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(등촌광장)저렴한 ESS가 전력 패러다임을 바꾼다
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김구환 GRIDWIZ 대표
ESS 시장이 뜨겁다. 이유는 배터리 가격이 전기차와 스마트가전 시장의 성장으로 예상보다 급격히 떨어지고 있고 ESS 활용촉진요금제로 경제성을 확보했기 때문이다. 해외에서 ESS용 배터리팩 가격은 2010년 kW당 1000달러에서 2016년 230달러로 떨어졌고 최근에는 국내에서도 대용량인 경우 유사한 가격이 형성되고 있다.
저렴한 배터리는 전력품질용 FR, 재생에너지 안정화, 공장과 건물의 피크관리뿐만 아니라 촉진요금제로 순수하게 전기를 팔아 수익을 내는 경제성 목적으로도 설치하기 시작하면서 배터리 수요가 공급보다 많아 최근에는 주문 후 3개월 이상이 소요되고 있다. 정책사업 위주에서 이제 시장형 에너지서비스 사업이 열리고 있다.
에너지서비스는 시간을 관리하는 기술이다. 전기는 특성상 발전한 순간 사용하지 않으면 소멸하므로 언제 발전하고 언제 사용하는지에 따라 가치가 달라지는 시간의 함수다. 하지만 ESS는 발전과 수요를 분리할 수 있는 수단을 제공한다. 이제 한번 발전한 전기는 어딘가에 저장하여 차후에 꺼내 쓸 수 있게 되었다. ESS가 전력망에도 놓이고 전력 소비자의 공장, 건물, 가정에 놓이게 되면 아주 복잡한 관리기술이 필요하다. 산업유형, 위치, 전력계통 연결, 고객 부하 유형, 요금제, 지원정책, 그리고 운용방법에 따라 경제성이 달라지고 시간에 따라 계절에 따라 경제성이 변하기 때문이다.
따라서 ESS 사업의 핵심은 보급이 아니라 운용이다. 설치 자체보다는 정교한 운용이 중요하다. ESS 시스템은 배터리팩, PCS, PMS, EMS로 구성되는데 이 중 PMS가 운용의 중추를 담당한다. 이러한 ESS 시스템의 대량 보급을 위해서는 몇가지 고려사항이 있는데, 첫째는 초기 투자비를 결정하는 최적용량 산정이다. 부하 종류, 계통의 영향, 수요관리를 연계한 사용유형 분석과 운용설계가 필요하고 이에 따라 용량을 정해야 한다.
둘째가 운용이다. 계절마다 최대부하 시간이 바뀌고 시간에 따라 피크도 달라지며 수요관리 이벤트도 발생하기 때문에 피크를 컷하는 피크운전, 충방전을 통해 수익을 극대화하는 경제성 운전, 수요관리 참여를 높이는 DR 운전, 생산 원단위를 최소화하는 MES(생산관리시스템) 연계한 조업 운전, EMS와 종속 운전, 분산전원과 태양광을 연계하는 DER 운전 등의 모드에 따라 다른 알고리즘을 적용하게 된다. 특히 설치는 몇 개월이면 끝나지만 배터리팩의 효율보증은 보통 15년 후에도 70%를 보장하므로 운용기간은 20년 이상이라 이 운용능력과 알고리즘 기술이 경제성을 좌우한다.
셋째는 사후관리다. ESS는 정지해 있는 시간동안에는 수익을 낼 수 없으므로 이를 최소화하기 위해 정밀 데이터 분석으로 배터리팩이나 PCS의 에러를 사전에 예측하고 조치하거나, 에러 발생시에 실시간 원격제어와 현장 긴급복구 서비스가 20년 이상 보장돼야 한다. 보통 국내에서 정책사업으로 추진한 사업의 경우 이러한 사후관리를 고객에 떠넘기면서 발생한 문제가 방치되고 운용이 되지않는 경우가 많다. 분산전원 관리사업자와 같은 운영기술과 경험을 보유한 서비스 전문기업이 필요한 이유다.
이러한 ESS가 경제성을 갖는 순간부터 전력산업의 기반은 완전히 뒤바뀐다. 전기는 시간에 따라 가치가 달라지는 하나의 “서비스”가 되고 ESS는 에너지저장장치인 동시에 발전소가 된다.
예를 들어 공장, 빌딩, 가정에 1GW 규모의 ESS를 설치하고 이를 통합하여 운용하면 3시간 정도의 분단위 급전이 가능한 원자력 발전기를 1기 보유한 것과 동일한 효과를 가진다. 앞으로 ESS는 전기차 V2G와 함께 전력 소비자가 보유한 발전소가 된다. 소비자들이 이제는 발전을 하기 시작하는 것이다. 누구나 돈을 벌어주는 발전소를 노후연금처럼 가질 수 있다. 이 발전소들을 한데 묶어 오케스트라처럼 연주하면 우수한 품질의 대형발전소가 만들어진다. 낭비가 없는 고효율의 분산형 가상발전소 된다. 여기에 소비자가 보유한 이동형 ESS인 전기차와 태양광발전이 가세해 자급자족 분산형 전력망인 마이크로그리드가 실현된다.
마이크로그리드는 자체적인 효율운전과 수요관리를 운용하고 필요에 따라 이웃의 마이크로그리드들과 연계해, 마치 강에 댐을 여러 개 설치해 단계적인 홍수조절을 하는 것처럼 서로의 안정성을 확보한다. 따라서 시 단위, 마을 단위, 공장이나 빌딩 단위의 마이크로그리드를 많이 운용하면 국가 전력망의 피크가 감소하고 운용효율도 좋아지게 된다. 경제성을 확보한 ESS 시장이 형성되면 노후발전소의 15%를 중지하더라도 전력 예비율을 현재의 30%가 아닌 절반인 15%로도 운용할 수 있어 신규 발전소의 증설없이 국가전력망을 운용할 수도 있게 된다.
작성 : 2017년 06월 07일(수) 08:38
게시 : 2017년 06월 16일(금) 10:13


김구환 GRIDWIZ 대표

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