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The power outputs of renewable energy such as wind turbines and solar energy powers depend on natural sources. Accordingly, the power outputs of renewable energy is different from capacity rate at the time of peak load. Because of this gap, long term electricity power plan can have over-estimated re...

The power outputs of renewable energy such as wind turbines and solar energy powers depend on natural sources. Accordingly, the power outputs of renewable energy is different from capacity rate at the time of peak load. Because of this gap, long term electricity power plan can have over-estimated reserve margin. So, this paper suggests the chronological approach to calculate the reliability assessment of renewable energy.

The power outputs of renewable energy such as wind turbines and solar energy powers depend on natural sources. Accordingly, the power outputs of renewable energy is different from capacity rate at the time of peak load. Because of this gap, long term electricity power plan can have over-estimated reserve margin. So, this paper suggests the chronological approach to calculate the reliability assessment of renewable energy.

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문제 정의

• 본 논문에서는 우리나라 장기 전원수급 기본계획적용을 위한 신재생에너지 피크기여도 산정 방법으로서 시간대별 기법 적용의 타당성과 적용결과를 제시하였다. 또한, 시간대별 기법 적용시 가장 중요한 시구간 산정을 3개년 최대수요 분석을 통한 7~8월 하계 기간으로 채택하였으며, 하계 기간 중 시간대 구성을 상위 10%와 30%의 평균을 적용하는 것으로 제시하였다.
• 본 자료는 제 3차 전력수급 기본계획 추진시, 신재생에너지 분야의 적정 피크기여도를 산정함으로써, 전체 수급의 적정 예비력 확보 및 신뢰성을 확보하기 위하여 검토한 자료이다.
• 또한, 정부는 2011년까지 전체 발전량의 7%를 신재생에너지로 대체할 계획으로, 향후 신재생에너지의 설비용량의 증가에 따라 예비율 오차도 증가할 것으로 예상되는 바, 신재생에너지의 신뢰도 평가 기준 정립을 통한 적정예비력 확보가 시급하다. 이에, 본고에서는 우리나라 신재생에너지 피크기여도 평가기준으로 해외 전력사가 채택하고 있는 시간대별 기법과 순차 몬테카롤로스 기법의 국내 적용가능성을 검토하고, 현재의 국내 실정에 적합한 시간대별 기법을 이용하여, 우리나라 신재생에너지 전원들의 전력공급신뢰도 분석 결과를 제시하였다.
• MCS방식은 신재생에너지들의 발전 특성을 확률적으로 접근할 수 있어 가장 정확한 방법이나, 막대한 기상자료의 구축 및 운영 , 다수의 프로그램 도입 및 사용에 대한 단점을 가지고 있다. 이에, 해외 2가지 기법을 바탕으로 우리나라에 어떠한 방식을 적용하는 것이 가장 비용효율적 방법인지를 다음과 같이 검토하였다.

제안 방법

• 또한, 발전기 준공 후에는 해당 기간의 모든 발전실적을 포함(발전력이 없을 경우도 포함)하여 용량 팩터를 산정함으로써 신재생에너지의 FOR과 M0R를 반영하였다. 신재생에너지의 FOR, MOR 실적을 반영한 용량팩터를 구함으로써, 전력수급 기본 계획 시뮬레이션시 FOR 및 MOR의 산정 부담을 줄였으며, 피크기여도에 대한 신뢰도를 높였다.
• 본고에서는 시구간 산정을 위해 2003~2005, 3개년 간의 최대수요를 분석하였다.
• 분석은 2003~2005년 7~8월 정산실적을 기준으로 한 발전량으로 시간대별 용량팩터를 계산하였다. 또한, 발전기 준공 후에는 해당 기간의 모든 발전실적을 포함(발전력이 없을 경우도 포함)하여 용량 팩터를 산정함으로써 신재생에너지의 FOR과 M0R를 반영하였다.
• 7~8월을 기준으로 시구간을 형성하는데 있어서, 수요순으로 LDC(Load duration curve)커브를 산정하게 되면 수요가 높은 날짜로만 집중하게 되는 더), 신재생 에너지는 기상에 따라 출력이 급변하므로 피크날짜들에 집중하기 보다는 일별 최대 수요가 걸리는 시간대를 바탕으로 시구간을 산정하는 것이 합당하다. 이에, 일별 최대 수요가 걸리는 시간대를 조사하여, 상위 10%, 30%, 50%부하가 걸리는 시간대를 다음과 같이 도출하였다.

