Eskom 그리드 붕괴에 대한 우려는 너무 지나치다

Apr 26, 2023

Kela Securities의 연구 보고서에 따르면 남아프리카에서 전력망이 완전히 붕괴되고 전국적인 정전이 2주 이상 지속될 위험은 극히 낮습니다. 국가의 전기 주파수인 50Hz는 작동에 매우 중요하며, 이 주파수를 벗어나면 정전이 발생할 수 있습니다. 그러나 남아프리카공화국에서는 빈도를 관리하고 정전을 방지하기 위해 자동화된 부하 차단 및 대체 조치를 마련했습니다. 정전이 발생하면 수력발전소와 가스터빈을 사용해 발전소를 몇 분 안에 재가동할 수 있으며, 대부분의 국가는 몇 시간 내에 다시 온라인 상태로 돌아올 수 있습니다. 주요 과제는 배전 인프라를 수리하고 공급과 수요를 조정하여 모든 지역의 전력을 복구하는 것입니다. 현 상황은 정치적 간섭과 발전소 유지관리 부족에 기인하며, 이는 적절한 유지관리와 단기적인 부하 차단을 통해서만 해결될 수 있습니다. 아래는 전체 보고서입니다.

작성자: Kela Securities의 Lesedi Kelatwang 및 Kudakwashe Kadungure

현장 연구를 수행하고 Eskom의 발전 운영에 대한 기술적 지식을 갖춘 숙련된 여러 엔지니어와 상담한 후 Kela에서는 완전한 그리드 붕괴로 인해 2주 이상 정전이 지속될 위험이 있다고 판단했습니다. 매우 낮습니다. 실제로 우리는 전력망이 붕괴되면 대부분의 국가 대규모 경제 허브에서 몇 시간 내에 전력이 다시 공급되어 가동될 것이라는 점을 알고 있습니다.

남아프리카에서 전국적인 정전이 발생하려면 해당 국가는 본질적으로 전혀 전기를 생산하지 않고 있거나 Eskom의 고도로 숙련된 관리자는 그리드 주파수 50Hz를 유지하는 방법을 잊어버렸습니다. 올해 5월의 최대 수요가 c.33GW였으며 Eskom이 이를 극복하기 위해 6단계를 구현했다는 점을 고려하면 전국적인 정전은 Eskom이 6단계 이상으로 추가로 27단계의 부하 차단을 구현하는 것과 유사합니다. 부하 차단은 1기가와트(GW)입니다.

아래에서는 기본 수준에서 이러한 일이 잠재적으로 어떻게 발생할 수 있는지 살펴보겠습니다. 따라서 우리는 그것이 전혀 일어나지 않을 것이라고 생각하는 이유에 대해서도 설명할 것입니다. 우리는 전기 부품, 즉 주파수를 통한 단일 공통 매개변수에 대한 논의를 제한할 것입니다.

남아프리카의 전기는 50Hz의 주파수로 생산됩니다. 예를 들어 발전기를 사용하여 자전거의 램프에 전원을 공급하는 경우 3000RPM(분당 회전 수)의 발전소와 동일한 속도로 회전한다고 가정하면 결과적으로 50Hz에서 전기가 생성됩니다. 1Hz는 초당 1사이클로 정의되므로 3000RPM으로 작동하는 발전기는 초당 50사이클을 달성합니다.

남아프리카 공화국과 실제로 전 세계 거의 모든 그리드의 경우 주파수가 항상 50Hz로 유지되는 것은 신성불가침입니다. 남아프리카 공화국의 전기 장치/장비는 이 주파수에서 생성된 전기를 사용하여 작동하도록 설계되었습니다. 50Hz와의 물질적 편차는 본질적으로 그리드에 연결된 모든 것이 작동하지 않거나 더 나은 단어가 부족하여 파손된다는 것을 의미합니다.

가전제품과 함께 발전소는 아무런 반응 없이 주파수 변화의 작은 변화를 수용할 수 있습니다. 그러나 이는 대부분의 경우 1% 주파수 편차, 즉 0.5Hz로 제한됩니다. 이를 불감대(Dead Band)라고 하며, 플랜트 출력의 변화 없이 주파수 변화를 수용할 수 있습니다. 주파수가 1% 이상 변경되면 발전소는 주파수를 다시 가져오기 위해 더 많거나 더 적은 전력을 생산하게 됩니다. 그리고 주파수를 불감대 내로 되돌릴 수 없으면 자동으로 꺼집니다. 이는 플랜트의 실제 설계에 내장된 안전 기능입니다.

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발전소나 전력망이 50Hz를 유지하는 데 어려움을 겪는 원인은 무엇입니까?

이는 발전소 내부에 고장이 발생하거나 전력 생산과 활용(공급/수요) 사이에 중대한 불균형이 있는 경우 발생할 수 있습니다. 전자는 이해하기 매우 간단하므로 우리는 후자에 관심을 돌립니다. 생성된 모든 기가와트(GW)에는 관련 소비자(부하)가 있어야 합니다.