1화. 가상발전소 개요

가상발전소(VPP, Virtual Power Plant)란 다양한 ①분산형 자원을 ②정보통신기술(ICT)을 이용해 통합제어하고 ③하나의 발전기처럼 운영하는 통합관리시스템¹

① 분산형 자원(DER)은 △태양광, 풍력 등 전력이 사용되는 지역 인근에서 생산·소비되는 ‘분산형 전원(DG)’ △유휴 전력을 저장할 수 있는 ‘에너지저장장치(ESS)’ △수요를 조절함으로써 에너지를 공급하는 것과 같은 효과를 기대하는 ‘수요반응(DR)’ 등을 포함

• 재생에너지는 소규모 지역에서 생산되는 분산형 자원의 특성을 지니고 있으며, 글로벌 기후위기 대응을 위해 재생에너지의 사용이 확대됨에 따라 분산형 자원을 효율적으로 관리할 수 있는 방안인 가상발전소의 필요성도 증가
• 우리나라는 화석연료 등을 쓰는 대용량 발전소에서 전력을 생산하고, 멀리 떨어진 수요지에 장거리 송전망을 통해 전력을 공급하는 중앙집중형 전력 시스템을 운영해 옴
• 장거리 송전 때문에 발생하는 갈등을 줄이고, 사회적·경제적 비용을 최소화하기 위해서 수요지 인근에서 전력을 생산하는 분산형 자원의 보급과 확대가 필요
• 예컨대, 기존에는 태양광 발전으로 전력을 공급받던 공장에 발전량이 낮아지면, 한국전력에서 정전을 막기 위해 화력발전소를 가동해야 했음. 하지만 가상발전소를 통해 인근 지역의 남는 소규모 전력을 모아 공장에 넘겨주는 방식으로 추가 전력 생산 없이 전력망을 유지

② 날씨, 시간대, 계절 등에 따라 발전량이 일정치 않은 재생에너지를 원활하게 이용하기 위해서는 발전량과 사용량을 정확하게 예측하고 남는 전력을 저장하거나 제어하는 기술이 필요

•  발전량과 사용량은 시간대별, 월별 등 차이가 있으므로, 이를 예측하는 기술이 필수적으로 수반되어야 하며, 대표적인 기술은 인공지능(AI), 빅데이터, 클라우드, 사물인터넷(IoT) 등임
• 가상발전소와 유사한 기술로 ‘스마트그리드’와 ‘마이크로그리드’가 있음. 전자는 전력망 전체의 효율화를 목적으로 하는 차이가 있으며, 후자는 소지역의 에너지 자급에 중점을 둔다는 공통점이 있으나 가상발전소가 송전 및 전력거래를 포함한다는 측면에서 상위의 개념

③ 가상발전소는 물리적으로 발전기나 발전소가 있지 않지만, 소프트웨어를 통해 동일한 역할을 수행할 수 있다는 점에서 하나의 발전기처럼 운영되는 시스템

•  기존 전력시스템에서 소규모 분산에너지는 중앙 계통에서 개별적인 관리가 불가능해서 버려지는 에너지가 발생했고, 이를 해결하려면 발전소와 송배전 시설을 크게 투자했어야 함
• 가상발전소는 분산에너지를 소프트웨어와 ICT기술로 통합하여 계획하고 제어하게 되며, 이를 기반으로 발전 예비력을 확보하므로 상대적으로 적은 투자비용이 투입됨
• 즉, 재생에너지를 효율적으로 사용하기 위해서는 분산에너지를 통합ㆍ관리하는 기술이 필요한데, 물리적인 발전소를 추가로 건설하지 않고 개별적인 발전설비들을 하나의 설비와 같이 운영할 수 있는 가상의 발전소를 통해 이 문제를 해결하고자 하는 것
• 예컨대, 배달앱은 식당을 운영하지 않지만 배달하고, 차량공유앱은 차를 갖고 있지 않아도 차량을 공유하듯이 가상발전소는 발전소를 보유하고 있지 않지만 발전업을 영위하는 플랫폼으로 볼 수 있음

가상발전소가 필요한 가장 큰 이유는 재생에너지의 사용이 확대되고 있는 상황에서 재생에너지의 근본적인 문제점을 해결할 수 있는 기술로 평가되기 때문

재생에너지의 특성인 ①간헐성, ②변동성, ③분산성으로 인해 재생에너지를 기존 전력계통과 같은 방식으로 활용하는 데 한계가 있음

• ① 계절적, 기상적 변화에 대한 예측이 어려워서 실제 발전시에는 너무 적거나 많은 발전이 일어날 수 있음(예측 불확실성)
• ② 짧은 시간에도 발전량이 급변할 수 있기 때문에 급하게 전기가 필요한 경우를 대비해서 백업 할 수 있는 설비투자가 추가로 요구
• ③ 소규모 전력 자원이 지역별로 넓게 산재되어 있기 때문에, 생산한 소규모 전기를 원활히 전달ㆍ이용하기 위해 대규모 전력망 투자가 필요한 문제가 발생