에너지저장장치(ESS)를 활용한 에콰도르 갈라파고스 섬의 그리드 안정화와 최적화 시스템설계와 경제성 분석 (Grid Stabilization and Optimization System Design and Economic Analysis of Galapagos Island, Ecuador Using Energy Storage System (ESS))

서지정보

· 발행기관 : 한국에너지학회
· 수록지 정보 : 에너지공학 / 31권 / 2호 / 29 ~ 45페이지
· 저자명 : 김유탁, 정수안, 차동민, 유어현

초록

에콰도르 정부는 갈라파고스 제도의 생태계를 보호하고자 2016년에 ‘갈라파고스 제도 화석연료 제로화(Zero Fossil Fuel Initiative)’ 정책을 수립하여 2025년까지 100% 친환경 재생에너지를 통한 전력공급을 목표로 하고 있다[1-3]. 갈라파고스 제도는 육지에서의 송전선 연결이 어려워 디젤발전기로 전기를 생산하고 있으며, 신재생 에너지 기술, 전력저장장치(ESS, Energy Storage system) 관련 기술이 부족하여 신재생에너지원에서 생산된 전 력을 효율적으로 활용하지 못하고 있다. 이에 본 연구에서는 국내에서의 다양한 신재생에너지와 ESS 실증경험 을 바탕으로 신재생에너지와 연계한 배터리에너지저장시스템 실증을 위한 용량산정, 안정적인 전력운영 시뮬레 이션, 경제성 분석을 통해 타당성을 제시하고자 한다.
디젤발전기를 중심으로 전력시시스템을 운영하고 있으며, TOC(Total Operation Center)에서의현재는EMS(Energy Management system) 확인결과 송전전압은 13,8kV, 전력수요는 2,994kW, 풍력발전은 43kW이다. 디젤발전으로 인해 예비율이 33%로 높은 수준으로 예비율을 낮출 수 있는 모니터링 장비 혹은 수요예측 장비는 미흡하고 디젤발전 운전에 대한 특별한 운영시나리오는 없으며. 일년 중 주요 피크는 여름철이며, 겨울대비 약 2배 이상의 수요가 발생, 일일 피크는 주로 저녁 7시 경으로 가정용 수요가 주원인으로 예상된다. 2019년과 2020년의 전력계통의 사고사례 7건에 대한 분석을 통해 전력계통의 안정화를 위한 방안을 조사분석하였으며, 원인추정 가능한 5개 사례 중 배전선로 사고가 3건, 발전원 쪽 사고가 2건으로 ESS를 통한 빠른 주파수 응답으 로 인해 사고 예방을 가져올 수 있고 또한 정전시 배터리를 비상전으로 사고 원인 제거 및 복구 때까지 부하에 공급할 수 있다.
신재생에너지와 ESS의 직접편익과 비용의 금전적 가치를 비교하여 측정한 프로젝트의 B/C(Benefit/Cost) 비율 을 보면, 본 프로젝트의 경제적 타당성에 영향을 주는 인자는 할인율과 디젤연료 가격임을 알 수 있다. 시나리오 는 1∼5의 경우 디젤연료의 가격에 따라 경제성이 확보 될 수 있는 가격은 시나리오 2의 디젤연료의 가격이 US$0.7인 경우이며, 특히 디젤관련 운송비용을 추가하는 경우 디젤가격의 증가는 발전비용의 증가로 프로젝트 의 경제성이 높아지는 것을 알 수 있다. 유가의 영향을 고려한 B/C 비율의 범위는 7% 할인율을 기준으로 0.87 부터 1.44까지이며, 최근에 고려되고 있는 탄소감축을 고려함으로써 경제성을 높일 수 있을것으로 기대된다.

영어초록

The Ecuadorian government established the 'Zero Fossil Fuel Initiative' policy in 2016 to protect the ecosystem of the Galapagos Islands, and aims to supply electricity through 100% eco-friendly renewable energy by 2025 [1- 3]. In the Galapagos Islands, it is difficult to connect power lines on land, so electricity is produced by diesel generators. Due to the lack of new and renewable energy technology and power storage system (ESS)-related technology, it is not possible to efficiently utilize electricity produced from new and renewable energy sources. Therefore, in this study, based on the experience of demonstrating various new and renewable energy and ESS in Korea, the feasibility is presented through capacity calculation, stable power operation simulation, and economic analysis for the demonstration of battery energy storage system in connection with new and renewable energy.
Currently, the power system is operated mainly by diesel generators, and as a result of EMS verification at the TOC, the transmission voltage is 13,8kV, the power demand is 2,994kW, and the wind power generation is 43kW. Monitoring equipment or demand forecasting equipment that can lower the reserve ratio to a high level of 33% due to diesel power generation is insufficient, and there is no special operating scenario for diesel power generation operation. The above demand is generated, and the daily peak is mainly around 7pm, which is expected to be the main cause of household demand. Methods for stabilizing the power system were investigated and analyzed through the analysis of 7 accident cases in the power system in 2019 and 2020. Accident prevention can be brought about due to the fast frequency response through ESS as a gun, and the battery can be supplied to the load as an emergency power source in case of power failure until the cause of the accident is eliminated and restored.
Looking at the B/C ratio of the project measured by comparing the monetary value of the direct benefits and costs of renewable energy and ESS, it can be seen that the factors affecting the economic feasibility of this project are the discount rate and the price of diesel fuel. In Scenarios 1 to 5, the price at which economic feasibility can be secured depending on the price of diesel fuel is the case where the price of diesel fuel in Scenario 2 is US$0.7. It can be seen that the increase in cost increases the economic feasibility of the project. The range of B/C ratio considering the effect of oil price is from 0.87 to 1.44 based on the 7% discount rate, and it is expected that economic feasibility can be improved by considering carbon reduction that is being considered recently.

참고자료

· 없음