향후 지속적인 분산형 전원의 발전을 위해서 가장 중요하게 인식해야 할 점이 바로 분산형 발전기가 신뢰성 있는 전력공급을 기여할 수 있다는 것이다. 이 분야는 분산형 발전기사업자들에게는 틈새시장(niche market) 또는 블루 오션(blue ocean)이 될 가능성이 크다. 전력공급중단에 대처하기 위한 방어시스템으로서 연료전지와 상시전원공급시스템(UPS system)과 결합된 보완공급시스템이 있다. 기동시간을 보완 또는 축소하기 위하여 플라이휠과 결합된 가스 및 디젤 엔진 또한 상업화되고 있다.
전압이 0으로 되는 정전문제(신뢰도 문제)와는 별도로, 소규모의 전압 편위(deviation)가 생길 수 있다. 후자의 전압편위는 전력 품질의 측면이다. 이것은 전력이 이상적 정현파 전압과 전류와 얼마나 일치하는가의 정도를 말하는 것이다. 그러므로 엄격히 말해서 전력품질은 신뢰도를 포함한다. 전력망 내부의 고장 및 차단기 작동이 발생하면 전압이 강하되거나, 공급중단 및 과도현상이 나타나고 이것이 전력의 품질을 저하시킨다. 전압의 급격한 변화(flicker)를 발생시키는 악성 부하, 고조파의 발생, 상간 불균형(phase imbalance) 등으로 인하여 전력의 품질이 저하되기도 한다. 이러한 교란의 원인은 전력망 내의 내부 임피던스(impedance)에 대한 측정 방법인 단락용량(short circuit capacity)과 관련되며, 전력망의 내부 현상(예를 들면, 선로의 길이, 발전기의 단락용량)에 따라 단락용량은 변화한다. 그래서 계통의 전력품질저하를 막기 위해서는 전력계통운용자가 명시된 최소한의 단락용량을 책임지는 것이 중요하다.
분산형 발전기와 전기품질 사이의 상관관계에 대해 의견이 분분하다. 한편으로, 분산형 발전기가 전력품질문제를 해소할 수 있다고 주장하는 전문가들은 분산형 발전기를 접속함으로써 일반적으로 전력망 내의 전압상승을 가져올 수 있어 특히 전압유지가 어려운 지역에서는 전력품질문제 해소에 상당히 중요한 역할을 할 수 있다고 말한다. 위의 주장과는 반대로 대규모로 분산형 발전을 도입하면 전압의 불안정을 초래할 수 있는 주장도 있다. 예를 들면, 전압제어가 부족할 때 발생하는 양방향 전력조류와 복잡한 무효전력조류 때문에, 계통망 내부의 전압이 큰 폭으로 변동할 수도 있다. 게다가 양방향 전력조류는 계통망의 보호시스템(protection system)을 조율하는 것을 어렵게 한다. 이런 경우, 단락과 과부하는 다중 공급원에 의해 공급되기 때문에 보호시스템이 독자적으로 비정상상태를 감지하지 못하게 된다. 결국, 지역 내의 발전기가 격리된 계통에 전력을 공급하며 보수요원이 와야 될 정도로 위험한 상황에 이르는 국지화 현상도 발생할 수 있다.
확장에 대한 대안 또는 지역 계통의 이용: 분산형 발전기는 송배전 설비투자에 대한 대안 또는 송배전 비용에 대한 측로(bypass)가 될 수 있다. 물론 일차에너지가 지역별로 충분한 양으로 있을 때에만 가능하다. 예를 들어, 분산형 발전기 사용이 증가되면 가스수송망과 같은 다른 망 내에 새롭게 혼잡(congestion)문제가 생겨날 수 있다.
분산형 발전을 하게 되면 송배전설비를 회피함으로써 약 30% 정도의 전기생산비용의 절감을 가져올 수 있다. 이것은 분산형 발전 요구에 대한 가장 중요한 요인 중 하나로 보인다. 일반적으로 전기사용자 규모가 작을수록, 전력가격에 있어서 송배전 비용의 분담이 커지게 된다(한 가정 당 40%이상).
계통운용자의 관점에서 보면, 분산형 발전기는 송배전 설비에 대한 투자를 대체할 수 있다. 어떤 경우에, 다른 제어방식을 사용할 경우, 분산형 발전기는 단독운전 모드로서 계통망에 전기사용자를 연결할 수 있는 하나의 대안으로 사용될 수 있다. 게다가, 분산형 발전기의 위치 선정이 잘 되면(즉, 부하에 가까우면) 계통 손실을 줄이는데 도움이 된다. IEA는 OECD국가에서 계통손실이 평균 6.8%라고 보고하고 있으며, 이러한 이유로 인하여 분산형 발전기 방식의 채택이 10~15%의 비용절감효과를 가져 올 수 있다고 주장한다.
계통으로부터의 지원(grid support): 마지막으로 분산형 발전기는 또한 품질유지서비스(ancillary service)의 공급에 도움을 줄 수 있다. 이것은 전력계통을 지속적이고 안정적으로 운용하고 유지하기 위해 필요한 서비스이다. 이것은 계통운용자의 필요에 따라서 분산형 발전사업자가 발전출력을 변화할 수 있는 능력이다. 즉, 갑작스러운 출력강하(예: 기술적인 문제로 발전기를 정지시킴) 또는 과잉수요로 인하여 주파수가 떨어지는 것을 안정화 시키는 경우이다.
