한전(사장 조환익)은 출력 변동성이 큰 신재생 전원의 확대와 송전선로 및 변전소 건설이 어려워짐에 따라 안정적 전력계통 운영을 위해 신개념 에너지저장시스템(KEPCO Grid Energy Storage System, 이하 KG-ESS) 도입을 추진하고 있다고 밝혔다.

한전계통계획처(처장 김홍균)가 세계최초로 개발중인 KG-ESS는 전력계통의 안정도를 개선하는 계통안정화용 ESS를 의미하며 계통주파수조정을 위해 기 설치된 ESS를 포함해 과도안정도와 전압안정도 개선용 ESS를 총칭해서 말한다.

정부는 2030년까지 전체 발전량의 20%를 신재생전원으로 대체하는 에너지정책을 수립 중이며 이중 출력의 변동성이 큰 풍력 및 태양광발전은 전체 신재생전원 설비용량의 약 80%로 대규모의 변동성 전원을 전력계통에서 안정적으로 수용하기 위해 계통안정화용 ESS의 필요성이 증대될 전망이다.

동해안과 서해안의 발전력 및 수도권의 부하 집중심화와 더불어 송전선로 건설 지연은 광역정전 발생 우려 및 발전제약 등 계통안정도 확보에 문제가 발생할 가능성이 높아짐에 따라 이러한 문제를 해결 수단으로 전력계통 안정도를 개선시킬 수 있는 KG-ESS가 활용될 전망이다.

한전은 KG-ESS를 체계적으로 확대 적용하고 ESS 운영기술의 우위를 선점하기 위해 송변전설비로 활용할 수 있는 ESS의 분야를 기능별로 세부분류하고, 과도 및 전압안정도 개선용 ESS에 관련된 지적재산권 확보(국내외 출원 5건 완료)를 추진하였다고 밝혔다.

이외에 한전은 정부의 신재생 3020 비전에 발맞추어 2030년까지의 KG-ESS 중장기 로드맵 수립을 완료하고 고가의 ESS의 활용성과 경제성을 높이기 위해 하나의 ESS 설비가 동시에 여러 가지 목적으로 해당 기능을 통합 수행할 수 있도록 기능을 고도화하고 발전제약 완화용, 신재생 전원 변동성 대응용 등 용도를 다양화하여 국내 계통에 ESS 확대적용할 계획이다.

KG-ESS 전력계통의 안정도 문제 종합적 개선

주파수·전압·발전기 출력 제어 통해 블랙 아웃 방지
우리나라처럼 고립된 계통의 특수성 감안 더욱 절실
발전력 집중 심화, 기존 전력설비의 한계 극복에 일조

신개념 에너지저장시스템

이제껏 한전은 주파수 조정용 ESS 보급에 앞장서 왔는데 KG-ESS는 과도안정도 개선용및 전압안정도 개선용을 추가, 전력계통의 안정도 문제를 종합적으로 개선하는 시스템이다.

이 시스템은 ESS 순시 충전 제어를 통해 잉여 발전력을 흡수 하고 ESS 충·방전 제어에 따라 수요와 공급을 조절하며 ESS 방전 제어로 선로 과부하를 해소 하는 등 전력계통에서 일어날 수 있는 문제를 획기적으로 개선 시킬 수 있다.

송전망급(154kV 이상) 계통안정화용 ESS의 필요성은 발전소 건설 여건에 따른 발전력 집중 심화,신재생전원의 출력 급변동 특성에 대한 기존전력설비의 한계, 단일망이라는 우리나라의 고립된 계통의 특수성등을 감안할 때 더욱 절실하다.

동해안지역(8.2GW 18GW), 당진지역(8GW 15GW), 영남지역(6.5GW 10GW) 등의 발전단지 발전력 증가로 발전력 집중 심화가 이뤄지고 있으며 이에 따른 송전선로 보강 지연시 발전제약량 증가가 이뤄지고 있는 것이 현실이다.

또 발전기의 G/F 특성으로 신재생전원 출력 급변동에 대응이 어려운등 기존 전력설비의 한계가 드러나고 있고 ESS 특성 고려 주파수 조정 예비력에 대한 제도적 개선도 필요하다.

ESS의 빠른 속응성 특성을 이용한 주파수 조정 예비력 영역이 마련 되면 신재생 전원 출력의 급변동에 대응이 가능하여 주파수 안정도에 기여할 뿐만 아니라 대용량 발전기 탈락시 주파수 하락 최저점 개선이 가능하다.

우리나라는 유럽, 미국 등과는 달리 단일망으로 인해 계통에 취약하다.

