동기발전기와 유사한 제어성능의 재생E 인버터 제어기술
인버터기반 재생에너지 발전원 증가 따른 계통 안정 확보
[에너지신문] 한전 전력연구원이 재생에너지 증가에 따른 계통 안정성 확보를 위해 '인공관성을 이용한 재생에너지 연계 그리드포밍(Grid-Forming) 기술 개발에 착수했다.
정부의 탄소중립, 그린뉴딜 정책 추진으로 재생에너지가 확대됨에 따라 발전의 중심이 기존 회전기 기반에서 인버터 기반으로 이동하며 계통환경의 변화가 예상된다.
동기발전기는 회전하는 기계 동력을 전기 출력으로 변환하는 발전기다. 기존의 계통(화력발전 등)은 동기발전기에서 제공하는 관성에너지로 인해 계통에서 사고 발생 시 주파수 변화를 억제, 계통의 안정화가 가능하다.
그러나 인버터 기반인 재생에너지는 無관성 시스템으로 재생에너지가 증가함에 따라 전력계통의 관성이 점차 줄어들 것으로 예상된다. 계통의 관성이 감소하게 되면 계통 사고에 대한 회복기능이 제한되면서 계통의 안정도가 떨어지게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위해 전력연구원은 인공관성을 이용한 재생에너지 연계 그리드포밍 기술에 대한 연구개발에 착수했다. 연구를 통해 계통환경 변화에 대응이 가능한 인버터 제어기술을 확보, 재생에너지의 수용성을 확대한다는 계획이다.
그리드포밍 기술은 재생에너지의 수용성 확대를 위한 핵심기술 중 하나로, 인버터 기반의 발전원에 인공관성을 부여해 동기발전기와 유사한 제어성능을 갖게 하는 기술이다. 그리드포밍 기술이 적용된 인버터는 동기발전기와 유사한 전기적, 기계적 특성을 가지게 됨으로써 계통사고 발생 시 필요한 전력을 신속하게 공급, 빠른 회복이 가능하다.
전력연구원은 그리드포밍 기술을 개발, 제주 계통에 우선 적용을 목표로 하고 있다. 제주 계통의 태양광, 에너지저장장치에 그리드포밍 기술을 적용, 해당 발전원에 인공의 관성을 제공함으로써 계통의 주파수 변화를 억제하고, 안정성을 확보할 계획이다.
전력연구원은 제주도에 실증단지를 구축하고, 그리드 포밍 기술을 적용한 시작품을 검증할 예정이다. 이후 국내 계통에 확대 적용을 추진, 안정적인 미래 전력망을 구축한다는 방침이다.
전력연구원 관계자는 “인공관성을 이용한 그리드포밍 기술을 통해 재생에너지의 출력제한을 완화하고, 재생에너지 이용률을 증가시킬 것으로 기대한다”며 “향후 재생에너지 중심의 계통환경 변화에 선제적으로 대응, 탄소중립 정책 추진에 힘을 싣고, 국내 기업 기술이전을 통해 산업전반의 경쟁력 제고에도 기여할 계획”이라고 밝혔다.