기후변화에 대응하고 탄소중립을 달성하기 위해서는 태양광, ESS, DR(수요자원) 등 분산자원 보급을 확대해야 한다. 이와 관련 VPP(가상발전소)가 주목받고 있다. VPP는 ESS, DR을 통해 태양광 등 변동성 재생에너지를 제어할 수 있게 됨에 따라 그동안 소규모로 산재돼 활용되지 못했던 분산자원의 활용을 가능하게 한다. 이런 이유로 VPP는 앞으로 더욱 활성화 될 것으로 보인다. 하지만 현실적으로는 VPP 활성화를 위해 해결해야 할 과제도 적지 않다. 한전경영연구원의 ‘VPP 운영현황 및 활성화 방안’을 통해 그 해법을 모색해 본다. <변국영 기자>

▲해외 VPP 운영 현황

해외는 VPP가 시장에서 수익을 확보할 수 있도록 사업 환경 및 기회를 제공하고 있다. 영국, 미국, 일본은 VPP가 에너지 시장 외에도 용량·보조서비스 시장에 VPP 참여가 허용돼 다양한 비즈니스 전략이 가능하다. 호주는 에너지 시장에서 가격 입찰이 가능해 ‘Price Spike’를 통한 수익 확보가 가능하다.

영국은 지난 2019년 12월 중개사업자의 도매시장(에너지·용량·보조서비스) 참여를 허용했다. 도매시장 참여는 에너지 공급 자격을 가진 사업자들로 제한돼 있었으나 공급 면허를 취득한 전력 마케터, 에너지 판매업체, 중개사업자 등도 참여가 가능해졌다. 영국의 VPP 용량은 6.1GW로 에너지 판매업체 등이 보유한 DR 자원을 포함해 VPP로 고려하고 있어 보급 규모가 크지만 중개사업자의 시장 참여는 아직 저조하다.

미국은 2020년 9월 ‘FERC Order 2222’ 개정을 통해 중개사업자가 모집한 분산자원이 도매시장에 참여할 수 있도록 제도를 개선했다. 시장에 참여할 능력이 있음에도 크기가 작아 시장에 참여하지 못하는 분산자원을 중개사업자를 통해 RTO/ISO 도매시장에 참여할 수 있도록 한 것이다. 분산자원의 도매시장 참여를 통해 발전비용 하락, 계통 복원력 강화와 동시에 가정용·상업용 태양광 및 ESS 투자 증가가 기대된다.

분산자원을 배전계통 또는 계량기 하단에 위치한 자원으로 정의해 용량 제한이 없다. 변동성 재생에너지, 열병합, ESS, DR, EE, EV 등 다양한 소규모 에너지원을 분산자원으로 고려하고 있다.

일본은 중개사업자의 경매입찰 참여를 허용하고 있다. 중개사업자가 모집한 발전기, ESS, 부하 설비 등의 자원을 VPP로 정의하고 재생에너지 예측오차 대응을 위한 3차 조정력에 VPP 참여를 허용하고 있다. 에너지 시장, 용량시장 외에 수급조정(보조서비스) 시장에도 VPP가 참여할 수 있도록 시장이 확대됨에 따라 중개사업자 증가 및 비즈니스 모델 확대가 기대된다.

독일은 지난 2017년 1월 재생에너지법 2차 개정을 통해 중개사업자의 도매시장 참여를 허용하고 전력공급의 예상 시간, 공급량 등의 예측 의무를 부과하고 있다. FIP 보조금을 지원받는 재생에너지 설비는 중개사업자를 통해 시장 참여가 가능하다. 재생에너지 예측 의무 이행에 따른 비용 소요를 ‘Management Premium’을 통해 보상하며 중개사업자가 재생에너지를 모집해 시장에 참여하는 경우에도 보상을 받는다.

호주는 지난 2012년 11월 ‘소규모 발전사업자 제도’를 도입해 소규모 발전자원의 원활한 도매시장 참여를 도모하고 있다. 5MW 이하 발전기 또는 연간 발전량이 20GWh 이하인 5∼30MW 발전기가 중개사업자를 통해 전력시장에 참여하는 경우 모집 자원의 발전기 등록 의무를 면제하고 있다. 또한 중개사업자는 온실가스 배출규제 면제 등의 특전도 부여받는다.

▲CVPP 운영 사례

독일 Next Kraftwerke는 재생에너지 발전사업자와 전기소비자 및 ESS를 모집하고 자체 소

프트웨어를 결합해 세계 최대의 VPP를 구축·운영하고 있다. 태양광, 풍력, 바이오가스, 수력, 열병합 등 20MW 이하 재생에너지를 모집해 VPP를 구축했다. 전력 공급·소비를 비용효율적으로 제어해 다양한 전력시장에 전력과 유연성을 제공하고 있다. VPP 운영을 통해 발전사업자의 수익을 증대하고 소비자의 전기요금을 절감하고 있다.

