감시분석·출력예측·안전도해석 기술로 구성··· 에너지전환 정책에 부응
[일렉트릭파워 이재용 기자] 한국전력(사장 김종갑)은 재생에너지 접속대기를 완전 해소하기 위한 전력그리드 부사장을 팀장으로 하는 재생에너지 특별대책 전담조직을 신설했다. 선제적 계통보강 체계로 전환하고 신재생협회 등 유관기관과 소통강화로 현장 애로사항을 적극 발굴해 신속히 해소한다는 계획이다.
재생에너지 접속신청이 예상되는 지역에 미리 송전망을 건설하고, 망 정보공개 확대와 접속용량 증대를 위한 제도개선 등을 시행해 계통현안을 해결하고 사장이 매월 진행상황을 점검할 예정이다.
신재생에너지 중 태양광은 배전계통에 연계되기도 하고, 대규모 발전설비인 풍력은 송전계통에 연계된다. 하지만 급격한 신재생에너지의 증가는 출력제한으로 이어질 수 있고, 전력품질에도 영향을 미친다.
때문에 신재생에너지 계통연계 급증에 따라 전력계통의 안정적인 운영은 필수적이다.
한전에선 급격하게 증가하는 제주지역 신재생에너지에 따른 전력계통의 안정적 운영을 위해 신재생에너지 감시운영시스템을 개발해 적용하고 있다.
신재생에너지 증가와 계통연계
2016년 1MW 신재생에너지 계통접속보장제도에 따라 신재생에너지계통연계가 급증하고 있다.
국제에너지기구 IAEA에서 발간한 ‘신재생에너지계통 연계 비중에 따른 계통영역 및 대책’에는 신재생에너지연계비중에 대한 영향을 3단계로 구분하고 있다.
1단계는 신재생에너지 비율이 0~3%를 차지하며 송전계통에는 큰 영향이 없지만 배전계통에 국지적인 영향이 발생할 수 있다고 설명했다. 2단계(3~15%)에선 송전계통에 운영상 제약이 발생할 수 있고, 감시 및 예측의 필요성이 제기된다. 3단계(15~25%)에선 높은 불확실성과 변동성으로 인해 유연성 자원의 확대가 중요해진다. 마지막으로 4단계(25~30%)에선 신재생에너지 출력변동성이 계통안정도에 심각한 영향을 미치는 단계로 계통보강 및 전력계통이 중요해진다.
우리나라는 2020년 현재 1단계와 2단계 사이에 있으며, 2030년에는 3단계에 도달할 것으로 예상된다.
제주도의 전력계통 수급은 965MW며, 신재생에너지 연계용량은 풍력(290MW), 태양광(310MW) 등 총 608MW(34%)의 신재생에너지가 연계돼 높은 편에 속한다. 제주화력 등 발전기 763MW(43%), 400MW(23%)의 HVDC가 운영 중이며, 총 1,771MW로 806MW의 발전력 과다를 보이고 있다.
제주도는 신재생에너지 공급과잉을 예방하기 위해 신재생에너지 출력제어를 시행하고 있다. 2015년 3회에 불과했던 출력제어는 2020년 44회의 출력제어를 시행한 바 있으며, 이런 추세라면 제주카본프리아일랜드 계획인 2030년에는 4GW의 신재생에너지가 설치돼 연간 1,934회의 출력제어가 시행될 것이라는 예상이다.
전력계통 안정적 운영 위한 감시운영시스템
한전에서는 급격하게 증가하는 제주지역 신재생에너지에 따른 전력계통의 안정적 운영을 위해 신재생에너지 감시운영시스템을 개발해 적용하고 있다.
신재생에너지 감시운영시스템은 ▲신재생에너지의 출력데이터 취득 및 운전특성 분석을 시행하는 감시분석 기술 ▲신재생에너지 출력을 사전에 예측해 운영에 반영하기 위한 출력예측기술 ▲신재생에너지 출력변동성이 전력계통에 미치는 영향을 평가하는 안전도 해석기술로 구성돼 있다.
신재생에너지 감시운영 시스템의 주요 구성은 한전의 SCADA 및 다스시스템으로부터 전력계통 운영데이터와 신재생에너지 출력데이터를 취득해 대규모 신재생에너지 내연 신재생에너지 및 내연발전 HVDC 등 계통운영 설비에 대한 정밀측정장비를 구축해 1초 단위로 취득된 자료를 분석한다.
또 신재생에너지 출력데이터 및 기상예측 데이터를 기반으로 풍력 및 태양광 발전에 대한 향후 6시간 및 7일 간의 출력 예측을 수행하며 최종적으로 신재생에너지 출력분석 자료 및 출력 예측자료를 이용한 전력계통 안정도를 평가한다.
신재생에너지 출력예측시스템은 기상예측정보와 신재생에너지 과거 출력정보를 기반으로 변동성 신재생에너지 풍력 및 태양광 발전에 대한 단기 6시간, 중기 2일, 장기 7일에 출력예측을 수행중이며, 개발기술은 육지계통으로 확대 적용할 계획이다.
신재생에너지 연계계통 안전도 평가시스템은 신재생에너지 출력데이터 및 예측데이터를 기반으로 신재생에너지 연계계통에 대한 과부하 및 과전압 평가를 시행한다. 이런 안정도 평가를 통해 신재생에너지에 출력변동을 고려한 안정적인 전력계통 운영에 목적으로 두고 있으며, 개발기술은 향후 신재생에너지의 합리적인 수용한계를 도출해 적용가능하다.
한전 전력연구원 관계자는 신재생에너지 연계비중이 높은 제주지역에 신재생에너지 감시운영시스템을 현장 적용했으며, 전남·북 지역에 신재생에너지 감시운영시스템을 확대·적용할 예정이라고 향후 계획에 대해 설명했다.
한전의 신재생에너지 감시운영시스템 적용으로 정부의 신재생에너지 확대정책에 적극 부응하고 신재생에너지의 출력변동성에 대응해 전력계통 안정적 운영이 가능할 것으로 기대된다.