한국전력거래소 전력경제연구실 2015 년해외전력시장동향 WORLD POWER MARKET TREND Yearly ISO-NE 2015. 12. 동자료에수록된각종통계자료, 조사결과등은내부업무목적에따라작성된것으로수집된자료의범위, 작성시기, 작성기준등에따라그결과가달라질수있으므로참고용으로만활용하시기바랍니다. 우리소는동자료내용의정확성, 타당성등에대하여보장하지않으며동자료의내용을임의로인용하거나상업적으로활용함으로써발생하는문제들에대하여우리소에법적책임이없음을알려드립니다.
ISO-NE 전력시장동향 I. 전력산업체계및전력시장구조 3 Ⅱ. 전력수급 11 Ⅲ. 전기요금 15 Ⅳ. 주요전력회사동향 17 Ⅴ. 주요정책방향 20 Ⅵ. 주요현안및시사점 25
Ⅰ 전력산업체계및전력시장구조 1. 전원구성 1.1 천연가스위주의전원구성및영향 New-England ISO 는지난 15 년동안석탄및중유에서천연가스로에너 지원이변해왔다. 도표 1. 천연가스비중 출처 : ISO New England 홈페이지 1.2 천연가스의신뢰도영향 New-England 관내의천연가스파이프용량은겨울에난방과발전기에너지원모두로사용하기에는부족한상황이다. 석탄과중유발전소가겨울에는필요한실정이지만, 현실적으로이러한발전기들이모두폐지되고있는상황이라서신뢰도를저하하고있다. - 3 -
1.3 천연가스의전력시장가격영향 New-England 의전력시장가격은천연가스가격과직결된다. 관내의천연가스파이프용량부족은천연가스가격을상승시키면서전력시장가격상승으로이어지고있다. 1.4 천연가스의환경영향석탄과중유발전에서천연가스발전으로의변화는온실가스배출을줄이게하 였다. 하지만, 겨울에천연가스파이프라인의제약으로인해석탄및중유발전량이늘어나면서다시온실가스배출이늘어나고있다. 2. 전력수요 New-England ISO의피크는여름에나타나며, 겨울에는여름보다약간작은피크가발생한다. 여름최고수요는 28,100MW, 겨울최고수요는 22,8 00MW를기록하고있다. 주에서지원하는에너지효율프로그램 EE(Energy- Efficiency) 는피크수요는증가추세이지만전반적인수요는거의수평을유지하고있다. 주정부는 2017년부터 2023년까지 EE프로그램에 60억달러를사용하고있다. 2014년도에 EE Project는 1,400MW를제공하였으며, 수요관리및배전용발전기를포함하는 DR(Demand Response) 는 700MW를제공하였다. 3. 발전설비용량 3.1 발전설비현황 New-England는약 31,000MW의발전설비용량을보유하고있다. 석탄과중유발전은전체설비용량의약 30% 를차지하고있지만, 피크기간에만사용되고있으며점점폐지되고있다. 2017년중반까지설비용량의 10% 인약 - 4 -
3,000MW 가폐지예정이며, 2020 년까지약 5,000MW 가폐지될예정이다. 추가발전설비건설의향은 2015 년 1 월기준으로 9,500MW 건설을제시했 으며, 천연가스, 풍력과원자력으로구성되어있다. 도표 2. NE 피크시간대부하량 3.2 연계전력 New-England 는인근의뉴욕, 케백및뉴브런스윅에서전력을수입하고 있다. 송전사업자는저탄소전력을공급하겠다는몇가지전략을제시하고있다. 3.3 풍력발전 New-England는약 800MW이상의풍력발전기사설치되어운전되고있다. 발전사업자들은관내북쪽에육상풍력, 남쪽에행상풍력으로 4,000MW 추가건설을제시하고있다. 풍력설비추가건설은송전선로의추가건설을필요할것으로전망된다. - 5 -
3.4 태양광발전 New-England 주정부는배전용 PV(Photovolyaic) 태양광건설을장려하고있다. 도표 3. 태양광예측용량 출처 : ISO New England 홈페이지 4. 지역급전현황 New-England ISO 관내에는송전사업자가소유한 6 개의 LCC(Local Contr ol Center) 가 ISO 를지원하고있다. 도표 4. 지역급전현황 - 6 -
