태양광 발전의 보급 확산에 따른 상계제도의 개선방향 연구

태양광 발전의 보급 확산에 따른 상계제도의 개선방향 연구

이태의

Ⅰ. 배경 및 문제점 / 1

Ⅱ. 조사 및 분석 결과 / 3

Ⅲ. 정책 제언 / 17

<참고자료> / 23

목 차

Ⅰ 배경 및 문제점

□ 2017년 출범한 문재인 정부는 ‘안전하고 깨끗한 에너지로의 전환’을 에너지 정책의 목표로 설정하고, 핵심적인 정책과제로 탈원전, 재생에너지 공급확대를 추진

○ 2017년 말에 발표된 「제8차 전력수급기본계획」에서는 발전비율을 20%로 확대하는 재생에너지 3020 (RE3020)을 선언하였고, 2019년에 발표된 「제3차 에너지기본계획」에서는 2040년까지 재생에너지의 발전비율을 30%~35%로 확대하는 것을 목표로 하고 있음.

□ 많은 국가들이 에너지전환정책(Energy Transition) 추진을 위해 재생에너지의 보급증가를 목표로 보조정책을 시행하고 있으나, 특히 태양광 발전의 보급이 확대되면서 태양광 보조정책에 대한 비판도 증가하고 있음.

○ 재생에너지 확대를 위한 보조정책으로 설치비용보조와 함께 요금감면을 위한 상계제도가 사용됨.

※ 태양광 상계제도는 태양광을 통해서 발전한 전력 중 사용하고 남은 전력을 전력판매자에게 역송하고, 수전받은 전력량에서 역송전력량을 차감한 ‘순 사용량’을 요금기준으로 하여 전기 요금을 산정하는 방식으로 미국뿐만 아니라 우리나라와 같이 태양광을 보급하고 있는 대부분의 나라에서 채택하고 있는 요금제도

○ 캘리포니아와 하와이처럼 재생에너지의 비율이 높은 지역에서 태양광 상계 제도에 대해 비판하는 가장 큰 이유는 상계제도가 지니고 있는 불합리성 때문임.

○ 미국에서는 태양광 발전량이 증가하면서 분산형 전원으로의 역할을 하기 보다는 계통에 부담을 주는 덕커브(Duck curve)¹⁾가 나타나기 시작함.

○ 기존의 상계제도는 이러한 문제점을 해결하는 데에는 도움을 줄 수가 없었기 때문에 이를 위한 상계제도의 개선이 이뤄지고 있음.

□ 본 연구에서는 국내 전기요금 제도를 기반으로 설계되어있는 상계제도의 문제점을 분석하고, 이에 대한 개선방향을 제시하고자 함.

○ 해외에서 상계거래가 갖고 있는 다양한 이슈에 대한 논의가 진행되고 있는 반면에, 국내의 상계제도에 대한 연구는 부족한 것이 현실임.

○ 우리나라에서 태양광 보급이 확대되어 확산정책보다 안정화 정책이 필요한 시점을 고려하여 분산전원²⁾으로서의 태양광 발전의 역할을 도모할 수 있는 주택용 태양광 상계제도의 개선방향을 제시하고자 함.

1) 태양광 발전량이 증가하면서 낮 시간의 전력수요가 낮아지고, 해가 지는 시간부터 전력수요가 급증하는 수요 패턴이 나타나는데, 이러한 수요패턴의 모양이 오리와 비슷하여 하여 붙여진 이름이다.

2) 태양광 자가소비를 통해 발전회피비용 및 망회피비용 등을 기대하는 것이 주택용 태양광을 분산전원으로 보는 시각이다.

Ⅱ 조사 및 분석 결과

1. 태양광 상계제도의 이슈

□ 태양광 발전원가의 하락

○ 태양광 발전원가가 크게 하락한 반면 전기요금의 변화폭은 크지 않으므로 소매요금 수준으로 구매해주는 상계제도가 적정한지에 대한 논란이 발생 - 소규모 태양광 분산전원 시스템을 장려하기 위해 상계거래 제도를 도입한

시기에는 태양광 발전원가가 높고 설치 고객이 많지 않았음.

- 태양광 모듈의 가격이 2009년 말부터 2018년까지 90% 감소하면서 2010년 부터 2017년까지 미국의 가정용 태양광의 균등화발전단가(LCOE)는 52

¢/kWh에서 15.1 ¢/kWh로 감소

- 미 에너지부(Department of Energy, DOE)는 2030년까지 태양광 LCOE를 5 ¢/kWh로 낮추는 것을 목표로 삼고 있음.

□ 소비자간 요금부담의 이전

○ 상계거래 고객이 역송을 통해서 절약한 전기요금은 전력회사의 고정비용 회수를 어렵게 만들 수 있음.

- 전력산업은 고정비용이 높은 기간산업으로 고정비용이 기본요금으로만 회수 할 수 없어 사용량 요금을 통해서도 고정비용을 회수하고 있음.

○ 전력판매회사는 상계거래로 인해 회수하지 못한 고정비용을 일반소비자를 통해 회수하는 교차보조의 문제가 발생 가능함.

- 전력판매회사가 총요금수입을 일정수준으로 유지하기 위해 전기요금을 인상 한다면 상계거래참여 소비자가 절감한 전기요금 부담액이 타 전기소비자에게 전가됨.

