[태양광뉴스] 태양광이 늘어날수록 ESS가 필요한 이유, 덕커브와 출력제어의 해법

[낙장불입]

안녕하세요!

공장·창고 지붕에 햇빛 수익을 더하고

쓰지 못하는 토지에 현실적인 수익을 만들어 내는

제일테크 대구지사

‘빡빡이의 빛나는 태양광’ 입니다

오늘 전해드릴 #태양광 #뉴스 는

'국민일보 26년 8월 9일 양민철 기자' 님이 취재하신

역대급 더위에 전력수요가 역대최대로 높아지고 있고,

낮시간 태양광의 부담이 점점 높아지고 있다는 소식입니다

https://www.kmib.co.kr/article/view.asp?arcid=9000001486&cp=nv

펄펄 끓는 한반도, 전력 수요 ‘역대 최대’ 임박… 태양광 ‘덕 커브’도 확대

낮시간 태양광발전이 우리나라 전력수요의 많은 부분을 담당하고 있는데,

태양광발전의 단점인 간헐성 극복을 위한 ess 설치가 점점 필요성이 높아지고,

빠른 보급이 필요해지고 있어, 이에대한 개인적인 의견을 정리해 보겠습니다

점점 높아지는 ESS의 필요성, 이제는 빠른 확대가 필요한 이유

최근 기록적인 폭염으로 국내 전력수요가 빠르게 증가하고 있습니다.

폭염이 이어지면서 에어컨 등 냉방기기 사용이 크게 늘었고,

여름휴가가 끝난 산업계가 정상조업에 들어가면서

산업용 전력수요까지 증가할 것으로 예상되고 있습니다.

이러한 상황에서 한 가지 눈여겨볼 부분이 있습니다.

바로 태양광발전의 역할과 ESS의 필요성입니다.

최근 전력시장에서는 낮 시간대 태양광발전이 상당한 전력수요를 담당하고 있지만,

해가 지기 시작하면 발전량이 급격하게 감소하면서

LNG발전이 그 자리를 빠르게 대신하는 현상이 나타나고 있습니다.

결국 앞으로의 재생에너지 정책은 단순히 태양광발전소를 얼마나 많이 설치할 것인가를 넘어,

생산된 전기를 어떻게 저장하고, 필요한 시간에 공급할 것인가

를 함께 고민해야 할 시점이라고 생각합니다.

🎯 폭염으로 빠르게 증가하는 전력수요

지난 8월 7일 국내 최대전력수요는 95.3GW를 기록했습니다.

지난해 같은 날 84.8GW와 비교하면 약 12.4% 증가한 수준입니다.

특히 이날 공급예비율은 8.7%, 공급예비력은 8.2GW까지 떨어졌습니다.

아직 전력수급 비상경보가 발령되는 수준은 아니지만,

일반적으로 안정적인 수준으로 평가되는 공급예비율 10% 아래로 내려갔다는 점은

눈여겨볼 필요가 있습니다.

더구나 여름휴가가 끝나면서 산업체들이 정상조업을 시작하면

산업용 전력수요까지 증가하게 됩니다.

정부는 기상상황에 따라 올여름 최대전력수요가 98.8GW까지 증가할 가능성이 있다고

전망하고 있습니다.

기존 역대 최대전력수요인 97.1GW를 넘어설 수도 있는 상황입니다.

👉 폭염 속에서 확인된 태양광발전의 역할

이번 전력수요 증가에서 흥미로운 부분은 태양광발전입니다.

8월 7일 낮 12시 55분 기준 발전량을 살펴보면,

✔ 태양광 26.6GW

✔ 석탄 25.2GW

✔ LNG 24.9GW

✔ 원자력 22.2GW

수준이었습니다.

한때 태양광발전이 석탄과 LNG, 원자력보다 많은 전력수요를 담당한 것입니다.

특히 여름철에는 태양광발전량이 많은 한낮과

에어컨 사용으로 전력수요가 증가하는 시간이 상당 부분 겹칩니다.

따라서 태양광은 여름철 낮 시간대 전력수요를 감당하는 중요한 발전원으로

성장하고 있다고 볼 수 있습니다.

하지만 문제는 오후부터 시작됩니다.

👉 해가 지기 시작하면 발생하는 문제

태양광발전의 가장 명확한 한계는 발전시간입니다.

아무리 많은 태양광발전소를 설치하더라도 해가 지면 발전량은 급격하게 감소합니다.

