태양광·ESS·EV 외 다양한 분산자원 참여할 수 있는 제도 개선 필요
다양한 분산자원 결합되면 주파수 제어 등 다양한 비즈니스 모델 가능
예측력 제고 위해 배전망 고려한 VPP 운영 필요
한전경영연구원 ‘VPP 운영현황 및 활성화 방안’
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>
▲국내 VPP 문제점
분산자원을 보유한 사업자는 설치 유형이 자가용이나 사업용인 경우 생산 전력을 판매할 수 있으며 대부분 거래 절차 등이 복잡한 시장 참여 보다 한전 PPA 거래(약 95%)를 선호하고 있다. VPP 참여 자원의 대상이 되는 1MW 이하 신재생발전사업자는 직접 전력시장에 참여해 전력을 거래하거나 시장 참여 없이 PPA를 통해 한전에 전기를 팔 수 있다. 대부분의 주택용 발전설비는 10kW 이하로 일반용 설비에 해당하며 상계거래만 가능하다.
분산자원 보유자는 중개시장 참여를 위한 계량기 설치와 중개사업자의 SMP+REC 중개거래 대행에 따른 수수료 등의 비용이 시장 참여로 늘어나는 수익보다 비싸 중개거래 참여가 저조하다. PPA 계약을 맺고 한전의 계량기를 사용하는 분산자원 보유자는 중개시장에 참여하기 위해 거래소의 계량기 설치가 요구되며 SMP+REC 중개거래 수수료도 발생한다.
1MW 이하 태양광 신규 설치 시에도 비용과 편의성 측면에서 PPA 참여가 유리해 현재의 제도 아래서는 중개거래 보다 PPA 참여가 더욱 증가할 전망이다. 시장 참여를 위한 거래소 계량기는 400만원(사업자 전액 부담), PPA 참여를 위한 한전 계량기는 21만원(한전과 사업자 1/2 균등)으로 한전 PPA가 비용 측면에서 유리하다. PPA 계량기의 경우 원격검침 도입비용(양방향계기·통신모뎀 부설비용, 통신회선 사용료)은 수익자 부담 원칙에 의거 한전과 사업자가 50대 50으로 분담해 부담이 줄어든다.
분산자원 보유자가 소규모 중개시장에 참여하는 이유는 중개시장 참여로 인한 수익 증가 보다는 거래 편의성 개선에 의한 유인이 큰 것으로 분석되고 있다. 계량기 비용이 인하되고 REC 장기고정계약이 가능해질 경우 소규모 태양광 중 최대 35%가 중개시장에 참여할 것으로 예상된다.
중개사업자 또한 낮은 경제적 유인으로 인해 활발한 참여가 이뤄지지 않고 있으며 투자비 대비 수익이 저조해 경제성 확보가 어려운 상황이다. 국내 중개사업자의 수익 모델은 중개수수료, 발전량 예측 정산금에 한정돼 있다. 중개사업자의 계약 범위에 따라 O&M 서비스 요금도 수익에 반영할 수 있다.
분산자원을 보유한 개별사업자의 중개거래 수수료, 발전량 예측 정산금을 통해 수익을 확보할 수 있으나 시스템 구축·유지 비용, 인건비 등 비용 부담이 더 큰 상황이다. 시스템 구축비용은 용량과 관계없이 발생하는 비용인 반면 편익은 참여 자원의 용량에 따라 증가하므로 다수의 자원을 모집·운영할수록 경제성은 커지게 된다.
VPP 모집 및 시장 참여 용량이 저조해 송전망 운영비용 절감 효과가 낮다. VPP는 변동성이 완화된 발전력을 시장에 제공함으로써 유틸리티의 백업 설비 확충과 운영예비력 확보가 감소돼 송전망 운영비용이 절감되지만 국내 VPP 모집 규모는 150MW로 변동성이 완화된 발전력의 효과가 미미하다. 또한 참여 자원이 1MW 태양광 및 ESS, 전기차로 제한돼 VPP 모집 및 시장 참여를 위한 용량 확보가 어렵다.
국내 VPP(CVPP)는 배전망에 연계된 자원으로 구성되나 송전망 운영을 위한 자원으로 활용되기 때문에 배전망의 영향이 고려되지 않은 채 운영되고 있다. 중개사업자는 배전망에 대한 정보를 소유하지 않기 때문에 모집해 운영 중인 개별 분산자원이 배전망에 미치는 영향을 고려할 수 없다. 중개사업자의 자의적인 발전으로 인해 배전망 제약 위반의 가능성이 있다. CVPP 목적은 수익을 극대화하는 것으로 보유한 분산자원의 배전망 영향을 고려하지 않고 가용 자원을 모두 입찰해 시장에 참여한다.
