1. 연구의 필요성 및 목적 ■연구의 필요성 ○ 최근 탄소중립 목표달성과 관련하여 태양광 및 풍력 발전 등의 변동성 재생에너지의 역할이 무엇보다 중요하지만 변동성 재생에너지의 확대는 전력계통의 운영에 부담이 되기 때문에 계통의 안정화 측면에서 지속적인 방안마련이 필요함. ○ 특히, 제주지역은 2020년 총 발전량 중 변동성 재생에너지의 비중이 18%로 IEA(International Energy Agency)기준의 3단계에 해당되고, 전력계통의 불안 등 전력운영 시스템에 상당한 영향을 미칠 뿐만 아니라 발전설비 운영의 비효율을 야기하고 있으며, 더욱 심각해지고 있는 상황임. ○ 변동성 재생에너지설비로 인한 실시간 전력공급 부족 또는 과잉 상황에서 계통의 불안이 가중됨. ○ 최근에는 풍력발전의 출력횟수가 증가할 뿐만 아니라 태양광 발전까지 출력제한을 시행할 정도로 재생에너지 발전설비의 비효율적 운영이 계속되고 있음. ○ 전력계통에서 관측되지 않는 자가용 태양광이 증가하면서 지속적인 전력수요 증가에도 수요단의 최소부하가 낮아지는 디커플링 현상이 2021년에 나타남. ○ 전국단위에서는 아직 변동성 재생에너지의 비중이 낮지만, 지역적으로 편중되어 있고 증가속도가 빨라짐에 따라 제주도의 실증경험을 적용할 수 있는지를 검토할 필요가 있음. 2. 연구내용 및 주요 분석 결과 ■제주지역의 출력제한 대응방안 시나리오 분석 ○ 본 연구에서는 제주지역의 출력제한을 경감하는 대응방안으로 다음과 같이 크게 5가지를 고려함. ○ 제주지역의 5가지 출력제한 대응방안에 대한 통합 시나리오를 분석함. ○ CFI2030 계획에 따라 증가한 VRE(Variable Renewable Energy) 용량과 증가한 수요를 활용, 수요보다 VRE 발전량이 더 큰 초과발전을 분석초과발전 시간 초과발전량(MWh) 재생발전 중 초과발전 비중 ■시나리오 분석 결과 및 시사점 ○ (HVDC) 계통안정성, 발전비용 및 출력제한 최소화를 동시에 고려한 최적 HVDC 운영 방안의 모색 필요 ○ (출력제한 비율) 일정 수준의 출력제한을 허용하는 것은 전력시스템 전체의 공급비용을 최소화 측면에서 합리적이나, 적정 출력제한 수준에 대한 합의와 적용이 필요 ○ (유연성 가치) 출력제한을 유연성 자원으로 인식하고 합리적 보상을 제공하는 인식 전환이 필요함. ○ (배터리) BESS는 출력제한을 경감시키는데 효과적이지만 계통의 상황에 따라 제한적인 효용이 나타날 수 있음. ○ (섹터커플링) 제주도에서 활용을 가정한 P2G는 부하발생 자원으로서 BESS보다 뛰어난 출력제한 경감효과를 가지지만 수소 수요처 확보가 필요함. 3. 전국단위의 적용 가능성 및 시사점 ■전력계통 관점에서 제주도와 육지의 차이 ○ 우리나라는 독립적으로 운영되는 전력계통이지만, 제주도는 육지와 연계선을 통해 유연성을 확보한 유럽형의 전력계통으로 근본적인 차이가 존재함. ○ 원자력과 석탄과 같은 대규모 경직성 설비 유무의 차이 ○ 제주와 육지는 수요측면에서도 차이가 존재 ■제주지역 출력제한 대응방안의 육지적용 시사점 ○ 전통 발전설비의 필수발전량 감축 ○ 동기조상기를 활용한 계통 관성 확보 ○ BESS의 활용 ○ 섹터커플링의 활용

요약 　 제1장 서론 　 제2장 변동성 재생에너지 확대와 출력제한의 해외사례 　1. 해외 탄소중립 추진 섬지역의 전력계통 운영 사례 　　1.1. 미국 - 하와이 　　1.2. 아일랜드 　　1.3. 덴마크 - Samsø 　　1.4. 덴마크 - Bornholm Island 　2. 해외 주요국 출력제한 보상 기준 　　2.1. 출력제한 유형과 보상 기준 　　2.2. 독일 　　2.3. 덴마크 　　2.4. 미국 　　2.5. 일본 　3. 소결 　 제3장 제주지역 재생에너지 확대와 전력계통의 영향 　1. 제주도지역 전력수급 및 재생에너지 계획 　　1.1. 제주지역 전통발전원 　　1.2. HVDC 특성 및 전제 　　1.3. 제주의 재생에너지 발전원 　2. 제주도지역 재생에너지 확대에 따른 전력계통 영향 　3. 제주지역 초과발전의 출력제한 분석 　　3.1. 연구 모형 　3.2. 분석 기초자료 　 제4장 제주지역 재생에너지 대응방안의 출력제한 감축효과 분석 　1. 출력제한 경감을 위한 대응방안 및 시나리오 구성 　　1.1. 전통적인 제주도 전력 시스템 　　1.2. 발전기 최소 발전기준 하향(기준 시나리오, 시나리오 1) 　　1.3. 동기조상기를 활용하여 필수발전기 필요량 감축 　　1.4. HVDC의 추가 도입 　　1.5. 배터리 ESS 활용 　　1.6. P2G(Power to Gas) 기술 도입 　　1.7. 제주 CFI 대안의 통합분석 　2. 시뮬레이션 결과 분석 　　2.1. 시나리오 0, 1, 2, 3 　　2.2. 시나리오 4 - BESS 　　2.3. 시나리오 5 - P2G 　　2.4. 시나리오 6 - 통합(CFI2030) 　3. 소결 　 제5장 전국단위 적용가능성의 정책적 시사점 　1. 제주지역과 전국단위와의 전력운영 시스템 비교 　　1.1. 제주와 육지계통의 비교 　　1.2. 탄소중립정책 전력믹스 변화의 영향 　　1.3. 2030년과 2050년의 출력제한 분석 　2. 제주지역 출력제한 대응방안의 육지적용 시사점 　　2.1. 전통발전 필수발전량 감축 　　2.2. 동기조상기 활용 　　2.3. 계통연계 HVDC 건설 　　2.4. 배터리 ESS의 활용 　　2.5. 섹터커플링 　 제6장 결론 　 참고문헌