중국 기상청은 지구 온난화로 인해 기후 체계의 불확실성이 심화되어 중국에서 극심한 고온과 극심한 강수 현상이 점점 더 빈번해지고 강력해지고 있다고 밝혔습니다.
산업혁명 이후, 인간 활동으로 인해 배출된 온실가스로 인해 비정상적인 지구 고온, 해수면 상승이 발생했으며, 폭풍우, 홍수, 가뭄과 같은 극심한 기상 현상이 더 높은 밀도와 빈도로 여러 지역에서 발생했습니다.
세계보건기구(WHO)는 지구 온난화와 화석 연료의 과도한 연소가 인류 건강에 가장 큰 위협 중 하나가 되었다고 지적했습니다. 기후 변화는 열사병, 심혈관 질환의 위협뿐만 아니라, 알려진 인체 병원균의 50% 이상을 악화시킬 수 있습니다.
기후 변화는 현대 인류가 직면한 중대한 과제입니다. 주요 온실가스 배출국인 중국은 2020년 "탄소 정점 달성 및 탄소 중립" 목표를 발표하여 국제 사회에 엄숙한 의지를 표명하고, 대국으로서의 책임과 의지를 보여주었습니다. 또한 경제 구조의 전환과 업그레이드를 촉진하고 인간과 자연의 조화로운 공존을 촉진해야 할 중국의 절실한 필요성을 보여주었습니다.
전력 시스템의 난류 문제
에너지 분야는 "듀얼 카본" 구현을 위한 가장 주목받는 전장입니다.
지구 평균 기온이 섭씨 1도 상승할 때마다 석탄은 섭씨 0.3도 이상 상승에 기여합니다. 에너지 혁명을 더욱 촉진하기 위해서는 화석 에너지 소비를 억제하고 새로운 에너지 시스템 구축을 가속화해야 합니다. 중국은 2022-2023년에 120개 이상의 "이중 탄소" 정책을 발표했으며, 특히 재생에너지 개발 및 활용에 대한 핵심 지원을 강조했습니다.
강력한 정책 추진으로 중국은 신에너지 및 재생에너지 사용에서 세계 최대 규모 국가가 되었습니다. 국가에너지국 자료에 따르면, 2024년 상반기 중국의 재생에너지 발전 신규 설비 용량은 1억 3,400만 킬로와트로 전체 설비 용량의 88%를 차지할 것으로 예상됩니다. 재생에너지 발전량은 1조 5,600억 킬로와트로 전체 발전량의 약 35%를 차지할 것으로 예상됩니다.
더 많은 풍력과 태양광 발전이 전력망에 통합되어 사람들의 생산과 생활에 더 깨끗하고 녹색 전기를 제공함과 동시에 전력망의 기존 운영 방식에 도전하고 있습니다.
기존 전력망 전력 공급 방식은 즉각적이고 계획적입니다. 전원을 켜는 것은 누군가가 당신의 필요 전력을 미리 계산하고 동시에 어딘가에서 당신을 위해 전력을 생산하고 있다는 것을 의미합니다. 발전소의 발전 곡선과 송전선로의 전력 송전 곡선은 과거 데이터를 기반으로 미리 계획됩니다. 전력 수요가 갑자기 증가하더라도 예비 화력 발전소를 가동하여 적시에 수요를 충족할 수 있으므로 전력망 시스템의 안전하고 안정적인 운영이 가능합니다.
그러나 풍력과 태양광 발전이 대량 도입되면서, 언제, 얼마나 많은 전기를 생산할 수 있을지는 모두 날씨에 따라 결정되어 계획하기가 어렵습니다. 날씨가 좋을 때는 새로운 에너지 설비가 최대 용량으로 가동되어 대량의 친환경 전기를 생산하지만, 수요가 증가하지 않으면 이 전기를 인터넷에 연결할 수 없습니다. 전기 수요가 많을 때는 비가 오거나 흐린 날씨에 풍력 터빈이 작동하지 않고, 태양광 패널이 가열되지 않아 정전 문제가 발생합니다.