5. 주요지표 New-England ISO 주요지표들은다음과같다. 도표 4. ISO 주요지표 6 백 50 만수용가 1 천 4 백만인구 8,500 마일의고전압송전선로 350대의발전기 31,000MW의설비용량 2006년 8월 2일기준최대수요 28,130MW 향후 5년동안 3,500MW발전기시장에서퇴출예정 뉴욕과카나다동부와의 13개연계선로 2002년까지약 70억달라의송전선로투자및 2018년까지추가로 45억달라투자예정 2014년에약 100억달라규모의전력시장운영 (900억달라의에너지시장, 10억달라의용량및 A/S시장 ) 신규 9,500MW 발전기건설예정 1,200MW 의수요관리및 1,500MW 의 EE 프로젝트 전력시장내회원사 400 이상확보 출처 : ISO New England 홈페이지 - 7 -
6. 전력시장 6.1 전력시장도매가격 New-England ISO는 1990년말에전력시장을개설하였다. New-England ISO의세계적수준의에너지, 용량, A/S 서비스시장은생산과수요자가가장효율적인방식으로전력을사고팔수있게도와주었다. 도매시장의개설은 ISO가충분한에너지를저렴한가격으로확보하게해주었다. 이가격은전력생산자가연료비를포함한전력수송비를모두포함하고있다. 2014년에는천연가스가격의상승으로에너지비용이상승하였다. New-England ISO에는대용량의천연가스발전기를포함하고있기때문이다. 이러한추세는향후 5년간계속될전망이다. 도표 5. Annual value of wholesale electricity markets 출처 : ISO New England 홈페이지 - 8 -
6.2 발전기투자진흥정책 New-England ISO의시장의또다른중요한역할은발전기투자가필요할때이시그널을시장가격에반영할수있다는것이다. 높은시장가격은새로운발전자원및송전선로추가건설의필요성을의미한다. 근래의천연가스상승에의한시장가격상승은사른신재생에너지원들의투자필요성을반영하고있다. 사기업발전사업자들이발전소건설에투자함으로써, 소비자들은경쟁시장이전에안아야했던투자리스크를덜수있게되었다. 전력시장은 2000년도에시장참여자가 200, 총 400 시장참여자가늘어나면서전력시장의경쟁성을강화시킴 New-England ISO가 1997년도부터운영되면서효율적이면서도친환경적인새로운 15,000MW 발전력이증가 2015년 1월기준으로약 9,500MW의신규발전소프로젝트가접수되었으며, 이중 25% 이상이부하중심지에위치함 6.3 전력시장의효율증대새로운개선된기술을가진가스발전기들이등장하면서기존의저효율적인발전기 4,000MW가시장에서퇴출되었으며, 현재 2018년기준으로약 3,000MW가더퇴출될것으로보인다. 수요관리자원은시장에서전력수요를줄이면서, 새로운발전기와송전선로투자비를감소시킨다. 수요관리는부하관리, 배전용발전기와에너지효율프로젝트를포함한다. 현재 New-England ISO는약 1,200MW의수요반응자원과 1,500MW의에너지효율프로젝트자원을보유하고있다. 6.4 환경문제개선환경개선정책은최근 20년동안유류및석탄발전기의사용을감소시켰다. 2001년부터 2013년까지 NOx는 66%, SO2는 91%, CO2 방출량은 23% 감소했다. - 9 -
7. New-England ISO 역사 도표 6. ISO 역사 1971 1977 1970S 1990S 1996 1997 1999 Late 1990s 2000s New England Power Pool(NEPOOL) 이설립되면서계통운영및정산일체를수행미의회는 Federal Power Commission을 Federal Energy Regulation Commission(FERC) 로재정비함 경쟁이없는수직독점체계의전력산업구조유지 Deregulation( market restructuring ) 이 FERC Orders 888과 889에의해송전계통을개방하면서시작되었으며, NEPOOL은 ISO를제안함 ISO NEW ENGLAND 가설립되면서전력계통운영및송전계통개방 ISO NEW ENGLAND 도매전력시장개설및약 200개의회원사가시장에참여 FERC Orders No.2000이 RTO(Regional Transmission Organization) 설립독려 관내발전기에너지원이천연가스로이전 2001 Demand-Response Program 도입 2005 관내 RTO 도입 2008 FCM(Forward Capacity Market) 도입 2010 시장참여회원사 450 으로증가 2012 천연가스비율이 52% 차지 2013 출처 : ISO New England 홈페이지 synchrophasor infrastructure and data utilization 프로젝트완성 - 10 -
