2017 년제 1 호 2017. 1. 9 17 년 1 호를발간하며 Research Issue 세계에너지전망 (World Energy Outlook) 2016 Ⅰ. 글로벌에너지동향전망 Ⅱ. 석유 가스 석탄시장전망 Ⅲ. 전력시장전망 Ⅳ. 에너지효율전망 Ⅴ. 기후변화대응전망 Ⅵ. 신재생에너지시장전망 Ⅶ. 신재생전원통합전망 Research Activities 16 년신흥국청정에너지및기후관련투자여건평가 / BNEF 외 미국, 16 년태양광부분 Top 5 정책현안 / UtilityDive
년 호를발간하며 새로운한해가시작되었습니다. 리뷰를읽는모든분들, 건강하시고새해복많이받으십시오. 소원하시는일모두이루시길기원합니다. 붉은닭의해라는데계란이태부족해수입을하고곧먹을닭고기도부족해질것이라하니세상난감합니다. 다른건몰라도계란이부족했던기억은없는데이것이인류에게닥칠식량부족의예고편은아닐까하는걱정마저듭니다. 인류에게그런대재앙은없었으면좋겠습니다. 17년첫리뷰로 IEA 1) 에서매년발간하는 World Energy Outlook 2016( 이하 WEO) 을게재합니다. 세계에너지산업동향과전망을거시적으로전망하는자료이고내용도방대합니다만매해심층적으로다루는주제와중점이슈가달라집니다. WEO 2014에서는특별주제로원자력과아프리카의에너지전망을다루었고 2015는인도에초점을맞추었습니다. WEO 2016의시각은조금더새로워졌습니다. 기후변화 와 물-에너지넥서스 (water-energy nexus) 2) 를각각독립적인장 (chapter) 으로다루었습니다. 기후변화는파리협약의비준과신기후체제의도래를감안한것이겠지요. 물-에너지넥서스 는생소하실수도있는데개념은제법오래되었고해외에서는에너지분야에서중요하게다루어지는이슈중하나입니다. 이외에도신재생에너지를특별주제로채택하고신재생에너지시장전망과경쟁력, 기존전력시스템과의통합 (integration) 을아젠다로삼았습니다. 세계어디서나전력산업에서신재생에너지를빼고는정책이나시장을설명할수없는현실을반영한것이라볼수있습니다. 신재생에너지의확대를논할단계는지났고이제유연하고효과적으로운영하기위해기존시스템이변해야한다는뜻으로이해됩니다. 물-에너지넥서스 는우리나라에서도고민해야하는문제이므로차기에리뷰주제로써볼까고민하고있습니다. 그런이유로이번리뷰는 물-에너지넥서스 는제외하고글로벌에너지동향, 자원 ( 석유 가스 석탄 ), 전력, 에너지효율, 신재생, 기후변화, 신재생통합의 7개분야로구분하여작성하였습니다. 큰안목으로에너지산업을멀리바라보는데도움이되었으면합니다. 2017년에도전력경제리뷰는매일매일을새해라생각하고한호, 한호가특집이라는마음으로한걸음씩나아가겠습니다. 감사합니다. 편집장이윤경 i
IEA는미래에너지산업환경에대해 3개시나리오를전제하고부문별로시장전망 Current Policy (CPS) New Policy (NPS) 450 시나리오旣시행중인에너지정책만고려現시행정책 + 수립예정정책 2 달성위한모든정책 기술 에너지시장 화석연료는전반적으로저성장이예상되며가스수요는상대적으로높을전망 * '40년까지연평균수요증가율석유 0.5%, 가스 1.5%, 석탄 0.2% ( 석유 ) 중국, 인도등非 OECD의수요증가, OPEC의생산비중확대 ( 가스 ) 대부분국가에서수요증가 ( 특히非 OECD), 비전통가스생산비중확대 ( 석탄 ) 선진국중심수요감소, 인도등非 OECD의생산비중확대 전력시장 전력수요성장둔화 ( 전력수요증가율은 00 14년 3.2% 에서 14 40년 2.0% 로둔화 ) 화력발전설비는지속감소, 40년신규설비의 60% 이상신재생이차지 에너지효율 효율향상지표인에너지집약도는 1인당 GDP가높은선진국에서크게개선 효율향상에의한전기요금절감효과로총에너지비용은감소하고 CO 2 배출량은 40년 36.3Gt(NPS) 으로 CPS 대비 7.4Gt 절감 기후변화대응 NDC 달성만으로지구평균기온상승을 2 이하로제한하기는곤란 2 목표달성을위한신재생, 효율향상중심전력부문의강력한탈탄소화필요 신재생에너지 40년신재생설비 5,170GW 로 14년대비 2.8배성장 ( 풍력 37%, PV 35%, 수력 20% 順 ), 30년을기점으로신재생발전량이석탄발전량을상회 40년신재생에너지의 60% 가보조금없이경쟁력을가질것으로전망 신재생전원통합 ( 초기 ) 설비보강및빠른급전자원확보를통해신재생전원의변동성완화필요 ( 장기 ) 신재생발전출력삭감 (Curtailment) 문제를최소화하기위한송배전인프라투자, 에너지저장시스템구축, 수요관리등의통합조치필요 ii
목 차 Research Issue Ⅰ. 글로벌에너지동향전망 1 Ⅱ. 석유 가스 석탄시장전망 6 Ⅲ. 전력시장전망 10 Ⅳ. 에너지효율전망 13 Ⅴ. 기후변화대응전망 15 Ⅵ. 신재생에너지시장전망 20 Ⅶ. 신재생전원통합전망 25 Research Activities 16 년신흥국청정에너지및기후관련투자여건평가 31 미국, 16 년태양광부문 Top 5 정책현안 33 iii
세계에너지전망 (World Energy Outlook) 2016 - 한전경제경영연구원임금주일반연구원정직한선임연구원이승은선임연구원윤용호선임연구원손서은일반연구원정현우일반연구원
Research Issue Ⅰ. 글로벌에너지동향전망 1. 세계에너지전망 3 대시나리오 국제에너지기구 (IEA) 는미래에너지산업환경에대해 3 개시나리오를전제하고분석 1 Current Policy Scenario (CPS) - 보수적시나리오 16 년중반까지공식적으로채택, 旣시행중인에너지정책이시행될경우를고려 40 년까지現정책수준이유지될것을가정한가장보수적인시나리오 2 New Policy Scenario (NPS) - 기준시나리오 현재시행중인정책뿐아니라공식적으로이행이예정되어있는에너지정책포함 - 국제에너지기구 (IEA) 가제시하는핵심시나리오로파리협정관련각국국가감축목표 (NDC), 신재생에너지확대및탄소가격전망등을포괄적으로고려 각국의정책기조를반영해미래에너지산업의향방을제시하는기준시나리오 3 450 Scenario* - 적극적시나리오 * 450 은장기적으로대기중 CO 2 농도 (parts per million) 가안정화되는수치를의미 2100 년까지세계평균온도상승폭을 2 이하로제한 하기위해가능한모든정책적, 기술적가정을포괄한탈탄소시나리오 (Decarbonisation scenario) * UN 은지구의온도가산업화이전 (1850~1900 년 ) 평균온도대비 2 이상오르면인류에심각한위협임을경고 - 40 년 1 차에너지수요중화석연료비중은약 58% 로 CPS(79%) 및 NPS 전망치 (74%) 대비 20% 가량낮은수준 ( 14 년, 화석연료비중 81%) 본문은 New Policy Scenario 를기준으로작성하였으며 Ⅵ. 기후변화대응전망, Ⅴ. 신재생전원계통 연계전망은미래기후변화와신재생에너지확대를전제하므로 450 Scenario 를기준으로함 < 시나리오별구성요소전망치 > 시나리오 CPS NPS 450 인구 14~ 40년연평균 0.9% 증가 GDP 14~ 40년연평균 3.4% 증가 에너지수요 40년 19,636 Mtoe 40년 17,866 Mtoe 40년 14,878 Mtoe 화석연료비중 40년 79% 40년 74% 40년 58% 탄소배출량 40년 43.7 Gt 40년 36.3 Gt 40년 18.4 Gt 한국탄소가격 40년 40$/tonne 40년 50$/tonne 40년 140$/tonne < New Policy Scenario(NPS) 주요전제조건 > * ( 에너지수요 ) 40 년까지세계에너지수요는약 30% 증가 * ( 신재생전원 ) 40 년까지신규설비의 60% 는신재생에너지로보조금없이시장경쟁력확보 * ( 탄소배출량 ) 40 년연평균 CO 2 배출증가율은 0.5% 로완화 ( 00~ 15 년 CO 2 배출증가율 2.4%) 1
