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논문 기본 정보
- 자료유형
- 연구보고서
- 저자정보
- 발행연도
- 2007.12
- 수록면
- 1 - 120 (120page)
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1. 연구의 필요성 및 목적
전력산업은 최근 구역전기사업제도의 활성화방안과 소형열병합발전의 보급활성화 정책에 따라 분산형 전원의 보급이 활성화되려는 움직임을 보이고 있다. 이러한 움직임은 소형 발전기술의 진보와 더불어 분산형 에너지 패러다임의 도입을 주장하는 시민단체 등의 활동에 힘입어 급속 도로 확산되고 있다. 반면 기존의 중앙집중 에너지 패러다임의 주창자들을 위시한 대형 발전기술의 옹호자들은 분산형 전원의 실효성에 의문을 제기하고 있다.
국내의 경우, 분산형 전원이 선진 외국에서와 마찬가지로 사회적 편익을 제공하기 때문에 이에 대한 보급 활성화를 추구해야 하는 것인지, 아니면 국내 여건상 분산형 전원의 사회적 편익은 미미하기 때문에 보급 활성화가 타당하지 않은 것인지에 대한 논란이 격화되고 있는 실정 이다.
따라서 분산형 전원과 관련한 에너지정책을 본격적으로 추진하기에 앞서 분산형 전원의 편익효과를 분석함으로써 분산형 전원에 대한 사회적 논란을 해소할 필요가 있다. 특히 국내 전력수요의 40% 이상을 차지하는 수도권지역의 경우, 분산형 전원의 편익 중 수요지입지에 따른 혼잡완화 효과를 집중적으로 분석함으로써 수도권지역에서의 분산형 전원에 대한 정책방향 수립에 기여할 수 있을 것이다.
본 연구의 목적은 분산형 전원의 사회적 편익을 평가하고, 특히 지역적 입지에 의한 효과를 고려하여, 수도권지역의 혼잡비용과 이에 대한 분산형 전원의 영향을 평가하는 것이다. 또한 이러한 분석결과를 바탕으로 분산형 전원 보급에 대한 정책대응 방향을 제시하고자 하였다.
2. 요약
본 연구는 분산형 전원의 사회적 편익과 비용을 평가하고 사회적 편익 중 수도권지역에서의 분산형 전원 도입에 따른 혼잡비용 완화를 분석하는 데 중점을 두었다.
우선, 사회적 편익과 비용을 구체적으로 평가하기 앞서 분산형 전원의 개념을 국내 여건을 고려하여 재정립하고자 하였다. 또한 분산형 전원의 편익과 비용을 평가하기 위해 해외 선진국에서 활용하고 있는 평가방법 론과 정책을 검토하여 국내에 적용 가능한 시사점을 도출하고자 하였다. 또한 현재의 전기요금제도 등을 위시하여 분산형 전원의 바람직한 보급을 저해하는 장애 요소에 대한 문제점을 제기하였다.
특히 수도권지역의 혼잡비용과 분산형 전원의 혼잡비용 완화에 미치는 영향을 중점적으로 검토하였으며, 이러한 전력시스템의 혼잡 상황을 고려하여 정부는 분산형 전원에 대한 정책수립에 이를 반영할 필요가 있을 것이다.
하지만 분산형 전원을 평가할 때 혼잡완화 측면이라는 시각에서만 보는 것은 왜곡될 소지가 크기 때문에 에너지이용효율 개선, 환경개선, 에너지안보 강화 등의 제반 편익들을 고려하여 분산형 전원을 평가해야 할 것이다.
3. 연구결과 및 정책제언
먼저 분산형 전원의 정의에 대해 재정립을 시도하였다. 분산형 전원에 대해서는 Distributed Energy Resource, Distributed Resource, Demand Resource, Distributed Generation 등 서로 다른 용어들이 국내뿐만 아니라 전 세계적으로 혼용되어 사용되고 있다. 분산형 전원은 일반적으로 설비용량, 위치, 배전망접속, 수급자원, 운전패턴(중앙급전), 분산형 전원의 활용목적 등을 고려하여 정의할 수 있을 것이다. 하나의 구성요소에 의거하여 정의를 명확하게 내리기는 어려우나, 현 단계에서는 전력시장 운영규칙(electricity market rule), 분산형 전원 연계표준(interconnection standard) 등의 기준과 소규모(small-scale) 용량인 분산형 전원의 특성을 고려하는 것이 합리적이라고 할 수 있다. 따라서 이런 특징들을 종합적으로 고려하여, 분산형 전원을 설비용량 20㎿ 이하의 공급설비를 갖추고 배전망 154㎸ 이하에 접속하는 자원으로 정의할 것을 제의하였다.
