재생에너지 변동성은 뉴-노멀 ! 이제는 예측 기술로 보완할 수 있어 !

재생에너지 변동성은 뉴-노멀! 이제는 예측 기술로 보완할 수 있어 !

대학생신재생에너지기자단 19기 염지원

 

정부와 한국전력거래소는 올해 10월부터 재생에너지 발전량 예측제도를 운영하고 있다. 재생에너지 발전소는 에너지원 특성 상 자연적 요인에 의한 ‘출력 변동성’이 필연적이다. 변동성이 문제가 되기보다는 새로운 표준이 되기 위해 이에 발전 에너지 계통 운영을 유연하게 운영하고 수급 변동에 대응해야 한다. 이에 본 기사는 재생에너지 발전량 예측제도의 정의와 필요성과 나아가 해결 과제와 기대 효과에 대해 다뤄본다.

 

재생에너지 예측 제도의 정의와 필요성

재생에너지 발전량 예측제도는 국내에 흩어진 재생에너지를 모집하고 이를 전력 시장에서 입찰 및 관리하도록 할 수 있는 한국형 통합발전소(VPP) 구축의 핵심 기술로 주목받는 분야로 태양광 및 풍력 재생에너지 발전 사업자들*이 재생에너지 발전량을 하루 전 미리 예측해 전력거래소에 제출하고 당일 일정 오차율 이내로 이를 이행할 경우 정산금을 지급받는 제도다. 이는 전력 수급의 균형과 전기 품질을 유지하기 위해 필수적인 제도이며 그 정확도가 높아질수록 전력 계통을 안정적이고 원활하게 운영할 수 있다.

지난해 9월 정부는 재생에너지 확대에 따른 출력 변동성 대응을 위해 이 제도 도입을 발표했으며 이후 실증 시험 및 전산 시스템 구축 등을 통해 지난 10월부터 본격 시행에 들어갔다.

*①20MW 이상 태양광 및 풍력 발전 사업자 또는 ②1MW 이하 태양광 풍력을 20MW 이상 모집한 집합전력자원 운영자(소규모 전력중개사업자)

[자료 1. 재생에너지 발전량 예측제도 프로세스] 

출처: 솔라커넥트

재생에너지는 탄소 중립을 실현하면서도 우리나라 전력 수요를 뒷받침할 대표적이고 현실적인 에너지원이다. 수요와 공급의 일치가 무엇보다도 중요한 전력계통에서 재생에너지 발전소의 출력 변동은 전력 공급에 영향을 주는데 과대 예측 시, 운전 예비력 요구량 증가로 보조 서비스 비용이 늘어나고 과소 예측 시, 출력 제한이 발생할 수 있다. 또 높은 변동성은 백업 비용 증가로 이어진다. 이렇듯 통상적인 발전원인 원자력이나 화력 등 특성을 관리하고 재생에너지를 국내 전력 시장과 계통에 안착시키기 위해서는 해결해야 할 과제가 존재한다.

 

재생에너지 발전량 예측 제도의 해결 과제

화력발전이 중심인 현재 한국 시스템에서는 먼저 화력발전소가 돌아간다는 가정 하에 재생에너지가 부수적으로 들어오고, 발전량이 예상보다 많을 때는 재생에너지 발전을 꺼야 하는 상황이 빈번히 발생한다. 이 때문에 재생에너지 발전 비중이 높은 제주도에서는 작년 한 해에만 풍력 발전기가 77회 멈췄으며 올해도 100회 이상 멈췄다. 이에 ‘Duck to Fly’ 기술이 제안되었는데 융복합 기술을 통한 수요 관리 서비스, 분산 에너지의 통합적 운영을 위한 가상발전소(VPP) 등을 통한 수요와 공급을 최적으로 관리할 수 있도록 하는 방안이다. 이를 위해서는 예비력 운영 기준을 유연하게 운영하고, 발전ž급전 계획을 단기 수급 변동에 대응할 수 있도록 짧은 주기로 설계해야 한다. 주성관 고려대학교 교수는 ‘단기적으로는 규제와 인센티브를 통해 유연성 자원을 확보하도록 유도하는 동시에 시장 구조 개편을 통해 유연성 자원의 시장 진입을 촉진해야 한다’라고 말했다.

현재 국내에는 대기업 발전사, 지역별 태양광 개발사업, 개인 태양광 발전까지 소규모 분산 전원이 10만 개가 넘는 것으로 추정된다. 앞으로 소규모 분산 전원이 20만 개 이상으로 늘어날 예상이지만 모든 전원을 정부가 관리하는 것은 사실상 불가능하다. 따라서 예측 오차를 해결하는 기술이 민간에서 나올 것이며 여기에 인센티브를 지급해야 한다.

 이외에도 풍력이 태양광과 결합해 집합 자원의 오차율만 낮출 가능성이 존재한다. 즉, 오차율이 낮은 태양광에 풍력이 편승하는 상황이 발생하는 것인데, 예측의 정확도를 높일 수 있도록 세부적인 조건은 계속해서 해결해야 할 사항이다.

 

재생에너지 예측 기대 효과 

발전량 예측이 정확할수록 전력계통 안전성이 높아지고 발전 비용 감소를 통한 계통 편익이 발생한다. 예를 들어, 재생에너지 변동성으로 인하여 발전기를 추가 가동 혹은 정지하거나 증,감발하는 비용을 절감할 수 있기 때문에 전력계통을 효율적으로 운영할 수 있다. 따라서 예측 제도를 통해 참여자는 오차율에 따라 인센티브를 지급받고, 전력거래소는 전력 수급의 균형과 전기 품질을 유지할 수 있다는 장점이 발생한다.

예측 제도가 본격 시행되면 재생에너지의 지속적인 증가에 대응하고, 해당 에너지를 전력 거래 플랫폼에 수용할 수 있어 에너지 변동성에 있어서도 효율적 대응이 가능해진다. 또한 참여 사업자에게 인센티브 부여를 통해 향후 입찰 제도와 VPP 제도에 연계할 경우, 탄소 중립 이행에 강력한 수단이 될 수 있다.

 

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참고문헌

[서론]

1) 최근주,"재생에너지 확대 맞춰 전력시장,계통운영 '대변화' 맞는다",전기신문, 2021.09.11, http://m.electimes.com/article.php?aid=1631330325222601097

2) 솔라커넥트, "2021 상반기부터 태양광 발전소에 인센티브 지급! '재생에너지 발전량 예측제도' 알아보기", 2020.12.01, https://www.solarconnect.kr/insight/policy-issue/3776

 

[재생에너지 발전량 예측 제도의 해결 과제]

1) 한혜원, "재생에너지 시대, 수십만개 '작은발전소'발전량 예측이 필수", 연합뉴스, 2021.11.22, https://www.yna.co.kr/view/AKR20211119150100017

 

[재생에너지 예측 기대 효과]

1) 이창우, "'20MW'초과 재생에너지 발전량 예측제도 본격 시행", NEWSIS, 2021.09.10, https://mobile.newsis.com/view.html?ar_id=NISX20210910_0001579600#_enliple