Ⅱ 전력수급 1. 예비력관련용어정의 1.1 First Contingency Loss 단일고장으로발생할수있는가장큰고장 (MW) 1.2 Operating Reserve TMSR(TEN MINUTE SPINNING RESERVE), TMNSR(TEN MINUTE NON-SPINNING RESERVE), TMOR(THIRTY MINUTE OPERATING RESERVE) 로구성되어있음 1.3 RCA/BAA RCA 는 RELIABILITY COORDINATOR AREA 를, BAA 는 BALANCING AUTHORITY AREA 를의미함 1.4 Replacement Reserve Replacement Reserve 는추가적인 TMOR(THIRTY MINUTE OPERATING RESERVE) 을의미함 1.5 Reportable Events 다음기준을넘어가는고장들을의미함 연계선로조류량이 500MW이상벗어날때 500MW이상의발전력차단 5초동안 ±0.03Hz이상주파수가벗어날때 - 11 -
1.6 Secondary Contingency Loss First Contingency Loss 이후단일고장으로발생할수있는가장큰고장 (MW) 2. 실시간운영예비력필요량 2.1 10분예비력필요량정상조건에서 ISO는 First Contingency Loss * CRA(Contingency Reserve Adjustment) 를대체할수있는 10분예비력을유지해야한다. ISO는 DCS(Disturbance Control Standard) 를만족시키지못할경우분기별로 CRA를조정하여 10분예비력을늘여야한다. CRA는다음수식에의해정해진다. CRA = 2-( 분기별 DCS 평균 ) NEW ENGLAND의 10분예비력은 100% TMSR이나 NERC기준을만족하면서관계당국의승인이있을경우에는 TMSR을 10분예비력의 25% 까지줄일수는있다. 여기서 DCS기준은연계선로가고장발생후 15분이내에고장전주파수로돌아올수있어야하며, 과거실적이모두돌아온다면위처럼 TMSR기준을낮출수있다. 2.2 30분예비력필요량 10분예비력과더불어 ISO는 Second Contingency Loss의 50% 에해당하는예비력을 TMOR로확보해야한다. 10분예비력을초과하는예비력은모두이에해당한다. 계통에고장이발생하여 10분예비력을사용하게될경우 TMOR은 10분예비력을유지하기위하여발전지시해야한다. TMOR이사용될경우 ISO는 TMOR용량의 100% 이상을확보할수있다. - 12 -
2.3 운영예비력산정 ISO는 10분및 30분예비력산정을위한 First Contingency Loss와 Second Contingency Loss의기준을정할수있다. 이때, First Contingency Loss 고려시이고장으로인한계전기동작도고려할수있다. 3. 피크부하 3.1 여름피크 New England power grid는 1년중여름에최대부하가발생한다. 여름날일반적인 Peak demand는 17,500MW에서 22,000MW정도이다. 2006년 8월 2일에 28,130MW로최대를기록했다. Summer peak demand는 1년에약 200MW씩증가하고있는추세이며이는중간용량발전기추력의 50% 정도의크기이다. ( 이러한예측은수요자원즉, 에너지효율정책및전기절약정책등을고려한것이다.) 겨울에는 peak demand가일반적으로 18,000MW 에서 19,700MW 정도를기록하고있다. 2004년 1월 15일에 winter peak가 22,818 MW를기록했다. 전형적인봄철의부하는 peak demand가 15,000MW에서 16,900 MW에이르고있으며, 가을철부하는일반적으로 15,900MW 에서 17,300MW 에이르고있다. 그러나, 늦봄이나초가을에는이보다더높은부하대를이루고있다. 1989년까지는 New England의피크는겨울에발생하였으나, 1990 년대초반부터여름에발생하기시작했다. 여름피크의발생은에어컨부하의증가및겨울철난방부하의감소가가장큰원인이었다. 3.2 피크대책방안 다른나라와마찬가지로, New England s peak demand 는평균수요의증 가보다크게증가하고있다. 이러한현상은 1 년에단지몇시간또는몇일을 - 13 -
