[제7회] 제5차 신재생에너지 기본계획(전략5_2)

이번 글에서는 지난번 글에 이어 제5차 신재생에너지 기본계획의 추진전략 중 다섯 번째

[인프라 혁신] 계통 보강 및 운영관리 체계 정비에 관한 세부내용에 대해 계속해서 알아보도록 하겠습니다.

 

2. 안정적 계통 운영을 위한 신재생에너지 운영관리 체계 구축

 

(1) 재생에너지 변동성 대응을 위한 계통 복원력(Resilience) 강화

• 재생에너지 변동성 확대에 따라 계통 복원력이 약화되지 않도록 재생에너지의

      예측˙제어 능력을 강화하고, 유연성˙관성 자원 확보

     * 계통 복원력 : 전력 계통 내에 돌발적인 고장 발생 시 안정상태를 회복하는 능력

     * IEA : 변동성 재생에너지 비중 15% 이상(Phase 3~6)에서 출력 예측시스템, 유연성

              자원 확대, 계통관성 유지의 중요성 강조

 

[자가 출력 조정] 신재생에너지 자체적으로 가상발전소(VPP)를 구성해 발전량을 사전 입찰하고,

출력 조정 가능토록 하여 변동성에 대응

 * VPP(Virtual Power Plant) : 다양한 소규모 분산자원을 통합해 한 발전기처럼 운영

 * 대상(案) : 단일 규모 20MW 초과 또는 중개사업자가 모집한 20MW 초과 자원

 - 중앙급전 가능한 신재생에너지에 대해서는 발전량 입찰 시 용량요금 지급, 급전지시로

   출력 제어 시 제어량에 대해 기회비용 보상 추진

 * 중앙급전 가능 신재생에너지 : 신재생에너지의 발전출력을 미리 예측하여 입찰한 후, 

                                          계통운영자의 급전지시에 따라 출력을 조정할 수 있는 자원

 

[유연성] 재생에너지 변동성으로 인한 돌발적인 계통 악화 상황에도 빠르게 대응할 수 있는

ESS, 양수, 가스터빈 등 유연성 자원 확보

 - 실시간·보조 서비스 시장을 통해 유연성 자원이 주파수 조정·예비력 제공 등 전력계통

   신뢰도 유지에 기여하는 경우 적정가치 보상

 * (실시간 시장) 전력시장의 가격결정을 1시간 단위에서 5~15분 단위로 단축하여 실제

                    수급여건을 반영하여 전력 가치를 산정

 * (보조 서비스 시장) ESS·DR 등 신규 유연성 자원이 석탄·LNG 등 기존 자원과 경쟁을 통해

                          보상받는 체계

 

[계통 관성] 예측·제어 능력, 유연성 자원 확보에도 불구하고, 불시고장 시에 대비

안정적 계통운영에 필요한 관성 자원 확보 강화

 * 계통운영자가 일정 수준 이상의 관성 자원을 확보하도록 계통신뢰도 기준 강화

 

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<변동성 재생에너지 확대 단계별 과제>

□ IEA는 전통적인 전력계통에 변동성 재생에너지(VRE)를 수용하는 과정에서 단계별

    도전과제에 대해 정책 제언('17년)

    * VRE : Variable Renewable Energy

 ○ 재생에너지의 성공적인 전력계통 연계를 위해서는 향후 VRE 비중에 따라 도적 과제

     해소를 위한 전략 및 계획 수립 필요

구분	VRE비중	전력계통 특징	도전과제
1단계	3% 이내	☞ VRE가 전체 계통에 미치는 영향 없음  - VRE의 계통영향이 거의 없는 상황  - 접속점 근처 국지적 계통에 일부 영향	- Grid Code에 추가사항 고려 - 국지적 계통영향 검토
2단계	3~15%	☞ VRE에 의한 영향 인지  - 계통운영자가 VRE 용량으로 인한 영향을 인식  - VRE 수용을 위해 계통운영 패턴의 변화	- 혼잡관리 & Grid Code 개선 - 출력예측 시스템 도입 검토 - VRE를 고려한 급전계획
3단계	15~25%	☞ 유연성에 대한 우선 고려  - 높은 불확실성과 변동성으로 유연성 자원 중요  - 순부하 변동성 확대 및 빈번한 역조류 발생	- 출력예측 시스템 - 유연성 자원의 확대 - 송전-배전 운영자간 협조
4단계	25~50%	☞ 전력계통 안정도의 중요성 증대  - VRE가 수요의 100%를 담당하는 시간 발생  - VRE가 계통 안정도에 영향을 미치는 상황  - 넓은 범위의 계통 보강, 복원력 강화요구	- 계통관성 확보가 최우선 과제 - VRE의 계통신뢰도 기여
5단계	-	☞ VRE 발전이 구조적으로 남아도는 상태  - 수요초과 공급 및 대규모 출력제어(Curtailment) 발생	- 최종소비 부문의 전기화 - 장주기 공급 과잉 및 부족
6단계	-	☞ VRE 공급과 수요간 계절적 불균형  - 계절에 따라 수급부족 현상 발생  - 저장장치 & 수요반응 가능량을 초과한 공급부족 발생	- 전력의 변환/저장 기술    (Gas & Hydrogen) - 계절수요 저장수단

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(2) 안정적 계통운영을 위한 신재생에너지 관제 인프라 통합

• 계통운영자가 날씨·수요·고장 등 변화에 신속하게 대응할 수 있도록 전력 유관기관의

      신재생에너지 관제 인프라를 통합˙연계

 

[통합관제시스템] 신재생에너지 발전량 실시간 감시·자동 예측·원격제어 등이 가능하도록

한전·전력거래소·에너지공단 間 통합관제시스템 구축

 * 전국 계통 신재생에너지 통합관제(예측) 시스템 구축('21년 운영 예정) :

   (1단계, '20.03~12) 예측 알고리즘, 시각화 및 시스템 개발

   (2단계, '21.1~'22.6) 시운전 및 시스템 최적화

 

[스마트인버터] 관제시스템과 연계하여 신재생에너지 상태˙제어신호를 양방향으로 전달하고

출력 제어할 수 있는 스마트인버터 의무화

 * (기존) 단순 전력 변환(DC→AC) → (스마트化) 출력·전압 제어·고장 지원 등 수행

 * 스마트인버터 표준화·도입 및 전력계통 관련 제도 정비 등 추진(~'24.11)

 

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<신재생에너지 출력 제어·예측시스템 운영방안>

① 풍속, 일사량 등 기상정보 → 발전단지별 발전량 예측

② 발전소별 정보를 토대로 전국·지역별 발전량 예측 및 분석

③ 재생에너지 출력에 대한 실시간 계측 및 분석

④ 전력계통 안정을 위해 EMS와 연계하여 재생에너지 출력 제어

[신재생에너지 통합관제시스템 개요도]

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