실시간 전력계통 상황에 기반한 에너지저장장치의 운영 기술은 에너지저장장치의 운영 기능을 3가지 서비스로 분류하고 전력계통 운영 상황에 따라 각 서비스의 편익을 실시간으로 분석하고 분석 결과를 이용하여 최적의 편익으로 에너지저장장치를 운영하는 기술이다. 본 시스템은 국내 기업인 (주)파워이십일과 기술이전 계약을 완료하고 기술 지도를 시행하고 있다.
▲ 그림 1. 송배전용 ESS 운영 시스템
ESS의 필요성
에너지저장장치(ESS)는 생산된 에너지를 다양한 형태로 저장했다가 필요시에 다시 사용할 수 있도록 공급하는 시스템으로서, 에너지저장장치를 이용하면 전력수요가 낮은 시간에 저장했다가 필요할 때 사용할 수 있어 효율적인 전력 활용이 가능하다.
에너지저장장치는 적용 대상에 따라 소비자용, 송배전용, 발전용으로 구분되며 각 대상별로 다양한 목적으로 활용이 가능하다.
송배전용 에너지저장장치는 부하평준화, 주파수 조정, 신재생발전 안전성 확보 등에 활용한다.
한전에서도 에너지저장장치 사업을 차세대 먹거리로 발굴하고자 2011년부터 송배전용 에너지저장장치 운영 기술 개발 과제 및 사업을 시행하고 있으며 에너지저장장치의 설치와 활용은 날로 늘어가고 있다.
이에 따라 송배전 현장에 설치되고 운영되는 에너지저장장치의 비용 편익을 극대화하기 위해 실시간 전력계통 상항에 기반한 에너지저장장치의 최적편익운영 방법 및 시스템에 대한 필요성이 증대되고 있는 실정이다.
▲ 표 1. 국내 에너지저장장치 설비 전망(MW)
▲ 그림 2. ESS 운영장치 구성
▲ 그림 3. 사용 용도별 ESS 특징
ESS 운영 기술 특징
에너지저장장치는 크게 주파수 조정, 피크 저감, 신새쟁 출력 안정화 용도로 구분된다.
주파수 조정용은 실시간으로 변하는 주파수를 허용 범위 이내로 유지하며 피크 저감용은 경부하 시간대에 충전 후 중부하 또는 최대부하 시간대에 방전하여 피크 수요를 감축하는 것과 동일한 효과를 가져온다.
또한 신재생에너지 출력 안정화용은 태양광발전, 풍력발전 등의 불안정한 출력을 보상하여 평활화시키는 역할을 수행한다.
이번에 기술이전한 실시간 전력계통 상황에 기반한 에너지저장장치 운영 기술은 에너지저장장치를 운영함에 있어 계획 편익(SMP 기준)과 실시간 편익(실시간 전력계통 운영 상황에 따른 편익)을 비교해 최대 편익으로 에너지저장장치를 운영하는 기술로서, 에너지저장장치 최적운영을 위해 에너지저장장치 제어부를 단위 기능에 따라 체계적으로 구조화해 현장 적용성 및 사용성을 강화했다.
국내 에너지저장장치 시장도 2014년도 100MW 규모에서 2020년 3,900MW까지 증가할 전망이며 연평균 증가율로 환산하면 84% 수준에 해당한다.
이중 신재생에너지 보급에 따라 신재생에너지 출력안정화용이 가장 빠르게 증가할 전망이며, 현재 운영 중인 주파수 조정용은 연평균 63%의 성장이 예상된다.
이러한 에너지저장장치 시장 성장에 따라 에너지저장장치 운영 효율을 극대화하는 시도가 지속적으로 이루어질 것이며 본 기술의 활용 역시 기대된다.
향후 계획
실시간 전력계통 상황에 기반한 에너지저장장치 운영 기술은 에너지저장장치의 운영에 있어 전력계통 안정성(주파수 조정)을 최우선적으로 고려하여 운영할 수 있는 방법을 제공한다.
이를 통해 송배전 사업자 또는 신재생 발전사업자와 같은 에너지저장장치 투자자의 에너지저장장치에 대한 투자자본수익률(ROI: Return on Investment)을 극대화할 수 있게 한다.
현재 신재생에너지 활용 프로슈머 사업자를 포함해 에너지저장장치 확산이 예상되며, 기술을 이전받은 기업은 한전뿐 아니라 타 기업의 에너지저장장치 사업 현장에서 본 기술을 적용할 예정이다.
최민희 선임연구원_전력연구원 스마트배전연구소
