표제지

국문초록

목차

제1장 서론 14

1.1. 연구 배경 14

1.2. 연구 목적 및 전개 방향 15

제2장 태양광발전시스템의 보급 확대가 전력계통에 미치는 영향과 대응 17

2.1. 태양광발전 현황 17

2.2. 태양광발전시스템의 보급에 따른 전력계통에서의 문제점 19

2.3. 태양광발전시스템의 보급에 의한 전력계통 문제 대응전략 22

2.3.1. 동서향 태양광발전시스템 22

2.3.2. 태양광 연계 P2H 시스템 23

제3장 동서향 태양광발전 및 태양광 연계 P2H의 전력계통 기여도 산정 방법론에 따른 편익산정 알고리즘 24

3.1. 동서향 태양광발전시스템과 태양광 연계 P2H 시스템의 전력계통 기여도 분석에 의한 정량지표 선정 24

3.1.1. 동서향 태양광발전시스템의 전력계통 기여도 24

3.1.2. 태양광 연계 P2H 시스템의 전력계통 기여도 27

3.2. 최적조류계산을 통한 전력계통 기여도 산정 방법론 개발 32

3.2.1. 최적조류계산 32

3.2.2. 동서향 태양광발전시스템의 전력계통 기여도 산정 방법 37

3.2.3. 태양광 연계 P2H 시스템의 전력계통 기여도 산정 방법 42

3.3. 동서향 태양광발전시스템 및 태양광 연계 P2H 시스템의 편익산정 55

3.3.1. 편익의 정의 55

3.3.2. 동서향 태양광발전시스템의 가치평가를 위한 편익산정 56

3.3.3. 태양광 연계 P2H 시스템의 가치평가를 위한 편익산정 60

3.3.4. 편익산정에 의한 가치평가 방법론 64

제4장 사례연구 66

4.1. 개요 66

4.2. 입력자료 구축 67

4.2.1. 전력계통 기여도 산정을 위한 자료 67

4.2.2. 편익산정을 위한 자료 87

4.3. 최적조류계산을 통한 전력계통 기여도 산정 92

4.3.1. 동서향 태양광 보급 시 전력계통 기여도 산정 92

4.3.2. 동서향 태양광 연계 P2H 시스템 도입 시 전력계통 기여도 산정 101

4.4. 편익산정을 통한 가치평가 111

4.4.1. 정남향 태양광을 대체하여 동서향 태양광을 보급할 경우 111

4.4.2. 동서향 태양광 연계 P2H 시스템을 도입하는 경우 119

제5장 결론 129

참고문헌 133

Appendix A. 용어의 정의 및 약어 138

ABSTRACT 140

표 2.1. 육지 및 제주지역 태양광 차단시간 21

표 3.1. OPF의 목적함수 35

표 3.2. OPF의 제약조건 및 제어변수 35

표 3.3. 동서향 태양광 보급 시 전력계통 기여도 산정 방법 요약 38

표 3.4. 태양광 연계 P2H 시스템의 전력계통 기여도 산정 방법 요약 43

표 3.5. 편익, 회피비용, 기대수익의 정의 55

표 4.1. 국내 22개 지역의 표준기상월 68

표 4.2. SAM 입력 데이터 69

표 4.3. 동서향 태양광발전시스템의 영향 평가를 위한 모델계통 기호 구분 76

표 4.4. CG의 운전비용 76

표 4.5. 2022년 4월 13일 연료원별 전력거래량 78

표 4.6. CG의 발전 상·하한 79

표 4.7. PV의 입력자료 80

표 4.8. 태양광 연계 P2H의 영향 평가를 위한 모델계통 기호 구분 84

표 4.9. CG의 운전비용 84

표 4.10. PV의 운전비용 및 설비용량 85

표 4.11. 잉여전력 활용을 위한 설비용량 및 P2H 열생산량 산정을 위한 자료 86

표 4.12. IPCC 탄소배출계수 86

표 4.13. 송전망 건설단가 88

표 4.14. 전력 판매량 비중을 반영한 전력량 요금 단가의 대푯값 90

표 4.15. ESS 및 P2H 설비 건설단가와 수명 91

표 4.16. 정남향 및 동서향 태양광 보급 시 12시간대의 선로 이용률 산출 결과 96

표 4.17. 정남향 태양광 보급 계통에서의 신증설 필요 송전선로 99

표 4.18. 정남향 태양광 보급 계통의 시간대별 송전 손실 99

표 4.19. 동서향 태양광 보급 계통의 시간대별 송전 손실 100

표 4.20. P2H 전력량 초기치 104

표 4.21. 시간대별 OPF 반복횟수에 따른 P2H 전력량 조정값 105

