한국중부발전, 태양광 발전량 예측 정확도 최대 97% 실현 ‘신재생모아센터’ 운영

분산전원 통합모니터링시스템 도입… 8개 알고리즘 동시 적용해 예측 정확도↑

[인더스트리뉴스 권선형 기자] “친환경 발전원으로 주목받는 재생에너지는 계통운영자가 정확한 발전량을 알 수 없어 급전계획에 차질이 발생해 관련 비용이 증가하거나, 변동성이 큰 에너지원으로 인해 전력계통 안정성이 하락할 수 있는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 소규모 태양광발전소를 통합해 발전량을 예측하는 가상발전소(VPP) 필요성이 강조되고 있어 분산된 신재생에너지를 통합 관제하는 ‘신재생모아센터’를 구축하게 됐다.”

한국중부발전 신재생모아센터 기획·총괄, 분산자원시스템 총괄을 담당하고 있는 하청진, 이정민 차장은 “신재생모아센터는 분산된 자원을 모아 데이터를 수집하고 분석해 발전량을 예측하고 분산자원 통합관리가 가능한 시스템을 갖춘 곳”이라고 소개했다.

한국중부발전 하청진(사진 왼쪽), 이정민 차장은 “신재생모아센터의 태양광 발전량 예측 정확도는 등록한 자원 중 육지의 경우 약 97%, 날씨의 변동이 큰 제주도의 경우에는 약 94%의 정확도를 보여주고 있다”고 말했다. [사진=인더스트리뉴스]

2020년 7월 분산·독립적으로 운영 중이던 신재생발전설비의 원격 모니터링을 위해 발전사 최초로 통합모니터링시스템을 구축한 한국중부발전은 지난해 11월부터 통합모니터링시스템을 적용한 신재생모아센터를 운영하고 있다. 태양광, 풍력발전소를 모니터링하고 발전량 예측, 발전량 입찰, 정산까지 원스톱 처리가 가능하다.

하 차장과 이 차장은 “태양광 위주의 소규모 사업자가 증가하고 있는 추세에서 변동성이 큰 재생에너지 자원들의 발전량 예측이 갈수록 중요해지고 있다”며, “중부발전은 현재 제주도를 포함해 52MW의 집합자원으로 재생에너지 발전량 예측제도에 참여하고 있다”고 말했다.

신재생모아센터의 태양광 발전량 예측 정확도는?

등록한 예측 자원 중 육지의 경우 약 97%, 날씨의 변동이 큰 제주도의 경우에는 약 94%의 정확도를 보여주고 있다. 8개의 알고리즘을 동시에 적용하고 있고, Random forest 등의 전통적인 기계학습 기법은 물론 LSTM(Long Short-Term Memory, 장단기 메모리 신경망)등의 딥러닝 기반 모델을 사용해 최적의 방법을 찾아 적용하고 있다.

타사 발전량 예측 기술과 차별화된 점은?

발전소에 연계된 ESS 전·후처리 기술을 적용해 ESS 연계 발전소에 대해서도 예측 정확도를 확보할 수 있도록 개발하고 있다. 또 예측에서 나온 결과물에 대한 체계적인 데이터 분석을 통해 예측 성능이 상대적으로 낮은 발전소 및 시간 구간을 특정하고, 해당 발전소 및 구간의 오차를 개선하는 활동을 반복해 전체적인 성능을 개선했다. 예를 들어, 특정 발전소의 주간 발전량 예측오차가 상대적으로 높다면 오차의 원인이 모델과 데이터(기상정보) 중 어느 부분에서 기인한 것인지 확인하고, 모델에 대한 개선이 필요하다면 추가적인 모델 파라미터 최적화를, 데이터의 개선이 필요하다면 보다 적절한 기상 정보 매핑을 통한 정확도 개선 작업을 수행하고 있다.

신재생모아센터의 성과는?

현재 총 52MW의 소규모 자원을 모집해 재생에너지 발전량 예측제도에 참여하고 있다. 태양광 오차율은 3~8% 수준으로 재생에너지 예측제도 시험등록을 마치고 올해부터 신규 수익을 내고 있다. 올해는 전력중개자원 1GW 모집을 목표로 태양광발전사업자들과 협력 중이며, 전력중개사업 활성화를 위해 다양한 매체로 홍보할 계획이다.

발전량 예측 오차율을 줄이기 위해 노력하고 있는 기술은?

중부발전은 자체 빅데이터 플랫폼을 활용해 예측량 개선 방안에 대해 연구 중이며, 데이터 전문가 채용을 통한 분석 역량 확보를 위해 노력하고 있다. 발전량 예측 기술은 VPP의 핵심 기술로 하루 전 예측을 통한 발전량 입찰 및 거래 당일 실시간 발전량 예측에 기반한 재입찰로 최종 입찰 오차를 최소화하는 데 사용된다. 특히 실시간 발전량 예측을 위해 다수의 발전소에 동시 예측할 수 있는 모델로 고도화 할 계획이다. 클라우드 기반 탄력적 서버운영으로 VPP 확장에 효율적으로 대응할 계획이다.

비계량 태양광 발전량 데이터를 확보하기 위한 전략은?

1MW 미만의 소규모 태양광발전소는 대부분 한전과 PPA 계약을 체결해 월별 검침을 시행하고 있어 실시간 계량값이 전송되지 않고 있다. 이에 시간대별 발전량 파악이 어렵고, 순부하 감소효과를 유발하는 덕커브 현상에 효과적으로 대응하기 어렵다. 중부발전은 1MW 미만의 소규모 태양광발전소의 소규모 전력중개시장 참여를 향상시키기 위해 실시간 계량기 교체를 지원하고 있다. 이런 소규모 전력중개 참여로 분산자원의 가시성을 확보하고 계통운영 효율성이 개선될 수 있을 것으로 기대한다. 또한 중부발전의 태양광발전소 및 소규모 전력중개에 참여하는 발전소에 RTU를 설치해 RTU를 통해 수집된 발전 데이터를 통해 향후 재생에너지 입찰제도(실시간시장, 보조서비스)에 참여할 예정이다.

VPP(가상발전소)를 대비해 어떤 준비를 하고 있나?

신재생모아센터는 VPP 사업의 기초모델로 국내 전력 시장의 에너지전환을 리드하기 위해 태양광 및 풍력 발전량을 예측 제어하고, 섹터 커플링을 통해 분산전원을 통합 제어 가능한 발전원으로 자원화해 전력계통 유연성을 확보할 계획이다. 또한 분산자원 설비 O&M 및 전력거래 업무 등 새로운 비즈니스 모델이 창출될 것으로 기대하고 있다.

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