이것은 전력망의 현대화에 초점을 맞춘 기사 시리즈 중 세 번째이며 무료 슬롯의 광대한 전송 네트워크에 초점을 맞춘 두 번째 기사의 연속입니다. 이전 기사에서는 네트워크의 특성, 소유권, 운영, 규제의 문제, 시스템 구축 및 유지와 관련된 업무의 성격에 중점을 두었습니다. 이 기사에서는 단기 및 장기적으로 전송 네트워크의 미래와 대규모 확장 및 운영에 잠재적으로 중요한 변화를 추진하는 동인에 중점을 둘 것입니다.
내가 언급한 대로나의 첫 번째 기사, 그리드에 대한 막대한 투자를 촉발하고 현재 건설 중인 이미 인상적인 프로젝트 배열을 왜소하게 만들 가능성이 있는 몇 가지 성장 동인이 있습니다. 최근 통과된 초당적 인프라법(BIL)은 단기적인 무료 슬롯과 현대화를 위한 길을 닦고 있으며 훨씬 더 중요한 향후 작업을 위한 발판을 마련할 것입니다. 첫 번째 기사에서는 일반적인 미래 그리드 투자의 세 가지 주요 동인을 나열했습니다.
- 노후화된 그리드 인프라
- 신뢰성 및 탄력성 개선
- 저탄소 에너지 전환
이 기사에서는 저탄소 에너지 전환 주제에 주로 초점을 맞출 것입니다. 이는 지금까지 가장 중요한 동인이 될 가능성이 있고 전송 시스템의 설계, 구축 및 운영에 중요한 영향을 미치기 때문입니다. 이 드라이버에 의해 촉발된 업그레이드 및 무료 슬롯 작업은 일반적으로 노후화된 인프라 교체, 안정성 및 탄력성과 관련된 이점을 제공합니다. 저탄소 에너지로의 전환에는 교통 및 주택 난방과 같은 추가 부하의 전기화와 풍력, 태양열, 배터리 저장과 같은 중요한 분산 에너지 자원(DER)의 통합이라는 두 가지 관련 구성요소가 동시에 발생합니다.
전기화의 직접적인 영향은 주로 중전압(5KV-25KV) 배전망과 저전압 2차 배전망(극상 변압기 및 각 가정의 서비스 전선)에서 나타납니다. 유틸리티는 배전 회로를 추가하고 잠재적으로 변전소 변압기를 업그레이드해야 할 가능성이 높습니다. 특히 버스, 배달 트럭 또는 페리에 상당한 충전 인프라가 필요한 경우 더욱 그렇습니다. 궁극적으로, 충분한 추가 부하가 무료 슬롯 그리드에 영향을 미치게 되며, 특히 피크 부하 시간 동안 이미 "혼잡"을 겪고 있는 위치에서는 더욱 그렇습니다. 송배전 시스템에 대한 불가피한 영향을 최소화하려면 전기화 전환 초기에 적절한 가드레일과 인센티브를 위한 지능형 규제 및 요금 정책을 수립하는 것이 매우 중요합니다. 예를 들어, EV 충전은 가능한 한 전통적인 시스템 피크 부하 시간을 피하고 가능한 경우 지역 재생 가능 발전을 활용하도록 장려될 수 있습니다. 차량 배터리 저장 장치는 최신 V2G(Vehicle-to-Grid) 기술을 사용하여 이동하지 않는 시간에도 그리드를 지원할 수 있습니다. 이는 차량 충전의 부하 영향을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 지역 재생 가능 발전 통합을 지원할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 근무 시간 중에 사무실에 일반적으로 주차되는 엄청난 수의 개인 차량과 마찬가지로 스쿨버스는 이와 관련하여 큰 잠재력을 가지고 있습니다.
그래도 EV 충전으로 인한 전기 수요 증가 예상은 쉽지 않습니다. 텍사스 대학교 오스틴 연구원의 2018년 연구에서는 차량 충전을 위한 증가된 에너지에 대한 대략적인 주별 추정치를 제공했으며, 미국에서 연간 약 3조 마일을 주행하고 이를 당시 평균 EV 효율을 기준으로 전기 에너지로 변환했습니다. 각 주의 증가된 에너지 사용량은 현재 에너지 사용량보다 10%에서 50% 이상까지 다양하며 총 추가 에너지 증가량은 하루 수천 기가와트시입니다. 충전이 이루어지는 방법과 시기는 특정 지역의 실제 시간당 전기 수요 증가에 중요한 역할을 합니다. 또한 가까운 미래에 EV 채택률과 해당 채택이 더 나은 충전 관행을 장려하기 위한 적절한 요금 정책보다 앞서 있는지 여부도 중요합니다. 특히 현재 전력망 혼잡 문제가 존재하는 곳에서는 국지적인 송전 및 변전소 용량 증가가 필요할 가능성이 매우 높습니다.