또한 분산형 전원의 제반 사회적 편익과 비용들을 분석하였다. 대표적인 사회적 편익들로는 자원의 효율적 활용, 환경영향 감소, 망비용 감소, 발전비용 감소, 투자위험 감소, 피크수요 절감, 신뢰도 및 전력품질 향상, 국가안보 편익, 수요조정 유인에 의한 절감 등이 있다. 대표적인 사회적 비용으로는 설치비용, 옥내오염, 소음야기, 연료확보 등이 있다.
또한 분산형 전원에 대한 편익비용평가 방법론을 소개하여 향후 편익 비용 분석에서 고려되어야 할 제반 요소를 점검하였다. 미국을 위시한 선진국에서는 분산형 전원의 편익과 비용에 대한 세분화를 시도하고 있으며 도출된 편익과 비용들에 기초하여 우선순위를 평가하고 이를 분산형 전원의 정책 수립에 반영하고 있음은 시사하는 바가 크다.
수도권지역의 혼잡비용과 분산형 전원의 혼잡비용 완화에 미치는 영향에 대한 본 연구의 검토 결과는 다음과 같다.
우선, 수도권지역의 전력수급상황을 분석한 결과 2010년까지는 설비예비율이 적정 수준 이하인 11~14% 수준으로 예상되어 전력수급상황이 충분하지 않다가 2011년 이후에는 설비예비율이 적정 수준인 15~19% 수준을 회복하여 전력수급 안정을 도모할 수 있는 것으로 전망되었다.
본 연구에서는 혼잡완화 효과분석과 관련한 분산형 전원 대상기술로 열병합발전을 가정하였으며, 2008년부터 2015년을 분석기간으로 하여 총 10년 동안의 혼잡비용의 추이와 특정 등을 분석하였다.
제3차 전력수급기본계획의 송변전 설비계획이 원활하게 추진된다고 전제할 경우(기준 케이스), 혼잡비용은 열추종 시 평균 3.6원/㎾h, 전기추종 시 5.1원/㎾h으로 나타났다. 반면 송전망투자가 전력수급기본계획과 달리 적절하게 이루어지지 않았을 경우, 즉 전력을 융통하는 북상조류의 양이 증가하지 않고 현재의 수준을 유지한다고 가정할 시(송전망 부족 케이스)의 혼잡비용은 상당히 증가하여 열추종 시 평균 8.1원/㎾h, 전기추종 시 10.7원/㎾h으로 나타났다.
또한 혼잡비용의 특성을 살펴보면, 피크시간대보다는 비피크시간대인 심야시간대에 혼잡이 더 발생하여 혼잡비용을 증가시키는 것을 볼 수 있다. 계절별 특성으로는 동계보다는 하계에 송전혼잡이 많이 발생하는 것을 볼 수 있으며, 요일별 특성으로는 평일보다는 휴일 등에서 송전혼잡이 극심한 것을 볼 수 있다.
기준 케이스의 혼잡비용의 경우 전체 도매시장가격에서 차지하는 비중은 적게는 5.23%, 많게는 7.40%이다. 반면 송전망 부족 케이스의 혼잡비용의 경우 전체 도매시장가격에서 차지하는 비중은 적게는 11.76%, 많게는 15.53%로 기준 케이스에 비해 크게 증가한다. 이러한 사실은 수도권지역의 수요집중에 따른 혼잡비용이 생각 외로 적지 않으며, 특히 송전망 건설이 적시에 이루어지지 않을 경우에는 상당한 혼잡비용이 유발 된다는 것을 의미한다.
