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본 논문에서는 신재생에너지가 가지는 출력의 불확실성을 보완하는 에너지저장시스템(이하 “ESS”)중 풍력발전단지의 송전용량 제약에 따른 ESS 도입시 경제성에 대하여 분석하였다.

풍력발전기의 실제 출력 데이터를 이용하는 것이 가장 정확하나 대부분 기업에서 보안상 제공하고 있지 않아 발전량 추정을 위해 전라남도 영광군과 경상북도 경주시에 있는 풍력발전소(이하 “A풍력”, “B풍력”) 예비타당성보고서의 기초자료가 되었던 풍황계측 데이터를 이용해 송전용량 증설에 제약이 있는 경우와 없는 경우를 비교하여 ...

본 논문에서는 신재생에너지가 가지는 출력의 불확실성을 보완하는 에너지저장시스템(이하 “ESS”)중 풍력발전단지의 송전용량 제약에 따른 ESS 도입시 경제성에 대하여 분석하였다.

풍력발전기의 실제 출력 데이터를 이용하는 것이 가장 정확하나 대부분 기업에서 보안상 제공하고 있지 않아 발전량 추정을 위해 전라남도 영광군과 경상북도 경주시에 있는 풍력발전소(이하 “A풍력”, “B풍력”) 예비타당성보고서의 기초자료가 되었던 풍황계측 데이터를 이용해 송전용량 증설에 제약이 있는 경우와 없는 경우를 비교하여 시뮬레이션을 진행하였다. 수익성에 가장 직접적으로 영향을 주는 판매단가인 계통한계가격(이하 “SMP”)과 공급인증서(이하 “REC”) 단가의 예측은 과거의 SMP와 LNG가격의 회귀분석을 통하여 예측하고 ESS의 운영은 정해진 방전시간은 배터리 전체를 방전시키고 나머지 시간대는 최대한 충전하는 운영을 가정하였다.
이러한 조건에 따라 송전용량 증설에 제약이 있을 경우, ESS 충/방전 이용률은 A풍력단지 평균 12.2%, B풍력단지 평균 5.6%의 이용률의 하락이 발생하였고 이를 바탕으로 경제성 분석결과 대상이 된 A, B풍력단지 모두 송전제약이 있을 경우 제약이 없을 때 보다 출력과 용량이 낮은 ESS가 경제성이 높은 것으로 분석되었다. 민감도 분석 결과 A, B풍력단지의 일부 차이는 있지만 이용률은 경제성 분석에 영향을 주는 중요한 파라미터로 제한송전을 해야 하는 풍력발전단지에서는 이용률을 끌어올리기 위한 노력이 반드시 필요 할 것으로 보인다.

연구에 대한 성과로 경제성 분석을 통해 송전제약이 있는 경우 그렇지 않은 풍력연계 ESS보다 불리함을 수치적으로 분석하였으나 각 현장별 풍력자원의 특성이 다르므로 이를 정량화하여 제시하기는 어려웠다. 하지만 송전선로의 용량제약이 있는 만큼 ESS의 출력이 작으면 작아질수록 경제성 하락 푹이 감소 할 수 있음을 확인할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Among Energy Storage Systems (ESS) that compensate limitations of renewable energy’s output uncertainty, this study analyzed economic feasibility when connected ESS were introduced into a wind farm to construct additional transmission capacity.
Even though utilizing actual output data of wind g...

Among Energy Storage Systems (ESS) that compensate limitations of renewable energy’s output uncertainty, this study analyzed economic feasibility when connected ESS were introduced into a wind farm to construct additional transmission capacity.
Even though utilizing actual output data of wind generators is the most accurate measurement way, most corporations did not provide information because of security. So, this study conducted case study simulations as comparing whether there is limitation to construct additional transmission capacity or not by depending on wind resource measurement data, which had been basic data of preliminary feasibility report for two wind farms that one is in Yeonggwang-Gun in Jellanamdo province and another is in Gyeongju-City in Gyeongsangbukdo province in order to calculate the amount of power generations (designated as A Wind Power and B Wind Power). This study predicted System Marginal Price (SMP) that could give the most influential effect directly to sales price and prediction of sales price of Renewable Energy Certificates (REC), by using regression analysis of past prices of SMP and LNG. In the ESS operation, this study assumed that the whole battery would be discharged during the set discharging time and the battery would be fully recharged during the rest time.
According to this condition, if there is limitation of an extension of transmission capacity, the A wind power would be lower to average 12.2% in ESS charging and discharging utilization rate, and the B wind power would be lower to average 5.6% in ESS charging and discharging utilization rate. Based on the data, this study analyzed that if there is limitation of transmission capacity, ESS with the lower output and capacity would be the more effective economic feasibility than there is no transmission limitation in both of the A and the B Wind Powers, which are analytic objectives for economic feasibility. As results of analyzing sensitivity, although there are some differences between A and B Wind farms, as the utilization rate is an important parameter to affect the economic feasibility analysis, this study suggested that a wind power complex, conducting restricted transmission, should try to improve the utilization rate.
As achievements of this study, this study analyzed numerically that it has disadvantages when there is a transmission limitation through the economic feasibility analysis compared to ESS connected with wind power in which there is not the limitation, but each field’s characteristics of wind power sources were so different that it is hard to suggest the data as quantification. However, this study could verify that, as much as there is capacity limitation of power transmission lines, the smaller ESS output is, the less decline of ESS’s economic feasibility is.

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