이 상 준
비상용 자가발전기를 이용한 전력수요관리 방안 연구
수시연구보고서 14-04
수시 14-04면지 2014.8.22 2:39 PM 페이지1
참여연구진
연구책임자 : 초청연구원 이상준
차례 i
제목 차례
제1장 서 론 ··· 1제2장 비상발전기 현황 및 활용 실태 ··· 3
1. 비상발전기 보유 현황··· 3
2. 비상발전기 전력 피크절감 활용 실태··· 6
제3장 비상발전기의 수요관리 활용 가능성 ··· 9
1. 비상발전기 활용 전력 수요관리 SWOT 분석··· 9
가. 비상발전기 활용 전력 수요관리의 강점(Strength) ··· 10
나. 비상발전기 활용 전력 수요관리의 약점(Weakness) ··· 15
다. 비상발전기 활용 전력 수요관리의 기회(Opportunity) ··· 18
라. 비상발전기 활용 전력 수요관리의 위협(Threat) ··· 21
2. 비상발전기 활용 전력 수요관리의 경제성··· 23
가. 주요 가정··· 25
나. 분석 결과··· 27
3. 비상발전기 활용 전력 수요관리의 국내외 사례··· 29
가. 해외 사례··· 29
나. 국내 사례··· 32
제4장 시사점 및 결론 ··· 33
1. 연구결과의 시사점 및 정책제언··· 33
2. 결론 및 향후 과제··· 36
참고문헌 ··· 39
차례 iii
표 차례
<표 2-1> 비상발전기 설치근거··· 4<표 2-2> 전국 비상발전기 보유 현황··· 5
<표 2-3> 공공기관 및 민간 비상발전기 가동실적(2012~2013) ··· 7
<표 3-1> 비상발전기 활용 전력 수요관리의 SWOT ··· 10
<표 3-2> 비상발전기 수요관리 잠재량··· 12
그림 차례
[그림 3-1] VPP에 결합되는 비상발전기 수량에 따른 순현재가치 (NPV) ··· 28
제1장 서론 1
제1장 서 론
○ 매년 전력수요의 가파른 상승에 따라 발전설비 확장으로 대표 되는 공급중심 정책의 한계에 대한 인식이 확산
– 공급능력 부족으로 ‘11년 9월 순환정전 사태 이후 전력수요 가 집중되는 여름과 겨울을 중심으로 전력수급 위기상황이 지속적으로 반복
○ 공급중심 정책의 한계를 극복할 수 있는 다양한 정책 대안에 대한 논의가 활발하였으며 정부도 에너지 정책의 방향을 수요 관리로 전환
– 제2차 에너지기본계획 수립을 통해 공급중심 에너지 정책에 서 “에너지 수요관리”로 정책 중심전환(’14.1월)
– ’14년 4월 국회 본회의를 통과한 “전기사업법 일부 개정안”
에서는 수요자원 전력 시장거래의 기틀을 마련하고 수요관 리를 전력수급의 중요한 수단으로 활용할 수 있도록 하였음.
○ 전력수급 위기상황을 타개할 대책으로 비상용 자가발전기(이 하 비상발전기)를 활용하면 발전자원의 부족을 해결할 수 있 다는 여론이 형성
○ 비상발전기는 법령에 의해 일정 규모 이상의 건물에 보유가 의 무화되어 있어 국내에 이미 상당한 용량이 설치되어 있으며 신
규 용량도 지속적으로 증가하고 있어 전력수급 위기 시 적정 예비력 확보에 기여할 수 있는 잠재성이 높다고 평가되고 있음.
○ 외부적으로도 비상발전기를 수요관리 자원으로 활용하는 데에는 가능성뿐만 아니라 여러 장애요인 또한 존재함.
– 대표적으로 2013년 11월 전기요금을 평균 5.4%인상하여 전 력수요의 증가가 둔화되었으며 신규발전기 준공, 정지원전 감소 등으로 전력공급 능력이 지속적으로 개선되어 왔음.
– 한편 원전이나 대형 석탄화력 등 기저발전에서 고장정지 등 과 같은 예측하기 어려운 문제가 발생하여 전력공급이 차질 을 빚을 우려는 상존
– 또한 여름 폭염이나 겨울 한파 등의 이상기후현상이 빈번해 지는 최근 한반도의 기후패턴 변화는 전력 사용의 단기급증 현상의 가능성을 배제할 수 없음을 시사
○ 본 연구는 비상발전기를 활용한 전력 수요관리의 활용방안을 탐구하는 것을 목적으로 비상발전기의 수요관리 활용의 유용성 과 한계점을 분석하고 정책적 시사점을 도출할 것임.
제2장 비상발전기 현황 및 활용 실태 3
제2장 비상발전기 현황 및 활용 실태
1. 비상발전기 보유 현황
○ 비상발전기(비상용 자가발전기)는 전력계통 사고, 일시적 정전 계획, 수전설비 사고 등의 우발적 전력공급의 중단에 대비하여 설치되는 자가발전 설비1)
○ 비상발전기는 국내 관련 법규에 의해 일정 규모 이상의 건물에 설치가 의무화 되어 있어 수요관리 활용을 위한 인프라가 충분 히 갖춰진 상태임.
○ 비상발전기의 설치에 대한 규정을 살펴보면 비상발전기는 건축 법과 소방법에 의무적으로 설치되도록 규정되어 있음.
– 건축법 시행령에 의무 설치대상으로 명시(예비 전원설비) – 소방방재청 고시에 의무 설치대상으로 명시(비상 전원설비)
○ 전기사업법과 안전보건공단의 KOSHA CODE에는 시설의무에 대한 규정은 존재하지 않으나 비상발전기의 설비에 관한 지침 이 규정
1) 자체 발전설비를 이용 평시에도 전원을 상시 공급하는 설비는 비상용 자가발전과 구분하여 ‘상용 자가발전’으로 구분됨.
– 전기사업법의 전기설비기술기준 제72조에 “예비전원은 상 용전원과 전기적으로 분리되어야” 하는 것으로 규정
– KOSHA CODE 상 ‘비상발전기의 선정 및 설치에 관한 기
술지침’은 “예비전원은 상용전원과 전기적으로 분리하여 설 치하여야” 하며 “발전기 유지보수를 위해 주1회 무부하 상 태에서 30분간 이상의 운전”을 하도록 규정
○ 비상발전기 설치근거는 다음의 <표 2-1>에 정리되어 있음.
<표 2-1> 비상발전기 설치근거
법규/기준 내 용
전기사업법
○ 시설의무 규정 없음
단, [전기설비기술기준 제72조(비상용 예비전원 시설)]
- 예비전원은 상용전원과 전기적으로 분리되어야 함
건축법 ○ 건축법 시행령에 의무 설치대상(승강기 등) 명시 소방법 ○ 소방방재청 고시에 의무 설치대상(배연, 소방 등) 명시
KOSHA CODE
[비상발전기의 선정 및 설치에 관한 기술지침]
○ 예비전원은 상용전원과 전기적 분리하여 설치
○ 발전기 유지보수를 위해 주1회 무부하 상태에서 30분간 이상의 운전
주: 상용발전기는 설치근거가 없으며 고객의 필요에 의해서 설치되는 것이 보통임 자료: 가천대(2013), 한전(2012)
○ 법령에 의해 설치가 의무화되어 있어 1GW급 원자력발전소 21 기에 상당하는 용량의 비상발전기가 국내에서 설치되어 있는 것으로 파악되고 있음(<표 2-2>).
