박병용
(Beungyong Park)
1
조진균
(Jinkyun Cho)
1†
정용대
(Yongdae Jeong)
1
-
(재)한국건설생활환경시험연구원, 에너지환경사업본부
(Construction & Energy Business Division, Korea Conformity Laboratories, Jincheon, 27872, Korea)
Copyright © 2016, Society of Air-Conditioning and Refrigeration Engineers of Korea
Key words
분산형전원(Distributed resources), 건물에너지 통합 공급시스템(Building energy supply system), 발전기 내장 가스히트펌프(Gas engine driven heat pump with generator)
1. 연구배경 및 목적
전력수요 관리란 수요측(전기사용자)과 공급측(전기생산자)이 대응되는 개념으로 전력수급계획에 있어서 공급과 수요의 밸런스를 유지하기 위해 관리하는 것이다.
정부나 전력회사는 수요와 공급의 균형을 유지하기 위하여 공급자원(원자력, 수력, 화력, 신재생 등)을 확보하거나 증대시키는 방법을 전통적으로 사용하여
왔다. 하지만 최근의 전력시장은 수요측의 IT화와 함께 전력소비에 대한 수요측 요소를 예측 및 감소시킴으로써 수요․공급의 밸런스를 확보하는 방향으로
변화하고 있다. 기존의 보고에서 전력관리에 대한 수요와 공급측면에서 신속하고 효율적인 방법은 수요측의 전기사용을 조정하는 것이며, 방안으로는 피크시간대에
최대수요를 억제하거나 증가율을 지연시키는데 중점을 두고 있는 것으로 알려져 있다.
(1) 전력수요 관리는 다음의 3개 항목을 중점요소로 계획된다. 첫째, 효율적인 전력 활용(피크시프트), 둘째, 고품질의 전력확보(주파수 보상), 셋째,
안정적인 전력공급(순간정전)이다. 이를 위해 국가나 지역에서는 전력을 공급하기 위한 정책을 개발 시 중기 (10년), 장기(20~30년) 계획 수립을
하였다. 장기 계획 수립 시에는 지구환경변화 및 경제 발전에 따른 변화를 예측하고 대응 전략의 수립이 필요하다. 지구환경변화는 공급자 측면에서 온실가스
감축을 위한 친환경적인 전력발전 설비계획의 대책이 요구되며, 자연 환경적인 이슈로 일본의 후쿠시마 지진(’11. 3), 경주지진(’16. 9), 포항지진(’17.
11)에 따른 원자력발전소의 안전성 문제 및 고농도 미세먼지의 환경적인 문제에 따른 노후화된 석탄 화력발전소의 조기 폐지 등의 사회적 이슈 등에 대한
대책이 동반되어, 태양광발전 및 친환경적인 시스템으로 변경이 요구된다. 경제발전 측면에서는 인구증가와 산업발전에 따른 전력 사용기기 증가 및 전기자동차의
수요확대로 기준수요 전망은 매년 증가되고 있으며 2017년도 86.5 GW에서 2030년도 113.4 GW로 연평균 2.1 % 상승을 전망하고 있다.
(2) 위의 전망은 전력사용의 편리함 및 전기자동차 등의 친환경정책에 따라 전기소비량이 지속해서 증가 할 것을 예측한 것이다. 현 시점에서는 이에 따른
공급설비 확충이 필요하나 막대한 비용 및 환경문제를 동반할 것으로 예상된다. 이에 대한 대응으로 정부는 제 8차 전력수급 기본계획 발표를 통하여 기존
에너지기기의 효율 향상 에너지관리시스템의 적용처 확대 이외 신규 수요관리 방안으로 자가용 태양광 및 수요자원시장을 ‘국민 분산형전원(DR, Distributed
Resources) 시장’으로 확대를 공표하였다.
(2) 이는 기존 국가전력계통 이외 분산형전원 시스템의 개방과 전력거래가 가능한 수요자원 시장의 확대로 해석 할 수 있다. 분산형전원 시스템의 새로운 전력공급시스템의
등장이 예상되며 시장 현황 및 국가전력계통과의 연계 시의 제도적, 기술적인 요구조건이 충족되어야 하나 현재 정리된 자료는 미비하다.