반면 한여름에는 오후 6시나 7시가 되어도 기온이 높아 에어컨 사용량이 쉽게 감소하지 않습니다.

결국,

전력수요는 높은 상태를 유지하는데 태양광발전량만 빠르게 감소하는 상황

이 발생하게 됩니다.

실제로 8월 7일 오후 3시 이후 태양광발전량이 감소하기 시작하면서 LNG발전이 이를 대신했고,

오후 7시 LNG 발전량은 37.6GW까지 증가했습니다.

약 4시간 만에 LNG 발전량이 12.7GW 증가한 것입니다.

👉 태양광이 늘어날수록 커지는 덕커브 문제

이러한 현상을 전력시장에서는 흔히 덕커브(Duck Curve)라고 합니다.

낮에는 태양광발전량이 증가하면서 기존 발전원의 발전량을 낮춰야 하지만,

해가 지기 시작하면 태양광발전량이 빠르게 감소하기 때문에

다른 발전원의 출력을 급격하게 높여야 합니다.

현재 우리나라에서는 이러한 역할을 LNG발전이 상당 부분 담당하고 있습니다.

문제는 태양광발전이 계속 확대될수록 낮과 저녁의 발전량 차이가 더욱 커질 수 있다는 것입니다.

낮에는 태양광발전량이 많아 출력제어를 걱정하면서도

불과 몇 시간 뒤에는 부족한 전력을 공급하기 위해

LNG발전량을 급격하게 늘려야 하는 상황이 발생할 수 있습니다.

재생에너지 확대 과정에서 반드시 해결해야 할 문제입니다.

🎯 그래서 ESS가 필요합니다

ESS는 Energy Storage System의 약자로 에너지저장장치를 의미합니다.

쉽게 이야기하면,

전기가 남을 때 저장했다가 전기가 필요한 시간에 다시 사용하는 대형 배터리 시스템

이라고 생각하면 됩니다.

태양광발전과 ESS를 결합하면 전력의 생산시간과 소비시간의 차이를 어느 정도 조정할 수 있습니다.

✔ 낮에 태양광발전량이 많을 때 ESS에 전기를 저장하고,

✔ 태양광발전량이 감소하는 오후부터 ESS 방전을 시작하고,

✔ 저녁 최대전력수요 시간대에 저장했던 전력을 공급하는 것입니다.

이렇게 되면 LNG발전소가 짧은 시간에 발전량을 급격하게 높여야 하는 부담을 줄일 수 있습니다.

👉 ESS는 태양광의 단점을 보완할 수 있습니다

태양광발전의 가장 큰 특징은 발전시간을 사람이 결정할 수 없다는 것입니다.

전력이 필요한 만큼 발전량을 높이는 것이 아니라 일사량에 따라 발전량이 결정됩니다.

따라서 태양광 보급량이 증가할수록 단순히 발전설비만 늘려서는

전력망을 안정적으로 운영하기 어려워질 수 있습니다.

ESS가 필요한 가장 큰 이유가 여기에 있습니다.

태양광의 문제는

발전량 자체보다 발전하는 시간과 전력이 필요한 시간이 일치하지 않는 데 있기 때문입니다.

ESS는 이러한 시간의 차이를 조정할 수 있는 중요한 수단입니다.

👉 흐린 날씨에도 전력망의 부담은 커집니다

또 하나 생각해야 할 것이 날씨입니다.

폭염이 지속되더라도 항상 맑은 것은 아닙니다.

구름이 많고 습도가 높은 날에는 냉방수요는 높은 상태를 유지하면서

태양광발전량은 크게 감소할 수 있습니다.

이 경우 부족한 전력은 LNG, 원자력 등 다른 발전원에서 공급해야 합니다.

따라서 앞으로 재생에너지 비중이 높아질수록 단순한 발전설비 확대와 함께

전력망과 저장설비를 동시에 확대하는 것이 중요해질 수밖에 없습니다.

👉 출력제어 문제에서도 ESS가 필요합니다

ESS의 필요성은 여름철 최대전력수요 문제에만 있는 것이 아닙니다.

최근 태양광 업계에서 문제가 되고 있는 출력제어 문제와도 직접적으로 연결됩니다.

봄과 가을처럼 전력수요가 낮은 시기에는 낮 시간대 태양광발전량이 전력수요보다 많아질 수 있습니다.

전기가 남는다고 해서 전력망에 무한정 공급할 수는 없습니다.