분석결과 발견된 특이한 사실은 혼잡비용이 피크시간대보다 비피크시간대에 발생한다는 것으로서, 이것은 분산형 전원의 주요 편익인 피크감소(peak shaving) 효과와 혼잡완화(congestion relief) 효과가 반드시 일치하지 않는다는 것을 의미한다. 따라서 혼잡비용의 완화와 관련하여 분산형 전원 정책을 수립할 때 이러한 부분 또한 고려될 필요가 있다.
본 연구에서 분석된 전력시스템의 혼잡 상황을 고려하여 정부는 분산형 전원에 대한 정책수립에 반영할 필요가 있다.
첫째, 현재의 시장가격제도는 분산형 전원의 바람직한 보급을 저해하는 장애 요소로 작용하고 있다. 분산형 전원의 관점에서 보면 지역 간 가치의 차이가 시장가격에 반영됨으로써 분산형 전원이 수요지 인근에 입지할 수 있는 조건을 유리하게 만들어 주기 때문에 분산형 전원의 보급이 촉진되는 효과가 있을 것이다. 이러한 시장가격제도의 개선은 분산형 전원이 바람직하게 도입되고 정착되는 계기가 될 수 있을 것이다. 따라서 정부는 불합리한 지역 간 교차보조문제를 해소하고 지역의 상황을 반영하는 지역별 차등시장가격제도를 도입할 수 있는 방안을 마련해야 할 것이다. 또한 정부는 지역별 시장가격제도의 효과가 최종 소비자 요금체제에도 반영될 수 있도록 노력해야 할 것이다. 최종 소비자 요금제도가 지역별 및 시간대별 수급상황을 반영하는 것으로 전환될 경우에는 소비자가 가격신호에 따라 분산형 전원을 운전할 것이기 때문에 바람직한 분산형 전원의 도입과 운영이 이루어질 것으로 기대된다.
둘째, 하계에 혼잡이 발생하므로 이 시기에 분산형 전원이 이용 가능하도록 해야 할 필요가 있다. 또한 비피크시간대에 혼잡이 발생하므로 동 시간대에 기여할 수 있도록 분산형 전원이 제대로 역할을 해야 한다는 것이다.
셋째, 융통전력이 전력시스템의 혼잡 발생에 크게 영향을 미치기 때문에 장기 송변전 건설계획이 원활하게 추진되어 적절한 융통전력이 확보되는지를 면밀하게 파악할 필요가 있다. 만일 사회적 외부환경에 의해 동 계획에 차질이 생기는 경우에는 분산형 전원의 활용여지가 커지기 때문에 이를 반영할 수 있는 방안을 모색할 필요가 있다.
하지만 분산형 전원을 평가할 때 혼잡완화 측면에서만 보는 것은 한계가 있기 때문에 본 연구에서 논의한 제반 편익들이 고려되어야 할 것 이다. 즉 분산형 전원의 정책을 결정할 때 혼잡비용 완화의 편익 외에 분산형 전원이 사회에 제공하는 피크감소, 에너지이용효율개선, 환경개선 등의 여타 편익들을 평가하고 이를 사회적 비용과 비교함으로써 도입 혹은 추진 여부를 판단하는 것이 타당할 것이다.
분산형 에너지 부문에 대한 외국의 사례, 특히 분산형 전원 편익비용에 대한 선진적인 평가방식은 우리에게 시사하는 바가 크다. 따라서 우리의 경우에도 분산형 전원이 제공하는 다양한 편익들을 평가할 수 있는 표준적 평가방법론 등의 기반을 구축할 필요가 있다. 정부 또한 정책적인 우선순위를 결정하여 이를 분산형 전원의 정책 수립에 반영할 펼 요가 있을 것이다.
1. Research Purpose
It appears that there is strong movement for the promotion of distributed generation due to public policy for diffusion of district electricity business and small-scale combined heat and power.
There is strong controversy about whether we continue to support promotion policy for distributed generation. Proponents of distributed generation claim that it provides social benefits in Korea which are similar to other countries. On the other hand, the opponents to distributed generation claim that there is little social benefit in Korea because Korea is not in the same condition as other countries.
Hence, it is necessary to analyze this present dispute before we establish a comprehensive distributed generation policy.
This study puts emphasis on evaluating social benefits of distributed generation, especially congestion relief effect in a metropolitan area. It provides policy directions for the promotion of distributed generation.