2. 미래에너지산업의주요이슈진단 1 에너지수요 GDP 와 CO 2 배출량간의상관성변화 과거에너지수요및경제성장률과 CO 2 배출량은동반성장해왔으나 15~ 40년에너지수요및 CO 2 배출량은 GDP 대비현저히낮은속도로증가 - 40년까지에너지수요는연평균 1%, GDP 는 3.4% 증가하고 CO 2 배출은 0.5% 증가 (NPS) - 친환경에너지확대및에너지효율향상, 제조업경기둔화등이복합적으로반영 40년에너지소비로발생하는 CO 2 배출량은 CPS에서는약 36%, NPS는약 13% 증가하는반면 450 시나리오에서만 43% 가량하락할것으로전망 < 시나리오별에너지수요 GDP 및 CO 2 배출량간상관관계분석 > 2 에너지원간질서재편 기후변화대응등정책적요인으로신재생, 원자력, 천연가스비중지속증가 - 신재생기술발전및중국 인도 러시아중심의신규원전확산이주요요인 - 천연가스수요는산업 ( 연 2.1% ) 및발전 ( 연 1.3% ) 을중심으로 40년까지약 50% 증가 산업계의석탄 ( 발전 ) 및석유 ( 수송및석유화학 ) 소비의존도는일정수준유지 - CPS와 NPS에서 40년 1차에너지수요중화석연료비중은 74~79% 로현재 (81%) 와비슷한수준을유지하고 450 시나리오의경우 58% 로급락 < 시나리오별 1차에너지수요전망 > 2
3 신재생에너지확산에리스크요인상존 14년신재생발전량비중은 23% 이고 40년발전비중전망치는 CPS의경우 29% 로예상되지만 NPS 및 450 시나리오에서는 1.6~2.5배성장할것으로낙관 - (NPS) 40년에신재생전원은태양광, 풍력위주로신규발전설비의 60% 차지 - (450) 총전력수요중신재생에너지비중은약 58% 전망 (NPS는 37% 수준 ) < 40년전력부문시나리오별신재생에너지전망 > WEO는발전부문에서신재생에너지확산에아래두가지를한계요인으로지목 - 에너지수요가점차둔화되는한편높은온실가스감축목표를달성하고자수명이남아있는발전설비의조기폐쇄비용부담이가중될위험상존 - 신재생발전설비의연계가확산됨에따라망안정성을확보하기위한기술개발, 에너지정책및시장구조개편등의자구책마련필요 4 기온상승 2 제한을위한필요요건 신재생에너지확산에도불구하고수송의 90%, 산업의 3/4 은화석연료소비에의존 450 시나리오를제외한 CPS와 NPS 시나리오에서는파리협정의 조속한온실가스배출량정점도달및감소세전환 목표를달성하기는어려울것으로전망 - (450 시나리오 ) 기온상승을 2 이내로제한하기위해서는온실가스배출량을 40년까지 18Gt으로감축하여야하고이는 15년대비 14Gt을감축해야함을의미 < 시나리오별 1차에너지수요전망 > < 이산화탄소배출량전망 > 3
5 에너지산업의인류건강위협요인최소화 화석연료연소로발생하는미세먼지등대기오염물질은인류건강을위협하는네번째요인 3) - 선진국을중심으로친환경에너지원이확대되는반면개발도상국의화석연료소비가증가하면서총오염물질 * 발생량은누적증가할전망 (NPS 기준 ) * 화석연료소비에의한주요오염물질 : 질소산화물 (NOx), 이산화황 (SO 2 ) 및미세먼지등 - 대기오염으로인한조기사망자는現 3백만명에서 40년 450만명으로증가 총에너지투자비의약 7% 를대기오염해소에활용할경우 (Clean Air Scenario), NPS 대비현격하게대기환경을개선할수있다고제안 - 명확한환경개선목표설정, 에너지분야관련정책수립및효율적모니터링으로대기오염에의한조기사망자는실외에서 170만명, 실내에서 160만명감소 < NPS 및 Clean Air Scenario 간 40년조기사망자전망비교 > 6 에너지부문투자전망 NPS 기준 40년까지에너지공급부문 ( 석유, 전력등 ) 에 44조달러 ( 누적 ) 상당의투자전망 전력부문에서는특히신재생에너지발전설비에투자가집중될것으로예상 - 450시나리오기준 40년까지신재생설비에약 11조달러 ( 누적 ) 투자전망 < NPS 및 450 시나리오간 16~ 40년전력산업분야누적투자액전망비교 > 3) 인류건강위협요인은고혈압, 식이문제, 흡연위험순 4
7 미래에너지공급안정성이슈 간헐성이높은신재생에너지발전비중이높아지면서안정적에너지공급이슈부상 - 신재생공급량이증가함에따라화석연료중심의에너지믹스다변화심화 - 에너지원간호환성및간헐성에대비한예비력확보등공급안정성에대응하는정책수립및투자활동이수반되어야함 국가간에너지교역 ( 수출입 ) 량증가는에너지공급안정성의또다른잠재적위협요인 - 석탄에비해시장변동성이높은가스및석유의국제거래규모가확대될전망 < 에너지공급다변화전망 > < NPS 에너지수출입량전망 > 8 전지구적에너지접근성향상 개발도상국등에너지고립지역의접근성향상은미래에너지산업의중점해결과제 - 14년기준약 12억명 ( 세계총인구의 16%) 이전기에너지고립상태 아프리카및아시아등지에서상당한電化 (electrification) 작업이이뤄짐에도불구하고 30년 7.8억명, 40년 5.4억명이전기미사용전망 9 에너지원간보조금격차해소 화석연료보조금은에너지시장을왜곡하고비효율적소비를조장하는주요원인 화석연료보조금은 14년 5천억 $ 에서 15년 3.3천억 $ 수준으로급감하는반면 신재생보조금은지속증가 ( 15년 1.5천억 $) 하여보조금격차는해소되는추세 기술비용하락등신재생에너지의시장경쟁력확보이후보조금규모는점차축소될전망 - 신재생에너지에보조금은 30년 2.4천억 $ 로최고점에도달한후 40년 2천억 $ 수준으로하락 < NPS 전기에너지접근성전망 ( 백만명 ) > < 화석연료와신재생에너지보조금추이 > 구 분 14 30 40 아프리카 634 619 489 아시아 512 166 47 라틴아메리카 22 0 0 중 동 18 0 0 합 계 1,186 784 536 작성자 : 경제경영연구원임금주일반연구원 5