제2장 비상발전기 현황 및 활용 실태 5
– 국내에는 총 7만여 기의 비상발전기가 설치되어 있어 총 용 량은 2,120만kW 수준
– 구체적으로는 공공기관에 11,076기, 323만kW의 용량이 설 치되어 있으며 민간 부문에는 59,530기, 약 1,797만kW의 용량을 설치되어 있는 것으로 조사되었음.
○ 신규 건물 등의 증설로 인해 비상발전기 설비용량은 지속적으 로 증가하고 있는 추세에 있어 비상발전기 수요관리 활용을 위 한 잠재적 인프라는 계속 증가하고 있다고 볼 수 있음.
– 그러나 이러한 용량이 실제 활용될 수 있는 용량을 나타내 지 않는다는 점은 주지할 필요가 있음.
<표 2-2> 전국 비상발전기 보유 현황
구 분 건수[기] 용량(kW)
공공기관 11,076 3,229,271
민 간 59,530 17,966,952
계 70,606 21,196,223
자료: 한국전기안전공사
2. 비상발전기 전력 피크절감 활용 실태
○ 비상발전기를 활용하여 전력 피크 절감에 대한 논의는 다양하 게 제기되어 왔으나 실제 비상발전기를 전력 피크 시 활용한 경우는 많지 않음.
– 2012년 전력 수급의 위기 후 산업부의 지시에 따라 공공기
관 비상발전기를 중심으로 예비력이 ‘관심’ 단계에 이르렀 을 때 가동2)
– 대표적으로 2013년 여름에 전력수급이 위기상황에 이르렀 을 당시 약 650기 이상의 비상발전기를 동원하여 18만~22 만kW의 예비력을 확보한 실적이 있음.
○ 앞선 실적 중 공공기관의 비상발전기는 500kW 이상의 발전기를 대상으로 650기에 이르는 발전기가 예비력 확보를 위해 가동되 었으나 민간 부문의 비상발전기는 약 50기만이 가동되었음.
– 민간 부문의 경우 한국전기안전공사와 “전기안전 에버파트 너쉽(Ever Partnership)“3)을 맺고 있는 833개의 기업 중 50 여개 기업이 참여하여 참여율이 약 6%의 수준으로 미흡한 것으로 나타남.
2) ‘관심’단계는 전력수급 경보의 두 번째 단계로 예비전력이 400만kW 이하로 떨
어진 상태가 20분 이상 지속되거나 순간 예비전력이 350만kW로 떨어졌을 때 발령되며 대용량 수용가에 대한 절전규제나 공공기관의 비상발전기를 가동을 통 하여 수급을 조절하게 되는 단계임.
3) “전기안전 Ever Partnership”은 한국전기안전공사와 민간기업간의 전기안전협약 으로 효율적인 안전관리로 설비의 안전화 도모하고 전기설비의 위험사항 발생 시 응급조치 요청에 대한 기술지원 등의 전기안전에 관한 지원과 협조를 포함하 는 협약
제2장 비상발전기 현황 및 활용 실태 7
<표 2-3> 공공기관 및 민간 비상발전기 가동실적(2012~2013)
횟수 가동일 가동지시(산업부, 전력거래소)
가동 대수 (대)
예비력 확보 용량 (kW)
1 2012. 6.21 정전대비 위기대응훈련에 따른
가동지시 283 -
2 2012.12.11 ‘관심’단계 발령으로 가동지시 42 7,421
3 2012.12.12 ‘관심’단계 발령으로 가동지시 51 16,876
소 계 376 24,297
1 2013. 1.10 정전대비 위기대응훈련에 따른
가동지시 450 89,134
2 2013. 6. 4 ‘관심’단계 발령으로 가동지시 41 9,057
3 2013. 6. 5 ‘관심’단계 발령으로 가동지시 88 27,746
4 2013. 8. 9 ‘관심’단계 발령으로 가동지시 291 90,500
5 2013. 8.12 ‘관심’단계 발령으로 가동지시 669 182,263
6 2013. 8.21 ‘관심’단계 발령으로 가동지시 646 218,103
7 2013. 8.22 ‘관심’단계 발령으로 가동지시 672 221,575
소 계 2,857 838,378
합계 총 10회 3,233 862,675
자료: 한국전기안전공사
○ 비상발전기를 활용하여 피크 부하를 저감하는 것에 대한 잠재 성은 높으나 실제 활용의 가능성과는 괴리가 있는 것이 사실임.
– 한전(2012)에서는 1,000kW이상 자가 발전기(상용 발전기 포함) 보유 고객을 대상으로 하계 피크시간 대 운전가능 여 부를 조사한 결과 수요감축 가능량이 290MW로 나타났으
나 시범운영을 위해 실제 가동 요청 시 52MW만 가동되어 조사결과와 상당한 차이가 발생
○ 분산된 자원을 통합하여 관리 및 운영이 가능한 시스템 또는 제도적 기반이 조성되어야 할 필요성이 제기됨.
– 전력 피크 시 즉흥적으로 개별 비상발전기를 가동하도록 유 도할 경우 전체적으로 절감 가능한 총량을 예측하기 어렵기 때문에 안정적인 예비력 확보가 불가능
○ 비상발전기를 전력 수요관리에 활용하기 위해서는 비상발전기 활용을 촉진할 수 있는 수요관리 프로그램과 같은 제도적 기반 과 분산되어 있는 비상발전기 자원을 통합적으로 운영할 수 있 는 기술플랫폼이 요구된다고 할 수 있음.
– 현재 비상발전기 자원을 활용하여 참여할 수 있는 수요관리 프로그램의 예로 ‘주간예고 수요조정제도’나 ‘지능형 DR 프 로그램’ 등이 있음.
– 비상발전기 자원을 통합하여 운영할 있는 기술플랫폼으로는 가상발전소(이하 VPP: virtual power plant)4)를 예로 들 수 있음.
4) VPP는 신재생에너지, 전력저장장치(ESS), 비상발전기 등 분산되어 있는 다양한
에너지자원을 ICT(정보통신기술)로 통합하여 관리 및 운영하며 전력시장에서 입 찰할 수 있는 가상의 발전소를 의미
제3장 비상발전기의 수요관리 활용 가능성 9
제3장 비상발전기의 수요관리 활용 가능성
1. 비상발전기 활용 전력 수요관리 SWOT 분석
○ SWOT분석은 통상적으로 기업의 내부 환경과 외부 환경을 탐
색하여 강점(strength), 약점(weakness), 기회(opportunity), 위협 (threat)의 요소를 분석하고 이를 바탕으로 경영 전략을 수립하 는 기법을 의미
– 강점과 약점은 기업의 내부 환경 차원에서의 요소이며 기회 와 위협은 기업의 외부 환경의 요소로 구분
– 기업이 직면하고 있는 내 외부 환경 요소를 일목요연하게 정리하여 쉽게 이해될 수 있기 때문에 활용범위가 넓음.
○ 본 절에서는 SWOT분석을 적용, 비상발전기를 활용한 전력 수 요관리의 가능성에 대해서 분석하였음.
– 비상발전기를 활용한 전력 수요관리의 비즈니스 모델을 창 출하려고 하는 사업자의 관점에서 SWOT분석을 시도 – 따라서 비즈니스 모델 창출을 위한 전략을 수립한다고 가정
하고 잠정적인 사업자가 직면하고 있는 내 외부 환경을 정 리하고 있음.
– 비상발전기를 활용한 전력 수요관리의 비즈니스 모델에 적용 할 수 있는 SWOT요소는 다음의 표와 같이 정리될 수 있음.