2. Summary
This study analyzes congestion relief by introducing distributed generation in the metropolitan area in Korea based on the evaluation of its social benefits and costs. To facilitate the analysis, this study tries to propose the concept of distributed generation.
Summary of this study is as follows. First, there are many terms such as distributed energy resource, distributed resource, demand resource, distributed generation to represent distributed generation. Distributed generation can be defined by taking account of capacity size, location, interconnection to distribution network, demand/supply resource, operation pattern or utilization objective. Even though it is difficult to define distributed generation based on a specific criterion, it would be appropriate to define distributed generation based on electricity market rule, interconnection standard and characteristics of small-scale distributed generation. Hence, it is proposed that distributed generation be defined as resource connected to distribution network 154㎸ with a capacity of 20㎿ or less.
This study analyzes social benefits and costs of distributed generation. Social benefits include efficient use of resource, positive environment impact, reduced network cost, reduced generation cost, peak demand reduction, reduced investment risk, improvement of reliability and power quality, national energy security, reduced electricity price, etc. On the other hand, social costs include distributed generation installation costs, indoor emissions, and noise disturbance. This study tries to examine various factors that must be considered in a future cost-benefit analysis by introducing the cost-benefit analysis methodology for distributed generation. Advanced countries such as United States of America pursue to identify analytical procedures of social costs and benefits. US government evaluates and applies its priority in public policy based on derived social costs and benefits, which gives us some lessons in distributed generation policy-making.
This study examines congestion costs, and impact of distributed generation on congestion relief in the seoul metropolitan area. Its results are as follows.
It is expected that reserve margin in the metropolitan area will be 11~14 %, below the appropriate level, until 2010, and go up to 15~19%, similar to the appropriate level, after 2011.
This study analyzes the trend and characteristics of congestion cost from 2008 to 2015, and combined heat and power is assumed for distributed generation technology.
The base case assumes that the transmission capacity expansion plan shown in the 3rd electricity demand/supply resource plan will be implemented. In that case, the average congestion cost is estimated at 3.6 won/㎾h with the heat-oriented operation mode, but at 5.1 won/㎾h with the electricity-oriented operation mode.
On the other hand, the shortage case assumes that the transmission capacity expansion plan shown in the 3rd electricity demand/supply resource plan will not be implemented. In that case, the average congestion cost will be estimated at 8.1 won/㎾h with the heat-oriented operation mode, but at 10.7 won/㎾h with the electricity-oriented operation mode.
Unexpectedly, more congestion takes place during off-peak hours rather than peak hours. And congestion takes place more in summer than winter, and on holidays than other week-days.
Congestion cost in the base case accounts for at least 5.23 % at most 7.40% in the electricity wholesale price. On the other hand, congestion cost in the shortage case accounts for at least 11.76% at most 11.53% in electricity wholesale price. This implies that the congestion cost in the metropolitan area is not small due to its concentrated demand for electricity. Thus, if the transmission expansion is not materialized as planned, considerable congestion costs will be inevitable.
The large congestion cost takes during off-peak hours than peak hours implies that peak shaving effect by distributed generation does not necessarily coincide with congestion relief.
One of limitations of this study is not to cover other distributed generation technologies, when analyzing congestion cost because of diverse technology sources and the lack of data.
3. Research Results and Policy Suggestions
Results of thus study can be put to good use for the formulation of the government policies on distributed generation.
Firstly, the current electricity pricing scheme is a factor against in the desirable promotion of distributed generation. The government may consider to remove cross-subsidy among regions and introduce a locational pricing scheme for the effective diffusion of distributed generation.
Secondly, since congestion takes place in summer, it is desirable for distributed generation to be operated in the season. And, since congestion takes place in the off-peak period, it is desirable for distributed generation to be operated in the period so that it may contribute to mitigate congestion.
Thirdly, congestion in the electric power system is affected by the capability of transferring electricity, it is necessary to monitor whether the long-term transmission expansion plan will be implemented smoothly. If the plan would not be implemented by some external environmental factors, distributed generation would play some role in relieving congestion.
Finally, it is necessary to establish a standard methodology to evaluate social benefits and costs of distributed generation. Some developed countries have made significant advancements in these fields which are a solid basis for policy-making.
