에너지전환 전력산업의 미래 - 개정판 -

서문 Preface

 1980년대의 컴퓨터 메인프레인mainframe 산업, 1990년대 후반의 전통적인 카메라 산업, 이제는 전력회사가 기술과 사회적 변화의 중심에서 스스로를 재구성하는 전환의 시기가 왔다.

100년이 넘는 역사와 2300만 고객을 보유한 유럽 7위 전력회사 CEO로서 나는 미래를 지향하고, 주요 변화를 포괄하는 이 책의 출판을 크게 환영한다. 전력회사의 모든 리더는 일련의 변화를 인식하고 주요 개념을 식별해야 하는데, 이 책은 이를 구현할 수 있는 개념을 제공해준다. 각 전력회사가 처한 시장 경계 내에서만 그 변화를 감지하는 것으로는 부족하기 때문에, 미래에 대한 유익한 아이디어를 얻기 위한 폭넓은 범위의 지식은 독자에게 특별한 가치를 제공할 것이다.

독점 체계에서 성장해왔던 전력회사를 민첩하고 높은 성과를 창출하는 미래 전력회사로 전환하는 일은 실로 어려운 도전이지만 회사 전체가 이러한 과제를 안고 있다. 과거 기술 변화의 희생양이 되었던 기존 컴퓨터, 카메라 산업과 비교할 때, 전력회사는 더 큰 난관에 부딪쳐 나아가야 한다. 퍼펙트 스톰perfect storm은 규제(보조금)가 이끄는 용량 확대, 전력 수요의 감소, 글로벌 상품시장의 침체로화력발전 수익 감소 등이 동시다발적으로 발생할 수 있다.

그러나, 수익환경의 악화에 불구하고 전력회사들은 그들만의 관습을 유지하고 있다. 필요는 발명의 어머니이기에, RWE의 경우 임직원의 태도와 접근 방식에 주목할 만한 변화가 관측되고 있다. 전 세계의 비슷한 상황에 놓인 전력회사 역시 이러한 현상이 유사하게 진행되고 있을 것이다.

나는 이 책의 여러 장을 살펴보면서, 전력회사가 직면한 과제와 여러 변화를 적절하게 대응하고 있는지를 생각해보았다. 페레이둔 시오산시Fereidoon Sioshansi가 첫 번째 장에서 다루고 있는 중요한 질문은 미래 시장의 규모와 전력회사의 매출에 관한 것이다. 2008년 글로벌 경기 침체는 예상보다 훨씬 더 깊은 상처를 남겼고, 2013년 유럽의 전력 총 수요는 2008년 최고치보다 4% 낮았으며, 비(非) 전력회사 재생에너지를 고려한 순수요는 상당히 낮았다. 전기는 프리미엄 제품이며, 에너지 경제를 탈탄소화하는데 중요한 역할을 담당할 잠재력을 가지고 있다. 따라서 중요한 생태적 변화 동인이 상품인 전기가 부당한 세금과 기타 할증료를 부과받거나 난방, 교통 부분의 전화(電化)가 지연되서는 안된다. 이러한 부분의 전화는 에너지 효율 개선에 따른 수요 하락과 기존 인프라의 활용도를 유지하는 데 기여한다.

다음으로, 주로 독일, 중앙유럽의 국가의 실질적인 배전망 소유자의 관점에서 클락크 겔링스Clark Gellings가 강조한 통합망의 가치를 눈여겨보았다. RWE 사업 영역 내 재생에너지의 매우 빠른 확산이 누적된 결과, RWE는 단방향 회로를 양방향으로 변환하며 새로운 재생에너지를 통합하는 변환 과정에 앞장서 왔다. 재생에너지가 추가에 따라 공급 용량은 이미 특정 시점의 피크 수요를 완전히 능가하는 것으로 나타났다. 배전망은 궁극적으로 총 전력 생산의 50% 이상을 감당할 주체가 될 것이므로 그 목적에 부합되도록 만들어야 한다. 마찬가지로 전력망의 사회, 경제적 가치를 적절하게 반영하도록 요금제 구조가 개발되어야 하며, 고객이 오프 그리드off-grid(탈전력망)을 매력적으로 느끼지 않도록 노력해야 하며, 이 책에서 광범위하게 다루어지는 내용이 매우 중요하다.