Ⅱ. 석유 가스 석탄시장전망 (NPS 기준 ) 1. 석유시장전망 석유수요는 15년 92.5 mb/d 4) 에서 40년까지연평균 0.5% 씩증가하여 103.5 mb/d 에이를전망 ( 지역별 ) 석유수요의저성장추이속에서중국과인도등비OECD국가에서수요증가 - OECD 국가는연평균 1.3% 씩감소하고, 비OECD 국가는연평균 1.5% 씩증가 - 인도는석유수요증가율이가장높은국가이며경제성장에따른에너지수요증가로 40년까지연평균 3.8% 씩증가하여 6 mb/d에이를전망 - 중국은 40년까지연평균 1.3% 씩증가하여, 30년대초부터최대석유소비국부상 ( 부문별 ) 석유의대체제가적은화물 항공수송, 석유화학부문에서수요증가주도 < 석유총수요전망 ( 단위 : mb/d) > < 지역별석유수요연평균증가율 > 석유생산은 15 년 92.3 mb/d 에서 40 년까지연평균 0.3% 씩증가하여 100.5 mb/d 에이를전망 ( 지역별 ) OPEC은적극적인시장관리정책추진등으로세계생산량점유율상승 - OPEC 국가의세계석유생산비중은 15년 42% 에서 40년 48% 까지증가 - OPEC 국가중이라크, 이란등중동지역국가의생산량비중이증가하고 40년 이란 5) 과이라크의석유생산량은각각 5.9 mb/d, 7.1 mb/d에이를것 < 지역별석유생산전망 ( 단위 : mb/d) > 구분 15 20 25 30 35 40 연평균증가율 O P E C 39.1 39.2 41.3 42.9 45.1 48.1 0.8% 비 OPEC 53.2 54.3 54.4 54.2 53.8 52.4-0.1% 합 계 92.3 93.5 95.7 97.1 98.9 100.5 0.3% OPEC 비중 42% 42% 43% 44% 46% 48% - 4) mb/d : million barrel per day ( 백만배럴 / 일 ) 5) 이란은 16 년 1 월부터원전에따른경제제재가해지되면서생산량이제재이전수준으로회복 6
타이트오일등비전통석유의생산량및총석유생산중비중증가 - 비전통석유의세계석유생산비중은 15년 9% 에서 40년 15% 까지증가 - 미국은타이트오일 6) 생산량이증가하여 20년에는생산량이 5.2mb/d 에이르고 30년대초부터는석유수입국에서수출국으로전환예상 < 유형별석유생산전망 ( 단위 : mb/d) > 구분 15 20 30 40 연평균증가율 전통석유 83.8 83 83.7 85.2 0.1% 비전통석유 8.5 10.5 13.4 15.3 2.4% 합 계 92.3 93.5 97.1 100.5 0.3% 비전통석유비중 9% 11% 14% 15% - 2. 가스시장전망 가스수요는 14년 3,502 bcm 7) 에서 40년까지연평균 1.5% 씩증가하여 5,219 bcm에이를전망 ( 지역별 ) 대부분국가에서가스수요가증가하며, 비OECD국가들이수요성장을견인 - OECD 국가는연평균 0.5% 씩증가하고, 비OECD 국가는연평균 2.2% 씩증가 - 아시아가연평균수요증가율이 3.6% 로높고, 특히경제성장률이높은인도가연평균 5.2%, 산업부문수요가많은중국이연평균 4.6% 로수요급증 - 유럽은환경규제에따른석탄발전기의퇴출증가로가스발전량증가하면서 14년 418bcm에서 40년 450bcm까지수요증가 ( 부문별 ) 발전및산업부문에서가스수요가주로증가 < 세계가스수요곡선 ( 단위 : bcm) > < 부문별가스수요증가 ( 단위 : 1,000 bcm) > 6) 타이트오일 : 셰일가스가매정된퇴적암층에서시추하는원유 7) bcm : billion cubic meters ( 십억입방미터 ) 7
가스생산은 14년 3,536 bcm에서 40년까지연평균 1.5% 씩증가하여 5,219 bcm에이를전망 OECD 국가는연평균 0.9% 씩증가하고, 비OECD 국가는연평균 1.8% 씩증가 - 비OECD 국가의생산량이증가하여 40년에는세계총생산량의 69% 를생산할것 비전통가스생산량증가가세계가스총생산량증가에주로기여할것 - 비전통가스생산량은연평균 3.5% 씩증가하여 40년 1,704 mb/d 전망 - 20년이전에는미국, 캐나다, 호주가 20년이후에는중국, 아르헨티나가주로비전통가스생산에기여 - 미국은비전통가스생산량증가로수입국에서수출국으로전환되어 40년 110bcm 수출예상 < 주요지역별가스생산전망 ( 단위 : bcm) > < 비전통가스생산량전망 ( 단위 : bcm) > 3. 석탄시장전망 석탄수요는 14년 5,609 Mtce 8) 에서 40년까지연평균 0.2% 씩증가해 5,915 Mtce에도달 ( 지역별 ) 고소득, 저소득국가의수요가차별화되면서, 저소득국가가수요견인 - OECD 국가는연평균 2.1% 감소하고, 비OECD 국가는연평균 0.8% 씩증가 에너지수요증가가정체된선진국은저탄소사회로의전환추진에따라수요감소 - 유럽연합과미국의석탄수요는 40년까지각각 60%, 40% 이상감소전망 - 미국은향후가스가격하락및환경규제에따라노후석탄발전기퇴출증가 인도등에너지수요가급증하는저소득국가에서는저렴한석탄사용이불가피 중국은저소득국가에서고소득국가로전환중으로연평균 0.5% 씩수요감소 - 중국은산업구조가중공업에서서비스업중심으로전환되면서산업용수요감소전망 ( 부문별 ) 시멘트, 철강부문을중심으로수요증가 - 인도는경제및인구급성장으로신규인프라건설및주택공급수요가증가하여시멘트와철강수요가높아져석탄수요증가 8) Mtce : Millions Tons of Coal Equivalent ( 백만석탄환산톤 ) 8
< 석탄총수요전망 ( 단위 : Mtce) > < 지역별석탄수요연평균증가율 ( 단위 : Mtce) > 석탄생산은 14년 5,680 bcm에서 40년까지연평균 0.2% 씩증가하여 5,915 bcm에이를전망 인도등비OECD국가에서생산량이증가하고, 유럽에서생산량급락 - OECD 국가는연평균 1.4% 감소하고, 비OECD 국가는연평균 0.6% 상승 - 최대생산국은계속중국이유지할전망으로, 생산량증가율은인도가연평균 4.0% 씩증가하여가장높음 현재석탄시장은공급과잉상태이나 20년대초에는수익성이저조한생산설비의축소에따라석탄가격이반등하여석탄시장의수급안정예상 - 현재절반이상의미국석탄회사들이파산보호를받고있으며, 15년에는중국석탄기업의약 80% 가손실 < 석탄총생산전망 ( 단위 : Mtce) > < 지역별석탄생산연평균증가율 ( 단위 : Mtce) > 작성자 : 경제경영연구원정직한선임연구원 9
III. 전력시장전망 (NPS 기준 ) 1. 전력수요전망 40년까지전력수요연평균증가율은 2.0% 로이는동기간경제성장률 3.4% 보다낮은수준 40년글로벌전력수요는 34,250TWh로전망 ( 14년 20,550TWh, 66.6% ) - 00~ 14년전력수요연평균증가율은 3.2% 인반면 14~ 40년에는 2.0% 로둔화 지난수십년동안경제성장과전력수요의동조화경향이강했으나최근글로벌전력수요와 GDP간의탈동조화 (decoupling) 현상이두드러짐 - 에너지효율향상정책, 선진국내에너지집약형산업의쇠퇴등이원인 글로벌전력수요증가의주요인은비OECD 국가의냉방 가전기기급증 글로벌수요증가의 87% 이상은인도, 아프리카등비OECD 국가에서기인 - ( 인도 ) 40년전력수요는 3,383TWh로연평균 5% 씩증가할전망 ( 14년 954TWh) - ( 아프리카 ) 40년전력수요는 1,783TWh 로 14년 643TWh 대비 2.7배, 연평균 4% 증가 - 비OECD의건축부문전력소비증가분중냉방기기, 주요대형가전제품 ( 냉장고, TV 등 ) 수요증가가 50% 이상을차지 OECD는산업 주거부문전력소비대비서비스부문의전력수요증가율이높아글로벌전력수요증가의기여도는낮을것으로예상 < 부문별전력소비증가량및비중 > < 40년비OECD 의건축부문전력소비증가요인 > 2. 발전설비용량및발전량전망 40 년글로벌발전설비용량은 15 년대비 1.75 배증가, 화력발전설비는지속감소하고 40 년신재생에너지설비용량은전체의약 50% 를차지할전망 40 년글로벌발전설비누적용량은 11,200GW ( 14 년 6,400GW 대비 75% ) 10
