가상 발전소(VPP)와 스마트 그리드의 미래

화석연료 발전에서 태양광 및 풍력 발전으로 전환하는 대부분의 논의는 기존 발전소를 재생 가능 발전소로 교체하는 방향으로 기울어집니다. 그러나 재생 가능 발전의 모듈식 특성과 에너지 저장 시스템을 위한 새로운 옵션은 또 다른 선택지를 제공합니다: 가상 발전소(VPP).

가상 발전소(VPP) 개념은 분산 에너지 자원(DER)을 통합하여 협력된 전력 공급원으로 작동하며, 전통적인 중앙 집중식 발전을 보완하거나 대체할 수 있습니다. 주거 및 상업용 발전기에서 생성된 태양광 및 풍력 에너지는 사용자 네트워크에 주요 또는 보조 에너지 공급자로 역할을 할 수 있습니다.   전통적으로 전력은 중앙 집중식 발전소에서 가정과 사업장으로 공급되며 전력망을 통해 배전됩니다. 과정에서 여러 가지 복잡한 경로를 거치지만 본질적으로는 발전소에서 사용자에게 전달되는 시스템입니다. 새롭게 등장하는 스마트 그리드 기술과 인프라, 양방향 계량 장비가 소비자가 그리드에 전력을 되팔 수 있게 해주면서 전용 전력 생산자의 부담을 줄이고 금전적 리베이트를 받을 수 있는 환경을 조성하고 있습니다. 소비자는 또한 현장에서 전력을 저장하여 적절한 시점에 구매하거나 판매할 수도 있습니다. 스코틀랜드의 외딴 지역인 에그섬(Isle of Eigg)에서는 집과 사업장이 그리드에 가해지는 부담을 줄이기 위해 사용량을 조정하며 이미 VPP 스마트 그리드 시스템을 활용하고 있습니다.

가정용 태양광과 배터리 백업을 고려할 때, 이상적인 목표는 완전한 에너지 자립과 월별 청구서가 없는 상태일 것입니다. 극단적인 경우에는 전력망과 완전히 단절되어, 자연 또는 더 정확히는 태양광 만으로 생활하는 모습을 상상할 수 있습니다.   이러한 오프그리드 시스템 구축 비용은 매우 높은 경우가 많으며, 개인 장비가 고장 날 경우 전력을 복구하기 위해 스스로 수리해야 합니다. 사용자 관점에서 보면, VPP는 잠재적으로 훨씬 낮은 가격에 이러한 오프그리드 설정의 대부분의 개인적 혜택을 제공하며 전력망으로부터의 백업 전력을 제공합니다. 또한 VPP는 중앙 집중식 연료 발전소 또는 심지어 태양광 발전 시설에 비해 사회적으로 여러 가지 이점을 제공합니다.   VPP 개념의 모듈화와 전력이 소비 근처에서 발생할 수 있다는 점을 고려하면 좋습니다. 기존 전력망 모델에서는 한 지역의 전력 전송 문제가 있으면 쉽게 다른 지역에 영향을 미칠 수 있습니다. VPP 개념은 전력을 재배치하여 불을 밝히는 데 더 높은 지역화 옵션을 제공하며, 전력이 생산되는 곳 가까이에서 소비되므로 전송 손실을 줄일 수도 있습니다.   개인적으로는 장비가 고장 나더라도 전력망과 기타 DER이 백업 전력을 제공하여 매우 안정적인 에너지 공급을 가능하게 합니다.   물리적 발전소(석탄, 태양광, 원자력 등)는 숲, 농지, 공원 등으로 관리될 수 있는 땅을 차지합니다. 그러나 VPP는 태양광 패널을 설치하기 위해 사용되지 않는 옥상 공간을 활용합니다. 또한 태양광은 기존 주차 공간 위에 설치될 수 있어 전력 생산뿐만 아니라 그늘진 자동차 보관의 이중 혜택을 누릴 수 있습니다. 이런 시나리오에서 EV 에너지 저장 시스템과 충전을 추가하면 주차/DER 시나리오가 더욱 강화됩니다.

주택용 태양광 및 배터리 백업을 고려할 때, 하나의 이상적인 목표는 완전한 에너지 독립과 매달 $0의 청구서를 받는 것입니다. 극단적인 경우, 완전히 전력망에서 분리되어 자연, 보다 정확히는 태양광만으로 생활하는 모습을 상상할 수 있습니다.   이와 같은 전력망과 분리된 설비를 구축하는 데 드는 비용은 상당히 높을 수 있으며, 개인 장비가 고장 나면 전력을 복구하기 위해 스스로 해당 장비를 수리해야 합니다. 사용자 관점에서 VPP는 전력망과 분리된 설치의 개인적인 이점을 대부분 훨씬 낮은 가격으로 제공하며 전력망으로부터 백업 전력을 제공합니다. 또한, VPP는 중앙 집중형 화석 연료 기반 시설이나 태양광 발전 시설에 비해 사회적 차원에서도 여러 가지 이점을 제공합니다.   VPP 개념의 모듈성을 고려해보면, 에너지 생산이 소비 가까운 곳에서 이루어질 수 있습니다. 전통적인 전력망 모델에서는 한 지역의 전력 전송에 문제가 발생하면 다른 지리적인 지역에도 쉽게 영향을 미칠 수 있습니다. VPP 개념은 보다 국지적인 전력 재배치 옵션을 제공함으로써 전력을 계속 공급할 수 있게 하고, 전력이 생산지 근처에서 소비되는 경우 전송 손실을 줄일 가능성도 있습니다.   개인적으로 볼 때, 본인의 장비에 문제가 생기더라도 전력망과 기타 DER이 백업 전력을 제공할 수 있어 매우 강력한 에너지 공급망을 구축할 수 있습니다.   화석 연료, 태양광, 또는 핵발전소와 같은 물리적 발전소는 관리되는 숲, 농장, 공원 등으로 활용될 수 있는 땅을 점유합니다. 그러나 VPP는 태양광 패널 설치를 위해 유휴 상태의 건물 옥상을 활용합니다. 또한, 태양광은 기존 주차장에서 설치되어 전력 생산뿐만 아니라 자동차를 그늘에서 보호할 수 있는 이중 혜택을 제공합니다. 이러한 시나리오에서 EV 에너지 저장 시스템과 충전 기능을 추가하면 주차/DER 시나리오가 더욱 강화됩니다.

VPP 시나리오에서는 소스 간의 조정이 매우 낮은 수준에서도 필요하며, 송전선 주파수가 올바르게 일치하는지 확인하는 것까지 포함됩니다. 장거리 송전 및 전체 전력망 유지보수도 필요하며, 이는 개별 주택 소유자가 처리할 수 있는 범위를 넘어섭니다.   향후 VPP 개념이 효과적으로 작동하려면 효율성이 가장 중요할 것입니다. 이를 위해 SiC 트랜지스터, 전류 센서, 및 전력선 통신을 활용하여 모든 것을 조정할 수 있습니다. 미래 요구 사항을 고려할 때, 전력 회사가 곧 없어지지 않을 것이며, 앞으로 몇 십 년 동안 단순히 다른 형태를 띨 가능성이 있다고 말할 수 있습니다.