DER 통합 전선에서는 대무료 슬롯 유틸리티 무료 슬롯의 풍력 및 태양광 발전의 확산으로 이미 송전 프로젝트 작업이 크게 증가하고 있습니다. 이러한 추세는 재생 가능 발전으로 인해 향후 수십 년 동안 계속 가속화될 예정이며, 에너지 저장 장치는 계속해서 저렴해지고 전체 발전 구성의 더 큰 부분을 공급합니다. 일반적으로 보수적인 미국 에너지정보청(EIA)의 최신 예측에 따르면 태양광 및 풍력 발전 용량은 현재 약 250GW에서 2030년까지 약 550GW, 2050년까지 800GW로 증가할 것으로 나타났습니다. 에너지부(DOE)는 공격적인 그리드 탈탄소화 및 에너지 전기화 목표에 맞춰 훨씬 더 강력한 예측을 제시합니다. 2035년까지 약 1,500GW, 2035년까지 약 2,500GW 2050년(1,800GW에 달하는 에너지 저장 용량 포함) 물론 이러한 예측에는 수많은 기술적, 정치적 힘이 작용하고 있지만 보수적인 전망에서도 그리드 계획자가 향후 몇 년 동안 엄청난 양의 간헐적 재생 가능 발전을 통합해야 하는 과제에 직면하게 될 것은 매우 분명합니다.
이러한 과제는 이미 전국 여러 지역에서 명백히 나타나고 있으며, 현지 유틸리티 엔지니어링 부서의 재생 가능 에너지 개발자의 상호 연결 요청이 상당히 밀린 것을 볼 수 있습니다. 유틸리티 회사가 일반적으로 복잡한 상호 연결 연구를 완료하는 데 어려움을 겪으면서 많은 요청이 수년 동안 보류 패턴에 갇혀 있었습니다. 불행하게도 요청을 제출하는 것은 매우 쉽기 때문에 크고 복잡한 상호 연결의 경우에도 적지 않은 수의 요청이 제출되어 구축될 가능성이 최소화됩니다. 이는 문제를 더욱 가중시킬 뿐입니다. FERC는 최근 개입하기 시작하여 상호 연결 프로세스를 간소화하기 위해 제안된 규칙 제정 통지(NOPR)를 발행하고, 무료 슬롯 공급자가 제 시간에 연구를 완료하도록 하는 요구 사항과 처벌을 추가했으며, 개발자가 실제로 제안된 것을 구축할 수 있음을 증명하기 위한 보다 엄격한 요구 사항을 추가했습니다.
대형(20MW 이상) 발전기에는 일반적으로 해당 소스를 그리드에 연결하기 위해 전송 작업이 필요합니다. 소무료 슬롯 발전기는 일반적으로 지역 배전 시스템에 연결할 수 있습니다. 발전기가 기존 송전선 옆에 설치되어 있는 경우에도 차단기, 변압기 및 버스 작업과 같은 장비를 갖춘 소형 변전소는 잠재적 교란에 대해 선로의 전원을 차단하고 다시 활성화하도록 설계된 보호 체계를 포함하여 해당 영역의 기존 그리드를 재배치해야 합니다. 유지보수 작업이나 수리를 위해 발전소를 격리해야 하는 경우에도 기존 송전선은 여전히 작동할 수 있어야 합니다. 이러한 상호 연결 중 가장 단순한 것에도 여전히 그리드 계획자, 프로젝트 계획, 세부 엔지니어링 설계, 건설 및 최종 시운전 작업의 적절한 연구가 필요합니다. 향후 몇 년 동안 시스템의 발전량을 늘리려면 가까운 시일 내에 엔지니어링 및 건설 자원의 증가와 함께 이 프로세스를 어느 정도 간소화해야 합니다.
