전력 생산 주파수 유지(60Hz)가 중요한 이유 feat.신재생에너지

전력 생산에 있어 주파수는 전기 생산자와 소비자 측의 규정된 약속이므로 규정주파수의 전기가 공급되어야한다. 

주파수 유지의 문제는 전력의 품질을 결정짓는 요소이기에 상당히 중요하다. 

주파수는 전기를 생산하는 측과 사용하는 측의 약속이므로 규정주파수의 전기가 공급되어야 한다. 간략하게 말하면 매 초마다 60 Hz(회전수/초)를 유지하도록 전력시스템에 발전기를 통하여 투입되는 에너지를 조정해야 하는 것이다. 

주파수를 50Hz로 유지하는 국가도 있고, 한국처럼 60 Hz를 유지하는 국가도 있다. (한국은 미국의 영향으로 60Hz 도입)

주파수가 급변하거나 60Hz를 자주 벗어나면 산업체의 모터의 회전수가 정격치에서 벗어나 제품의 불량률이 높아지게 되며, 일상생활에서 회전체가 작용하는 전기기기가 비정상적으로 작동하고 각종 문제가 발생한다. 

실시간 시스템 운용에 있어서는 기존의 발전원(화력, 원자력, 가스)의 비중 유지 없이 신재생에너지를 늘릴 경우, 자연력의 급격한 변화에 의하여 신재생에너지의 출력이 급변하여 주파수 유지에 있어서 문제가 발생할 수 있다.

그리하여 백업용으로 운전 중인 가스터빈발전기의 출력을 이용하여 규정 주파수를 유지하여야 한다. 신재생에너지발전의 출력을 기대할 수 없는 시간대가 있을 경우에도 가스터빈발전기 또는 중간부하용 발전기와 같은 백업용 발전기의 출력에 의존하여야 하며 이들은 신재생에너지발전의 보완역할을 하게 되므로 이용률이 낮아져 경제성이 낮아진다.

즉, 변동비가 0인 발전기이지만 출력을 예측하기 어려운(예측할수없는 기상상황) 신재생에너지발전이 도입됨으로 인하여 가스터빈 발전기와 같은 백업용 발전기가 오히려 추가적으로 건설되고 운전되어 전체 시스템운용비 및 건설비가 상승하게 된다.

현재 발전소들은 주파수 조정을 위해 최대출력을 내지 않고, 5%정도 감발 운전을 하고 있다. 급격한 수요변동으로 인해 주파수가 변동할시 표준 주파수로 맞추기 위해 예비력을 확보하고 있는 이유이다.

추가로, 에너지저장장치(Energy Storage System)를 주파수 조정용으로 활용하고 있다.