에너지 사용량을 입력으로 하여 홀더 레벨을 모델링 하는 방법으로 발전 가능한 가스량을 구할 수 있다. 가스별 발전용 가스 공급량을 예측하는 단계(324)는 계산된 가스별 발전 가능량과 보정된 발전 가능량을 기초로 가스별 발전용 가스 공급량을 예측한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전출력 제어방법에서 발전기 효율을 추정하는 단계(330)를 상세하게 보여준다. 발전기 효율을 추정하는 단계(330)는 발전기 별 입출력 인자를 분석(331)하고 발전 운전효율 추정 모델(332)를 사용하여 입력되는 부생가스의 종류 및 유량에 따라 발전기의 효율을 계산한다. 부생가스 별 정해진 열량계수를 이용해서 발전기 별 효율을 구하는 방법과 입력되는 부생가스 조건 별로 데이터 기반의 학습알고리즘 등을 이용하여 효율을 계산하는 방법이 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전출력 제어방법에서 제약조건을 설정하는 단계(340)를 상세하게 보여준다. 제약조건을 설정하는 단계(340)는 발전기 가동정보(341)와 홀더 가동정보(342)로 부터 발전설비 및 홀더설비의 운전 제약조건을 분석하여 제약 조건식으로 변환하는 단계(343)을 포함한다. 발전일 실시예에서 발전기 가동정보(341)는 발전 출력에 관한 정보일수 있다. 발전 출력은 여러 가지 변수들 (예를 들면, 버너의 최소 연소량, 질소산화물 배출량, 발전기의 안정성 등)을 고려하여 설정할 수 있다. 홀더 가동정보(342)는 홀더 레벨에 관한 정보일 수 있다. 홀더 레벨의 제어 범위를 설정할 수 있으며, 예를 들면 홀더의 안정성을 고려하여 홀더 레벨을 20%-90%의 범위로 제어하도록 설정할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전출력 제어방법에서 홀더 레벨 및 발전출력을 제어하는 단계(350)를 상세하게 보여준다. 홀더 레벨 및 발전출력을 제어하는 단계(350)에서는 먼저 발전용 가스 공급량을 예측하는 단계(320), 발전기 효율을 추정하는 단계(330), 제약조건을 설정하는 단계(340)로부터 발전용 가스 공급량, 발전기 효율, 제약조건에 관한 정보를 받아 부생가스 수배급 시스템의 운용전략을 수립한다(351). 홀더 별, 발전 호기 별로 운전 특성이 다르므로 실제 설비 사양 및 운전원들의 의견을 충분히 반영하여 설비의 운전 범위를 설정한다. 운용 전략에 따라 홀더 및 발전기로 분배되는 부생가스의 양을 결정(352, 353)하고 시간 구간 별로 나누어 최종 홀더 레벨 변화량과 발전기로 분배되는 가스량을 제어하는 단계(354, 355)로 구성된다. 홀더/발전설비의 안정성, 운전의 편이성 및 발전효율에 따른 경제성을 모두 고려한 목적함수 및 제약조건들을 반영하여 홀더레벨/발전출력을 제어한다(356).
상기한 바와 같이 작용하는 본 발명에 의하면, 실시간으로 변동되는 부생가스의 수급상태 예측 및 실시간 발전기 별 효율 모델을 기반으로 발전설비의 운전 제한조건들을 감안하여 발전출력이 최대가 될 수 있는 발전기 별 실시간 가스 분배를 수행함으로써 부생가스 수배급 운전을 최적화할 수 있다. 이를 통해 부생가스 별 수급 불균형에 따른 방산을 저감하는 효과와 경제적인 발전 분배를 함으로써 동일한 입력 가스량 대비 발전출력을 증대할 수 있으므로 수전 비용을 절감하는 데 크게 기여할 수 있다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다. 즉, 상기의 일 실시예는 본 발명의 개념이 제철공정에서 발생되는 부생가스를 사용하여 발전하는 시스템에 적용되는 사례에 한정하여 설명하였으나 본 발명의 적용범위는 이에 한정되지 않으며 부생가스가 발생되는 다른 시스템에도 적용될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 개념은 부생가스가 발생하는 석유화학공정 등에도 적용될 수 있다.
110: UCC
121: 고로
122: 코크스로
123: 파이넥스
124: 전로
131: 제선
132: 화성
133: 제강
134: 압연
140: 부생가스 홀더
150: 발전소

