신재생에너지 출력 제한, 어떻게 보상할 것인가?

신재생에너지 출력 제한, 어떻게 보상할 것인가?

대학생신재생에너지기자단 17기 이명현

 

발전설비 출력 제한의 필요성

신재생 발전설비 출력 제한 (VRE Curtailment) 이란 태양광, 풍력 등 재생에너지 발전 전력량이 과도하게 많은 시점에 송배전망 사업자 (TSO)가 계통 안정을 위해 재생에너지 발전 설비의 출력을 직, 간접적으로 차단하는 제도와 시스템을 가리킨다. 재생에너지 출력 제한은 재생에너지 발전설비의 연료 절약, 환경적 편익과 같은 경제적 이점을 감소시킨다. 계통의 유연성이 확보되지 않는 한 신재생 설비가 추가될수록 출력 제한 발생률은 점차 상승하여, 결과적으로 신재생 설비가 이윤을 가져다주지 못하는 상황까지 이어진다 (Rogers et al., 2010; Bird et al., 2014; IRENA, 2018).

2018년 산업통상자원부가 고시한 ‘소규모 신재생에너지 발전전력 등의 거래에 대한 지침’에 따르면 전기판매사업자(한국전력공사)는 공급신뢰도 및 전기 품질(전압, 역률, 주파수) 유지, 전기설비 유지관리, 계통 보호장치 동작이나 기기·선로 유지 보수 및 점검, 그리고 기타 계통설비 손상을 방지하기 위해 전력 공급자와 전력거래를 거절할 수 있다. 산업부는 2019년 11월 개정된 ‘전력계통 신뢰도 및 전기품질 유지기준(이하 신뢰도 고시)’에 따른 후속 조치로 이 신뢰도 고시 17조에 ‘신재생 발전기에 관한 계통운영 및 관리’ 조항을 신설하여, 전력거래소와 한전(송배전 사업자)이 전력계통을 안정적으로 운영한다는 명목으로 풍력과 태양광 등 신재생 발전기에 대한 출력 감시와 예측, 평가, 제어를 할 수 있게 했다.

 

현 출력 제한 실태

이투뉴스 보도의 한전 관계자의 발언에 따르면, 전국 재생에너지 보급량의 40%가 호남지방에 몰려 있으나 해당 지역의 자체 수요는 12%에 불과하다. 보급된 설비를 완전히 가동한다면 그중 28%가량을 에너지 저장 장치나 육상-해상 연계 그리드로 수용해야 한다는 뜻이다. BESS의 수용력에도 한계가 있고, 제주와 육지를 연결하는 전압형 HVDC(초고압 직류송전) 연계선로의 확충은 이 전력을 다시 수요지로 송전할 별도의 송전선로를 추가 건설해야 한다는 점에서 실익이 크지 않다고 한다.

[연도별 제주도 풍력발전 출력 제한 횟수]

출처: CEO스코어데일리

 

제주도 풍력발전설비 출력 제한 건수는 2015년 3건, 2016년 6건, 2017년 16건, 2018년 17건에서 2019년 46건, 2020년 7월 말까지 45건으로 폭증했고, 이로 인해 재생에너지 장기계약자 평균 적용 금액 (180원/kWh) 기준 수십억 원의 손실이 발생했다. 그러나 발전사업자의 손실에 대한 보상 제도는 제대로 확립되지 않았다.

뉴스1 제주의 보도에 따르면 제주도와 육지를 잇는 제3해저연계선이 완공되면 제주지역 신재생에너지 접속 한계 용량은 현재 590MW에서 2024년 최대 1237MW까지 늘어난다. 그러나 현재 제주에서 신규로 추진 중인 풍력, 태양광 발전은 1200MW 규모 이상에 달하여, 향후 출력 제한 문제는 더욱 심화될 전망이다.

 

해외 사례

영국의 경우 송배전망 설비가 충분히 확보되어 2017년 1.5 TWh의 풍력 발전 전력 손실이 있었는데 이는 영국 전력수요의 0.4%에 지나지 않았다. 풍력발전 기업들은 사전 계약을 통해 발전 제한에 따른 전력 손실에 대해 “발전제한 지불금(constraint payments)”을 지급받는다. 작년(2019년)까지는 영국 풍력발전에 대한 지불금이 전체 전력시장에서 차지하는 비중이 크지 않았으나, 풍력발전이 확대되고 계통이 보완되지 않는다면 이 비중은 점차 증가하여 사회적 부담으로 작용할 수 있다.

