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ⓒ픽사베이

 

여러분은 발전소하면 무엇이 떠오르시나요? 대부분 거대한 건물에서 전기를 만드는 대형 발전소를 떠올리실 텐데요. 대형 발전소 중심이었던 이전과 달리 최근에는 소규모의 분산형 발전소 중심으로 전환되고 있습니다. 재생에너지 비중이 확대되면서 한곳에 집중되어있기보다는 여기저기로 흩어져 있게 된 것입니다. 한마디로 중앙집중형에서 분산형으로 바뀌는 것인데요. 여기서 분산형 발전소란 전력소비 지역부근에 소규모로 배치된 발전소를 말하며, 이번 기사에서는 전국 각지에 분산되어 있는 발전소들을 하나로 통합하여 전력망을 효과적으로 관리할 수 있는 시스템인 VPP에 대하여 알아보겠습니다.

 

중앙집중형에서 분산형으로 전환 ⓒ김시원 제작


VPP란?

태양광과 연료전지 등 소규모 재생에너지 보급이 확산되면서 분산에너지의 중요성이 커졌습니다. 그런데 전력망이 개인과 지역 중심으로 분산되는 것은 한 눈에 전체 전력 수요를 파악하기 어려워진다는 문제가 있습니다. VPP는 에너지 생산이 일정치 않은 친환경 에너지의 단점을 보완할 수 있습니다. VPP(Virtual Power Plant, 가상발전소)는 다양한 분산자원을 ICT(통신) 기술을 이용하여 하나의 발전소처럼 운영하는 통합관리 시스템을 말합니다. 클라우드처럼 소규모의 전력 생산 단위를 묶어 원자력·화력·풍력·태양광·수력 발전소와 같은 다양한 물리적 발전소를 하나의 발전소처럼 운영하는 것이죠. 물리적으로 특정한 곳에 존재하는 발전소는 아니지만, 전기를 공급하는 것과 동일한 효과를 가집니다.

 

ⓒ조선비즈 보도자료

 

VPP의 핵심 기술: 스마트 그리드

VPP를 얘기할 때 빠질 수 없는 것이 스마트그리드(smart grid)입니다. 스마트그리드란 기존의 전력망을 지능화·고도화함으로써 전력 공급자와 소비자가 양방향으로 실시간 정보를 교환하여 에너지 효율을 극대화할 수 있는 차세대 전력망으로 VPP는 이 스마트그리드 기술에 바탕을 둡니다. 먼저 전기 소비자(기업·가정)와 공급자(발전소)가 소비량과 발전량을 실시간으로 측정하여 5G나 초고속 인터넷망을 통해 전력 관리 센터로 보냅니다. 그러면 전력 관리 센터는 이 정보를 AI(인공지능)로 분석하여 최적의 발전량과 전력 공급 방법을 정해 물리적 발전소를 가동합니다. 이 과정에서 물리적 발전소들이 서로 보완적으로 묶여 여러 개의 가상발전소를 이루게 됩니다.

 

ⓒ픽사베이


VPP의 분류

VPP는 사용되는 자원에 따라 공급형, 수요형, 융합형으로 분류되고, 운영목적에 따라 시장 참여 목적(CVPP), 계통 안정화 목적(TVPP)로 구분됩니다.

 

- 자원 모집 형태에 따른 분류

공급형 VPP(Supply side VPP)

공급형 VPP는 소규모의 신재생에너지 발전과, ESS, 전기자동차 등의 분산형 에너지 자원(Distributed Energy Resources, DER)을 통합하여 하나의 발전소처럼 관리하는 시스템입니다. 분산형 에너지 자원의 출력을 제어할 수 있어 안정적인 전력계통 운영에 기여하는 역할을 합니다.

공급형 VPP ⓒ김시원 제작

 

수요형 VPP(Demand Side VPP)

수요형 VPP수요반응(DR)*자원을 모아 발전소 역할 수행하는 것인데요. 여기서 수요반응(DR) 자원은 소비자들이 아낀 전기를 의미하며 이것을 되팔 수 있는 전력 거래 시장을 수요자원 거래시장이라 합니다. 수요형 VPP는 전력 피크 시 에너지효율시스템 및 소프트웨어로 중앙집중형 전원의 전력 사용을 줄이는 기능을 제공합니다.