사용하기위해서비싼발전기를건설해야하는이유가되고있다. 이러한건설된비싼발전기들이 1년에비주기적으로운전된다면매우비효율적인계통운영상황이된다. 이러한비싼발전기들은시장에서자주기동이되지않음으로써에너지시장에서비용회수를못하게되는현상이발생한다. 이러한이유로 capacity market을운영하고있는것이다. capacity market를통해서이러한비싼발전기들에대한유지비용을보상해줌으로써, 필요할경우기동시켜서계통신뢰도확보에기여하게하는것이다. 또한, 이러한이유로수요관리정책이피크수요억제에중요한역할을하고있는것이다. - 14 -
Ⅲ 전기요금 1. 도매시장가격 New England s 도매시장가격은전력수요을충족시키기위한발전회사의비용을정확히반영하는경쟁체계가겨을유지하고있다. New England s 도매시장가격은 2012년에천연가스가격이 10년만에최저를기록하면서 2003년현전력시장을개설한이후최저를기록하였다. 2013년에는 New England s 도매시장은에너지시장가격이 54% 가증가하였는데, 이는천연가스가격의상승때문이었다. New England의 2013년 Natural gas 가격은사상최고치를기록하였으며, 관내의천연가스에대한높은요구는천연가스배관의부족으로인한제약을발생시켰다. 천연가스를사용하는발전기들이연료제약으로정지하면서매우비싼발전기를기동시켰고, 이로인해 New England s 도매시장가격은급등하였다. 2. 도매시장가격조정정책 New England s 도매시장가격은여름피크기간에사용되어지는전기양과발전기사용연료에직결되어져있다. New England 관내는많은천연가스발전기들이있으며, 이발전기들이도매시장가격을결정하고있다. 천연가스가격의유동성과위험성이그대로도매전력시장가격에반영되어진다. 결론적으로, 천연가스가격이안정되면, 도매전력시장가격은떨어지게된다. 여름철피크에전력소비는매년 2% 이상상승하고있으며, 이는전력수요의평균증가량보다훨씬높은수치이다. 이러한여름철피크시전력수요증가율은 1년에단지몇일도는몇시간발전을위해추가적인발전기를건설하게함으로써, 관내용량요금을상승시키고비효율적인전력계통운영을하게만들고있다. - 15 -
ISO New England는전기요금을상승키는원인을분석한후전기요금을조정할수있는방안을마련하였다. - Fuel costs 및 primarily natural gas는규제시장및도매시장모두전기요금을상승시키게된다. - 저가의발전기및에너지저장장치건설은전기요금을조정하는데매우효과적이다. - 저가로건설된발전기출력 1,000MW는소비자에게 1년에 $600 million을절약하게해준다. - 여름철피크시간에전기사용량을 5% 줄이면, 소비자들은 1년에 $580 million을절역하게해준다. - 수요관리 500 MW의증가는 1년에 $32 million을절감할수있게해준다. - Business As Usual 는전기료를항상높게유지하게한다. 전기사용량 5% 증가는비용을 $700 million 상승시키게한다. - 소비자전기가격은세가지요소, 발전, 송전및배전계통에의해결정 - ISO는세게연료시장가격에민감한전력생산비용이 2006년평균적인전기요금의반을차지한다고추정하고있다. 이러한발전비용중연료비용과용량요금이전체의 95% 를차지한다. - 전기요금의나머지 50% 를차지하는송전과배전비용은규제되어지며, 이비용에는송전및배전선로건설및유지보수비용이포함되어있다. - 다음 10년동안은, 전력비용이천연가스비용과용량비용을추종할것이다. Capacity costs는용량시장이미래의증가하는수요를충족시키기위해새로운발전원을건설하면서현재보다약 75% 가더증가할것으로전망된다. 비록적은포션이지만, 송전비용은현재보다 77% 더증가할것으로전망된다. 배전비용은상당히안정적인모습을보일것으로전망된다. - 16 -