<표 3-1> 비상발전기 활용 전력 수요관리의 SWOT
Strength Weakness
▪ 충분한 비상발전기 인프라
▪ 지속적 자원 증가
▪ 급전성 및 신뢰성 확보 가능
▪ 수용가 편의성
▪ 높은 개조, 연료비용
▪ 수용가 참여 인센티브 설계 要 - 전력요금 체계 한계 - 소음, 매연 등 외부효과
Opportunity Threat
▪ 전력 수요관리로 정책중심 전환
▪ 기저발전 문제발생 가능성 상존
▪ 이상기후 등 일시 수요급증
▪ 공급능력 증가와 수요증가 둔화
▪ 수요관리 시장의 불확실성
▪ 환경규제 가능성
가. 비상발전기 활용 전력 수요관리의 강점(Strength)
1) 충분한 비상발전기 인프라
○ 비상발전기를 전력 수요관리에 활용할 경우, 가장 중요하게 대 두되는 강점은 충분한 비상발전기 인프라라고 할 수 있음.
– 2013년 말 기준, 전국에 설치되어 있는 비상발전기 용량은
21GW 이상으로 피크부하 저감에 사용될 수 있는 충분한
인프라라고 볼 수 있음.
○ 비상발전기 인프라는 충분하나 실제 전력 피크 저감에 활용될 수 있는 비상발전기의 잠재량은 전체 인프라에 비해 상당히 작 다고 보아야 함.
제3장 비상발전기의 수요관리 활용 가능성 11
– 전체 비상발전기 인프라 중 실제 피크 저감에 활용가능한 비상발전기 용량은 비상발전기의 기술적 특성이나 개별 용 량 등의 요소에 의해 결정되므로 기 설치된 비상발전기에 대한 실태 조사를 통해 파악하여야 함.
○ 한전(2012)에서는 비상발전기 수요관리 잠재량을 500kW 이상 의 비상발전기를 대상으로 분석한 결과, 약 2,246MW의 용량 이 활용에 용이할 것으로 추정(2012년 11월 11일 기준) – 고압발전기(3.3kV 이상)의 개조 비용이 저압발전기(440kV
이하)에 비하여 상당히 높다는 점을 고려 저압발전기만을 대상으로 조사5)
– 수요관리 잠재량: 설비용량 X 비상발전기 부하율(50%) – 저압발전기 100% 개조 시 3,272MW, 주택용 저압발전기를
제외할 경우 2,246MW의 잠재량이 있을 것으로 추정
○ 한편, 가천대(2013)에서는 150kW 이상의 비상발전기를 대상으로 수요관리 잠재량을 추정한 결과, 부하재배치를 고려하지 않을 경우 6,535MW의 잠재량이 있을 것으로 계산
– 부하재배치를 포함할 경우, 추가적인 투자비용이 소요되나 10,120MW까지 잠재량의 확대가 가능
– 한전(2012)의 연구와는 달리 150kW 이상의 비상발전기도 자원화가 가능할 것으로 판단
5) 한전(2012)에서는 비상발전기를 폐쇄형 ATS (CTTS)로 개조 시, 고압발전기는 MW 당 2억원, 저압발전기는 MW당 1억원의 개조비용이 소요되는 것으로 나타나 고 압발전기 활용에는 상당한 제약이 있을 것으로 가정하였음.
– 반면 개조비용이 적게 소요되는 저압발전기만을 잠재량에 고려한 점은 한전(2012)의 연구와 공통점임.
<표 3-2> 비상발전기 수요관리 잠재량
구 분 수요관리 잠재량(MW)
한전(2012) 2,246 ~ 3,272 (A)
가천대(2013) 6,535~ 10,120 (B) A: 주택용 저압발전기 포함과 미포함의 경우로 구분
B: 부하재배치 포함과 미포함의 경우로 구분
○ 앞서 제시한 잠재량 추정 결과는 보수적인 추정량 기준으로 실제 활용 가능한 비상발전기의 잠재량도 상당한 수준으로 평 가할 수 있음.
– 또한 이들 연구가 조사한 시기 이후에도 다수의 비상발전기 가 신규 설치되었다는 점을 감안하면 잠재량은 더욱 확대되 었을 것으로 예상됨.
○ 결국 잠재량의 관점에서 비상발전기를 전력 피크부하 저감에 활용하는 것은 충분한 여력이 있다고 판단됨.
– 가장 보수적인 잠재량의 10%만 적절히 활용한다고 가정하 여도 약 224MW의 예비력이 확보되어 2013년 하계 전력수 급 ‘관심’ 단계에서 비상발전기를 가동하여 확보하였던 예 비력의 최대값(222MW)을 초과하는 수준
제3장 비상발전기의 수요관리 활용 가능성 13
2) 지속적 자원 증가
○ 법령에 의해 설치가 의무화되어 있기 때문에 신규 건물의 증설 등으로 비상발전기 인프라는 지속적으로 증가하고 있는 추세 – 한전(2012)과 가천대(2013)에 제시되고 있는 2012년 말 기준
전국 비상발전기 설치대수는 약 62천기이고 설치용량은 약 19.3GW 수준임.
– 2013년 말 기준 설치대수는 71천기, 설치용량은 21.2GW로
증가하여 1년 동안 각각 14.5%, 9.7% 증가한 것으로 나타남.
○ 비상발전기 자원의 지속적 증가 추세를 통해 수요관리 자원으 로서 잠재량도 증가하고 있다고 유추 가능
– 비상발전기 자원의 활용가능성은 지속적으로 확장되고 있다 고 볼 수 있음.
○ 비상발전기 자원의 증가가 수요관리 잠재량의 증가로 연결된다 고 볼 수는 있으나 실제 잠재량의 증가는 자원의 증가 보다는 크지 않다고 판단됨.
– 앞서 살펴본 바와 같이 비상발전기 자원이 수요관리 잠재량 으로 연결되기 위해서는 용량, 부하율, 발전기의 특성과 같 은 다양한 요소에 의해 결정됨.
– 현행의 법령상으로는 비상발전기 설치규정에 비상발전기가 수요관리 자원으로서 기능하기 위한 규정이 없기 때문에 자 원의 증가가 수요관리 잠재량의 증가를 직접적으로 견인하 지 못한다는 한계
– 향후 신축 건물 중 일정 규모 이상에 비상발전기가 수요관 리 자원으로 활용될 수 있는 기반 체제 구축을 의무화하는 방안 등을 도입하면 잠재량 확보를 촉진할 수 있을 것임.
3) 급전성 및 신뢰성 확보 가능
○ 비상발전기는 통상적으로 수요관리의 도구로 활용되기는 하지 만 공급자원의 성격을 가지고 있음.
– 에너지 사용 조정을 통한 절감과는 달리 발전기로서 직접 전력을 생산하여 계통부하를 저감할 수 있다는 특성을 가지 고 있음.
○ 비상발전기의 공급자원적 성격은 다른 수요관리 수단과는 달리 즉시 공급력 확보에 장점을 가지고 있음.
– 비상발전기 활용을 위한 대안으로 제시되고 있는 VPP의 경우 스마트그리드 기술을 이용해 다양한 부하조정 프로그램 참 여가 가능하며 1시간 이내에 수요 감축이 가능한 지능형 수 요관리6) 자원으로서의 가능성 또한 제공함.
