분산 발전이란 무엇인가요?

기존의 중앙 집중식 발전소에서는 전력이 복잡한 송전선을 통해 장거리를 이동해야 합니다. 분산 발전 시스템은 분산되어 있으며 장거리 에너지 운송이 거의 또는 전혀 필요하지 않습니다. DG 시스템은 개인 가정과 기업에 전력을 공급할 수 있습니다. 또한 대학, 병원, 군 기지와 같이 국지적인 지역에 전력을 공급하는 소규모 전력망인 마이크로그리드에 연결할 수도 있습니다.

분산 발전은 그리드 복원력을 강화하고, 전력 생산이 환경에 미치는 영향을 줄이며, 에너지 효율을 높이는 데 도움이 됩니다. 분산 발전 또는 현장 발전이라고도 합니다.

분산형 에너지 자원에는 다양한 에너지 생성 기술과 저장 시스템이 포함됩니다. 재생 가능 에너지원이나 화석 연료를 모두 사용할 수 있습니다. 일반적인 예는 다음과 같습니다.

• 마이크로터빈
• 연료 전지
• 태양광 발전(solar PV)
• 풍력 터빈
• 열병합 발전(CHP)
• 수력 발전
• 배터리 저장
• 전기 자동차(EV)

마이크로터빈은 바이오가스, 천연가스, 프로판 및 기타 연료로 작동하는 소형 연소 엔진입니다. 대부분의 경우 15~300킬로와트의 전기를 생산합니다.

연료 전지는 일반적으로 수소를 사용하는 열화학 공정을 통해 전기를 생성합니다. 수소 연료 전지는 전기 자동차와 발전소에서 사용할 수 있습니다.

태양광 발전은 태양 에너지에 노출될 때 전압이 생성되는 광전지 효과를 사용하여 전기를 생성합니다. 태양 전지판은 태양광 시스템의 일반적인 예입니다.

DER 풍력 터빈은 분산 풍력이라고도 합니다. 분산 풍력 설비는 규모와 발전 용량이 다양합니다. 1킬로와트 미만에서 100킬로와트까지 다양합니다.

열병합 발전이라고도 하는 CHP는 단일 에너지원에서 전기와 열을 동시에 생산하는 것입니다. CHP 기술은 천연가스와 같은 화석 연료나 바이오매스와 같은 재생 에너지 기반 연료 모두에서 실행할 수 있습니다.

다른 분산 에너지 자원만큼 흔하지는 않지만 분산 수력 발전이 주목을 받고 있습니다. 대부분의 기존 수력 발전소는 규모가 크고 중앙 집중화되어 있지만, 새로운 기술은 지구의 풍부한 수로를 활용하여 수력 발전을 확장 가능하고 에너지가 필요한 곳에 쉽게 배치할 수 있도록 하고 있습니다.

배터리 에너지 저장 시스템(BESS)은 나중에 사용할 수 있도록 DER로부터 에너지를 수신하고 저장합니다. 이는 간헐적인 재생 에너지원에 의존할 때 정전을 방지하는 데 핵심적인 역할을 합니다.

EV는 충전소에 연결될 때 분산 에너지 자원으로 작동할 수 있습니다. V2G(차량-그리드) 기술을 통해 전기차의 배터리에 저장된 미사용 에너지를 전력망에 공급할 수 있습니다.

에너지 보상 메커니즘은 에너지 생산자가 자체 소비 에너지를 생산하거나 에너지를 전력망으로 다시 보내는 것에 대해 보상합니다. 이는 분산 발전 전력 시스템의 높은 초기 투자를 상쇄하는 데 도움이 되는 여러 인센티브 중 하나입니다. 재생 에너지 시스템을 사용하는 생산자에게 높은 가치로 보상하는 메커니즘은 청정 에너지 생산과 탈탄소화를 더욱 촉진할 수 있습니다.¹

분산 발전에는 다음과 같은 세 가지 주요 에너지 보상 메커니즘이 있습니다.

이 메커니즘은 DG 시스템 소유자가 전력망으로 내보내는 초과 에너지에 대해 크레딧을 제공합니다. 그러면 소유주는 이 크레딧을 사용하여 전기가 생산되는 동안뿐만 아니라 언제든지 전기를 소비할 수 있습니다. 따라서 순 계량 방식은 적절한 기상 조건에 의존하는 태양광 패널이나 풍력 터빈과 같은 간헐적 발전 시스템 소유자에게 특히 매력적입니다.

FiT는 에너지 생산자가 생산하여 전력망에 공급하는 에너지에 대해 시장 가격 이상의 수익을 보장하는 성과 기반 인센티브입니다. 이는 일반적으로 재생 에너지 기술의 배포를 장려하기 위해 고안된 장기 계약입니다. 이는 미국에서는 태양광 발전 시스템을, 독일과 덴마크에서는 풍력 발전소를 지원하면서 인기를 얻었습니다.²

PPA는 에너지 생산자와 에너지 구매자 간의 장기 계약입니다. 이 계약은 에너지 자산(가장 일반적으로 재생 에너지 자산)에서 생성된 에너지 1메가와트시(MWh)당 공급업체가 받는 가격을 정의합니다. PPA는 에너지 발전 프로젝트에 장기적인 현금 흐름을 보장하고 분산 발전 시스템 소유자가 세금 공제 혜택을 활용할 수 있도록 합니다.

분산 발전 에너지 시스템은 전력망 외부에 있을 수 있지만 상호 연결을 통해 지역 내 에너지 전력망에 연결할 수도 있습니다. 상호 연결에는 직류(DC) 전기를 교류(AC) 전기로 변환하는 인버터와 같은 지원 기술이 필요합니다. 태양광 발전 및 풍력 터빈과 같은 DER은 DC 전기를 생성하는 반면, 대부분의 에너지 전송 및 분배는 AC 전기를 통해 이루어집니다.

그러나 상호 연결과 관련된 문제가 있습니다. 대부분의 배전 시스템은 양방향 흐름에 맞게 설계되지 않았습니다. 중앙에 위치한 발전소에서 소비자로 전기가 흐르고 소비자 소유의 DER에서 전력망으로 전기가 흐릅니다. 따라서 상호 연결은 전력망 정체를 유발하고 정전 위험을 증가시킬 수 있습니다. 스마트 그리드 기술, 고급 계량 인프라(AMI), 부하 예측, 규제 기관, 전력망 운영자, 소비자 간의 조정은 이러한 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다.

분산 발전은 에너지 소비자, 생산자 및 환경에 다음과 같은 여러 가지 이점을 제공합니다.