1. 분석모형
본 연구는 발전소의 한계비용을 추정하기 위하여 경쟁시장에서 존재하는 가격을 추정하 고 이를 발전회사의 한계비용으로 가정한다. 즉 전력시장이 매우 경쟁적인 경우에 나타날 수 있는 시장가격을 한계비용으로 정의하고 이를 러너지수에 사용되는 한계비용으로 사용 하고자 한다. 구체적으로 아래와 같이 전력도매가격의 범위는 발전소 의 생산량과 자신을 제외한 발전량인 의 함수로 정의할 수 있다. 또한 이 값에서 차감되는 한계비용은 발전 량의 함수로 정의되고, 두 값의 차이는 0보다 작지 않은 값을 가지는 것으로 가정한다.
′ ≥ (1)
위와 같이 정의되는 전력도매가격의 범위에서 가상적인 전력도매가격은 발전기의 잔여수 요함수(residual demand function)와 한계비용함수의 교차점에 의해서 결정되는 것으로 가정한
우리나라 전력시장의 시장지배력 측정에 관한 연구 41
다. 발전소의 잔여수요함수는 시장의 총수요()에서 시장지배력 행사가 극히 제한적인 공 급량(즉 총 발전량에서 발전 자회사의 공급량을 차감한 수량)인
를 제외한 양으로 표시 된다. 즉 이를 수식으로 나타내면 다음과 같다.
(2)
이와 함께 러너지수 개발에 있어서 매우 중요하나 자주 간과되는 것은 한계비용을 추정 함에 있어서 발전기의 고장정지율을 고려하는 것이다. 한계비용을 추정하기 위해서는 먼저 전력생산의 형태를 구분하는 것이 중요하며, 본 연구에서는 크게 세 가지 형태인 수력, 원자 력 발전 및 화력발전으로 구분한다. 이는 수력발전은 항상 발전을 할 때에 자신의 발전비용 보다 큰 기회비용을 가지고 있으며, 원자력 발전은 정부의 규제에 의해서 항상 최대한의 양 을 발전하도록 되어 있다. 따라서 이러한 형태의 발전기는 시장지배력을 행사할 유인이 작 을 것으로 가정한다. 반면, 화력발전소는 5개의 발전 자회사와 민간발전회사가 소유하고 있 으며 이들 기업들은 시장지배력을 행사할 유인을 가지고 있는 것으로 가정한다. 본 연구에 서는 이러한 화력발전소의 한계비용을 추정함에 있어서 고장정지율을 반영하여 추정하고자 한다. 이를 위해 먼저 모든 발전기를 한계비용이 작은 순서대로 정렬하고 발전가능한 용량 에서 (1-고장정지율)을 차감한 값을 한계비용 추정에 사용한다. 이렇게 추정된 한계비용을 작은 순서대로 나열하면 계단식(step-wise) 생산함수를 구성할 수 있다. 구체적으로 수력이나 양수의 한계비용은 가장 낮은 수준에서 형성되며, 그다음으로는 원자력, 석탄, LNG, 중유발 전기의 순으로 산출이 가능하다.
본 연구에서는 한계비용을 계산하기 위해서 먼저 각 발전기별로 연료비에 바탕을 둔 2차 함수의 발전비용함수를 산정하고, 이러한 비용함수에 기동비용과 송전손실계수, 그리고 혼 잡완화계수 등을 고려하여 비용을 산출하였다. 즉 송전손실계수(TLF)와 혼잡완화계수(IMF) 를 모두 고려한 한계비용은 다음과 같이 산출된다.3)
3) 비용평가위원회에서는 발전기별 성능검사를 통해 다음과 같이 연료비에 따른 2차함수( )를 가정한다. 만약 i 발전기가 에 가동을 시작하여 까지 가동을 하게 되면 이에 따른 기동비용(
)이 발생 하며, 앞의 2차 비용함수에서 구해진 한계비용인 만큼 발전량에 대해 보상이 이루어진다. 이 러한 비용에 만큼의 손실이 발생하게 되며, 여기서 와
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×
(3)
이러한 한계비용함수와 잔여수요곡선이 교차하는 점에서 완전경쟁가격이 도출되며, 이를 한계비용을 대신하여 사용한다. 즉 본 연구에서는 어떤 주어진 기간인 동안의 조정된 러 너지수를 다음과 같이 정의한다.
∈
×
∈
×
(4)
여기서 는 기의 완전경쟁가격을 나타내고, 는 기의 계통한계가격을 표
시하며, 발전량 의 하첨자인 는 총 발전량을 의미하고, 하첨자 는 전략적으로 행동 하지 않는 발전기의 발전량을 나타낸다. 이러한 러너지수는 시장점유율이 충분히 커서 전략 적으로 행동할 유인이 높은 발전기의 발전량에 가중치를 부여한 값을 나타내며, 이를 조정 된 러너지수로 표시한다.
2. 분석자료
본 절은 러너지수 추정에 사용된 기초통계자료에 대해서 논의한다. <표 3>은 자료의 사용 이 가능한 2006년도의 기업별 자료를 발전량, 계통한계가격과 기저가격 및 전력수요량에 관 한 기초통계자료의 형태로 요약하고 있다. 먼저 5개의 발전 자회사에 대해서는 화력발전량, 양수발전량 및 소수력발전량에 관한 기초통계자료가 있다. 발전량을 기준으로 보면, 남부발 전의 발전량이 가장 많으며 서부발전의 발전량이 가장 작은 것으로 나타났다. 한편, 기동성 이 뛰어난 양수발전량은 동서발전이 가장 많으며 남부발전의 생산량이 가장 작은 것으로 나 타났다.
사이에 평균손실을 계산하고, 여기에 송전손실계수와 혼잡완화계수를 고려해서 한계비용이 계산된다.
우리나라 전력시장의 시장지배력 측정에 관한 연구 43
변수 Mean Std. Dev. Min Max 관찰치
화력발전량(동서발전) 4624.999 978.965 1652.358 7189.858 8760 화력발전 제외 발전량(동서발전) 55.98522 122.5823 0 696.8484 8760
양수발전량(동서발전) 55.78299 122.5634 0 696.8484 8760
화력발전량(중부발전) 4293.487 859.4301 691.2446 6733.894 8760 화력발전 제외 발전량(중부발전) 44.53911 112.3318 0 1004.328 8760
양수발전량(중부발전) 42.82014 110.7172 0 974.1075 2928
화력발전량(남동발전) 4739.285 757.9048 2750.736 6365.738 8760 화력발전 제외 발전량(남동발전) 40.75965 96.76587 0 583.2583 8760
양수발전량(남동발전) 40.2769 96.86269 0 583.2214 8760
화력발전량(남부발전) 5344.645 1223.442 1207.04 7521.525 8760 화력발전 제외 발전량(남부발전) 15.6598 51.35075 0 398.5974 8760
양수발전량(남부발전) 13.68092 51.49555 0 397.9807 8760
화력발전량(서부발전) 4228.966 1236.373 1525.593 7387.436 8760 화력발전 제외 발전량(서부발전) 45.28037 105.3476 0 853.4061 8760
양수발전량(서부발전) 38.69422 96.33445 0 835.714 8760
화력발전량(한수원) 16352.66 1090.494 13034.99 18025.1 8760
피크가격 81093.41 14473.44 6516.975 121090 7956
기저가격 19291.73 1196.95 3188.723 37180 8760
수요량 41578.2 5188.127 25396.31 56342.14 8760
<표 3> 분석에 사용된 요약통계
(단위: MWh)
주: 한계비용 추정에 사용된 고장정지율 자료는 보고하지 않음.
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