[인더스트리뉴스 이건오 기자] 향후 5~10년 동안 재생에너지가 전력 그리드의 주요 전력 공급원으로서 더욱 두드러진 역할을 수행할 전망이다. 특히, 태양광발전은 가장 주목할 만한 재생에너지 형태로 장래 전망이 매우 밝다. 그러나 재생에너지가 전체 에너지 생산에서 차지하는 비중이 점점 커지면서 발전 자산 전반에 걸쳐 안전, 신뢰도 및 비용 효과성을 보장하는 것이 최우선 과제가 될 전망이다.

AI, 클라우드, 빅데이터 및 5G 같은 새로운 ICT가 빠르게 발전하는 가운데 전기·전자 기술의 최신 경향을 고려한 화웨이가 이 분야 전문가들과 손을 잡고 ‘2025년 스마트 PV의 10대 신기술 경향’을 발표했다.

이들 경향은 ‘더 낮은 균등화 발전 원가(LCOE)’, ‘전력 그리드 친화성’, ‘지능형 수렴성’, ‘보안과 신뢰도’의 4가지 영역에서 발생할 전망이다. 이들 경향은 업계가 환경 친화적인 지능형 솔루션을 추진하도록 하고 신에너지 산업에서 혁신과 폭발적인 성장에 대한 통찰을 제공할 것이다.

경향1. 디지털화: 세계 태양광발전소 중 90% 이상 디지털화될 전망

세계 태양광 시장이 호황을 이루고 있지만 태양광발전소에는 발전 장비부터 통신 장비에 이르기까지 아직도 재래식 장비가 많다. 이들 장비는 효과적인 모니터링이 불가능하고 오류 경고도 수행할 수 없다. 5G와 클라우드 같은 디지털 기술이 빠르게 발전함에 따라, 2025년에는 태양광발전소 중 90%가 완전 디지털화됨으로써 태양광발전소가 간단하고 지능적이며 효율적으로 관리될 전망이다.

경향2. 스마트 업그레이드: 태양광발전소 중 70% 이상이 AI 기법 적용할 것

AI와 태양광이 심층적으로 통합됨에 따라 장비 간에 상호 감지와 상호 연결이 촉진되고, 협력적인 최적화를 통해 발전과 O&M 효율성이 향상될 전망이다. AI 기법은 태양광 시스템을 위해 촉망되는 다양하고 새로운 방안을 제시한다.

해당 방안에는 AI 진단 알고리즘을 바탕으로 태양광 모듈 및 장비 오류의 선제적인 파악과 보호, 대규모 발전소 데이터와 에너지 수율 향상을 위한 자가학습 바탕의 추적기 알고리즘 최적화, 태양광-ESS 발전소 수익을 자동으로 최적화하는 AI 기반으로 태양광-ESS 시너지 등이 있다. LCOE가 꾸준하게 감소하고 O&M 복잡성이 증가함에 따라 태양광발전소에서 AI 기법이 광범위하게 적용될 가능성이 높다.

경향3. 무인 발전소: 태양광발전소 작업 중 80% 이상 무인화 전망

AI와 IoT 시대가 도래함에 따라 지능형 제품과 서비스가 전체 태양광 솔루션에 편리성을 부여할 전망이다. 통합적인 전문가 경험과 지속적인 자가학습 덕분에 AI가 광범위하게 설치됨으로써 수많은 진단 및 의사결정 기능에서 AI가 O&M 전문가를 대체할 것으로 예상된다.

드론 검사와 로봇 기반 자동 O&M이 지속해서 높은 정확도를 요구하는 한편, 위험하고 반복적인 O&M 업무를 처리하고, 그 결과 태양광발전소의 생산성과 안전성이 향상될 전망이다. 추정 자료를 보면 미래의 태양광발전소는 완전 무인으로 가동될 전망이다.

경향4. 전력 그리드: 태양광발전소가 그리드 적응에서 그리드 지원으로 전환할 것

전기·전자 인터페이스 에너지의 침투율이 높아지면서 전력 그리드의 강도가 낮아지고, 그 결과 더 광범위한 태양광 시스템 적용에 지장이 발생할 것으로 보인다. 향후 5년 동안 태양광발전소는 전력 그리드 적응에서 전력 그리드 지원으로 점차 진화해야 한다.

이를 위해서는 인버터가 광범위한 단락비(SCR: Short Circuit Ratio) 적응력, 1% 내에서 고조파 전류를 조절할 수 있는 능력, 연속적인 고/저 전압 보상, 고속 주파수 조정 등 그리드 연결에 필요한 역량을 보유해야 한다.

