총 117개 주택에 공급되는 일본 최초의 마이크로그리드 시스템 출범

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총 117개 주택에 공급되는 일본 최초의 마이크로그리드 시스템 출범

2017년 10월 20일 (금) 00:00:00

총 117개 주택에 공급되는 일본 최초의 마이크로그리드 시스템 출범

2017년 경제산업성 보조금 프로그램으로 선정… 지역 특성을 이용해 지역 소비를 위한 지역 생산 촉진

파나홈 코퍼레이션(PanaHome Corporation), 에너리스(ENERES Co., Ltd), IBJ 리싱(IBJ Leasing Co., Ltd.)과 효고현 정부 공기업청(Public Enterprises Agency)이 2017년 10월부터 마이크로그리드 시스템[지역 에너지 분배 관리 시스템(*1)] 개발에 착수한다.

*[영상물]: 총 117개 주택에 공급되는 일본 최초의 마이크로그리드 시스템 - 스마트 시티 시오아시야 - https://www.youtube.com/watch?v=8Br0QgUxvK4

이 마이크로그리드 시스템은 파나홈(PanaHome)이 효고(Hyogo)현 아시야(Ashiya)시를 대상으로 계획해 개발하고 있는 스마트 시티 시오아시야 솔라 시마(Smart City Shioashiya Solar-Shima) D4 구역의 총 117채 주택에 전기를 공급하게 된다. 이 프로젝트는 2017년 8월 9일 지역 특성을 활용해 지역에서 소비하는 에너지는 지역에서 생산하도록 촉진하기 위한 경제산업성(Ministry of Economy, Trade and Industry) 보조금 프로그램으로 선정되었다.

또한, 이 프로젝트는 파나홈, 에너리스, IBJ 리싱 그리고 효고현 공기업청이 합동으로 수행하고 있는데, ‘생활용 에너지로 서로 연결되는 도시(town interconnected by energy for living)’가 프로젝트의 개념이며 파나홈은 공기업청이 개발한 토지를 매입했다. 파나소닉 코퍼레이션(Panasonic Corporation)과 아시야시가 이 프로젝트 개발을 위해 협력하고 있으며 프로젝트의 일환으로 일본 최초(*2)의 마이크로그리드 시스템을 구축하게 된다. 주택 지구 전체의 80%가 넘는 주택(*3)에 태양열 에너지를 이용한 전기를 공급하게 되는데 이는 주택 지구에서 민간 배전선(*4)을 운영하고 주택들 간에 전기를 공유함으로써 실현 가능해진다. 비상 시 이 주택지구의 재래식 전기 공급망이 차단될지라도 민간 배전선이 특별한 회로를 통해 계속해서 전기를 공급할 수 있다. 또한 민간 배전선을 통해 전기를 공급받고 융통성 있게 전기 요금을 설정할 수 있어 결과적으로 가구주들은 전기 요금의 20% 절감 등 여러 가지 혜택을 보게 된다. 또 다른 중요한 목적은 이산화탄소 배출을 줄이기 위해 재생에너지 사용을 극대화해 환경 보호에 기여하는 것이다. 이 프로젝트가 진전되면 건물들 간에 전기를 공유하고 전기 공급망이 취약한 섬 지역의 정전을 방지하는 해법을 찾는데 기여하게 되며, 이러한 해법들은 해외로 진출할 수도 있다.

[각 프로젝트 참여자의 책임]

신청자

파나홈(주신청자)

스마트 시티의 설계, 개발, 주택 건설 및 종합적인 계획 수립

에너리스(공동 신청자)

에너지 관리 서비스

IBJ 리싱(공동신청자)

민간 배전선 소유 및 관리

효고현 공기업청(공동신청자)

주거용지 개발 및 지역 협력

[협력기관]

효고현 아시야시

시오아시야 도시 개발을 위한 지역 협력

파나소닉 코퍼레이션

전력 저장 관리 시스템, 기술적 지원과 민간 배전선의 안전 및 관리에 관한 협력

[추진 배경]

동일본 대지진이 발생한 이후 재난 복원능력이 우수한 분산형 에너지 체계를 도입해야 한다는 요구가 생겨났고 지진을 통해 중앙집중식 에너지 체계는 재난에 매우 취약하다는 것이 분명해졌다. 또한 재생에너지 사용을 크게 늘림으로써 불안정한 전원 공급을 융통성 있게 보완해야 한다는 필요성이 대두되었다. 더욱이 발전차액지원(FIT: feed-in tariff) 제도를 통해 태양열 전기 사용을 더욱 확대하도록 전환하고 지역에서 소비하는 전기는 지역에서 생산하는 효율성을 통해 태양열 전원의 활용을 늘려야 한다는 요구가 나타났다.

