태양광발전설비 출력제어 시스템 저비용화 및 신뢰성 향상 해결한다!
풍력 및 태양광 등 재생가능 에너지를 이용한 발전설비는 기후에 의해 출력이 크게 달라지기 때문에 전력계통에 이러한 발전설비를 대량으로 접속하는 경우 일반적으로 발전량을 제어하는 기술이 요구된다. 전력은 수요와 공급을 항상 일치시키는 ‘동시동량’이 원칙으로 적용되며, 만약 이 균형이 깨져버리면 대규모 정전 등이 발생할 수도 있다.

일본, 발전설비에 원격 출력제어 시스템 도입 의무화
지난 2015년 1월에 발표된 일본의 재생가능 에너지의 고정가격매입제도 개정에 따르면, 향후 새롭게 계통을 연계하는 태양광 및 풍력발전설비에 대해서는 원격 출력제어 시스템 도입을 의무화하기로 했다. 하지만 이와 관련해 통신방식의 표준화 및 발전사업자가 설치하는 제어장치의 규격화 등은 가이드라인이 정비돼 있지 않기 때문에 NEDO는 이러한 원격 출력제어 시스템 도입 환경의 정비를 위해 새로운 프로젝트를 개시하기로 했다는 설명이다.

그것은 NEDO가 2014년부터 추진하고 있는 ‘전력계통 출력변동 대응기술 연구개발 기술’의 일환으로, 연구개발의 주요 대상은 풍력발전설비의 원격 출력제어 시스템이다. 이 연구를 통해 출력제어를 고정도로 예측하는 모니터링 시스템, 출력제어장치의 표준화 및 저비용화를 위한 연구개발 등 원격 출력제어 시스템의 실험에 요구되는 4개의 연구개발이 진행되고 있다.

출력 예측 및 파악기술 고도화 추진
재생가능 에너지에 의한 발전설비 출력을 최적으로 제어하기 위해서는 그 출력을 사전에 고정도로 예측할 수 있는지가 하나의 포인트가 된다. 첫 번째 연구개발 테마에서는 이러한 출력의 예측, 파악기술의 고도화를 추진한다. 이를 위해 일본은 구체적으로는 도호쿠지역에서 다양한 크기의 풍력발전설비를 선정해 발전출력의 모니터링 시스템을 구축하며, 이 시스템으로부터 취득한 데이터를 이용해 풍력발전설비의 출력변동 상황을 파악 및 분석해 시간/지역 단위에서의 상세한 출력제어를 실현하기 위한 출력 예측기술을 고도화하고 있다. 이 같은 기본 시스템을 바탕으로 NEDO는 도호쿠지역의 태양광발전설비에 관해서도 같은 계획을 추진한다는 계획이다.

출력제어 장치 표준화 및 최적의 출력제어 방식 개발
또한, 두 번째 연구개발을 통해 일본은 정비가 진행되지 않는 풍력발전설비 출력제어 장치의 통신방식 표준화를 추진하고 있다. 특히, 태양광발전설비 원격 출력제어 시스템의 사양을 검토하면서 저비용으로 쌍방향 통신이 가능한 사이클링 디지털 전송 통신장치를 비롯해 풍력발전기에 미치는 영향을 고려해 출력제어가 가능한 파워 컨디셔너 등의 개발을 진행한다는 계획이다.

실제로, 재생가능 에너지에 의한 발전설비의 원격 출력제어를 수행하는 경우 그 사업자의 발전설비를 어느 정도 제어할 것인지에 대한 공평성이 문제가 되고 있는데, 현재 이러한 공평성을 담보하는 방법에 관한 논의도 이뤄지고 있는 상황이다. 이러한 과제를 해결하기 위해 출력제어 방식의 고도화 및 최적화 등 출력제어량의 배분 결정 방법에 관한 연구개발도 진행 중이며, 비용 및 통신 신뢰도의 양면을 고려해 통신방식에 대응한 최적의 출력제어 방식을 개발 중이다.

배전사업자 시스템 출력제어 효과 검증
한편, 발전설비의 출력제어 방법에 관해서도 현재 다양한 방법이 검토되고 있다. 그중 하나로, 다수의 발전사업자에 대해 효과적으로 출력을 제어하기 위해 배전사업자가 발전사업자를 대행해 출력제어를 수행하는 배전사업자 시스템이라는 방법을 꼽을 수 있다. 이와 관련해 일본 도호쿠대학은 국가 심의회 등에서의 검토 상황을 참고해 이러한 배전사업자 시스템의 출력제어 효과에 관해서도 검증해 나갈 예정이다.

원격 출력제어 시스템 개발 및 검증
이와 더불어 앞서 언급한 연구개발 내용의 성과를 활용한 원격 출력제어 시스템도 개발 및 검증을 진행 중이라는 설명이다. 일본 도호쿠전력이 중앙급전지령소 및 제어소 등으로부터 최적의 제어방식에 관해 검토한 후 풍력 및 태양광발전설비의 원격 출력제어 시스템을 개발한다는 계획이다. 더욱이 개발한 원격 출력제어 시스템을 이용해 중앙급전지령소로부터의 제어 지령에 의한 검증도 수행할 예정이다.
출처 : KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』

SOLAR TODAY 김 미 선 기자(st@infothe.com)

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