일본산업뉴스요약

Next Tech 2030
전력 수급, 초 단위로 조정
가상 발전소, 재생에너지 도입 용이

지역에 흩어져 있는 태양광발전 설비와 축전지 등의 전력시스템을 하나로 묶어 대형 발전소처럼 가동시키는 시스템이 가상발전소(Virtual Power Plant ,VPP)이다. 발전량이 불안정한 재생가능에너지의 전력망 도입이 용이해지는 기술로서 실증 실험이 시작되고 있다. 2030년에는 전력 수급 조절을 현재의 수 십분 정도에서 10초 이내로 단축할 수 있을 가능성이 있다.

“수요 측의 에너지원은 2030년에 대규모 화력발전소 37기 분에 해당하는 양이 된다”. 경제산업성이 2015년에 발표한 이와 같은 추산은 VPP 보급에 큰 가능성을 제시했다. 경제산업성이 추산한 약 3,700만킬로와트(kW)가 모두 VPP용으로 사용되는 것은 아니지만, ‘IoT’를 이용해 규모가 작은 에너지원을 일괄 관리할 수 있게 된다면 대규모 발전을 대체할 가능성이 있다. 2016년부터 실증 실험이 시작되었다.

도쿄전력에너지파트너는 주로 관동지역 내의 14개 공장 등에 있는 축전지와 발전기를 이용한 실험을 추진하고 있다. 흩어져 있는 총 1만kW의 발전 용량을 도쿄에서 일괄 제어하고 있다.

실험 내용은 전력의 수급에 따라 축전지 방전과 충전이 자동으로 이루어지도록 해 공장 내의 전력시스템으로써 활용하는 것이다. 하루 중에는 전력을 많이 사용하는 시간대와 사용하지 않는 시간대가 있다. 또한 한여름이나 한겨울에는 전력 수급이 긴박해진다. 이러한 전력 수급에 수요 측에서 조정하는 ‘디맨드 리스폰스(Demand Response, DR (수요반응)’시스템을 이용한다.

현재 실험 중인 시스템에서는 축전지를 이용한 수급 조절에 수 십분 정도의 시간이 소요된다. 이 시간 동안에는 전파의 주파수가 불규칙해 전파 공급이 불안정해진다.

도쿄전력은 조절 시간을 초 단위로 낮추는 목표를 내걸고 앞으로도 계속해서 실증 실험을 추진할 계획이다. 축전지시스템을 신속하게 가동시키기 위한 통신 기술과 필요한 전력에 맞춰 양을 조절하는 기술 개발을 계속해나간다. E&G사업본부의 다나카(田中) 어드바이저는 “조절 시간이 짧아진다면 전력을 보다 안정적으로 사용할 수 있게 될 것이다”라고 말한다.

VPP는 태양광과 소수력발전 등 소규모 발전 시설과 결합할 수 있다는 점도 특징이다. 전력회사들의 의뢰를 받은 애그리게이터(Aggregator)라고 하는 절전 중계업자들이 다양한 재생에너지 및 전기자동차 등의 전원 설비와 공장이나 사무실 등의 수요 측을 연결해주는 것이다. 이러한 모델이 확산된다면 전기 수급을 조절할 수 있고 재생가능에너지 도입이 쉬워질 것이다.

2020년대에는 이러한 시스템이 각지에서 늘어날 것으로 전망된다. 시스템을 개발하는 도시바의 신카이(新貝) 에너지∙IoT추진부장은 “VPP가 확대된다면 재생에너지의 불확실성을 조절할 수 있다”라며 개발 의의를 설명한다.

지자체도 VPP에 주목하고 있다. 요코하마 시는 2016년부터 시내 초등학교 47개소에 축전지를 설치했다. 평상시에는 도쿄전력에너지파트너가 일괄 제어해 VPP의 일환으로써 활용하고 있다.

재해 시에는 VPP의 힘이 더욱 발휘된다. 방재 거점인 초등학교의 축전지를 전력 인프라로써 활용할 수 있다. 요코하마 시의 오카사키(岡崎) 온난화대책총괄본부 프로젝트추진과장은 “VPP용 축전지는 비상용 전원으로서 이용할 수 있기 때문에 안정된 지역 전력 공급으로도 이어진다”라고 말한다.

-- 사이버 공격에 대한 대응이 과제 --
VPP는 다양한 에너지기기가 인터넷 등을 통해 연결된 네트워크 시스템이다. 네트워크 상에서 자동으로 전력의 수급이 조절된다. 대량의 데이터 분석에는 인공지능(AI)이 이용된다. 사이버 공격에 대한 대응이 앞으로의 큰 과제로 떠오르고 있다.

자원에너지청은 2017년에 사이버 공격 대책을 위한 가이드라인을 정리했다. 각 에너지 기기의 부정 조작 및 데이터의 위조 등 주의점 등이 기술되어있다.

암호화 등 보안 대책을 강화할 경우 비용 부담도 증가한다. VPP비즈니스는 수익측면의 과제도 있어 부담 증가로 비즈니스 진입이 어려운 점은 보급의 걸림돌이 된다. 도쿄전력에너지파트너의 다나카 어드바이저는 “보안과 채산이란 두 가지 과제를 해소하는 것이 보급의 열쇠이다”라고 말한다.

VPP의 한 축을 담당하는 축전지 가격이 높다는 점도 보급의 걸림돌이라고 할 수 있다. 석탄화력과 원자력 등 오랜 기간 일극집중형(一極集中型)이었던 일본의 전력시스템을 바꾸는 것은 쉬운 일이 아니다.

정부는 재생에너지 비율을 22~24%로 끌어올려 주력 전원으로 한다는 목표를 내걸고 있지만 현재 아직 16% 정도에 불과하다. 재생에너지 보급을 위해 규모가 작은 사업자들이 VPP 운영에 쉽게 참여할 수 있는 시스템도 고려해 볼 필요가 있다.

▶ VPP를 둘러싼 전력 분야의 동향
2015년: 정부가 재생 가능한 에너지 전원 구성을 22~24%로 결정
2016년: VPP의 실증실험이 시작됨, 전력의 소매가 전면 자유화
2020년: 발송전 부문의 분리
2021년 이후: 전력의 수급 조정 시장의 창설
2030년: VPP가 전국에 보급, 재생 에너지가 주력 전원으로

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