– VPP로 비상발전기 자원을 통합할 경우 예비력 확보량을 구
체적으로 파악할 수 있으며 급전지시에 즉각 반응하는 급전 성도 확보가능
6) 지능형 수요관리는 스마트계량기(Advanced Metering Infrastructure: AMI), 에너 지관리시스템(Energy Management System: EMS) 등 스마트그리드 기술을 이용,
1시간 이내(30분전 지시+30분이내 이행) 감축시스템을 구축하는 것을 의미
제3장 비상발전기의 수요관리 활용 가능성 15
– 따라서 비상발전기를 활용한 VPP는 다른 수요관리 자원에 비해 수요관리의 신뢰성 측면에서 높은 평가를 받을 수 있음.
4) 수용가 편의성
○ 비상발전기를 활용하는 수요관리는 다른 수요관리 수단과는 달 리 수용가의 전력사용에 직접적인 영향을 미치지 않은 상태에서 운영이 가능
– 통상적인 수요관리 수단은 수용가의 측면에서 전력 사용의 절감 또는 조정이 필수적으로 요구됨.
– 기본적으로 수용가가 전력 사용을 절감하려는 개별적인 노 력이 필요하기 때문에 수용가는 이에 수반되는 경제적 비용 을 감수하고 이러한 절감에 대한 보상을 받게 되는 것임.
– 비상발전기는 직접 전력을 공급하는 공급자원의 성격을 가 지고 있기 때문에 수용가의 전력사용에 직접적인 영향을 미 치지 않은 상태에서 수요관리의 자원으로서 기능할 수 있음.
○ 직접적인 전력사용 절감과는 무관하나 비상발전기 활용에 따른 수용가의 불편이 수반되는 부분이 없는 것은 아님.
나. 비상발전기 활용 전력 수요관리의 약점(Weakness)
1) 높은 개조 및 연료비용
○ 국내에 설치된 비상발전기는 대부분 개방형 ATS(Automatic Transfer Switch)를 구비하고 있기 때문에 부하 절체 시 일시정
전이 발생하므로 수용가 입장에서는 비상발전기를 수요관리에 활용할 경우 정전에 따른 부담이 발생
– 병원은 일시 정전에 따른 환자 등의 위험, 제조업계는 제품 품질에의 영향, 오피스빌딩 등은 다수 회사 입주로 일시정 전에 따른 민원발생 등 다양한 이유로 비상발전기 운전에 따른 일시정전은 수용가가 감당할 수 있는 요소로 보기에는 무리
– 이에 따라 부하 절체에 따라서 정전이 발생하지 않는 폐쇄 형 ATS(Closed Transition Transfer Switch: CTTS)로의 개 조가 필수적
– 이상준(2014)에서는 CTTS개조비가 1,000kW 비상발전기를 기준으로 약 1억 원으로, 개조를 위한 설비투자비가 상당히 높으므로 비상발전기 활용을 위해 수용가가 감당할 수 있는 수준이 아님을 지적
○ 대부분의 비상발전기의 연료탱크 용량이 제한적이고 디젤을 연 료로 사용하는 발전기의 경우는 연료비의 부담이 상당
– 비상발전기의 상시 수요관리 자원으로 활용하기 위해서는 디젤과 가스를 혼용할 수 있는 혼소시스템의 설치도 필요할 것으로 예상되나 1,000kW 비상발전기를 기준으로 약 1.4억 원으로 혼소개조를 위한 설비투자비가 상당히 높음(이상준, 2014).
– 발전기 가동 중 엔진 내부에 불순물 침전으로 엔진정지 등의 고장 우려도 있음.
제3장 비상발전기의 수요관리 활용 가능성 17
2) 수용가 참여 인센티브 설계의 어려움
○ 비상발전기는 평시에는 사용되지 않는 유휴자원이기 때문에 개 조비용에 대한 부담을 제외할 경우 연료비용 등 운영비용 이상 의 인센티브가 제공된다면 수용가가 자가의 비상발전기를 수요 관리에 참여시킬 것이라고 직관적으로 예상할 수 있음.
○ 실질적으로는 수용가가 자가의 비상발전기를 수요관리에 참여 시키기 위해서는 운영비용 이상을 상당히 초과하는 인센티브가 필요
– 현재의 전기요금 체계에서는 비상발전기를 운전하여 전기요 금을 절약하는 방식으로 개별 운전이 가능하나 실질적으로 연료비를 감당하기 어려운 수준
– 비상발전기를 운전할 경우 발생되는 소음이나 매연도 개별 수용가 입장에서는 부담
○ 한전(2012)의 조사에서는 비상발전기 수용가의 특성에 따라 비 상발전기 활용에 대한 다양한 한계가 제시되고 있음.
– 병원이나 공공기관은 업종의 특수성으로 비상발전기 활용을 위한 한계가 있음이 조사되었으며 비상발전기의 설비 노후 화, 설비용량 부족, 비상전원 부재 등의 기술적 요인도 비상 발전기 활용에 장애요인인 것으로 조사
– 가천대(2013)에서는 비상발전기를 피크절감에 활용할 경우 지급될 보조금 예상금액이 평균 6,944원/kWh로 조사되어
수전단가 약 150원/kWh에 비해 약 46배 높은 금액을 기대 하고 있는 것으로 나타남.
○ 비상발전기를 수요관리에 적절히 활용하기 위해서는 수용가 참 여를 유도하기 위한 적절한 인센티브를 설계하여야 할 필요성 이 높으나 다양한 특성을 가진 수용가의 존재를 감안하면 상당 히 정교한 작업이 필요할 것으로 예상
– 이상준(2014)에서는 수용가의 지불의사(willingness to pay:
WTP) 또는 수용의사(willingness to accept: WTA)를 금전 적으로 계측하는 방법으로 설문조사를 응용한 진술선호법 (stated preference methods)을 적용하여 수용가의 참여의사 를 추정하여야 할 필요성을 제기
– 진술선호법을 통해 수용가의 참여를 유도할 수 있는 프로그 램이나 보조금 등에 대한 정보를 확보 가능
– 소음이나 매연 등 환경비용에 대한 정보도 추가하여 분석할 수 있음.
다. 비상발전기 활용 전력 수요관리의 기회(Opportunity)
1) 전력 수요관리로 정책중심 전환
○ 정부가 에너지 정책의 방향을 수요관리로 전환함에 따라 수요 관리 시장의 성장 가능성이 높은 상황으로 비상발전기를 활용 한 수요관리의 시장성도 확장되고 있다고 볼 수 있음.
– 제2차 에너지기본계획 수립을 통해 공급중심 에너지 정책에 서 “에너지 수요관리”로 정책 중심전환(’14.1월)
제3장 비상발전기의 수요관리 활용 가능성 19
– ’14년 4월 국회 본회의를 통과한 “전기사업법 일부 개정안”
에서는 수요자원 전력 시장거래의 기틀을 마련하고 수요관 리를 전력수급의 중요한 수단으로 활용할 수 있도록 하였음.
○ 제6차 전력수급기본계획7)에서는 계절별 시간대별 요금과 전압 별 요금 체계의 도입 등 전기요금 체계의 개선을 통해 전력 수 요관리의 의지 천명
– 계절별 시간대별 요금은 개별 전기소비자의 특성과 전력수 급 안정 필요성을 고려한 다양한 형태의 선택형 요금 개발 및 적용을 의미하여 수요관리의 시장성을 높이는 방향임.
– 전압별 요금체계는 현행 용도별 요금체계를 원가에 기반한 전압별 요금체계로 단순화하는 것임.
○ 제6차 전력수급기본계획에서는 스마트그리드 확산을 통해 지능형 수요관리의 확대와 이를 위한 지능형 수요관리 사업 육성방안 실행을 추진하기로 하였음.