이에, 본 연구에서는 가스엔진 구동 건물에너지 통합 공급시스템의 전력대응을 위한 가이드라인 개발을 목적으로 수요관리 자원시장의 국내외 현황 및, 전력수요관리
대응을 위한 기술적인 필요 요구사항을 조사한다. 제안시스템은 가스 엔진에 의해 압축기 및 발전기를 구동하여 전기와 냉난방을 동시에 생산하는 히트펌프식
냉난방기기이다. 제안시스템은 건물의 냉난방 부하 처리 및 태양광, 전력저장장치(ESS, Energy Storage System)와 함께 전력수요관리
대응 기능을 목적으로 한다.
Fig. 1에 제안시스템과 태양광, ESS를 포함한 에너지그리드 개념도를 나타낸다. 제안시스템이 안정적인 전력대응 기술을 구현하기 위하여 국가전력계통의 “분산형
전원 배전계통 연계 기술기준” (한국전력공사 H0-배전-기준-0015), “전력계통 신뢰도 및 전기품질 유지기준”(산업통상자원부 고시 제2015-112호)
및 단위시스템의 가스기반 발전시스템, ESS, 지역전력공급(분산전원) 국가표준 등의 기술 자료를 상호대차 검토하였다.
Fig. 1. Concept of interfaced building energy supply system.
2. 국내외 시장변화의 현황 및 시사점
2.1 수요자원 거래시장 현황
일반적인 전력의 공급은 공급자원에서 생산된 전기로 운영된다. 그러나 1973년 세계의 석유파동은 소수에 의해서 독점되는 전력시장 구조가 에너지위기에
대응 할 수 없다는 판단으로 미국을 시작으로 대형 전력공급 업체 주도에서 전력시장을 개방하여 자유전력거래 시장이 시작되었다. 최근에는, 해외 선진국에서도
전력시장의 경제적인 효율성 증대 및 시장기반의 수급 안정을 도모하기 위해 수요반응 자원의 전력시장 참여를 확대하고 시장 활성화를 진행 중에 있다.
수요자원 프로그램은 크게 가격기반(Price-based) 수요자원과 인센티브 기반 (Incentive-based)으로 구분된다. 가격기반 수요자원은
계시별 차등요금(TOU), 피크요금(CPP), 실시간요금(RTP) 등을 산출하여 소비자가 가격 신호에 따라 가격이 비쌀 때 자발적으로 수요를 줄이는
방식으로 운영되며, 인센티브 기반 수요자원 프로그램은 의무적 참여와 자발적 참여프로그램으로 구분되어 약정 조건 및 페널티 부과에 따른 참여 유도방식으로
조사되었다.
(3,4)
Table 1은 수요자원시장을 가진 주요국의 설비투자 유인을 위한 마케팅 모델의 형태, 에너지 거래시장의 구분, 수요관리사업자의 사업화 여부를 나타낸다. 국가별
수요자원시장은 지역별 시장 환경에 따라 에너지를 공급할 수 있는 용량 자원을 인정하는 용량시장과 용량메커니즘은 인정하지 않는 에너지 시장(Energy-only)으로
구분된다. 호주, 캐나다의 앨버타, 미국의 텍사스 전기 신뢰성 위원회(ERCOT, Electric Reliability Council of Texas),
싱가포르는 에너지 시장에서만 수요자원을 인정하고 있으며, 미국의 최대 전력시장 운영기관인 PJM이나 ISO-NE는 용량시장에서 공급자원과 같이 취급하고
있다. 특히, 미국의 PJM 전력시장의 경우 피크전력 대비 6~7 % 규모의 수요반응자원이 시장에 참가하고 있는 것으로 수요시장의 규모가 공급자원의
역할을 하는 것으로 전력공급원의 중요한 자리매김을 확인 할 수 있으며, 전력거래를 위한 시장의 형태가 수요처의 참여를 포함하여 다변화 되는 것으로
판단된다.