소비자가 생산하는 새로운 전력은 전력회사가 직면한 위협이 아닌 기회로 볼 수 있다. 2300만(유럽의 10%) 규모의 고객을 확보하고 있는 우리는 변화하는 상황과 이에 대한 통찰력을 가지고 있으며, 이를 적절하게 대응하는 것이 최우선순위 과제 중 하나이다. 에너지(kWh)만 판매하고 청구하는 데 그치는 것이 아니라 고객의 분산형 발전 목표와 각 에너지 단위에서의 가치 최대화를 지원해주는 높은 상호 호혜적 관계로 발전해나가야 한다.

시장 설계와 소비자 요금 구조는 매우 중요한 두 가지 전제 조건이다. 우리 회사는 시장 기반의 용량 확보 메커니즘을 지지하며, 스테판 우드하우스가 이 책에 해당 부분을 기여하게 되어 매우 기쁘게 생각한다. 소매 시장, 요금 설계는 중요하지만 사회적으로 민감한 주제이다. 시장이 효과적으로 작동하기 위해서는 서로 다른 가격 신호가 최종 소비자에게 전달되고 대응하도록 해야 하지만 저소득층이 부담이 과도하게 커져서는 안된다.

마지막으로, 새로운 가치 풀value pool과 혁신을 다루는 장들을 이야기하고 싶다. 두 개념 모두 ‘미래 전력회사’로의 전환에 있어 매우 중요하다. 유럽의 화력 발전사업자들이 가장 큰 가치 풀을 상실하는 것을 경험하였기 때문에, 새로운 수익원을 통한 대체가 절대적으로 중요하다. 닐슨Nillesen, 폴리트Pollitt, 쿠퍼Cooper가 사업 전환과 IoT를 다룬 내용은 RWE의 지향점과 일치한다. RWE는 2012년 유럽경영기술학교(ESTM) 혁신 지수에서 1위를 차지한 것을 자랑스럽게 생각한다. 당연하게도, 우리는 16장(유럽 전력회사 : 미래로 위한 전략적 선택과 문화적 준비)과 17장(파괴적 기술과 생존 : 독일 전력회사 사례 연구)의 내용에서 관련된 상황과 제안을 확인하였다.

이 책에서 시도한 것처럼, 이렇게 광범위한 아이디어를 모으는 것이 전력회사가 보호와 독점에서 벗어나 적어도 흥미진진한 새로운 미래 세계를 향한 10년 이상의 험난한 여정을 나서는데 도움이 된다고 생각한다. 적어도 상단 기간 동안 화력 발전기 등의 기존 자산은 여전히 필요하며, 재생에너지를 보조하는 유연한 파트너 역할을 맡을 수 있다. 전력망은 미래에도 현재와 같이 필요해보이지만 새로운 변화에 적응해야할 필요가 있을 것이다. 소비자는 전력을 구매하거나 생산하는 모든 영역에서 최대의 가치를 발현하는 곳에 자리 잡고 있을 것이다. 이러한 모든 요소들을 하나로 모으는 전력회사가 미래의 승자가 될 수 있을 것이다. 물론, RWE는 이를 실현하는 것을 지향한다. 캘리포니아 전력 규제기관 최고 책임자였던 마이크 피비Mike Peevey가 이야기한 바와 같이, 우리는 서로의 경험을 통해 많은 것을 배워나갈 수 있다.

피터 터리움Peter Terium, CEO, RWE AG Essen, 독일

지은이 : Fereidoon P. Sioshansi
에너지 전문 컨설팅 기관인 멘로 에너지 이코노믹스(Menlo Energy Economics)의 창립자이자 의장이다. 25년간 글로벌 에너지동향 뉴스레터인 E에너지 인포머EEnergy Informer의 발행인 및 편집자로 활동했다. 과거 SCE(Southern California Edison Co.), EPRI, NERA, ABB가 인수한 국제 에너지 디시전(Global Energy Decisions)에서 일했다. 2006년부터는 글로벌 전력시장 변화, 에너지 효율, 스마트 그리드, 분산전원 등 8개의 주요 주제를 다루는 책을 편집하였다. 퍼듀 대학에서 도시?구조 공학 학?석사, 경제학 박사학위를 취득했다. 
 