– 지능형 수요관리 확대를 통해 AMI 및 ESS 보급 등의 인 프라를 확충하고 지능형 수요관리 사업 육성방안 실행을 통해 지능형 수요관리를 전문적으로 수행하는 수요관리사업 자의 적극 육성 및 기획 평가 추진체계 마련을 추진
7) 현재 수립중인 제7차 전력수급기본계획에서도 여기서 제시된 기본 방향은 유지 될 것으로 예상
2) 기저발전 문제발생 가능성 상존
○ 현재 정지원전 감소 등으로 전력공급 능력이 개선되었으나 원 전이나 대형 석탄화력 등 기저발전에서 고장정지 등과 같은 예 측하기 어려운 문제가 발생하여 전력공급이 차질을 빚을 우려 는 상존
– 장기가동, 고장빈도 높은 발전소와 대형발전소 송전선로 등 에서 돌발적 문제가 발생할 가능성도 무시할 수는 없음.
– 정부는 2014년 여름철 호남화력, 영동화력, 안동복합, 별내 열병합 등 장기가동 중인 발전소와 월성, 고리, 태안, 보령 등 대형발전소 송전선로 특별점검을 통해 공급자원의 안정 성을 확보하기 위해 노력(산업통상자원부, 2014)
3) 이상기후 등 일시 수요급증 가능성
○ 기후변화는 일반적으로 기온의 장기적 상승추세로 인식되나 최 근에는 여름 폭염이나 겨울 한파 등 이상기후현상에 대한 관심 이 높아지고 있음.
– 기후변화에 따라 폭염이나 혹서와 같은 이상기후현상의 발 생빈도도 증가하고 있으며 발생하는 이상기후현상의 강도 (magnitude) 또한 높아지고 있음.
○ 최근 한반도의 기후패턴 변화도 폭염과 혹서 등 이상기후현상 의 증가를 보여주고 있으며 이에 따른 전력 사용의 단기급증 현상의 가능성도 배제할 수 없음.
제3장 비상발전기의 수요관리 활용 가능성 21
– 이상기후현상 등으로 전력수요가 단기적으로 상승할 때는 분 단위로 수십만 kW의 수요가 치솟는 것으로 알려져 있으 나 빠른 시간 안에 전원 투입이 가능한 자원은 한정적 – 첨두부하 중 전원 투입이 가장 빠른 양수발전소는 3분 정도
이고 원전이나 석탄화력 등은 급전가능하지 않으나 효율적으 로 활용될 경우 비상발전기는 30초 정도에 전원 투입이 가능 – 비상발전기는 이상기후현상 등으로 인한 수요급증이나 기저 발전에서 문제 발생 시 즉시 공급능력을 갖춘 예비력으로 활용할 수 있음.
라. 비상발전기 활용 전력 수요관리의 위협(Threat)
1) 공급능력 증가와 수요증가 둔화
○ 2014년 현재 최대 공급능력은 신규발전기 준공, 정지원전 감소
등으로 2013년 여름대비 약 650만kW 증가한 8,450만kW 수준 으로 전망되고 있음(산업통상자원부, 2014).
– 대표적으로 신규준공된 9기에서 437만kW, 정지원전이 5기 에서 2기로 감소하여 271만kW가 확보되었음.
– 피크 시 최대전력수요는 2013년 여름대비 약 100만kW 감 소한 7,900만kW 수준으로 예측되어 피크 시에도 예비력은
500만kW 이상을 유지할 것으로 전망
– 2014년 하반기에는 신규발전기 준공 등으로 공급능력이 9
천만kW에 도달하여 전력수급이 한층 안정될 것으로 예상
․ 2014년 하반기 중 영흥#6(87만kW), 안산복합(83만kW),
평택2복합(32만kW), 포천복합#2(73만kW), 포스코복합#8 (38만kW), 동두천복합#1～2(172만kW) 등 485만kW 신규 발전기 준공 예정
– 전반적으로 2013년 대비 전력수급 상황이 개선되어 비상발 전기 활용의 필요성이 급격히 저하하였다고 평가할 수 있음.
○ 한편, 2013년 11월 전기요금을 평균 5.4% 인상한 이후 전력 수요의 증가가 둔화된 것으로 관찰되고 있음.
– 구체적으로 전기요금의 인상은 주택용 2.6%, 일반용(상업) 5.8%, 산업용 6.4%이었음.
– 전기요금 인상에 따라 수요증가가 둔화된 것으로 나타나고 있으나 일시적인 현상인지 장기적으로 수요증가가 둔화될 것인지에 대해서는 판단을 내릴 수 없는 시점임.
– 정확한 현상을 판단하기 위해서는 향후 전력수요의 추이를 지속적으로 주시하여야 할 필요성이 있으나 현재 수요의 추 이로는 비상발전기 활용의 필요성이 낮아진 것이 사실임.
2) 수요관리 시장의 불확실성
○ 비상발전기의 활용을 위한 규제 및 제도에 대한 불확실성이 높 아 활용을 위한 기반이 마련되어 있지 못함.
– 현재 비상발전기 운영과 관련한 제도적 장치가 명확하지 않 은 상태로 적극적으로 활용하기 위한 의지가 미약
– 비상발전기는 장기적인 활용을 통해서만 경제성을 갖출 수 있는 구조이나 앞서 논의한 대로 현재 전력 수급상황은 비 상발전기 활용의 필요성이 매우 낮아진 상태임.
제3장 비상발전기의 수요관리 활용 가능성 23
○ 비상발전기 활용을 위한 정형화된 시장 및 비즈니스 모델도 불 명확한 상황임.
– 비상발전기가 참여할 수 있는 시장에 대한 명확한 범위 및 방향이 존재하지 않아 비상발전기를 활용하여 창출할 수 있 는 비즈니스 모델의 불확실성 또한 높은 상황
3) 환경규제 가능성
○ 현행 대기환경보전법 에서는 120kW 이상 발전용 설비에 대 해서는 대기오염시설로 분류하고 있으나 도서지방용, 수송용, 비상용은 제외
– 대기오염시설 분류 시 배출가스 처리 설비를 필요로 하므로 수요관리에 비상발전기 활용 확대 시, 환경 규제의 대상이 될 수 있는 소지가 있음.
– 미국의 경우 비상발전기 가동은 대기배출법에 의한 규제대 상이나 수요반응 사업 활성화를 위해 연간 최대 100시간 가 동을 허용하고 있음.
2. 비상발전기 활용 전력 수요관리의 경제성
○ 비상발전기를 활용할 수 있는 가장 유력한 방식은 정보통신기 술(ICT)을 융합해 전력공급 자원으로 활용하는 VPP라고 할 수 있음.
– VPP는 단순 수요조절의 목적 보다는 비상발전기를 예비력
으로 활용할 수 있는 단계로 진화한 형태
– 신재생에너지 보급의 확대와 함께 동반성장도 가능한 방안
○ VPP는 아직 본격적으로 착수되지 않은 상황으로 VPP의 실제
운영에 따른 회계자료와 같은 현금흐름을 보여주는 실측 자료 가 확보될 수 없다는 한계
– 여기서는 이상준(2014)에서 사용된 자료를 통해 예비적인 경제성 분석을 시도하여 시사점을 도출하는 것을 목표로 함.
– 국가적 관점에서 비용-편익 분석을 행하기에는 자료가 부족 하여 VPP 사업자의 관점에서 재무성 분석을 행하였음.
○ 현재 확보가능한 정보로는 사업의 실제 추진에 따른 VPP의 정 확한 규모 및 사업형태를 예측하는 것은 불가능하기 때문에 임 의적으로 사업규모를 가정하기 보다는 수익성을 가질 수 있는 VPP의 규모를 산출하는 방식으로 분석하였음.
