※ 한화큐셀의 가상발전소(VPP) 플랫폼 구축 여정 (Amazon Web Services Korea, 2024. 09. 10)
VPP는 에너지의 인터넷으로 불리며, 재생에너지 분야에서 각광을 받고 잇는 새로운 사업영역임.
발전량 예측, 발전기기의 모니터링과 제어, 입찰과 정산, 전체 시스템의 모니터링과 같은 VPP의 운영에 있어 한화큐셀과 함께 협력하고 있음.
하나큐셀은 태양광 기술과 클린에너지를 제공하며, VPP 시스템은 분산형 에너지 솔루션임.
한화큐셀은 가정용 인버터, ESS, 전기차 충전기를 제어하고 모니터링하는 시스템과 솔루션, 분산형 에너지 솔루션 VPP를 개발하고 있음.
○ 가상발전소란?
가상발전소란 물리적으로 눈에 보이는 발전소는 아니지만, 실제 발전소처럼 전기를 공급하는 효과를 가진 발전소를 말함.
태양광 발전소, 풍력 발전소, 가정 및 상업 시설의 소규모 신재생에너지 발전설비와 ESS와 같은 분산형 에너지 자원들을 클라우드 기반 스프트웨어를 이용하여 하나의 발전소처럼 관리하는 시스템임.
VPP의 목적은,
1) 재생 에너지 자원들의 통합을 용이하게 하여, 기존 전력망(화력/원자력 발전소 등)의 탄소배출을 줄이고, 지속 가능한 에너지 공급을 지원할 수 있음.
2) 에너지 수요와 공급을 최적화하여 전력망의 효율성과 신뢰도를 높이는 것을 목적으로 함.
○ 한화큐셀의 VPP, 커맨드(글로벌 사업을 위해 구축한 클라우드 시스템)와 플래닛(한국형 VPP 사업을 위해 구축한 클라우드 시스템)
한화큐셀은 구축한 시스템을 커맨드 시스템으로 표현하고 각 가정에서 생산된 신재생에너지를 저장하고, 저장된 분산형 에너지 자원들을 클라우드 기반의 커맨드 시스템 소프트웨어를 이용하여 가상발전소로 운영될 수 있도록 시스템 구축을 2024년에 완료하였음.
2024년에는 아마존과 협업을 통해 한국형 VPP 구축을 진행 중에 있으며, 한국 특색에 맞게 각 지역에 설치되어 있는 소규모 발전 자원을 활용한 한국형 VPP ‘큐 플래닛’을 개발 중에 있음.
2025년에는 북미를 타겟으로 VPP를 준비 중에 있음.
커맨드 시스템 내부에는 위치정보, 날씨 정보를 활용한 발전량 예측 모델을 사용하여 발전 생산되는 에너지를 예측하고, 부하 또한 예측하여 이를 기반으로 에너지 자원을 최적화함.
한국형 VPP 사업을 위한 플래닛 플랫폼 내부에는 크게 4가지의 서비스가 있으며, 이 서비스들은 아마존 서비스를 활용하여 진행되고 있음.
1) 태양광 발전소들의 개별 발전량 예측
2) 집합 자원 통합 발전량 예측을 수행하여 한국 전력거래소에 입찰을 진행
3) 입찰 후 전력 제어를 받기 위한 급전 지시를 한국 전력거래소로부터 받은 이후 발전량 분배를 통해 개별 발전소들의 전력을 통제 제어하는 기능을 수행
4) 입찰 된 발전량과 급전 지시 대응을 통해서 얻은 수익을 전력 대금 정산 기능을 통해서 정산하고, 발전량 및 다양한 요인들을 참고하여 개별 태양광 발전소들에게 수익을 분배해 주는 정산 기능
○ 한국형 VPP 플랫폼 (큐 플래닛)
한국형 VPP 플랫폼 구축의 목적은,
1) 일상 에너지의 수요 공급 균형을 맞추고,
2) 생산된 태양광 에너지를 최대한 활용할 수 있도록 운영하며,
3) 그리드 수요 공급망에 안정화를 기여하는 것
플래닛을 통해 발전 자원 소유자들이 발전 설비에서 생산되고 있는 태양광 에너지 흐름과 하루 전 예측 발전량 및 발전 이후에 한국 전력거래소와 정산된 수익 정보를 확인하고 발전설비에서 생산되는 에너지를 쉽게 관리 확인할 수 있음.
한국형 VPP(플래닛)의 주요 기능은 발전량 예측, 발전소 모니터링, 체계적인 입찰 및 정산 시스템임.
발전소의 모니터링 및 제어를 위해서 프로비저닝, 모니터링, 컨트롤의 세 가지 기능이 필요함.
발전소에는 다양한 제조사의 인버터를 제어하는 RTU, IoT 디바이스가 설치되어 있음. VPP는 설치된 디바이스를 통해 발전소를 모니터링하고 제어하는 기능이 필요함.
○ 가상발전소의 모니터링, 제어, 입찰, 정산
발전소의 모니터링부터 제어까지 과정을 보면,
발전소에서 발생한 데이터를 실시간으로 수집하여 이를 기반으로 발전량을 예측하고 입찰을 진행.
입찰 후, 입찰에 대한 집합 자원 단위의 제어 신호를 수신하여 발전량을 발전소 단위로 배분하고 발전소를 제어함.
발전소의 모니터링에서 핵심은 실시간 데이터 처리와 데이터의 유실 방지임.
발전소의 실시간 발전량과 기상 센서의 값을 수집하고, 실시간 장애 대응을 위해 데이터의 실시간 처리가 매우 중요함.
실제 발전량에 따라 금전적 손실이 발생하기 때문에, 1분 단위로 수집되는 발전소의 모니터링 데이터를 최대한 유실 없이 수집하고, 정확한 실시간 발전량 분석과 장애 대응이 필요함.
제어 역시 실시간 데이터 처리와 유실 없는 데이터의 처리가 핵심임.
집합자원의 제어 신호는 전력거래소로부터 1분 단위로 수신됨. 수신된 신호는 발전소 단위로 분배하여 지연 없이 즉시 처리해야 함.
만약 발전소가 제어 신호를 정확하게 수신하지 못하고, 제어신호가 유실되어 입찰과 다르게 발전하게 되면 금전적인 손실이 발생하게 됨.
제어 실패를 최소화하기 위해 제어의 요청과 응답 토픽을 각각 구성하여, 실제로 디바이스가 제어 신호 수신 후 응답하도록 하여 발전소가 제대로 제어되는지를 판단하는 로직이 필요함.
입찰과 정산의 핵심은 자동수행과 확장성, 신뢰성임.
VPP플랫폼에는 하루 전 입찰, 실시간 입찰, 실시간 정산, 초기 정산, 최종 정산, 수정 정산 등 스케줄에 따라 수많은 기능이 있음. 이를 스케줄링에 따라 신뢰성 있게 처리해야 함.
VPP 플랫폼은 운영 도중 장애가 발생하면 전력 계통에 불안정을 야기하고, 집합 사업자와 발전 사업자 모두에게 금전적 손실을 줄 수 있는 시스템임.
때문에
운영모니터링과 장애 대응은 VPP 플랫폼에 있어 가장 중요한 기능임.
https://www.youtube.com/watch?v=HlAzcUPxmAU&t=1062s