환경 문제
현재 환경정책 내지 환경에 대한 우려는 유럽에서 분산형 발전기에 대한 수요가 증가하는 데 큰 원인으로 작용하고 있다. 환경에 대한 규제 때문에 발전사업자들은 보다 깨끗한 에너지 즉, 환경에 영향을 주지 않는 에너지와 비용 대비 효율적인 해결책을 찾고 있다. 이 때문에 분산형 발전기는 그 역할을 할 수 있다. 이것은 열과 전력 모두에 대해 수요가 많은 회사들이 에너지사용을 최적화할 수 있기 때문이다. 게다가 신재생 에너지의 사용을 장려하는 대부분의 정부 정책은 분산형 발전기술의 영향력을 증가시킬 것이다. 왜냐하면 대용량 수력발전기를 제외한 신재생 에너지는 분산화되는, 즉 중앙급전의 대상으로서 적합하지 않은 특성을 지니고 있기 때문이다.
열과 전력의 동시 생산: 특히 열에 대한 수요가 상당히 그리고 비교적 연속적으로 있는 현장에서, 개별 보일러에서 열을 발생시키고 계통망에서 전력을 구입하는 대신에 열과 전력을 동시 생산하는 것을 고려해 보는 것은 대단히 합리적인 일이다. 이것은 열병합 발전이라고 불리는데 분산형 발전 시장의 큰 부분을 차지한다. 화석연료를 연소하여 열과 전력을 개별적으로 생산하는 것과 비교하면 열병합발전은 일차적으로 열병합 발전기의 규모 및 효율성에 따라 10 ~ 30%까지 에너지를 절약할 수 있다. 회피가능한 배출은 에너지 절약의 양과 유사하다.
저렴한 연료를 사용할 수 있는 기회: 분산형 발전기를 설치하게 되면 보다 저렴한 연료를 이용할 수 있는 기회가 생긴다. 예를 들어 매립지 근처에 있는 분산형발전기는 매립지 가스를 연소할 수 있다. 그리고 지역별로 이용 가능한 다른 바이오매스 자원 또한 고려해 볼 수 있다. 다시 말해서, 전력시장의 자유화와 환경에 대한 우려가 분산형 발전기의 이용 및 그에 대한 적합한 기술의 발전을 위한 관심을 유발하였다. 하지만, 현재까지 중앙집중화되어 있고 통합되어 있으며 계획에 의존하여 건설하는 발전계통 내에서, 계속 증가하고 있는 소규모 발전기를 경제적, 기술적 최적 상태로 통합하는 것이 주요 과제이다.
주요 정책 논제
이전까지는 분산형 발전기에 대하여 투자를 할 경우에 생길 수 있는 중요한 잠재적 이득에 대해 살펴보았다. 하지만, 지나친 분산형 발전기에 대한 투자는 경제적 그리고 환경적으로 비용의 증가를 가져 올 수도 있다. 여기에서는 문헌에서 발견된 몇 가지 중요한 논제를 다루어 본다. 결과적으로 분산형 발전기 용량의 규모 및 구성은 각 발전기술에 드는 비용과 기술로 인한 편익의 상대적인 규모에 따라 달라질 것이다. 현재 남아 있는 중요한 도전과제는 경제적인 면과 환경적인 면에 소요되는 비용과 편익을 충분히 반영할 수 있는 토대를 설계하는 것이다.
- 높은 재무적 비용
전문가들이 주장하는 바에 따르면, 현재 가장 중요한 논제(issue) 중의 하나는 대용량 중앙급전 대상인 대용량 발전기에 비해서 kW 당 투자비가 상대적으로 높다는 것이다. 게다가 각 분산형 발전기술 사이의 투자비(예를 들면 가스터빈과 연료전지)에 대해서 kW 당 차이가 크다는 것이다. 물론 대용량 중앙급전대상 발전기의 투자비는 첨두부하용, 중간부하용, 기저부하용에 따라서 다양하다. 중앙급전대상발전기는 고정비와 변동비의 상대적 크기에 따라 발전설비확장계획을 수립할 때에 적정 발전기 구성을 결정하는 데 이용된다.
- 일차에너지에 대한 선택의 감소
발전설비용량에 있어서 분산형 발전기의 비중이 증가하는 것은 일차연료의 선택이 줄어든다는 것을 의미할 수도 있다. 이렇게 되면 일차에너지 공급 다변화가 줄어들 수 있다. 전문가에 의하면, 대부분의 분산형 발전기술이 일차적으로 가스를 기반으로 하고 많은 경우에 가스 연소 발전이 환경적인 압력으로 인하여 석탄연소 발전을 대체하게 되면, 가스에 대한 의존도가 높아질 것이 예상되고 있다. 이러한 논쟁의 중요성은 결과적으로 전체 발전설비용량에서 열병합발전기와 같은 특정 분산형 발전기가 차지하는 시장비율에 따라 영향을 받는다. 열병합 발전은 연료이용 효율을 개선하고, 전체적으로 연료 사용량을 절감하도록 기여한다. 그러나 전체적인 효과의 형태와 규모는 예측하기 어렵다.
분산형 발전기의 이용에 대한 일차에너지의 공급비용이 일반적인 중앙급전 대상발전기에 드는 비용보다 더 크다는 다른 주장도 있다. 이것은 보다 저렴한 가격으로 일차에너지를 얻기 위해 사용될 수 있는 일차 에너지원에 대한 수요에 있어서 규모의 경제와 시장지배력과 연관될 가능성이 있다. |
2024.4.26 금 19:34 
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