- 전기요금 인상이 없다면 전력판매회사가 요금수입 감소액을 부담하게 되므로 원가 회수 가능성이 하락하게 되고, 이로 인해 나타나는 적자를 국가가 보조 한다면 국민의 세금이 사용되므로 마찬가지로 교차보조가 발생

□ 역진적 지원효과

○ 상계제도를 통해 저소득층이 부유층을 보조하는 역진적 지원효과가 발생할 수 있음.

- 태양광 설비는 초기에 높은 투자비용이 발생하므로 소득 수준이 높은 소비자가 우선적으로 설치하여 상계거래에 참여할 수 있음.

- 즉, 소득수준이 높은 소비자가 요금을 절감하는 반면 이로 인한 요금부담이 상대적으로 소득수준이 낮은 비상계거래 참여소비자에게 이전되는 것으로 해석할 수 있음.

○ 역진적 지원효과가 없다는 상반된 주장에도 불구하고 캘리포니아에서 태양광 미설치고객이 태양광 설치고객에게 약 12억 달러를 보조하고 있음.³⁾

- 캘리포니아 계통운영기관(CAISO)에서 펼치는 위와 같은 주장에 캘리포니아 태양에너지산업협회에서는 최근 몆 년간 저소득층 지역은 태양광 설치가 증가하고 가장 부유한 지역은 감소하고 있다고 주장함.

- 그러나, 부유한 계층에서는 초기에 투자를 완료하였고 투자비용이 하락하면서 저소득층까지 보급이 이루어진 것으로도 볼 수 있음.

3) https://www.pv-tech.org/news/net-metering-industry-slams-california-transmission-grid-operators-economic, 접속일자 2019.07.22.

2. 태양광 발전과 상계제도의 해외사례

□ [캘리포니아] 높은 수준의 태양광 규모를 보이고 있는 캘리포니아에서는 2010년 부터 상계제도에 대한 문제점이 제기되어 2017년 기존의 상계제도를 개선하는 NEM 2.0을 적용

○ 캘리포니아 주 규제위원회(CPUC)는 상계거래제도 개선을 위한 논의를 통해 2016년 NEM(Net Energy Metering) 2.0으로의 전환 계획을 확정하여, 기존의 상계용량 상한(5%)을 초과하여 등록하는 경우 적용하였고 상한에 도달하지 않더라고 2017년 7월 1일을 기점으로 전면 시행함.⁴⁾

- NEM 2.0의 가장 주요한 변화는 상계참여 소비자에 대해 시간대별 차등요금제 (Time of Use, TOU)를 강제적으로 적용한다는 점임.

※ NEM 1.0에서도 10kW 초과 설비에 대해서는 TOU를 적용하였으나 NEM 2.0에서는 전체 상계참여 소비자에 대해 일괄적으로 TOU를 적용

- 상계거래 참여자는 분산자원을 최초 설치할 때 계통연계에 소요되는 비용을 부담, 상계거래로 인해 발생하는 비용을 유발자에 부과함.

구분 NEM 1.0 NEM 2.0

시간대별 차등요금제 소비자 선택 필수 적용

계통연계 요금 없음

SCE: $75, SDG&E: $132, PG&E: $145

$800 over 1MW 비우회요금 순 전력사용량 기준 부과 총 수전전력량 기준 부과

개별 설비용량 제한 1MW 소비자의 전력소비량을

기준으로 설정 총 상계용량 상한 전력판매사 비동시피크 5% 제한 없음

출처: CPUC, “Net Energy Metering (NEM)”(접속일자: 2019. 2. 8)을 참조하여 저자 재구성.

<표 1> 캘리포니아 NEM 1.0과 2.0 비교

4) CPUC(2016)

□ [하와이] 하와이 주 규제위원회(Hawaiian Public Utilities Commission, HPUC)는 상계거래 확대에 따른 문제점을 해소하기 위하여 2015년 기존의 상계거래를 중단

○ 하와이는 미국 내에서 가장 높은 주택용 전기요금 수준을 보여 태양광 설치를 통해 상계할 유인이 큰 지역임.

- 2019년 7월 기준 연평균 전기요금 수준은 31.42 ¢/kWh로 미국 전체 평균 13.27 ¢/kWh의 두 배를 상회함.

- 하와이의 재생에너지 설비는 지역마다 차이는 있으나 시스템 피크의 100%를 상회하는 태양광 설비가 설치된 경우⁵⁾도 있음.

○ 하와이는 태양광설비를 활성화하고 이를 통해 가정용/산업용 신재생 에너지 발전을 확대하기 위하여 2001년 상계거래제도를 실시하였으나, 2015년 폐지됨.

- 2001년 설립된 이래로 6만 명 이상의 고객들이 NEM 프로그램에 따라 시스템을 설치

- 2015년 NEM 중단 이후에도 NEM 용량이 계속 확대되어 상계거래 참여 설 비용량은 2015년 말 382MW에서 2017년 말 480MW로 증가함.⁶⁾

○ 하와이의 상계제도 후속프로그램은 역송을 허용하지 않거나, 역송을 허용하는 경우에는 역송단가를 낮추는 방향으로 제도를 개선

- 수용가 계통 공급옵션(Customer grid-supply option, CGS)⁷⁾

∙ 전력을 역송할 수는 있지만 역송량에 대해 소매요금보다 낮은 수준으로 HPUC가 사전에 정한 가격으로 보상받는 상계거래제도로 등록상한이 주어짐.

