전력수요관리를 위한 ESS 운용 방향과 경제성에 관한 연구

Abstract

The Energy Storage System(ESS) industry is growing rapidly. In order to achieve the goals of the UN Framework Convention on Climate Change and carbon neutrality, renewable energy resources have been expanded sharply, and ESS installation has been soaring along with this condition. An energy storage system, abbreviated ESS, is a device or group of devices assembled together, which could store generated electrical energy to supply the energy at a later time when needed. ESS would be utilized to establish a stable and efficient power supply system, and it is expected to have a huge market potential. Including Korea, many advanced countries have been providing subsidies, supporting technology development, compelling installation, and conducting ESS demonstration projects to expand the ESS industry. Accordingly, domestic and international companies have a significant interest in the ESS market. Recently, Energy Storage System(ESS) using batteries has been widely distributed in general buildings and workplaces. The whole electrical power demand of this nation showed a trend that the maximum power demand in every year and load fluctuations by season and time are getting increased. To maintain a stable power supply in this condition, if ESS distributed in general buildings and workplaces is utilized properly, it would help reduce the peak power demand and achieve load leveling. However, if the general buildings and workplaces operate ESS continuously, the economic efficiency of the ESS should be secured. To suggest an efficient economic operation of general buildings, this study researched the ESS investment cost and the benefits generated from the ESS for load management by itself. This study set ESS investment costs as ESS installation expenses and operating expenses. It examined benefit elements by categorizing them into two parts as follows. The first benefit element is that there are saving in basic rates, saving electricity usage fees, and discounts on basic rates based on special tariffs when the ESS is operated by utilizing characteristics of time of use price reduction. The second benefit element is the settlement amount, given from participation in Demand Response(DR) through demand management business. Until now, the high investment cost of ESS caused long payback periods, and economic viability lacking without political support, However, if the special tariff, currently existing, is prolonged, it would have investment value to some degree. Considering the potential and growth possibilities of ESS, strategic approaches are needed such as policy improvements, technological innovation, and business model convergence. Based on them, this study expects that a sustainable energy system could be established.| 에너지저장장치(ESS: Energy Storage System) 산업이 빠르게 성장하고 있다. 기후변화협약과 탄소중립 달성이라는 목표를 위해 신재생에너지원이 급격하게 확대되었고 이에 따라 ESS의 설치도 빠르게 증가하였다. ESS는 생산된 전기에너지를 저장했다가 필요한 시기에 공급할 수 있는 장치이며 안정적이고 효율적인 전력수급체계 구축의 수단으로 활용될 수 있다. 또한, ESS는 시장 잠재력이 매우 큰 산업이므로 우리나라를 비롯한 주요 선진국들에서 ESS 산업의 확대를 위해 보조금 지급 및 기술개발 지원, 설치 의무화, ESS 실증사업 등을 추진하고 있다. 이에 국내외 기업들도 ESS 시장에 적극적인 관심을 두고 있다.

최근, 일반 수용가에는 배터리를 이용한 에너지저장장치(ESS)가 널리 보급되고 있다. 우리나라 전체 수용가의 전력수요를 살펴보면 계절별, 시간대별 부하 변동성은 크고 최대수요전력은 계속 높아지는 경향을 보인다. 이러한 전력수급 현황에서 일반 수용가에 보급된 ESS를 적극 활용하여 개별 수용가의 전력피크를 저감하고 부하를 평준화하면 안정적인 전력수급체계 구축에 도움이 될 수 있다. 그러나 일반 수용가가 ESS를 지속적으로 운용하기 위해서는 ESS 운용의 경제성이 확보되어야 한다.

본 연구는 일반 수용가의 효율적 경제적 ESS 운용 방안을 제안하기 위해 ESS 투자비와 자체 부하관리용 ESS에서 발생하는 편익 요소를 검토해보았다. ESS의 투자비는 ESS 설치비와 운용비로 설정하였고, ESS를 통한 편익은 다음 두 가지로 구분하여 검토하였다. 첫 번째는 계시별 요금제의 특성을 활용하여 ESS를 운용했을 시 발생하는 기본요금 절감액과 전력량 요금 절감액 그리고 특례요금제에 의한 기본요금 할인이다. 두 번째는 수요관리사업자를 통해 수요반응(DR) 거래 시장에 참여하여 받게 되는 정산금이다.

현재까지는 ESS의 높은 투자 비용으로 인해 정책적인 도움 없이는 투자비 회수 기간이 길어 경제성이 부족하지만, 현재 유지되고 있는 특례요금제를 연장하면 어느 정도 투자 가치가 있다는 것을 알 수 있었다. ESS 산업의 잠재력과 성장 가능성을 고려하여 정책 개선, 기술 혁신, 사업 모델 융합 등의 전략적인 접근이 필요하며 이에 따라 지속 가능한 에너지 시스템이 구축될 것으로 기대된다.