수요반응(DR) 프로그램의 다양한 유형과 분류 체계, 그리고 글로벌 시장의 운영 현황 및 제도적 발전 방향 doc_id PCY_201709190557285831_10

DR 프로그램은 크게 가격기반(price-based) DR과 인센티브 기반(incentive-based) 으로 나누고 수요반응의 활용 목적에 따라서 경제적 편익을 추구하는 경우 경제성 DR, 신뢰도 유지가 목적인 경우 신뢰도 DR로 구분하기도 한다. 가격기반 DR에는 계시별차등요금(TOU), 피크 금(CPP), 실시간요금(RTP) 등이 있고 소비자가 가격신호에 따라 가격이 비쌀 때 수요를 자발적으로 줄이는 경우를 말한다. 인센티브 기반 DR은 의무적 참여 프로그램과 자발적 참여 프로그램으로 나누어지는데, 의무적 참여 프로그램의 경우 참여하고자 하는 감축용량을 사전에 약정하고 약정한 조건 또는 약정 감축시간만큼 감축을 이행한다. 약정조건이나 경매결과에 따라 가격이 결정되고 약정 용량만큼 정산금을 지급하며 계약대로 시행하지 않았을 경우에는 강력한 패널티가 부과된다. 자발적 참여 프로그램은 시장 개설시 자발적 의사로 참여할 수 있고 사전에 약정된 가격 또는 경매에서 정해진 가격으로 정산한다. 계통 신뢰도 유지 또는 전력시장 가격 안정을 위해 운영하는데 약정 미이행시 패널티가 없어 신뢰도가 낮은 편이다. 급전가능 프로그램과 비급전 프로그램으로 나누기도 하는데, 급전가능 프로그램(dispatchable program)은 계통운영자 및 유틸리티가 시스템 신뢰도 확보 또는 도매시장 가격이 높아질 때 등 필요시에 부하 감축을 요청할 수 있는 프로그램이고, 비급전 프로그램(nondispatchable program)은 고객이 가격신호에 따라 반응하는 시간대별 차등요금 등과 자발적 참여 프로그램 등이 해당한다. 수요자원시장을 도입하는 지역 또는 국가의 전력산업구조에 따라서 적용하는 수요자원 모델도 상이하다. 도매시장과의 연계 정도에 따라 수요자원을 구분하기도 한다. 도매시장과 완전히 연계되어 있는 경우(full integration)에는 수요자원이 에너지시장(전일 혹은 실시간 시장), 보조서비스(주파수조정, 공급예비 력-spinning reserve, 대기예비력-non-spinning reserve) 또는 용량시장에 참여하고 가격을 결정할 수 있다. 두 번째로 도매시장에 반응할 수 있도록 설계된 DR 프로그램도 있는데, 이런 경우에는 시장에 참여하는 범위와 가격결정에 제한이 있다. 다만 시장 신호에 따라 급전은 가능하다. 마지막으로 시장과 관련 없는 DR 프로그램도 있다. 유럽에서는 저탄소 시대에 대비하여 수요반응 자원의 시장 참여를 위한 효율적인 규제제도와 시장구조를 만드는 것이 중요하다고 판단하고 있다. 이에 따라 여러나라에서 수요반응을 실시하고 있다. 유럽에서는 수요자원의 활성화를 위한 기본 전제로 발전기와 공평한 기회를 갖는 것이라고 평가한다. 전력시장에서 수요자원에 보장해야 할 3가지 조건은 시 장에 대한 공평한 접근, 공평한 보상, 공정하고 합리적인 위기 관리로 구성된다. 이를 위해 수요자원의 시장 참여를 위한 규칙을 개발하였고 이 규칙은 4단계로 분류하였다. 유럽에서 DR에 대한 규제 프레임워크는 다음과 같다. Electricity Directive 2009/72/EC에서는 에너지효율향상과 수요관리의 개념에 대해 정의하고 있다. The Energy Efficiency Directive(EED, 2012/27)에 의거 EU는 유럽의 DR 개발을 위한 주요단계로 평가할 수 있다. 여기서는 회원국의 에너지효율 잠재량평가를 요구하고 있고 국가별로 도매와 소매시장에서 DR과 같이 수요관리가 가능한 수단을 장려해야 한다고 언급한다. 과거 공급측에 일방적으로 의존하고 중앙공급방식을 고수해 온 전력산업의 패러다임이 수요반응의 중요성이 증가하면서 변화하고 있다. 미국은 세계 최대의 수요자원시장을 운영 중이며 EU도 점차 그 중요성을 인식해 시장을 확대해 나가는 추세다. 앞으로도 지역을 막론하고 전세계적으로 수요자원시장은 확대될 것으로 전망된다. 