신재생에너지 계통 연계, 온라인 카지노 게임로 해결
전력망 안정화를 위한 LS ELECTRIC 사업 사례
온라인 카지노 게임의 계통연계
신재생에너지를 계통에 연계하면서 '소비량 = 공급량'이라는 전력 시스템의 근본 원칙을 지키는 것이 큰 도전 과제가 되었다. 왜 이것이 문제가 되는지 살펴보고, 이를 해결할 수 있는 LS ELECTRIC의 솔루션을 VPP 제주 시범사업을 통해 알아보겠다.
신재생에너지가 계통 연계 시 발생하는 문제 및 실제 사례
소비량 = 공급량, 전력은 생성과 동시에 소비되어야 하는 특성
문제
태양광과 풍력 발전 등 신재생에너지 발전은 그 특성상 날씨에 따라 출력 변동성이 높으며, 발전량 예측이 어렵다. 이는 전력 수급 균형을 맞추기 어렵게 만들고, 고조파 발생과 전압 제어 능력 부족으로 인해 전력 품질을 저하시킬 수 있다. 이에 따라 추가적인 예비 전력(주로 화석 연료 기반)이 필요하고, 전력 시스템 내 장비의 효율성을 떨어뜨리고, 시스템 장애를 유발할 가능성이 높다.
실제 사례
1.출력 변동성: 예측 불가능한 전력 수급의 위기
제주도 한경·행원풍력단지 사례(2007년)는 신재생에너지의 극단적 변동성을 보여준다. 10초 단위 최대 23% 출력 변동은 전력망에 순간적 부하 충격을 유발하며, 이는 연간 77차례 출력제어로 이어져 약 30억 원 규모의 발전 손실을 초래했다.
2.전력 품질 저하: 인프라 불일치의 치명적 결과
울릉도 풍력발전 실패 사례(2000년)는 계통 설계 미비의 심각성을 경고했다. 600kW 풍력발전기(전체 용량 5%)가 디젤발전기와의 주파수 불일치(±0.6Hz 오차)로 20일 만에 가동 중단된 후 17년간 방치되었다.
3.대규모 예측 오차: 전력망 붕괴 위협(독일 사례)
2004년 1월, E.ON 社의 관리 구역에서 풍력 발전량 예측에 약 2.5GW 수준의 큰 오차가 발생했다. 이로 인해 전력 수급 균형이 무너지고 전력망의 안정성이 위협받았다.
구체적으로, E.ON의 보고서에 따르면 풍력 발전의 변동성으로 인해 설치된 풍력 발전 용량의 50-60%에 해당하는 예비 용량이 필요했다. 또한, 풍력 발전 예측 오차는 -3,000MW에서 2,000MW 사이로 매우 컸다. 이는 전력망 운영에 큰 어려움을 초래했다.
독일 E.ON control area에서 2004년 1월 5일~19일
(WPMS –Wind Power Management System, ISET)
VPP: 신재생에너지 계통 연계 문제의 해결책
가상 발전소(VPP)는 대규모 신재생에너지 자원을 통합 관리해 하나의 발전소처럼 운영하는 시스템이다. 실시간 데이터를 기반으로 발전 자원 출력을 조절해 예측 불확실성을 줄이고, 고조파 문제 최소화와 주파수 및 전압 안정화를 통해 전력 품질을 개선한다.
LS ELECTRIC VPP 제주시범 사례 및 고객들의 요구사항
1)사례
‘24년 3~5월 모의운영기간 이후 ‘24년 6월부터 온라인 카지노 게임 제주 시범사업이 시작되었다.
LS ELECTRIC은 적극적 참여로 공급 과잉 상태인 제주 계통의 안정성에 기여하고 있다.
기존에 받던 발전량에 대한 정산금 외에 기대이익정산금, 변동비보전정산금, 용량정산금의추가지급 요소와 급전지시 미이행에 대한 임밸런스 페널티가 추가되어 단순 발전량에 의해 정산받던 형태에서 시장에서 운영을 통해 수익성이 변동되는 형태로 정산 구조가 변경되었다.
이 시범사업의 주요 내용은 다음과 같다:
•목적: 재생에너지의 변동성을 완화하고, 안정적인 전력 공급을 위해 재생에너지 발전기의 효율적인 자원 활용을 촉진하는 것이다.
•대상: 1MW를 초과하는 태양광 및 풍력 단독 설비는 온라인 카지노 게임 중 급전 가능한 자원으로 참여할 수 있다. 1MW 이하의 설비는 온라인 카지노 게임로 참여가 가능하며, 1~3MW의 설비는 참여 선택이 가능하고, 3MW를 초과하는 설비는 참여가 의무화된다.
