에너지 전환? VPP(가상 발전소)와 함께라면 문제없어!

에너지 전환? VPP(가상 발전소)와 함께라면 문제없어!

대학생 신재생에너지 기자단 15기 박정우 단원

 

한국은 ‘안전하고 깨끗한 에너지’를 통해 온실가스와 기후변화 등 지구의 환경 문제를 해결해 나가려는 세계적 흐름에 맞춰 에너지 전환을 추진하고 있다. 전통 에너지원인 석탄과 원전 비중을 줄이고 친환경 에너지원인 재생에너지 비중을 늘리고 있다. (제3차 에너지 기본계획: 2040년까지 재생에너지 발전 비중 목표치 30~35%)

 

 

 

[제3차 에너지 기본계획 주요 내용]

출처: 에너지 경제

 

 

 

하지만 재생에너지는 바람이 불지 않거나, 흐린 날씨에는 출력이 떨어진다는 단점이 있다. 또한 필요한 시점에 전력을 생산하기 어려울 수 있다. 이는 결과적으로 전압 및 주파수의 이상을 초래하고, 전력품질을 떨어뜨린다. 특히 신재생 에너지원의 불확실한 발전량은 적정 규모의 전력망 투자와 효율적 운영을 어렵게 할 수 있다. 또한, 분산형 에너지원은 그 규모가 작고 설치 기기 수가 매우 많아서 이를 개별적으로 감시하거나 관리할 수가 없기 때문에 개별 단독으로 전력시장에 투입되는 것이 현실적으로 어렵다.

 

이러한 문제를 해결하기 위한 대표적인 방법이 VPP(가상 발전소)다.

 

 

1. VPP(가상 발전소)란?

 

 

 

 

[가상 발전소(VPP) 개념도]

출처: 에너지 기후정책 연구소

 

 

VPP(가상 발전소)란 다양한 유형의 분산형 에너지원을 정보통신기술(ICT)을 이용해 통합 운영함으로써 중앙 급전 발전기와 같이 유연하면서도 제어를 쉽게 하기 위한 기술이다. 즉, 신재생에너지로 발전한 전기를 수백, 수천 개의 가정, 기업 내 에너지 저장 시스템(ESS)에 저장하고, 각 ESS를 인터넷으로 연결해 하나의 발전소처럼 관리함으로써 전력수급 조정에 유용하게 사용하는 방식이다.

 

 

따라서 가상 발전소의 핵심은 ESS와 사물인터넷(IOT)이다. 여러 개의 ESS에 전용 기기를 설치해 충전 상황 등의 정보를 수집하고, 실시간으로 화면에 표시해 충, 방전을 제어하는 시스템으로 활용해야 하기 때문이다.

 

 

2. 가상 발전소 종류

 

가상 발전소의 종류에는 크게 세 가지 형태가 있다.

 

첫 번째는 수요기반 VPP (가상 발전소)이다. 수요기반 VPP는 수요반응(DR)의 자원을 모아 발전소 역할 수행을 하는 것으로 현재의 수요자원 거래시장을 말한다. 수요반응(DR) 자원은 한마디로 ‘소비자들이 아낀 전기’를 말하고, 이것을 되팔 수 있는 전력 거래시장을 수요자원 거래시장이라고 한다. 공장이나 대형마트, 빌딩 등 전력을 아낄 수 있는 기관 및 일반 소비자가 기존 사용량보다 적게 전기를 쓰기로 중개업체(수요관리 사업자)와 계약을 맺은 뒤 수요관리사업자가 아낀 전기를 모아 전력시장에 판매하고 수익을 나누는 방식이다.

 

 

 

 

[수요자원 거래시장 개요]

출처: KPX(전력거래소)

 

 

두 번째는 공급기반 VPP(가상 발전소)이다. 신재생 발전원, ESS, 전기자동차 등의 분산형 발전자원을 모아 발전소를 운영하는 형태로 현재의 소규모 전력 중개시장을 말한다. 소규모 전력중개란 1MW 이하의 신재생에너지와 에너지 저장장치(ESS), 전기자동차(규모 제한 없음)에서 생산 저장한 전기를 중개사업자가 모아 전력시장에서 거래하는 사업을 말한다.

 

 

 

 

[소규모 전력중개사업 개념도]

출처: 반석 중공업

 

 

세 번째는 혼합형 VPP(가상 발전소)이다. 수요기반 VPP와 공급기반 VPP를 통합한 형태로 궁극적으로 추구하는 가상 발전소의 유형이다.