이전에 간쑤성, 신장 위구르 자치구 등 신에너지 지역에서 풍력과 태양광 발전이 중단된 것은 해당 지역의 계절적 전력 부족과 전력망이 적시에 전력을 공급하지 못하는 데 기인했습니다. 청정 에너지의 제어 불가능성은 전력망 운영에 어려움을 초래하고 전력 시스템 운영 위험을 증가시킵니다. 오늘날 사람들이 생산과 생활에 있어 안정적인 전력 공급에 크게 의존하는 상황에서, 발전과 소비 간의 불일치는 심각한 경제적, 사회적 영향을 초래할 것입니다.
신에너지 설비 용량과 실제 발전량 사이에는 일정한 차이가 있으며, 사용자의 전력 수요와 발전소에서 생산되는 전력은 "공급원이 부하에 따라" "동적 균형"을 이룰 수 없습니다. "신선한" 전기는 적시에 사용되거나 저장되어야 하며, 이는 잘 정비된 전력망의 안정적인 운영에 필수 조건입니다. 이를 위해서는 날씨 및 과거 발전량 데이터를 정확하게 분석하여 정확한 청정 에너지 예측 모델을 구축하는 것 외에도 에너지 저장 시스템(ESS) 및 가상 발전소와 같은 도구를 통해 전력 계통 배전의 유연성을 높여야 합니다. 중국은 "신에너지 시스템 계획 및 구축 가속화"를 강조하고 있으며, 에너지 저장은 필수 기술입니다.
신에너지 시스템의 '그린뱅크'
에너지 혁명 하에서 양수 발전소의 중요한 역할은 점점 더 두드러지게 되었습니다. 19세기 후반에 탄생한 이 기술은 원래 하천의 계절적 수자원을 조절하여 전기를 생산하기 위해 개발되었습니다. 급속한 산업화와 원자력 발전소 건설을 배경으로 양수 발전소는 급속도로 발전하고 점진적으로 성숙되었습니다.
원리는 매우 간단합니다. 산과 산기슭에 두 개의 저수지를 건설합니다. 밤이나 주말이 되면 전력 수요가 감소하고, 값싸고 잉여 전력을 사용하여 상류 저수지로 물을 끌어올립니다. 전력 소비가 최대치에 도달하면 물을 방류하여 전력을 생산합니다. 이렇게 생산된 전력은 시간과 공간에 따라 재조정 및 분배됩니다.
100년 역사의 에너지 저장 기술인 양수 발전은 "이중 탄소"라는 새로운 과제를 안고 있습니다. 태양광과 풍력 발전 용량이 크고 사용자의 전력 수요가 감소할 때, 양수 발전은 잉여 전력을 저장할 수 있습니다. 전력 수요가 증가하면 전력을 방출하여 전력망의 수급 균형을 달성하는 데 기여합니다.
유연하고 신뢰성이 뛰어나며 기동 및 정지 속도가 빠릅니다. 기동부터 만부하 발전까지 4분도 채 걸리지 않습니다. 전력망에 대규모 사고가 발생할 경우, 양수 발전은 신속하게 기동하여 전력망에 전력 공급을 복구할 수 있습니다. 어둠 속의 전력망을 밝히는 마지막 "성냥"으로 여겨집니다.
가장 성숙하고 널리 사용되는 에너지 저장 기술 중 하나인 양수 발전은 현재 세계 최대 규모의 "배터리"로, 전 세계 에너지 저장 설비 용량의 86% 이상을 차지합니다. 전기화학 에너지 저장이나 수소 에너지 저장과 같은 새로운 에너지 저장 기술과 비교했을 때, 양수 발전은 안정적인 기술, 저렴한 비용, 그리고 대용량이라는 장점을 가지고 있습니다.
양수발전소는 설계 수명이 40년입니다. 하루 5~7시간 가동하고 연속 방전이 가능합니다. 물을 "연료"로 사용하고, 운영 및 유지보수 비용이 낮으며, 리튬, 나트륨, 바나듐과 같은 원자재 가격 변동에 영향을 받지 않습니다. 양수발전소의 경제적 이점과 서비스 성능은 친환경 전기 비용 절감과 전력망의 탄소 배출량 감축에 매우 중요합니다.