5) Kaua’i Island utility cooperative

6) 기존의 참여자에 한에 역송전력을 추가하지 않는 조건에서 설비확대를 허용하였다. Hawaiian Pubic Utilities Commission(2017)

7) https://www.hawaiianelectric.com 접속일자 2019.06.11.

※ HECO, HELCO 및 MECO의 상계등록 상한용량은 각각 51.31MW, 9.91MW 및 14.12MW

∙ 역송 단가는 하와이의 도매전력시장요금을 반영하여 정해지며 그 수준은 15~28

¢/kWh로 31~40 ¢/kWh인 소비자요금의 절반 수준임.

∙ 매달 $25의 최소요금⁸⁾(상업용 고객의 경우 $50)은 지불하도록 함.⁹⁾ - 수용가 자가 공급옵션(Customer self-supply option, CSS)

∙ 발전량의 자가소비를 촉진하고 이를 통한 분산전원 확대를 목적으로 도입된 제도.

∙ 에너지저장장치(ESS)의 설치 여부가 CSS 참여조건은 아니나 현실적으로 ESS를 활용해야 태양광을 역송하는 대신 자가소비할 수 있게 됨.

∙ 역송전력이 없음을 원칙으로 하므로 전력판매회사의 상계등록 상한제약에서 제외 되어 인허가 신속승인 대상으로 분류됨.

※ CSS참여고객이라 할지라도 계통연계에 연계되어 있다면 매달 $25의 최소요금(상업용 고객의 경우 $50)은 지불

○ 2017년 기존의 CGS 참여설비가 상한에 도달함에 따라 HPUC는 2017년 10월 CGS를 대체하는 새로운 요금제도인 CGS Plus(Controllable CGS)와 Smart Export를 도입

- CGS Plus(Controllable CGS)¹⁰⁾

∙ CGS Plus 참여고객은 전력판매회사가 계통 상황에 따라 역송전력량을 통제 가능한 출력제한 장치를 의무적으로 설치

※ 출력제한장치를 활용하나 역송전력을 허용하므로 CGS Plus에 대해서도 Oahu 35MW, Maui County와 Hawaii Island에 각각 7MW의 등록용량 상한이 설정

8) Minimum bill은 매월 지불해야하는 최소요금으로 전력사용량이 매우적거나, 상계제도 등을 통해 요금기준 전 력사용량이 0이더라도 지불해야하는 월별 최소요금이다.

9) https://www.civicsolar.com/article/future-net-metering 접속일자 2019.06.11 10) https://www.hawaiianelectric.com/ 접속일자 2019.06.11.

∙ 보상단가는 Oahu 10.08 ¢/kWh, Hawaii 12.17 ¢/kWh 등으로 기존 CGS에 비해 낮은 수준으로 책정

- Smart export 프로그램¹¹⁾

∙ ESS를 설치하여 피크시간(16시~09시)에 역송할 경우 정해진 가격으로 보상을 받으나 주간 시간대에 역송할 경우 보상하지 않는 형태의 상계거래제도

※ 2018년 기준 하와이의 ESS 설치용량은 217MWh 이상으로 캘리포니아의 967MWh에 이어 미국 2위¹²⁾

∙ 피크시간의 역송을 활용한 계통보조 개념이기 때문에 일반적인 CGS Plus의 역송 요금보다 상대적으로 높은 요금을 정산

∙ 지역별 총 용량 상한은 Oahu 25MW, Maui County와 Hawaii Island에 각각 5MW임.

□ [텍사스] Austin Energy는 상계거래 후속요금제로 상계거래의 근본적인 문제점을 해소하고자 2012년 태양광발전가치전력요금제(Value-of-Solar Tariff, VOST)를 도입

○ VOST는 자신이 역송한 전력량을 수전한 전력량에서 차감하거나 해당 요금을 차감하는 상계거래제도와 달리 소규모 재생에너지발전에서 생산된 전력 전량을 판매하고 소비한 전력 전량은 전력판매회사에서 구매하는 ‘Buy all, Sell all’의 개념임.

- 소비자가 판매한 전력 전체에 대해서 재생에너지의 가치에 기반한 보상수준 으로 정산하기 때문에 판매가격과 소비가격의 차이는 존재

11) Ibid

12) 태양광 설치규모 대비 ESS설치비율은 하와이가 캘리포니아에 비해 월등히 높다. 캘리포니아의 태양광 설치규모는 25GW을 상회하는 반면, 하와이의 태양광 설치규모는 1GW 미만이다. Smart Electric Power Alliance(2019)

○ Austin Energy는 전통적인 회피비용(Avoided Cost) 산정방식으로는 재생 에너지 분산자원의 가치를 산정하기 어려우므로 회피비용이 아닌 발전의 가치에 기초한 가격 결정방식을 도입함.

