VPP (Virtual Power Plant), 가상발전소 - 3

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- Siemens

 

1. 소규모 전력중개시장 제도 개요

• 개인 간 전력거래에 대한 법적 근거의 부족한 실정으로 정부는 소규모 발전사업자의 전력시장 참여를 촉진하기 위해 소규모 전력중개 사업을 도입 · 추진하였고, 전기사업법 개정 이후 산업통상자원부는 법 시행시점(’18.12월)에 맞춰 시행령 등 하위법령 정비를 완료했으며, 2019년 2월 소규모 전력중개시장이 개설됨
• 소규모 전력중개사업은 1MW 이하의 신재생에너지, 에너지저장장치, 전기자동차(규모제한 없음)에서 생산한 전기를 중개사업자가 모아 전력 시장에서 거래하는 사업이다. 즉, 흩어져있던 소규모 분산자원을 모아 발전사업자를 대신해 전력 거래를 대행해 주는 서비스라고 생각할 수 있음
• 소규모 전력중개사업 도입으로 소규모 발전사업자는 보다 쉽게 전력시장에 참여할 수 있게 됐다. 판매 절차, 가격 협상 등 복잡한 사안을 중개사업자에게 위탁할 수 있으므로 소규모 발전사업자의 편의성이 대폭 향상된 것이다. 한편, 전력거래소 입장에서도 소규모 분산자원을 보다 효율적으로 관리할 수 있어 전력계통의 안정성 제고에 도움을 받을 수 있음

2. 소규모 전력중개시장 제도 운영

• 소규모 전력중개시장은 중개사업자와 자원보유자로 구성
• 중개사업자는 신재생 발전사업자의 생산 전력과 신재생에너지 공급인증서의 거래대행 및 설비 유지보수 등의 서비스 제공
  • 중개사업자의 역할 : 설비 O&M, 전력 및 REC 거래, 자원조합·관측·제어, 발전량 예측 등을 통해 소규모 자원보유자의 전문성 부족 및 자원의 출력 변동성 문제를 해결하고 활용가치를 극대화
• 신재생 발전사업자 등은 중개사업자와의 거래 위탁 및 O&M 서비스 계약을 기준으로 서비스에 대한 대가 지급

소규모 전력중개사업 업무 흐름

3. 전력중개시장 제도 사례

3-1. 국내 소규모 전력시장 현황

• 전기사업법 개정을 통해 소규모 전력중개사업 도입 근거 마련. 개정된 전기사업법 제36조에 따라 전력거래소는 소규모 전력중개시장개설·운영을 위해 중개시장 시스템을 구축 완료함
• 주요내용
  • (집합발전기) 중개사업자는 여러 대의 소규모전력자원을 모집하여 집합 발전기로 등록
  • (자료연계) 소규모 전력중개시장의 집합 발전기의 발전량 및 정산 정보를 시장· REC 시스템과 데이터 연계
  • (전력·REC 거래) 거래위탁계약에 따라 거래권한을 중개사업자에게 이전
• 추진실적
  1. 회원가입 및 자원 등록 ('18.11.~'19.1)
     • 회원가입 : 중개사업자 및 소규모 전력자원 보유자
     • 자원 등록 : 소규모 전력자원 및 집합 전력자원 등록
  2. 시장정보 ('19.1.~'19.2.)
     • (정산) 시간별/일별 전력거래 정산내역 조회
     • (계량) 시간대별 발전기 계량값 확인
     • (REC) 체결된 거래일, 수량 및 금액 조회
     • (가격) SMP, REC 가격정보 공개
  3. 시스템 구축 완료 ('19.3.)
     • (예측) 집합 전력자원별 예측결과 및 오차량 확인
     • (구축완료) 시스템 용역 준공검사 완료
  4. 중개시장시스템 운영 ('19.3.~)
     • (회원가입) 중개사업자 및 소규모 전력자원 보유자
     • (자원등록) 태양광, ESS, 연료전지 등 소규모자원 등록
     • (정보제공) 중개시장 참여자원 계량, 정산 등 정보 공유

<중개시장에 회원가입된 사업자 현황('21.3월 기준)>

구분	중개사업자	소규모 전력자원
사업자(자원 수)	53개	606기
설비용량	-	373.2MW

 

•  향후계획
  • 시장규칙 개정 등에 따른 시스템 고도화('21.5.~11.)
  • 재생에너지 발전량 예측 정확도 평가 시스템
  • 중개사업자와 중개시장시스템 간 자료연계(API 등)
  • 규칙개정에 따른 CBP 및 REC 정산시스템 개선
  • 사업자 등록체계, 시장통계 및 이용자 편의성 향상

 

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3-2. 독일의 중개사업자 지원 제도

• 2014년 재생에너지법(Erneuerbare-Energien-Gesetz, EEG) 개정을 통해 신재생에너지에 대한 정부지원을 축소하고 시장 중심의 인센티브 메커니즘으로 전환
  • 재생에너지 발전사업자(500kW 이상)가 전력도매시장에서 직접 참여하여 상호 경쟁함으로써 보다 효율적인 재생에너지의 운영· 관리를 수행하도록 유인
  • 중개사업자는 소규모 재생에너지의 전력도매시장 참여에 필요한 행정절차를 대신하여 거래비용을 절감
  • 소규모 제생 에너지 모집 및 중개시장 형성 촉진을 위해 계통운영 자는 재생에너지 발전사업자에 Management premium을 제공
  • Management premium 제도는 2015년부터 태양광 및 풍력발전 대상으로 원격조정이 가능 설비에만 지급하므로 이는 실질적으로 중개사업자 지원 제도로 볼 수 있음