노후발전설비의교체및폐쇄로화력발전설비는지속감소 - 25년까지 OECD 선진국중심, 26~ 40년에는중국, 인도중심으로석탄화력폐쇄 40년신규발전설비 (4,486GW) 의 60% 이상을신재생발전이차지 (2,693GW), 40년전체설비중신재생에너지 ( 수력포함 ) 비중은 46% 수준이될전망 40년글로벌발전량은 39,047TWh 로전망 ( 14년 23,809TWh, 64% 증가 ) 석탄 원자력발전량은 78%( 14) 63%( 40), 신재생발전량은 22%( 14) 37%( 40) 변화 OECD의신재생에너지발전량은 6천TWh로전체비중의 53% 차지할전망 ( 現 29%) 亞개도국의석탄화력발전비중은 67% 에서 45% 로감소, 신재생은 30% 이상으로증가 ( 40) < 신규 기존설비용량전망 > < 15년 vs 40년전원별발전량비교 > 3. 전력산업투자및요금전망 40년까지글로벌투자액은연간 7.7천억달러씩증가하고, 40년글로벌신재생발전투자액은화석연료관련투자대비 2.5배이상많을전망 16~ 40 년누적글로벌투자액은 19.2 조달러, 이중송배전관련투자액은 8조달러 (42%) 로특히비OECD의송배전투자액 (5.7조달러) 이큰비중을차지하는것이특징 16~ 40 년신재생발전투자액은 7조달러로전체투자액의 36.4% 를차지할전망 < 40년전력산업부문별누적투자비중 > < 16~ 40년 OECD와비OECD 투자액 > 11
40년까지 EU의산업용전기요금은자본비용및 O&M 비용증가로지속상승, 중국은산업용교차보조구조개선으로주택용전기요금상승전망 ( 산업용 ) EU는노후화된석탄화력발전소의폐쇄관련자본비회수로요금상승, 일본은수입의존도가높은가스 석유도매가격하락으로전기요금하락전망 ( 주택용 ) 중국은현재산업용전기요금의교차보조에의해낮은주택용요금수준을유지하지만 40년까지점차교차보조구조가개선되면서요금상승전망 < 국가별산업용전기요금전망 > < 국가별주택용전기요금전망 > 4. 전력산업 CO 2 배출전망 40 년발전부문 CO 2 배출량은 14 년 13.5Gt 에서 6% 증가한 14.4Gt 으로전망되며탄소 집약도 (Carbon Intensity) 는 14 년대비 35% 하락 14 년발전부문 CO 2 배출량은전체의 42% 를차지, 이중 70% 가석탄발전에서발생 40 년까지석탄화력설비증가둔화와발전소효율향상을고려할때전력산업탄소 집약도는 kwh 당 335g 으로전망 ( 14 년 515g/kWh) < 14 년지역별탄소집약도 > < 40 년지역별탄소집약도전망 > 12
IV. 에너지효율전망 (NPS 기준 ) 1. 국가별에너지효율향상현황 90 년대비 15 년국가별에너지집약도 (Energy Intensity) 는 1 인당 GDP 가높은선진국에서, 에너지다소비산업의비중이낮을수록더크게개선된것으로분석 1 인당 GDP 가높은미국, 호주, 일본등선진국에서에너지집약도대폭개선 비 OECD 의에너지집약도는높은편으로브라질에너지집약도는 90 년대비오히려악화 - 인도, 중국, 러시아등은에너지집약도가 90 년대비큰폭으로향상되었으나 OECD 와비교하였을때여전히높은수준 - 브라질은지난 25 년간수력발전비중을낮추기위해화력발전량을증가시킨결과 에너지집약도악화 - 중국은 15 년부터 5 년동안에너지집약도를현재대비 15% 개선하는정책시행 < 국가별에너지집약도변화추이 ( 90 년 15 년 ) > 2. 에너지효율향상기대효과 효율향상에의한에너지절감으로 40년산업및건축부문에너지소비량은감소 40년산업부문에너지소비증가율은효율향상효과를반영시 1.2% 로전망 ( 효과배제시 2.4%) 건축물냉난방, 조명설비의효율개선으로에너지소비량의 40% 이상을절감하여 40년까지건축부문에너지소비증가율은 0.9% 에그침 ( 효과배제시 1.5%) 에너지효율향상에따라가계지출중에너지비용은감소할전망 13
40년가구당에너지비용중효율향상설비투자관련고정비용증가분보다연료가격을포함한가변비용 ( 전기요금 ) 의감소분이더커서전체에너지비용은소폭감소할것으로전망 - 450 시나리오는가계지출중고효율기기및 EV 관련고정비용이매우큰비중을차지하지만효율향상에의한전기요금절감효과가커서 NPS 대비총에너지비용이더큰폭으로감소 글로벌에너지부문 CO 2 배출량은 30~40% 감소 NPS의 40년 CO 2 배출량은 36.3Gt 으로 CPS 대비 7.4Gt 절감 ( 효율향상에의한절감효과 39%) 450 시나리오는중소기업의에너지효율관련투자급증이효율향상에중요한역할담당, 40년 CO 2 배출량은 18.4Gt으로 NPS 대비 17.9Gt 절감 ( 효율향상에의한절감효과 33%) < 시나리오별에너지관련 40년탄소절감전망 > Focus : 전기모터시스템 (Electric motor-driven systems) 에의한에너지효율향상 부문별전기모터에의한전력소비가 50% 이상이므로전기모터시스템의효율향상에주목할필요 산업 빌딩 농업 운송등부문별전기모터에의한전력소비는전체소비의절반이상을차지 - 특히산업부문전력소비중 70% 는전기모터의해소비 < 부문별전기모터활용분야 > 구분 산업 주택 농업 운송 활용분야 펌프, 압축기, 정화조 냉장고, 냉방설비 수중펌프 EV, 기차부품 전기모터시스템관련투자는 40 년까지연간 140 억달러씩증가할전망 40 년비 OECD 국가의주택내냉방시설수요 45% 증가, 글로벌전기차 (EV) 판매 3 배 증가전망으로건축 운송부문의전기모터관련전력소비가 60% 까지증가할전망 산업부문전기모터시스템관련투자는고효율모터교체를중심으로 40 년까지 3.5 천억달러, 450 시나리오는속도가변드라이브 (VSD) 설치위주로 NPS 대비 3 배이상효율향상투자전망 < 전기모터시스템의효율화예시 > 작성자 : 경제경영연구원이승은선임연구원 14
Ⅴ. 기후변화대응전망 (450 시나리오기준 ) 1. 국제기후변화대응동향 신재생전원, 에너지효율향상, 전기자동차확대등탈탄소화방향의에너지변혁으로 15년이후경제성장및에너지수요와 CO 2 배출디커플링현상발생 15년이후 GDP 및 1차에너지수요의증가에도불구, 에너지부문 CO 2 배출량정체 80년대초, 92년, 09년과같은경기불황에따른 CO 2 배출감소가아니라에너지변혁으로인해경제성장및 1차에너지수요와 CO 2 배출량사이에디커플링현상 - ( 신재생전원 ) 15년전체신규설비용량의 50% 이상을신규신재생발전설비점유 - ( 에너지효율 ) 15년효율향상에따른에너지절감량은에너지수요의 30% 까지확대 - ( 전기자동차 ) 15년글로벌전기차판매량 100만대, 15년말 130만대까지증가 < GDP/ 에너지수요 /CO 2 배출 > < 에너지변혁 탈탄소화 > 新기후체제의기반이되는파리협정의채택으로글로벌기후변화대응은강화되나 NDC 목표달성만으로인류생존목표온도인 2 달성은어려울전망 15년 12월 12일, 제 21차당사국총회 (COP21) 에서 196개국대표가모인가운데新기후체제의기반이되는 파리협정 (Paris Agreement) 채택 - 파리협정은 지구의평균온도상승을산업화이전과비교하여 2 이내로유지하며, 1.5 이하로제한하기위해노력해야한다 는인류생존을위한목표온도반영 G20 정상회담직전 ( 16.9.3) 1,2위배출국인미국, 중국과유럽등의비준으로 16년 11월 4일파리협정은조기발효됨 (55개국, 배출량 55% 이상비준시발효 ) 당사국들은자발적온실가스감축목표를담은국가감축목표 (NDC) 를 5년마다상향된목표로설정 제출하고 23년부터 5년마다이행성과점검 의욕적인목표에도불구, NDC 감축량을반영하여도글로벌 CO 2 배출량은 30년에 50Gt 이상으로지구평균기온상승을 2 아래로낮추기에는역부족 - 2100년까지 2.7 상승할것으로예상되어 NDC 보다더많은감축노력요구 15