추천사 Foreword 14
서문 Preface 21
소개 Introduction 25

PART 1
무엇이 변화하는가 변화는 무엇을 의미하는가
What is Changing, What are the Implications

제1장 전력산업의 미래는 무엇인가 / 48
 1. 소개 48
 2. 이중고(二重苦) : 수요 감소, 요금 증가 53
 3. 분산에너지원의 부상 : 새로운 역할, 새로운 규칙 63
 4. 전력산업의 미래 67
 5. 결론 78

제2장 통합 망의 가치 / 79
 1. 소개 79
 2. 소비자의 전력망 연결 이점 80
 3. 통합의 또 다른 가치 82
 3.1 전력망 지원 83
 3.1.1 마이크로그리드Microgrids 84
 3.1.2 분산형 전력저장장치 86
 3.2 보조서비스Ancillary Service의 제공 88
 3.3 수요반응을 지원 88
 3.4 발전 용량 증가 지연, 시스템 손실 감소 91
 4. 연결성 제공 91
 5. 분산에너지원 확산을 지원 93
 5.1 분산에너지원 확산의 이점 : 복원력resilience의 향상 96
 5.2 분산에너지원 확산의 이점 : 환경적 이익 96
 6. 전력산업의 미래 : 배전(판매) 전력회사 97
 6.1 에너지 비전 개혁 시장 프레임워크 99
 6.2 분산 시스템 플랫폼(DSP) 형태의 전력회사 100
 6.3 통합망 : 전력망의 경계를 확장 102
 7. 통합망의 전체적 특성과 가치 103
 7.1 회피비용의 예 106
 7.2 평균적인 가정용 소비자에 미치는 영향 107
 7.3 미국 전력연구소의 통합망 연구 110
 8. 결론 111

제3장 마이크로그리드 : 마침내 찾은 가치 / 113
 1. 소개 113
 2. 마이크로그리드의 진화 117
 3. 전력품질 및 신뢰도 121
 3.1 복원력과 신뢰도 121
 3.2 PQR 피라미드 125
 3.3 메가그리드 트레드밀Treadmill 128
 4. 마이크로그리드는 무엇인가 131
 5. 마이크로그리드 사례 134
 6. 마이크로그리드의 출현, 규제 및 정책의 변화에 관한 새로운 생각 141
 7. 결론 146

제4장 고객 중심 관점에서의 전기 서비스 / 149
 1. 소개 149
 2. 전통적 모형 151
 3. 새로운 세계의 약속 156
 3.1 어디서든 저렴한 전기 157
 3.2 수급균형balancing 자원으로써의 전력망 159
 3.3 신뢰도reliability와 복원력resilience 162
 4. 모든 것을 통합 163
 4.1 사라지는 독점구조 163
 4.2 자동화의 역할 증가 164
 4.3 전력망 서비스에 대한 금융 상품화 방안 165
 5. 모든 것에 대한 가격 결정 : 이 모든 것이 어떻게 작동하는가 167
 5.1 실시간 가격 결정Real-Time Pricing 167
 5.2 요금제도의 재정비 169
 5.3 계획된 부하scheduled load 169
 6. 결론 171

제5장 사물인터넷과 혁신적 플랫폼 / 173
 1. 소개 173
 2. 변화의 가속, 탈중개화, 그리고 붕괴 177
 3. 혁신 플랫폼 181
 4. 새로운 비즈니스 모델 : 통신과 전력산업의 전환 188
 4.1 통신 혁명 190
 4.2 전기 혁명Electricity Evolution 193
 4.3 개인에너지서비스PEAAS 모델의 적용 194
 4.4 개인에너지서비스PEAAS로의 도달 : 사물인터넷을 이끄는 플랫폼 195
 5. 결론 200