서론에서 잠깐 언급한 바와 같이 에너지저장장치의 경제성이 향상되면서 다양한 활용방안과 실증사례가 나타나고 있는데, 여기에는 전기자동차 배터리도 포함되며 실제 주요 자동차 제작사도 수요반응 프로그램 참여에 관심을 보이고 있다. 우리나라는 아시아 최초로 수요자원 거래시장을 개설했지만 아직은 초기단계로 미국 등 선진시장의 운영현황과 정책 사례를 검토해, 국내에 적합한 시장제도 및 사업모델을 지속적으로 보완해 나아갈 필요가 있다. 또한 다양한 에너지소비자와 이해관계자의 선호도를 파악하여 유의미한 비즈니스 모델 수립에 활용해야겠다. 더불어 시장의 효율성을 훼손하지 않는 최적의보상수준 등에 대해서도 고민이 필요하다. 주기적으로 수요자원 거래시장의 효과성을 검증하고 공정성과 투명성 확보를 위한 노력도 필수적이다. 2000년대 중반 이전에는 부분적으로 DR 사용이 허용되었고 2000년대 중반이후 기후변화 대응, 에너지공급 안보, 효율향상 등을 목적으로 DR 사용이 증가하기 시작했다. 영국은 유럽 중 소비자의 시장 참여를 허용한 첫 번째 국가로 용량시장은 2014년 말 도입되었지만 수요자원을 발전자원과 동일하게 취급하고 있지 는 않다. 예를 들어, 신규 발전기의 경우 2015년 용량계약이 가능하지만 수요자원은 1년 계약만 가능하다. 밸런싱 시장과 보조서비스시장에는 2007년 이후 STOR(Short Term Operating Reserve)가 참여하고, National Grid가 관리하며 수요자원시장의 수요 수단으로 활용한다. STOR은 실제 수요가 예상했던 것보다 증가하거나 발전소 가용량이 예측치보다 작아져 수요가 높아지는 경우를 대비한 발전 혹은 수요반응 자원을 의미한다. STOR 용량은 입찰자에 의해 정해지고 결과에 따라 가격이 상이하다. 초기에는 연간 수익이 MW당 ￡40,000∼￡50,000에 달했지만 2012년 정점을 찍은 이후 지속적으로 하락하고 있고, 2015년에는 ￡20,000∼￡30,000로 감소하였다. 2003년 이후 대규모 산업용 고객이 밸런싱 메커니즘에 참여하기 시작했으며 2007년부터 주택용 부하를 모아 활용하기 위한 파일롯 테스트가 실시되었다. 2014년 산업용 고객이 최초로 FCR 또는 1차 예비력 서비스를 제공하기 시작했고, 이 프로그램은 FRRa(2차 예비력)과 함께 2014년 7월 1일 이후 참여가 허용되었다. 2014년에 도매시장에서 에너지로 부하를 감축하는 NEBEF(Notification d’Echange de Blocs d’Effacement) 메커니즘의 첫 실험결과가 발표되었다. 1차년도에 이행실적은 313MWh였고 아직 개발이 진행 중이다. 2017년 용량시장 등 새로운 제도도 예정되어 있다. 밸런싱 메커니즘에는 Demand Side Replacement Reserve, Replacement Reserves, Frequency Restoration Reserves 세 가지 DR과 수요관리사업자의 참여가 가능하다. Singapore Electricity Pool로 불리는 하루 전 도매시장이 1998년 개장되었다. NEMS(National Electricity Market of Singapore)는 실시간 도매시장과 소매시장을 총괄하고 2003년 운영을 시작하였다. NEMS는 에너지시장과 1차·2차 보조서비스 시장, contingency reserves, regulation을 조달한다. DR은 공식적으로 2004년부터 NEMS에 포함되었고 차단가능 부하제도(Interruptible Load Scheme, IL)가 도입되었다. IL 프로그램에 참여하면 relevant reserve price(발전기에 지급하는 1차, 2차 및 contingency reserves 가격과 동일)로 보상을 받게 된다. 2012년 EMA(Energy Market Authority)는 도매시장에서 수요자원 입찰을 허용하여 시장에 참여하는 DRM(Demand Response Mechanism)을 제안하고, 이해관계자의 의견을 수렴했으며 2015년 DR 프로그램이 시행되었다.