2. 주요국 NDC 및 CO 2 배출전망 16 년시행예정기후정책반영시에너지부문 NDC 목표달성은가능하나, 2 목표달성은곤란 BAU 대비감축목표, 절대목표, 원단위목표, 집약도목표등다양한형태로 NDC 제출 국가 NDC 감축목표 CO 2 배출량 ( 에너지부문 ) 14 실적 30 목표 미국 25년까지 05년대비 26 28% 감축 5.7Gt 5.0Gt ( 25) 일본 30년까지 13년대비 26% 감축 3.3Gt 2.5Gt EU 30년까지 90년대비 40% 감축 1.2Gt 0.9Gt 중국 30년까지 05년대비 60 65% 감축 (GDP 당배출량 ) 9.8Gt 10.1Gt 주요국은 NDC 달성을위한주요수단으로신재생전원확대를포함한탄소집약도 개선, 에너지수요를절감하는효율향상, 표준연비기준등시행 국가미국일본 EU 중국 최근시행된에너지 기후대응정책 ITC(Investment Tax Credit, 태양광 ), PTC(Production Tax Credit, 풍력 ) 세액공제 5년연장 승용차, 소형트럭, 중량자동차표준연비기준강화 에너지혁신전략 (Innovative Energy Strategy) - ( 발전 ) 30 년탄소집약도목표 370gCO 2 /kwh - ( 수송 ) 연료전지 / 전기차보조금지급 - ( 산업 / 빌딩 ) 에너지효율향상 EU-ETS 제도개선 ( 20 년이후적용 ) EU 2016 저탄소이동수단전략 EU-ETS 비적용부문 GHG 감축목표설정 ( 수송, 빌딩, 농업등 ) 제 13 차 5 개년계획 - 15 년대비탄소집약도 18%, 에너지집약도 15% 개선 ( 20) 신재생전원목표상향조정, 경량자동차배기가스新기준마련 시행예정인에너지정책고려시 NDC 목표는달성가능하지만, 2 목표는역부족 - 에너지부문 CO 2 배출상승세는 30년 34.5Gt, 40년 36Gt로둔화전망 2 목표달성을위한전환, 수송, 산업, 빌딩등주요부문추가감축수단분석시급 < 국가별 CO 2 배출 ( 에너지부문 ) > < 국가별 GDP 대비탄소집약도 > 16
3. 2 목표달성을위한추가수단 기온상승을 2 이내제한하기위해효율향상및신재생확대등 18Gt 추가감축수단필요 ( 40) NPS 기준에너지부문 CO 2 배출은지속적증가세를유지하여 40년약 36Gt 배출, 2 목표달성을위해서는 18Gt을추가감축필요 에너지효율향상에의한수요감축, 신재생등저탄소발전원으로의전환등이주요한감축수단이될것이며전력, 수송, 산업, 빌딩順으로탈탄소화요구 < 목표온도 2 달성주요수단 > < 목표온도 2 달성부문별 CO 2 감축량 > 청정연료전환, CCS, 효율개선등을통한전력부문의강력한탈탄소화추진 전력부문은他부문대비가장강력한탈탄소화가진행될전망 - 2 목표달성을위해 40년전력부문 CO 2 배출량 14.4Gt(NPS) 중 10.8Gt을전력부문에서추가감축필요 ( 現 7.5Gt 배출 ) 추가감축수단은발전소탄소집약도개선, 효율향상으로전력수요축소등 구분 주요내용 탄소집약도개선 40년 NPS 기준 335gCO 2 /kwh에서 80gCO 2 /kwh로개선 ( 現 515gCO 2 ) - 전원믹스전환 40년까지신재생전원과원자력발전소설비용량은 NPS 대비 40% 확대 - CCS 상용화 40년까지화석연료발전소 430GW에효율개선적용및 CCS 장착 전력수요감축 40년에너지효율향상에의한전력수요감소로 NPS 대비약 2Gt 감축 < 전력수요및 CO 2 배출전망 > < 전력부문 CO 2 배출감축수단 > 17
수송부문은개도국의이동수단에대한수요증가로탈탄소화속도는더딜것으로전망되며, 전기자동차확대및바이오연료상용화를통한추가감축이진행될전망 수송부문은전력부문다음으로 CO 2 를많이배출하지만이동수단에대한지속적수요증가로탈탄소화속도는느릴것으로전망 - 2 목표달성을위해 40년수송부문 CO 2 배출량 9.4Gt(NPS) 중 3.2Gt을수송부문에서추가감축필요 ( 現 7.5Gt 배출 ) - 개도국을중심으로 40년이동수단이 40억대까지급속증가예상 ( 現 2배수준 ) 추가감축수단으로전기차확대, 항공 해양 화물운송의바이오연료상용화등활용 구분 추가감축필요내용 전기자동차 40 년 NPS 기준 1.5 억대의 5 배수준인 7.5 억대까지보급확대 바이오연료 40년 NPS 대비 2배수준인 9mboe/d9) 까지바이오연료사용확대 초기기술수준이나항공 해양 화물의탈탄소화를위한필수분야로인식 < 수송부문연료원비교 ( 40) > < 산업부문 CO 2 감축수단 > 산업은 CO 2 多배출부문이나감축수단적용이어려워탈탄소화는느리게진행될것이고, 효율향상확대및 CCS 상용화, 연료전환등이고려됨 산업부문은실질적인감축수단적용이어려워낮은수준의탈탄소화진행전망 - 2 목표달성을위해 40년산업부문 CO 2 배출량 7.4Gt(NPS) 에서 2.4Gt의추가감축필요 ( 現 6.1Gt 배출 ) - 효율향상중심탈탄소화노력에도지난 15년간산업부문의탄소집약도는지속적증가 추가감축수단으로에너지효율향상확대, CCS 상용화, 연료전환등검토 구분 추가감축필요내용 CCS 40 년 NPS 대비수송부문감축필요량 (2.4Gt) 의 30% 인 0.7Gt 감축 기타 에너지효율향상, 연료전환을통해각 0.9Gt, 0.3Gt 감축 9) mboe/d : million barrels of oil equivalent per day 18
빌딩부문은탄소집약도와직접배출비중이낮아감축여력이제한적이므로전력부문의탈탄소화에많은영향을받을것으로예상되며, 효율향상을통한에너지절감등이고려됨 他부문대비탄소집약도가 2 3배낮으며간접배출비중이높아직접감축에의한추가적인감축은제한적 - ( 직접배출 ) 2 목표달성을위해 40년 NPS 기준 3.0Gt에서 0.7Gt 추가감축필요 - ( 간접배출 ) 2 목표달성을위해 40년 NPS 기준 6.4Gt에서 4.8Gt 추가감축필요 - 빌딩부문의전력소비량이現전력수요의절반을차지, 직접감축에의한감축량보다전력부문탄소집약도개선으로인한간접배출감축량이월등히높을것으로전망 추가감축수단으로저효율제품퇴출및新건축기준마련을통한에너지절감고려 구분 저효율제품 新건축기준 추가감축필요내용 30년까지저효율제품 * NPS 대비 1/3 이상퇴출 * 냉장고, 냉동고, 세탁기건조기, 백열등등 신규건축물대상에너지사용절감을위한新건축기준적용으로 40년 NPS 대비냉 난방에너지소모 20% 감소 < 빌딩부문 CO 2 배출감축량 ( 40) > 2 목표달성을위한추가감축은전력부문에서대부분담당할것으로전망 ➀ [ 수송 ] 전기차확대 전력전가, ➁ [ 빌딩 ] 간접배출高비중 전력전가 ➂ [ 산업 ] 탈탄소화여력저조 Focus: 2 보다훨씬낮은온도로제한가능한주요수단 ( 40) 구분 2 제한 (450 시나리오 ) 2 훨씬낮은온도로제한 수송전기차 7.1 억대보급전기차 15 억대보급 전력발전소탄소집약도 80gCO 2 /kwh 개선발전소탄소집약도 65gCO 2 /kwh 개선 빌딩 주거부문냉난방에너지사용량연 80kWh/m 2 주거부문냉난방에너지사용량연 50kWh/m 2 작성자 : 경제경영연구원윤용호선임연구원 19