2024년 7월, 중국 최초의 성급 양수발전소 전력 시장 참여 실행 계획이 광둥성에서 공식 발표되었습니다. 양수발전소는 모든 전력을 현물 거래 방식으로 "수량 및 가격 비교", "양수하여 전기 저장", "방수하여 전기 취득"이라는 새로운 방식으로 전력 시장에서 효율적이고 유연하게 거래함으로써 신에너지 "녹색 전력 은행"의 저장 및 접근 기능을 새롭게 담당하고 시장 중심의 편익을 얻는 새로운 길을 열 것입니다.
남부전력망 에너지저장기획재정부 부총경리 왕베이는 "과학적으로 견적 전략을 수립하고, 전력거래에 적극 참여하며, 단위의 종합 효율을 높이고, 전기 및 전기요금에서 인센티브 혜택을 얻기 위해 노력하는 동시에 신규 에너지 소비 비중 증가를 촉진할 것"이라고 말했다.
성숙한 기술, 막대한 용량, 유연한 저장 및 접근, 오래 지속되는 출력, 수명 주기 전반에 걸친 낮은 비용, 그리고 점점 더 개선되는 시장 지향적 메커니즘 덕분에 펌프 저장은 에너지 혁명 과정에서 가장 경제적이고 실용적인 "만능 기술"이 되었으며, 재생 에너지의 효과적인 사용을 촉진하고 전력 시스템의 안전성과 안정성을 보장하는 데 핵심적인 역할을 합니다.
논란이 많은 대형 프로젝트
국가 에너지 구조 조정과 신에너지의 급속한 발전에 힘입어 양수발전소 건설 붐이 일고 있습니다. 2024년 상반기 중국 양수발전소 누적 설비 용량은 5,439만 kW에 달했으며, 투자 증가율은 전년 동기 대비 30.4%p 증가했습니다. 향후 10년간 중국의 양수발전 투자 규모는 약 1조 위안에 달할 것으로 예상됩니다.
2024년 8월, 중국공산당 중앙위원회와 국무원은 "경제사회 발전의 전면적 녹색 전환 가속화에 관한 의견"을 발표했습니다. 2030년까지 양수 발전소 설비 용량은 1억 2천만 킬로와트를 초과할 것입니다.
기회는 찾아오지만, 동시에 투자 과열이라는 문제도 야기합니다. 양수발전소 건설은 규제, 준비 작업, 승인 등 여러 단계가 복잡하게 얽힌 엄격하고 복잡한 시스템 엔지니어링입니다. 투자 붐 속에서 일부 지방 정부와 소유주는 부지 선정과 용량 포화의 과학적 본질을 무시하고, 프로젝트 개발의 속도와 규모에만 지나치게 집착하여 일련의 부정적인 결과를 초래하는 경우가 많습니다.
양수발전소 부지 선정은 지질 조건, 지리적 위치(부하 중심, 에너지 기지 인접), 생태적 위험선, 낙차, 토지 취득 및 이주 등 다양한 요인을 고려해야 합니다. 불합리한 계획 및 배치는 발전소 건설이 전력망의 실제 수요를 충족하지 못하거나 활용 불가능하게 만들 수 있습니다. 건설비와 운영비가 일시적으로 감당하기 어려울 뿐만 아니라, 건설 과정에서 생태적 위험선 침범 등의 문제가 발생할 수 있습니다. 완공 후 기술 및 운영·유지 관리 수준이 기준에 미달할 경우 안전 위험이 발생할 수 있습니다.
"일부 프로젝트의 부지 선정이 여전히 불합리한 경우가 있습니다." 남부 그리드 에너지 저장 회사 인프라 부서 부총괄 레이 싱춘은 "양수 발전소의 핵심은 전력망의 수요를 충족하고 전력망에 새로운 에너지가 공급될 수 있도록 하는 것입니다. 양수 발전소의 부지 선정 및 용량은 배전 특성, 전력망 운영 특성, 전력 부하 분포, 그리고 전력 구조 등을 고려하여 결정되어야 합니다."라고 말했습니다.
