우리 회사가 스마트에너지 사업의 일환으로 재생에너지 발전 사업자와 ESS(에너지저장장치) 사업자를 위한 소규모 전력중개 사업에 진출, 지난해부터 전력거래소가 시행하고 있는 ‘재생에너지 발전량 예측제도’에 참여하게 되었습니다. 소규모 전력중개 사업은 무엇이고, 어떤 의미가 있는지 함께 살펴볼까요?
재생에너지 발전량 예측제도는 재생에너지의 비중이 확대되는 상황에서 국가 전력계통을 안정적으로 운영하기 위해 전력거래소에서 주관하는 새로운 사업입니다. 태양광, 풍력 등의 재생에너지는 날씨와 같은 외부 요인으로 인해 출력이 변하는 간헐성 및 변동성이 있어 안정적인 계통운영을 어렵게 합니다. 이러한 문제의 해법 중 하나로 인공지능, ICT 기술 및 자동제어기술을 활용해 다양한 재생에너지원을 모아 하나의 발전소처럼 운영하는 가상발전소(Virtual Power Plant, 이하 VPP)가 대두되고 있습니다. 이를 통해 분산자원을 제어 가능한 발전원으로 자원화하고 가시성과 계통유연성을 확보할 수 있게 되죠.
가상발전소를 운영하기 위해선 국내 곳곳에 흩어져 있는 재생에너지를 모집하고, 전력시장에서 입찰 및 관리할 수 있어야 하는데요. 이를 위한 1단계 작업이 바로 소규모 전력중개 사업을 통해 진행하는 재생에너지 발전량 예측제도입니다. 쉽게 말해 재생에너지 발전량을 정확히 예측할수록 수익을 얻을 수 있는 제도인데요. 전력중개사업자가 모집한 집합자원의 이용률이 10% 이상인 발전량에 대한 예측 오차율이 6% 이하인 경우 4원/kWh, 6% 초과~8% 이하인 경우 3원/kWh의 정산금을 받을 수 있습니다. 재생에너지 모집과 발전량 예측도 향상이란 두 마리 토끼를 모두 잡을 수 있겠지요?
우리 회사는 에너지신사업의 일환으로 소규모 전력중개 사업을 시작하기 위해 지난해 소규모 전력중개 사업 전기신사업 사업자 등록을, 올해 8월 전력중개사업자 등록과 9월 등록시험 응시를 마쳤습니다. 그리고 그동안 모집한 23MW의 재생에너지 자원과 자체 개발한 발전량 예측 모델, ESS 스케줄링 솔루션 등을 통해 높은 예측 정확도를 입증하며 등록시험을 통과했습니다. 기상 조건이 좋은 날의 경우, 최대 98%의 예측 정확도를 기록했죠! 앞으로 수익 향상을 위해 지속적으로 예측 정확도를 높여 나갈 예정입니다.
VPP의 글로벌 시장 현황과 우리 회사의 VPP 사업에 대해 소개해 주세요.유럽, 미국, 호주 등에선 이미 VPP 관련 시장 및 제도가 매우 활성화되어 있습니다. 세계적인 정유사인 로얄더치쉘이 작년 인수한 독일 VPP 사업자인 넥스트 크라프트베르케(Next kraftwerke)는 유럽 전역*에서 2022년 4월 기준 10GW가 넘는 분산자원을 모집하여 운영하고 있습니다. 테슬라도 전기차와 가정용 ESS 시스템(Powerwall)을 보급하고 미국과 남호주의 전력 시장과 인센티브 제도에 참여하며 VPP 시장에 진출하고 있죠.