Ⅳ 주요전력회사동향 1. 송전설비투자 New-England ISO는매년 RSP(Regional System Plan) 을주주들과함께개발한다. RSP는향후 10년간의소비자전력소비패턴, 발전기폐지및신재생에너지원개발들을고려하여수립된다. RSP에의거하여, New-England ISO 는송전사업자와함께신뢰도및효율성강화프로젝트를시작한다. 2002년부터역 550회선이상이보강되었으며, 약 70억달러의예산이소요되었다. 남서부와보스톤을포함한부하밀집지여과부하가상대적으로적은북서부지역모두를보강하였으며, 14개의 345kV 송전선로프로젝트중 11개의프로젝트가완료되었다. 보강된송전선로는전력계통제약을감소시키고발전소가부하중심지에위치해야하는필요성을감소시킴 Greater Boston지역의 Salem Harnor 발전소 (794MW) 가 2014년도에폐지되면서, 이지역의발전력이 749MW가감소되었음. 신뢰도기준을만족하기위해서송전선로 5회선을보강하여현재운영중임. New-England에서캐나다로의새로운연계선로가운영됨 약 45억달러의송전선로투자계획이 2018년까지신뢰도기준, 전력계통시스템효율성향상및신재생과대체에너지증설을만족하기위해서계획되어있다. 더욱이, 주주의요청과시장의효율성이송전선로보강계획과부합하기위해서, New-England ISO는송전선로보강계획에 MRA(Market Resource Alternatives) 를평가하고있다. New-England ISO는부하중심지에 MRA분석을시작하였으며, 2015년에추가적인 MRA을평가할것이다. - 17 -
도표 7. 송전선로에대한투자 송전선로보강비용은신뢰도기준과 New-England ISO 관내모든소비자 가만족할수있어야한다. 송전선로보강비용은전기사용량에비례해서관내 각주에할당된다. 2 송전선로보강 2.1 신뢰도확보현재모든산업과삶은모두전력에의존하고있으며, 전력계통의신뢰도를유지하는것은 New-England ISO에겐최고의우선순위이다. 이러한신뢰도 - 18 -
를유지하기위해서는 ISO는전력소비패턴을정확히예측할수있어야하며, 급전지시를했을경우빨리응동할수있는발전력을보유하고있어야한다. 전력소비패턴및응동속도가빠른발전력확보는갈수록더욱복잡해지고있다. 2.2 과거의전력계통 2000년도까지만해도발전기연료원들은제한적이었다. 이러한종류의발전원들은지속적인전력공급을할수있었고, 수요측면에서는전력수요패턴이일정하여예측이용이하였다. 2.3 현재의전력계통 (The Hybrid Grid) 현재의전력정책은저탄소정책, 전력생산, 수송및사용에기술혁신을통한원가절감을유도하고있다. 향후몇십년동안은시간및기상에따라출력이가변적인풍력과태양광이크게증가할것이다. 이로인해, 발전력이급변또는수요의급변에대비하여응동속도및발전력증발이빠른가스발전기가상대적으로신뢰도유지에중요한역할을하게될것이다. 석탄과중유발전기들은점점시장에서퇴출될것임 전국적으로확산되는주거용태양광, 전기자동차및스마트관련사업들은사람들이사용하는전기량및공급량을변화시킬것이다. 일별최대수요는 Shift될것임. 전력계통은점점스마트해질것이며, 사이버공격에대비한많은투자가이루어질것이다. 이러한요소들은이미전력계통에큰영향을주고있으며, 전력계통의운영및계획측면에서고려되어지고있다. - 19 -
2.4 전력계통신뢰도에대한도전현재의전력계통은과거의전통적인전력계통에서스마트그리드를반영하는미래계통의중간단계이다. 과거몇십년동안, New-England ISO는발전력및전력계통신뢰도에큰영향을미치는몇가지요소에집중해왔다. Ⅴ Ⅱ Ⅰ 주요정책방향 1. 신재생에너지 1.1 Greener Grid의진화 New-England ISO는신재생에너지원들의발전력증가를목표로삼고있다. 풍력및태양광에너지발전기들은주정부의세금면제등의정책에힘입어무섭게증가하고있다. 기술진보로인한가격하락은신재생에너지원들이기존발전기들과경쟁에서우위를가질수있게하였다. 비록, 설비용량으로보면신재생에너지원들이양수를제외하고약 9% 에그치지만, 800MW 신규풍력발전기프로젝트가진행중이며미래신규발전의향 42% 가풍력발전기이다. 1.2 복잡한특성을가진신재생에너지풍력및태양광발전은주정부의환경목적을달성하는데도움을주었다. 하지만, 역설적으로신재생에너지운영특성은 FOSSIL-FUEL-FIRED NATURAL GA S 발전기들을증가시켰다. 풍력및태양광에너지원들은풍속변화, 온도변화및일별시간대에따라출력변화가심하다.( 간헐적자원 ) - 20 -