독일의 Sonnen Community는 가정 내 설치된 태양광과 ESS를 모아 커뮤니티 내 다른 회원들과 잉여전력을 공유하는 온라인 가상전력 플랫폼을 제공하고 있다. 태양광과 Sonnen ESS를 설치하고 일정 금액의 멤버십 비용만 내면 최대 사용량 내에서 무료로 전기를 이용할 수 있는 Sonnen flat 요금제를 제공하고 있다.

독일, 미국, 호주 등 세계적으로 약 3만개의 배터리(약 210MW)를 판매하였으며 매출액은 2016년 2400만 유로에서 2017년 약 6500만 유로로 증가했다. GE Ventures, Shell Ventures 등에서 Sonnen에 투자했으며 Engie는 Sonnen과 협력해 프랑스에 가정용 태양광+ESS 패키지를 판매할 계획이다.

2022년까지 남호주 지역 대상으로 테슬라와 주정부가 태양광 250MW와 ESS 650MWh를 설치하고 소프트웨어로 통합해 VPP를 구축할 계획이다. 최소 5만 가구를 대상으로 가정용 태양광 5kW와 배터리 13.5kWh를 설치할 계획이다. 태양광과 ESS를 설치를 통해 전력판매 수익이 창출돼 가구당 전기요금 순 지출이 1kWh 당 40센트에서 27센트로 30% 감소될 것으로 예상되고 있다.

호주 AGL Energy(판매사업자)는 태양광 ESS를 모집해 VPP 구축 및 실증을 수행하고 있다. AGL Energy는 가정용 태양광이 설치된 1000가구의 태양광 5MW를 모집하고 7MWh급 ESS를 저렴한 가격으로 제공해주고 VPP 실증사업에 참여를 유도하고 있다. 제공되는 ESS 가격은 3500$로 매우 저렴한 수준이며 무료로 ESS를 임대해주고 잉여 전력 판매 금액을 통해 ESS 투자금을 회수하고 있다.

일본 소프트뱅크 에너지와 한화큐셀 재팬은 소규모 가정용 태양광과 ESS 등 보유자원에 기반해 VPP를 구축했다. ESS 1000대를 연계하고 AI 및 블록체인 기술을 도입해 실증에 참여하고 있다. 한화큐셀재팬은 자원 관리자로 참여, 소비자들과 직접 계약을 맺고 전력의 제어 및 관리를 담당하고 있다.

▲TVPP 운영 사례

미국 버몬트 주의 GMP는 전력구입 비용 절감 및 계통운영 보조를 위해 ESS를 보급하고 VPP를 운영하고 있다. 2000개 이상의 고객에 ESS를 보급 및 대여하고 테슬라사의 자체 배터리 관리 프로그램과 Virtual Peaker사의 DERMS 시스템을 활용해 ESS 제어를 수행하고 있다. 하계 피크전력 발생 시 ESS 방전을 통해 전력구입 비용 및 송전요금을 절감하고 있다.

미국 MECO는 전기차의 V2G 기능을 활용해 재생에너지의 변동성에 대응하기 위한 VPP를 구축했다. 전기차 스케줄 조정을 통해 재생에너지 출력 감축 및 계통 피크전력 발생을 최소화했다.

미국 PGE는 계통 현대화 계획의 일부로 VPP 실증 프로그램 구축 및 운영하고 있다. VPP 실증 운영을 통해 수요자원과 분산전원의 통합 운영을 달성을 추진하고 있다. 스마트 배터리 파일럿 프로그램은 525가구의 가정을 대상으로 VPP 구성하고 5년간 ESS 활용에 따른 인센티브를 제공하고 있다.

호주 SAPN은 VPP 유연성 제공량 향상을 위해 중개사업자와의 통신 체계를 개발했다. 테슬라사의 프로젝트에 참여해 유틸리티의 VPP 활용 가능성 연구를 수행하고 있다. 분산자원 운용에 따른 계통제약 검토 과정을 자동화하고 DSO 기능을 검토하고 있다.

호주 Ausgrid은 송·배전망 투자 회피 및 지연을 위해 자체적인 VPP 프로젝트를 진행하고 있다. 가정용 ESS를 활용해 피크전력 저감 효과를 검증하고 고객 모집 및 운영을 위해 판매업체인 Reposit사와 협업해 고객 관리를 하고 있다. ESS의 충·방전에 의한 배전망의 전압 변화 효과를 실증하고 계통 전압 및 무효전력을 고려한 VPP 운영 기술 도입을 검토하고 있다.

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