| 국가 | 현황 | 지원 제도 |
|---|---|---|
| 미국 | MW 수준의 직접 부하 제어 등 수요 반응을 통해 유틸리티 레벨에서 활동 | FERC Order 2222 법안을 통하여 에너지, 용량, 보조 서비스 시장을 VPP에 개방 |
| 일본 | VPP 소프트웨어 개발 사업 및 해외 업체와 협력 추진(예: 도시바-넥스트 크라프트베르케) | 새로운 중개사업자 라이선스 발행 및 수급 균형 관리를 위한 재생에너지 발전 단지 보조금 지급 예정 |
| 유럽 | 대부분의 주요 전력회사들이 VPP 기업 인수, 주요 석유·가스 기업도 VPP 인수 추진 | 청정에너지 패키지를 통해 DER에 전력 시장 개방, 시장 메커니즘 통해 문제 해결 추진 |
| 호주 | 높은 태양광 발전 및 ESS 점유율과 경쟁적 소매시장 제도로 VPP 활성화 여건 충분 | VPP 시장 참여의 단기적 개선은 어려워 전기차, 전기온수기 및 태양광 출력 제한 기술 등을 통해 VPP 규모 확장 시도 |
우리 회사 역시 DX(Digital Transformation) 주요 과제 중 하나로 글로벌SE CIC 주관하에 VPP 사업을 추진하고 있습니다. TS&엔지니어링센터 신사업개척팀은 VPP 사업 주도, 분산자원 모집, 운영 전략 수립을, 디지털솔루션연구단 S/W연구팀은 발전량 예측 제도용 시스템 개발, 전력거래소 API 연계, 발전량 예측 제출 자동화 개발을, 비전실 DXLab은 태양광 발전량 예측 모델 구축 및 고도화를 맡아 협업하고 있어요.
이번 중개사업자 등록시험에서 높은 예측 정확도를 달성할 수 있었던 이유는 무엇인가요?머신러닝과 딥러닝 기술을 활용해 최적의 발전량 예측 모델을 구축하기 위해 주요 기상 인자(일사량, 전운량, 습도, 운도, 알베도 등)와 태양광 발전량과의 상관관계를 살펴보고 적합한 알고리즘을 채택하기 위해 많은 시뮬레이션을 수행하였습니다. 이렇게 집합자원을 구성하는 최소 단위인 태양광 발전소별로 예측 정확도를 향상하기 위해 노력했기에 좋은 결과를 얻을 수 있었습니다. 또한 집합자원을 구성하고 있는 ESS를 활용하여 오차율을 더욱 낮출 수 있었습니다.
신사업이기에 어려움도 많았을 것 같아요.어려움을 말씀하시니 데이터와 태풍, 두 가지가 떠오릅니다. 집합자원 중 일부 태양광 발전소는 시간대별 발전량 데이터가 부족한 곳들이 있어 예측 모델의 정확도가 상대적으로 낮았는데요, 매일매일 갱신된 최신 데이터를 예측 모델에 학습시킨 결과 유의미한 예측력 향상을 이룰 수 있었습니다. 또 등록시험을 치른 9월 초에 태풍 힌남노가 북상하면서 영향을 미쳐 오차율이 급등한 적이 있었습니다. 이후 맑은 날 일평균 오차율을 2% 수준으로 누적해 가며 합격 기준보다 훨씬 낮은 평균 오차율을 기록, 등록시험을 통과할 수 있었습니다. 태풍 상황에 적용할 수 있는 예측 모델도 별도로 구축해 다른 태풍에 대해서도 효과적으로 대응할 수 있었고요.
앞으로의 계획?이번 사업 참여를 기점으로 육지와 제주 지역 태양광, ESS 자원을 추가로 모집해 내년까지 GW 이상의 집합자원을 모집하고, 전력거래소에서 내년 제주에서 시행하기 위해 설계하고 있는 재생에너지 입찰 제도에 발맞춰 VPP를 추진하는 등 지속적으로 신사업 포트폴리오를 확장할 계획입니다.
재생에너지의 비중을 확대하는 것은 지속 가능한 미래를 위해 꼭 필요한 노력입니다. 재생에너지의 효율적인 활용을 위해 예측 정확도를 고도화하고 VPP 시스템 운영 능력을 향상시키며 VPP 시장을 선도해 나갈, 우리 회사의 모습을 기대해 주세요.