전력산업은 최근 구역전기사업제도의 활성화방안과 소형열병합발전의 보급활성화 정책에 따라 분산형 전원의 보급이 활성화되려는 움직임을 보이고 있다. 이러한 움직임은 소형 발전기술의 진보와 더불어 분산형 에너지 패러다임의 도입을 주장하는 시민단체 등의 활동에 힘입어 급속 도로 확산되고 있다. 반면 기존의 중앙집중 에너지 패러다임의 주창자들을 위시한 대형 발전기술의 옹호자들은 분산형 전원의 실효성에 의문을 제기하고 있다.
국내의 경우, 분산형 전원이 선진 외국에서와 마찬가지로 사회적 편익을 제공하기 때문에 이에 대한 보급 활성화를 추구해야 하는 것인지, 아니면 국내 여건상 분산형 전원의 사회적 편익은 미미하기 때문에 보급 활성화가 타당하지 않은 것인지에 대한 논란이 격화되고 있는 실정 이다.
따라서 분산형 전원과 관련한 에너지정책을 본격적으로 추진하기에 앞서 분산형 전원의 편익효과를 분석함으로써 분산형 전원에 대한 사회적 논란을 해소할 필요가 있다. 특히 국내 전력수요의 40% 이상을 차지하는 수도권지역의 경우, 분산형 전원의 편익 중 수요지입지에 따른 혼잡완화 효과를 집중적으로 분석함으로써 수도권지역에서의 분산형 전원에 대한 정책방향 수립에 기여할 수 있을 것이다.
본 연구의 목적은 분산형 전원의 사회적 편익을 평가하고, 특히 지역적 입지에 의한 효과를 고려하여, 수도권지역의 혼잡비용과 이에 대한 분산형 전원의 영향을 평가하는 것이다. 또한 이러한 분석결과를 바탕으로 분산형 전원 보급에 대한 정책대응 방향을 제시하고자 하였다.
2. 요약
본 연구는 분산형 전원의 사회적 편익과 비용을 평가하고 사회적 편익 중 수도권지역에서의 분산형 전원 도입에 따른 혼잡비용 완화를 분석하는 데 중점을 두었다.
우선, 사회적 편익과 비용을 구체적으로 평가하기 앞서 분산형 전원의 개념을 국내 여건을 고려하여 재정립하고자 하였다. 또한 분산형 전원의 편익과 비용을 평가하기 위해 해외 선진국에서 활용하고 있는 평가방법 론과 정책을 검토하여 국내에 적용 가능한 시사점을 도출하고자 하였다. 또한 현재의 전기요금제도 등을 위시하여 분산형 전원의 바람직한 보급을 저해하는 장애 요소에 대한 문제점을 제기하였다.
특히 수도권지역의 혼잡비용과 분산형 전원의 혼잡비용 완화에 미치는 영향을 중점적으로 검토하였으며, 이러한 전력시스템의 혼잡 상황을 고려하여 정부는 분산형 전원에 대한 정책수립에 이를 반영할 필요가 있을 것이다.
하지만 분산형 전원을 평가할 때 혼잡완화 측면이라는 시각에서만 보는 것은 왜곡될 소지가 크기 때문에 에너지이용효율 개선, 환경개선, 에너지안보 강화 등의 제반 편익들을 고려하여 분산형 전원을 평가해야 할 것이다.
3. 연구결과 및 정책제언
먼저 분산형 전원의 정의에 대해 재정립을 시도하였다. 분산형 전원에 대해서는 Distributed Energy Resource, Distributed Resource, Demand Resource, Distributed Generation 등 서로 다른 용어들이 국내뿐만 아니라 전 세계적으로 혼용되어 사용되고 있다. 분산형 전원은 일반적으로 설비용량, 위치, 배전망접속, 수급자원, 운전패턴(중앙급전), 분산형 전원의 활용목적 등을 고려하여 정의할 수 있을 것이다. 하나의 구성요소에 의거하여 정의를 명확하게 내리기는 어려우나, 현 단계에서는 전력시장 운영규칙(electricity market rule), 분산형 전원 연계표준(interconnection standard) 등의 기준과 소규모(small-scale) 용량인 분산형 전원의 특성을 고려하는 것이 합리적이라고 할 수 있다. 따라서 이런 특징들을 종합적으로 고려하여, 분산형 전원을 설비용량 20㎿ 이하의 공급설비를 갖추고 배전망 154㎸ 이하에 접속하는 자원으로 정의할 것을 제의하였다.