제6장 전환기에서의 전력회사 역할과 전력가격 결정 / 202
 1. 소개 202
 2. 배경 : 최근 호주 에너지 시장 개발 205
 2.1 전력시장의 퍼펙트 스톰perfect storm 205
 2.2 전력회사의 상업적 대응 208
 2.2.1 AGL 에너지AGL Energy 210
 2.2.2 에너지 오스트레일리아EnergyAustralia 211
 2.2.3 오리진 에너지Origin Energy 211
 2.2.4 기타 대응 212
 3. 완전한 대체보다는 공존 212
 4. 대안적인 가격결정 모형의 개발 219
 5. 결론 225

제7장 간헐성 : 단기 운영 문제 / 228
 1. 소개 228
 2. 간헐성과 전력회사 231
 3. 간헐성 분류와 전력시스템에 미치는 영향 235
 4. 재생에너지 간헐성은 왜 중요한가 237
 5. 전력망 운영에 부정적 영향을 미치는 태양광 간헐성의 증거 242
 6. 간헐성과 다양한 이해관계자 247
 7. 운영에 미치는 영향 249
 8. 간헐성 대비 대책 252
 9. 결론 254

PART 2
경쟁, 혁신, 규제, 가격
Competition, Innovation, Regulation, and Pricing

제8장 소매 경쟁, AMI 투자, 상품 차별화 : 텍사스 사례 / 258
 1. 소개 258
 2. 텍사스 주의 전력 소비자 선택권 제공 배경 259
 2.1 시장 구조 설계 259
 2.2 소매공급(판매) 회사의 시장 점유율 262
 2.3 소매 시장에 영향을 미치는 규제, 시장 요인 263
 3. 가격 결정Pricing 264
 4. 경쟁 전략으로서의 상품 차별화 266
 5. ERCOT 경쟁 소매시장에서의 상품, 서비스 차별화 268
 5.1 소매공급자가 제공하는 프로그램, 요금제, 기술 268
 5.2 소매공급자가 제공하는 부가서비스 271
 6. 소매분야 경쟁 압력과 영향 276
 7. 결론 280

제9장 전력 소매시장의 회복 : 위험과 기회 284
 1. 소개 284
 2. 전력시장 소매 경쟁의 진실 286
 2.1 미국 소매경쟁 역사 286
 2.2 캘리포니아 사례 289
 2.3 펜실베이니아 사례 291
 2.4 일리노이 사례 293
 2.5 오하이오 사례 295
 2.6 텍사스 사례 296
 3. 소매 경쟁이 해답인가 302
 4. 더 좋은 대안 : 청정에너지 파트너로써 전력회사 305
 5. 결론 307

제10장 소매 전력요금제 설계와 전력회사 죽음의 나선 : 형평성과 효율성 / 309
 1. 소개 309
 2. 고정, 가변 요금제를 통한 비용 회수 313
 2.1 전력 요금제의 역사 313
 2.2 요금 설계 : 고정 vs 가변 314
 3. 승자와 패자 : 뉴저지 사례 320
 3.1 분산에너지원 지원 정책과 인센티브 320
 3.2 주거용 소비자 대상 요금 변화 322
 3.3 뉴저지 주 정부의 세금 효과 326
 4. 결론 328

제11장 파괴적 기술과 요금 체계가 전력소비에 미치는 영향 모형화 / 331
 1. 도입 331
 2. 모형화 접근법 334
 3. 요금제 정보, 예상 소비자 반응 337
 4. 배터리 충전 규정 346
 5. 결과 350
 6. 결론 354

제12장 탈집중형 신뢰도 옵션 : 시장 기반의 용량 확보 / 356
 1. 소개 356
 2. 배경 358
 3. 신뢰도 옵션의 탈집중화 : 어떻게 작동되는가 362
 4. 탈집중형 신뢰도 옵션 : 이점이 무엇인가 367
 5. 결론 377

제13장 프로슈머 대상 전력망 요금결정 : 수요기반 요금제 또는 지역 한계 가격 책정 / 378
 1. 소개 378
 2. 소매 계약 내 효율 381
 3. 소매경쟁과 소매요금제 385
 4. 일시적, 지역적 가격 변동 위험을 낮추는 방법 387
 4.1 네트워크 가격 책정 위험 헤지 수단 390
 4.2 예제 393
 5. 효율적인 전력망 요금 책정 396
 6. 호주에서의 전력망 가격 책정 논의 397
 7. 결론 401