결국 계통안정을 위해 태양광발전소의 출력을 제한하는 상황이 발생하게 됩니다.

발전사업자의 입장에서 생각하면

충분히 발전할 수 있는데도 전기를 생산하거나 판매하지 못하는 것입니다.

하지만 남는 전력을 ESS에 저장할 수 있다면 상황은 달라집니다.

낮 시간대 잉여 태양광 → ESS 저장 → 전력수요가 높은 시간대 방전

이라는 구조를 만들 수 있기 때문입니다.

따라서 ESS는 단순한 배터리가 아니라 앞으로 태양광발전의 출력제어 문제와

전력계통 문제를 동시에 해결하기 위한 중요한 전력 인프라로 볼 필요가 있습니다.

🎯 태양광 확대와 ESS 확대가 함께 가야 합니다

그동안 국내 재생에너지 정책은 발전설비 확대에 상당한 비중을 두어 왔습니다.

하지만 태양광발전 설비가 빠르게 증가하면서 이제는 다른 문제가 나타나고 있습니다.

발전설비는 늘었는데 생산된 전기를 받아줄 계통과 저장설비가 부족한 것입니다.

태양광발전소만 계속 확대한다고 해결되는 문제가 아닙니다.

앞으로는

✔ 태양광 + ESS + 전력망 + VPP

가 함께 움직이는 구조가 필요하다고 생각합니다.

✔ 태양광은 전기를 생산하고,

✔ ESS는 남는 전력을 저장하며,

✔ 전력망은 필요한 지역으로 전력을 이동시키고,

✔ VPP는 수많은 태양광과 ESS를 하나의 발전소처럼 통합하여

운영하는 역할을 담당하는 것입니다.

결국 각각의 설비를 개별적으로 보는 것이 아니라 하나의 전력시스템으로 접근할 필요가 있습니다.

👉 ESS는 선택이 아니라 필요한 전력 인프라로

과거 ESS는 태양광발전소에 추가로 설치하는 부가적인 설비라는 인식이 강했습니다.

하지만 재생에너지 비중이 높아질수록 ESS의 역할은 달라질 가능성이 높습니다.

낮에는 태양광발전이 남아 출력제어를 걱정하고,

저녁에는 태양광발전이 급격하게 감소하면서 LNG발전량을 크게 높여야 하는

현재의 구조를 그대로 유지하기에는 상당한 비효율이 발생하기 때문입니다.

따라서 ESS를 단순히 발전사업자의 수익을 높이기 위한 설비로 바라보기보다는

국가 전력망을 안정적으로 운영하기 위한 기반시설의 하나로 바라볼 필요가 있습니다.

특히 태양광발전 확대속도에 맞춰 ESS와 전력망의 확충속도 역시 빨라져야 합니다.

🎯 마무리하며...

이번 폭염은 우리나라 전력시장에서 태양광의 가능성과 한계를 동시에 보여주고 있습니다.

한낮에는 태양광이 석탄과 LNG, 원자력보다 많은 전력을 공급할 정도로

중요한 발전원으로 성장했습니다.

하지만 해가 지기 시작하면 태양광발전량이 빠르게 감소하고

그 자리를 LNG발전이 급격하게 채워야 하는 문제도 나타나고 있습니다.

결국 앞으로 중요한 것은 태양광을 얼마나 많이 설치하느냐만이 아닙니다.

태양광으로 생산한 전기를 어떻게 저장하고, 언제 사용하며,

어떻게 전력망에 안정적으로 공급할 것인가가 더욱 중요해지고 있습니다.

낮에는 태양광 과잉발전으로 출력제어를 걱정하고,

저녁에는 LNG발전을 급격하게 증가시키는 현재의 구조를 개선하기 위해서는

ESS의 역할이 더욱 커질 수밖에 없습니다.

정부 역시 재생에너지 발전설비 확대만을 목표로 하기보다는

ESS와 송·배전망 확충을 함께 추진할 필요가 있습니다.

재생에너지 확대속도에 비해 ESS 확대가 늦어진다면

출력제어와 계통불안정 문제는 더욱 커질 가능성이 있습니다.

이제 ESS는 재생에너지의 보조설비를 넘어

태양광을 안정적인 전력자원으로 활용하기 위한 필수적인 전력 인프라로

접근해야 할 시점이라고 생각합니다.

앞으로 태양광발전의 지속적인 확대를 위해서라도

ESS 보급과 전력망 확충을 지금보다 빠르게 추진할 필요가 있습니다.

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