또한 분산형 전원의 제반 사회적 편익과 비용들을 분석하였다. 대표적인 사회적 편익들로는 자원의 효율적 활용, 환경영향 감소, 망비용 감소, 발전비용 감소, 투자위험 감소, 피크수요 절감, 신뢰도 및 전력품질 향상, 국가안보 편익, 수요조정 유인에 의한 절감 등이 있다. 대표적인 사회적 비용으로는 설치비용, 옥내오염, 소음야기, 연료확보 등이 있다.
또한 분산형 전원에 대한 편익비용평가 방법론을 소개하여 향후 편익 비용 분석에서 고려되어야 할 제반 요소를 점검하였다. 미국을 위시한 선진국에서는 분산형 전원의 편익과 비용에 대한 세분화를 시도하고 있으며 도출된 편익과 비용들에 기초하여 우선순위를 평가하고 이를 분산형 전원의 정책 수립에 반영하고 있음은 시사하는 바가 크다.
수도권지역의 혼잡비용과 분산형 전원의 혼잡비용 완화에 미치는 영향에 대한 본 연구의 검토 결과는 다음과 같다.
우선, 수도권지역의 전력수급상황을 분석한 결과 2010년까지는 설비예비율이 적정 수준 이하인 11~14% 수준으로 예상되어 전력수급상황이 충분하지 않다가 2011년 이후에는 설비예비율이 적정 수준인 15~19% 수준을 회복하여 전력수급 안정을 도모할 수 있는 것으로 전망되었다.
본 연구에서는 혼잡완화 효과분석과 관련한 분산형 전원 대상기술로 열병합발전을 가정하였으며, 2008년부터 2015년을 분석기간으로 하여 총 10년 동안의 혼잡비용의 추이와 특정 등을 분석하였다.
제3차 전력수급기본계획의 송변전 설비계획이 원활하게 추진된다고 전제할 경우(기준 케이스), 혼잡비용은 열추종 시 평균 3.6원/㎾h, 전기추종 시 5.1원/㎾h으로 나타났다. 반면 송전망투자가 전력수급기본계획과 달리 적절하게 이루어지지 않았을 경우, 즉 전력을 융통하는 북상조류의 양이 증가하지 않고 현재의 수준을 유지한다고 가정할 시(송전망 부족 케이스)의 혼잡비용은 상당히 증가하여 열추종 시 평균 8.1원/㎾h, 전기추종 시 10.7원/㎾h으로 나타났다.
또한 혼잡비용의 특성을 살펴보면, 피크시간대보다는 비피크시간대인 심야시간대에 혼잡이 더 발생하여 혼잡비용을 증가시키는 것을 볼 수 있다. 계절별 특성으로는 동계보다는 하계에 송전혼잡이 많이 발생하는 것을 볼 수 있으며, 요일별 특성으로는 평일보다는 휴일 등에서 송전혼잡이 극심한 것을 볼 수 있다.
기준 케이스의 혼잡비용의 경우 전체 도매시장가격에서 차지하는 비중은 적게는 5.23%, 많게는 7.40%이다. 반면 송전망 부족 케이스의 혼잡비용의 경우 전체 도매시장가격에서 차지하는 비중은 적게는 11.76%, 많게는 15.53%로 기준 케이스에 비해 크게 증가한다. 이러한 사실은 수도권지역의 수요집중에 따른 혼잡비용이 생각 외로 적지 않으며, 특히 송전망 건설이 적시에 이루어지지 않을 경우에는 상당한 혼잡비용이 유발 된다는 것을 의미한다.
분석결과 발견된 특이한 사실은 혼잡비용이 피크시간대보다 비피크시간대에 발생한다는 것으로서, 이것은 분산형 전원의 주요 편익인 피크감소(peak shaving) 효과와 혼잡완화(congestion relief) 효과가 반드시 일치하지 않는다는 것을 의미한다. 따라서 혼잡비용의 완화와 관련하여 분산형 전원 정책을 수립할 때 이러한 부분 또한 고려될 필요가 있다.
