(국문초록)
전 세계적으로 신재생에너지 보급률이 증가하고 있는 가운데 한국도 소규모 태양광을 중심으로 신재생에너지 보급 확대를 적극 추진하고 있다. 배전계통에는 신재생 발전원을 접속시킬 수 있는 용량 한도가 정해져 있으므로 연계용량 기준(Hosting Capacity, 접속허용용량)을 초과하는 선로에 접속 신청이 되었을 경우 접속이 불가하므로 배전선로의 추가 시설이 불가피하며, 지가가 낮고 전력소비가 상대적으로 적은 지역에 설치되는 신재생 발전원의 특성상 배전선로 투자비가 증대되고 효율성이 저하되고 있는 실정이다. 따라서 설비건설 투자비를 절감하면서 신재생 접속 문제를 해결할 수 있는 합리적인 방안으로 기존 설비 활용을 극대화하고 선로의 수용력을 향상시키는 연구가 필요하다. 수용력 향상과 관련된 대부분의 선행 연구나 기술들이 분산형 전원의 감시 및 제어 체계와 배전계통 안정화용 설비를 바탕으로 Node 단위에서 해석되는 배전선로의 Locational Hosting Capacity를 정확히 분석하여 해당 Node별로 분산형 전원이 연계될 수 있는지를 판명하는 것들이나 국내 사정상 실시간 운영데이터 확보, 실시간 출력제어 인프라 구축, 출력제어 기술 등 운영여건이 충분히 확보되지 않은 상황이라 선로 신증설 외에는 대안이 없는 실정이고, 그동안 실 선로를 대상으로 신재생 발전원 운전 특성과 배전선로 운영특성을 비교·실증한 바가 없으므로 연계용량 기준도 보수적으로 운영할 수 밖에 없어 신재생에너지 대책 투자비가 가중되고 있다. 본 논문에서는 배전선로의 연계용량에 관한 기술적, 이론적 배경을 바탕으로 실 선로에 대해 운전결과를 분석·실증하여 배전선로의 신재생에너지 접속허용용량 상향방안을 제시하고 그 타당성을 실증·분석하였는데 배전선로의 주위온도가 낮을수록 열적용량의 여유로 인해 상시운전용량이 증가하는 점, 태양광발전은 정격출력 대비 실제 출력이 다소 낮은 점, 배전선로에 포함되어있는 일반부하는 신재생 발전을 선로 단위에서 흡수하는 점에 착안점을 두었다. 현행 10MW로 정해진 접속허용용량은 월별/지역별 태양광 최대 출력률, 최대온도 등을 고려할 경우 태양광 발전원만 접속시 전선의 열적 허용용량을 감안하여 12MW까지 접속할 수 있으며 지역별 비태양광 분포까지 고려할 경우 비태양광 발전이 2MW를 초과하지 않는 배전회선에 대해서는 마찬가지로 신재생에너지를 12MW까지 접속이 가능하다는 결론을 도출할 수 있었다. 이와 같은 1단계 상향방안(10MW→12MW)을 실증 적용한 결과 CB측 전압은 실증기간 동안 규정전압 이내 범위에서 동작하고 10MW 대비 역조류 및 저압의 전압 초과 횟수가 오히려 감소하고 태양광 출력률은 평균 출력 73% 불과하여 설비용량과 실제출력과의 차이만큼 신재생에너지를 추가 접속할 수 있음이 확인되었다. 또한 선로에 상시 존재하는 최소부하 산정기법에 대한 연구에서 재생E 발전량 측정방식(표준PV 출력 기반 추정)과 재생E 미고려 부하 산정방식(Gross Load 기반 추정) 등 두가지 방법을 통해 계측 데이터가 없는 태양광 발전소의 발전량을 추정하고 배전선로에 상시에 존재하는 최소한의 부하를 산출하는 방안을 제시하였으며 약간의 오차가 있으나 발전량 취득표본이 충분히 확보되기 전까지는 재생E 미고려 부하 산정방식이 더 정확하다는 것을 알 수 있었다. 연구된 최소부하 산정기법을 통해 전국 배전선로의 최소부하를 산정한 결과 신재생E 연계선로 4,565회선 중 최소부하 1MW 초과선로는 70% 정도이며 최소부하가 1MW를 초과하는 선로에 대해서는 앞서 제시된 상향용량 12MW에 1MW 추가 접속이 가능하다는 2단계 상향방안을 도출하였다. 최소부하를 적용한 12MW→13MW 추가접속방안을 실 선로에 실증한 결과 봄철 최악조건(전력수요 감소, 태양광 최대출력)에도 배전선로 과부하, 전압 초과 등 계통 혼잡이 발생하지 않았으며 신재생E 13MW 운영시 역조류는 상시 운전용량(10MW) 이하로 발생하며 전압은 규정전압 범위 내 상시 유지되어 배전계통에 영향이 없는 것이 확인되었다. 장기적으로 분산형전원 연계용량을 증대하기 위해 AMI, DER-AVM 등 감시장치 설치를 통해 선로별, Node별 실시간 운영데이터를 확보해 선로 특성별 차등화된 연계용량을 연구해야 하는 것을 향후 과제 및 연구방향으로 제시하였다.