▲활성화 방안
중개사업자는 VPP 운영 기술 및 비즈니스 모델 개발에 노력해야 한다. 분산자원의 실시간 제어·운영 등 VPP의 기술적 검증 및 상용화, VPP 기술의 표준화를 마련해야 한다. 자원 모집, 수요 예측, 입찰 전략 및 자원 관리 최적화 등 기술을 고도화해야 한다. VPP를 효율적으로 관리·운영할 수 있는 제어체계를 마련하고 VPP 수익을 극대화하는 비즈니스 모델을 발굴해야 한다. 간헐성 대응, 발전량 예측, 분산자원 연계, 전력품질 관리 등 VPP 기능을 강화해야 한다.
정부는 중개사업자의 부족한 경제성을 보완하고 VPP가 전력망의 효율적 운영에 기여할 수 있도록 시장 제도를 개선해야 한다. 규모의 경제 실현 및 시장 진입 장벽 완화를 위한 중개사업자의 분산자원 모집 자원·용량 기준을 완화해야 한다. 태양광, ESS, 전기차만 참여하는 소규모 전력중개시장에 풍력 등 다른 신재생 설비와 수요자원의 참여를 독려하기 위해 모집 자원 확대가 필요하다. 1MW 이하로 제한돼 있는 VPP 모집 용량 기준을 완화할 필요가 있다. 해외 VPP는 자원 모집 종류 및 용량의 제한이 없으며 세계 최대 VPP 기업 Next Kraftwerke는 20MW 이하 재생에너지를 모집해 VPP 구축·운영하고 있다.
장기적으로는 용량·보조서비스 시장 등 중개사업자가 참여 가능한 시장을 다양화하고 중개사업자의 SMP·REC 중개거래 시 리스크 완화 방안 등을 마련해야 한다. VPP 자원이 일정 규모 이상 확보되고 변동성이 완화된 발전력을 시장에 제공하는 경우 용량요금 지급 등을 검토할 수 있다. 영국, 미국, 일본은 중개사업자가 모집한 분산자원의 용량·보조서비스 시장 참여를 허용하고 있다. 고정가격계약 경매 입찰에서 중개사업자의 시장 참여 물량 보장 등을 검토할 필요가 있다.
중개사업자가 도매시장 참여 전에 망 사업자를 통해 선로 혼잡, 전압 상승 등 배전망 영향을 검토 받고 시장에 참여할 수 있도록 운영규칙을 수립해야 한다. 배전망 운영자의 망 제약 여부 검토 등의 중개거래 업무 프로세스 개선 없이 송전망 운영자 측면에서 중개시장 운영 시 배전계통의 불확실성이 커질 우려가 있다.
성능 기준 완화를 통해 저렴한 계량기 설치를 허용해 비용 문제를 해결해야 한다. 저압 전자식 전력량계 외 계량기도 시장에서 수용할 수 있도록 계량 설비 설치기준 완화를 검토해야 한다.
▲시사점
해외는 다양한 분산자원이 VPP 시장에 참여하고 있으며 비즈니스 모델이 활성화 돼 있다. 태양광, 풍력, 열병합, ESS, EV, EE 등 다양한 분산자원이 VPP 시장에 참여하고 있다. 간헐성 대응 및 예측력 제고 외에도 용량 제공, 전압 및 주파수 제어, 운영예비력, 선로손실 저감 등 다양한 비즈니스 모델이 운영되고 있다.
국내도 다양한 분산자원의 VPP 참여와 비즈니스 모델 확대를 위한 시장 제도 개선이 필요하다. 현재는 태양광 중심으로 자원이 모집돼 간헐성 완화 및 예측력 제고 목적으로만 활용되고 있으나 다양한 분산자원이 결합되면 전압 및 주파수 제어, 운영예비력 등 다양한 비즈니스 모델이 가능해진다. 태양광, ESS, EV 외 다양한 분산자원이 시장에 참여할 수 있도록 제도 개선이 필요하다.
국내 VPP 도입 목적인 예측력 제고를 위해서는 배전망을 고려한 VPP 운영이 필요하다. 현재 VPP는 배전망 영향을 고려하지 않고 시장에 참여하기 때문에 배전망 제약 등이 발생하면 예측력이 떨어질 수 있다. 예측력 향상을 위해서는 VPP 운영 시 배전망 영향을 고려할 필요가 있다. 계통운영자와 망 사업자 간의 협조체계 구축과 동시에 배전망 영향을 고려한 VPP 운영 규정을 마련해야 한다.
CVPP, TVPP 각각의 운영 효과 및 비즈니스 모델 검증 등 실증이 필요하다. 송전망에서의 VPP 시장(CVPP)과 배전망에서의 VPP 시장(TVPP)의 역할이 다르므로 각각의 시장을 구분하고 활용 목적에 따라 VPP 운영 기준을 명확하게 제시할 필요가 있다.
장기적으로 표준화된 VPP 플랫폼 개발 및 통합 운영이 필요하다. 분산자원을 연결하기 위한 플랫폼은 사업 시 새로 개발하게 되는데 이 과정이 매우 비효율적이며 이는 VPP 활성화의 제약 요인으로 작용하므로 정부나 망 사업자 주도의 표준화된 플랫폼 서비스 제공 등도 고려해야 한다.
