글: Jeremy Cook
화석 연료를 이용한 발전에서 태양열과 풍력으로 전환하는 것에 관한 대부분의 대화는 기존의 발전소를 재생에너지 발전소로 교체하는 것에 치우쳐 있습니다. 그러나 재생에너지 발전의 모듈화 특성과 에너지 저장 시스템에 관한 새로운 방법들은 또 다른 방법이 존재한다는 것을 의미합니다. 바로 가상 발전소(VPP)가 그것입니다.
가상 발전소란 무엇입니까?
가상 발전소 개념은 분산 에너지 자원(DER)을 통합하여 하나의 조직화된 전력 공급원 역할을 하게 함으로써 전통적인 중앙 집중형 발전을 보완하거나 심지어 대체하는 것입니다. 가정용 발전기와 상업용 발전기를 이용한 태양열 및 풍력 발전이 사용자 네트워크에게 주된 또는 보조적인 에너지 공급원이 될 수 있습니다.
전통적으로 전력은 중앙에 있는 발전소에서 전력망을 통해 배전되어 집과 회사로 공급되고 있습니다. 그 사이에 여러 가지 복잡한 과정이 있지만 이것은 결국 발전소와 사용자 간의 문제입니다. 양방향 계량 장비 등 새롭게 떠오르고 있는 스마트 그리드 기술과 인프라는 소비자가 전력을 전력망에 다시 판매하여 전력 전문 생산자의 부담을 줄여줌과 동시에 환불을 받을 수 있음을 의미합니다. 그리고 소비자가 필요할 때 구입하고 판매하기 위해 현장에 전력을 저장할 수도 있습니다. 스코틀랜드의 외딴 에이그 섬에서는 이미 VPP 스마트 그리드 시스템이 사용되고 있으며, 시민과 기업들이 전력 사용량을 조직화하여 전력망의 부담을 줄이고 있습니다.
가상 발전소는 왜 필요한가요?
가정에서 태양열과 배터리 보조를 떠올려볼 때 한 가지 이상적인 방법은 매달 비용이 전혀 들지 않는 완전한 에너지 독립입니다. 극단적인 경우로 전력망에서 완전히 분리된 상황, 즉 땅에서, 또는 좀더 정확히 말하면 햇빛에서 필요한 것을 얻는 상황을 상상할 수 있겠습니다.
이렇게 전력망을 사용하지 않는다면 그 비용이 막대할 수 있으며 개인 장비가 고장날 경우 전력을 복구하기 위해 수리를 해야 합니다. 사용자의 관점에서 볼 때 VPP는 전력망의 백업 전력뿐 아니라 이러한 오프 그리드 환경이 주는 개인적인 혜택의 대부분을 훨씬 더 저렴한 가격으로 제공할 수 있습니다. 더불어 VPP는 사회적인 측면에서도 중앙집중식 화력 또는 태양열 시설에 비해 몇 가지 이점을 제공합니다.
VPP 개념의 모듈성과 소비지 근처에서 발전이 이루어질 수 있다는 점을 생각해 보십시오. 기존의 그리드 모델의 경우에는 한 지역에서 송전에 문제가 생기면 다른 장소에 쉽게 영향을 미칠 수 있습니다. VPP 개념은 전력을 재분배하여 조명이 꺼지지 않게 해주는 좀더 지역화된 방법들을 제공하며 일반적으로 생산되는 곳과 더 가까운 곳에서 전력이 소비되기 때문에 송전 손실이 더 줄어들 수도 있을 것입니다.
개인적인 측면에서 볼 때, 장비에 이상이 생길 경우 전력망과 다른 DER이 보조 전력을 공급해줄 수 있어서 매우 안정적인 에너지 공급이 가능합니다.
물리적인 발전소(화력, 태양열, 핵 등)는 숲이나 농장 또는 공원으로 사용될 수 있는 땅을 차지합니다. 하지만 VPP는 평상시에 사용되지 않는 옥상 공간을 태양열 패널로 활용합니다. 태양열 시설은 기존의 주차 공간 위에도 설치할 수 있어서 전력을 생산하고 그늘진 곳에 차량을 보관할 수 있다는 두 가지 이점을 제공합니다. EV 에너지 저장 시스템을 추가하고 이러한 방식으로 충전을 하면 주차/DER 환경이 한층 더 유쾌해집니다.
가상 발전소 개념은 전력망 부하가 평상시보다 더 높을 때 가동되는 피크 발전소를 대체할 수 있습니다. 이러한 피크 발전소는 일반적으로 비용이 많이 들고 일정한 기저부하를 처리하는 발전에 있어서 운영이 비효율적입니다. 이러한 에너지 수요 피크를 "잘라내기" 위한 한 가지 방법으로 사용 가능한 모든 분산 에너지를 활용하는 것과 더불어 분산형 배터리 스토리지가 있습니다. 다소 분명하지 않지만 중요한 기술 한 가지는 에너지 사용량 감축을 자동화하는 것입니다.
예를 들어, Duke Energy의 EnergyWise 프로그램은 전체 전력 부하가 높을 때 온수 난방과 수영장 펌프 및 HVAC 시스템을 꺼서 청구 금액을 낮출 수 있습니다. 비용상 절약되는 효과는 일반적으로 작지만, 시스템이 작동되는 것을 사실상 알아채기가 어렵습니다. 이미 데워진 물을 아직 사용할 수 있고 HVAC의 개입 없이 집의 온도 상태가 꽤 오랫동안 (사실상) 동일하게 유지되기 때문에 이러한 방식을 에너지 저장의 한 가지 형태로 볼 수도 있을 것입니다.
가상 발전소: 자원들의 조화
VPP 시나리오에서는 라인 주파수들이 적절히 조화를 이루게 하는 등 아주 낮은 차원에서도 자원들 간의 조화가 필요하다는 점을 염두에 두십시오. 장거리 송전과 전체적인 전력망 유지관리도 필요한데, 이것은 개별 세대주의 범위를 벗어나는 일입니다.
이 같은 미래의 VPP 개념이 잘 작동하기 위해서는 효율성이 매우 중요해서 모든 것이 조화를 이루도록 하기 위해 SiC 트랜지스터, 전류 센서, 전력선 통신을 활용해야 할 수도 있습니다. 향후에 필요해질 것들을 감안할 때, 전력 회사들이 지금 당장은 움직이지 않을 것이고 그저 앞으로 수십 년 후에는 다른 형태를 취할 수 있을 것이라고 말할 수 있을 것입니다.
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