제14장 스마트그리드의 진화, 도매(모선)가격 결정의 세분화 / 403
 1. 소개 403
 2. 트랜스액티브 에너지(TE) 프레임워크와 스마트그리드 407
 3. 전력시스템 구조 변화와 세분된 모선 가격으로의 파급효과 410
 3.1 모선 가격 세분화의 기본 원리 410
 3.2 TE, 변화하는 시장구조 412
 3.3 분산형 발전과 세분된 모선 가격 결정 415
 3.3.1 전력 흐름과 시장 인센티브 415
 3.3.2 다른 전력망 수준에서의 일반화된 급전 순위 416
 3.3.3 마이크로그리드의 다른 여러 운영 방안 417
 4. 실시간 모선 가격 결정의 필요성 : 배전망 마이크로그리드 418
 4.1 마이크로그리드와 대안적 활용 419
 4.2 배전망 도매시장에 대한 일반화된 실시간 급전순위의 관련성 420
 5. 결론 422

PART 3
전력회사의 미래, 미래의 전력회사
Utilities of the Future:Future of Utilities

제15장 에너지 전환 과제를 해결하기 위한 전력회사의 새로운비즈니스 모델 / 426
 1. 소개 426
 2. 파괴 영역 428
 2.1 고객 행동 429
 2.2 경쟁 431
 2.3 생산 서비스 모형Production Service Model 433
 2.4 유통 채널 435
 2.5 정부와 규제 437
 2.6 혁신의 필요성 438
 2.7 자본 위기의 해소 439
 3. 전력회사의 미래 비즈니스 모델 440
 3.1 전통적인 핵심 사업 441
 3.2 발전-판매gentailer 모델 443
 3.3 순수 머천트pure play Merchant 모델 445
 3.4 전력망 개발업자grid developer 모델 446
 3.5 네트워크 관리자network manager 모델 448
 3.6 제품 혁신가Product Innovator 모델 448
 3.7 파트너의 파트너Partner of Partners 모델 449
 3.8 부가가치 제공Value-Added Enabler 모델 450
 3.9 가상virtual 전력회사(VPP) 모델 452
 4. 결론 453

제16장 유럽의 전력회사 : 미래를 위한 전략적 선택과 문화적 선결 조건 / 455
 1. 소개 455
 2. 국제화 전략 457
 2.1 국제화 전략 간의 차이점 457
 2.2 국제화 전략에 대한 고찰 462
 3. 전력회사 2.0을 향한 전략 466
 3.1 분산형 자산의 관리 467
 3.2 정보의 관리 469
 3.3 전력회사 2.0 추진 현황 472
 4. 유럽 전력회사들의 전략 범주화 476
 5. 기업 문화 측면의 전제 조건 : 신규 사업자로부터의 교훈 479
 6. 결론 484

제17장 파괴적 기술과 생존 : 독일 사례 / 487
 1. 소개 487
 2. 환경 489
 2.1 사회적 발전 489
 2.2 에너지 정책 490
 2.3 규제 수단 491
 2.4 기술 494
 2.5 고객의 필요 496
 2.6 파트너와 경쟁자의 역학 499
 2.7 주요 도전 과제 499
 3. 전략적 선택의 구성 요소 500
 3.1 위치 설정Positioning 501
 3.2 차별화 전략 개발 503
 3.3 모범 사례best practice 전략 507
 3.3.1 효율성과 효과성 507
 3.3.2 유연성과 선택권 507
 3.3.3 다양화 510
 3.3.4 협력 511
 3.3.5 지속 가능한 파괴적인 혁신 512
 4. 전략 개발과 실행의 성공 요소 513
 5. 결론 515

제18장 전력 소비자 미래, 전력회사의 미래소비자 517
 1. 소개 517
 2. 전력망의 미래 : 운명과 변화 동인 519
 2.1 현상유지 520
 2.2 분산형 전력망 523
 2.3 전력망 이탈 524
 3. 선호도 매슬로의 원리, 상호이익을 위한 협력, 에너지 에코시스템 526
 4. 그리드 패리티 : 가격, 제품 533
 5. S-CURVES, S-BENDS 그리고 전기자동차는 전력망을 구원해줄 수 있는가 536
 6. 결론 543

