2009년 독일에서는 금융 위기로 인해 태양광 모듈의 가격이 하락하고 정부 보조금이 더욱 매력적으로 변하면서 본격적인 태양광 에너지 붐이 시작되었습니다. 점점 더 많은 사람들이 자신의 지붕을 발전소로 바꾸기로 결심하자, 저압 그리드에 모든 관심이 집중되었습니다. 분산형 전원 공급 장치가 많아지면서 전압 대역을 유지하는 것이 점점 더 어려워졌기 때문입니다. 예를 들어, 새로운 케이블을 설치하고 지역 그리드에 추가 변압기 스테이션을 건설하여 전력 소비를 개선할 수 있었습니다.
하지만 이는 비용이 많이 들고 여러 승인 절차로 인해 시간이 오래 걸리는 과정입니다. 그래서 전문가들은 다른 아이디어를 제시했습니다. 지역 그리드 변압기를 제어 가능하게 만들어 그리드의 용량을 늘리는 것입니다. 하지만 당시에는 그러한 변압기의 전압을 합리적으로 조절할 수 있는 적절한 부하 탭 체인저가 존재하지 않았습니다. 저항 원리를 기반으로 한 최초의 부하 탭 체인저를 발명한 MR에게 완벽한 과제가 주어진 셈이죠! 사업 개발 매니저인 프랑코 피쭈토(Franco Pizzutto)는 “초기 파일럿 프로젝트에서 우리는 경험을 쌓기 위해 기존의 부하 탭 체인저를 실험했다”고 회상합니다.
하지만 우리는 이것이 영구적인 해결책이 될 수 없다는 것을 깨달았습니다. 전압 조정 분배 변압기(VRDT)를 대규모로 사용하려면 저렴해야 하고 기존 분배 변압기의 설치 면적을 초과해서는 안 되었습니다. 2012년, 배전 변압기를 위한 첫 번째 탭 체인저인 GRIDCON® iTAP®가 시장에 출시되었고, 2016년에는 ECOTAP® VPD®가 결정적인 이정표를 세웠습니다. 이는 당시 세계에서 가장 작은 부하 탭 체인저였으며 VRDT를 새로운 수준으로 끌어올렸습니다.
오늘날, 첫 번째 태양광 붐 이후 약 15년이 지난 지금, 전 세계의 VRDT에 10,000번째 ECOTAP® VPD®가 이미 설치되었습니다. 지금까지 주요 사용 지역은 중부 유럽이었지만, 전 세계 여러 나라에서도 VRDT를 점점 더 많이 도입하고 있습니다. 예를 들어, MR이 단상 그리드의 전압 조절도 가능하게 만든 ECOTAP® VPD® I를 개발한 미국이 그 예입니다. 그러나 VRDT가 이제 표준 운영 장치로 여겨질 수 있음에도 불구하고 여전히 일부 우려가 존재합니다. 다음으로, 세 곳의 그리드 운영자와 세 곳의 변압기 제조업체가 VRDT를 어떻게 사용하는지 그리고 이들이 VRDT의 어떤 점을 높이 평가하는지에 대한 인사이트를 제공합니다.
우리는 새 변압기의 100%를 VRDT로 조달합니다. 그리드 영역에서 거의 100%의 비율이 필요하다고 가정하기 때문입니다.
비앙카 레너, Avacon Netz GmbH의 전략 및 혁신 엔지니어
Avacon의 100% VRDT 전략
Avacon Netz GmbH의 비앙카 레너는 “우리의 새 변압기는 100% VRDT로 조달됩니다. 그리드 영역에서 거의 100%의 비율이 필요할 것이라고 가정하기 때문입니다.”라고 말합니다. 비앙카 레너는 “전략 및 혁신” 부서에서 저압 전략 문제를 담당하고 있습니다. Avacon은 독일에서 가장 큰 지역 배전 그리드 운영자 중 하나로, 북해 연안에서 남부 헤센까지 그리드 영역을 확장하여 거의 250만 명에게 전기를 공급하고 있습니다. Avacon은 VRDT 개발에 중요한 역할을 했으며 초기 파일럿 연구에 참여했습니다. 레너는 “기본적으로 우리는 저압과 중압을 분리하고 케이블 네트워크 확장을 크게 줄이기 위해 VRDT를 사용합니다.”라고 말합니다. 현재 거의 14 기가와트의 총 출력으로 90,000개 이상의 분산 발전소가 이미 연결되어 있으며, 이 수치는 계속 증가할 것입니다.