과거 인도의 전력수급계약(PPA: Power Purchase Agreement)은 출력 제한으로 발생하는 금전적 손실을 체계적으로 보상하지 못했다. Ind-Ra에 따르면 기존 연차채무상환비율(DSCR: Debt Service Coverage Ratio)은 출력 제한의 10%에 대해 0.12회가량 누락을 발생시켰고, 사전에 별도 비용을 지불하는 50% 보상 계약은 이러한 손실을 0.06%로 줄일 수 있었다. 발전사업자들은 이러한 차액을 별도의 채무 서비스나 스폰서 지원 등으로 개인적으로 조달해야 했다.

2017년 개정된 인도의 PPA는 출력 제한으로 발생하는 금전적 손실의 상환을 완전히 보장하여, 풍력과 태양광 발전 사업자의 경영 환경을 개선했다. 이는 송배전망 사업자로 하여금 출력 제한 횟수를 줄이도록 하는 인센티브로 작용할 수도 있다.

미국은 태양광의 경우 최소 공급의무(Minimum Supply Obligation)제도로 연간 175시간을 초과하는 출력 제한에 대해 보상하도록 했고, 풍력은 연간 50시간을 초과하는 계통 한계로 인한 출력 제한에 대해 향후 3년간 전력 손실분에 해당하는 초과 발전을 허용함으로써 보상했다. 2017년 PPA 개정으로 태양광, 풍력 월평균 발전량의 50%를 보상하도록 했다.

 

결론: 합리적 보상체계

ENERGYPOST에 따르면 태양광, 풍력 발전단가가 충분히 하락할 경우 출력 제한으로 인한 전력 손실의 금전적 가치가 작아 문제가 되지 않는 시점이 오게 된다고 한다. 그러나 변동성이 큰 실정인 재생에너지 기반의 전력계통 운영에서 출력 제한은 불가피하다. 현재 빈번히 발생하는 출력 제한에 대해 지나친 비용 부담으로 이어지지 않으면서 발전사업자들이 사업을 지속할 수 있도록 보상체계에 대해 합의점을 찾는 과정이 필요하다. 결국 한전과 전력거래소가 출력제한으로 인한 비용을 부담하게 되므로, 발전설비를 추가로 도입할 때 이를 수용할 수 있도록 계통망을 확충하고 시장 유연성을 확보하여 출력제한 발생건수와 규모를 최소화하는 것이 최우선 과제가 될 것이다.

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참고문헌:

[발전설비 출력 제한의 필요성]

1. IRENA, “Power System Flexibility for the Energy Transition, Part 1: Overview for policy makers”, International Renewable Energy Agency, Abu Dhabi, 2018.

2. 김관모, “[단독] 전력 과잉공급 시 태양광 전력 거래 앞으로 막힌다”, 인더스트리뉴스, 2020.03.03.

3. 전기신문, “신재생에너지 출력 제한, 대상・보상 기준 논의부터”, 2019.04.19.

 

[현 출력 제한 실태]

1. 이상복, “재생에너지 전기, 제주도에 갇혔다”, 이투뉴스, 2020.06.29.

2. 유영준, “전력거래소, 신재생 설비 ‘출력 제한 기준’ 만든다”, CEO스코어데일리, 2020.07.01.

3. 강승남, “'툭하면' 멈추는 제주 풍력발전…접속용량 확대 시급”, 뉴스1 제주, 2020.08.19.

 

[해외 사례]

1. Dave Elliot, “Curtailment: losing green power“, 2019.07.10.

2. The Economic Times, “Compensation for grid curtailment to benefit renewable sector: India Ratings”, 2017.05.23.

3. Anjali Viswamohanan and Manu Aggarwal “Rethinking Renewable Energy Power Purchase Agreements: Curtailing Renewable Energy Curtailment”, CEEW, 2018.06.

 

[결론: 합리적 보상체계]

1. Richard Perez and Karl Rabago, “Overbuild solar: it’s getting so cheap curtailment won’t matter”, Energypost, 2019.06.