이론/모형

• 신재생에너지 피크용량기여도를 평가시에는 해외 사례에서 보여 주듯이 시간대별 기법이나 순차 몬테카를로 시뮬레이션을 사용한다. 시간대 별 기법은 과거 실적을 바탕으로 용량크레딧을 산정하는 결정론적 방식으로, 실무진 또는 정책입안자가 가장 손쉽게 접근할 수 있는 방법이나, 간헐에너지원으로서 신재생에너지 발전이 중지될 수 있는 여러 변수를 고려하지 못하는 단점이 있다.

성능/효과

• 또한, 최대전력이 발생하는 시간이 12시부터 17시 시간대, 즉 하루 중 5시간 범위인 점을 고려시 상위 20%구간이 적정하나, 단일 구간 사용시 이상현상에 의한 통계치 왜곡이 생길 수 있다. 따라서, 대표성 확보와 피크에 대한 실질기여 가능성을 감안시 10%와 30%의 평균치를 기 준으로 적용하는 것이 바람직 한 것으로 평가되었다. 이 기여도 수치를 전력수급 기본계획 적용시에는 반올림을 한 값을 채택하였다.
• 제시하였다. 또한, 시간대별 기법 적용시 가장 중요한 시구간 산정을 3개년 최대수요 분석을 통한 7~8월 하계 기간으로 채택하였으며, 하계 기간 중 시간대 구성을 상위 10%와 30%의 평균을 적용하는 것으로 제시하였다. 시간대별 기법은 실무진 및 정책입안자가 가장 용이하게 접근할 수 있는 방식이므로, 제 3차 장기 전력수급기본계획에 채택하였으며, 향후 신재생에너지의 보급률이 점차확대되면서, 우리나라 전원 차지비율이 커지게 되면 순차 몬테카를로 시뮬레이션(MCS) 방식을 도입하는 것도 합리적이다.
• 또한, 발전기 준공 후에는 해당 기간의 모든 발전실적을 포함(발전력이 없을 경우도 포함)하여 용량 팩터를 산정함으로써 신재생에너지의 FOR과 M0R를 반영하였다. 신재생에너지의 FOR, MOR 실적을 반영한 용량팩터를 구함으로써, 전력수급 기본 계획 시뮬레이션시 FOR 및 MOR의 산정 부담을 줄였으며, 피크기여도에 대한 신뢰도를 높였다.
• 표3에서 보여 주듯이, 시간대별 기법 적용을 위한 시구간은 상위 10%, 30%, 50%에서 적정 선을 결정하는 것이 합리적이다.

후속연구

• 있다. 또한, 정부는 2011년까지 전체 발전량의 7%를 신재생에너지로 대체할 계획으로, 향후 신재생에너지의 설비용량의 증가에 따라 예비율 오차도 증가할 것으로 예상되는 바, 신재생에너지의 신뢰도 평가 기준 정립을 통한 적정예비력 확보가 시급하다. 이에, 본고에서는 우리나라 신재생에너지 피크기여도 평가기준으로 해외 전력사가 채택하고 있는 시간대별 기법과 순차 몬테카롤로스 기법의 국내 적용가능성을 검토하고, 현재의 국내 실정에 적합한 시간대별 기법을 이용하여, 우리나라 신재생에너지 전원들의 전력공급신뢰도 분석 결과를 제시하였다.

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