– 투자의 재무성을 판단하기 위한 여러 가지 기준 중 본 연구 에서는 재무적 순현재가치(FNPV)를 기준으로 VPP 사업의 재무성을 판단하였음.
– 최초의 자본투자를 , 재무적 할인율을 로 표시하면 재무 적 순현재가치는 다음의 (식1)과 같이 표시될 수 있음.
(식1)– 재무적 순현재가치법은 가장 보편적으로 사용되는 사업의 재무성 판단의 기준
제3장 비상발전기의 수요관리 활용 가능성 25
가. 주요 가정8)
○ 여기서는 600kW의 비상발전기 수용가를 모집하여 VPP를 구 축하는 상황을 가정
– 비상발전기의 예상 운전시간은 KT가 참여하고 있는 “주간 예고 수요조정제도” 참여를 기준으로 연간 60시간으로 가정 하였음.9)
– 구체적으로 1일 2시간씩 가동한다는 기준 하에 동계에는
120kWh, 하계에는 240kWh를 발전하는 것으로 가정
○ 비상발전기 운영을 위해서는 CTTS개조와 혼소개조 등의 시설 투자비가 소요되며 운영비로는 유지보수비와 연료비가 소요되 게 됨.
– CTTS 개조와 혼소 시스템 개조를 위한 투자에 CTTS 개조
비는 kW당 101.9천원, 혼소시스템 개조비는 kW당 142.1천 원으로 계산, 발전기 1기당 약 146백만원의 비용이 소요될 것으로 가정
– 비상발전기 유지보수비는 kWh당 약 30원을 상용발전기를 기준으로 산정하였음.
– 연료비는 혼소 발전의 경우를 기준으로 약 564원/kWh의 연 료비가 소요되는 것으로 가정
8) 분석에 사용된 자세한 자료와 가정은 이상준(2014)에 정리되어 있음.
9) 비상발전기는 발전단가가 높아 연간 상시운전을 한다고 가정하는 것은 비현실적 으로 판단되며 연간 피크 발생 시에만 일시적으로 운전하여 피크 절감에 활용된 다고 가정하였음.
○ VPP 구축에는 크게 시스템 구축과 자원 측 장비 구축에 초기 투자비가 소요되며 VPP 사업자 운영비로는 시스템 운영비용과 사업관리비가 소요되게 됨.
– VPP 구축에는 크게 시스템 구축과 자원 측 장비 구축에 각 각 2억원과 53백만원의 비용이 소요될 것으로 계산됨.
– VPP 사업자가 지불하게 되는 총 운영비는 약 472백만원 규 모로 크게 시스템 운영비, 사업관리비, 기타 운영비로 분류 할 수 있으며 각각 시스템 운영비가 437백만원, 사업관리 비가 33백만원, 기타 운영비가 2백만원 규모임.
○ 본 재무성 분석에서 VPP 사업으로 인한 수익은 “주간예고 수 요조정 제도”를 바탕으로 하여 산출하였음.10)
– 주간예고 수용조정 제도에서는 예고 기간별로 지원금이 달 라지는 것으로 나타나고 있으나 본 연구에서는 자세한 피크 발생 등에 대한 추정을 포함하고 있지 않은 관계로 3일전 예고를 기준으로 370원/kW으로 계산하였음.
– VPP 사업으로 인한 수익의 10%는 비상발전기 수용가에 분 배되는 것으로 가정하였음.11)
10) 다른 부하관리 사업 기준가를 전제로 할 경우 수익성이 크게 달라질 수 있으며 대표적으로 지능형 수요반응(DR) 사업의 경우 본 연구에서 가정한 주간예고 수 요조정 제도에 비해 수익성이 높게 나타나게 되나 여전히 비상발전기에 대한 개조 비용 및 연료비를 정부보조 없이 사업자가 충당할 수 있는 수준은 아님.
11) 수용가의 입장에서 비상발전기는 수익을 창출하는 설비가 아니므로 수요관리 활용에 따르는 개조비를 전액 정부가 부담한다는 전제하에 이론적으로는 매우 작은 금액의 수익 분배만으로도 수용가의 참여를 유도할 수 있다고 볼 수 있으 나 현실적으로 수용가의 실질적 참여 유도의 측면에서 최소한의 분배 몫으로 10%를 분배한다고 가정
제3장 비상발전기의 수요관리 활용 가능성 27
○ 기타로 재무적 할인율은 한국개발연구원(2008)에서 계산된 결 과를 반영하여 5.5%를 적용하여 현가계산에 활용하였으며 사 업의 기간은 10년으로 가정하였음.
나. 분석 결과
○ VPP에 참여하는 비상발전기 수용가의 수가 증가할수록 VPP의
구축을 위한 평균 투자비와 운영비는 상대적으로 감소하게 되 므로 규모의 증가는 수익성을 창출할 수 있는 기회를 제공 – 단, 운영비 중 연료비용은 비례적으로 증가하기 때문에 규
모에 따른 평균 비용의 감소효과가 없으므로 연료비의 50%
를 정부가 보조한다고 가정하였음.
– 개조비용의 경우는 수용가 수의 증가에 따라 비례적으로 증 가하기 때문에 수익성의 개선을 저해하므로 여기서는 개조 비용은 정부가 보조한다고 가정하였음.
○ 분석결과 수익성을 가지는 비상발전기 수량의 최소규모는 363 개소로 분석되었음([그림 3-1]).
– 해당 규모 하에서 현금흐름 상 사업자는 연간 13억원의 수 익을 창출할 수 있으며 연간 11억원의 비용을 운영비로 사 용할 것으로 계산됨.
– 이 경우 VPP 용량은 약 218MW이고 부하분담은 동계와 하 계 각각 21.8MW와 43.6MW임.
․ VPP 용량: 363개소 x 600kW = 218MW
․ 부하 분담: 21.8MW(동계), 43.6MW(하계)
[그림 3-1] VPP에 결합되는 비상발전기 수량에 따른 순현재가치(NPV)
– 해당 사업에 지출되는 정부비용은 비상발전기의 개조를 위 해 일회성으로 지출되는 투자비 보조가 531억원, 연료비 보 조가 44억원으로 총 575억원의 금액이 소요될 것으로 계산
○ 비상발전기 운영비에서 연료비가 차지하는 비중이 크기 때문 에 연료비를 정부가 보조할 경우에만 합리적인 수준에서 수익 성이 창출되는 규모가 도출됨.
– 연료비에 대한 보조를 제외할 경우 원전에 버금가는 규모로 VPP가 구축될 경우에만 수익성이 나타나는 것으로 계산되 었음.
제3장 비상발전기의 수요관리 활용 가능성 29
○ 수익성 분석 결과는 비상발전기를 활용하여 VPP를 구성할 경 우 재무적 수익성을 창출할 수도 있다는 시사점을 제공하고는 있으나 자료의 한계로 예시적인 분석에 그치고 있음.
– 비상발전기를 이용한 VPP의 수익은 전력수요의 전망과 이 에 따른 피크의 발생과 지속시간에 크게 의존할 수밖에 없 으므로 이에 대한 정확한 예측이 재무성 분석을 위해 필수 적이나 앞의 분석에서는 명시적으로 비상발전기를 매년 일 정시간 운전한다고 가정하였음.
– 실제 사업으로 부터의 수익은 불확실성이 매우 크다고 할 수 있으며 재무적 관점에서 투자분석을 행하는 과정에서는 불확실성과 이로 인한 재무적 위험에 대한 적절한 반영이 중요하다고 판단됨.