"이 프로젝트는 규모가 크고 초기 투자가 많이 필요합니다. 특히 자연자원, 생태환경, 임업, 초지, 수자원 등 관련 부서와의 소통과 협력을 강화하고, 생태보호 적색선 및 관련 계획과의 연계를 잘 구축하는 것이 매우 중요합니다."라고 남부전력망에너지저장회사 기획부장 장수원은 덧붙였습니다.
수천억, 심지어 수천억에 달하는 건설 투자금과 수백 헥타르에 달하는 저수지 건설 면적, 그리고 5~7년에 달하는 공사 기간 등도 많은 사람들이 펌프 저장이 다른 에너지 저장 방식에 비해 "경제적이고 환경 친화적이지 않다"고 비판하는 이유입니다.
하지만 실제로 화학 에너지 저장 장치의 제한된 방전 횟수와 10년의 운영 수명과 비교했을 때, 양수 발전소의 실제 운영 수명은 50년 이상에 달할 수 있습니다. 대용량 에너지 저장, 무제한 양수 빈도, 그리고 킬로와트시당 낮은 비용 덕분에 양수 발전소의 경제성은 여전히 다른 에너지 저장 장치보다 훨씬 높습니다.
중국 수자원 및 수력 발전 계획 설계 연구소의 수석 엔지니어인 정징(Zheng Jing)은 다음과 같은 연구를 수행했습니다. "이 프로젝트의 경제성 분석 결과, 양수 발전소의 킬로와트시당 평준화 비용은 0.207위안/kWh입니다. 전기화학 에너지 저장의 킬로와트시당 평준화 비용은 0.563위안/kWh로, 양수 발전소의 2.7배입니다."
"전기화학 에너지 저장은 최근 몇 년 동안 규모가 빠르게 성장했지만, 여러 가지 숨겨진 위험 요소가 존재합니다. 수명 주기를 지속적으로 연장하고, 단위 비용을 절감하며, 발전소 규모를 확대하고, 안전성 확보 측면에서 위상 조정 기능을 구성하여 양수 발전소와 동등한 수준으로 유지해야 합니다."라고 정징은 지적했습니다.
발전소를 건설하고, 땅을 아름답게 가꿔라
남부전력망에너지저장(Southern Power Grid Energy Storage)의 데이터에 따르면, 2024년 상반기 남부 지역 양수발전소 누적 발전량은 약 60억 kWh에 달해 550만 가구의 반년 전력 수요에 해당하며, 전년 대비 1.3% 증가했습니다. 또한, 단위 발전 설비 가동 건수는 2만 건을 돌파하여 전년 대비 20.9% 증가했습니다. 각 발전소의 단위 발전 설비는 평균적으로 하루 3회 이상 최대 전력을 생산하여 전력망에 청정 에너지를 안정적으로 공급하는 데 중요한 역할을 하고 있습니다.
Southern Power Grid Energy Storage는 전력망의 피크 절감 에너지 저장 용량을 개선하고 사회 및 경제적 발전을 위한 깨끗한 전기를 공급하는 것을 목표로, 아름다운 발전소 건설과 지역 주민을 위한 "녹색, 개방적, 공유적" 생태적이고 환경 친화적인 제품을 제공하는 데 전념하고 있습니다.
매년 봄이면 산은 벚꽃으로 가득합니다. 자전거와 등산객들은 선전 옌톈구에 들러 체크인을 합니다. 호수와 산이 비친 풍경을 바라보며 벚꽃 바다를 거닐다 보면 마치 낙원에 온 듯한 기분이 듭니다. 이곳은 중국 최초의 도심 양수 발전소인 선전 양수 발전소의 상부 저수지이자, 관광객들이 즐겨 찾는 "산해 공원"입니다.
