재생에너지 중심 전력시장 환경에서 능동적 수요자원과 실시간 요금제 도입이 소비자 후생과 탄소저감에 미치는 영향 연구

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 재생에너지가 보급된 전력시장에서, 전력생산한계비용을 합리적으로 반영하는 실시간 요금제가 수요자원 중 하나인 전기자동차의 전력소비패턴, 소비자 전력요금, 탄소 저감에 미치는 영향을 분석하는 연구로 훌륭한 스마트그리드 환경과 빠른 전기자동차 보급이 이루어지고 있는 제주도를 대상으로 연구를 진행할 계획이다.
방법론으로는 MPSOPF라는 전력시스템 최적화 방법론을 이용하여 제주 전력시스템 모형을 구축해서 사실적이고 체계적인 제약조건하에서 전기자동차가 전력시스템에 미치는 영향을 분석할 계획이다. MPSOPF는 미국 에너지부(Department of Energy)의 지원을 받아 Cornell University에서 개발된 모형으로 관련 논문이 1500회가 넘는 인용수를 기록하고 있고, 미국의 지역별 전력거래소에 해당하는 PJM, NYISO 등의 기관과 꾸준한 교류가 이루어지는 등, 학계와 업계의 많은 관심과 검증을 받고 있는 모형이다.
본 모형이 기존 모형과 다른 차별성은 1)재생에너지와 같은 불확실성을 가지는 발전원을 사실적인 확률적(stochastic) 형태로 반영하고, 2)이 불확실성으로부터 시스템 안정성을 유지하기 위해 필요한 예비력을 모형 내부적으로(endogenously) 도출해 준다는 것이다. 이 기능을 활용하여 사실적인 제주 전력시스템 분석을 위해 제주도에 높이 보급되어 있는 풍력에 대해 각 풍력단지 별로 풍력예측확률 모형을 구축하고, 몬테카를로 시뮬레이션 방법론을 적용해서 풍력의 불확실성을 모형 내에 현실적으로 반영할 계획이다.
전기자동차 관련해서는 국가의 수요전망, 자동차 용도별 운행 패턴, 기존 전력요금제 사례를 통한 전기자동차 수요탄력성 분석 등을 통해 현실적인 전기자동차 자료를 모형에 반영할 계획이다.
이렇게 구축된 제주 MPSOPF 최적화 모형을 통해서 실시간 요금제 시나리오 별 전기자동차 전력수요패턴 변화와 이에 따른 전력시장 효율성 및 전기자동차 소비자 전력요금에 미치는 영향 분석할 계획이다. 또한 각 요금제가 전기자동차 소비자 전력요금에 미치는 영향을 분석하고 전기자동차 초기 투자비를 얼마나 빨리 회수할 수 있는지(Payback Period)에 대한 분석할 계획이다. 더불어 실시간 요금제 시나리오 별로 전기자동차 전력수요의 변화에 따른 탄소배출에 미치는 영향 분석을 통해 경제적·환경적 효과를 모두 고려한 사회 후생(Social Welfare) 증대효과를 분석할 계획이다.