Ⅵ. 신재생에너지시장전망 (NPS 기준 ) 1. 신재생에너지보급전망 40년 1차에너지소비기준신재생에너지소비량은 3,455Mtoe 로, 14년대비 1.8배성장 40년에너지수요의 20% 는신재생에너지로충당될것으로전망 전력부문의신재생에너지비중은 14년 23% 에서 40년 37% 로다른에너지소비부문중가장높음 40년신재생에너지비중은열부문 15%, 수송부문 7% 로전망됨 < 에너지수요전망 > < 부문별신재생에너지비중전망 > 40년세계신재생발전설비용량은 5,170GW로, 14년대비 2.8배성장 세계발전설비의 46% 는신재생발전으로예상, 태양광과풍력비중은각 13% 전망 14~ 40 년신규발전설비의 60% 가신재생에너지가될것이며신규신재생용량은 3,333GW - 신규신재생발전원중풍력 37%, 태양광 35%, 수력 20% 수준 중국, EU, 미국, 인도가신규신재생발전설치의 2/3을담당, 중동, 동남아, 아프리카는전통발전과신재생발전확대병행 < 신재생설비용량변화 > < 국가별신규신재생발전용량구성비교 > 20
40년세계신재생발전량은 14,270TWh 로, 14년대비 2.6배성장 신재생발전량비중은 37% 로발전비중이가장큰전원으로성장, 태양광과풍력비중은각 5%, 10% 30년을기점으로신재생에너지발전량은석탄발전량을상회 - 30년석탄발전량 10,245TWh, 신재생에너지발전량 10,702TWh 태양광과풍력발전량은연평균 9.8%, 6.7% 증가하여, 40년태양광과풍력발전량은수력발전량과비슷한수준이될것으로전망 - 40년태양광및풍력발전량 6,018TWh, 수력발전량 6,230TWh 선진국은 14~ 40년전력수요증가량보다신재생발전량증가가많아신재생발전이화력을대체 개발도상국은전력수요증가량이신재생발전증가량을상회, 중장기적으로화력발전량과신재생발전량은비슷한속도로증가할것으로전망 < 연도별신재생발전량전망 > < 전력사용량과신재생발전량증가비교 > 신재생지원정책확대로기존태양광과풍력발전전망치보다발전량증가 World Energy Outlook 2015의 NPS 대비 40년태양광발전량전망은 40%, 풍력발전량전망은 8.8% 상승 - 미국신재생투자및생산세액공제연장결정과중국 2020 신재생보급목표상향조정이세계신재생발전량확대견인 < 40년태양광및풍력발전량전망비교 > < 주요국가별태양광, 풍력발전량비교 > 21
전력부문중심으로신재생에너지확산, 난방및수송부문은화석연료사용이증가될전망 15년전력부문과난방부문신재생에너지공급은비슷한수준이나, 40년에는전력부문의뚜렷한확대가전망 - 난방 수송부문의전화 ( 電化 ) 와전력부문위주의신재생지원정책영향 - 15년신재생보조금규모는 1,500억달러로이중 1,200억달러는전력부문이수혜 빌딩부문을제외하고산업및수송부문의화석연료사용은증가할것으로전망 < 부문별신재생에너지사용비교 > < 난방 수송부문에너지사용변화 ( 14~ 40) > 2. 신재생에너지경쟁력전망 신재생에너지경쟁력 (Competitiveness) 평가방안 신재생에너지정책제언을위해신재생에너지의경쟁력분석, 경쟁력 은신재생에너지기대수익과발전비용을비교하여평가 - 신재생에너지비용은균등화발전비용 (LCOE 10) ) 으로계산하고, 기대수익은전력시장가격을전망하여산출 ( 신재생에너지의사회적효용이나지원정책은고려하지않음 ) < 신재생에너지평가방안비교 > 구분내용범위 경쟁력 (Competitiveness) 재무매력도 (Financial Attractiveness) 비용효율성 (Cost Effectiveness) 투자자관점에서지원정책없이신재생에너지가이익을낼수있는지판단 단, 탄소배출비용은평가에고려 신재생지원정책을고려했을때, 투자자의관점에서신재생에너지가이익을낼수있는지판단 원자력, CCS 석탄등다른저탄소발전원과비교하여신재생에너지의비용효율성을평가 포괄적인개념으로투자자의관점보다는에너지안보, 경제발전, 대기환경과같은사회적효용관점에서신재생에너지를평가 10) LCOE : Levelized Cost of Electricity 22
40 년까지유틸리티급태양광과육상풍력발전비용은대부분의국가에서 100$/MWh 이하로하락 기술발전과신재생설치용량증가는신재생발전소설치시투자비 (Capital Cost) 를하락시켜신재생발전 LCOE 감소 - 15년대비 40년풍력발전투자비는 10~60%, 태양광발전은 20~70% 하락 연료비상승에따라화력발전 LCOE는 100$/MWh 이상으로증가 < 15년국가별태양광및풍력 LCOE > < 40년국가별태양광및풍력 LCOE 전망 > 40 년신재생에너지의 60% 는보조금없이경쟁력을가질수있을것으로전망 수력과지열에너지는현시장상황에서도경쟁력을보유 바이오에너지는거래가격상승이예상되어유럽처럼바이오연료를수입하는국가의 바이오에너지발전소는경쟁력악화 시장경쟁력을가지는풍력과태양광발전비중은점차증가되나, 지역별자원및 에너지시장여건에따라경쟁력은다르게전망 - 30 년에중국, 호주, 남아프리카, 중동등많은국가의유틸리티급대형태양광과 육상풍력이경쟁력을확보할것으로전망 - NPS 에서유럽과미국의신재생경쟁력확보시기는늦어질것으로예상 < 경쟁력을확보하는신재생에너지비중 > < 미국유틸리티급태양광경쟁력전망 > 23
신재생에너지발전보조금규모는증가하지만신재생발전설비가빠르게확산되어 MWh당보조금규모는감소 16~ 40년세계누적신재생발전보조금규모는 4조 7천달러 15년이후연간보조금규모는증가하여 30년 2,100억달러도달, 이후감소하여 40년 1,700억달러규모 25년태양광발전 MWh당보조금은 15년대비미국 2/3, 중국 3/4, 일본과유럽은 1/2로감소 < 보조금과신재생발전량 ( 수력제외 ) 비교 > < 태양광, 풍력 MWh당보조금전망 > 태양광과풍력발전이받는보조금은감소할것으로예상, 선진국은신재생보조금정책을축소하고, 시장메커니즘기반의신재생확산과경쟁력확보방안을강구 16~ 40년세계신재생에너지보조금 80% 를태양광과풍력이수혜 30년이후부터풍력과태양광발전보조금비중은감소하여 40년 50% 수준, 바이오에너지발전의보조금비중은확대되어 40년 30% 로증가 15년세계신재생에너지보조금중 52% 가유럽에서지급되었으나, 중장기적으로유럽, 미국, 일본등신재생비중이높은선진국의보조금비중은축소될것으로전망 < 신재생에너지발전보조금규모 > < 국가별신재생에너지보조금비중 > 작성자 : 경제경영연구원손서은일반연구원 24