- 회피비용은 소비지에 설치된 발전원에서 생산된 전력의 가치를 전력판매 회사가 해당 전력을 활용함으로써 절감한 전력의 가격으로 결정하는 것으로 일반적으로 전력도매시장 가격이 회피비용의 기준으로 활용되어 옴.¹³⁾ - Austin Energy는 Clean Power Research와 연구¹⁴⁾를 통해 VOST의 보상

단가 결정방식을 마련하였고, 태양광으로 생산된 전력이 대체하는 전력의 가치에 태양광의 가치를 환경 편익으로 추가 고려하여 산정함.

○ VOST의 주요 특징은 태양광 발전의 원가가 아닌 가치에 기반하여 가격을 설정하는 점에 있음.

- 일반적으로 전력산업에서는 특정 발전원의 원가에 기초하여 분석하는 균등화발전 비용(Levelized Cost of Electricity, LCOE)의 개념이 활용되나 VOST는 균등화 발전가치(Levelized Value of Electricity, LVOE)에 기초하여 가격을 산정함.

- LCOE는 태양광 설치자가 태양광발전설비를 설치하고 운영하는데 발생하는 총 비용, 수명주기, 기대수익률 등 비용을 중심으로 고려하는 반면, LVOE 방식의 경우 태양광 활용에 따라 절감 가능한 회피가능비용, 환경적 가치 등의 가치를 중심으로 태양광 발전에 대한 가치를 산정함.

- LCOE가 투자, 운영, 연료비를 고려하기 때문에 전력을 생산하여 판매하는 전력공급자 입장의 분석인 반면 LVOE는 전력가격을 고려하기 때문에 가격을 지불하는 전력소비자 입장에서의 분석 목적을 지니고 있는 것으로 평가되기도 함.

13) K. Rabago(2012) 14) City of Austin(2019)

구분 LVOE LCOE

정의 단위 발전량당 평균 태양광 전력의 가치를 균등화하여 계산하는 방식

태양광 발전 시 불규칙적으로 발생하는 비용과 발전량 및 화폐의 시간적 가치를 고려하여 일정시점으로 할인하고 연도별로

균등화 하는 방식

산식

중점 가치

가치 중심

(i.e., 회피가능비용, 기회비용, 환경 및 사회적 가치)

비용 중심 (i.e., CAPEX, OPEX, 생애주기, WACC 등을 고려)

관점 수요자 관점 공급자 관점

출처: 정윤경(2013) 및 Lee(2016)

<표 2> 태양광발전의 가치산정 방식 비교

□ 해외사례에 나타난 상계제도 개선방향

○ 상계제도 등록고객에게 계시별요금제(TOU)를 적용

- [장점] 소비자의 행동변화를 통한 부하이동을 유도할 수 있음.

- [단점] 실시간 계량이 필요하며, 시스템부하 패턴 등을 고려할 필요가 있어 해외사례의 직접 도입은 어려움.

○ 태양광의 가치산정을 통해 역송요금의 적정 수준을 계량

- [장점] 소비자의 행동이나 시스템의 추가적인 투자없이 역송 보상을 낮추어 경제적인 수준의 태양광 유지

- [단점] 현재 발전량 계량이 불가하여 태양광발전량 전체에 대한 가치를 부과 할 수 없으며, 소매요금보다 낮은 역송단가가 설정되는 경우 현 태양광 보급 정책과 그 방향성이 일치하지 않을 수 있음.

○ 수용가 자가 공급프로그램의 도입

- [장점] ESS 설치로 소비자의 행동변화 없이도 자가소비를 유도하고 역송을 최소화 할 수 있음.

- [단점] ESS 설치비용과의 경제성, ESS 저장용량 이상의 잉여에 대한 보상 문제 등이 해결되어야 함.

○ Smart export 프로그램

- [장점] ESS가 설치된 가구에 한에 자가소비후 남은 잉여전력을 배전단 피크 시간에 역송하여 계통운영에 도움을 줌.

- [단점] 실시간 계량 및 ESS 설치 등 가장 높은 설비 수준이 요구됨.

3. 요금제도 변화에 따른 상계제도 분석

□ 미국 캘리포니아에서 나타나는 덕커브(Duck Curve)현상이 태양광을 설치한 경우 국내의 주택용 소비패턴에 동일하게 재현됨.

○ 일출 후 태양광 발전이 시작되면 전력소비량보다 발전량이 증가하기 시작하고, 낮에는 전력을 역송하는 형태로 깊이 파진 순 전력소비가 나타남.

○ 주택용 전력소비는 퇴근과 저녁식사, 점등으로 인해 일몰 시점부터 소비량이 증가하는데, 태양광 발전 발전량이 감소하다가 정지되는 시점과 일치

[그림 1] 3kW급 태양광 설치주택의 시간대별 순 전력소비 패턴

(단위: kW)

출처: 저자작성, 주: 2018년 서울기준

○ 우리나라는 전력시스템의 전체적인 수요패턴을 주로 산업용 전력수요가 이끄는 구조를 가지고 있기 때문에 캘리포니아에서 나타나는 덕커브 현상이 계통에 두드러지지 않음.

○ 단, 재생에너지의 증가로 인해 이러한 문제가 나타날 가능성이 대두되는 만큼 이에 대한 대비가 필요함은 자명함.

□ 태양광 발전과 반대의 소비패턴을 보이는 지역에서는 태양광 설치 고객에게 계시별 요금제를 적용하는 제도개선을 보임.