Claims (10)

  1. 부생가스를 사용한 전력 생산을 제어하는 방법에 있어서,
    부생가스의 발생량과 조업 사용량을 예측하는 단계;
    예측한 발생량과 조업 사용량에 기초하여 발전용 가스공급량을 예측하는 단계;
    발전기의 효율을 추정하는 단계;
    발전 제약조건을 설정하는 단계; 및
    예측한 발전용 가스공급량, 발전기 효율 및 발전 제약조건을 반영하여 발전기에 부생가스를 공급하는 단계;
    를 포함하는 부생가스 수급예측에 기초한 발전출력 제어방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 발전용 가스공급량을 예측하는 단계는 실시간 유량 보정 모델을 이용하여 예측한 발생량과 조업 사용량을 보정하는 단계를 포함하는 부생가스 수급예측에 기초한 발전출력 제어방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 발전기의 효율을 추정하는 단계는 발전 효율 추정 모델을 이용하여 발전기의 효율을 추정하는 부생가스 수급예측에 기초한 발전출력 제어방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 발전 제약조건을 설정하는 단계는 발전기의 가동 정보와 부생가스를 저장하는 홀더의 가동정보를 설정하는 단계를 포함하는 부생가스 수급예측에 기초한 발전출력 제어방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 발전기의 가동 정보와 상기 홀더 가동정보는 발전 출력 정보와 홀더 레벨 정보를 각각 포함하는 부생가스 수급예측에 기초한 발전출력 제어방법.
  6. 부생가스를 사용한 전력생산을 제어하는 장치에 있어서,
    응용프로그램을 저장한 저장장치; 와
    저장장치에 저장된 응용프로그램을 실행하는 중앙처리장치;를 포함하고, 상기 응용프로그램은,
    부생가스의 발생량과 조업 사용량을 예측하는 단계;
    예측한 발생량과 조업 사용량에 기초하여 발전용 가스공급량을 예측하는 단계;
    발전기의 효율을 추정하는 단계;
    발전 제약조건을 설정하는 단계; 및
    예측한 발전용 가스공급량, 발전기 효율 및 발전 제약조건을 반영하여 발전기에 부생가스를 공급하는 단계;
    를 포함하는 부생가스 수급예측에 기초한 발전출력 제어장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 발전용 가스공급량을 예측하는 단계는 실시간 유량 보정 모델을 이용하여 예측한 발생량과 조업 사용량을 보정하는 단계를 포함하는 부생가스 수급예측에 기초한 발전출력 제어장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 발전기의 효율을 추정하는 단계는 발전 효율 추정 모델을 이용하여 발전기의 효율을 추정하는 부생가스 수급예측에 기초한 발전출력 제어장치.
  9. 제6항에 있어서, 상기 발전 제약조건을 설정하는 단계는 발전기의 가동 정보와 부생가스를 저장하는 홀더의 가동정보를 설정하는 단계를 포함하는 부생가스 수급예측에 기초한 발전출력 제어장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 발전기의 가동 정보와 상기 홀더 가동정보는 발전 출력 정보와 홀더 레벨 정보를 각각 포함하는 부생가스 수급예측에 기초한 발전출력 제어장치.
KR1020180164827A 2018-12-19 2018-12-19 부생가스 수급예측에 기초한 발전출력 제어장치 및 제어방법 Active KR102231347B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180164827A KR102231347B1 (ko) 2018-12-19 2018-12-19 부생가스 수급예측에 기초한 발전출력 제어장치 및 제어방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180164827A KR102231347B1 (ko) 2018-12-19 2018-12-19 부생가스 수급예측에 기초한 발전출력 제어장치 및 제어방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200076097A true KR20200076097A (ko) 2020-06-29
KR102231347B1 KR102231347B1 (ko) 2021-03-24