효고현과 아시야시는 1998년부터 미나미 아시야하마 구역에 있는 시오아시야 지역의 개발을 추진해오고 있는데, 주민들을 연결시키는 도시 개발이라는 개념을 토대로 하고 있다. 파나홈은 2012년부터 스마트 시티 시오아시야 솔라 시마 개발에 착수했는데 약 400여 가구와 3개의 콘도미니엄 복합단지(총83개 콘도)로 이루어져 있다. 재생에너지 사용을 극대화하는 파나홈의 고효율 에너지 빌딩 및 대규모 도시 개발 기술은 해외에서도 높은 평가를 받아왔는데 최근에는 제3회 APEC(아시아태평양경제협력체, Asia Pacific Economic Cooperation) ESCI (*5) 모범경영상(Best Practice Awards) ‘스마트 빌딩’ 부문 금상을 수상한 바 있다.

[마이크로 시스템 개요 및 특별 공급(*6) 계획]

이 프로젝트에서 각 주택에는 태양열 발전기(4.6kW)와 저장 셀(11.2kWh) 및 HEMS (*7)가 설치되었다. 주택 지구 내 각 가정의 저장 셀은 민간 배전선을 통해 연결된다. 저장 셀 제어 유닛은 전력 조류(power flow)를 전환시키고 주택들 간에 전기를 나누어 쓸 수 있게 해준다. 이는 마이크로그리드(지역 에너지 분배 시스템)로는 일본의 첫 사례이다.

민간 배전선을 통한 특별 공급 계획

관리 단체는 주거 구역의 117개 주택 가구주들로 이루어져 있으며, 전기 저장 셀 제어 관리 분야를 전문으로 하는 에너리스(ENERES)에 외주를 주고 있다. 저장 셀로부터 단체 회원(거주자)들로의 전원 공급을 관리하는 특별 공급 계획에 기초해 EMS (*8) 시스템을 운영할 수 있게 되며, 민간 배전선을 도입하기 위해 IBJ 리싱의 재무 노하우를 통해 얻은 환경 솔루션을 적용함으로써 전기 보급 범위가 전체 구역에 이르게 된다.

사업 위치: 스마트 시티 시오아시야 D4 구역

부지: 일본 효고현 아시야시 스즈카제초

보급 범위: 스마트 시티 시오아시야 D4 구역

주 재생에너지: 약 32,007.92 m2

공유 에너지: 전기

운용 개시: 2018년 10월

[마이크로그리드 시스템의 특징]

1. 민간 배전선 이용으로 낮은 전기요금과 자유로운 전원 관리

민간 배전선을 이용함으로써 주택 구역 내 전기 수급과 저장 셀을 자유롭게 관리할 수 있으며 전기요금을 융통성 있게 설정할 수 있다. 더욱이 주택들 간에 전기를 나누어 사용함으로써 재생에너지 자급률을 향상시켜 전기 요금을 20%까지 줄일 수 있게 된다.

2. 저장 셀의 지역 관리를 통해 구역 내 전기의 공급수요 균형 유지

민간 배전선으로 연결된 저장 셀의 지역 관리를 통해 지역 내 피크 전기 수요가 조절된다. 이 시스템은 해당 지역의 수요가 계약된 전기 공급을 초과할 것으로 예상되는 경우 새로운 전기회사[이하 PPS(*9)라 함]와 전원 공급 계약을 체결해 전기 공급이 균형을 이루도록 방전 명령을 내린다.

3. 주 전력망으로부터 공급이 중단되더라도 전원 공급 지속(지정된 회로)

정상적으로 에너지를 사용하는 동안 전체 구역은 태양열 에너지 사용을 극대화하게 된다. 전기가 부족할 경우 안정적인 전원 공급을 유지할 수 있도록 PPS 전력망[FIT 전원(*10)]을 통해 재생에너지가 공급된다. 주 전력망이 중단되는 비상사태가 발생할 경우, 저장 셀에 저장된 전기나 구역 내에서 발전된 태양열 전기를 통해 지정된 회로(냉장고, 조명, 휴대폰 충전기 등)에 전기를 공급함으로써 주택의 전기 공급은 끊어지지 않고 지속될 수 있다.

[구역 내 주택들 간의 공유 전기 개요]

이 프로젝트에서 모든 주택들에는 태양열 발전기, 저장 셀 및 HEMS가 설치된다. 각 주택에 설치된 저장 셀은 네트워크를 형성하기 위해 서로 연결되고 저장 셀에 저장된 전기(11.2kWh)는 구역 내 117개 주택이 공유할 수 있다. 이는 마치 1.3MWh 전기를 저장하는 거대한 저장 셀이 존재하는 것과 같다. 전기가 남아도는 주택들은 전기가 부족한 주택과 나누어 쓸 수 있어 외부로부터의 에너지 구입 필요성을 줄여주고 구역 내에서 발전된 태양열 전기 사용을 극대화시켜 준다.