Ⅶ. 신재생전원통합전망 (450 시나리오기준 ) 1. 신재생에너지증가이슈 40년까지글로벌신재생에너지비중은지속적으로증가할것이며, 기존전력시스템과변동성이심한신재생에너지의효율적통합을위해다양한이슈가발생할전망 40년공급전력의 58% 가신재생에너지로조달, 특히풍력 (5,400TWh) 과태양광 (3,000TWh) 의폭발적성장지속 변동성이큰신재생에너지확대로전력시스템과통합강화를위한방안마련필요 - 현재와같은낮은수준 (8%) 의신재생에너지통합은전력시스템에큰영향이없음 < 전력생산에서풍력과태양광이차지하는비율 > 전력시스템에통합할수있는신재생에너지의규모는 1 신재생에너지의출력변동성과 2 전력시스템의유연성 (Flexibility) 두가지요소의상호작용에의해결정 1 풍력과태양광처럼변동성이큰신재생에너지는화력발전등전통적인발전원과달리날씨의영향에따라이용률 (Availability) 이크게달라짐 2 전력시스템의유연성이클수록변동성이높은신재생에너지의통합을쉽게만듦 - 전력시스템에서유연성이란발전기가출력을얼마나빠르게변화시킬수있는지를의미하며, 인근시스템과의상호작용, ESS, 수요관리등을통해유연성을강화할수있음 안정적, 효율적신재생에너지통합을위해서는날씨등상황에따른출력부족 (Scarcity), 초과공급 (Abundancy), 출력변동성 (Variability) 의문제를기술적으로제어할수있어야함 기존발전기의출력을조정하여신재생에너지로인해발행하는문제상황을일부해결해나갈수있으나전체전력시스템의경제성과효율성하락의문제가발생 - 기존발전기의출력조정으로인한부품마모와발전효율감소등 25
< 신재생에너지의전력시스템통합시문제상황과해결방안 > 문제상황 해결방안 Scarcity 신재생에너지출력은낮고, 전력수요는높음 기존발전원의출력증발 Abundancy 신재생에너지출력은높고, 전력수요는낮음 기존발전원의출력감발 Variability 신재생에너지출력이시간에따라빠르게변함 기존발전원의출력조정 신재생에너지의비중이이미높은유럽과미국을중심으로전력시스템의경제성과효율성저하를최소화면서동시에문제를해결할수있는방안을찾기위한노력지속 - 스페인과미국은최근풍력을이용하여보조서비스활용 - 이탈리아 TERNA와영국 National Grid는보조서비스용 ESS 설치 2. 전력시스템과신재생에너지의성공적통합방안 신재생에너지의비중이전체의 25% 이상인경우신재생에너지의출력삭감 (Curtailment) 문제가발생할수있으며, 이를예방하기위해다양한운영방법, 기술등의조치가필요 신재생에너지보급초기에는전력시스템강화, 급전지시에빠른대응이가능한발전원 ( 예. 가스발전 ) 을확보해신재생에너지의변동성에대한대응이가능 신재생의비중이 25% 이상을넘어가게되면발전및송전제약등이발생하여신재생발전의출력이삭감될수있어삭감량최소화를위한조치필요 - 신재생에너지출력삭감은생산량의손실을의미하며, 수익과추가투자유인등신재생에너지산업전반에영향을미쳐신재생의경제적생존능력을감소시킴 배치최적화, ESS, 수요관리등의기술과접목되지못한다면 40년의풍력및태양광발전운영시간이유럽은약 33%, 미국 인도는 20% 가량짧아질전망 < 미국여름철일간발전원별설비용량및연간발전삭감량 > 26
신재생에너지의성공적통합을위해서는 1 전력시스템에친화적인신재생발전배치로전체효율최대화 2 출력능동성이유연한발전원확보 3 에너지저장시스템 (ESS) 구축 4 수요관리 5 전력망강화를위한송배전인프라투자가함께진행되어야함 1 시스템친화적인신재생발전배치로전체효율최대화 - 신재생에너지자원조건이다소부족하더라도발전소를부하에더가깝게배치하여발전및그리드인프라에대한투자비용을최소화하고시스템전체경제성강화 - 시스템에친화적인신재생에너지배치로인해가스발전등 Back-up 자원에투자가일부지연될수있으나신재생비중이일정수준을넘어서게되면추가투자필수 2 출력능동성이유연한발전원확보 - 신재생, 화석연료 ( 가스발전 ) 등에너지원종류에상관없이전체전력시스템의요구에따라빠르게출력을조정하여급전이가능한발전원확보필요 - 유연성있는발전원은일반적으로급격한출력증감발로인한발전기마모증가, 연료효율감소, 오염물질과 CO2 배출량이동반증가할가능성도있음 3 에너지저장시스템 (ESS, Energy Storage System) 구축 - ESS는전력시스템전반에걸쳐광범위한서비스를제공하며, 대규모신재생발전이초과발전시잉여전력을저장하고, 수요증가시방전하여신재생의변동성보완 - 40년까지글로벌 ESS 설치용량은 380GW로성장할전망 ( 15년약 150GW) 이며, 미국, 인도, 중국, EU 지역이전체 ESS의약 75% 를차지할것으로예상 < 글로벌 ESS 확대전망 > 27
4 수요관리 (DSR, Demand-Side Response) - ICT 기술개발로전체전력수요의변화를실시간으로감시하고, 통제할수있게되면서신재생변동성에따른공급변화를보완 - 수요관리의성공적구현을위해필요한기술확산, 시장개발및사이버보안보장을위해서는명확한규제체제가필수적이며, 스마트계량기보급도확산되어야함 < DR 운영을위한시장운영시스템및기술도입수준비교 > 5 전력망강화를위한송배전인프라투자 - 신재생에너지의통합및경쟁력강화를위해서는송배전인프라투자등스마트그리드구축과효율적그리드운영을위한기술개발필요 - 40년까지글로벌송배전인프라투자는약 7조달러로, 글로벌발전설비투자규모 (15.2조달러 ) 의 45% 수준에이를전망 < 16~ 40 년글로벌발전설비및송배전투자비전망 > 28
3. 국가별신재생에너지통합사례 40년미국, EU, 인도의신재생에너지발전량은 3,900TWh 로전망되며, 삭감되는발전량은 280TWh 로발전량중에서약 7~8% 손실 손실발전량을보상하기위해석탄발전기가운전된다고가정하였을때, 석탄발전기운전에따라연료비 560억달러추가발생과 670백만t의 CO2 배출전망 신재생에너지삭감으로발전하지못한설비용량은약 1,650 억달러규모이며, 발전설비에과잉투자되는상황이발생할전망 - 신재생에너지출력삭감으로미국 50GW( 풍력 20GW, 태양광 30GW), EU 30GW( 풍력 21GW, 태양광 9GW), 인도 45GW( 풍력 10GW, 태양광 35GW) 의설비가과잉투자되는상황발생 < 40 년국가별신재생에너지출력삭감에따른손실 > 국가 신재생에너지발전량 삭감발전량 ( 비율 ) 추가연료비추가 CO2 배출과잉투자비 미국 1,700TWh 120TWh(7%) 180억 $ 200MtCO2 650억 $ EU 1,200TWh 85TWh(7%) 350억 $ 240MtCO2 500억 $ 인도 1,000TWh 80TWh(8%) 30억 $ 230MtCO2 500억 $ 전체 3,900TWh 285TWh(7%) 560억 $ 670MtCO2 1,650억 $ 신재생에너지통합조치로 ESS와수요관리를활용할경우삭감발전량의약 66~79% 를보완할수있어신재생출력삭감에따른손실감소 국가별특성에따라삭감발전량에미치는통합조치는서로다르게나타남 - 미국은수요관리 ( 약 41%), EU는 ESS( 약 53%) 가삭감발전량을보완하는데가장큰역할을함 신재생에너지통합조치는상당한삭감발전량보완효과가있는것으로나타남 < 신재생에너지통합조치에따른삭감발전량보완 > 국가 삭감발전량 ESS 수요관리 삭감발전량보완 미국 120TWh 30TWh 50TWh 66% EU 85TWh 45TWh 22TWh 79% 인도 80TWh 60TWh 75% 전체 285TWh 207TWh 73% 작성자 : 경제경영연구원정현우일반연구원 29
16 년신흥국청정에너지및기후관련투자여건 평가 미국, 16 년태양광부문 Top 5 정책현안
