태양광이나 풍력 발전은 날씨나 계쩔에 따라 발전량이 시시각각 변하는 간혈성이라는 치명적인 단점이 있다고 들었습니다.

Question

전력은 공급과 수요가 항상 일치해야 주파스가 유지되는데 이러한 대규모 신재생 에너지가 무작위로 전력망에 유입될 때 구체적으로 전력 계통의 주파수나 전압에 어떤 악영향을 미치게 되나요?

Answer 1

안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

신재생에너지의 무작위 유입은 계통의 관성을 떨어뜨립니다. 그래서 전력 공급이 부족할 때 주파수를 급격하게 떨어뜨리죠. 또 반대로 발전량이 과도화할 때는 전압이 기준치 이상으로 솟구칩니다. 그래서 변전 설비를 손상시킬 수도 있습니다. 게다가 수요랑 공급의 불일치로 인해서 주파수 동기화가 깨지면은 대규모 정전으로 이어질 위험도 존재하죠. 이것 때문에 실시간으로 출력을 제어하고 계통을 안정화하는 게 중요한 기술이라고 보시면 되겠습니다.

Answer 2

안녕하세요. 이대길 전기기능사입니다.

태양광과 풍력 발전의 간헐적인 전력 유입은 전력 공급과 수요의 균형을 순식간에 깨뜨려 계통 주파수가 정격 범위를 벗어나 급격하게 흔들리게 만들며 이는 대규모 정전이나 정밀 장비의 고장을 유발할 수 있습니다

Answer 3

안녕하세요. 김종식 전기기사입니다.

맞습니다.

태양광,풍력의 발전량이 빠르게 변하면 전력계통의 주파수와 전압을 흔들 수 있습니다.

다만 실제 전력망에서는 이를 그대로 방치하지 않고 여러 조정설비를 이용해 균형을 맞춥니다.

예를 들어 갑자기 구름이 끼어 태양광 출력이 크게 감소하면 순간적으로 전력 공급 < 수요가 되어 계통 주파수가 떨어집니다. 반대로 강한 바람이나 일사량 증가로 발전량이 급증하면 공급 > 수요가 되어 주파수가 상승할 수 있습니다.

전압 문제도 있습니다. 특정 지역에 태양광 발전이 집중되어 전력이 역방향으로 흐르면 배전선로의 전압이 지나치게 상승할 수 있고, 반대로 출력이 급격히 감소하면 전압이 떨어질 수 있습니다.

또 기존 화력·원자력의 동기발전기는 회전하는 발전기 자체가 관성을 제공하지만, 태양광처럼 인버터로 연결되는 발전원이 많아지면 기존 방식의 계통 관성이 감소해 사고 발생 시 주파수가 더 빠르게 변할 수 있다는 문제도 있습니다.

그래서 실제 계통에서는 ESS(배터리), 양수발전, 가스터빈 등 빠르게 출력조절 가능한 발전기, 무효전력·전압제어, 출력제한, 수요반응(DR), 발전량 예측 등을 함께 사용합니다.

즉, 신재생이 많다고 전력망이 바로 불안정해지는 것은 아니지만 비중이 높아질수록 저장장치와 빠른 주파수·전압 제어 능력을 함께 확보하는 것이 중요하다고 이해하시면 됩니다.

Answer 4

안녕하세요. 송원철 전기기사입니다.

태양광이나 풍력 에너지의 급격한 유입은 공급과 수요의 균형을 깨뜨려 전력망의 표준 주파수를 심하게 출렁이게 만들고, 발전량의 급격한 등락으로 인해 송전선로의 전압이 불안정해져 전력 품질을 떨어뜨립니다. 게다가 대형 터빈 기반의 전통 발전기와 달리 인버터 중심의 신재생은 계통에 충격이 왔을 때 버텨줄 복원력이 부족해서 특정 시간에 전력이 과도하게 몰릴 경우 선로 과부하로 인한 대규모 정전 위험을 야기시킵니다. 결국 출력 제어가 빈번해져 큰 경제적 비효율이 발생하게 됩니다.