GIST, 분산자원 출력 조정 여유량 실시간 산정 기술 개발
전자신문 · · 큐픽스 에너지 요약
광주과학기술원(GIST)은 김윤수 전기전자컴퓨터공학과 교수팀이 태양광 발전·에너지저장장치(ESS) 등 분산에너지자원(DER)의 출력 조정 시 전력망 안전을 확인하고 각 장치가 추가로 조정할 수 있는 전력량을 실시간 계산해 제공하는 기술을 개발했다고 31일 밝혔다. 연구팀은 전력망 상태를 15분 단위로 모니터링하고, 운전 한계를 벗어난 경우 일부 DER 출력을 조정해 안전한 상태를 확보한 뒤 '운전 유연성 여유량(OFM)'을 계산·검증하는 프레임워크를 구성했다.
개별 ESS의 기기 조건만 고려했을 때 6.7%였던 전력망 운전 한계 위반율은 개발 기술 적용 시 0%로 감소했고, 전체 ESS의 충·방전 처리량은 거의 그대로 유지됐다. 제주도 배전선로 데이터를 활용한 모의실험에서는 15분 관제 주기 안에 여러 배전선로의 운전 여유를 산정할 수 있는 계산 성능을 확인했다.
김윤수 교수는 해당 기술이 한국전력의 배전계통 시스템(DSO-MD)에 적용되고 있다고 밝혔다.
이 글에 나온 용어
에너지저장장치(ESS)MW, MWh
energy storage system
에너지저장장치(ESS)는 전기를 배터리 등에 저장했다가 필요한 시점에 다시 계통으로 내보내는 설비로, 리튬이온 배터리와 전력변환장치(PCS), 제어시스템으로 구성된다. ESS의 규모는 반드시 두 가지 단위로 함께 표시하는데, 한 번에 얼마나 세게 충·방전할 수 있는지는 출력으로 MW, 얼마나 많은 전기를 담을 수 있는지는 저장용량으로 MWh를 쓴다. 태양광·풍력처럼 출력이 시시각각 변하는 발전원이 늘어나면 남는 시간대에 저장하고 부족한 시간대에 방전해 수급을 맞추는 역할이 커진다. 실무에서는 재생에너지 출력 변동 완화, 피크 시간대 방전을 통한 요금 절감, 주파수조정(FR)이나 예비력 같은 계통 보조서비스 제공에 쓰인다. 설비 선정 시 MW와 MWh를 각각 어떤 용도에 맞출지가 사업 설계의 출발점이 된다.
가상발전소(VPP)
virtual power plant
가상발전소(VPP)는 여기저기 흩어져 있는 소규모 태양광, 에너지저장장치(ESS), 전기차 충전기, 감축 가능한 부하 등을 통신망과 제어 소프트웨어로 묶어 하나의 발전소처럼 운영하는 방식이다. 개별 설비는 용량이 수십 kW 수준이라 전력시장에 혼자 참여하기 어렵지만, 수백~수천 개를 모으면 MW 단위의 자원이 되어 시장 입찰과 계통 급전 지시 대응이 가능해진다. 물리적으로 새 발전소를 짓는 것이 아니라 기존 자원을 집합·제어한다는 점에서 '가상'이라는 이름이 붙었다. 핵심 기술은 각 설비의 출력과 상태를 실시간으로 수집하는 계측·통신, 그리고 시장 가격과 계통 상황에 맞춰 충·방전과 출력을 배분하는 최적화 알고리즘이다. 실무에서는 재생에너지 발전량 예측, 입찰, 정산, 설비 원격제어를 하나의 플랫폼에서 처리한다.
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