1. 서론

최근 미세먼지와 같은 환경적인 이슈와 정부에서의 신재생에너지 관련 장려 정책으로 인해 에너지저장시스템(이하 ESS)의 설치 사례가 최근 3~4년 전에 비해 많이 늘어나고 있는 시점이다. 하지만 설치 사례들을 살펴보면 대부분 주파수조정용 ESS 혹은 신재생연계 ESS가 대부분이고, 최근에는 산업용 수용가에도 많이 설치되고 있는 실정이다. 자세한 국내 ESS 설치 사례는 아래 표 1과 같다⁽¹⁾.

전력계통 측면에서는 예비력 조정을 통한 주파수 안정도를 위하여 ESS를 설치한다. 그러나 일반적으로 수용가에서는 경제적인 목적으로 사용되고 있다. 크게 두 가지로 나눌 수 있는데, 첫째는 전력피크 감소를 통한 기본요금 절감이며, 둘째는 전력요금이 저렴한 시간에 ESS를 충전하고 비싼 시간에 방전하여 전력량요금에 대한 이득을 취하는 것이다. 이를 위해서 수용가에서는 ESS를 설치하기 위해서는 경제성 평가가 우선시되어야 한다. 경제성 평가를 통하여 어느 정도 용량의 ESS를 설치하는 것이 경제적인 효과를 극대화할 수 있는지가 주요 관심사이다.

최근 최적의 ESS 용량을 선정하기 위한 기초적인 연구가 활발히 이루어지고 있다. 참고문헌[2,3]^(2,3)에서는 전기철도 설비의 최적의 ESS 용량산정과 경제성을 분석하였으며, 참고문헌[4]⁽⁴⁾에서는 ESS충방전계획의 수립모형을 제시하고, 전기사용요금의 최대 절감률로 용량을 선정하는 방법을 제시하였으며, 참고문헌 [5]⁽⁵⁾에서는 투자비용과 전기요금을 반영하여 ESS의 최적 용량을 산정하는 방법을 제시하였으며, 특히 참고문헌[6]⁽⁶⁾에서는 산업용 수용가에서 설치비용과 운용비용을 바탕으로 전력요금의 절감량과 대비하여 최적의 용량 선정방법을 제시하였다.

또한 수용가에서 설치할 ESS의 적정용량을 결정하는 것은 매우 어려운 문제이다. 우선, 최적용량을 결정하기 위해서는 ESS의 운전방식인 PMS(Power Management System)의 운영방안이 결정되어야 한다. ESS를 어떻게 운전하느냐에 따라 경제적인 효과가 매우 다르게 나타날 수 있기 때문이다. 다음으로 ESS의 운전방식이 결정되어도 실제로 설치된 ESS의 운전이 제안한 방식대로 되지 않을 경우가 대부분일 것이다. 수용가의 부하예측의 오차가 큰 경우가 많으며, 연중 예기치 못한 상황이 항상 발생할 가능성이 존재하기 때문이다. 따라서 최적의 ESS의 최적 용량을 결정하였더라도, 실제로 설치한 수용가에서는 경제적인 효과가 당초 계획했던 것만큼 미치지 못할 가능성이 매우 크다.

본 논문에서는 산업용 수용가에 ESS를 설치할 때, 기존 운영방식과 같이 Peak shaving 타입 및 Time shift 타입으로 운영하는 것이⁽⁷⁾ 아니라, 수용가의 부하 패턴을 고려하여 Peak shaving 타입과 Time shift 타입의 장점을 반영한 Hybrid 타입으로 운영하여 피크가 특정 계절에만 발생될 경우, 해당 계절에는 Peak shaving 타입으로 운영하고 나머지 계절에는 Time shift 타입으로 운영함으로써 수익성을 향상시키고자 한다. 이를 위해서 산업용 수용가 2개 사이트의 최근 1년 한전 i-Smart 데이터를 이용하여 Hybrid 타입 운영방안을 시뮬레이션을 진행함으로써 최적의 운영방안을 도출하고자 한다.

2. 본론

3. 시뮬레이션

본 논문에서는 산업용 수용가 중 A 공장 및 B 공장을 예를 들어 시뮬레이션하여 ,Hybrid type ESS 운영방안과 기존 Peak shaving type ESS 운영방안과 비교하여 검증하고자 한다.

4. 결 론

본 논문에서는 산업용 수용가에서 ESS를 설치하였을 때 Hybrid type ESS의 운영방안을 소개하였고. 두 가지 다른 부하 패턴을 가진 수용가를 대상으로 제안한 알고리즘을 기존 Peak shaving type ESS 운영했을 때 절감금액과의 비교를 통해 운영전략을 검증하였다. 시뮬레이션 내 연간 절감금액에 관한 표에서 보았듯이 2020년까지는 ESS 할인제도에 의한 혜택으로 인해서 절감금액이 높지만 2021년부터는 상대적으로 많이 줄어들기 때문에 한정된 ESS 용량으로 최적의 운영을 통해 많은 에너지 절감을 하여 수용가에게 좀 더 많은 전기요금 절감금액을 발생시킬 수 있을 것이다. 앞으로 산업용 전기요금 인상과 배터리 가격의 하락을 통해 산업용 수용가 내 설치되는 ESS의 시장이 점점 커질 것으로 기대된다.