또한 난방 및 교통 부문의 전기화로 인해 새로운 소비자가 점점 더 많이 추가되고 있습니다. “그리드를 대규모로 확장해야 한다면, 정착지의 주민들이 가능한 한 적게 느끼도록 해야 합니다. 따라서 모든 도로를 파헤치고 전력선을 설치할 수는 없습니다.”라고 레너는 강조합니다. 특히 이러한 작업을 수행할 인력이 부족하기 때문에 빠르고 효율적인 대안으로 VRDT와 같은 집중적인 조치를 선호합니다. 내부적으로는 직원들의 동참이 중요합니다. “경험을 쌓으면 수용이 이루어집니다.”라고 레너는 말합니다.
이것은 표준 제품입니다. 절대적으로 신뢰할 수 있으며 기존 변압기와 동일합니다.
마빈 레이팅, EAM Netz GmbH의 자산 관리 책임자
EAM의 대규모 VRDT 도입
EAM Netz GmbH의 자산 관리 책임자인 마빈 레이팅도 비슷한 견해를 가지고 있습니다. “직원들이 먼저 경험을 쌓는 것이 중요합니다.”라고 그는 말합니다. 그러나 직원들은 대체로 긍정적이었습니다. “많은 작업이 필요하지 않다는 사실 덕분에 높은 수용도가 즉시 나타났습니다. VRDT는 설득력이 있었습니다.” EAM Netz GmbH는 헤센과 인접한 연방 주에 약 140만 명에게 전기를 공급하고 있으며, 현재 그리드 영역에는 43,500개의 분산 발전소가 연결되어 있습니다.
EAM은 2009년 처음으로 VRDT를 사용했으며, 주로 저압 수준의 PV 시스템 때문이었습니다. 하지만 이제는 중압에서도 광범위하게 사용하고 있습니다. 레이팅은 이 장비에 대해 매우 만족하고 있습니다. “이것은 절대적으로 신뢰할 수 있고 기존 변압기와 비교할 수 있는 표준 제품입니다.” 그리드 운영자는 이제 새 변압기의 약 3분의 1을 VRDT로 조달하며, 레이팅은 이 비율이 증가할 것으로 예상합니다. 특히 지난 3년 동안 새로 연결된 PV 시스템의 수가 급증했으며, 이에 따라 배포 전략도 변경되었습니다. “우리는 그리드를 대규모로 모니터링하는 경향이 있으며 개별 사례를 더 이상 확인하지 않습니다.”라고 레이팅은 말합니다.
Kärnten Netz GmbH의 사례별 평가
오스트리아의 Kärnten Netz GmbH는 여전히 사례별 평가에 의존합니다. 그럼에도 불구하고, 그리드 계획을 담당하는 마이클 핑크는 VRDT를 그리드 개발을 위한 표준 도구로 보고 있습니다. 2012년에 처음으로 경험을 쌓았지만, 당시에는 규제된 로컬 변전소의 추가 사용 필요성이 없었기 때문에 파일럿 프로젝트로 남아 있었습니다.
이 상황은 2020년 말에 변화했습니다. Kärnten Netz가 전기를 공급하는 235,100명의 고객 중 점점 더 많은 사람들이 태양광 시스템을 설치하기로 결정하면서, 오스트리아 정부가 2030년까지 전력 생산에서 재생 에너지 비율을 100%로 증가시키기 위해 제정한 재생 에너지 확장법(EAG)이 큰 영향을 미쳤습니다. 이 법은 모든 고객이 그리드에 전력을 공급할 권리가 있으며, 그리드 운영자는 1년 내에 그리드를 확장할 의무가 있음을 규정하고 있습니다. “그래서 우리는 새롭게 시작했습니다,”라고 핑크는 말합니다. 그러나 Kärnten의 공급 지역 전체에서 VRDT가 항상 최선의 해결책은 아닙니다. “우리는 전압 품질과 단락 전력이 매우 낮고 넓은 그리드 스퍼를 가지고 있습니다,”라고 핑크는 말합니다. 이러한 이유로 Kärnten Netz는 여전히 기존 그리드 확장과 VRDT의 혼합에 의존하고 있습니다.
제조업체의 관점에서 볼 때, 오늘날 우리는 매우 좋고 완성된 제품을 가지고 있다고 말할 수 있습니다.
마이클 뷔네르트, SBG 영업 책임자
변압기 제조업체의 관점
Sächsisch-Bayerische Starkstrom-Gerätebau GmbH(SBG)는 배전 변압기의 주요 제조업체로서 초기부터 VRDT 제조업체로서 경험과 전문 지식을 개발에 기여했습니다. SBG의 영업 책임자인 마이클 뷔네르트는 “제조업체의 관점에서 볼 때, 오늘날 우리는 거의 플러그 앤 플레이 방식으로 설치할 수 있는 매우 좋고 완성된 제품을 가지고 있다고 말할 수 있습니다.”라고 설명합니다.
