가상 발전소(Virtual Power Plant)란 무엇일까?

거의 20년 동안의 침체 이후, 미국의 전력 수요는 온난화 기후 속에서 전기 자동차, 데이터 센터, 에어컨의 증가에 힘입어 급증하고 있습니다. 그러나 석탄, 천연 가스 또는 원자력 에너지로부터 전기를 생산하는 전통적인 발전소들은 새로운 발전소들보다 더 빨리 은퇴하고 있습니다. 대부분의 새로운 공급은 날씨에 따라 생산량이 달라지는 풍력 및 태양열 발전소들에서 발생하고 있습니다.

이로 인해 전력회사들은 수요와 공급의 균형을 맞출 수 있는 새로운 방법을 모색하게 되었습니다. 이들이 선택할 수 있는 하나의 방법은 가상 발전소입니다.

이러한 시설은 한 곳에서 전기를 생산하는 대규모 시설이 아니라 전력 생산자, 소비자, 저장업체가 모인 집합체로, 필요에 따라 그리드 관리자가 요청할 수 있습니다.

배터리와 같은 이러한 소스 중 일부는 저장된 전력을 전달할 수도 있습니다. 다른 소스는 공장과 같이 수요가 높을 때 전력 사용을 줄여 다른 고객에게 에너지를 제공하기로 주인이 동의한 대형 전기 소비자일 수도 있습니다. 가상 전원은 일반적으로 새로운 발전소보다 배치 및 구축이 더 빠르며 운영하기에 더 깨끗하고 저렴합니다.

가상 발전소는 에너지 자원을 넓은 지역에 분산하기 때문에 중앙 집중식 대형 발전소보다 서비스 중단에 대해 더 탄력적입니다.

늘어나는 자원

가상 발전소는 새로운 것이 아닙니다. 미국 에너지부는 오늘날 이미 30에서 60기가와트의 발전소가 가동되고 있다고 추정합니다. 1기가와트는 10억와트인데, 대략 250만 개의 태양열 태양광 패널이나 대형 원자로 하나의 출력입니다.

이러한 가상 발전소들의 대부분은 여건이 빠듯할 때 수요를 줄이기로 합의한 산업 고객들입니다. 그러나 점점 더 많은 가정과 소기업들이 옥상 태양광 패널, 배터리, 전기 자동차를 추가함에 따라, 이러한 에너지 고객들은 소비자뿐만 아니라 전력망에 대한 공급자가 될 수 있습니다.

예를 들어, 주택 소유자들은 날씨가 맑을 때 옥상 태양광으로 배터리를 충전하고, 수요가 많고 가격이 때때로 급등하는 저녁에 전력을 다시 그리드에 방전할 수 있습니다.

스마트 온도 조절기와 온수기, 옥상 태양 전지판과 배터리가 더 많은 고객들이 발전소에 참여할 수 있도록 함에 따라 DOE는 2030년까지 가상 발전소의 규모가 3배로 증가할 것으로 추정합니다. 이는 증가하는 수요를 충당하고 은퇴하는 노후 발전소를 대체하기 위해 미국이 필요로 하는 신규 용량의 약 절반을 충당할 수 있습니다. 이 성장은 새로운 풍력 및 태양광 농장과 가스 플랜트를 건설하는 비용을 제한하는 데 도움이 될 것입니다.

또한 가상 발전소는 전력이 소비되는 곳에 위치해 있기 때문에 새로운 회선을 추가하는 데 어려움을 겪어온 노후화된 전송 시스템의 부담을 덜어줄 것입니다.

파워 고객을 위한 새로운 역할

가상 발전소는 전력 생산자와 소비자의 역할을 분담하며, 전통적인 발전소는 중앙에서 전력을 생산하여 소비자에게 전력선을 따라 전달하며, 전력망이 작동하기 위해서는 항상 정확하게 수요와 공급이 균형을 이루어야 합니다.

일반적으로 고객 수요는 날씨에 따라 변동하지만 하루 동안 상당히 예측 가능한 패턴을 따르는 것으로 가정되며, 이를 만족시키기 위해 그리드 운영자는 석탄, 원자력 발전소와 같이 연속적으로 운영되는 기본 부하 소스와 필요에 따라 신속하게 출력을 조절할 수 있는 가스, 수력과 같은 보다 유연한 소스를 혼합하여 파견합니다.

풍력 및 태양광 발전소의 생산량은 낮 동안 증감하므로 다른 발전소들은 수급 균형을 유지하기 위해 좀 더 유연하게 운영되어야 하지만, 기본적인 생각은 수백만의 수동적인 소비자들을 위해 대규모 설비가 전력을 생산하는 것입니다.

가상 발전소는 소비자가 자신의 전력 수요를 조절할 수 있다는 사실을 받아들임으로써 이 모델을 뒤집습니다. 산업 소비자들은 오랫동안 인센티브나 할인 요금의 대가로 전력 공급이 빠듯할 때 수요를 제한하면서 운영을 유연화할 수 있는 방법을 찾아 왔습니다.

이제, 전력망과 통신하는 온도 조절기와 온수기는 가정들이 그들의 수요를 조절하도록 할 수 있습니다. 예를 들어, 스마트 전기 온수기는 주로 전력이 풍부하고 저렴할 때 물을 데울 수 있고, 전력이 부족할 때 수요를 제한할 수 있습니다.

버몬트 주의 그린 마운틴 파워는 고객들에게 전력이 가장 필요할 때 계통에 전력을 다시 공급할 배터리를 설치할 수 있는 인센티브를 제공하고 있습니다. 제가 살고 있는 텍사스 주에서는 2021년에 치명적인 정전이 발생하면서 고립된 전력망을 강화하는 것의 중요성이 부각되었습니다. 이제 이곳의 전력회사들은 테슬라 파워월을 사용하여 가정을 가상의 전력원으로 바꾸는 것을 돕고 있습니다. 사우스 오스트레일리아는 50,000 가구를 태양광과 배터리로 연결하여 이 나라에서 가장 큰 가상의 발전소를 건설하는 것을 목표로 하고 있습니다.

가상화된 전력, 현실적인 과제

가상 발전소는 만병통치약이 아닙니다. 많은 고객들은 온도 조절 장치의 일시적인 제어조차 포기하기를 꺼리거나 전기차를 충전할 때 지연되는 경우가 많습니다. 일부 소비자들은 스마트 미터기의 보안과 사생활에 대해서도 걱정하고 있습니다. 얼마나 많은 고객들이 이러한 새로운 프로그램에 가입하고 운영자들이 얼마나 효과적으로 수급을 조절할지 지켜볼 일입니다.

또한 비즈니스 측면에서도 어려움이 있습니다. 수백만 명의 소비자를 관리하는 것은 수십 개의 발전소보다 훨씬 더 어렵습니다. 가상 발전소 운영자는 고객이 협력적인 방식으로 수요와 공급을 유연화할 수 있도록 보상함으로써 이러한 어려움을 극복할 수 있습니다.

성장하는 경제의 요구를 충족하고 화석 연료를 연소하는 자동차와 용광로를 대체하기 위해 전력 수요가 증가하고 재생 가능한 자원에 대한 의존도가 증가함에 따라, 그리드 관리자는 풍력과 태양열 발전의 다양한 출력의 균형을 맞추기 위해 얻을 수 있는 모든 유연성을 필요로 할 것입니다.

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