Research Activities 16 년신흥국청정에너지및기후관련투자여건평가 (CLIMATESCOPE 2016) 중국, 인도, 남미, 중동등 58개신흥경제국가의청정에너지와기후변화투자여건과매력도를평가하여매년발표 ( 12년최초발표 ) 재생에너지발전에대한신흥경제국으로의투자는결국태양광시설의설치및발전비용의하락으로이어질것이며, 이추세는점점더가속화될전망 청정에너지투자의중심은명백하게북쪽에서남쪽으로이동 - 15년평가대상 58개국 ( 이하 CS 국가 ) 은처음으로 OECD 국가보다청정발전설비용량이높았고유치한투자금액도더높게나타나새로운기록갱신 15년 CS국가투자는전년대비 16% 성장 ( 약 1,540억달러 ), 이중 1,470억달러는청정발전에투입 - 중국이청정발전설비건설과투자의대부분을담당, 최근에는기타국가의역할도증가 - 청정발전설비투자의대부분은태양광과풍력에집중, 태양광과풍력비중은 11년 65% 에서 15년에는 94% 에달할정도로급격히증가 CS 국가와 OECD 국가연간청정발전설비용량 ( 11~ 15. 단위 : GW) CS 국가와 OECD 국가의연간투자비 ( 11~ 15, 단위 : 10 억달러 ) 급격한태양광발전기기비용의하락이신규설비의성장을주도 - CS국가의태양광투자는최근 5년동안 11배이상성장하여 718억달러에달하고최근설치되는태양광중일부는화력발전소와경쟁도가능 태양광발전설비의급격한하락과혁신적인비즈니스, 재정지원모델은신흥국가의에너지접근성에대한문제해결에대변혁을유발 CS 국가의태양광, 풍력발전평균자본지출추이 ( 단위 : $m/mw) CS 국가의인구당 On-grid, Off-grid 설비설치현황 ( 단위 : MW/ 백만명 ) 16 년신흥국청정에너지및기후관련투자여건평가 31
파리협약에힘입어 CS국가중 4/5는국가청정에너지목표를, 3/4는 CO 2 배출목표설정 - 중국과인도의파리협약비준이크게기여하였고니카라과를제외한 57개국이파리협약에서명 - CO 2 배출감축목표는 13년대비 4배이상증가한셈으로기후변화를최소화하려는전세계적핵심노력으로판단 CS 국가의탄소배출감축과재생에너지목표 ( 13~ 15 ) CS 국가의연간발전설비용량 ( 11~ 15, 단위 : GW) 청정에너지계획에필요한자본의대부분은 CS 국가스스로조달하지만 OECD 국가에기반을둔투자기관이신흥시장재생에너지재정에서상당부분기여 - OECD에기반을둔조직의 CS국에대한투자는 10년대비 2배가까이증가 - 중국의경우거의모든투자를자국내에서조달하지만, 칠레와멕시코는외부에서투자유치, 청정에너지시장이성장할수록외국에서의투자는증가할전망 비 OECD vs OECD 의 CS 국가청정에너지투자비율 ( 10~ 15, 중국투자제외, 단위 :%) 국내 vs 해외청정에너지투자비율 ( 10~ 15, 단위 : %) 신흥국가의청정에너지투자환경개선은아래의지표로확인가능 - 16년 CLIMATESCOPE이평가한투자여건지표는 1.14( 14) 에서 1.35( 15) 로상승 - 14년 16년사이에온두라스 (+0.86), 칠레 (+0.57), 우루과이 (+053), 멕시코 (+0.28), 케냐 (+0.32) 순으로가장많이상승 - 평균지표가 2.0을넘는국가의절반은남미와캐리비안에위치 * 자료 : BNEF, UKaid, USAID, CLIMATESCOPE 2016 ( 16) 16 년신흥국청정에너지및기후관련투자여건평가 32
미국, 16 년태양광부문 Top 5 정책현안 16년태양광분야에서대두된주요정책현안은 1 넷미터링및 Value of Solar 2 인센티브 3 그리드현대화 4 공공유틸리티규제법 (PURPA) 5 요금설계등 16년은발전비용감소, 신재생에너지정책확대추진등에따라, 관련정책의정립 ( 正立 ) 을위한논쟁이심화된한해 1 Net Metering & Value of Solar 넷미터링은태양광전원과연관되어미국내가장광범위하게적용되고있는정책 최근분산형전원의망연계비용에대한불공정성이제기되면서, 촉발된이해관계자 사이의논쟁이신재생에너지정책의변화를이끌고있음 지역 하와이 네바다 캘리포니아 州별 Net Metering 정책의세부변화내용 기존넷미터링제도종료 신재생고객을위한 Grid-supply, Self-supply 옵션을신규마련 ( 하와이 ) 기존상계전력에대한소매요금보상은한시적용 (~ 19년) 넷미터링신청수수료및고정요금추가부과, 계시별차등요금제적용 지역사회태양광산업발전수단으로넷미터링제도를정착시키기위해태양광전원에대한가치 (Value of Solar) 재평가진행 - 매사추세츠및뉴욕州는각각지역의커뮤니티솔라 (community solar) 가원활히수행되도록, 태양광전원의가치구성요인및사업모델등에대한검토시행 2 State Incentives 現시점에적용되는인센티브를각주에서축소하려는구체적인움직임은없으나, 장기적으로지원금은점차감소전망 - 19년까지적용예정이었던태양광발전설비에대한 30% 투자세액공제 (ITC) 혜택은 24년으로 5년연장됨 ( 발전설비건설시점에따라공제비율차등 ) ITC 비율 적용기준 30% 19년이전발전설비건설에착공하고 19년이전에가동되는경우 26% 20년발전설비건설에착공하고 24년이전가동되는경우 22% 21년발전설비건설에착공하고 24년이전가동되는경우 10% 21년이후발전설비건설에착공또는 23년이후가동예정인경우 미국, 16 년태양광부문 Top 5 정책현안 33
3 Grid modernization 그리드현대화는기존계통망에에너지저장장치와분산형재생에너지자원등신규기술들을통합하기위해포괄적으로수행되는일련의활동을지칭 - 대표적인사례가뉴욕의 Reforming the Energy Vision 이며, 그밖에메릴랜드, 미네소타, 캘리포니아등도전력망현대화를위해지속노력중 16 그리드현대화지수 (Grid Modernization Index)* 상위 10개州 4 Public Utility Regulatory Policy Act 78년제정된공공유틸리티규제정책법 (PURPA) 은적격인정발전설비에서생산한전력을전력회사가의무구입하도록규정하여, 전력회사의회피가능비용및계약기간의적정성에대한논란지속 - 아이다호, 오레곤, 유타, 몬태나, 노스캐롤라이나의전력회사는규제법상의계약중단, 적격설비규모축소, 계약기간축소등을규제기관에요청 5 Rate design 분산형신재생에너지발전설비의규모가확대되면서, 기존에신재생발전에적용되던요금제도에대한개선필요성증가, 특히, 주택용태양광관련요금논쟁격화 - 제도개선요구사항은주로고정비용을회수하고자하는전력회사측에서제기, 신재생에너지발전고객에계시별요금제적용, 고정및추가비용 (standby/extra cost) 부과등이주요쟁점 애리조나州전력회사는넷미터링고객에대한비용회수율 (36%) 이일반주택용고객 (87%) 대비지나치게낮아해당요금제도에대한개선이필요함을주장 - 넷미터링고객의수요요금을 $6.7~$8.19 수준으로조정해줄것과태양광발전전용요금 ($12.44) 및대기요금 ($3) 의추가부과등을규제기관에건의 미국, 16 년태양광부문 Top 5 정책현안 34
KEMRI 전력경제 Review 2017 년제 1 호 발행일 2017. 1. 9. 발행인 원장이병식 편집인 홈페이지 경제경영연구원편집위원회편집장책임연구원이윤경 ( 061-3640) 편집위원책임연구원김준형, 선임연구원윤병철, 선임연구원정지홍, 선임연구원이한상선임연구원한유리 www.kepco.co.kr/kemri 문의처 경제경영연구원경제재무연구팀 ( 061-3610~18) 한국전력공사경제경영연구원의사전동의없이본보고서의내용을무단전재하거나제 자에게배포하는것을금합니다