신재생에너지 출력제한 완화를 위한 풍력발전 연계형 ESS 활용 방안

Abstract

탄소제로를 위한 에너지 전환은 시대적 과제이며 지속 가능한 미래를 위해 필 수적인 요소일 것이다. 그 중에서도 재생에너지의 공급 확대를 위해서 그간 많 은 노력을 하고 있으며 특히 제주에서는 탄소 없는 섬을 목표로 풍력, 태양광 공급을 매우 빠르게 늘려가고 있다. 그러나 재생에너지의 특징인 간헐성과 변 동성으로 전력 생산과 수요의 불균형이 발생되어 전력망에 생산된 재생에너지 를 수용하지 못하고 특정 시기에 출력을 중단해야 하는 출력제한 현상이 발생 하고 있다. 이러한 재생에너지 공급 과잉으로 인한 출력제한 문제는 전력 산업 전반에 연 관되어 있으며 전력공급 체계, 에너지믹스, 유연성 자원 확대를 위한 에너지저 장장치 기술 고도화 및 연구개발 등 다양한 해결 방안을 적용하기 위해서는 막 대한 투자와 정책적 결정 등 매우 복잡하고 긴 시간이 필요한 상황이다. 당면 한 현실은 발전사업자의 손실 증가로 재생에너지 보급 속도에 제동이 걸리고 신재생에너지 운영 사업의 경영 악화로 관련 산업 전반에 악영향을 끼치고 있 으며 제주에서의 문제가 전국으로 확대될 가능성이 매우 크다. 본 논문은 출력제한 조건에서도 재생에너지를 생산이 가능한 방안을 연구 중 풍력발전 연계형 ESS 장치를 활용한 출력제한을 완화 방안을 제시한다. ESS 한 계 용량 내에서 전력 계통에 영향 없이 풍력발전이 가능한 점을 활용하여 ESS 충전용 풍력발전기 가동으로 효율적인 ESS의 충전, 방전 방안을 연구한다. 연 구된 방안을 적용한 실증 사례로 풍력발전 단지의 출력제한 완화 정도 및 운영 상 손실을 어떻게 줄일 수 있는지를 확인할 것이다. 또한 전력공급 초과 시간대의 발전량을 흡수할 수 있는 ESS 충전 시간 타임 쉬 프트 운영 방식 도입으로 풍력발전과 ESS의 이용률에 미치는 영향을 살펴 보 고 출력제한 시기에 효과적인 대응 방안이 되는 것을 증명할 것이다. 재생에너지 보급 확대 과정에서 전국적으로 확대될 출력제한 문제에 대한 해결 책을 찾을 수 있는 단서를 제공할 수 있길 기대한다. 그리고 향후 에너지 전환 과정에서 발생 되는 극복할 수 있는 관련 연구에 기여 하고자 한다. 주요 단어 : 신재생에너지, 출력제한, 풍력발전, 에너지저장장치, 연계형 ESS