– 비상발전기 활용 VPP의 경우는 수익이 피크의 발생에 의해 영향을 받기 때문에 불확실성이 크며 CTTS개조나 혼소 시 스템 구축 등의 초기 투자비로서 매몰비용이 발생할 여지가 큰 사업임을 주지할 필요가 있음.
3. 비상발전기 활용 전력 수요관리의 국내외 사례
가. 해외 사례
○ 해외에서는 주로 VPP에 결합되어 활용되는 자원의 하나로서 비상용 발전기를 활용하고 있음.
– 공급 측 자원을 통합하여 운영하는 VPP는 유럽에서 일반화
되어 있으며 반대로 수요 측 자원을 통합하여 운영하는 VPP는 미국을 중심으로 발전하여 왔음.
– 향후 수요와 공급 측 자원을 포괄하는 혼합형 VPP로의 확 장도 빠르게 이루어질 것으로 예상(Pike Research, 2011)
○ 뮌헨의 공기업인 Stadwerke München은 뮌헨지역에 약 20MW 규모의 VPP를 운영하고 있음.
– 수력, 열병합(CHP), 태양광, 비상용 디젤 발전기 등 다양한 발전원이 결합되어 있으며 바이오가스, 지열발전 등의 발전 원의 통합도 추진 중
– Stadwerke München의 VPP는 규모의 확대보다 최대한 많
은 종류의 발전원을 연계하여 조직 및 운영 경험을 축적하 는 것을 목적으로 하고 있음.
– 가장 소규모의 발전원으로 30kW 용량의 발전기도 참여 하고 있으며 운영 시스템으로는 지멘스(Siemens)社의 DEMS (Decentralized Energy Management System)를 사용하고 있음.
– DEMS는 기상예측, 전력가격, 전력수요 등의 정보를 종합하여
매 시간 단위로 발전기 운영계획을 수립하여 운영을 효율화
○ 미국의 EnerNOC社는 DR기반 VPP사업자로 급속한 성장을 보 여왔으며 에너지 종합관리서비스 업체로서 폭을 넓히고 있음 (네모파트너즈, 2014).
– DR 및 에너지효율관리 서비스를 통해 ‘05~‘12년 동안 51.9%
의 매출 성장을 기록
제3장 비상발전기의 수요관리 활용 가능성 31
‘13년 매출은 4억 달러 규모로 예측되어 전년 대비 40%
이상 증가할 것으로 전망
– ‘12년 기준, 미국, 캐나다, 호주, 영국, 뉴질랜드 5개국에 진
출하여 5,900여개 기업 및 기관의 고객을 확보하고 있으며 진행 중인 에너지 효율관리 서비스 프로젝트만 500여개에 이르는 규모임.
○ EnerNOC社는 특히 비상발전기를 Emergency DR12)프로그램의
주요 자원으로 활용하고 있음.
– EnerNOC의 Emergency DR프로그램을 구성하는 자원 중
비상발전기가 23%를 차지하고 있는 것으로 조사되고 있음 (네모파트너즈, 2014).
○ EnerNOC社는 또한 Clean Gen Program에 비상발전기 자원을
참여시켜 비상발전기의 활용성을 확장하였음.
– Emergency DR프로그램은 NERC가 규정한 level 2의 비상
시에만 운영되며 연간 100시간 운전의 제한이 있어 비상발 전기 활용의 한계가 있음.
– 이에 따라 비상발전기에 대기오염물질 저감필터를 설치하여 가동시간 제한을 회피하고, 신뢰성 있는 비상발전기 자원을 확보하여 안정적 수요 감축 자원으로 활용도를 확장하였음.
12) Emergency DR: NERC(North American Electric Reliability Corporation)에서 규정하는 에너지비상경보 Level 2 상황에서 발동되는 DR프로그램으로 비상발 전기 가동을 통해 참여가 가능한 프로그램으로 대기오염물질 배출규제의 적용 예외 하에서 연간 100시간 가동이 가능
나. 국내 사례
○ 국내 수요관리사업자는 ‘13년 기준 14개 업체로 전력 수요관리 에 대한 본격적인 사업 환경이 성숙되지는 않은 상황
– 전기사업법 개정 및 수요관리 중심의 에너지 정책 기조 등 수요관리에 대한 관심은 지속적으로 증가하고 있으며 시장 기반도 급속도로 형성되고 있음.
○ 국내에서 DR 사업에 가장 적극적으로 참여하고 있는 기업은 KT로 주간예고 수요조정제도와 지능형 DR프로그램을 기반으 로 시장에 참여
– 주요 자원으로 KT 내부 건물의 비상발전기와 KT내부건물 및 외부고객의 감축자원을 활용
․ ’12년 한전과 주간예고제 수요관리 사업자 협정 체결
․ ’12년 지능형 수요자원 시장 참여
– 전력거래소 전체 모집용량 대비 54%를 점유하고 있으며 총 25MW 규모
○ KT의 수요관리 사업에 참여하고 있는 여러 수요자원 중 KT내
부 건물의 비상발전기는 계약용량 대비 감축 달성률이 높아 신 뢰성이 높은 자원으로 평가되고 있음.13)
– KT는 자체 건물 內 비상발전기 가동을 통해 평균 108%의
감축달성률을 기록, 연간 15MW 이상의 부하 감축에 기여
13) KT의 사업에 대한 자세한 논의는 네모파트너즈(2014)를 참고할 수 있음
제4장 시사점 및 결론 33
제4장 시사점 및 결론
1. 연구결과의 시사점 및 정책제언
○ 앞 장에서는 SWOT 분석과 재무성 분석을 통하여 비상발전기를 전력 수요관리에 활용하는 방안의 실행 가능성을 탐구하였음.
– 충분한 비상발전기 인프라와 지속적인 인프라의 확대는 비 상발전기가 활용될 수 있는 여건을 제공해주고 있음.
– 그러나 높은 개조비와 연료비와 더불어 수용가의 참여를 유도 할 수 있는 적절한 인센티브 설계는 장벽으로 작용할 전망임.
– 외부적으로 전력 수요관리 중심의 정책기조나 기저발전의 문제발생 가능성 또는 폭염, 폭서 등 이상기후현상의 빈번 한 발생은 비상발전기 활용을 위한 기회를 제공
– 한편, 현재 공급능력이 현저히 향상되었고 수요는 둔화되고 있는 추세로 비상발전기를 활용하여야 하는 필요성은 높지 않는 상황임.
○ 경제성 측면에서도 VPP를 구축하여 비상발전기를 활용할 경우 정부의 적절한 보조 없이는 경제성을 확보하기 어려운 것으로 판단됨.
– 정부가 비상발전기 보조를 위한 투자비와 연료비 일부를 보 조할 경우 일정 규모 이상의 VPP를 구축할 경우 경제성을 확보할 수는 있으나 불확실성이 매우 높음.
– 비상발전기 활용 VPP의 경우는 수익이 피크의 발생에 의해 영향을 받기 때문에 불확실성이 크므로 공급능력이 크게 향 상된 현 상황 하에서는 CTTS개조나 혼소 시스템 구축 등의 초기 투자비를 보조하는 것은 정부입장에서 매몰비용이 발 생할 여지가 크다고 볼 수 있음.
○ 비상발전기를 활용할 수 있는 가장 효율적인 방법은 스마트그 리드 기술을 이용 VPP를 구축하여 단시간에 전력공급이 가능 한 전력공급자원으로 활용하는 것임.
