변동적 재생에너지 비중 증대와 계통위험

다. Expedited approach 방식은 기존의 발전설비를 신규 풍력발전설비로 대체하 는 것이다. 이런 경우에는 계통 유연성이 충분히 확보되어 있어야 한다.

한편, IEA는 전체 발전량에서 차지하는 변동적 재생에너지(Variable Renewable Energy)의 계통 점유율(비중)에 따라 4단계로 구분하고, 각 단계별로 계통에 미치는 영향과 그에 대한 대응방안에 대해 설명하였다.⁵⁷⁾

- 1단계는 변동적 재생에너지의 계통 점유율이 0~3%이며, 변동적 재생에너지 발 전 설비용량에 의한 시스템에 미치는 영향이 미미하다. 대표적인 유럽 국가로는 아 이슬란드, 라트비아, 노르웨이, 스위스, 슬로바키아, 체코, 헝가리 등이 여기에 속한 다.

- 2단계는 변동적 재생에너지의 계통 점유율이 3~13%이며, 시스템에 미치는 영 향이 가시적으로 나타나는 단계이다. 그러나 이 단계에서는 시스템 운영방식을 개선 하면 계통위험을 쉽게 해소할 수 있다. 여기에 속하는 대표적인 유럽 국가는 프랑 스, 핀란드, 불가리아, 알바니아, 폴란드, 스웨덴, 벨기에, 네덜란드, 이탈리아 등이 다.

- 3단계는 변동적 재생에너지 점유율이 13~23%이며, 변동적 재생에너지의 영향 이 시스템과 다른 발전소 운영에 모두 나타나기 시작한다. 이 단계에서는 전력 수급 균형의 높은 불확실성에 대처하기 위한 시스템의 유연성을 높이는 것이 필요하다.

동 단계에 속하는 국가는 루마니아, 영국, 그리스, 독일, 스페인, 포르투갈 등이다.

- 마지막 4단계는 변동적 재생에너지 점유율이 23% 이상이며, 변동적 재생에너 지 용량이 특정시점의 전력수요를 초과한다. 특히, 4단계에서는 계절에 따라 변동 재생에너지 발전량이 전력수요를 초과할 수 있어서 발전설비에서 출력제한이 발생 하게 된다. 여기에 속하는 국가는 아일랜드와 덴마크이다.

57) IEA(2018), World Energy Outlook 2018, p.299. 김민재･명호산･김세호(2019)는 IEA의 4단계에 더해서 5단계로 재생에너 지의 발전량이 수요를 빈번하게 초과하게 되며 이러한 초과발전에 대한 조치가 필요한 단계, 그리고 6단계로 전력수급 균형을 위해 재생에너지의 계절적인 불균형과 같은 대량의 에너지 불균형을 고려해야 하는 단계를 추가했음. 김민재･명호산･김세호 (2019), 「재생에너지의 전력계통 수용성 증대를 위한 유연성 자원 필요성 분석」, Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, 2019, 33(11), pp.63-70에서 p.64 참조

<표 4-2> IEA의 변동적 재생에너지(VRE)의 계통 점유율에 따른 단계 분류

자료: IEA(2018), World Energy Outlook 2018, p.299; 전력거래소(2021), 『2021 해외전력기술 동향: 전력계통･전력시장･

신재생에너지』, p.377에서 재인용 확산 VRE

1단계 (계통 점유율

0~3%)

(3~13%)2단계 3단계

(13~23%) 4단계 (23% 이상)

단계별 정의

- 변동적 재생에너지 발전 설비용량에 의한 시스템에 미치는 영향이 미미한 단계

- 변동적 재생에너지 발전 설비용량에 의한 시스템에 미치는 영향이 가시적으로 나타나는 단계

- 시스템과 다른 발전설비 운영에서 모두 영향을 받기 시작하는 단계

- 시스템과 다른 발전설비 운영에서 모두 영향을 받으며, 변동적 재생에너지 설비용량이 특정 시점의 수요를 초과하는 단계

발전단에 미치는

영향

- 부하와 순부하 사이에 눈에 띄는 차이가 없음.

- 순부하의 불확실성과 변동성이 크게 증가하지 않음.

- 변동적 재생에너지를 수용하기 위해 기존 발전기 운영 패턴에 작은 변화가 있음.

- 순부하 변동성이 증가함.

- 연속 가동 중인 발전소의 감축과 같은 운영 패턴의 차이가 있음.

- 24시간 가동되는 발전소가 없음.

- 모든 발전소는 변동적 재생에너지를 수용하기 위해 출력을 조정함.

계통에 미치는 영향

- 연결지점 근처의 계통에 부분적 영향이 있을 수 있음.

- 부분적 계통 상태에 영향을 미칠 가능성이 높음.

- 송전 혼잡이 가능하며, 계통의 전력조류를 Shifting하여 운전함.

- 서로 다른 위치의 날씨 조건에 의해 전반적인 계통의 전력조류 패턴에 상당한 변화를 일으킴.

- 계통의 고전압 부분과 저전압 부분 사이에 양방향 조류 증가

- 외란으로부터 계통을 회복시키는 능력을 향상시켜야 함.

- 계통 전반적인 강화가 필요

주요 당면

과제 - 부분적 계통 상태 - 수요와 변동성 재생 에너지 출력간의 일치

- 유연한 자원의 가용성

- 외란에 견딜 수 있는 시스템의 강건성 해당국가

아이슬란드, 라트비아, 노르웨이, 스위스, 슬로바키아, 체코,

헝가리

프랑스, 핀란드, 불가리아, 알바니아,

폴란드, 스웨덴, 벨기에, 네덜란드,

이탈리아

루마니아, 영국, 그리스, 독일,

스페인, 포르투갈 아일랜드, 덴마크