이러한에너지들은피크기여도가매우낮다. 풍력발전기는여름에풍속이낮고, 겨울이더라도얼음에의한출력장애를가질수있다. 반면에태양광발전은피크를정오이후로변경시킬수는있다. 풍력발전기들은주로외진지역에건설되며, 이로인해송전선로의추가건설이나기존송전선로에과부하가발생할수있어서, ISO가풍력발전기양을강제로줄여야되는상황도발생한다. 신재생에너지들의간헐적인출력을조정하기위해서는, 전력계통에는예비력으로기동이매우빠르고응답속도가좋은발전기를보유하고있어야한다. 이러한종류의발전기들은천연가스를사용하는복합발전기나양수발전기들이다. 양수발전기들은현재설비용량의 5% 정도만을차지해서많은도움을주지못하며, 신규건설을하려고해도환경및비용문제로여의치않다. 1.3 배전용발전기및스마트그리드배전용발전기 (DG) 는설비용량으로 5MW보다작은발전기들이다. PV태양광발전은여태까지설치된 DG들의대표적발전기이다. ISO는증가하는 PV들에다음과같은신뢰도문제를접하고있다. Data Gaps : 태양광발전기들은 ISO가원하는시간에발전을할수없으며, 발전량을예측하는것또한어렵다. 송전선로고장시많은 PV들이차단될경우공급신뢰도에영향을미침 1.4. 더많은신재생수용을위한준비계통에서신재생에너지원들의비중을늘리기위해서는전력계통운영, 시장및계획에큰변화가필요하다. ISO는풍력및태양광의발전량예측을정확하기위해점점복잡해진툴을개발하고있다. ISO는이미일간, 주간의예측량을발표함으 - 21 -
로써, 풍력자원의효율적인사용을도모하고있다. 풍력과수력을실시간급전및예비력에반영하는 Wind Integrati on Project 2단계가 2015년말완료예정이다. 전력시장측에서는운영예비력양을증대시키면서응동속도가빠른발전기들에대해서인센티브를주는방안이마련되어졌다. 수십억달러의송전선로증설과강화가대규모풍력발전기를수용하기위해서필요하다. 이를위해 ISO는송전선로신뢰도평가를수행중이며주주들과함께송전선로보강방안에대해얘기중이다. 1.5 신재생에너지의전력시장가격에대한영향신재생에너지원들의비중이늘어나면전력시장가격에큰영향을줄수있다. 연료비가없고기술이점점개발되면서, 이러한날씨의존적인발전원들은전력시장가격을크게저하시킬수있다. 이것은이간헐적인자원들로인한공급신뢰도저하를방지하기위해 CAPACITY MARKET이중요해지면서비용이더많이들어간다는것을의미한다. 또한, 풍력및수력건설로인한송전선로증설은전력시장가격상승으로이어질것이다. 1.6. 신재생에너지를위한전력계통스마트화 New-England주는에너지효율, 수요반응및배전용발전기를포함하는수요자원시장을위해계통을스마트화하려고노력하고있다. 이러한노력은다음과같은장점들을가지고있다. Self-healing을통한배전선로신뢰도향상 주정부가지원하는 Microgrid프로그램은태풍등과같은천재지변시에주계통에서분리되어지역별로계통이운영될수있게도움을준다. Integrating behind the meter resources 프로그램은 DG또는풍력, 태양광발전기로부터공급되는에너지를냉 난방, 환기등의종합적제어를통해효율적으로사용할수있게한다. - 22 -
전력소비자가더욱가격에민감해지고, 자신의전력을생산해낼수록수요 는점점예측하기어려워지며, 공급또한조정하기어려워져계통운영은점점 복잡해진다. 1.7. 에너지효율증대 New-England주는에너지효율측면에서미국내에서리드역할을하고있다. 관내 6개주가모두미국 25위안에드는에너지효율을가지고있다. 관내 6개주가 2017년부터 2023년까지 60억달라이상에너지효율사업에투자할예정이다. 2018년부터 2023년까지주정부가지원하는 EE프로그램은주의전력을 1,518GWh/year만큼줄일것으로예상되고있다. 2. Black Start 2.1 자체기동발전기선정조건자체기동발전기를지정할때의무사항은아니지만, 다음항목들을고려할수있다. 유효및무효전력공급능력 주파수조정능력 전압제어능력 원자력발전소에대한근접성 중앙급전또는지역급전에대한근접성자체기동발전기서비스를제공하기위해서는다음의조건을반드시만족해야한다. - 23 -
