한전, 재생에너지 수용성 증대 기술로 승부…4년간 550억원을 투입 계획

[한국전력공사]

한국전력은 재생에너지 발전의 전력계통 수용성을 제고할 수 있는 기술 개발 및 실증에 본격 착수할 예정이라고 3일 밝혔다.

이번 기술 개발은 제주도에서 발생하고 있는 재생에너지 출력제어 문제를 해소하기 위해 추진된다. 기간은 2022년부터 2025년까지 4년간이며 총 550억원을 투입할 계획이다.

특히, 출력 제어량을 최대 100MW(메가와트)까지 억제 가능하도록 기술을 개발해 향후 전국 단위로 재생에너지의 효율적 확대 및 탄소중립 실현에 기여하고자 한다.

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 증가, 탄소중립 실현을 위한 재생에너지 확대에 장애 요인으로 작용하고 있다.

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 활용 기술의 3가지로 구분할 수 있다.

전력계통에 관성을 공급하는 기술은 현재 전력계통은 주로 터빈발전기의 회전력에 의해 에너지를 생산하고 이를 수송하는 ‘교류’ 중심으로 구성돼 있다. 그런데 태양광 등 재생에너지 발전설비는 회전력이 아닌 인버터 방식(직류)이어서 교류기반 계통에 확대 적용하기에는 한계가 있다는 분석이다. 즉 재생에너지의 비중이 작을 때에는 문제가 없으나 일정 수준 이상으로 높아지면 관성 부족 등의 계통 안정성 문제로 계통에 접속할 수 없게 된다.

한전은 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 향상과 출력제어에 관해서는 우선 재생에너지 발전이 일조량, 풍량 등 날씨에 따라 변동성이 큰 점에 주목했다.

짧은 기간의 발전량을 최대한 정확하게 예측할 수 있다면, 출력제어량을 최소화할 수 있다. 또한 동일한 용량의 송배전망에 훨씬 많은 재생에너지 발전설비를 접속하더라도 유연하게 대처할 수 있어 전력망에서의 재생에너지 수용력을 높일 수 있다.

한전은 재생에너지 발전량 예측정확도 향상 및 출력제어 기술을 개발해 출력제어량과 송배전망 건설을 최소화함으로써 경제적으로 재생에너지 보급이 확대될 수 있도록 추진할 계획이다.

마지막으로  ESS 다목적 활용기술을 개발해 재생에너지의 간헐적 과부하를 해소하기 위한 대규모 설비를 투자하는 대신 ESS를 활용, 비용 효과적으로 재생에너지를 확대할 수 있도록 추진할 방침이다.

추진 일정은 2022년 1월까지 공개모집을 통해 공동연구할 협력 기관을 선정하고, 2022년 2월부터 본격 착수, 2023년까지 핵심기술을 확보 예정이다.

2024년에는 서제주·한림 지역에서 현장 실증에 나서고 2025년에는 제주 전체 계통으로 확대한다. 이후에는 육지계통에도 순차적으로 적용할 계획이다.