8/14 일본 에너지 동향 - 출력제어
재생에너지 출력제어에 대한 현황 및 전망 분석
(https://www.meti.go.jp/shingikai/enecho/shoene_shinene/shin_energy/keito_wg/047.html)
第47回 総合資源エネルギー調査会 省エネルギー・新エネルギー分科会 新エネルギー小委員会／
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재생에너지의 보급에는 출력제어와 같은 계통 안정성 관련 이슈가 필연적으로 수반됩니다. 최근 진행된 자원에너지청의 제47차 계통워킹그룹에서는 재생에너지를 둘러싼 전력수급 이슈를 분석하고, 이를 통한 출력제어 요구량 전망치를 갱신한 바 있습니다. 재생에너지 출력제어 전망치의 변화 사유에 대해서는 "1. 연계선을 이용한 역외 송전량 감소" "2. 수요 감소" "3. 맑은 날과 수량의 증가"가 지적되었으며, 이에 대응하기 위한 방안들을 아래와 같이 전달드립니다.
사유 1. 연계선을 이용한 역외 송전량 감소
주요 권역별로 운영되고 있는 일본의 전력 계통의 수급 분석에는, 지역간 연계 내역에 대한 시산도 요구되고 있습니다. 경제산업성은 이러한 연계선의 이용률을 0%, 50%, 100% 등으로 구분하여 정책을 수립하고 있으나, 전국적으로 재생에너지 도입량이 급증함에 따라 연계선의 이용률에 극적인 변화를 맞이하게 되었습니다. 즉, 당초에는 재생에너지 잉여전력을 인접한 타 지역에 송출하는 것으로 대응하였으나, 잉여전력을 수전받아야 하는 지역 또한 계통 여력이 없어져, 도리어 연계선에는 용량이 남게되는 현상이 발생하게 된 것입니다. 이 때문에 감소된 연계선 이용률은 아래와 같습니다. (양의 값은 송출 시 활용해야 하는 이용률)
사유 2. 전력수요의 감소
지금까지 단기적인 출력제어 전망을 시산함에 있어서 전년도의 실적 데이터를 바탕으로 산정을 하고 있는 상황이나(2023년도 시산에서는 2021년도 실적), 갱신판에서는 최신 설치 실적을 기반으로 재산정하였습니다. 아울러, 전기요금의 상승에 따른 절전이 진행됨에 따라 일부 지역에서는 전력수요가 예상보다 감소하고 있는 상황입니다. 예를 들어 추코쿠 지역의 4~6월 수요 실적은 당초 상정에 비해 7%(45만kW) 정도 감소했습니다.
사유 3. 맑은 날과 수량의 증가
맑은 날이나 수량이 당초 예상보다 증가하여 태양광이나 수력의 발전량이 증가하는 것도, 재생에너지 출력 제어가 증가하는 요인이 되고 있습니다. 예를 들어 규슈 지역에서는 2023년 4~5월은 당초 예상과 비교하여 맑은 날이 12일 정도 증가(4월: +2일, 5월: +10일)하였으며, 이에 따라 태양광발전의 발전량 및 매전량 자체도 증가하여 발전사업자들의 재무에도 영향을 주고 있습니다.
또한, 재생에너지 출력제어는 계절적인 특성을 지니고 있어, 규슈 지역의 경우 연간 제어율은 6.7%이지만, 4~6월의 제어율 실적은 18.8%에 이르는 상황입니다.
해결방안 1. 재생에너지 설비의 온라인화
일반 송배전 사업자로부터 전날 시점에서 출력 제어 지시가 내려지는 오프라인 전원(수동 조작)과 비교해, 실수급에 가까운 시점에 지시·해제가 가능한 온라인 전원에서는, 재생에너지 출력 제어량 (kWh)를 최적화할 수 있습니다. 예를 들어 규슈 지역 태양광 발전의 경우 2023년도의 연간 제어율은 오프라인에서는 11.8%, 온라인에서는 7.4%로 4.4%p의 차이가 발생한다고 보고되고 있습니다.
해결방안 2. 온라인 대리제어 도입
온라인 대리 제어는, 우선 오프라인 전원 대신에 온라인 전원을 추가적으로 제어(=대리 제어)하는 것을 의미합니다. 이대로는 전원 간의 경제적 불공평이 발생하기 때문에 오프라인 전원의 발전량에서 대리 제어분을 공제하는 한편, 온라인 전원의 발전량에 대리 제어분을 가산함으로써 양자를 금전적으로 정산하는 구조입니다.
또한, 저압전원 및 500kW 미만의 고압전원에 있어서는 「분산검침」제가 실시되고 있기 때문에, 대상전원의 발전량 실적이 확정되는 것은 대리제어 시점 다음달의 말이 됩니다. 때문에, 정산 비율의 산정을 행한 후, 대리 제어 실시 2개월 후의 발전자에게의 요금청구를 실시함으로써, 온라인 대리 제어의 정산이 실시되고 있는 중입니다. 하지만, 이러한 방안에 대해서는 분산검침으로 인해 정확한 제어 정산금의 파악이 지연된다는 지적을 받고 있습니다.
해결방안 3. 계통용 축전지 도입 급가속
재생에너지 잉여전력의 해소를 위해, 양수 발전이나 축전지, 수전해 장치 등에 의한 수요 창출은 재생에너지 출력 제어의 저감을 향한 유효한 대책으로 자리매김하고 있습니다. 특히 계통용 축전지는 최근 도입이 가속되고 있어 접속 검토의 접수는 전국에서 약 1,200만kW, 계약 신청까지 진행한 안건은 약 112만kW로 집계되고 있습니다. 계약 신청분의 경우 전량 접속 계약에 이르는 것은 아니고, 접속 계약으로부터 축전지의 설치까지 통상 2년 정도를 필요로 하는 것에 유의가 필요하지만, 특히 홋카이도나 규슈 지역에 있어서 축전지의 도입 예정이 진행되어 있습니다.
해결방안 4. Non-Firm형 연결 및 계통정보 공개
일본은 2022년 4월부터, Non-Farm형 연결에 대한 허가를 전국적으로 실시하였습니다. 통상적으로 전원의 설치는 계통이 허용하는 한계 내에서 이루어지지만, 계통이 항상 100% 가동되고 있지 않다는 점에 착안하여, 계통의 빈 용량을 활용할 수 있게끔하는 추가 전원을 유치하는 방안이 바로 Non-Firm형이라고 할 수 있습니다. 태양광 보급 확대를 위해 추진된 Non-Firm형 연결로 인해 재생에너지 보급은 확대되었으나, 계통의 혼잡도 증가로 인해 다양한 제약이 발생할 우려가 있는 상황입니다. 때문에, 일본정부는 이에 대한 투명한 정보 제공을 위해 계통의 혼잡 정도를 표현하기 위한 수치를 개발하고 있는 상황입니다.