[예상되는 이익]

1. 태양열 전기를 지역에서 생산하고 지역에서 소비함으로써 80%가 넘는 자급률 달성(환경적 이익)

2. 전력 수급 및 저장 셀 관리를 통해 약 20%의 전기요금 절감(경제적 이익)

3. 재생에너지(구역 내에서 발전된 태양열 전기 및 주택 구역 밖의 FIT 전원) 100% 사용(환경적 이익)

4. 주 전력망으로부터 전기 공급이 중단되는 경우에도 전원 공급 가능(지정된 회로)(재난 대비)

5. 구역 내 전기 공급 균형 유지(사회적 이익)

[VPP (*11) 타당성 테스트를 통한 혼합형 마이크로그리드 배치]

마이크로그리드 배치 외에 VPP 제어 유닛에 대한 타당성 테스트를 수행하게 된다. 자원 통합관리자[resource aggregator(*13)]로부터의 수요 응답(*12) 명령 등 지침이 나올 경우, 그 목표는 구역 내 전기 소비의 증가나 감소를 처리하기 위해 각 주택 저장 셀의 전기 유입과 유출을 관리하는 것이 되는데 이는 마치 하나의 발전소에 모든 기능이 다 있는 것과 같다.

주:

*1. 소규모 전력망. 태양열 발전기 등 소규모 발전설비가 지역에 설치되고 지역 생산, 지역 소비 모델을 활용해 전기 수요를 보충한다.

*2. 주택 구역 내에 민간 배전선을 운영함으로써 117개 주택에서 서로 전기를 나누어 쓸 수 있게 하는 것으로 일본 최초이다.

*3. (개별적으로 소비된 태양열 전기의 총량+공유된 잉여전기 총량) ÷ 총 전기 소비(연간 기준; 파마홈이 수행한 시뮬레이션을 근거로 함)

*4. 일반 전기 공급 회사에 의존하지 않고 전기를 공급하기 위해 사적으로 설치된 배전선

*5. 에너지 스마트 공동체 이니셔티브(ESCI: Energy Smart Communities Initiative): 2010년 요코하마 APEC 회의에서 네트워크 출범. APEC 회원국과 지역이 새로운 기술 도입을 통해 스마트 빌딩, 스마트 그리드, 저탄소 모델 도시, 스마트 일자리 및 소비자, 스마트 교통 등 5개 분야의 프로젝트에서 협력.

*6. 전기사업법 제17조(특별 공급): 특별한 기준을 충족하는 전기 공급업체가 각 지역 별로 면허를 획득하는 제도로 이를 통해 전기 공급 계획을 수립하고 특정 대상들에게 전기를 공급한다.

*7. 주택 에너지 관리 시스템(HEMS: Home Energy Management System): 에너지 사용이 투명하게 이루어지는 것은 물론 가정에 설치된 소비자 가전제품 및 전기 설비의 전기 사용을 최적의 상태로 조절한다.

*8. 에너지 관리 시스템(EMS: Energy Management System): 네트워크를 통해 에너지 사용, 전기 사용, 투명성 등 에너지를 모니터링하고 조정하는 한편, 설비를 최적의 상태로 관리.

*9. 전기 생산자 및 공급자(PPS: Power Producer and Supplier): 지정된 규모의 전기 제품, 일반적으로 새로운 전기 공급원이라 함. 면허를 얻어 전기 산업에 새로 진입하는 기업

*10. 발전차액지원(FIT: Feed-in Tariff) 자원을 이용한 전기(재생 에너지 구매가격이 법에 따라 정해지는 제도)

*11. 가상발전소 관리(VPP: Virtual Power Plant Response): 여러 개의 소규모 태양열 발전기나 여타 발전기를 마치 하나의 대형 발전소인 것처럼 중앙집중식으로 관리하는 네트워크 또는 시스템

*12. 에너지 생산자를 위해 소비자로부터 에너지원을 모으는 자원 통합관리자(송전 및 배전 회사, 소매 전기 회사 및 재생에너지 전기 생산자)

*13. 수요 관리(Demand Response): 장려책을 통해 소비자 전기 사용을 억제함으로써 혹은 시장 가격이 급등하거나 전기 공급이 수요를 따라가지 못하는 등 전력망의 신뢰도가 약해지는 기간 동안에는 가격을 더 높게 책정함으로써 전기 소비 패턴을 변화시킴.

*출처: http://news.panasonic.com/global/topics/2017/50883.html

【관련 링크】

[영상물] 총 117개 주택에 공급되는 일본 최초의 마이크로그리드 시스템 - 스마트 시티 시오아시야

https://www.youtube.com/watch?v=8Br0QgUxvK4