○ 해외에서, 특히 캘리포니아에서 NEM2.0을 통해 적극적으로 도입하고 있는 제도 중 하나가 태양광 설치가구에게 계시별 요금제를 적용하는 것임.

- 캘리포니아의 계시별 요금제는 부하가 낮은 낮 시간대에는 전기요금이 저렴 하고, 부하가 높아지는 저녁시간부터는 전기요금이 상승하는 형태를 가짐.

- 태양광 발전이 증가하는 낮에는 시스템 부하가 낮고, 반대로 태양광 발전량이 떨어지는 저녁시간부터 시스템 부하가 증가하기 시작하기 때문에 계시별 요금제 적용을 통해 낮시간대에 태양광발전의 자가소비를 유도

□ 주택용 부하패턴과 유사한 캘리포니아의 계시별요금제 시나리오를 적용하면 태양광 설치 고객의 요금이 상승하여, 전력소비패턴을 변화시킬 유인을 제공

○ 캘리포니아의 전력판매회사의 하나인 PG&E의 계시별 요금와 동일한 계절구분, 동일한 시간대 구분을 적용한 요금 시나리오를 구성

- 국내 태양광의 발전패턴과 주택용 소비패턴은 캘리포니아와 유사

※ 제조업을 중심으로 하는 우리나라의 시스템 부하패턴은 캘리포니아와 달리 낮 시간에 최대부하가 있기 때문에 계시별요금제의 구조가 다르게 설계되어 있음.

- 6월부터 9월은 여름요금을, 10월부터 다음 해 5월까지는 겨울요금을 적용한다.

최대부하시간(Peak)은 오후 4시부터 오후 9시까지로 구분

구 분 요금 비고 PGE E-TOU-C3* 단위

일별 최소청구액 ₩200 $0.32854 /일

최대부하(여름) ₩270

최대부하 4pm-9pm

$0.37569 /kWh

경부하(여름) ₩170 $0.31225 /kWh

최대부하(겨울) ₩240 $0.28860 /kWh

경부하(겨울) ₩170 $0.27127 /kWh

일별 기본사용량 Credit -₩70 7.0kWh -$0.08581 /kWh

NBC ₩20 수전시 발생 0.02 /kWh

출처: 저자작성, *PG&E 홈페이지, 접속일자 2019.3.10.

<표 3> 캘리포니아 TOU 시간대 벤치마크 시나리오

※ 용어설명

- 일별최소청구액: 전기요금이 최소청구요금 미만으로 산정되어도 최소청구액은 지불해야하기 때문에 고정요금(fixed charge)이 아닌 전기요금 하한(floor)의 개념임. 또한 적용기간이 일단위로 해당 월의 일수를 일별최소청구액과 곱하여 최소청구액을 산정함.

- 일별 기본사용량 Credit: 우리나라 요금제도에는 존재하지 않는 개념임. 지역별로 평균 전력사용량의 50~60% 수준을 기본사용량으로 보고 이 수준까지의 사용량에 대해서는 일별 기본사용량 Credit 만큼 할인. 계시별 요금제이지만 실질적으로는 기본사용량까지는 저렴한 요율이 적용되어 누진제의 형태도 함께 유지하고 있음.

- NBC(Non-bypassable charge, 비우회 요금): 전기요금에 kWh당 요금으로 포함되어 있는 항목 으로 에너지 효율, 저소득 고객 지원 등의 프로그램에 자금을 지원 등을 포함함. 구체적인 항목의 차이는 있지만 우리나라의 전력산업기반기금과 유사함. 전력수전량을 기준으로 부과함.

○ 낮에 역송하는 전력은 상대적으로 저렴한 요금으로 보상받고, 저녁시간에는 상대적으로 비싼 요금으로 수전전력을 사용하게 되기 때문에 계시별 요금제의 적용으로 인한 요금인상은 불가피함.

- 2018년의 소비패턴을 기준으로 기존에는 태양광 설치로 약 84%의 요금절감 효과가 있었지만, 캘리포니아를 벤치마크한 계시별 요금제를 적용할 경우 약 70%의 요금절감효과를 보임.

(단위: 원)

구분 서울 광주

2018년 평균 전력사용량 5050kWh 5487kWh

현재 요금체계 태양광 미설치 시 요금 883,055 1,041,455 태양광 설치 시 요금 144,102 199,065 캘리포니아 TOU

시간대 적용시

태양광 미설치 시 요금 880,036 971,221 태양광 설치 시 요금 261,562 322,274

출처: 저자작성, 주: 2018년 기준

<표 4> TOU 적용 전후의 전력요금 비교

○ 시간대별 요금 차등으로 인한 최종 지불 요금의 차이는 소비자의 행동변화를 불러올 수 있는 유인이 될 수 있음.

- 전력소비를 낮 시간으로 옮길 경우 더 높은 요금절감효과를 달성할 수 있으며, 이는 역송되는 전력량을 줄여 계통운영에도 도움을 줄 수 있음.

□ 그러나, 기존의 산업용 계시별 요금제 시간대를 적용하는 경우 태양광설치 고객은 태양광 자가소비를 낮추어 덕커브현상이 증대될 수 있음.