발전기가 ISO 관내에위치 발전기유효및무효출력을 ISO와지역급전에실시간으로전송가능 ISO에의한급전지시가가능해야함 다른발전소출력없이자체적으로기동할수있어야하며, ISO 또는지역급전에의해부하를공급할수있을때까지무부하운전상태유지 무압된모선을가압할수있는차단기보유 ISO에의한기동지시를받은후 90분내에무부하운전가능해야함 발전기는주파수를 59.0 61.0사이로유지가능해야함 발전기조속기는 ZERO GOVERNOR DROOP이가능해야함 AVR운전이가능해야하며 AV모드를가지고있어야함 발전기는충분한무효전력능력을가지고있어야하며, 매 5년에한번씩 New-England Testing Program에의거하여시험을해야함 정격용량기준으로수력일경우 2시간, 다른에너지원일경우 12 시간운전가능한연료를가지고있어야함 자체기동발전기소유회사는정전시일반전화나핸드폰을제외한통화가능한수단또는 iridium 인공위성폰을보유하고있어야함 2.2 자체기동발전기시험절차 자체기동발전기시험절차는다음을가지고있어야한다. 외부로부터전원공급없이기동가능해야한다. 기동지시후 90분이내에부하로딩준비가끝나야한다. 기동후 10분동안안정운전을확인해야한다. 통신설비가정전중작동하는지확인해야한다. 차단기가무압된모선을가압할수있는지확인해야한다. - 24 -
Ⅵ Ⅱ Ⅰ 주요현안및시사점 1. 천연가스의구조적제약 1.1 천연가스발전기의증가 New-England ISO 관내에서는현재천연가스가발전기의주요에너지원이 다. 1990 년대부터환경친화적이고효율이높으며부지선정이상대적으로쉽 고, 건설비용이적게드는천연가스복합발전기가사기업투자가들에의해많 이건설되어졌다. 계속적인기술개발과저가의원료로펜실베이니아와오하이 지역의발전소건설의향의 57% 를차지하고있다. New-England ISO 가가변적인신재생에너지원들로인한전력계통의신뢰 성을확보하기위해서복합발전소를선호하는한복합발전기들의중요성은점 점커질전망이다. 1.2 증가하는천연가스유용성문제지난몇년동안복합발전기들의원료인천연가스를공급하는데여러가지문제점들이나타났다. 부족한파이프라인 : 현재 New-England ISO 관내천연가스파이프라인들의용량은특히, 겨울에포화상태이다. 만일, 파이프라인에여유가있더라고장기계약을하는수용가한테우선권이돌아간다. 뉴잉글랜드에는 LDC(Local Gas Distribution Companies) 가상업용및주거용천연가스공급을맡고있다. 대부분의복합발전기들은 LDC로부터파이프라인을통해매일연료를공급받고있다. 더많은사람들과기업들이가격이저렴한 SHALE GAS를공급받기를원한다면파이프라인여유는점점더없어지며, 복합발전기들간의연료확보경쟁은더욱치열해지고있다. 천연가스시장과전력시장은스케줄이서로다르기때문에복합발전기들 - 25 -
이운전하기원하는날에는가스가부족한경우가생기고있다. 다른연료를사용하는발전기들과는달리, 복합발전기들은천연가스저장고를가지고있지않기때문에, 더욱더파이프라인을통한공급위험성에노출되어있다. 복합발전기들은기름으로절체하는 Dual-Fuel 능력을가질수있으나, 현재복합발전기들의 40% 만이러한능력을보유하고있다. 따라서겨울철신뢰도프로그램및전력시장인센티브를통해복합발전기들이이러한이중연료능력을갖추게하거나 LNG 저장창고를건설하도록유도하고있다. 2. 천연가스의영향 2.1 신뢰도위협 New-England ISO 관내에천연가스비중이높은관계로, 가스부족은직접적으로전력계통신뢰도에영향을미친다. 예를들면, 천연가스파이프라인의손실은수천MW의발전력손실을가져오게된다. 또한, 천연가스복합발전기가기동이불가능할경우 ISO는석탄또는중유등의대체발전기들은기동해야하는기동시간이오래걸리고, 연료부족및노후화로인한운전불가등이문제가발생할수있다. 또한, 신재생에너지원들의증가로발전력변동시대응능력이떨어지고또한, 유효한석탄및중유발전기들도갈수록줄어들고있는실정이다. 2.2 Price Spikes 연료비용은전력시장비용과직접적인관계가있다. 따라서, 관내대부분을차지하는복합발전기들의원료인천연가스가격의상승은전력가격에큰영향을미친다. 또한, 매우추운날에파이프라인의부족은전력가격을상승시킬수있자. 2008년부터 2012년까지는 shale가스의생산량증가로뉴잉글랜드에서 - 26 -