3-3. 호주의 SGA 제도

• 호주는 중개사업자가 30MW 미만의 소형발전기를 모집하여 집합된 자원에서 생산한 전기를 전력도매시장에 판매하는 소규모 전력 중개사업자 제도(Small Generation Aggregator, SGA) 제도를 신설
  • SGA는 전력시장에 참여하고자 하는 소규모 발전기의 거래비용을 감소시키기 때문에, 소형 발전기의 전력도매시장의 진입장벽 완화
  • 또한 SGA 제도 도입으로 최대 부하 발전기를 소규모 발전기로 대체함으로써 단기적으로는 도매시장 가격의 급격한 증가를 방지하고 장기적으로는 신규 발전소 건설을 회피
  • 호주의 전력도매시장은 설비투자비용을 에너지가격으로 회수하는 에너지단일시장으로 가격 스파이크를 허용하는데 이는 중개사업자가 전력도매시장 진출로 수익을 낼 수 있어 SGA 제도가 활성화가 될 수 있는 요인으로 작용

SGA 제도하의 거래구조

3-4. 미국 캘리포니아 DERP 및 SC 제도

• 캘리포니아 계통운영자가 소매시장에 참여하는 분산형 에너지자원을 직접적으로 관리 및 운영할 경우 과도한 비용 및 계통 내 발생할 수 있는 혼란을 방지하기 위해 DERP(Distributed Energy Resource Provider)와 SC(Scheduling Coordinator) 제도 시행
  • DERP는 분산형 에너지자원을 모집·계량·정산을 일원화하여 운영하며 개별 자원의 용량 및 운영특성 등을 전력시장 운영자와 공유
  • SC는 분산형에너지자원을 제어하여 실제 시장에 참여할 수 있도록, 전력시장에 대한 입찰을 실시하고 계량데이터를 검증 관리

DERP 및 SC제도 개념도

4. 소규모 전력중개사업의 향후 발전 방향

우리나라의 소규모 전력중개사업은 시장이 개설된 초기 단계로 서비스 제공 수준이 국한되어 있었다. 최근에는 다양한 기업들이 여러 가지 솔루션을 제공하며 규모의 경제를 형성하려고 노력하고 있다. 소규모 전력중개시장이 확대되기 위해서는 현행 구조에서 탈피, 새로운 비즈니스 모델 개발이 요구된다

4-1. 변동성 제어 및 스케줄링 서비스

• 중개사업자는 소규모 전력을 모아 거래를 대행해주는 것 외에 발전량을 예측하고 발전 스케줄을 관리해줌으로써 새로운 수익을 창출할 수 있다. 미국 캘리포니아주는 소규모 분산자원의 전력시장 참여 촉진을 위해 분산자원공급자(Distributed Energy Resource Provider, DERP) 스케줄 관리자(Scheduling Coordinator, SC)를 도입했다.
• 분산자원공급자는 소규모 분산자원을 모집해 전력시장에서 거래를 대행해주고 안정적인 계통운영을 위해 개별 자원의 용량, 운영특성 등을 계통운영자(ISO)와 공유한다. 스케줄관리자는 분산자원을 제어하여 실제 시장에 참여할 수 있도록 전력시장에 대한 입찰을 실시하고 계량 데이터를 검증 관리한다.
• 분산자원공급자와 스케줄관리자는 각각 관련 사업모델을 운영해 추가 수익을 창출할 수 있으며 계통운영자 입장에서는 출력 변동성 보완을 통해 계통 안정성을 제고할 수 있다. 특히, 우리나라의 경우 응찰 시에 제출한 발전량과 실제 발전량이 다르면 정산 단계에서 불이익이 발생하기 때문에 정확한 발전량 예측이 매우 중요하며 이러한 서비스를 개발하려는 노력이 요구된다.

4-2. 전력공급 안정화 서비스

• 변동성이 큰 소규모 분산전원을 모아 적절히 포트폴리오를 구성한 뒤 안정적인 발전자원으로 전환함으로써 그 가치를 인정받아 수익을 창출하는 비즈니스 모델이다. 효과적인 포트폴리오 운영을 통해 집합된 소규모 분산자원이 하나의 기저설비로 인정받는다면 중개사업자는 중앙급전발전기에 지급되는 용량정산금과 같은 수익을 추가로 확보할 수도 있다.
• 실제로 독일 크라프트베르케(Next Kraftwerke)社는 소규모 분산자원을 통합해 6GW 규모의 가상발전소를 구성했으며, 독일 전력시장 내에서 기저부하로 인정받았다

 

Reference

• 국내 가상발전소(VPP1)) 제도 및 현황, KDB미래전략연구소 산업기술리서치센터 이선화 선임연구원
• 에너지부문의 공유경제 활성화 방안 사례 연구 - 에너지경제연구원 김현제, 김비아 연구원
• 소규모전력중개시장 운영시스템 구축 및 운영(2021-15) - 전력거래소