한국전력(대표이사 사장 정승일)이 재생에너지 발전의 전력계통 수용성을 제고할 수 있는 기술 개발 및 실증에 550억 원을 투자한다.

이번 기술 개발은 제주도에서 발생하고 있는 고질적인 재생에너지 출력제어 문제를 해소하기 위해 추진되며, 2022년부터 2025년까지 4년간 총 550억 원을 투입할 예정이라고 밝혔다.

특히, 출력제어량을 최대 100MW 억제 가능한 기술 개발을 통해 제주도 뿐만 아니라, 향후 전국 단위로 재생에너지의 효율적 확대 및 탄소중립 실현에 기여할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

■ 제주도 재생에너지 현안
최근 제주도에서는 재생에너지 발전 비중이 증가함에 따라 태양광발전량이 많은 낮 시간대에 전력수요보다 전체 발전량이 초과하는 과잉 상황이 지속 발생되고 있다.

이로 인해 재생에너지 발전을 인위적으로 감축(출력제어)해야 하는 횟수가 대폭 증가해 탄소중립 실현을 위한 재생에너지 확대에 장애 요인으로 작용하고 있다.
 (‘15년 대비 ‘20년 25배 ↑) 

연도별 출력제어 횟수는 2015년 대비 2020년 현재 25배 증가했다.

실제 출력제어 횟수는 ▲2015년 3회 ▲2016년 6회 ▲2017년 14회 ▲2018년 15회 ▲2019년 46회 ▲2020년 77회에 달한다.

향후 재생에너지 발전 비중이 증가할수록 출력제어 규모는 확대될 것으로 예상되어, 근본적인 대책 마련이 요구되고 있다.

■ 기술 개발 주요 내용
이번 재생에너지 수용성 증대를 위한 기술 개발의 내용은 ▲계통 안정성 문제 해소를 위해 전력계통에 관성(회전력)을 공급하는 기술 ▲재생에너지 발전량 예측정확도 향상 및 출력제어 기술 ▲주파수 조정 및 선로 과부하 해소 등 ESS 다목적 활용기술의 3가지로 구분할 수 있다.

먼저 전력계통에 관성(회전력)을 공급하는 기술이란 재생에너지 발전설비는 회전력이 아닌 인버터 방식(직류)이어서 교류기반 계통에 확대 적용하기에는 한계가 있다.

즉, 재생에너지의 비중이 낮을 때에는 문제가 없으나, 일정 수준 이상으로 높아지면 관성 부족 등의 계통 안정성 문제로 계통에 접속할 수 없게 된다. 

이런 문제를 해소하기 위해 계통에 별도의 회전력(관성)을 공급할 수 있는 플라이휠(FlyWheel) 동기조상기 운영 및 인버터의 주파수응동(Fast Frequency Response) 제어기술의 개발을 추진한다.
재생에너지 발전량 예측정확도 향상 및 출력제어 기술로 출력제어량을 최소화할 수 있으며, 전력망에서의 재생에너지 수용력을 높일 수 있다.

재생에너지 발전량 예측정확도 향상 및 출력제어 기술을 개발해 출력제어량과 송배전망 건설을 최소화함으로써, 경제적으로 재생에너지 보급이 확대될 수 있도록 추진한다.

ESS 다목적 활용 기술은 주파수 급락을 막기 위해 설치된 ESS 다목적 활용 기술은 주파수조정용 ESS를 특정 송전선로에 풍력ㆍ태양광발전이 집중시, 이를 흡수(충전)하여 송전선로의 과부하를 해소할 수 있다.

ESS 다목적 활용기술을 개발하여 재생에너지의 간헐적 과부하를 해소하기 위한 대규모 설비를 투자하는 대신, ESS를 활용해 비용 효과적으로 재생에너지를 확대할 수 있도록 추진할 수 있다.

■ 향후 일정과 계획은?

이러한 기술개발을 위해 한전은 2022년 1월까지 공개모집을 통해 공동연구할 협력 기관을 선정하고, 2022년 2월부터 본격 착수해 2023년까지 핵심기술을 확보한다는 일정이다.

2024년에는 서제주·한림 지역에서 현장 실증, 2025년 제주 전체 계통으로 확대하고, 이후에는 육지계통에도 순차적으로 적용한다는 계획이다.

한전 관계자는 “향후 전국적으로 신재생 전원비중이 높아질 때 예상되는 문제들을 극복하고 계통 관성 및 안정성 확보와 신재생 전원 활용을 극대화하는데 금번 기술 개발이 중요한 의미를 갖는다”고 설명했다.

한전은 기술 개발뿐만 아니라 출력제어 시간대에 전력수요를 확대하는 방안도 함께 마련하는 등 정부와 출력제어 시간대로 수요를 이전하기 위한 플러스 DR(Demand Response) 제도 도입(’21.3), 계시별 요금제 개편(’21.9), 재생에너지 초과공급량을 육지 측으로 송전하는 HVDC 역송운전(’21.4) 등 다양한 대책을 시행해 왔다. 

앞으로도 섹터 커플링(Sector Coupling) 기술, 대용량 ESS 개발 등 재생에너지 발전량의 출력제어를 최소화하기 위해 정부ㆍ한전ㆍ지자체는 유기적인 협조체계를 구축해 다양한 방안을 마련할 계획이다.

섹터커플링이란(Sector Coupling) 잉여 재생에너지를 다른 형태(열, 수소 등)로 변환하여 사용ㆍ저장하는 기술을 말한다.