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[해당기사 PDF] [날짜별 PDF] [호수면 : 제2814호 3면]
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SG성공의 열쇠(13·끝) 배전계통 전력저장장치 운영



이중호 한전 SG사업처 부장
 
기후변화와 화석연료의 고갈은 전력시스템 변화의 원동력이 됐으며, 최근 일본의 원전사고와 국내의 크고 작은 정전사고는 전력저장장치 도입을 통한 전력시스템의 본격적인 변화를 촉진했다.
전력저장장치는 스마트그리드 기반의 송배전 효율성 및 전력품질을 제고하는 역할을 담당한다. 전력저장장치의 주요 기능은 우선 전력품질 측면에서 봤을때, 주파수 안정화와 분산전원을 통해 얻은 전력의 평준화 등이 있다.
수요관리 측면에서는 경부하 시간의 싼 전기를 저장, 비싼 시간에 방전함으로써 전력 수요의 이전(Shift) 및 부하평활화 기능을 수행한다. 또 스마트그리드 구현을 위한 핵심기술로서 변동성이 높은 특성을 갖는 신재생에너지전원의 변동성을 줄여 전기품질의 향상을 꾀할 수 있다.
따라서 전력품질 보상용 전력저장장치는 전력시스템에서 에너지 공급 역할은 물론 신재생에너지의 전력품질안정화, 건물/공장의 피크전력 저감, 전압/주파수 안정화를 통한 전력품질 향상, 피크부하 이동, 마이크로그리드의 안정적 운영, 빌딩의 무정전전원공급장치(UPS) 등에 기여할 수 있다.
스마트그리드는 “발전에서부터 송배전, 수용가 및 분산전원에 이르기까지 전체 전력계통의 신뢰도, 안정도, 경제성 및 에너지 효율을 증진시키는 디지털 기술”로 정의한다.
대형 발전시스템 및 초고압 송전시스템도 그 대상으로 하고 있지만 대체로 배전시스템과 수용가 분야와 더욱 밀접한 관계가 있다. 기존의 수동적인 단방향 전력조류의 배전시스템은 새로운 전기수요인 전기자동차의 2차전지 충전문제, 소형 열병합 및 신재생에너지원을 포함한 분산전원으로 인한 양방향 전력조류 및 보호협조문제 등을 수용할 수 있는 능동적, 양방향 정보전송 운영체제로 전환돼야 한다. 이를 위해 전력저장장치가 매우 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.
전력저장장치는 전력을 저장하는 형태에 따라 일반적으로 화학적 에너지 저장장치와 비화학적 에너지저장장치로 분류된다.
화학적 에너지저장장치는 리튬이온전지, 레독스 플로우 전지, 납축전지 등이 있고 비화학적 저장장치는 플라이휠, 압축공기 저장기술(CAES;Compressed Air Energy Storage), 슈퍼커패시터 등이 대표적이다.
이중에서 슈퍼커패시터와 플라이휠, SMES(Superconducting Magnetic Energy Storage)는 충전 에너지 용량이 적기 때문에 전력계통에 적용하는 데 한계가 있다. CAES는 대용량으로 설치해야 경제성이 있고 지형적으로 지하 암반층 또는 폐광산 등의 환경을 이용해야만 경제성이 있는 것으로 알려져 있어 설치 장소의 제약을 받는다.
그러므로 전력계통에 쉽게 활용 가능한 에너지 저장장치는 배터리 기술들이 대부분이다. 이중 활발한 연구가 진행 중인 기술은 NaS, Advanced Lead-Acid, VRF(Vanadium Redox Flow), Lithium-Ion, VRLA(Valve Regulated Lead Acid) 5가지가 대표적이다.
소재가 저렴하고 효율 및 동작성능이 개선된 배터리 개발연구가 계속해서 진행 중이기 때문에 향후에는 더욱 많은 기술들이 경쟁하게 될 것이다.

전력저장장치는 적용분야에 따라 연계운용 방안을 달리할 수 있다. 우선 전력저장장치를 변전소에 설치할 경우 상시 부하이전과 첨두부하 삭감을 통해 전력손실과 계통혼잡을 최소화, 계통의 이용률을 향상하는데 도움을 준다. 또 선로중간에 연계, 전력품질에 영향을 주는 대용량 신재생발전의 출력변동 특성을 개선함으로써 전력품질과 안정도를 향상시키는 기능을 수행한다.
계통에 연계 설치된 전력저장장치는 용량에 따라 MW급 전력을 수 시간 이상 충·방전 할 수 있을 뿐 아니라 분산전원 연계계통의 효율적인 운영을 기함으로써 신재생에너지 발전원의 보급 확대에 기여하게 된다.
또 일반수용가에서 활용할 경우, 전력저장장치는 전기료 절감을 목적으로 전력수요 시간대를 이동시키는 역할을 할 수 있다. 이 경우 양방향 전력 관리가 가능해야 하기 때문에 전력저장장치는 통신망을 통해 제어시스템과 연계돼야 한다.
전력계통에 문제가 있을 경우 수용가에 안정적인 전력을 지속적으로 공급할 수 있도록 하는 독립운전 기능을 포함할 수 있다.
전력산업의 패러다임 변화에 따라 중앙집중형 지역에너지로 전환되면서 지역적으로 분산된 신재생에너지원이 확대 도입되고 있다. 비고갈성 자연에너지전원의 확대는 전력계통 운영에 큰 변화를 가져오고, 이에 따라 전력저장장치는 전기품질 안정화는 물론 지역 내에서의 에너지자립(Micro Grid)을 이루는 핵심적인 요소로도 부각되고 있다. 전력저장장치에 대한 지속적 기술개발과 확대 설치를 통해 계통안정화, Micro Grid 구현은 물론 관련 기업의 해외 수출에도 기여할 수 있기를 바란다.
윤대원 기자 (ydw@electimes.com)
최종편집일자 : 2012-07-25 09:00:26
최종작성일자 : 2012-07-24 10:40:59


 
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