Table 1. Summary of countries which have demand resources market(5)
|
Classification
|
U.S.A
|
Canada
|
Australia
|
Singapore
|
|
PJM
|
ISO-NE
|
ERCOT
|
Ontario
|
Alberta
|
|
Marketing model for facilities investment incentive
|
Capacity market
|
Capacity market
|
Energy Only
|
Developing
|
Energy Only
|
Energy Only
|
Energy Only
|
|
Energy market
|
Nodal, Real time a day ago
|
Nodal, Real time a day ago
|
Nodal, Real time a day ago
|
One region Real time
|
Single zone, Real time
|
Zonal, Real time
|
Nodal, Real time
|
|
Energy market price cap
|
$2,700/MWh
|
$4,050/MWh
|
$9,000/MWh
|
$2,000/MWh
|
$1,000/MWh
|
$13,800/MWh
|
$4,500/MWh
|
|
Demand management operator
|
has exist
|
has exist
|
None in Energy market
|
has exist
|
None in Energy market
|
None
|
None
|
국내의 수요관리 사업화의 진행은 2013년 전기사업법 개정안에 따라 2014년 11월 신설된 현행 수요관리 시장은 11개 수요관리사업자와 861개
전기사용자, 1,520 MW의 의무감축 용량으로 출발하여, 2017년 4월 기준 14개 수요관리사업자와 2,223개 사용자, 3,885 MW의 감축자원을
보유한 시장으로 성장했다. 수요자원 거래시장이 개설된 이후 정부 주도의 형태로 요금제 및 인센티브를 기반으로 활성화가 시행되어 왔다. 하지만 거래시장이
정부 지원 예산에 따라 크게 좌우되고 자율적 참여 위주의 제도로 인해 감축 용량의 신뢰성 확보가 어려우며, 비상 수급 외에 상시 제도화의 필요성이
요구되어 왔다.
(6)
국내 수요자원시장의 문제점들로는 수요자원 시장의 까다로운 고객 조건과 거래 기준선의 적절성 문제, 효율 개선에 대한 인센티브 관련 문제 등이 있지만,
시장형성의 대표적인 문제점으로는 한국전력공사에서 수행하는 전력 부하 관리사업의 비용을 통해 행해지던 높은 지원금과 보상 관련 제도들이 줄어들고 계통한계가격
(SMP, system marginal price) 거래 위주의 수요자원 시장의 거래가 이루어짐에 있다. SMP는 수요자와 공급자, 투자자 등 전력시장
이해당사자의 수익을 결정하는 중요한 변수이며 변동성은 이해당사자들의 재무적 수익 및 위험성에 영향을 작용한다. 수요자원 거래 시장의 절약된 전기는
발전단가(연료비)와 발전소 건설비로 구분되어야 하지만, 수요자원 시장의 거래기준은 발전단가만 계산된 SMP만을 고려하고 있어 기준가격이 낮으며, 발전소
건설비 절감에 대한 이득이 포함되지 않아 수용자원 참여에 어려움이 있어 전력거래 전기의 정산 등의 제도 개선을 통한 참여 유도가 필요한 상황이다.
(7) 산업통상자원부는 2018년 1월 ‘수요자원 거래제도(DR)’ 개선방안을 발표하였으며, 전력시장 운영을 위하여 발령조건(기준, 발령시점, 지속시간),
정산, 평가, 관리 규칙 개정 등의 후속 절차 조정 이후 2018년 여름부터 적용할 예정이다.
(8)
Table 2. Status of domestic demand management operators
|
Classification
|
As of December 2014
|
As of December 2015
|
As of April 2017
|
|
Registered Capacity(MW)
|
1,480
|
2,417
|
3,885
|
|
Participating Customers
|
950
|
1,329
|
2,223
|
|
Business Operators
|
11
|
15
|
14
|
2.2 국내외 전력수급을 위한 에너지믹스 현황
2014년 발표된 제2차 국가에너지 기본계획은 2013년부터 2035까지의 미래 공급비중 목표를 제시하는 에너지 믹스(Energy Mix)를 포함하고
있는데, 2035년의 에너지원별 공급 비중 전망에서 전력은 27.6% 가스는 13.9%로, 2011년 대비 각각 20.9%와 45.3% 증가하였다.
국내의 가스공급 전망은 해외 주요국가의 에너지 정책 방향과도 일치하는데 주요국가의 에너지믹스 전망을 보면 가스의 미래 공급비중을 유지 또는 확대방향으로
제시하고 있다.