본 연구에서 분석된 전력시스템의 혼잡 상황을 고려하여 정부는 분산형 전원에 대한 정책수립에 반영할 필요가 있다.
첫째, 현재의 시장가격제도는 분산형 전원의 바람직한 보급을 저해하는 장애 요소로 작용하고 있다. 분산형 전원의 관점에서 보면 지역 간 가치의 차이가 시장가격에 반영됨으로써 분산형 전원이 수요지 인근에 입지할 수 있는 조건을 유리하게 만들어 주기 때문에 분산형 전원의 보급이 촉진되는 효과가 있을 것이다. 이러한 시장가격제도의 개선은 분산형 전원이 바람직하게 도입되고 정착되는 계기가 될 수 있을 것이다. 따라서 정부는 불합리한 지역 간 교차보조문제를 해소하고 지역의 상황을 반영하는 지역별 차등시장가격제도를 도입할 수 있는 방안을 마련해야 할 것이다. 또한 정부는 지역별 시장가격제도의 효과가 최종 소비자 요금체제에도 반영될 수 있도록 노력해야 할 것이다. 최종 소비자 요금제도가 지역별 및 시간대별 수급상황을 반영하는 것으로 전환될 경우에는 소비자가 가격신호에 따라 분산형 전원을 운전할 것이기 때문에 바람직한 분산형 전원의 도입과 운영이 이루어질 것으로 기대된다.
둘째, 하계에 혼잡이 발생하므로 이 시기에 분산형 전원이 이용 가능하도록 해야 할 필요가 있다. 또한 비피크시간대에 혼잡이 발생하므로 동 시간대에 기여할 수 있도록 분산형 전원이 제대로 역할을 해야 한다는 것이다.
셋째, 융통전력이 전력시스템의 혼잡 발생에 크게 영향을 미치기 때문에 장기 송변전 건설계획이 원활하게 추진되어 적절한 융통전력이 확보되는지를 면밀하게 파악할 필요가 있다. 만일 사회적 외부환경에 의해 동 계획에 차질이 생기는 경우에는 분산형 전원의 활용여지가 커지기 때문에 이를 반영할 수 있는 방안을 모색할 필요가 있다.
하지만 분산형 전원을 평가할 때 혼잡완화 측면에서만 보는 것은 한계가 있기 때문에 본 연구에서 논의한 제반 편익들이 고려되어야 할 것 이다. 즉 분산형 전원의 정책을 결정할 때 혼잡비용 완화의 편익 외에 분산형 전원이 사회에 제공하는 피크감소, 에너지이용효율개선, 환경개선 등의 여타 편익들을 평가하고 이를 사회적 비용과 비교함으로써 도입 혹은 추진 여부를 판단하는 것이 타당할 것이다.
분산형 에너지 부문에 대한 외국의 사례, 특히 분산형 전원 편익비용에 대한 선진적인 평가방식은 우리에게 시사하는 바가 크다. 따라서 우리의 경우에도 분산형 전원이 제공하는 다양한 편익들을 평가할 수 있는 표준적 평가방법론 등의 기반을 구축할 필요가 있다. 정부 또한 정책적인 우선순위를 결정하여 이를 분산형 전원의 정책 수립에 반영할 펼 요가 있을 것이다.
1. Research Purpose
It appears that there is strong movement for the promotion of distributed generation due to public policy for diffusion of district electricity business and small-scale combined heat and power.
There is strong controversy about whether we continue to support promotion policy for distributed generation. Proponents of distributed generation claim that it provides social benefits in Korea which are similar to other countries. On the other hand, the opponents to distributed generation claim that there is little social benefit in Korea because Korea is not in the same condition as other countries.
Hence, it is necessary to analyze this present dispute before we establish a comprehensive distributed generation policy.
This study puts emphasis on evaluating social benefits of distributed generation, especially congestion relief effect in a metropolitan area. It provides policy directions for the promotion of distributed generation.
2. Summary
This study analyzes congestion relief by introducing distributed generation in the metropolitan area in Korea based on the evaluation of its social benefits and costs. To facilitate the analysis, this study tries to propose the concept of distributed generation.