Family

ID=71400891

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180164827A Active KR102231347B1 (ko) 2018-12-19 2018-12-19 부생가스 수급예측에 기초한 발전출력 제어장치 및 제어방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102231347B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113652518A (zh) * 2021-07-29 2021-11-16 北京首钢股份有限公司 转炉及其转炉煤气柜煤气储量的预测方法、预测系统
EP4270276A4 (en) * 2020-12-22 2024-02-28 JFE Steel Corporation ENERGY OPERATION ASSISTANCE DEVICE, ENERGY OPERATION ASSISTANCE METHOD AND METHOD FOR OPERATING A STEEL MILL

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120057981A (ko) 2010-11-29 2012-06-07 현대제철 주식회사 Ｌｄｇ 홀더의 레벨 예측 방법
KR20160086913A (ko) 2013-12-16 2016-07-20 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 에너지 수급 운용 가이던스 장치 및 제철소 내의 에너지 수급 운용 방법
KR101819389B1 (ko) * 2016-12-20 2018-01-16 주식회사 포스코 전로부생가스 회수 예측 장치 및 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120057981A (ko) 2010-11-29 2012-06-07 현대제철 주식회사 Ｌｄｇ 홀더의 레벨 예측 방법
KR20160086913A (ko) 2013-12-16 2016-07-20 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 에너지 수급 운용 가이던스 장치 및 제철소 내의 에너지 수급 운용 방법
KR101819389B1 (ko) * 2016-12-20 2018-01-16 주식회사 포스코 전로부생가스 회수 예측 장치 및 방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4270276A4 (en) * 2020-12-22 2024-02-28 JFE Steel Corporation ENERGY OPERATION ASSISTANCE DEVICE, ENERGY OPERATION ASSISTANCE METHOD AND METHOD FOR OPERATING A STEEL MILL
CN113652518A (zh) * 2021-07-29 2021-11-16 北京首钢股份有限公司 转炉及其转炉煤气柜煤气储量的预测方法、预测系统
CN113652518B (zh) * 2021-07-29 2023-01-06 北京首钢股份有限公司 转炉及其转炉煤气柜煤气储量的预测方法、预测系统

Also Published As

Publication number Publication date
KR102231347B1 (ko) 2021-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhao et al. A MILP model concerning the optimisation of penalty factors for the short-term distribution of byproduct gases produced in the iron and steel making process
Zhao et al. Optimal scheduling of a byproduct gas system in a steel plant considering time-of-use electricity pricing
KR101771985B1 (ko) 에너지 수급 운용 가이던스 장치 및 제철소 내의 에너지 수급 운용 방법
JP5178242B2 (ja) エネルギー貯蔵装置の運転計画作成方法および運転計画作成装置
JP7028272B2 (ja) 製鉄所におけるエネルギー運用条件の最適計算方法、製鉄所におけるエネルギー運用条件の最適計算装置、及び製鉄所の操業方法
CN110889549B (zh) 考虑人体舒适度的综合能源系统多目标优化调度方法
Wei et al. A MINLP model for multi-period optimization considering couple of gas-steam-electricity and time of use electricity price in steel plant
CN112215464A (zh) 一种多工况下高炉煤气的预测平衡调度系统
Tsioumas et al. A novel control strategy for improving the performance of a nearly zero energy building
JP7205669B1 (ja) エネルギー需給運用ガイダンス装置およびそのシステム、最適化計算サーバ装置および最適化計算サーバ装置用プログラム、ガイダンス端末装置およびガイダンス端末装置用プログラム、ならびに、事業所内のエネルギー需給運用方法およびエネルギー需給運用プログラム
Dettori et al. Neural network-based modeling methodologies for energy transformation equipment in integrated steelworks processes
KR102231347B1 (ko) 부생가스 수급예측에 기초한 발전출력 제어장치 및 제어방법
JP2005055997A (ja) 鉄鋼生産工場の操業最適化方法
CN104977911A (zh) 一种提高钢铁能源利用率的在线能源分配控制方法
KR102914228B1 (ko) 에너지 수급 운용 가이던스 장치 및 제철소 내의 에너지 수급 운용 방법
JP6593000B2 (ja) エネルギー需給計画装置及びプログラム
JP2022006742A (ja) 炉稼働管理装置、炉稼働管理方法、および炉稼働管理プログラム
JP2021005311A (ja) エネルギー運用支援装置及びエネルギー運用支援方法
Dettori et al. Optimizing integrated steelworks process off-gas distribution through economic hybrid model predictive control and echo state networks
CN116745785A (zh) 能量运用辅助装置、方法及钢铁厂的操作方法
JP3797953B2 (ja) 火力発電プラントの制御装置及び運転支援システム並びに運転支援サービス方法
JPH0844403A (ja) エネルギー需給調整方法
TWI755986B (zh) 能源運用支援裝置，能源運用支援方法及煉鋼廠的運轉方法
JP7670252B1 (ja) エネルギー運用支援システム、情報処理装置、情報出力装置、エネルギー運用装置、エネルギー運用支援方法およびエネルギー運用方法
CN120450149A (zh) 一种煤气柜调控优化方法、装置、设备及存储介质