표 4.22. 시간대별 연료 회피비용 산정 결과 111

표 4.23. 시간대별 발전 유연성 기여비용 산정 결과 112

표 4.24. 12시간대의 송전선로별 혼잡 회피비용 산정 결과 113

표 4.25. 시간대별 계통 전체의 송전망 혼잡 회피비용 산정 결과 114

표 4.26. 시간대별 송전망 건설 회피비용 산정 결과 115

표 4.27. 시간대별 송전 손실 저감비용 산정 결과 116

표 4.28. 일간 동서향 태양광발전시스템의 편익산정 결과 117

표 4.29. 설비용량당 연간 동서향 태양광발전스템의 편익산정 결과 118

표 4.30. 시간대별 전력량 요금 및 전력 구매비용 산정 결과 119

표 4.31. 시간대별 태양광발전 손실 회피비용 산정 결과 120

표 4.32. 9시간대의 선로별 송전망 이용 비용 산정 결과 121

표 4.33. 시간대별 송전망 이용 비용 산정 결과 122

표 4.34. 일간 동서향 태양광 연계 P2H 시스템의 편익산정 결과 124

표 4.35. 설비용량당 연간 동서향 태양광 연계 P2H 시스템의 편익산정 결과 128

그림 2.1. 2023년 주요국 태양광 설치용량 전망 17

그림 2.2. 연도별 신규 태양광발전량 18

그림 2.3. 연도별 누적 태양광발전량 19

그림 2.4. 공급과잉으로 인한 변동성 재생에너지의 출력제한 사례 20

그림 2.5. 제주지역 태양광 출력제어 횟수(2021~2022년) 21

그림 2.6. 태양광 설치 방위각에 따른 발전량 패턴 비교 23

그림 4.1. 대구 소재 태양광발전소의 8760시간의 발전가능량 추정 결과 70

그림 4.2. 지역별 정남향 및 동서향 태양광발전소의 발전가능량 추정 결과 비교 71

그림 4.3. 시간대별 태양광 발전가능량 비교 71

그림 4.4. 2022년 4월 13일 5분단위 전력수요 72

그림 4.5. 2022년 4월 13일의 1시간 평균 전력수요 73

그림 4.6. 모델계통에 적용된 전력 부하 73

그림 4.7. 동서향 태양광발전시스템의 영향 평가를 위한 모델계통의 구성 74

그림 4.8. 모델계통에 적용한 부하 1개소의 크기 75

그림 4.9. 2022년 4월 열량단가 77

그림 4.10. 2022년 4월 연료원별 전력시장 참여 설비용량 79

그림 4.11. 기존 및 신규 PV의 발전가능량 비교 82

그림 4.12. 동서향 태양광 연계 P2H 시스템의 영향 평가를 위한 모델계통의 구성 83

그림 4.13. 기존 및 신규 PV의 발전가능량 비교 85

그림 4.14. 2022년 4월 기준 에너지원별 연료비 단가 87

그림 4.15. 봄철(3~5월) 통합 SMP 및 시간대별 평균 88

그림 4.16. 2022년 4월 계약종별 전력 판매량 비중 89

그림 4.17. 정남향 태양광 보급 시 각 시간대에서의 에너지원별 CG의 발전량 92

그림 4.18. 동서향 태양광 보급 시 각 시간대에서의 에너지원별 CG의 발전량 93

그림 4.19. 유연탄 발전설비의 발전량 변화량 94

그림 4.20. 유연탄 발전설비의 계통 유연성 향상률 95

그림 4.21. 12시간대의 송전망 혼잡 완화율 97

그림 4.22. 12시간대 신증설 필요 송전선로 판별 결과 98

그림 4.23. 시간대별 송전 손실의 변화량 100

그림 4.24. 잉여전력 발생 여부 확인 결과 101

그림 4.25. 최적조류계산 결과 각 PV의 출력 102

그림 4.26. 잉여전력 산정 결과 103

그림 4.27. P2H 부하가 추가 접속된 모델계통 104

그림 4.28. 최종 산정된 P2H 전력량 106

그림 4.29. [A] 출력제한 시, [B] P2H 시 PV의 총발전량 비교 107

그림 4.30. PV의 총발전량 변화량 107

그림 4.31. 9시간대 송전선로 이용 변화율 108

그림 4.32. 동서향 태양광 보급의 긍정적·부정적 영향 117

그림 4.33. 연간 동서향 태양광발전시스템의 편익 118

그림 4.34. 동서향 태양광 연계 P2H 시스템의 긍정적·부정적 효과 125

그림 4.35. 연간 동서향 태양광 연계 P2H 시스템의 편익 127