한국전기연구원(KERI)는 국내에서 유일하게 전기분야를 전문적으로 연구하는 정부출연 연구기관이다.

KERI 스마트그리드연구본부 분산전력시스템연구센터는 △분산형자원의 전력망 통합운영 △에너지저장장치(ESS) 연계 △AC/DC 복합 배전망 △분산자원 통합운영플랫폼 등을 중점 연구영역으로 지난 2020년 7월 준공된 광주 스마트그리드본부와 연계해 호남권 대용량 신재생에너지 전력변환과 분산전력시스템분야 실증연구를 수행하고 있다.

P2H·TES 전력계통영향 정량평가 수행

KERI 분산전력시스템연구센터는 ‘열·전기시스템기반 건물군 열에너지수요관리 기술개발 및 실증’과제 참여를 통해 P2H와 TES 부하자원이 전력계통에 미치는 영향을 정량적으로 평가하기 위한 기법과 지표를 개발하고 있다. 이를 기반으로 운영시나리오별 유연성 가용용량 산정방법을 도출한다.

특히 △대규모 전력계통 동적 해석환경 구축 △P2H 부하의 응답특성을 반영한 동특성 모델링 △주파수 안정도 영향분석을 위한 정량평가지표 개발 △미래계통 운영시나리오기반 가용용량 산정모델 개발 등을 중점 추진하고 있다.

1·2차연도에는 과제 평가체계 골격을 구축하는 데 집중하며 PSS/E 기반 대규모 전력계통 해석환경을 마련했으며 미래계통 운영전망을 반영한 시뮬레이션 DB를 구조화했다. 이어 N-1과 N-2 상정고장 조건에서 주파수 응답 사례연구를 수행했으며 응답속도 구간별 P2H 부하 계통기여도를 비교·분석할 수 있는 정량평가지표를 도출했다.

과제수행을 통해 동일한 부하감축량이라도 제어속도가 빠를수록 초기 주파수 변동률과 주파수 하락 억제효과가 크게 나타남을 정량적으로 확인했다. 세부분석에서는 단일 모선 306.3MW 규모 P2H 부하연계조건과 전국 단위 1,641MW P2H 부하자원 분산적용조건을 대상으로 시나리오를 검토했다.

그 결과 P2H자원 적용 시 주요 평가지표가 개선되는 것으로 나타났으며 특히 전국 단위 분산적용 시 주파수 응답개선효과가 더욱 뚜렷하게 확인됐다. 이는 P2H 부하자원이 미래 전력계통에서 의미 있는 유연성자원으로 활용될 수 있음을 보여주는 정량적 근거다.

3차연도에는 1·2차연도에 구축한 평가체계를 동계 피크조건과 다양한 운영시나리오로 확장해 P2H자원 가용용량 산정방법을 정립할 예정이다. 이를 통해 실증단계에서 P2H·TES 설비 계통기여성능을 정량적으로 입증하며 향후 보조서비스시장 참여를 위한 기술근거를 제공할 예정이다.

전기연구원의 관계자는 “P2H를 비롯한 분산자원의 유연성 가치를 적정하게 평가·보상하기 위해서는 부하응답특성을 반영한 표준모델링기법과 정량평가지표가 국가차원의 기준으로 정착되는 것이 필요하다”라며 “향후 보조서비스시장 설계나 분산에너지 관련 제도정비 시 응답 동특성을 반영한 가치 산정체계가 함께 검토돼야 한다”고 말했다.

이어 “다양한 분산자원의 계통기여효과를 일관된 기준으로 비교·검증할 수 있는 시뮬레이션환경과 데이터 표준화가 필요하다”라며 “이는 산·학·연이 함께 풀어야 한다”고 말했다.