우리나라는 2035년까지 총 발전량 대비 변동적 재생에너지 비중을 7.5%로 확대해 나갈 계획이다. 변동적 재생에너지는 햇빛, 바람, 구름 등 기상 및 기후 변화에 따라 가동 시간이 간헐적(intermittency)이다. 이에 따라 변동적 재생에너지의 출력이 시시각각 변하기 때문에 변동성(variability)이 상당히 높은 편이다. 기존의 전력시스템, 기술 및 운영적인 환경에서 높은 출력 변동성을 전력계통이 안정적으로 수용하는 데는 한계가 있다. 외국의 사례에 따르면, OECD 국가 중에 전체 발전량 중 7.5% 이상의 변동적 재생에너지를 보급한 국가는 8개국에 달한다. 덴마크는 전체 발전량에서 변동적 재생에너지의 비중이 33.6%로 OECD 국가들 중 가장 높다. 포르투갈은 24.8%, 스페인은 24.5%에 달한다. 15개 국가로 구성된 7개 지역을 대상으로 한 IEA(2014a)의 연구에 따르면, 변동적 재생에너지의 비중 25%를 전력시스템이 수용할 수 있는 것으로 나타났으며, 비관적인 경우에도 최소한 5~10%의 비중을 수용할 수 있는 것으로 분석되었다. 하지만 각 국가의 전력시스템은 상당히 복잡하며 전체 시스템의 규모나 구성과 특성에 따라 변동적 재생에너지를 수용할 수 있는 정도는 상당히 차이가 날 수 있다. 특히, 국가 간 전력계통이 상호 연계되어 있는 유럽의 경우, 각 국가의 비율보다는 연계된 전체 계통 내에서 변동적 재생에너지의 비율이 계통안정성 측면에서 의미가 있다. 따라서 유럽의 경우 일부 국가의 비율이 높다고 하더라도 연계된 모든 계통 측면에서는 큰 의미가 없을 수 있다. 반면, 우리나라는 국가 간 계통이 연계되어있지 않아 전력의 융통이 불가능하다는 제약이 있다. 우리나라를 대상으로 분석한 전영환(2014)에 따르면 2027년까지 건설이 계획된 풍력 발전설비 17GW가 전력계통에 연계되면 계통안정성에 문제가 발생할 수 있다. 풍력 발전의 최대 출력 감소량이 운영예비력을 초과하는 사례가 발생할 수 있기 때문이다. 전영환(2014)의 분석에 포함되지 않은 태양광 발전설비까지 추가된다면 문제가 더욱 심각해질 수 있어 계통안정성을 보완하기 위한 대책이 꼭 필요함을 알 수 있었다.

제1장 서론 제2장 변동적 재생에너지와 계통안정성 1. 태양광･풍력 발전의 특성 2. 태양광･풍력 발전이 전력시스템에 미치는 영향 3. 계통안정성의 정의 4. 변동적 재생에너지 수용가능 정도 제3장 계통안정성 대안기술 및 효과 1. ESS의 작동 원리 2. ESS의 기술별 특성 및 비용 3. 대안 기술의 계통안정성에 대한 효과 분석 제4장 태양광･풍력 발전의 경제성 분석 1. 경제성 분석 선행연구 2. 경제성 분석 개요 3. 유틸리티 규모 태양광･풍력 발전의 경제성 분석 4. 가정용 태양광 발전의 경제성 분석 제5장 정책적 시사점 1. 유틸리티 규모의 태양광 및 풍력 발전설비에 대한 시사점 2. 가정용 태양광 발전설비에 대한 시사점 참고문헌 부록 부록 1. 변동적 재생에너지와 전압 변동의 관계 부록 2. 리튬이온전지의 계통안정성 효과 시뮬레이션