배전계통운영자의 에너지저장장치 예비력 옵션에 대한 가치 연구

Abstract

전력산업은 망을 기반으로 한 자연 독점의 형태로 오랜 시간 운영되어 왔다. 이러한 독점 산업은 발전, 송․변전, 배전, 판매 까지 한 회사가 일괄로 운영하는 수직․통합적인 방식으로 운영되어 왔다. 하지만 이러한 독점 구조도 에너지 사용의 효율화를 위해, 1980년대 영국에서부터 에너지 자유화가 본격화 되었다. 현재 전 세계의 많은 국가들이 에너지 시장 자유화를 다양한 단계와 형태로 구축 하고 있다. 전 세계적으로 이러한 변화 속에서 제도적 측면에서 전력 시스템의 분권화에 대한 이야기가 논의되고 있다. 이러한 산업의 변화에 따라 분산형전원은 크게 늘고 있다. 앞으로 계통 운영자는 더 많은 분산형전원을 계통에 연계하기 위해 미래의 전력계통은 ANM(Active Network Management)방식을 이용할 것이다. ANM 방식의 주요 기능 중 하나는 배전계통운영자가 신재생에너지의 출력을 실시간으로 제어하는 것이다. 기존의 "Fit and forget" 방식으로는 분산형전원을 계통에 한정적으로 밖에 수용할 수 없기 때문에, 수요와 분산형전원 전체를 TSO가 관리 하는 것이 아닌, 다수의 DSO가 분산형전원을 관리하고, 순 부하를 예측하는 분권화 된 배전 계통을 운영하는 형태로 변화해야 할 것이다. 기존 전력 도매 시장에서는 판매 사업자가 하루 전 전력 수요를 예측하여 에너지를 입찰하고, 발전 사업자는 에너지를 판매한다. 이 때 시스템 운영자는 계통 운영 시 발생할 수 있는 불균형을 해소하기 위해 보조서비스 시장을 이용하여 예비력을 사전에 확보한다. 이 때 사용 되는 비용이 수급균형 비용이다. 수급균형 비용은 중 수급균형 용량 비용의 경우는 계통 운영자가 비용 사회화 원칙에 따라 BRP(Balancing Responsible Party)가 에너지를 판매 혹은 매입한 량에 비례하여 비용을 배분하게 된다. 이는 판매 사업자의 불균형량에 비례하여 배분하지 않는 것을 의미한다. BRP의 불균형 발생 유무나 불균형량의 규모에 관계없이 비용을 부과하다보니 적극적인 계통균형 유지에 대한 BRP의 참여를 이끌어 낼 인센티브가 부족하다. 에너지 시장에서 PXFC 시장 개념은 비용 인과 원칙에 따라 불균형 비용을 비용 유발자가 부담하는 것을 원칙으로 하는 방법으로 제안되었다. 기존 전력 시장과 다르게 PXFC 시장에서 TSO가 DSO에게 수급균형에 대한 책임과 비용 부담을 전가하여, TSO에게 부담되는 과도한 계통 운영에 대한 어려움을 다수의 DSO에게 분산하는 효과를 갖게 된다. DSO는 수급균형의 의무를 이행하기 위해 밴드 형태의 예비력을 TSO에게 구입하여 수급균형을 유지해야 한다. 본 연구에서는 예비력과 같은 역할을 수행할 수 있는 에너지저장장치(ESS, Energy Storage System)를 DSO의 수급균형의 역할로 사용 하는 것을 상정한다. 본 연구에서는 이러한 에너지저장장치를 DSO의 수급균형책 옵션으로 사용하고, 이 때 이 에너지저장장치 옵션의 가치에 대해서 산정한다.

The power industry has been operating for a long time in the form of a network-based natural monopoly. This monopoly industry has been operated in a vertical and integrated way, in which one company manages power generation ⇒ transmission ⇒ distribution ⇒ sales. However, even in this monopoly structure, energy liberalization began in earnest in the UK in the 1980s, and many countries around the world are currently operating energy market liberalization in various stages and forms. Among these institutional changes around the world, the story of decentralization of the power system is being discussed. In order to connect more distributed power sources to the grid in the future, the power system of the future will adopt the Active Network Management (ANM) method. One of the main functions of the ANM method is that the distribution system operator controls the output of renewable energy in real time. However, institutional improvement is inevitable for this. Because distributed power can only be accommodated in the distribution system with the existing "fit and forget" method, a large number of distributed power sources are not operated by TSO, but multiple DSOs control the output of individual distributed power sources. Therefore, it will have to change to the form of operating the distribution system. In the existing electricity wholesale market, the sales operator predicts the electricity demand one day in advance and bids for energy, and the power generation operator sells the energy. At this time, the system operator secures reserve power in advance by using the auxiliary service market to resolve the imbalance that may occur during system operation. The cost used in this case is the supply-demand balance cost. In the case of balanced supply and demand cost, the system operator distributes the cost in proportion to the amount of energy sold or purchased by the BRP according to the cost socialization principle. This means that the distribution is not in proportion to the disproportionate amount of the seller. Incentives to induce BRP's participation in actively maintaining systemic balance are insufficient because charges are imposed regardless of the presence or absence of imbalance in BRP or the size of the amount of imbalance. In the energy market, the PXFC market concept has been proposed as a method in which the cost inducer bears the disproportionate cost according to the cost causality principle. Unlike the existing electricity market, in the PXFC market, the TSO transfers the responsibility and cost burden for the supply-demand balance to the DSO, which has the effect of distributing the difficulty of excessive system operation borne by the TSO to a large number of DSOs. The TSO decentralizes the supply-demand balance obligation to the DSO, and the DSO must maintain the supply-demand balance by purchasing a band-type reserve from the TSO to fulfill the supply-demand balance obligation. In this study, it is assumed that an energy storage system (ESS) that can perform the same role as a reserve power is used as the role of supply-demand balance of DSO. In this study, such an energy storage device is used as an option for DSO's supply-demand balance policy, and the value of this energy storage device option is calculated at this time.