SK 에코엔지니어링

신재생에너지로 대표되는 다양한 에너지원의 등장과 분산발전 등으로 전력산업 구조가 변화하는 시대에 대응하여 가상발전소(Virtual Power Plant, VPP) 시장이 확대되고 있다. 정부도 통합발전소 활성화를 위해 속도를 내고 있다.

분산에너지란 사용지역 인근에서 생산·소비되는 에너지로 전력수요 지역 인근에 설치돼 송전선로 건설을 최소화할 수 있는 자원이다. 태양광과 풍력 등 신재생에너지를 비롯해 ESS, 집단에너지 등 40MW 이하의 모든 발전설비와 500MW 이하의 집단에너지, 구역전기, 자가용 발전설비 등이 모두 해당한다.

VPP는 ICT와 자동제어기술을 이용해 다양한 분산에너지원을 연결·제어해 하나의 발전소처럼 운영하는 시스템을 말한다. 운영 목적 및 구성 자원에 따라 CVPP(Commercial Virtual Power Plant)와 TVPP(Technical Virtual Power Plant)로 분류된다. CVPP는 시장에 참여하여 전력거래 및 수익 창출과 수급 균형 기여를, TVPP는 전압·주파수 제어 등 배전계통 안정화가 목적이다.

산업부는 통합발전소 활성화를 위해 사업의 법적 근거를 규정한 「분산에너지 활성화 특별법」 을 금년 상반기 중에는 제정될 수 있도록 노력 중이다. 실제 김성환 더불어민주당 의원, 박수영 국민의힘 의원이 각각 대표발의한 2건의 법률안을 통합 조정한 특별법이 지난 3월 23일 국회 상임위 통과하여 법사위 심의 중이다.

제주에선 통합발전소와 관련해 지난 2일 ‘분산에너지를 활용한 전력 신시장 세미나’가 개최됐다. 제주에너지공사 외 11개 기관이 사업비 250억원가량을 투입하여, 2026년 12월까지 VPP 운영 시스템 개발 사업을 추진한다는 내용이다.

부호준 제주에너지공사 신성장사업부장은 <이코리아>와의 통화에서 “탄소없는 섬 제주를 달성하기 위해 제주 신재생에너지를 기반으로 한 안정적인 에너지시스템 실현이 필요하다”며 “실제로 2025년 하반기부터는 전력시장안에 플랫폼 개발을 완료해서 실증 운전에 나설 것”이라고 말했다.

세계적으로 재생 가능한 에너지, 연료전지, 전력저장 등 분산전원 기술의 개발과 도입의 경향이 고조되고 있다. VPP 구축 사업도 활발히 진행되고 있으며, 기업들도 진출에 속도를 올리고 있다.

전력거래소(KPX)자료에 따르면 일본은 2021년 설립된 ‘미야코지마 가상발전소’는 신재생에너지 수용성 확대를 통한 지방정부의 친환경 정책의 영향이다. 2008년 미야코지마 섬은 ‘친환경 섬 선언’을 통해 2050년까지 미야코지마 지역의 에너지 자립률을 48.9%로 제고할 계획을 발표하고, 2011년부터 스마트 지역사회 실증 프로젝트 도입했다.

미야코지마 섬은 가정용 배터리를 구축하여 비상시 가정에 백업 전력 제공할 예정이다. 2021년부터 300여 대 이상의 테슬라 가정용 배터리를 설치하였으며, 올해까지 600개의 장치 설치를 목표로 하고 있다. 2024년까지 오키나와 전역으로 확대할 예정이며 일본 내 최대 상업용 가상발전소가 될 것으로 보인다.

미야코지마 가상발전소는 태풍 피해가 빈번한 미야코지마 지역의 정전 방지 및 전력망 안정에 기여할 것으로 예상된다. 미야코지마 미라이 전력회사는 10개의 공공주택 단지에 태양광 발전 설비(1217kW)를 무상으로 설치하여 잉여 전력 구입 및 온수 판매, 에너지 설비 유지보수 등의 EaaS(Energy as a Service)를 제공하였다.

EaaS는 에너지 분야의 서비스화로, 서비스 공급업체가 설비 또는 기술의 소유권을 가지고 고객은 장비와 기술의 기능 및 서비스에 대해 비용을 지불하는 형태의 사업모델로, 테슬라는 이프로젝트에 기반하여 주택의 태양광 패널과 배터리를 연계하여 가정의 잉여전력을 활용한 VPP사업을 추진중이다.

독일은 전기자동차를 활용한 새로운 보조 서비스의 가능성 증가하면서 2019년 함부르크 항구의 물류차(EV)를 활용한 VPP 실증 사업(FRESH Project,2019-2024)이 시작됐다.

배터리 에너지 시스템은 유연성 자원으로서 재생에너지 통합 및 안정적 계통 운영에 기여할 수 있는 잠재력 보유하고 있다. 무인운반차(AGV)는 양방향 충전이 가능하므로 물류 작업에서 일시적으로 분리한 후 충전소에 연결하여 전력 공급 가능하다. 최대 220kW 충방전 속도와 18개의 전기충전소를 사용할 시 이론적으로 최대 4MW의 부하 잠재력을 제공할 수 있다.

이러한 무인운반차(AGV)의 유연성을 활용하여 주파수 제어 예비력(FCR)을 제공한다. FCR은 전력 수급 불균형을 단기적으로 보상하기 위한 예비력으로, 독일 TSO가 운영하는 플랫폼을 통해 입찰된다. FCR의 신뢰성 요구 사항을 충족하기 위해 재생에너지, 기존 발전기등 기타 부하 자원과 결합된 형태로 판매된다. 현재 FCR은 하루의 듀레이션을 가지며 이틀 전에 거래되고 있다.

중국의 VPP 서비스는 ‘초기 단계’에서 ‘상용화 단계(보조서비스 시장에서 입찰 참여)’로 넘어가는 과도기이며 현재 중국에는 두 가지 유형의 VPP가 있다. 초기 단계 VPP는 지자체에서 운영하는 수요반응(DR) 시장에 참여하고, 상용화 단계 VPP는 지역 보조서비스 시장에서 DR 서비스를 제공한다.

2022년 8월엔 중국 선전시에 VPP 관리 센터가 개원했다. 중국은 전기를 보다 효율적으로 분배하기 위하여 상하이, 허베이, 산시, 산둥에 VPP를 건설하는 시범 프로젝트를 시작했다. 선전에 새로 출범한 VPP는 870,000kW 용량을 끌어올 수 있으며 이는 대형석탄 발전소의 설치 용량과 동일하다.

중국은 정부 주도하에 VPP 개발과 도입이 이루어지고 있으며, 화웨이 같은 민간 기업의 기술 및 장비 지원과 함께 국영 전력망 회사가 구현하는 형태로 진행 중이다. 선전시 VPP는 소형발전소에서 발생하는 잉여 전력을 재분배하고 보조서비스를 제공하며, 전력망 운영의 안정성을 향상하라는 지시에 신속한 대응이 가능하다.