국가 연계망을 가지고 있는 유럽의 경우 신재생 전원의 비중이 증가해도 신재생 발전력을 강제 차단하는 경우가 적지만 단일망인 일본의 경우 신재생 전원 비중이 증가 할수록 발전력을 계통안정도를 확보키 위해 강제 차단 하는 경우가 많다.

단일망인 우리나라도 신재생 전원 확대에 대한 사전 대책을 준비 하지 않으면 일본과 같은 강제 차단이라는 문제를 겪을 수 있다.
따라서 전력계통의 안정도 확보를 위한 새로운 개념의 ESS 도입이 필요성이 대두 되고 있다.

신재생전원이 확대되고 있는 제주계통은 ESS와 같이 속응성이 좋은 전력전자 설비인 HVDC에 의해 계통 안정화가 가능하다.

단일망 육지계통에 제주 HVDC와 유사한 역할을 하는 전력망용 ESS 도입의 필요성이 제기 되고 있다.

이번에 한전 계통계획처가 세계 최초로 개발한 KG-ESS(계통안정화용 ESS)는 너무 많은 장점을 가지고 있다.

발전기 연쇄 탈락에 의한 블랙 아웃을 방지하는 과도 안정도 개선(TC)ESS,계통의 전압 붕괴로 인한 광역 정전을 방지하는 전압 안정도 개선 (VC)ES 등이 핵심이다.

송전망용 ESS는 빠른 충·방전 제어의 특성을 통해 과도 안정도는 잉여 발전력을 흡수하여 발전기 연쇄 탈락을 방지하며 FR-ESS는 계통의 수급 균형을 맞추어 주파수제어가 가능하고 신재생 변동성 완화는 신재생전원 출력변동에 의한 계통 영향을 감소 시킨다.

과도안정도 확보용 ESS 개념은 765kV 송전선로 고장시 ESS의 충전모드 제어로 잉여 발전력을 흡수하여 과도 안정도 향상을 통한 상시 발전제약을 저감 시킬 수 있다.

2017년 한전 전력계통본부
송변전 기술 경연대회 개최

경남·대구·인천본부 인적실수 고장예방 우수사업소 선정
변전운영 최우수상…서울지역본부 백종욱 주임 등 수상

고용노동부와 한국산업인력공단이 후원한 이번 대회는 사업소별 경쟁방식의 과거와는 달리 지역본부에서 분야별 최고전문가 155명이 자발적으로 참가하여 변전운영기술, 예방진단, 고장분석, SCADA기술, 계통해석 등 5개 분야에서 열띤 경연을 벌였다.

이날 최우수 수상자로는 변전운영에 백종욱 서울지역본부 전력관리처 주임, 예방진단에 김세윤 부산울산지역본부 서부산전력지사 대리, 고장분석에 손용범 인천지역본부 시흥전력지사 대리, SCADA에 장보문 전북지역본부 전력관리처 주임, 그리고 계통해석 대상에는 현준환 충북지역본부 전력관리처 주임이 수상했다.

한편 변전운영기술 등 경연은 대회장인 정진관에서 실제상황과 동일한 고장 메시지를 부여받은 참가자들이 변전소 모의훈련 시뮬레이터를 활용해 그동안 현장에서 갈고 닦은 업무지식과 설비운영 노하우를 바탕으로 신속하고 정확한 복구조작을 하면서 실력을 유감없이 발휘했다.

또한 참관을 위해 방문한 내빈과 관계자들은 인재개발원 광명관에 설치된 영상중계 스크린으로 대회 진행과정을 지켜보며 송변전설비 운영에 대한 업무와 의견을 교환하고 우수기술을 벤치마킹하는 뜻 깊은 자리를 가졌다.

한편 강당에서는 17년도 고장예방 활동성과 공유와 현장 아이디어 발굴을 위한 인적실수 예방 워크샵을 개최해 인적실수 제로화를 위한 새로운 각오를 다지는 귀중한 시간을 가졌으며 경남, 대구, 인천본부는 인적실수 고장예방 우수사업소로 수상되는 영광을 가졌다.

경연대회 결과 최우수, 우수 직원에게는 고용노동부 장관상 및 사장상 등 17개 포상이 수여 되었으며 참가한 모든 직원에게도 소정의 포상금을 지급해 직원화합을 위한 축제의 장을 마련하였다.

모든 참가자들의 노고를 격려한 전력계통본부장은 “환경변화에 능동적으로 대처하기 위해서는 전력공급을 위한 기술력과 직원 개개인의 역량을 높이는 것이 매우 중요하며 이번 대회를 통해 업무능력이 한단계 성숙되는 기회가 되기를 당부한다”고 밝혔다.