Table 3은 해외 주요국의 에너지믹스 전망을 나타낸다. 주요국가의 에너지믹스 추세는 원자력, 석유, 석탄의 사용을 줄이고 신재생, 가스를 에너지 사용에 이용하는
것으로 목표변화가 나타나고 있다. 또한, 2017년 8차 전력수급계획 이후 LNG 발전이 향후 친환경 신재생 발전체제로 넘어가는 교두보로서 역할이
강조되고 있는 이유는 미국의 영향도 크다. 미국의 가스 생산량 증가로, 2016년 사빈 패스(Sabine pass) 프로젝트의 수출이 본격화됨에 따라
기존 PNG 중심에서 LNG 수출로 다각화 되고 있으며, 미국 본토에서 35개 이상의 LNG 프로젝트가 추진됨에 따라 미국의 LNG 수출 역량은 더욱
증가할 것으로 예상한다. 미국이 가스의 수입국가에서 수출 국가로 변경된 것이며 세계의 에너지 시장의 변화에 영향을 미치고 있다.
Table 3. Current state of affairs for the inside and outside of the country demand supply(9)
|
Major countries
|
U.S.A
|
Japan
|
China
|
Europe
|
|
Year change
|
2011
|
2035
|
2011
|
2035
|
2011
|
2035
|
2011
|
2035
|
|
Electric Power
|
Atomic Power
|
10
|
11
|
6
|
10
|
1
|
6
|
13
|
12
|
|
Water Power
|
1
|
1
|
2
|
2
|
2
|
3
|
2
|
3
|
|
New Renewable
|
5
|
13
|
3
|
13
|
9
|
10
|
10
|
21
|
|
Oil
|
36
|
27
|
44
|
30
|
16
|
18
|
33
|
25
|
|
Coal
|
22
|
18
|
23
|
23
|
68
|
52
|
18
|
10
|
|
Gas
|
26
|
30
|
22
|
22
|
4
|
11
|
24
|
29
|
국내의 발전현황은 2018년 1월 1일 기준 국내 발전설비의 총 용량은 116,428 MW이며, 이 중 LNG 발전설비는 37,353 MW로 총 발전설비
용량의 약 32 % 수준이다. LNG 발전설비는 복합 31,366 MW 와 열병합 5,791 MW이다. 본 자료의 검토로 제안시스템은 가스 에너지
사용증가의 전망 및 수요관리 대응기술로서의 사업시장이 형성되어, 가스에너지를 사용한 전력생산 및 냉난방 겸용 시스템으로서 새로운 가치를 가지고 사용
될 수 있다고 판단된다.
2.3 수요처 분산자원 연계기술의 구분
신재생에너지, 에너지저장장치, 비상발전기 등의 분산자원을 모아서 하나의 발전소처럼 운영하고자하는 가상발전소는 기존의 수요반응을 포함한 개념으로, 수요
측 전력 자원을 발전 자원과 대등하게 인정하여 활용하고자 하는 의미를 포함한다.
Fig. 2에 우리나라의 발전사업자(공급자), 한국전력거래소(중계자), 분산발전자원, 수요처의 연계를 나타낸다. 한국전력거래소(Korea Power Exchage)는
전력시장의 운영, 전력계통 운영 등을 총괄하며, 발전사업자 및 태양광 발전사업자는 한국전력거래소의 운영지침에 따라 연계를 실시한다. 수용가는 국가전력망
및 태양광, 가스엔진기반 발전설비, ESS 시설 연계 등을 통하여 분산형자원의 연계를 형성한다. 국가계통의 연계가 아닌 지역전력공급용 분산자원 연계에
대해서는 별도의 “지역전력공급용 소규모 재생에너지 및 복합전력 시스템의 권장사항(KS C IEC TS 62257-5)” 표준이 제정되어 있으며 분산형자원의
적용범위는 독립형 지역전력공급시스템으로 대규모의 상호연결 시스템이나 국가계통에 연결되어 있지 않은 장소에 전력을 공급할 수 있도록 설계된 시스템으로
정의하고 있다. 고립된 주거지역, 마을의 가구, 경제활동을 위한 소규모 산업 등에서 이용된다.
Fig. 2. Electric power system and DR interconnection.