Summary of this study is as follows. First, there are many terms such as distributed energy resource, distributed resource, demand resource, distributed generation to represent distributed generation. Distributed generation can be defined by taking account of capacity size, location, interconnection to distribution network, demand/supply resource, operation pattern or utilization objective. Even though it is difficult to define distributed generation based on a specific criterion, it would be appropriate to define distributed generation based on electricity market rule, interconnection standard and characteristics of small-scale distributed generation. Hence, it is proposed that distributed generation be defined as resource connected to distribution network 154㎸ with a capacity of 20㎿ or less.
This study analyzes social benefits and costs of distributed generation. Social benefits include efficient use of resource, positive environment impact, reduced network cost, reduced generation cost, peak demand reduction, reduced investment risk, improvement of reliability and power quality, national energy security, reduced electricity price, etc. On the other hand, social costs include distributed generation installation costs, indoor emissions, and noise disturbance. This study tries to examine various factors that must be considered in a future cost-benefit analysis by introducing the cost-benefit analysis methodology for distributed generation. Advanced countries such as United States of America pursue to identify analytical procedures of social costs and benefits. US government evaluates and applies its priority in public policy based on derived social costs and benefits, which gives us some lessons in distributed generation policy-making.
This study examines congestion costs, and impact of distributed generation on congestion relief in the seoul metropolitan area. Its results are as follows.
It is expected that reserve margin in the metropolitan area will be 11~14 %, below the appropriate level, until 2010, and go up to 15~19%, similar to the appropriate level, after 2011.
This study analyzes the trend and characteristics of congestion cost from 2008 to 2015, and combined heat and power is assumed for distributed generation technology.
The base case assumes that the transmission capacity expansion plan shown in the 3rd electricity demand/supply resource plan will be implemented. In that case, the average congestion cost is estimated at 3.6 won/㎾h with the heat-oriented operation mode, but at 5.1 won/㎾h with the electricity-oriented operation mode.
On the other hand, the shortage case assumes that the transmission capacity expansion plan shown in the 3rd electricity demand/supply resource plan will not be implemented. In that case, the average congestion cost will be estimated at 8.1 won/㎾h with the heat-oriented operation mode, but at 10.7 won/㎾h with the electricity-oriented operation mode.
Unexpectedly, more congestion takes place during off-peak hours rather than peak hours. And congestion takes place more in summer than winter, and on holidays than other week-days.
Congestion cost in the base case accounts for at least 5.23 % at most 7.40% in the electricity wholesale price. On the other hand, congestion cost in the shortage case accounts for at least 11.76% at most 11.53% in electricity wholesale price. This implies that the congestion cost in the metropolitan area is not small due to its concentrated demand for electricity. Thus, if the transmission expansion is not materialized as planned, considerable congestion costs will be inevitable.
The large congestion cost takes during off-peak hours than peak hours implies that peak shaving effect by distributed generation does not necessarily coincide with congestion relief.
One of limitations of this study is not to cover other distributed generation technologies, when analyzing congestion cost because of diverse technology sources and the lack of data.
3. Research Results and Policy Suggestions
Results of thus study can be put to good use for the formulation of the government policies on distributed generation.
Firstly, the current electricity pricing scheme is a factor against in the desirable promotion of distributed generation. The government may consider to remove cross-subsidy among regions and introduce a locational pricing scheme for the effective diffusion of distributed generation.
Secondly, since congestion takes place in summer, it is desirable for distributed generation to be operated in the season. And, since congestion takes place in the off-peak period, it is desirable for distributed generation to be operated in the period so that it may contribute to mitigate congestion.
Thirdly, congestion in the electric power system is affected by the capability of transferring electricity, it is necessary to monitor whether the long-term transmission expansion plan will be implemented smoothly. If the plan would not be implemented by some external environmental factors, distributed generation would play some role in relieving congestion.
Finally, it is necessary to establish a standard methodology to evaluate social benefits and costs of distributed generation. Some developed countries have made significant advancements in these fields which are a solid basis for policy-making.
목차
Ⅰ. 서론
Ⅱ. 분산형 전원의 개념
Ⅲ. 분산형 전원의 사회적 편익 분석
Ⅳ. 분산형 전원의 송전혼합에 대한 영향
Ⅴ. 결론
참고문헌
부록
요약
ABSTRACT
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