•시범사업 규모: 총 395.6MW의 용량으로 이번 태양광 99.2MW, 풍력 296.4MW를 포함한 규모다.
2)고객들의 요구사항
고객들은 시범사업 운영에 대한 투명한 정보 공개를 원하고 있으며, 현재보다 출력제어가 완화되었으면 좋겠다는 요구를 많이 한다.
고객들은 발전량, 제어 여부 등에 따라서 변동되는 정산금에 대하여 투명한 정보 공개를 요구하고 있고, LS ELECTRIC은 VPP 플랫폼의 고객 모니터링 서비스를 통해 제어 여부 확인, 발전량 확인 등의 기능을 제공하고 있다.
급전가능 재생에너지자원으로써 전력시장에 참여하여 제주 계통에 기여하고 있으나, 제도에 참여하게 되면 우선적으로 출력제어의 대상이 된다. 이에, LS ELECTRIC과 태양광발전사업주 고객은 한 팀으로 제주 계통에서 전반적으로 출력제어가 완화되기를 기원하고 있으며, 출력제어 발생시 이에 대한 합당한 보상을 요구하고 있다.
실제 현장에서의 문제점과 해결(실무적 관점)
1)출력제어 방안
제주 VPP 시범사업 이전 제주도에서는 한국전력거래소와 한국전력이 비 중앙 발전기(예:소규모 태양광 등) 순환 출력제어를 시행했는데, 제어의 용이성을 위해 GS 개폐를 통해 제어하였다. 이렇게 되는 경우 순간적으로 고객 설비에 충격이 가해지는 문제가 발생한다.
LS ELECTRIC은 ON/OFF 형태의 제어 시 일정 Target 제어가 불가능한 점, 재기동까지의 소요 시간이 오래 걸리는 점 등을 고려하여 기술적으로 보다 뛰어난 인버터 제어를 도입했다. 통신 및 제어 연계 과정에서 제어 불가능했던 발전소의 경우, 원활한 제어를 위해 자사 비용으로 인버터의 펌웨어 업그레이드를 했다.
2)급전지시 이슈사항
실시간에서 급전지시를 받아 이행해야 하다 보니 KPX와 온라인 카지노 게임 플랫폼 간의 통신, 온라인 카지노 게임 플랫폼과 태양광발전소 간의 통신이 끊김 없이 유지되어야 한다.
LS ELECTRIC은 KPX와의 원활한 통신을 위해 신재생자료취득장치에 UPS를 설치하여 설비 점검 등의 상황에서도 무정전 공급이 가능하게 하였다. VPP 플랫폼과 태양광발전소 간 LTE로(무선) 통신 연계 했고, 격오지나 산간에 위치한 통신상태가 좋지 않은 개소와의 안정적 통신을 위해 리피터와 안테나 등을 설치하였다.
타사 대비 LS ELECTRIC VPP 솔루션에 대한 기술적 강점
1)자체 개발 플랫폼
자사 연구소에서 개발한 플랫폼으로 태양광 발전량 예측부터 입찰, 운영, 정산까지 온라인 카지노 게임사업에 필요한 모든 기능과 최적화된 알고리즘을 직접 구현하였다. 플랫폼의 O&M 관점에서도 매우 용이하며 24시간 무중단 연속 운영을 안정적으로 보장한다.
2)클라우드 기반 인버터 제어
클라우드를 기반으로 전력거래소 – VPP 플랫폼 – 태양광, 풍력, ESS를 연계하여 운영하고 있다. 전력거래소 시스템과 연계하여 입찰 및 낙찰 등 전력시장 관련 정보를 송수신하며, 신재생자료취득장치를 통해 전력거래소의 급전지시를 받아 이행하고 있다. 각 태양광발전소 사이트의 Local RTU를 통해 급전지시 지령 값을 보내 동시에 인버터별로 제어를 수행하고 있으며, 1분 이내 응동이 가능하다.
3)다양한 입찰 및 제어 전략
AX Lab과 협업하여 태양광 발전량을 예측하며, 예측을 기반하여 전력거래소에 하루전시장/실시간시장에 각각 하루 1회/24회 입찰하고 있다. 이 과정에서 각 발전소의 계약조건 등에 따라 고객과 당사의 수익을 최대화할 수 있는 최적의 입찰전략을 수립하여 입찰하고 있다.