3. 분산형전원의 기술적 요구사항 검토
3.1 국내법규의 기술적 규정
“전력계통 신뢰도 및 전기품질 유지기준”(산업통상자원부 고시 제2015-112호)
(10)에서는 전력계통 신뢰도 및 전기품질의 유지기준을 위하여 ① 계통주파수 조정 및 유지범위, ② 전압조정목표, ③ 전압유지범위, ④ 고조파 및 플리커
허용치에 대한 기술적 규정을 가지고 있다.
① 계통주파수 조정 및 유지범위는 발전력 및 전기저장장치의 유효전력 조정을 통하여 평상시 60±0.2 Hz, 비상시 62~57.5 Hz의 기술적 목표를
만족해야 한다.
② 전압조정목표는 1.765±0.20 kV 계통 345 kV((353-17) kV~(353+7) kV) 계통, 2.154 kV 계통으로 2.154
kV는 중부하, 경부하, 부하변동시로 기술적 목표치를 갖는다.
③ 전압유지 범위는 경부하(22.0 kV), 중부하(22.9 kV), 첨두부하(23.9 kV)에 대하여 최대․최소 전압유지 기술적 목표를 설정하였다.
④ 고조파 및 플리커허용치는 송전용전기 설비에 있어서 전압 불평형률은 3%이내 유지해야하며 발전기는 비동기 상태로 운전 중인 상태에서 측정시 상간
전압 불평형률 1% 이하, 고조파 전압외형률 5% 이하 유지, 3%의 상간 불평형 전압에서도 연속 운전 할 수 있어야 한다.
한국전력공사에서 발표한 “분산형전원 배전계통 연계 기술기준”(한국전력공사 H0-배전-기준-0015)
(11)에 따르면 분산형 전원을 계통에 연결 할 때 발생 할 수 있는 영향을 최소화하기 위한 기술 기준에 대하여 명시하고 있다. 해당 기술 수준에서는 연계계통
및 동기화와 전력품질, 안전을 고려한 감시설비와 분리장치, 고장시 대처를 위한 설비 등으로 구성된다.
Table 4에 분산형전원의 전기방식을 나타낸다. 저압, 특고압 한전계통 연계로 구분되며 각각의 전기방식을 갖는다.
Table 4. Electric anticorrosion of dispersed generation
|
Classification
|
Electric anticorrosion of linkage system
|
|
Low tension KEPCO electric power system interconnection
|
- A single-phase current 220 V
- Three-phase current 380 V
|
|
Extra-high voltage KEPCO electric power system interconnection
|
- Three-phase current 22,900 V
|
Table 5에는 분산형전원의 계통연계에 대하여 정격용량 합계에 따른 동기화 변수를 나타내었으며,
Table 6은 연계된 한전계통 선로의 고장 시 한전계통에 대한 가압 즉시 중지 시간 목표를 나타낸다. 연계계통의 전력품질 및 안전을 위한 주요 목표이다. 발전기의
규모, 연계점 전압, 배전계통의 누적연계용량에 따라 연계 검통 방식을 세분화, 전압변동, 동기화, 단락용량, 발전기역률, 보호협조, 전기품질의 기술적
요구사항을 가지고 있다. 분산형전원이 연계 되었을 시에 계통에 동반되는 예상문제는, 과량의 분산형전원 연계 시 계통 내에 역조류가 발생되거나, 국가전력망
계통의 정전, 파손 등의 사고로 분산형 전원에서 적정한 전압을 갖지 못하는 문제가 동반된다. 이에 대한 대책으로 국가전력망 계통의 접속한계 용량을
설정하거나 계통 역조류를 허용하지 않는 방식으로 초기부터 문제(과량연계)가 발생하지 않도록 차단하는 방법과, 계통의 운영자가 발전사업자, 분산형전원의
출력량을 제한할 수 있는 권한을 가지는 운영적방법이 있다.