○ 우리나라에서 현재 산업용에 적용되고 있는 계시별 요금제의 최대부하, 경부하 시간대를 고려한 계시별 요금제 시나리오를 적용하여 태양광 설치에 대한 전력요금의 분석을 실시

- 캘리포니아 계시별 요금제에 도입된 부하시간대는 우리나라 시스템 부하와 일치 하지 않기 때문에 현재 시점에서 도입은 어렵다고 볼 수 있음.

- 일 년을 여름과 겨울로 이분한 캘리포니아를 벤치 마크하여, 국내 TOU 시나리오 에서는 삼분화된 우리나라의 계절구분을 동일한 부하시간대를 가진 여름/ 봄·

가을을 ‘여름’으로 겨울은 ‘겨울’로 이분

- ‘여름’, ‘겨울’의 최대부하시간을 총 6시간으로 유지하면서, 두 계절의 최대부하 시간대를 각각 두 개의 시간대로 편성

구 분 요금 비고 단위

일별 최소청구액 ₩200 /일

최대부하(여름) ₩270 3월~10월, 최대부하:

10am-12am, 1pm-5pm

/kWh

경부하(여름) ₩170 /kWh

최대부하(겨울) ₩240 11월~2월, 최대부하:

10am-12am, 5pm-9pm

/kWh

경부하(겨울) ₩170 /kWh

일별 기본사용량 Credit -₩70 7.0kWh /kWh

NBC ₩20 수전시 발생 /kWh

주: 경부하시간은 최대부하시간을 제외한 시간, 출처: 저자작성

<표 5> 국내 산업용 TOU 시간대 적용 시나리오

○ 국내 계시별요금제를 기반으로 하는 요금제 시나리오를 적용하는 경우 낮시간의 역송에 대한 보상이 높아져 캘리포니아의 계시별 요금제와 비교하여 태양광 설치 고객의 요금이 더 낮아짐.

- 2018년의 소비패턴을 기준으로 캘리포니아를 벤치마크한 계시별 요금제를 적용할 경우 약 70%의 요금절감효과가 있었지만, 국내의 계시별 요금제를 적용할 경우 약 83%의 요금절감효과를 보임.

○ 국내 TOU 시간대 시나리오에서 태양광 설치고객은 낮 시간에 최대한 전력 소비를 줄이고 저녁 시간대로 부하를 이동시키는 것이 가장 합리적인 대응이 됨.

- 전력요금이 높은 시간에는 최대한 전력을 역송하여 비싼 가격에 전력을 판매 하고, 저녁 시간의 수전전력량 증가로 태양광이 확대된 캘리포니아 등에서 가장 피하고 싶은 덕커브현상을 증가시킴.

(단위: 원)

구분 서울 광주

2018년 평균 전력사용량 5050kWh 5487kWh

현재 주택용 요금제 태양광 미설치시 요금 883,055 1,041,455 태양광 설치시 요금 144,102 199,065 캘리포니아 TOU 시간대

적용시

태양광 미설치시 요금 880,036 971,221 태양광 설치시 요금 261,562 322,274 국내 산업용 TOU

시간대 적용시

태양광 미설치시 요금 815,135 901,006 태양광 설치시 요금 137,804 190,616

출처: 저자작성, 주: 2018년 기준

<표 6> 시나리오별 태양광 설치 전후의 전력요금 비교

○ 현 계시별요금제의 도입은 향후 태양광 발전 보급 확대로 인해 발생 가능한 덕커브등을 회피하기보다는 조장할 수 있는 것으로, 현재 우리나라 계시별 요금제의 시간대를 단순히 차용할 수 없음.

- 이러한 대응은 낮 시간의 역송전력량 증가, 저녁 시간의 수전전력량 증가로 태양광이 확대된 캘리포니아 등에서 가장 피하고 싶은 덕커브현상을 증가 시킴.

Ⅲ 정책 제언

1. 상계거래제도의 개선

□ 역송에 대한 망이용료를 부과

○ 상계제도가 유지된 상황에서 가장 쉽게 적용 가능한 개선방향 중 하나는 역송 수수료¹⁵⁾의 부과

- 역송으로 인해 고정비의 회수가 어려워지는 가장 큰 이유는 역송단가의 기준이 소매요금이기 때문임.

한 소비자가 온라인쇼핑을 통해 1만 원짜리 상품을 3천 원의 배송료를 추가하여 1만3천 원에 구매하였다. 그런데 집에서 ‘완전히 동일한 상품’을 만들 수 있게 되어 이 상품을 반송하게 되었다. 이 상품이 완전히 동일한 상품이기 때문에 판매자는 제품을 받아 주기로 했다. 일반적인 상황에서 소비자는 택배 회사에 3천원을 지불하고 반송하여 제품가격 1만 원을 돌려받는다.

소비자는 본인이 만든 제품을 판매하여 제품가격 1만 원에 택배비 3천원을 지불한 7천원의 수익을 올렸다.

그런데 국가가 ‘반송지원 프로그램’을 운영하여, 소비자의 반송에 전액환불을 보장하였다.

소비자는 본인이 반송한 상품에 대해서 1만3천 원을 돌려받았다. 쇼핑몰은 결국 1만 원짜리 상품을 팔았는데, 반송을 받아주면서 소비자에게 1만3천 원을 입금하게 된다. 1만 원짜리 상품을 되돌려 받은 판매자는 총 1만6천 원의 비용을 지불하였다. 반송 택배에 대한 비용도 판매자가 제공하기 때문이다. 쇼핑몰은 ‘반송지원 프로그램’에 등록하지 않은 고객에게서 얻은 수익으로 6천원의 손해를 보전하였다. 적자가 발생한 쇼핑몰은 국가가 세금으로 지원하였다.