*수요반응: 수요증가에 대한 맞춤형 대응을 의미하며, 전력 소비가 집중되는 시간에 전기사용을 줄이거나 다른 시간대에 사용하도록 조정하는 것 등이 있음.

 

수요형 VPP ⓒ김시원 제작

*HVAC(Heating, Ventilation and Air conditioning): 난방, 환기, 냉방을 의미하며 집의 보일러, 에어컨, 공기순환팬 등 온도를 일정하게 유지하고 공기를 깨끗하게 유지하기 위한 기술

 

융합형 VPP(Mixed Asset VPP)

융합형 VPP는 수요형 VPP와 공급형 VPP를 융합한 형태로 최종적인 VPP 운영 형태입니다. 전력망에 분산형 에너지 자원을 통해 전기를 공급하고 수요자원을 효율적으로 운영할 수 있는 반면 높은 투자비용 및 제도적인 제약으로 인해 활성화가 미흡한 상태입니다.


- 운영 목적에 따른 분류

CVPP(Commercial Virtual Power Plant)

CVPP시장 참여를 목적으로 중개사업자가 운영하는 VPP를 말합니다. 분산자원 모집에 지역적으로 제약이 없으며, 계통 전체의 수급 균형에 기여하도록 운영됩니다.

 

TVPP(Technical Virtual Power Plant)

TVPP배전계통의 안정화를 목적으로 망 사업자가 운영하는 VPP인데요. 지역 내 분산자원을 모집하여 전압 주파수 제어 등 계통 운영 보조 목적으로 활용됩니다. 자원 모집에 지역적 제약이 크고, 비상 상황 시 활용되는 유틸리티와 고객 간의 직접계약 자원입니다.


 

VPP의 장점

VPP의 장점을 크게 세가지로 말할 수 있습니다. 먼저 앞서 말했다시피 신재생에너지의 전력수급 안정성을 증가시킬 수 있다는 점이 있습니다. 두 번째로 VPP는 자연재해 등으로 발전소의 작동이 멈추더라도 VPP에 저장된 전기를 공급하거나 다른 지역에서 생산된 전기를 받아 공급할 수 있습니다. 세 번째로 수요자원 거래시장을 활성화시킨다는 점입니다. 여기서 수요자원 거래시장은 소비자들이 아낀 전기를 직접 사고 팔 수 있는 시장을 말하는데요. 소비자가 전력시장의 주체로 인정되고 합리적인 에너지 소비를 유도하는 효과가 있습니다.

 

VPP 운영현황 및 전망

VPP는 전력망 운영 비용을 크게 줄여주기 때문에 에너지 업계는 탈탄소화 기조에 맞춰 VPP 기술이 급속히 확산될 것으로 예상되는데요. 현재 국내 분산자원은 태양광을 중심으로 보급 확대 중이며, 분산자원 중 태양광 비중은 48%, 분산형 전원 중 태양광 비중은 70%를 차지하고 있습니다. 한국전력은 기후변화 대응 및 탄소중립 달성을 위해 태양광, ESS, DR 등 분산자원 보급을 적극적으로 확대하고 있습니다.

 

ⓒKEMRI 한전경영연구원


이번 기사에서는 VPP(가상발전소)에 대해 알아보았는데요. 보기에는 굉장히 어려운 개념처럼 보이지만 사실은 실제 발전소들을 통합하여 관리하는 시스템이라는 것이 핵심이었습니다. 탄소중립을 달성하기 위해 재생에너지의 비중이 커지는 만큼 한국전력은 이에 발맞춰 신재생에너지 발전에 핵심적인 VPP 기술을 발전시키고 있습니다. 한국전력, 앞으로도 많은 기대 부탁드립니다!

 

 

 


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  • 둥이 2021.09.16 16:49
    어려운 주제가 쉽게 읽히네요! 흥미로운 글 잘 읽었어요~

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