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전력계통 안정 위해 신재생발전기에도 전압 유지기능 부여한다

한전, 신재생발전기 연계기준 개정…사업자에 인버터 성능 요구

지난달 24일 전기위 의결

제주 즉시발효, 육지는 3개월 유예

게시 : 2020년 05월 12일(화) 09:09

신재생에너지발전이 늘면서 전력 계통 운영의 안정성에 대한 우려가 높아지고 있다. 특히 정부가 제9차 전력수급계획 초안에서 밝힌 대로 2034년까지 신재생발전설비는 78.1GW까지 늘어난다. 발전량 비중도 전체의 26%를 차지할 것으로 전망된다.

변동성이 큰 태양광, 풍력 재생에너지의 설비용량은 최대 50GW를 넘을 것으로 전망된다. 문제는 전력공급 안정성이다. 그동안 재생에너지는 출력(발전)만 하면 됐기 때문에 전력계통의 안정성은 고려하지 않아도 됐다. 현재 태양광, 풍력 등 재생에너지의 발전비중은 최대 3% 정도로 추정되는 만큼 계통에 큰 영향을 미치지는 않았다. 문제는 앞으로다.

계획대로 신재생발전이 전체 전력공급의 26%(26GW. 2034년 목표수요 104.2GW 기준)를 담당한다면 신재생도 석탄, LNG발전 등 기존 전력공급 설비와 같이 감시 제어가 불가피하다. 우리보다 먼저 재생에너지를 크게 늘려 전체 발전설비 중 37%를 재생에너지에 의존하고 있는 영국은 지난해 8월 대규모 정전을 겪었다.

원인은 400kV 송전선로가 낙뢰로 트립되면서 1691MW에 달하는 발전설비가 탈락했다. 이로 인해 110만호가 최대 45분간 순환정전을 겪었고 열차, 병원 등 공공서비스는 대혼란을 겪었다.

특히 문제가 된 것은 737MW의 혼시해상풍력이 원인 모르게 탈락하면서 주변 발전력 탈락을 가져왔다. 계통고장이 연쇄적인 발전력 탈락으로 이어지면 주파수와 전압이 흔들리고 결국 순환정전이 발생한 것이다. 우리도 계획된 대규모 재생에너지가 발전을 시작하면 계통고장과 별도로 주파수와 전압 유지를 위해 재생에너지도 발전력을 유지해야 하지만 지금은 이를 강제할 규정이 없어 대책 마련이 요구됐다.

전력계통 고장 시 신재생발전기 출력유지 관건

한전에 제어권한 부여…유・무효전력 제어능력 개선

일부 계통에서 고장이 발생해도 신재생발전설비는 적정 주파수와 전압을 유지하기 위해 발전을 지속하도록 신재생발전기 연계기준(Connection Cord)이 개정돼 시행될 예정이다.

이에 따라 한전이 대규모 재생에너지의 출력을 감시하고 제어가 가능하게 됐다.

이번 개정으로 전압과 주파수 변동으로 인해 계통에서 고장이 발생할 경우 신재생발전기가 탈락하지 않도록 신재생발전사업자에게 의무기준을 부과했다.

이번 연계기준 개정에 따라 발전사업자는 출력 감시 및 제어가 가능한 인버터를 설치해야 한다. 새로운 신재생 발전사업자는 기준에 맞는 인버터를 설치해야 하며, 기존 사업자는 인버터 교체가 불가피해 보인다. 교체 비용에 대해선 사업자에게 부담을 주지 않기 위해 전력당국이 교체비용 지원 방안을 찾고 있다.

한전 관계자는 “연계기준 개정을 쉽게 말하면 신재생발전기 인버터 성능요구 기준으로 보면 된다”고 설명했다.

이번 개정의 핵심은 한전의 재생에너지 제어권한 부여와 전압 유지를 위한 유･무효전력 제어능력 개선이다.

우선 한전에 신재생발전기를 제어할 수 있는 권한이 부여됐다.

대상은 육지계통은 154kV 미만에 송전 접속한 신재생발전사업자와 제주도는 22.9kV 이하 배전접속 사업자다. 그 이상 전압은 전력거래소에서 제어한다. 이에 따라 사업자는 발전설비 특성, 출력정보, 예측정보 등을 전력거래소와 송배전사업자에게 제공하는 것이 의무화됐다.

또 계통이 고장 나도 신재생발전기는 전압안정을 위해 발전정지 없이 계통연계를 유지해야 하며 특히 유･무효전력 제어능력 개선을 통해 석탄, LNG발전기 등 일반 발전기처럼 ‘전압유지를 위한 전력’(무효전력) 공급 능력을 구비토록 했다.

한전 관계자는 “전압 유지를 위해 재생에너지발전기도 일반 발전기와 같은 역할을 부여한 것으로 유효전력 출력 감소시에도 최대 무효전력 공급 능력을 확보토록 했다”고 설명했다.

전력거래소와 한전 등 전력계통을 운영하는 기관에 대해 신재생발전기 제어 권한을 부여함에 따라 계통안정은 물론 향후 발전 제어에 따른 적정보상 규정 마련에도 한발 다가설 수 있는 기반이 될 전망이다.

재생에너지 연계기준 개정안은 지난 4월 24일 전기위원회를 통과했으며 제주 계통은 효력이 바로 발생하고 육지는 3개월의 유예를 거쳐 발효된다.

한편 한전은 재생에너지 증가에 따른 안정적인 계통운영을 목표로 지난 2018년 4월 재생에너지 계통연계 기준 수립을 위한 연구용역을 시작했으며, 인버터와 신재생 발전사업자를 대상으로 공청회를 갖는 등 다양한 의견을 수렴했다.