- 위의 예에서처럼, 현 상계제도하에서는 상계고객에게 망이용 고정비를 회수 하기는커녕 이러한 고정비를 상계고객에게 지불하는 상황이 됨. 또한 이로인해

15) 한전은 이미 역송수수료의 산정에 하나의 기준이 될 수 있는 송·배전이용요금단가를 ‘송·배전용 전기설비 이 용규정’을 통해 제공하고 있다. 참고로 배전이용단가중 저압용의 전력량요금은 9.43 원/㎾h이다. 송·배전용 전기설비 이용규정, 별표 1, 2 참조

전기요금이 상승한다면 태양광 설치고객이 지불해야할 고정비를 태양광을 설치하지 않은 일반고객이 지불하게 됨.

○ 역송수수료가 부과될 경우, 수수료를 최소화하고 싶은 유인이 발생함. 이를 위해서는 필요한 전력사용을 태양광 발전이 이뤄지는 시간대로 옮겨 자가소비를 늘리는 행동변화가 요구됨.

- 순 사용전력량이 동일하더라도 태양광 발전이 이뤄지는 시간의 역송을 최소화 하면 역송수수료를 절감할 수 있음.

□ 기본요금 부과 기준의 정상화

○ 주택용 태양광을 설치하여 상계제도에 참여하고 있는 고객의 전력사용요금 기준은 수전량에서 역송량을 뺀 순 사용량을 기준¹⁶⁾으로 함.

- 현재의 부과 기준에서는 아무리 많은 수전량이 있어도 역송량이 높으면 고정 비용의 회수는 사실상 불가능

○ 기본요금의 부과기준을 수전량이 아니라 수전량과 역송량을 합한 망전송량을 기준으로 한다면 역시 고정비용의 적절한 회수가 가능

- 앞서 제시한 역송수수료를 부과하는 대신 기본요금의 기준을 확대하는 것으로 동일한 고정비용 회수의 효과와 자가소비를 증진시킬 수 있는 유인을 제공할 수 있음.

- 자가소비하는 전력은 수전에서도 제외되고 역송에서도 제외되기 때문에 직접 소비할 유인이 역송수수료를 부과하는 경우보다 상대적으로 더 클 수 있음.¹⁷⁾

16) 계약상에는 상계거래고객들의 기본요금 기준을 수전량으로 하는 것으로 명시되고 있으나, 실제로는 태양광 확산이라는 명목 하에 이러한 조항이 유보되어 상계후 순 사용량을 기준으로 기본요금이 부과되고 있다.

17) 이는 역송수수료와 기본요금의 요율에 따라 달라질 수 있다.

2. 역송요금조정

□ 전력소매요금으로 역송전력을 보상하는 상계제도를 정책적으로 유지할 필요가 없어지면, 역송에 대한 별도의 구매단가가 선정이 필요

○ 근본적으로 태양광 보급에 대한 지원이 과연 필요한 것인지의 정확한 가치 판단이 필요함.

- 해외사례를 통해 나타난 상계제도의 개선방안은 지역에 따라 상이하였으나, 공통적인 고려사항은 역송에 대한 가치산정임.

- 해외에서 상계제도를 개선하고 있는 것는 역송에 대한 가치가 전기요금보다 낮아지고 있음을 의미함.

□ LVOE/LCOE 비교연구를 통해 태양광 보급 지원 여부에 대한 판단이 필요함.

○ VOS의 주요 특징은 기존 전력산업에서 일반적으로 활용되는 균등화발전비용 (LCOE) 방식이 아닌 균등화발전가치(LVOE) 방식¹⁸⁾을 활용하는 점임.

경제성 및 지원수단의

필요성

LVOE < LCOE

→ VOS요금 : 분산형 태양광 설치비용의 경제적 복구 어려움

→ 추가적인 지원(유인)수단 필요 (Price-support market) LVOE ≈ LCOE

→ VOS요금 : 분산형 태양광 설치비용의 경제적 복구 가능

→ 약간의 지원(유인)수단 필요 (Transitional market) LVOE ≥ LCOE

→ VOS요금: 분산형 태양광 설치비용을 충분히 복구 가능

→ 지원(유인)수단 불필요 (Price-competitive market) 출처: Taylor et al.(2015) 저자 재작성

<표 7> LVOE와 LCOE 비교분석

18) LVOE는 전기요금의 시장가격에 기초하여 산정되는데, 국내의 경우 전기요금이 시장에 의해 형성되지 않고 정책적으로 억제되어 있어 가격에 근거한 결과가 경제적인 근거가 되기 어렵다는 반박도 가능

- 텍사스의 경우 VOST를 적용하면서 태양광의 가치를 평가하고 있음.

- 하와이의 CGS에서는 이미 소매단가의 절반수준으로 역송전력의 보상단가가 적용됨.

○ 역송요금의 조정은 일정 시점부터 조정된 요금을 적용하는 시점의 관점, 혹은 용량의 관점에서 계통피크의 일정 비율로 등록을 제한하는 등록상한을 두고 단계적으로 조정이 가능함.

