1. 연구의 필요성 및 목적
■연구의 필요성
○ 최근 탄소중립 목표달성과 관련하여 태양광 및 풍력 발전 등의 변동성 재생에너지의 역할이 무엇보다 중요하지만 변동성 재생에너지의 확대는 전력계통의 운영에 부담이 되기 때문에 계통의 안정화 측면에서 지속적인 방안마련이 필요함.
○ 특히, 제주지역은 2020년 총 발전량 중 변동성 재생에너지의 비중이 18%로 IEA(International Energy Agency)기준의 3단계에 해당되고, 전력계통의 불안 등 전력운영 시스템에 상당한 영향을 미칠 뿐만 아니라 발전설비 운영의 비효율을 야기하고 있으며, 더욱 심각해지고 있는 상황임.
○ 변동성 재생에너지설비로 인한 실시간 전력공급 부족 또는 과잉 상황에서 계통의 불안이 가중됨.
○ 최근에는 풍력발전의 출력횟수가 증가할 뿐만 아니라 태양광 발전까지 출력제한을 시행할 정도로 재생에너지 발전설비의 비효율적 운영이 계속되고 있음.
○ 전력계통에서 관측되지 않는 자가용 태양광이 증가하면서 지속적인 전력수요 증가에도 수요단의 최소부하가 낮아지는 디커플링 현상이 2021년에 나타남.
○ 전국단위에서는 아직 변동성 재생에너지의 비중이 낮지만, 지역적으로 편중되어 있고 증가속도가 빨라짐에 따라 제주도의 실증경험을 적용할 수 있는지를 검토할 필요가 있음.

2. 연구내용 및 주요 분석 결과
■제주지역의 출력제한 대응방안 시나리오 분석
○ 본 연구에서는 제주지역의 출력제한을 경감하는 대응방안으로 다음과 같이 크게 5가지를 고려함.
○ 제주지역의 5가지 출력제한 대응방안에 대한 통합 시나리오를 분석함.
○ CFI2030 계획에 따라 증가한 VRE(Variable Renewable Energy) 용량과 증가한 수요를 활용, 수요보다 VRE 발전량이 더 큰 초과발전을 분석초과발전 시간 초과발전량(MWh) 재생발전 중 초과발전 비중
■시나리오 분석 결과 및 시사점
○ (HVDC) 계통안정성, 발전비용 및 출력제한 최소화를 동시에 고려한 최적 HVDC 운영 방안의 모색 필요
○ (출력제한 비율) 일정 수준의 출력제한을 허용하는 것은 전력시스템 전체의 공급비용을 최소화 측면에서 합리적이나, 적정 출력제한 수준에 대한 합의와 적용이 필요
○ (유연성 가치) 출력제한을 유연성 자원으로 인식하고 합리적 보상을 제공하는 인식 전환이 필요함.
○ (배터리) BESS는 출력제한을 경감시키는데 효과적이지만 계통의 상황에 따라 제한적인 효용이 나타날 수 있음.
○ (섹터커플링) 제주도에서 활용을 가정한 P2G는 부하발생 자원으로서 BESS보다 뛰어난 출력제한 경감효과를 가지지만 수소 수요처 확보가 필요함.

3. 전국단위의 적용 가능성 및 시사점
■전력계통 관점에서 제주도와 육지의 차이
○ 우리나라는 독립적으로 운영되는 전력계통이지만, 제주도는 육지와 연계선을 통해 유연성을 확보한 유럽형의 전력계통으로 근본적인 차이가 존재함.
○ 원자력과 석탄과 같은 대규모 경직성 설비 유무의 차이
○ 제주와 육지는 수요측면에서도 차이가 존재
■제주지역 출력제한 대응방안의 육지적용 시사점
○ 전통 발전설비의 필수발전량 감축
○ 동기조상기를 활용한 계통 관성 확보
○ BESS의 활용
○ 섹터커플링의 활용