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

St.27 status event code: A-0-1-A10-A12-nap-PA0109

PA0201 Request for examination

St.27 status event code: A-1-2-D10-D11-exm-PA0201

D13-X000 Search requested

St.27 status event code: A-1-2-D10-D13-srh-X000

D14-X000 Search report completed

St.27 status event code: A-1-2-D10-D14-srh-X000

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-3-3-R10-R18-oth-X000

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-3-3-R10-R18-oth-X000

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-3-3-R10-R18-oth-X000

PE0902 Notice of grounds for rejection

St.27 status event code: A-1-2-D10-D21-exm-PE0902

E13-X000 Pre-grant limitation requested

St.27 status event code: A-2-3-E10-E13-lim-X000

P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

P13-X000 Application amended

St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000

PG1501 Laying open of application

St.27 status event code: A-1-1-Q10-Q12-nap-PG1501

E90F Notification of reason for final refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

St.27 status event code: A-1-2-D10-D21-exm-PE0902

P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

P13-X000 Application amended

St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-3-3-R10-R18-oth-X000

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

St.27 status event code: A-1-2-D10-D22-exm-PE0701

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

St.27 status event code: A-2-4-F10-F11-exm-PR0701

PR1002 Payment of registration fee

St.27 status event code: A-2-2-U10-U11-oth-PR1002

Fee payment year number: 1

PG1601 Publication of registration

St.27 status event code: A-4-4-Q10-Q13-nap-PG1601

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000

PN2301 Change of applicant

St.27 status event code: A-5-5-R10-R11-asn-PN2301

PN2301 Change of applicant

St.27 status event code: A-5-5-R10-R14-asn-PN2301

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 4

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000

P22-X000 Classification modified

St.27 status event code: A-4-4-P10-P22-nap-X000

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 5

R18 Changes to party contact information recorded

Free format text: ST27 STATUS EVENT CODE: A-5-5-R10-R18-OTH-X000 (AS PROVIDED BY THE NATIONAL OFFICE)

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000

R18 Changes to party contact information recorded

Free format text: ST27 STATUS EVENT CODE: A-5-5-R10-R18-OTH-X000 (AS PROVIDED BY THE NATIONAL OFFICE)

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 6

U11 Full renewal or maintenance fee paid

Free format text: ST27 STATUS EVENT CODE: A-4-4-U10-U11-OTH-PR1001 (AS PROVIDED BY THE NATIONAL OFFICE)

Year of fee payment: 6