제19장 전력시스템 유연성 관련 비즈니스 모델 : 새로운 참여자, 역할, 규칙 / 546
 1. 소개 546
 2. 전력시스템의 유연성 548
 2.1 유연성 공급 자원 549
 3. 유연성 서비스 거래 554
 3.1 유연성 서비스 계약 설계 방안 556
 3.2 시스템 유연성과 미래 전력회사 558
 4. 새로운 비즈니스 모델 560
 4.1 새로운 참여자, 새로운 역할, 새로운 비즈니스 모델의 분류 561
 4.1.1 수요관리와 모집Aggregation 562
 4.1.2 온도조절장치 : 수요관리 도구가 되다 563
 4.1.3 소프트웨어 개발자 564
 4.1.4 전력저장장치 공급자 566
 4.1.5 혁신적인 시장 설계 567
 4.2 새로운 비즈니스 모델과 전력회사의 미래 569
 5 / 결론 572

제20장 새로운 목적의 배전 전력회사(RDU) : 목표 달성을 위한 로드맵 / 573
 1. 도입 573
 2. 최근 이슈 575
 3. RDU로의 전환 577
 4. 설계와 RDU 이행 579
 4.1 DER 확대expansion 예측 581
 4.2 DER 가치 극대화를 위한 인프라 설계 582
 4.3 최신 배전 설계 개발 동향 585
 5. RDU 이행을 위한 운영방식 개혁 587
 5.1 최신 배전 운영 기술 개발 동향 589
 6. 결론 590

제21장 배전 전력회사 : 전력회사, 발전사, 신규 사업자 간의 갈등과 기회 / 591
 1. 도입 591
 2. 뉴욕 REV 개요 592
 2.1 분산 시스템 플랫폼과 공급자 594
 2.2 분산 시스템 플랫폼DSP의 분산에너지원DER 소유권 596
 2.3 REV 정책과 비용-편익 분석 597
 2.4 기타 정책 이슈 : AMI, 에너지효율 프로그램, 신재생 에너지, 마이크로 그리드, 실증 프로젝트 599
 2.5 에너지 비전 개혁REV 실행 600
 3. 캘리포니아의 분산 전력회사Distributed Utility 개혁 계획 601
 3.1 최근 캘리포니아의 DER 개혁 동향 602
 4. 매사추세츠의 DER 개혁 동향 603
 4.1 매사추세츠주(州)의 기타 전력 정책 605
 5. 하와이의 분산에너지원DER 열풍 605
 5.1 하와이의 분산에너지원DER 개혁사 요약 607
 5.2 하와이의 재생에너지 통합 609
 5.3 하와이의 수요반응Demand Response과 분산에너지원DER 609
 6. 결론 611

제22장 통합 전력망 : 도소매, 송배전 / 615
 1. 도입 615
 2. 통합 전력망 비전 620
 2.1 전력산업 비전과 현재 621
 3. 배전시스템운영자DSO의 역할 623
 3.1 잠재적 DSO 기능 세부사항 624
 3.2 독립형 DSO의 이점 626
 3.3 DSO의 시장 운영과 신뢰도 개선 사례 627
 3.4 신뢰도 서비스 제공 측면에서의 DER과 DSO 역할 629
 3.5 단기 예측 정확도 개선을 위한 DSO의 역할 630
 4. RTO/TSO에서 DER으로의 가격 정보 교환 631
 4.1 배전 시스템 : 사용량 기반 요금 vs 시간/지역 기반 변동 요금 633
 4.2 소비자의 DER에 관한 효율적 의사결정을 위한 모선 LMP의 중요성 634
 4.3 전력 인프라 고정 비용을 가격에 반영하기 위한 고려사항 638
 4.4 가격 신호가 혁신과 DER 기술 도입을 촉진 639
 5. 결론 640

저자 소개 Author Biographies 641
참고문헌 662