선전 양수발전소는 계획 초기부터 친환경 생태 개념을 도입했습니다. 환경 보호 및 수자원 보존 시설과 장비는 프로젝트와 동시에 설계, 시공 및 가동되었습니다. 이 프로젝트는 "국가 품질 프로젝트" 및 "국가 토양 및 수자원 보존 시범 프로젝트" 등의 상을 수상했습니다. 발전소 가동 후, 중국남방전력망 에너지 저장(China Southern Power Grid Energy Storage)은 상류 저수지 지역의 "탈공업화" 경관을 생태공원 수준으로 업그레이드했으며, 옌톈구 정부와 협력하여 상류 저수지 주변에 벚꽃을 심어 "산·해·화 도시" 옌톈의 명함을 만들었습니다.
생태 보호에 대한 강조는 선전 양수 발전소만의 특별한 사례가 아닙니다. 중국남방전력망(China Southern Power Grid Energy Storage)은 프로젝트 건설 과정 전반에 걸쳐 엄격한 친환경 건설 관리 시스템과 평가 기준을 수립했습니다. 각 프로젝트는 주변 자연환경, 문화적 특징, 그리고 지방 정부의 관련 계획을 종합적으로 고려하여 환경보호 예산에 생태환경 복원 및 개선을 위한 특별 비용을 설정하여 프로젝트 산업 경관과 주변 생태환경의 조화로운 조화를 보장합니다.
양수발전소는 부지 선정에 비교적 엄격한 요건을 적용받습니다. 생태적 위험선을 피하는 것을 기본으로, 건설 지역에 희귀 보호 식물이나 고목이 있는 경우 사전에 임업부와 협의하고 임업부의 지도에 따라 현장 보호 또는 이동 방지 조치를 취해야 합니다. 장수원은 이렇게 말했습니다.
Southern Power Grid Energy Storage의 각 양수 발전소에는 음이온 함량, 대기 질, 자외선, 온도, 습도 등 환경 데이터를 실시간으로 표시하는 대형 전광판이 설치되어 있습니다. "이러한 데이터를 통해 이해관계자들이 발전소의 환경 품질을 명확하게 확인할 수 있도록 직접 모니터링을 요청했습니다."라고 장수원(Jiang Shuwen)은 말했습니다. "양장(Yangjiang)과 메이저우(Meizhou) 양수 발전소 건설 이후 '환경 모니터링 조류'로 불리는 백로(Yegret)가 무리 지어 둥지를 틀었는데, 이는 발전소 지역의 대기 질, 저수지 수질 등 생태 환경 품질을 가장 직관적으로 인식하는 것입니다."
1993년 중국 최초의 대규모 양수 발전소를 광저우에 건설한 이후, Southern Power Grid Energy Storage는 수명 주기 전반에 걸쳐 친환경 프로젝트를 실행하는 데 있어 풍부한 경험을 축적해 왔습니다. 2023년에는 "양수 발전소 친환경 건설 관리 방법 및 평가 지표"를 발표하여 건설 과정에서 모든 참여 기관의 친환경 건설 책임과 평가 기준을 명확히 했습니다. 이 지침은 실질적인 목표와 실행 방법을 제시하여 업계의 생태 보호 실천을 위한 지침으로 활용될 수 있습니다.
양수 발전소는 처음부터 건설되었으며, 많은 기술과 관리 방식이 전례가 없습니다. Southern Power Grid Energy Storage와 같은 업계 선도 기업들의 지원을 받아 상류 및 하류 산업 체인을 지속적으로 혁신, 탐색, 검증하고 단계적으로 산업 업그레이드를 촉진하고 있습니다. 생태 보호 또한 양수 발전소의 지속 가능한 발전에 필수적인 요소입니다. 이는 회사의 책임을 나타낼 뿐만 아니라, 이 친환경 에너지 저장 프로젝트의 "녹색" 가치와 금 함량을 강조합니다.
탄소 중립 시계가 울려 퍼지고 있으며, 재생에너지 개발은 계속해서 새로운 돌파구를 마련하고 있습니다. 전력망 부하 균형에서 "조정자", "파워뱅크", "안정화 장치"로서 양수발전소의 역할이 점점 더 중요해지고 있습니다.
게시 시간: 2025년 2월 5일
