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풍력발전의 전력계통 연계에 따른 기술적 과제

전문가 제언: ○ 풍력발전 비용은 1980년대 초에 비해 1/7 수준까지 떨어졌으며, 세계의 풍력발전용량은 2007년도 말에 93.7GW를 기록할 정도로 시장이 급속하게 성장하고 있다. 세계 각지에서는 이미 전력 공급의 상당한 비율을 풍력에 의존하고 있고, 특히 유럽의 일부 지역에서는 풍력의 비율을 20%까지 높이려는 전력망도 나타나고 있다.

○ 그러나 풍력은 발전량이 풍황과 풍속에 의존하여 예측이 어렵기 때문에 전력계통에 많이 접속시키면 계통 안정성이 위협받을 수 있다. 또한 대부분의 풍력터빈은 풍속과 풍황이 좋은 벽지에 위치할 수밖에 없어 송전문제도 커다란 걸림돌이 되고 있다. 결과적으로 풍력발전의 최적비율과 운전지속성 향상은 풍력발전 개발의 중요한 과제가 된다.

○ 풍력발전을 전력계통에 연계하면 첨두수요 시간대를 담당하는 자원이 될 수 있지만 일반적으로는 계통운영비의 증가, 전압 강하나 주파수 변화 및 역률 저하 등의 전력품질 악화, 전력수급 불균형, 신규 송전용량 확보 등의 문제들이 발생한다. 예를 들면, 풍력발전이 전력계통 발전량의 10%를 차지하면 풍력발전량의 가변성으로 인해 풍력발전용량의 2~10%에 해당하는 예비용량이 요구된다는 연구결과도 있다.

○ 상기의 여러 가지 문제점에도 불구하고 풍력발전의 계통연계에 대한 최종적인 기준은 풍력발전의 전력비율이 아니라 계통운영비의 증가를 어느 수준까지 용인하느냐로 귀결되고 있다. 이 자료는 계통운영비, 전력품질, 계통 동특성, 전력수급 불균형, 송전 등의 측면에서 풍력발전의 최적비율을 분석하고 있다. 또한 풍속/풍황 예측, 풍력발전 부하감축, 앞으로의 연구과제 및 전망 등에 대해서도 기술하고 있다.

○ 현재까지의 연구결과에 의하면 풍력발전 비율은 20%까지 허용될 수 있는 것으로 발표되고 있다. 그러나 이 자료에서는 계통운영비 측면에서 5%까지는 큰 영향이 없지만 이를 초과할 경우에는 계통운영비가 상당히 증가할 수 있다는 결론을 내리고 있다. 우리나라에서도 풍력발전용량이 크게 증가하고 있는데, 앞으로는 풍력발전의 비율 증가에 따른 문제점들도 고려해야 할 것이며 이 자료를 참고할 수 있다.

저자: Pavlos S. Georgilakis
자료유형: 학술정보