Table 5. All synchronization variable about electric power system interconnection of dispersed generation
|
Total of dispersed generation rated capacity (kW)
|
Frequency difference (△f, Hz)
|
Gap voltage (△V, %)
|
Phase angle difference (△Φ, °)
|
|
0~500
|
0.3
|
10
|
20
|
|
more than 500~1,500
|
0.2
|
5
|
15
|
|
more than 1,500~below 20,000
|
0.1
|
3
|
10
|
Table 6. Pressurization immediately stop target time when interconnected KEPCO electric power system lines have trouble
|
Voltage Range (Percentage of Reference voltage(%))
|
Contact parting time (s)
|
|
V
50
|
0.16
|
|
50
V
88
|
2.00
|
|
110
V
120
|
1.00
|
|
V
120
|
0.16
|
3.2 분산형자원 기술의 요구사항
산형자원 기술은 안정된 전원을 공급하고, 잉여전력을 저장함으로써 에너지의 효율적 이용을 가능하게 해야 한다. 또한 예비력확보, 전압 및 주파수제어
등의 기능을 가져야한다. 상기의 기술적 목적을 위하여 분산형자원 기술의 국가표준을 분석하여 기술 요구 사항의 현황을 분석한다.
전기저장장치는 시스템의 안정성 및 성능을 보장하기 위하여 배터리, 전력변환장치(PCS, Power conditoning system), 통신설비 등에
대한 인증, 시스템보안, 전기설비 사용 전 안전 검사 등을 시행해야한다. 배터리 시스템은 「KBIA-10104-01,02 배터리에너지저장장치용 리튬이차전지
안전성 및 성능 시험방법」
(12) 의한 안전과 성능에 대하여 표준화 되어있다. 전지관리장치를 통하여 전류, 전압, 온도 등의 값을 측정하여 전지를 효율적 충․ 방전 전류 제어하며,
비정상 작동 시 안전장치를 작동 시키는 기능을 가지고 있다. 기능적으로 과방전 전압제어 기능, 과충전 전압제어 기능, 과전류 충전제어, 과열제어기능을
가지고 이상 발생시 기능적 문제가 발생하지 않도록 하여야 한다. PCS는 전력관리시스템으로부터 제어를 받아 계통과 전기저장장치 사이에서 전력변환관리
기능을 갖는다. 「SGSF-04-2012-07 에너지저장시스템용 전력변환장치의 성능요구사항」
(13)에 세부적인 사항이 표준화 되어 있다. PCS는 변전소에 연계되는 다른 전기설비 등에 전기적, 자기적인 장해를 주지 않도록 운전되어야 한다. 직류,
교류측에 대한 과전압 및 부족전압 보호 기능을 갖추어야 하며 보호기능은 “분산형 전원 배전계통 연계 기술기준”에 따라 선로의 고장 시 제시한 고장제거
시간의(
Table 6 참조) 기술적 요구 사항을 만족해야 한다. 주파수 상승 및 저하 보호기능에서도 비정상 주파수에 대한 분리시간의 기술적 요구사항의(
Table 7 참조) 기능을 만족해야 한다. 주파수 이상을 검출 시에 분리시간 이내에 개폐기 개방 또는 게이트 블록 기능이 동작되어야 한다.
Table 7. Pressurization for KEPCO electric power system to stop in clearing time
|
Dispersed generation capacity
|
Frequency Range(Hz)
|
Clearing time(second)
|
|
below 30kW
|
60.5
|
0.16
|
|
59.3
|
0.16
|
|
more than 30kW
|
60.5
|
0.16
|
|
{57.0~59.8}(Adjustable)
|
{0.16~300}(Adjustable)
|
|
57.0
|
0.16
|
Table 8. Standard for DR interconnection
|
Items
|
Standard
|
Test Items
|
|
Gas base
|
Domestic combuned heat and power generator using internal gas combustion engines-Performance
test methods
|
KS B 8912
|
Safety
|
|
Heat output
Electrical output
Overall efficiency
|
|
Gas engine driven heat pump with generator
|
SPS-BKEAA 0020-7197:2018
|
-
|
|
Performance
|
|
ESS
|
Battery
|
SPS-KBIA-10104-01
SPS-KBIA-10104-02
|
Safety
|
|
SPS-KBIA-10504-01
SPS-KBIA-10604-02
|
Performance
|
|
Power conditioning system(PCS)
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SGSF-04-2012-07
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Safety
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Performance
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Grid
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Recommendations for small renewable energy and hybrid systems for rural electrification-
Part 5 : Protection against electrical hazards
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KS C IEC TS 62257-5
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Safety
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가스기반의 내연 가스엔진을 이용한 가정용 열병합발전기-성능시험방법(KS B 8912)에 따르면 상용전력계통과 연계하여 운전하는 경우 출력 과전압 및
저전압 시 보호기능을 갖추어야 한다.