천연가스가격은떨어졌다. 또한, 겨울날씨가춥지않았기때문에천연가스파이프라인의제약이없었다. 2012년부터 2013년까지는겨울철온도저하로인한난방용가스공급증가로파이프라인제약이생기면서뉴잉글랜드에서천연가스가격은상승했다. 복합발전기가기동을못할경우전력가격은상승하게된다. NCPC(Net Commitment Period Compensation) 비용은신뢰도유지를위해비경제적으로발전기가기동될때사용되는비용이다. 이러한비용은파이프라인의문제및복합발전기기동불가등의혹독한겨울철추위를대비해만들어졌다. 예로써, NCPC비용은 2013년 1월에이천만달러, 2014년 1월에칠천만달러가소요되었다. 고정된전기요금을내는소비자들은전력시장의급격한도매가격변경에대해서는영향을받지않을것이다. 하지만, 계약이갱신될경우, 전기판매회사는소비자들에게이를반영시킬것이다. 2.3 설비체계개선파이프라인및 LNG 저장고의많은증가없이는, 신뢰도및전기가격에대한영향은계속되어질전망이다. 최근용량시장에서의큰변화는고정출력및지속적인연료공급을보장하는발전사업자또는새로운대체에너지원을소유한발전사업자에게큰인센티브를주고있다. 파이프라인건설비용은주로 15이상의장기계약을맺은소비자들에게서충당된다. 하지만, 이러한장기간의고정된천연가스공급은발전사업자들에게는큰매력이아니다. 왜냐하면, 발전사업자들은전력도매시장에서최소한저렴한가격을유지하면서경쟁성을확보하기를원한다. 따라서, 복합발전사자들은이중연료사용이가능한설비개선에초점을두고있다. - 27 -
3. 기존발전원들의퇴출 3.1 환경정책으로인한기존발전기들의퇴출석탄과중유발전기들은비용상승및환경문제로시장에서퇴출되면서점점천연가스발전기들로대체되고있다. New-England ISO 관내에서는이러한이유로, 중유및석탄발전기들은피크시또는천연가스가격상승시에만운전되고있다. 전체설비용량의약 28% 를차지하고있음에도불구하고 2014년기준발전량은약 6% 만을차지하고있다. 3.2 원자력발전감소 New-England ISO는원자력발전을 Baseload Power로오랜기간동안이용해왔다. 하지만, 2014년 Vermont Yankee 원자력발전소폐지는전력시장과정부정책이얼마나전원구성에영향을미칠수있는지보여주는예가되고있다. 경쟁적인전력시장가격은원자력발전을추가로건설하기에는건설및운영비용의상승으로부정적이다. 3.3 수력발전 New-England ISO관내의수력발전기들은주파수조정및예비력으로써큰역할을해왔다. 하지만, 주정부의환경정책으로추가건설에대한추진력을잃어버렸다. 현재약 2,000MW 정도의양수발전소는 2014년부터 2022년까지모두폐지될전망이다. 3.4 발전기퇴출에대한신뢰도영향약 3,500MW이상의석탄및중유발전기들이 2018년까지폐지되며, 수천 MW의발전기들이 2020년까지폐지예정이다. 노후화되고비경제적인발전기들의퇴출은일부측면에서는긍정적이지만공급신뢰도에문제를발생할수있 - 28 -
다. 2014년 ICF International report는추가적인 450 million cubic feet/day용량의새로운천연가스파이프라인건설에도불구하고 2020년까지천연가스공급부족을경고했다. 최근에, Main Public Utilities Commission and Massachusetts Department of Energy Resources에의해진행된연구과제에서도천연가스부족을경고했다. - 29 -
< 참고문헌 > 1. 2015 CELT Report 2. 2015 Regional Electricity Outlook 3. New England Power Grid 2014-2015 Profile 4. ISO New England Operation Procedure 5. ISO New England: http://www.iso-ne.com/system-planning - 30 -