3. 자가소비 유도

□ 낮 시간에 태양광을 통해 발전된 전력을 계통을 통해서 역송하지 않고 자가소비 하도록 유도할 수 있는 방법 중의 하나는 계시별 요금제의 도입임.

○ 태양광 보급이 확대될 경우 낮 시간의 역송으로 인한 덕커브, 일몰시간대의 발전량 증가 등의 이슈가 발생 가능함.

- 이러한 이슈들을 방지하기 위한 방법 중에 하나는 낮 시간에 태양광을 통해 발전된 전력을 계통을 통해서 역송하지 않고 자가소비하는 것임.

○ 낮 시간의 역송에 대한 보상의 수준이 사용하는 전기요금보다 낮은 경우, 태양광을 통해 발전된 전력을 최대한 자가소비하여 수전전력량을 절약하는 것이 태양광 설치고객에게는 가장 합리적인 선택

- 현재 우리나라의 시스템부하 패턴에 따른 계시별 요금제는 증가하는 태양광 보급에 알맞은 설계구조는 아님.

□ ESS의 설치라는 물리적인 방법을 통해 태양광 보급 확대로 인해 야기될 수 있는 문제점 해결이 가능

○ 일반적으로 태양광의 설치를 위해서는 지역 배전상황, 변압기의 변동성자원 허용량 등 다양한 요소를 고려하여야 함.

○ 그러나 ESS가 설치되면 잉여발전전력을 역송하지 않고 저장하며, 필요시에만 전력을 공급받게 되어 자연스럽게 자가소비가 유도됨.

- 하와이의 CSS(Customer self-supply) 프로그램과 같이 계통에 연계되지 않는 태양광+ESS의 설치가 대표적인 예 임.

- 단, ESS설치에 대한 경제성이 충분히 확보되지 않았다면 이에 대한 설치 지원이 필요하게 되는데, 설치 지원에 대한 재원마련이 필요하다는 것이 단점이 라고 볼 수 있음.

4. 스마트 전력거래

□ ESS와 같은 고비용의 장치가 사용된다면, 단방향이 아니라 양방향 시스템으로 활용을 통해 새로운 가치를 창출할 수 있음.

○ 시간대에 따라 다른 요금을 적용하는 계시별 역송요금제에 대응하여 전력을 역송을 제어할 수 있음.

- 하와이 Smart export 프로그램은 낮 시간에는 역송에 대한 보상을 하지 않지만, 피크시간의 역송에 대해서는 높은 단가로 역송을 보상하고 있음.

○ 스마트 전력거래, 즉 자동화된 시스템을 통해 계통부하를 보조하면서 수익을 창출하는 수요반응자원으로까지의 활용을 고려해 볼 수 있음.

- ESS를 태양광 충전용과 전력수요관리용(DR)으로 복합 활용하는 모델이 검토되고 있을 정도로 ESS의 활용에 대한 관심은 늘어나고 있음.

- 복합 활용모델은 계시별 역송요금제의 활용에서 나타날 수 있는 저녁 시간의 수전 전력 발생 가능성도 줄이면서, 수요관리자원으로서 응동 보상금으로 수익을 창출 할 수 있는 수단이 되기 때문에 가장 능동적인 주택용 태양광의 모델임.

- 국내에서는 삼성과 LG와 같은 대기업의 ESS가 주로 보급이 되기 때문에, 원격 제어가 가능한 IOT가 설치된 ESS를 상품화되는 것에 경쟁력을 지님.

< 참고자료 >

1. 참고문헌

정윤경 (2013), 태양광 산업 및 모듈가격 전망과 대내외 대응전략 연구, 기본연구 보고서 13-21, 에너지경제연구원

California Public Utilities Commission, Decision Adopting Successor to Net Energy Metering Tariff(Decision 16-10-044), 2016

City of Austin, City of Austin Fiscal Year 2019 Electricity Tariff, 2019

Hawaiian Public Utilities Commission, Net Energy Metering Status Report, 2015 IRENA, Renewable power generation costs in 2018, 2019

Lee, Mina., The Price of Korean Photovoltaic Technology and the Impact of R&D, J. Environ. Stud., 2(2): 1-10., 2016

NREL, Cost-Reduction Roadmap for Residential Solar Photovoltaics (PV), 2017- 2030, 2018

Rabago, K. R., Designing Austin Energy’s Solar Tariff Using a Distributed PV Value Calculator, 2012

Smart Electric Power Alliance, 2019 Utility Energy Storage Market Snapshot, 2019

Taylor et al., Value of Solar: Program Design and Implementation Considerations, 2015

https://www.civicsolar.com/article/future-net-metering 접속일자 2019.06.11

https://www.cpuc.ca.gov/General.aspx?id=3800(접속일자: 2019.02.08.) https://www.hawaiianelectric.com/(접속일자 2019.06.11.)

https://www.pge.com/, 접속일자 2019.3.10.

https://www.pv-tech.org/news/net-metering-industry-slams-california-transmission-grid-o perators-economic,(접속일자 2019.07.22.)

개선방향 연구

2020년 3월 31일 인쇄 2020년 3월 31일 발행 저 자 이 태 의 발행인 조 용 성

발행처 에너지경제연구원

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