(14) 이는 출력 과전압, 저전압 조건에서 안전하게 정지하는 보호기능이며, 고장 시 차단 시간이내에 안전하게 전기 출력을 차단하려는 기능을 말한다. 발전기
내장 가스히트펌프(SPS-B KEAA 0020-7197)에서는 현재 냉난방능력 및 발전량의 성능을 위한 측정표준을 제시하고 있으며
(15) 계통연계에 필요한 기능적 기술에 대하여서는 기술하고 있지 않다.
지역전력공급용 소규모 재생에너지 및 복합 전력 시스템의 권장사항(KS C IEC TS 62257-1~9)
(16)은 국가 전원계통에 연결 할 수 없는 상황의 소규모 재생에너지 및 복합전력시스템의 적절 요구사항을 명시하였다. 국가전원계통에 직접 연계되지 않기에
분산형전원 배전계통 연계 기술기준의 수준을 만족하지 않아도 되지만 전력품질에 대해서는 KS C IEC TS 62257-2에 주파수 차, 전압 차,
위상각 차에 대한 기술변수를 명시하여 전력품질의 표준점을 기술하고 있다. 전기 안전성에 대하여 KS C IEC TS 62257-5 에 따라 독립된
지역전력공급시스템이 상용전력계통에 연결되기 위한 안정사항을 표준화 하였다. 감전보호장치, 과전류 보호장치, 화재 위험으로부터의 보호, 낙뢰로부터의
보호를 위한 시설 등이 해당된다.
4. 결 론
본 연구에서는 건물에너지 통합 공급시스템의 전력대응을 위한 가이드라인 개발을 목적으로 수요관리 자원시장의 국내외 현황 및, 전력수요관리 대응을 위한
기술적인 필요 요구사항을 조사하였다.
(1) 수요자원시장 현황의 경우, 해외 주요국은 새로운 공급자원으로서 전력거래에 대한 새로운 거래시장의 형태를 확인 할 수 있었으며, 피크전력 대비를
중요한 관점으로 시장이 형성 되어있었다. 국내의 경우는 수요자원 시장의 거래에 대하여 계통한계가격에 한정된 시장거래가 형성된 것으로 분석되어 수요자원
발전의 한계점을 확인하였다.
(2) 기술적인 필요 요구사항은 국가전력망을 기준으로 전력계통 신뢰도 및 전기품질 유지기준이 마련되어 있으며, 분산형전원을 계통 연계시에는 국가전력망
기준으로 연계계통 동기화 및 전력품질 안전 요구조건을 만족해야 한다. 국내의 법규에서는 주파수, 전압조정, 전압유지, 고조파 및 플리커 허용치에 대한
기술적으로 명확한 규정을 가지고 있으며, 분산형전원 관련 규정에서는 계통 연계 시에 주파수 차, 전압 차, 위상차에 대한 기술 변수를 명시하였다.
태양광 발전, ESS-PCS 연계 기술은 위의 명시된 기술적 요구를 만족하기 위한 기술적 표준을 가지고 있으며, 가스기반 발전시설의 경우 출력 과전압-저전압에
한정되는 보호 기능 또는 계통 연계에 필요한 기능적 기술조차 마련되지 않은 것으로 조사되었다. 국가계통에 연계되지 않는 지역전력공급시스템의 경우도
배전계통연계기술 기준을 만족하지 않아도 되지만 국가전력망에 준하는 전력품질의 기술기준을 마련하고 있는 것으로 조사되었다.
추후, 가스기반 발전시스템의 분산형전원의 전력수요 관리 대응을 위해서는 전력품질의 기술적 요구사항을 만족하는 기능적 기술요구 사항의 마련이 요구되며,
전력대응을 위한 건물통합에너지 공급시스템의 에너지 생산/소비 미터링 기술, 안전, 품질유지에 관련되는 기술개발이 요구된다.
후 기
본 연구는 2016년도 산업통상자원부의 재원으로 한국에너지기술평가원(KETEP)의 지원을 받아 수행한 연구과제입니다(No. 20162010104240).
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Part 1~9：General introduction to rural electrification, KS C IEC TS 62257-1~9