(Abstract)
While demand for renewable energy supply is rising across the globe, Korea is also actively promoting the expansion of renewable energy focusing on small-scale solar power. Since the distribution system has a capacity limit to connect renewable energy, it is not possible to connect renewable energy to a power line when connection is applied for a power line that exceeds the hosting capacity. Constructing distribution line facilities is inevitable and due to the characteristics of renewable energy power resources ? constructed in areas with low land prices and relatively lower power consumption, investment costs for distribution lines are increasing while investment efficiency is decreasing. Therefore, a reasonable way to solve this connection problem as well as reducing investment costs caused by facility construction is to maximize the use of existing facilities and to improve the hosting capacity of power lines. Most of the previous studies and technologies related to hosting capacity improvement are technologies that determine whether distributed power for each node can be connected by accurately analyzing the locational hosting capacity interpreted in node units based on the monitoring and controlling system and the facility for stabilizing the distribution system. However, considering circumstances in Korea like a lack of real-time operating data, real-time output control infrastructure, and output control technology, there are no alternatives other than the building additional power lines. Since there has been no comparison or demonstration of the characteristics of renewable energy operation and power line management, the hosting capacity has been applied to the operator conservatively, causing higher investment costs to supplement renewable energy. In this paper, the operation results of the power line and the validity were analyzed and demonstrated based on the technical and theoretical background of the connection capacity. The followings are the facts considered in increasing the hosting capacity for renewable energy connections of distribution lines. As the ambient temperature of the distribution line is low, the operating capacity increases due to the margin of thermal capacity. The PV output is somewhat lower than the rated power capacity. The general load included in the distribution line absorbs renewable power generation in units of sections and lines. As a result of the study, the following conclusions could be drawn. First, the hosting capacity limit set at 10,000kW for distribution lines is 80% of the maximum PV output rate by month and region. Second, it is possible to enlarge the hosting capacity by 12MW when connecting the maximum temperature by region and PV(only PV, not non-PV), allowing for the thermal hosting capacity of the wire. Third, considering the maximum temperature by region, PV output rate, and non-PV distribution, additional connect is possible when non-PV connect to a power line which is less than 2MW. As a result of empirical application of 1st step enlargement method, the CB-side voltage operated within the regulated voltage range during the empirical period. The number of times that reversed power flow and low voltage exceeds the voltage decreased compared to 10MW. The PV output rate was only 73% of average output. This result confirms that additional renewable energy connect can be made as much as the difference between the facility capacity and the actual output. In addition, through research on the method of estimation for the minimum load on the power line, this paper estimates the power generation of a PV plant without measurement data and suggests a method to calculate the minimum load in two ways, renewable energy power generation measurement method(standard PV output-based estimation) and without considering renewable energy load calculation method(Gross Load-based estimation). As a result, although there is a thin margin of error, it was found that the calculating the non-consideration load of renewable energy method is more accurate until the sample of power generation is sufficiently obtained. After calculating the minimum load on the nation''s power distribution lines through the researched method, among the 4,565 connected lines of renewable energy, lines that exceeds the minimum load(1MW) are about 70%. When 2nd step enlargement method was applied, 1MW could be additionally connected to the 1st step enlargement method(12MW) if the minimum load exceeds 1MW. As a result of 12MW → 13MW additional connection by applying the 2nd step minimum load, there was no distribution congestion, such as overload of distribution lines or voltage excess, even under the worst conditions in spring (power demand reduction, maximum PV output). Also, it was confirmed that when operated in 13MW, reversed power flow occurred below the constant operating capacity(10MW), the voltage was maintained at all times within the regulated voltage range, and there was no effect on the distribution system. For research directions after this study, installing monitoring devices such as AMI, DER-AVM is proposed as the long-term solution to improve distributed hosting capacity. Based on actual data, operation data by track and node can be obtained. Studies on the method of enlarging the connected hosting capacity differentiated according to the operating conditions of each track characteristic should be accelerated.