– 일반적인 수요관리의 개념을 넘어서 급전 가능한 예비력을 확보한다는 데에 의의
– 그러나 현재 최대전력공급능력이 현저히 향상되었으며 전력 수요 증가는 둔화되고 있는 추세를 보이고 있어 비상발전기 활용의 시급성은 소멸된 상황
○ 정책적 관점에서 현재 비상발전기의 활용을 위해 정부가 투자 또는 사업을 시도하는 것은 부적절할 것으로 판단됨.
– 실질적으로 비상발전기는 발전단가의 측면에서 다른 발전원 에 비하여 가격경쟁력이 약하기 때문에 피크 시 부하의 절 감을 위해서만 전력시장에서 기능할 수 있을 것으로 가정하 는 것이 합당하며 현재의 수급상황을 고려하면 실제 활용은 낮을 것으로 예상됨.
– 비상발전기 활용을 위한 투자는 불확실성과 매몰비용이 큰 사업으로 이 경우 의사결정을 미루는 것도 가치를 가질 수
제4장 시사점 및 결론 35
있으므로14) 향후 전력 수급의 추이를 면밀히 검토한 후 의 사결정을 내리는 것이 합리적으로 여겨짐.
○ 중장기적으로 원전 정지 등 갑작스러운 사고가 발생할 때나 이 상기후현상 등으로 전력수요가 급증하는 상황을 대비, 비상발 전기를 즉시 공급능력을 갖춘 예비력으로 활용하는 전력재난 안전망으로 활용하는 것은 고려해 볼 필요
– 공공기관에 설치된 비상발전기를 중심으로 돌발적인 전력수 급 위기에 대처할 수 있는 체제를 구축하는 것이 가장 적절 한 대안으로 여겨짐.
– 이 경우 현재보다 수급 위기 시 비상발전기의 운전 방식을 효율화하여 급전성과 신뢰성을 향상시키는 것이 필요
○ 대표적으로 공공기관의 비상발전기를 활용 VPP를 구축하여 전 력수급 위기에 대응한 안전망으로 활용할 수 있을 것임.
– 수용가의 참여를 쉽게 유도할 수 있다는 점에서 공공기관의 비상발전기는 민간에 비해 통합이 용이
– 설치 및 운영 현황에 대한 실태파악이 민간부문의 비상발전 기에 비해 용이
○ 민간부문의 비상발전기는 자율적으로 수요관리에 활용될 수 있
14) 불확실성과 매몰비용이 큰 투자사업의 경우 의사결정을 미루는 것의 가치 즉 기다림의 가치(value of waiting)가 존재한다는 것은 주로 실물옵션(Real Options) 모형을 통한 투자분석에서 제시되고 있음(Dixit and Pindyck, 1994).
도록 비상발전기의 활용에 대한 법령 등 제도적 기반을 정비할 필요는 있음.
– 민간이 소유한 비상발전기의 실태 및 운영에 대한 정보를 정확히 파악하고 지속적으로 개선하는 것이 바람직할 것임.
– 민간 비상발전기는 장기적으로 수요관리에 활용될 수 있도 록 시장 환경을 적절히 조성하는 것이 필요
2. 결론 및 향후 과제
○ 본 연구는 비상발전기를 활용한 전력 수요관리의 활용방안을 탐구하여 비상발전기의 수요관리 활용의 유용성과 한계점을 분 석하였음.
– 본 연구는 비상발전기의 전력 수요관리 활용에 대하여
SWOT분석을 통하여 내 외부적인 강점과 단점, 기회와 위
협요인에 대하여 다면적인 분석을 시도하였다는 데 의의 – 아울러 재무성 분석을 통하여 비상발전기를 활용하는 사업
의 타당성을 분석하였음.
○ 정책적 관점에서는 현재 비상발전기를 활용하기 위하여 정부가 투자를 하거나 사업 프로그램을 고안하는 것은 필요성이나 시 급성이 높지 않을 것으로 예측됨.
– 다만 중장기적으로 공공기관의 비상발전기를 활용 즉시 공 급능력을 갖춘 VPP를 구축하여 전력재난 안전망으로 활용 하는 것은 고려해 볼 필요성이 있음을 제기
제4장 시사점 및 결론 37
○ 본 연구를 바탕으로 향후 비상발전기 활용방안에 대한 경제학 적 연구가 다양하게 확장될 필요가 있음.
– 첫째로 본문에서 제기한 대로 비상발전기 수용가의 수요관 리 참여를 유도하기 위한 경제적 보상을 계측하기 위한 연 구가 필요할 것으로 판단됨.
․ 진술선호법과 같은 방법론을 적용하여 경제적 보상을 계 측하기 위한 연구를 수행하면 합리적 수용가 참여방안과 정부보조 설계 등에 활용될 수 있을 것으로 판단됨.
– 둘째로 사업자의 측면에서 재무성 분석은 피크 발생과 관련 된 불확실성을 명시적으로 고려하지 않았으며 향후 연구에 서는 전력 수급에 모형을 정치화할 수 있을 것임.
– 셋째로 정부의 관점에서 비상발전기 활용에 대한 비용-편익 분석을 시도해 볼 필요가 있음.
․ 사회적 비용과 편익을 추정하기 위해서는 본 연구에서 시 도한 재무성 분석을 넘어서는 폭 넒은 비용과 편익요소에 대한 가정 및 추정이 필요함.
․ 정부의 관점에서 비용-편익분석은 비상발전기 활용의 사 회적 가치를 제시함과 동시에 합리적 정부 지출의 운영에 도 시사점을 도출할 수 있음.
참고문헌 39
참 고 문 헌
동양문헌
가천대학교(2013), ｢비상발전기 기반 VPP 기술 및 정책연구｣
네모파트너즈(2014), “비상발전기를 활용한 VPP 비즈니스 모델 사전 조사연구”
이상준(2014), ｢VPP 비용편익분석을 위한 기초자료 조사연구｣ 에너 지경제연구원
한국개발연구원(2008), ｢예비타당성조사 수행을 위한 일반지침 수정･
보완 연구(제5판)｣
한국전력공사(2012), ｢자가발전기의 수요관리자원 활용 확대방안 연구｣
서양문헌
Dixit and Pindyck (1994), ｢Investment under Uncertainty｣, Princeton University Press
Pike Research (2011), “Virtual Power Plants: Smart Grid Platforms for Aggregating Distributed Renewables, Demand Response, and Energy Storage Technologies”
이 상 준
現 에너지경제연구원 초청연구원
<주요저서 및 논문>
VPP 비용편익분석을 위한 기초자료 조사연구, 에너지경제연구원, 2014
A Conceptual Framework for Multi-regional Climate Change Assessments for International Market Systems with Long-term Investments, Climatic Change, 2010
수시연구보고서 2014-04
비상용 자가발전기를 이용한 전력수요관리 방안 연구
2014년 6월 25일 인쇄 2014년 6월 27일 발행 저 자 이 상 준 발행인 손 양 훈
발행처 에너지경제연구원
- 경기도 의왕시 내손순환로 132 전화: (031)420-2114(代) 팩시밀리: (031)422-4958 등 록 1992년 12월 7일 제7호
인 쇄 범신사 (02)503-8737
ⓒ 에너지경제연구원 2014 ISBN 978-89-5504-467-6 93320
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![[그림 3-1] VPP에 결합되는 비상발전기 수량에 따른 순현재가치(NPV)](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dokinfo/12013030.0/36.892.239.670.277.540/그림-vpp에-결합되는-비상발전기-수량에-따른-순현재가치-npv.webp)