기상조건과 풍력발전 출력제어와의 상관관계 분석

Abstract

기상조건과 풍력발전 출력제어와의 상관관계 분석 : 제주도 사례를 중심으로_x000D_ <br>_x000D_ <br> 기후위기에 대응하기 위해 태양광과 풍력발전과 같은 재생에너지 발전비중이 높아지고 있다. 태양광과 풍력발전은 탄소를 배출하지 않는 친환경적인 발전이지만, 발전량 예측의 오차가 발생하는 불확실성과 기상조건에 따라 발전량이 급격하게 변하는 변동성의 단점을 내포하고 있다. _x000D_ <br> 전기는 생산과 소비가 동시에 이루어지므로, 전력수요와 전력공급은 항상 일치하도록 전력계통을 관리하고 있다. 그러나, 태양광과 풍력발전의 보급이 확대되면서 전력의 수요와 공급을 관리하기가 점점 더 어려워지고 있다. 자가용 태양광발전은 전력수요의 예측을 어렵게 하고, 일사량과 풍속에 따라 발전량이 변하는 풍력과 태양광발전은 전력공급량을 예측하기 어렵게 한다. _x000D_ <br> 제주도의 경우 태양광과 풍력발전의 보급률이 상대적으로 높아 전력의 수요와 공급의 관리가 더 어렵다. 냉난방이 필요 없는 적정한 기온의 봄, 가을철, 햇빛이 좋고, 바람도 좋은 날에는 태양광과 풍력 발전량이 많아서 전력수요보다 전력공급량이 많아질 때가 있다. 이 경우 재생에너지 발전 출력의 일부 또는 전부를 제한하는 출력제어를 시행한다. 2015년에 처음 발생한 풍력발전 출력제어는 해를 갈수록 그 발생 일수와 출력제어량이 증가하고 있다. _x000D_ <br>본 논문은 이런 출력제어와 기상조건과의 상관관계를 알아보는 것을 목적으로 하며, 8개의 세부적인 연구질문에 대한 분석을 시행하였다. _x000D_ <br>분석에 이용한 자료는 제주도의 종관기상 관측지점인 제주지점과 고산지점의 기온, 일사량, 풍속의 시간단위 관측자료와 전력거래소에서 제공하는 제주도의 시간단위 전력수요, 태양광 발전량, 풍력 발전량, 풍력발전 출력제어량의 자료를 활용하였다. 자료들을 토대로 기온, 일사량, 풍속과 전력의 수요와 공급, 풍력발전 출력제어량과의 상관관계를 회귀분석으로 알아보았다. _x000D_ <br>분석 결과, 기온은 전력수요와 보통의 상관관계가 있었다. 단, 20.4℃ 이상에서는 기온은 전력수요와 보통의 음(-)적 상관관계가 있고, 13.7℃ 미만에서는 양(+)적 상관관계가 있었다. _x000D_ <br> 기온과 풍력발전 출력제어량은 약한 양(+)적 상관관계가 있었다. 다만, 20.4℃ 이상에서는 보통의 음(-)적 상관관계를, 13.7℃ 미만에서는 약한 양(+)적 상관관계가 있었다. _x000D_ <br>일사량과 전력수요는 상관관계가 있으나, 20.4℃ 이상에서는 상관관계가 매우 낮으며, 20.4℃ 미만에서는 보통 이상의 음(-)적 상관관계가 있다. _x000D_ <br>일사량은 태양광 발전량과 매우 강한 양(+)적 상관관계가 있다. _x000D_ <br>일사량은 풍력발전 출력제어량과 20.4℃ 이상에서는 상관관계가 매우 낮으며, 20.4℃ 미만에서는 보통 이상의 양(+)적 상관관계가 있다. _x000D_ <br>풍속은 풍력 발전량과 보통 이상의 양(+)적 상관관계가 있고, 풍속은 풍력발전 출력제어량과 약한 양(+)적 상관관계가 있다. _x000D_ <br>기상조건 중에 풍력발전 출력제어량에 가장 큰 영향을 주는 인자는 일사량으로 분석되었다.