경향5. 태양광+ESS: ESS 결합된 태양광 시스템 비중 30% 넘을 전망

신에너지원의 침투율이 높아짐에 따라 전력 그리드는 주파수 조정과 일부 저장을 위해 점점 엄격한 요건이 필요해지고 있다. 한편, 배터리 비용은 기술의 발전으로 인해 낮아지고 있다. 앞으로는 에너지 저장이 태양광 시스템과 함께 작용하고, 중요한 요소로 부상할 전망이다. 2025년에는 에너지 저장과 결합된 태양광 시스템의 비중이 30%를 넘을 전망이다.

경향6. VPP: 주택 시스템 중 80% 이상이 가상발전소 망에 연결될 것

향후 5년 동안 5G, 블록체인 및 클라우드 서비스 같은 ICT가 분산 발전소에 광범위하게 적용돼 협력 관리를 위한 가상발전소(VPP: Virtual Power Plant)를 구성하고, 전력 시스템의 일정, 거래 및 보조 서비스에 참여할 전망이다. VPP 기술 발전은 새로운 사업 모델에 영감을 불어넣고 분산 태양광 시나리오에서 새로운 시장 업체를 유치함에 따라 분산 태양광을 위한 성장 엔진으로 작용할 것이다.

경향7. 안전성: AFCI가 분산 태양광 옥상 시스템의 필수 기능 될 것

분산 태양광이 더욱 광범위하게 적용됨에 따라, 건물과 개인의 안전이 주요 관심사로 부상했다. 태양광 모듈의 불안한 노드 접촉, 불안한 태양광 연결기 접속 또는 노후된 전선이나 절단된 전선으로 인한 태양광 아크의 위험이 업계에서 긴박한 문제로 떠올랐다. 이와 같은 위험을 완화하기 위해 아크 차단기(AFCI: Arc-fault circuit interrupter)를 분산 태양광 옥상 시스템의 기본 기능으로 적용하고 국제 산업표준에 통합시킬 전망이다.

경향8. 전력 밀도: 인버터의 전력 밀도가 50% 이상 증가할 전망

태양광발전의 LCOE가 낮아지는 경향이 이어지면서 단일 모듈의 전력을 높이고, 인버터 유지관리의 간소화에 대한 필요성이 발생했다. 이를 위해서는 전력 밀도를 높여야 한다. SiC와 GaN 같이 와이드밴드갭 반도체의 연구에서 획기적인 결과가 나오고, 나아가 제어 알고리즘이 발전함에 따라 향후 5년 이내에 인버터 전력 밀도가 50% 이상 증가할 것으로 예상된다.

경향9. 모듈성 설계: 인버터, PCS, ESS 등 핵심 부품에서 모듈성 설계 채택할 것

인버터, PCS 및 ESS는 태양광발전소의 핵심 부품이며 전체 태양광발전소 시스템의 가용성에 큰 영향을 미친다. 태양광발전소의 용량과 복잡성이 커짐에 따라 현장에서의 유지관리를 위한 전통적인 전문가 중심 접근법은 비용이 너무 많이 소요된다. 따라서 앞으로는 유연한 설치, 원활한 확장 및 전문가가 필요 없는 유지관리를 지원함으로써, O&M 비용을 크게 줄이고 시스템 가용성을 높이는 모듈성 설계가 주류로 자리 잡을 전망이다.

경향10. 보안: 보안과 신뢰도가 태양광발전소의 필수 요건 될 것

세계 태양광발전소의 누적 용량이 증가하고 네트워크 아키텍처의 복잡성이 커짐에 따라, 태양광발전소의 네트워크 보안 위험이 증가하고 있다. 그 뿐만 아니라 분산 태양광발전소의 사용자 프라이버시와 보안에 대한 요건이 더 엄격해지고 있다. 이러한 모든 경향으로 볼 때 앞으로 태양광발전소는 신뢰도, 가용성, 보안, 안전성, 회복 탄력성 및 프라이버시 측면에서 보안과 신뢰도 역량을 갖춰야 할 것이다.

인간의 공통적인 탐험 욕구는 무한하다. 인간은 항상 새로운 곳으로 날아오르고 더 깊은 곳으로 빠지며 새로운 진실을 추구한다. 5G, 클라우드 및 AI 기술이 융합됨에 따라, 모든 것이 생각보다 더 빠르게 감지되고, 연결되며, 지능적으로 변하는 세상이 만들어지고 있다.

화웨이는 2025년 태양광 산업의 10대 경향을 예측함으로써 환경 친화적이고 지능적인 세상에 영감을 불어넣는 데 일조하고자 한다. 이러한 세상이 만들어지면 신에너지 솔루션의 무한한 잠재력을 사회 전반에 걸쳐 광범위하게 공유할 수 있을 것이다.

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