스마트그리드로열어가는 새로운비지니스 2012. 07. 서울대학교공과대학교수문승일 Power System Laboratory, Seoul National University
문승일 1985. B.S in Electrical Engineering, Seoul National University 1989. M.S in Electrical Engineering, The Ohio State University 1993. Ph.D in Electrical Engineering, The Ohio State University 서울대학교전기공학부교수대통령직속녹색성장위원회위원지식경제부장관정책자문위원지식경제부전력정책심의위원
기후변화, 저탄소녹색성장시대
이시대의타이타닉호!
기후변화의원인 화석연료에서배출된 CO2 가지구온난화의주범 ü 산업혁명 (1800 년대 ) 이후대기중의 CO2 농도는대폭증가 (280 380ppm) 5
CO 2 CO 2 Emission Reduction 30% Green Power World 7 th Green power by 2020 -Mitigating climate change -Creating new engines for economic growth -Improving quality of life Low Carbon Green Growth of Korea
그런데, 지난해 9 월 15 일
9 월 15 일전력주파수시간별변화
에너지가격추이 ( 02 년 = 100) 에너지소비량추이 ( 02 년 = 100)
국가별산업용전기요금 ($/kwh) 0.158 0.058 0.068 0.107 한국미국프랑스일본 OECD 주요국 GDP 대비전력사용량 0.561 (kwh/u$) 0.325 0.343 0.323 0.203 (100) (173) (106) (99) (62) OECD 평균한국미국프랑스일본
업종별전력사용현황 52.5 ( 사용량 [%] ) 22.7 15 5 2.4 산업용일반용주택용심야전력농사용 200 150 전기요금 ( 천원 ) 누진전기요금제도 100 50 0 (100) 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 전력사용량 (kwh) 주택용산업용교육용심야전력농사용
비합리적요금체계로인한전력수요급증 수요관리및수요반응시스템미비 이상고온으로인한수요예측실패 양수발전소등예비력운영미흡 그러나순환단전결단은매우높이평가해야함 9/15 순환단전의원인
설비용량 76,131 MW 공급예비 4,042MW 공급능력 77,179MW 예비율 5.52% 최대전력 73,137 MW 부하율 92.35% 과거최대 73,137MW 순시최대 73,303MW 양수수력가스유류국내탄석탄원자력 2,825MW 890MW 22,048MW 5,977MW 928MW 23,660MW 16,975MW 겨울철피크수요일때부하곡선
만 kw 600 533 500 400 300 256 256 306 274 200 206 196 100 53 53 0 2011 년 4 주 5 주 2012 년 2 주 3 주 4 주 2 월 1 주 2 주 12 월 3 주 1 월 1 주 바닥권예상되었던예비전력량
12.6.21 정전대비위기대응훈련
전력수요를조절할수있다 지난겨울예비력 500만 KW 유지 12.6.21 정전대비훈련으로전력수요 550만 KW 감소 발전설비확충일변도에서수요관리, 수요반응으로 전기요금합리화더는지체할수없다 수요관리, 수요반응시스템구축이관건 무엇을배웠고어떻게해야하나
구분 지정기간수요조정 ( 약정기간 ) 주간예고수요조정 (1 주 ~2 일전 ) 수요지원시장 ( 하루전및당일 ) 주관기관한국전력한국전력전력거래소 운영시기 7.19~23(5 일 ) 8.9~20(10 일 ) 공급예비력 5,000MW 이하또는피크경신전망시 대상고객 최대전력 300kW 이상일반용, 산업용 지원방식 (kwh 당 ) 710 원 ( 피크기간차등 ) 600~900 원 ( 예고시기차등 ) 800~1,200 원 ( 시장가격 ) 전력부하관리제도
규제에의한절전 & 부하관리요금지원제도 장기적으로비효율 전력을많이사용할수록유리 전력산업기반기금 : R&D 와녹색성장기반확충예산감소 천문학적부하관리요금 : 6 월도지나기전에 2,500 억원지급 스마트그리드가해법 현행부하관리제도의문제점
왜스마트그리드가필요한가
VS T. Edison N. Tesla 전력산업의두원조
전력시스템의기본구조
1968 년우리나라전력망현재우리나라전력망
전력수요 전기자동차 녹색에너지 화력 원자력 2010 2020 2030 년도 향후발전원별전력공급계획
스마트그리드 Premium Medium Low DC 반도체공장 가정 난방, 냉방 가전, LED, 사무기기 자동차충전기 전기자동차 소비자에게선택권을준다
원자력발전 양수발전 or 원자력발전 스마트그리드 원자력발전발전량을더증대시키려면
전력공급시스템 충전인프라 CIM * 시스템 충전스테이션 전력공급, 계통보호 충전스탠드 계량장치 고객관리, 요금부과 전기자동차 인프라운영시스템 전력변환및계량 차량인식 모니터링, 충전전류제어 원격통합운영 출처 : 한국전력공사 전기자동차충전인프라 스마트그리드
Flexible AC Transmission System 고속도로정체 전기가변차선시스템 - FACTS
u 해상풍력발전단지건설예상지역 v 서 남해안지역 풍황이비교적우수 수심이낮아발전단지건설이용이 계통이취약, 계통보강필수 v 제주지역 풍황우수 육지와거리가멀어, HVDC로연계해야함 제주계통취약, 계통보강필요 345kV 이상한전계통도 v 동해안 수심이깊어건설비용증가 국내해상풍력단지연계 29
출처 : Nature of the wind, Energinet.dk 덴마크풍력발전현황 30
Kr/MWh MW SMART GRID 출처 : Energinet.dk 덴마크의해법 : 스마트그리드 31
동북아시아전력망연계
우리나라 주파수 = 60 Hz 전압 = 일정 kv HVDC 북한 주파수 =?? Hz 전압 =?? kv HVDC 남과북을연결한다
전력소비량 기존 Smart Grid 적용후 0 12 24 시간 스마트그리드가전력소비를합리화한다
스마트그리드사업, 어떻게진행되나
제주스마트그리드실증단지 ( 구좌읍 )
Where is Smart Grid? What is Electric Vehicle? Have to wait until 2030? 국민들이경험할수있도록해야한다
Who will buy these? 녹색기술제품의초기시장을만들어야한다
System Integration 마지막기술 : 시스템융합
Smart Distribution & Transmission Distribution Automation DC Distribution DC Transmission Coordination of HVDC #1, #2, #3 Smart Home Green Office, LED Jeju Smart Grid Control Center Thermal Plants Efficient Operation Smart Transportation EV Charge/Discharge Smart Metering AMI(Advanced Metering Infrastructure) Smart Renewable Wind Power Micro-grid Electricity Consumer Active Demand Response Jeju Global Smart Grid Platform
대한민국녹색성장의꿈, Smart Grid