 

 

 

3. 현재와 미래의 VPP

 

[KT의 AI, 블록체인 기반 VPP]

 

가상 발전소의 핵심은 정보통신 기술 (ICT)이다.

 

가상 발전소는 전기 공급을 위한 계통 제어 시스템을 갖춰야 한다. 또한, 분산된 에너지를 수집하고 원격으로 에너지 흐름을 감시할 수 있어야 하고, 첨단 배전 시스템도 필요하다.

 

그리고 에너지 수집과 분석 과정에서 전력 수요와 공급을 사전에 예측해야 한다. 이런 시스템을 갖추는데 인공지능(AI)과 블록체인 기술을 활용하기도 한다. 이러한 면에서 KT 등 통신사가 가진 ICT 기술과 인프라는 가상 발전소에 적용하기 쉽다.

 

 

 

 

[KT GiGA Energy Trade 구조]

출처: KT

 

 

KT는 2019년 7월 소규모 전력 중개 서비스 ‘GIGA 에너지 트레이드’를 출시했다.

 

GIGA 에너지 트레이드(전력중개)는 에너지 통합관제 플랫폼 ‘KT-MEG(Micro Energy Grid)’을 기반으로 하고 있다. KT-MEG는 AI 분석 엔진인 ‘e-브레인’을 탑재하고 있어 에너지 관제뿐만 아니라 진단-예측-최적제어가 가능하고, 생산-소비-거래 전 분야 통합 설루션을 제공할 수 있다.

 

이 서비스는 두 가지 형태로 이루어진다.

 

첫 번째는 기본형 서비스로 발전량 및 정산 수익 정보, 계통한계가격(SMP)⦁신재생에너지 공급인증서(REC) 시장정보, 전국 발전자원 종합관리, 발전사업 수익분석 등 소규모 발전사업의 최적 운영을 지원한다.

 

두 번째는 거래형 서비스로 기본형 서비스에 REC 현물시장 판매 대행을 추가로 제공한다. 예컨대 고객이 거래형 서비스로 REC 최저 희망가, 수량, 기한을 지정하면 최적의 거래를 위한 종합 정보를 알려주고, KT가 REC 현물시장에서 판매 주문을 대행해 준다.

 

기가 에너지 트레이드는 KT의 블록체인 플랫폼 ‘기가 체인’을 기반으로 구축됐다. KT는 블록체인 기술을 활용해 거래와 수익 관련 데이터에 대한 무결성을 확보함으로써 고객과의 신뢰성을 높이는데 집중했다.

 

 

 

 

 

현재 한국뿐만 아니라 전 세계적으로 재생에너지로의 에너지 전환 과정에 있다. 제3차 에너지 기본계획을 통해 재생에너지에 대한 목표량을 발표했지만, 에너지 전환으로 가는 길에 적지 않은 문제점으로 우려의 목소리가 커지고 있다.

 

하지만 늘어나고 있는 소규모 재생에너지 발전원들을 가상 발전소(VPP)의 원리를 통해 기존 발전원과 똑같이 운영함에 따라 안정적이고 신뢰성 있는 전력공급을 한다면 에너지 전환에 대한 우려를 불식시킬 수 있을 것이다. 또한, 한국이 가지고 있는 정보통신기술(ICT) 인프라를 통해 더 빠르고 정확한 가상 발전소를 만들게 된다면, 에너지 전환으로 가는 길은 문제가 없을 것이다.

 

 

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참고문헌

[1] KDB산업은행 공식 블로그, “가상발전소 VPP란 무엇일까?”, 2019.12.05

[2] 테크플러스 블로그, “발전소가 없지만 있는? 가상 발전소”, 2019.08.28

[3] 한국전기연구원 블로그, “ 전기도 가상발전소에서 충당한다고?”, 2018.04.04

[4] 양진호, “전기 대신 팔아드립니다! 소규모 전력 중개사업에 관하여”, 대학생신재생에너지기자단, 2019.05.06

[5] 박정우 외 2명, “수요자원: 아끼는 것이 최고의 발전”, 대학생신재생에너지기자단, 2019.12.25

[6] 반석중공업 블로그, “전기 대신 팔아드려요 소규모 전력중개사업”, 2018.12.13

[7] 김은진, “KT 지능형 VPP 사업자로 진화할 것 AI 블록체인 기반 소규모 전력중개 서비스 출시”, 프리미어 비즈니스 포털, 2019.07.28

[8] 박근모, “KT, 블록체인 전력중개 ‘기가 에너지 트레이드’ 출시”, 코인데스크, 2019.07.28