태양광 발전의 잉여 전력 활용 방법 개선

태양광 발전의 잉여 전력 활용 방법 개선

향후 태양광 발전(PV)을 중심으로 한 분산형 전원이 배전 계통에 대량으로 연계될 것으로 예상된다. 이 외에도 일본에서는 2030년에 전국 대학에서 PV를 5,300만㎾ 도입하는 것을 목표로 하고 있으며, 계통 전체에 잉여 전력이 발생하여 계통 운용에 영향을 미칠 수 있다. PV 대량 도입 시의 잉여 전력에 대응하는 방법으로는 배전용 변전소 등에 축전지를 설치해 잉여 전력을 흡수하는 방법이 있지만, 이는 대책 비용의 증가로 이어질 수 있다. 또한 수요의 PV 출력 상한값을 설정하고 출력을 억제하는 방법도 검토되고 있지만, PV 출력을 억제해 발전기 기회가 손실된다. 더 저렴한 비용으로 효율적으로 잉여 전력 대책을 실시하기 위해서는 위의 방법 이외에 수요 측의 도축 에너지 기기를 이용한 부하 변화에 의해 잉여 전력을 억제하는 방법을 결합하는 것이 효과적인 것으로 생각된다. 이것들을 해결하는 수단으로서 수급 일체형 운용 제어를 제안하고, 수급 일체형 운용 제어의 수요 측의 대책 중 하나로서 수급 인터페이스(수급 IF)를 활용한 히트 펌프(HP) 식 온수기 연계 운전을 제안하고 연구를 진행해왔다. 

기존 개발 방식은 급탕 수요 예측 오차에 의한 물 부족을 방지하기 위해 항상 확보해야 하는 여유분을 넉넉하게 할 필요가 있는 것이나, PV 출력의 단기 변동 등에 따른 오차의 영향으로 HP식 온수기를 높은 계통 전력으로 운전하는 기회가 늘어나 전기 요금이 증가할 가능성이 있고 예측 오차의 영향을 더욱 저감하는 방법에 대한 과제가 남아있었다. 

이에 연구팀은 당일 PV 출력 및 급탕 수요의 각 예측 오차의 영향을 줄이기 위한 다시 계획 기능 및 실시간 보정 기능을 추가했다. 이번에 개발한 다시 계획 기능과 실시간 보정 기능을 실증 시험 시스템에 통합하는 한편, 이 기능들이 모두 설계대로 작동하는지도 확인했다. 이 안에 급탕 수요 및 PV 출력의 예측 오차가 생기면 다시 계획 및 실시간 보정을 실시하는 것으로, 물 부족을 해결함과 동시에, 축전지의 방전에 의한 높은 계통 전력에서 HP식 온수기 운전을 방지할 수 있는지의 여부와 PV 출력이 예상보다 큰 PV 잉여 전력이 발생했을 경우에 축전지에 충전하고 발전 기회 손실을 줄이는 것 역시 점검 사항이었다.

또한 연간의 효과를 평가하기 위해 위의 재계획 기능과 실시간 보정 기능의 효과에 대한 수요 패턴이 다른 3개의 수요가 각 1년분의 부하 데이터를 이용한 연간 시뮬레이션을 통해 평가했다. 그 결과 중 수요가도 다시 계획 없이 경우에 비해 재계획 기능 및 실시간 보정 기능을 추가하여 PV 발전 기회 손실과 전기 요금을 모두 줄일 수 있음을 확인할 수 있었다.

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 태양광 발전의 잉여 전력 활용 방법 개선