2035년 영국 풍력 및 태양광 발전 설비 투자 계획 모델 개발

Core Concepts

풍력과 태양광 발전 설비의 증가로 인해 전력 시스템이 더 이상 이들 발전량을 모두 수용할 수 없게 되면서, 경제적으로 정당화될 수 있는 풍력과 태양광 발전 설비의 규모를 계산하는 것이 필요해졌다.

Abstract

이 연구는 영국 전력 시스템의 동적 행동을 이해하고 풍력 및 태양광 발전 설비의 경제적 규모를 예측하는 것을 목표로 한다.
주요 내용은 다음과 같다:

복합 모델 (Compound Model)을 개발하여 미래 더 큰 규모의 풍력 및 태양광 발전 설비의 효율을 계산할 수 있게 되었다. 이를 통해 경제적으로 정당화될 수 있는 최대 규모를 파악할 수 있게 되었다.

투자 계획 테이블 (Investment Planning Table)을 만들어 전력 수요와 풍력/태양광 발전량의 관계를 분석하였다. 이를 통해 특정 효율 수준에서 경제적으로 정당화될 수 있는 풍력 및 태양광 발전 설비의 규모를 계산할 수 있게 되었다.

2035년 시나리오 분석 결과, 풍력과 태양광 발전이 전력 수요의 약 70%만을 공급할 수 있을 것으로 예상된다. 나머지 30%는 전력 시스템 안정성 유지를 위해 가스 터빈 발전소와 같은 출력 조절이 가능한 발전원으로 공급해야 할 것으로 보인다.

풍력과 태양광 발전 설비 규모가 증가함에 따라 이들 발전원의 탄소 배출 저감 효율이 점점 낮아질 것으로 예상된다. 이는 다른 수단을 통한 추가적인 탄소 배출 저감이 필요함을 시사한다.

Stats

2035년 시나리오에서 전력 수요 48.5 GW 중 풍력 발전이 54.16 GW, 태양광 발전이 7.08 GW를 공급할 것으로 예상된다.
그러나 실제 수용 가능한 풍력 및 태양광 발전량은 41.06 GW에 불과할 것으로 예상되며, 나머지 20.18 GW는 제한될 것으로 보인다.
제한된 발전량을 보완하기 위해 7.44 GW의 출력 조절이 가능한 발전원이 필요할 것으로 예상된다.
이로 인해 2035년 전력 부문의 이산화탄소 배출량은 연간 36.23 Mtes에 이를 것으로 예상된다.

Quotes

"풍력과 태양광 발전 설비의 증가로 인해 전력 시스템이 더 이상 이들 발전량을 모두 수용할 수 없게 되면서, 경제적으로 정당화될 수 있는 풍력과 태양광 발전 설비의 규모를 계산하는 것이 필요해졌다."
"2035년 시나리오 분석 결과, 풍력과 태양광 발전이 전력 수요의 약 70%만을 공급할 수 있을 것으로 예상된다. 나머지 30%는 전력 시스템 안정성 유지를 위해 가스 터빈 발전소와 같은 출력 조절이 가능한 발전원으로 공급해야 할 것으로 보인다."
"풍력과 태양광 발전 설비 규모가 증가함에 따라 이들 발전원의 탄소 배출 저감 효율이 점점 낮아질 것으로 예상된다. 이는 다른 수단을 통한 추가적인 탄소 배출 저감이 필요함을 시사한다."

Key Insights Distilled From

The Development of Investment Planning Models for the United Kingdoms Wind and Solar Fleets

by Anthony D St... at arxiv.org 03-15-2024

https://arxiv.org/pdf/2403.09496.pdf

Deeper Inquiries

풍력과 태양광 발전 설비의 경제적 규모를 결정하는 데 있어 고려해야 할 다른 요인들은 무엇이 있을까?

풍력과 태양광 발전 설비의 경제적 규모를 결정하는 데 있어 고려해야 할 다른 요인들은 다양하다. 첫째로, 전력 수요의 변동성과 계절적 특성을 고려해야 한다. 특히, 겨울철 풍력 부진이나 태양광 발전량의 감소와 같은 상황에서 발생할 수 있는 전력 부족 문제를 고려해야 한다. 또한, 발전량이 전력 수요를 초과할 때 발생하는 과잉 발전 문제도 고려해야 한다. 이러한 상황에서는 발전 설비의 효율성과 함께 전력 그리드의 안정성을 유지하는 데 필요한 조치들을 고려해야 한다.
또한, 투자 계획을 수립할 때는 발전 설비의 운영 및 유지 비용, 그리고 다른 대체 에너지원과의 비교적 비용 등을 고려해야 한다. 또한, 전력 그리드의 전체적인 구성과 운영 환경, 그리고 정부의 정책 및 규제도 고려해야 할 중요한 요소이다. 이러한 다양한 요인들을 종합적으로 고려하여 풍력과 태양광 발전 설비의 경제적 규모를 결정해야 한다.

전력 시스템 안정성 유지를 위한 출력 조절이 가능한 발전원의 역할을 어떻게 최소화할 수 있을까?

전력 시스템 안정성을 유지하기 위해 출력 조절이 가능한 발전원의 역할을 최소화하기 위해서는 몇 가지 전략을 고려할 수 있다. 첫째로, 풍력과 태양광 발전량의 예측 정확성을 향상시켜야 한다. 미래 발전량을 더 정확하게 예측함으로써 출력 조절이 가능한 발전원의 필요성을 줄일 수 있다. 또한, 에너지 저장 기술을 활용하여 발전량의 과잉을 저장하고 필요할 때 사용함으로써 출력 조절이 가능한 발전원의 부담을 줄일 수 있다.
또한, 다양한 발전원을 조합하여 전력 그리드의 안정성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 풍력과 태양광 발전과 함께 가스 터빈 발전소와 같은 출력을 조절할 수 있는 발전원을 조합하여 전력 그리드의 안정성을 유지할 수 있다. 또한, 전력 수요 관리 시스템을 통해 전력 수요와 공급을 조절함으로써 출력 조절이 가능한 발전원의 역할을 최소화할 수 있다.

전력 부문 외 다른 부문에서의 탄소 배출 저감 방안은 무엇이 있을까?

전력 부문 외 다른 부문에서의 탄소 배출 저감 방안으로는 교통, 산업, 건물 등 다양한 분야에서의 녹색 에너지 전환과 효율적인 에너지 사용이 중요하다. 교통 부문에서는 전기 자동차 보급과 대중 교통 수단의 전기화를 촉진하여 도로 운송의 탄소 배출을 줄일 수 있다. 또한, 산업 부문에서는 청정 생산 기술과 재생 에너지를 활용하여 생산 과정에서의 탄소 배출을 감소시킬 수 있다.
건물 부문에서는 에너지 효율적인 건물 설계와 건물 에너지 관리 시스템을 도입하여 건물 운영 중의 에너지 소비를 최적화할 수 있다. 또한, 재생 가능 에너지원을 활용한 건물 에너지 생산도 탄소 배출을 줄이는 데 효과적인 방법이다. 이러한 다양한 분야에서의 녹색 에너지 전환과 에너지 효율화 노력을 통해 탄소 배출을 효과적으로 감소시킬 수 있다.