SBG의 고객 대부분은 에너지 공급업체이지만, 뷔네르트는 많은 고객이 아직 제대로 고려하지 않은 또 다른 중요한 응용 분야가 있다고 봅니다. 그것은 바로 사내 그리드입니다. “안정적인 전압은 특히 민감한 공정, 제어 시스템, 규제 또는 전해 공정을 다룰 때 매우 중요합니다.”
Hitachi Energy의 폴란드 사례
부하 탭 체인저는 설치 및 연결 준비가 된 상태로 공급되어 생산 과정을 가속화합니다.
올렉산드르 다치우크, Hitachi Energy 지역 영업 매니저
폴란드에서 Hitachi Energy의 지역 영업 매니저인 올렉산드르 다치우크는 VRDT에 대한 수요에 매우 익숙합니다. “최근 몇 년 동안 점점 더 많은 고객이 이 유형의 솔루션을 선택하면서 주문된 장치 수가 크게 증가했습니다.” 주요 판매 지역은 중앙 유럽으로, 전체 VRDT의 70%가 설치되어 있습니다.
Hitachi는 이제 ECOTAP® VPD®가 장착된 3,500개 이상의 변압기를 판매했으며, 고객들, 주로 에너지 공급업체들은 만족하고 있습니다. “큰 불만 사항이 없었으며, 이는 높은 품질을 보여줍니다.” MR과의 좋은 협력 덕분에 기존 생산 작업에 통합하는 것도 매우 간단했습니다. “부하 탭 체인저는 설치 및 연결 준비가 된 상태로 공급되어 생산 과정을 가속화합니다.”라고 다치우크는 말합니다.
이브라힘 귈레이는 남쪽 수천 킬로미터 떨어진 곳에서도 동일하게 좋은 경험을 보고할 수 있습니다. 그는 터키 최대의 변압기 제조업체인 BEST의 전기 설계 입찰 리더입니다. 2020년 이후 BEST는 36개의 다른 프로젝트를 위해 86개의 VRDT를 판매했습니다. “이 프로젝트들 대부분은 섬유 산업에 속해 있습니다,”라고 귈레이는 말합니다. 고객들은 주로 중앙 아시아에서 시스템을 계획하는 EPC들로, 불안정한 그리드 전압 때문에 VRDT가 필요합니다.
그러나 BEST는 터키의 폐수 처리 시설, 이라크의 석유 및 가스 프로젝트, 아프리카의 광업 프로젝트를 위해서도 VRDT를 제작했습니다. ECOTAP® VPD®가 나오기 전에는 중간 크기의 전력 변압기를 사용하는 것이 유일한 옵션이었습니다. “배전 변압기 설계자로서, MR의 이 혁신에 매우 감사드립니다. 이제 표준 배전 변압기 크기와 무게로 VRDT를 생산할 수 있게 되었습니다,”라고 귈레이는 말합니다.
다양한 응용 분야를 위한 ECOTAP® VPD®의 스마트한 솔루션
로컬 네트워크의 용량 확장
세 번째 세대의 ECOTAP® VPD®는 30암페어로 지역 배전망의 주요 응용 분야입니다. 이는 지역 그리드의 전압을 안정적으로 유지하고 흡수 용량을 증가시키며, 최대 24킬로볼트 전압 클래스의 변압기에 적합하도록 설계되었습니다.
중간 전압의 부담 완화
ECOTAP® VPD®는 중압 그리드의 확장 비용을 절감하며, 저압을 중압의 변동으로부터 분리하여 VRDT가 더 큰 전압 대역을 사용할 수 있게 합니다. 넓은 지역에 사용될 때, 사용 가능한 전압 대역이 확장되어 흡수 용량이 증가합니다.
안정적인 산업 공정
매우 정밀한 전압이나 더 큰 제어 범위가 필요한 경우, 100암페어 및 프리셀렉터가 포함된 ECOTAP® VPD®가 적합합니다. 17개의 작동 위치를 제공하며 산업, 농업 및 상업 공정에 정의된 안정적인 전압 대역을 공급합니다.
재생 에너지의 최적 사용
ECOTAP® VPD®는 재생 에너지 생성 시스템을 최적화하는 데도 사용할 수 있습니다. VRDT는 인버터의 처리 전력을 증가시키고 그리드 연결 요구 사항을 충족하기 쉽게 만듭니다. 또한, 작은 크기 덕분에 풍력 터빈의 나셀에도 맞출 수 있습니다.
전기 절약
VRDT는 분배 그리드에서 목표 전압 감소를 통해 전기 소비를 줄일 수 있습니다. 이 방법은 보존 전압 강하(CVR, Conservation Voltage Reduction)라고 하며, 영국의 그리드 운영자 Electricity North West(ENWL)의 연구에 따르면 소비를 최대 8%까지 줄일 수 있습니다.