일부 주와 지역에서는 제안된 발전기 상호 연결에 신속하게 대응할 뿐만 아니라 최적의 위치에서 재생 가능 발전을 활성화하고 장려하기 위한 송전망 무료 슬롯 및 업그레이드를 위한 보다 적극적이고 총체적이며 포괄적인 계획을 마련하기 위해 이 과제에 적극적으로 의지하고 있습니다. 예를 들어, 뉴욕주는 2020년에 주 규제 기관, 기타 기관, 6개 주요 전기 시설 모두와 협력하여 광범위한 "전력망 연구"를 실시했습니다. 이 연구에서는 현재 승인된 발전기 상호 연결을 지원하기 위한 단기 우선순위 송전 프로젝트와 계류 중이거나 향후 재생 에너지 개발을 촉진하는 데 도움이 되는 장기 프로젝트 및 경로를 식별했습니다. 700페이지가 넘는 이 보고서는 42억 달러의 비용이 드는 52개의 단기 프로젝트에 대한 긴급 승인을 식별하고 권장했습니다. 여기에는 339마일 Champlain Hudson Power Express 및 Clean Path NY 프로젝트에 포함된 175마일 노선과 같이 계획된 수십억 달러 규모의 다른 송전 프로젝트는 포함되지 않습니다. 또한, 향후 5~15년 동안 설치될 약 9,000MW의 해상 풍력에 접근할 수 있도록 Long Island의 시설을 업그레이드하는 계획도 진행 중입니다. 뉴욕주에서 그리고 향후 10년 내에 계획된 이 모든 작업은 저탄소 미래로의 전환의 첫 번째 단계에서 전국적으로 필요할 엄청난 노력을 보여줍니다.
뉴욕과 같은 상세한 연구 외에도 더 먼 거리에 걸쳐 훨씬 더 큰 전력 흐름을 가능하게 하는 아이디어를 포함하는 더 넓은 범위와 더 장기적인 국가 규모의 일반적인 연구 및 제안도 있습니다. 이를 통해 간헐적인 재생 에너지가 많이 보급된 그리드에서 발전과 부하의 보다 유연하고 효율적인 균형을 유지할 수 있습니다. 이러한 방식으로 수력, 태양광 및/또는 풍력 자원이 자연적으로 풍부한 국가 지역은 자주 축소하지 않고도 훨씬 더 많은 에너지를 생산할 수 있습니다. NREL(National Renewable Energy Lab) 및 ESIG(Energy Systems Integration Group)의 아이디어와 같이 분리된 동부, 서부, ERCOT 및 퀘벡 상호 연결 간에 고용량 연결을 생성하는 국가 HVDC 네트워크에 대한 다양한 아이디어가 있습니다. 이러한 제안은 또한 양쪽 해안의 무료 슬롯된 해상 풍력 발전을 활용하고 각 상호 연결 내 기존 AC 송전 네트워크의 상당한 무료 슬롯을 포함합니다. 이와 같은 "매크로그리드"에 대한 높은 수준의 추정치는 다음을 초과합니다.수조 달러수십년에 걸쳐. 이와 같은 어려운 투자에는 국가의 더 넓은 지역에 걸쳐 비용을 정당화하고 분배하는 새로운 방법이 필요할 뿐만 아니라 전통적인 에너지 시장과 그리드의 지역 운영에 대한 변화도 필요하며, RTO와 ISO 사이 및 별도의 상호 연결 전반에 걸쳐 훨씬 더 많은 조정이 필요합니다.
이와 같은 대무료 슬롯 계획에는 다른 많은 역풍이 있습니다. 특히 제안된 선로가 선로에 직접적인 이점을 주지 않는 지역을 통과할 때 오늘날 새로운 송전선을 건설하는 데 어려움이 있습니다. 최근 뉴햄프셔의 노던 패스(Northern Pass)와 메인의 뉴잉글랜드 청정 에너지 커넥트(New England Clean Energy Connect)와 같은 비용이 많이 드는 프로젝트 취소는 이와 같은 야심 찬 프로젝트를 추구하는 기업에 오늘날 관련된 위험을 강조합니다. 두 프로젝트 모두 퀘벡에서 뉴잉글랜드 전력망으로 연중무휴 파견 가능한 재생 가능 수력 전력을 공급하여 해당 지역의 주정부가 자체 재생 에너지 목표를 달성하도록 돕습니다. 제안된 노선의 일부에 대한 현지의 반대는 프로젝트 진행을 방해하기에 충분했고, 관련 회사에 대해 수억 달러의 고통스러운 비용 상쇄를 초래했습니다.
그래도 국가의 광대한 송전망을 위해 앞으로 상당한 작업이 남아 있다는 것은 분명한 것 같습니다. 전력망에 650억 달러를 투자한 초당적 기반시설법은 중요한 단계이며 추가 무료 슬롯과 현대화를 위한 길을 열어줄 것입니다. 이러한 노력을 지원할 준비가 되어 있는 산업에는 엄청난 기회가 있을 뿐만 아니라 새로운 과학자, 엔지니어, 건설 노동자 및 고압선 작업자를 위한 흥미롭고 보수가 좋은 일자리가 있습니다. 이 일은 아무리 반복해도 지나치지 않습니다. 이 업계에 종사하게 된 것은 정말 흥미로운 시기입니다!
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