전력연구원, ‘독립형 마이크로그리드’로 재생e 간헐성 잡는다

▲전력연구원이 개발한 ‘독립형 마이크로그리드용 운영시스템’

[에너지경제신문 전지성 기자] 한전 전력연구원(원장 이중호)이 ‘독립형 마이크로그리드용 운영시스템’을 에콰도르 갈라파고스 제도의 산크리스토발 섬에 구축해 성능 검증을 완료했다. 독립형 마이크로그리드는 풍력, 태양광과 같은 신재생에너지를 비롯한 에너지저장장치, 디젤발전기로 구성된 소규모 전력공급시스템이다.

섬들로 이루어진 도서지역의 경우 주기적 연료 수송의 필요성과 디젤발전기의 매연, 기름 유출 가능성 등의 문제가 있어 육지보다 신재생에너지가 더욱 필요한 상황이다. 그러나 신재생에너지의 출력 변동성으로 인해 안정적인 전력운영에 어려움이 있었다. 이같은 어려움을 해소하고자 전력연구원은 섬의 기후환경 분석을 통해 현지에 적합한 최적의 에너지 조합을 도출, 독립형 마이크로그리드의 구축비용을 최소화했다. 또한 단기 기상예측, 부하예측, 부하제어 기술을 개발해 디젤발전기의 연료비를 절감하고 고가의 에너지저장장치의 수명을 연장했다.

또한 그리드포밍(Grid Forming) 인버터가 기존 디젤발전기의 출력에 대해 응답하는 특성을 보완해 고립된 소규모 전력계통의 안정적인 운영을 가능하게 했다. 섬의 기상과 부하 특성에 따라 운영시스템의 운전모드를 원활하게 변경해 사용할 수 있는 기능을 포함했다.

전력연구원은 개발한 기술을 국내 전남 진도군의 가사도와 거차도의 에너지 자립섬에 실증하여 안정적 운영을 검증 완료했다. 이후 2021년 12월에 해외 에콰도르의 R&D 프로젝트를 수주하여 갈라파고스 제도의 산크리스토발 섬에서 실증했다.

산크리스토발 섬은 디젤발전기 7.3MW와 풍력발전기 2.4MW를 이용하여 전력공급을 하고 있으나, 풍력발전기의 출력변동으로 인한 계통 불안정으로 활용도가 낮았다.

전력연구원은 국내에서 성능검증을 완료한 ‘독립형 마이크로그리드용 운영시스템(EMS, Energy Management System)’을 산크리스토발 섬에 구축했다. EMS에는 신재생에너지와 배터리의 출력변동성을 제어하는 알고리즘과 디젤발전기의 효율을 극대화해 운전하는 알고리즘이 탑재되어 있다. 이를 통해 활용하지 못하던 풍력발전기의 정상운전이 가능해져 섬내 신재생에너지 도입률을 향상시킬 수 있었다.

또한 1년 6개월간 운영 결과를 분석하고 현지 운영원의 요구사항을 반영해 2023년 6월에 운영 알고리즘을 원격으로 업데이트 했다. 이를 통해 운영원의 만족도를 높이고 계통을 보다 안정적으로 운영할 수 있었다.

전력연구원의 독립형 마이크로그리드 기술은 신재생에너지의 수용성을 높여 갈라파고스 제도의 독특한 생태환경을 지켜나가는데 일조할 것으로 기대된다. 또한 에콰도르 정부의 신재생에너지 보급 확대 계획에 발맞추어 마이크로그리드 사업화 진출에 대한 유리한 고지를 확보했다. 전력연구원은 해당 기술을 바탕으로 마이크로그리드 사업화 전문 연구소 기업인 파워임베디드에 현물출자 해 상용화의 발판을 마련했다.

전력연구원 관계자는 "독립형 마이크로그리드 기술이 도서지역의 신재생에너지 확대에 기여하는 효과를 국내외 장기간의 실증을 통해 검증완료 했다"라며 "향후 기술의 사업화로 국내외 여러 섬에 대해 친환경 에너지 자립섬이 확대될 수 있도록 공헌할 것"이라고 밝혔다.
jjs@ekn.kr