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요금상계제도

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목차

1. 개요

요금 상계 제도는 1970년대 미국에서 소규모 풍력 터빈과 태양광 발전의 전력망 연결을 위해 처음 도입되었다. 이는 소비자가 생산한 잉여 전력을 전력망에 판매하고, 사용한 전력 요금에서 상쇄하는 방식으로, 재생 에너지 사용을 장려하는 제도이다. 미국, 유럽, 캐나다, 호주 등 여러 국가에서 다양한 형태로 시행되고 있으며, 사용 시간대별 요금제, 시장 가격 상계 계량 방식 등이 존재한다. 요금 상계 제도는 분산 발전의 이점을 제공하지만, 비용 분담의 형평성, 유틸리티의 수익성 감소 등의 논란이 있으며, 이후 정책으로 순 청구, 전량 구매-전량 판매 방식 등이 제시되고 있다.

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요금상계제도
요금 상계제도 개요
유형전기 요금제
설명재생 에너지 발전량에 따라 전기 요금을 상계하는 방식
목표재생 에너지 보급 확대 및 에너지 자립률 향상
작동 원리
기본 원리소비자가 재생 에너지 설비(예: 태양광 패널)를 설치하여 자체 생산한 전력을 소비하고, 남는 전력은 전력망으로 송전한다. 이때 송전한 전력량만큼 전기 요금을 할인받거나, 별도의 수익을 얻을 수 있다.
세부 방식
순 계량잉여 전력량은 다음 달 요금에서 차감
실시간 계량잉여 전력량은 실시간 시장 가격으로 보상
장점
소비자전기 요금 절감
환경 보호 기여
에너지 자립
전력 회사수요 관리
재생 에너지 보급 확대
국가에너지 자립률 향상
온실 가스 감축
단점
초기 설치 비용재생 에너지 설비 설치에 초기 비용이 발생
날씨 의존성발전량이 날씨에 따라 변동
관련 정책
대한민국산업통상자원부에서 전기사업법에 근거하여 시행
국가별 현황
미국주마다 다른 정책 시행
유럽재생 에너지 보급 정책의 일환으로 도입
참고
관련 용어자가소비형 태양광, 전력거래계약 (PPA), 발전차액지원제도 (FIT)
Net Metering (영문)
유형Billing mechanism
설명Credits electricity customers with renewable energy
작동 원리Electricity flows from the customer, net metering measures the difference between electricity supplied and electricity sent back to the grid.
장점Encourages customer investment in renewable energy technologies.
단점Can shift costs to non-participating customers; pricing and regulations vary significantly by location.
additional explanation
additional explanationElectric bills contain a connection fee and an energy fee based on the number of kilowatt-hours used that month. When no kilowatt-hours are used the monthly connection fee is still paid. When the meter turns backward for the month, the negative kilowatt reading is rolled over to the next month.

2. 역사

요금상계제도는 미국에서 소형 풍력 터빈과 태양광 패널 같은 소규모 분산형 전원의 전력망 연계를 촉진하기 위해 처음 시작되었다. 소비자들이 전기를 생산한 시점과 다른 시간에 전기를 사용하고자 하는 요구에 부응하기 위한 목적이었다. 최초의 관련 프로젝트는 1979년 매사추세츠에서 있었으며[3], 1983년 미네소타에서 관련 법안이 통과되면서 제도적 기반이 마련되기 시작했다.[4]

이후 요금상계제도는 미국 내 여러 주로 점차 확산되었으며[5], 2005년 2005년 에너지 정책법은 미국 전역의 유틸리티 회사가 요금상계제도 도입을 고려하도록 요구하면서 제도 확산에 영향을 미쳤다.[6]

유럽에서는 영국의 부가가치세(VAT) 처리 문제 등으로 인해 도입이 상대적으로 늦어졌으나[8], 이후 여러 국가에서 다양한 형태로 제도를 도입하여 운영하고 있다. 캐나다의 일부 주에서도 요금상계제도 프로그램을 시행 중이며, 필리핀에서는 2008년 관련 법을 통해 제도를 도입했으나, 실제 운영 방식은 순수 요금상계보다는 요금청구제도에 가깝다는 평가를 받는다.[9] 이처럼 요금상계제도는 전 세계적으로 확산되었지만, 국가별 정책과 시장 상황에 따라 구체적인 운영 방식에는 차이가 있다.

2. 1. 미국의 요금 상계 제도

요금상계제도는 미국에서 소형 풍력 터빈과 태양광 패널을 전력망에 연결하여 소비자가 전기를 생산한 시점과 다른 시점에 사용하고자 하는 필요에 의해 시작되었다. 이 제도를 처음 활용한 사례는 1979년 매사추세츠의 한 아파트 단지와 태양광 시험 주택이었다.[3]

미네소타는 1983년에 미국 최초로 요금상계제도 관련 법안을 통과시킨 주로 알려져 있다. 이 법안은 40kW 미만의 전기를 생산하는 모든 사람이 사용하고 남은 전력에 대한 크레딧을 다음 달로 이월하거나 초과분에 대해 보상받을 수 있도록 했다. 2000년에는 이 법이 개정되어 "평균 소매 유틸리티 에너지 요금"으로 보상하도록 명시했는데, 이는 소규모 생산자가 자신이 생산한 전기를 소매 요금으로 판매할 수 있도록 허용하는 가장 일반적인 형태의 요금상계제도이다.[4]

미네소타 이후 다른 주들도 요금상계제도를 도입하기 시작했다. 아이다호의 유틸리티 회사는 1980년에, 애리조나는 1981년에, 매사추세츠는 1982년에 각각 제도를 도입했다. 1998년까지 총 22개 주 또는 해당 주의 유틸리티 회사가 요금상계제도를 시행하게 되었다. 캘리포니아의 경우, 두 유틸리티 회사가 초기에 월별 "요금상계" 요금에 "대기 요금"을 포함시키려 했으나, 공공 유틸리티 위원회(PUC)가 이를 금지했다.[5]

2005년에는 2005년 에너지 정책법이 제정되면서 미국의 모든 유틸리티 회사는 "요청 시" 요금상계제도를 제공하는 규칙을 의무적으로 고려해야 했다. 다만, 이 법에서는 초과 발전량 처리 방식에 대해서는 구체적으로 다루지 않았다. 이러한 정책적 노력에 힘입어 2013년 기준으로 미국 내 43개 주에서 요금상계제도를 도입했으며, 나머지 3개 주의 유틸리티 회사들도 자체적으로 제도를 도입하여, 공식적인 절차가 마련되지 않은 주는 4개에 불과했다.[6]

그러나 2017년 연구에 따르면, 실제로 완전한 소매 요금 수준으로 보상하는 경우는 미국 전체 유틸리티 회사의 3%에 불과한 것으로 나타났다. 나머지 회사들은 소매 요금보다 낮은 가격을 적용하거나, 발생한 크레딧이 매년 소멸되도록 하거나, 또는 무기한 이월을 허용하는 등 다양한 방식으로 제도를 운영하고 있었다.[7]

2. 2. 유럽의 요금 상계 제도

덴마크는 1998년 중반, 개인 소유의 태양광 발전 시스템에 대한 상계제도를 4년의 시범 기간 동안 도입했다. 2002년에는 이 계획이 2006년 말까지 4년 더 연장되었다. 상계제도는 덴마크에서 태양광 발전을 촉진하는 저렴하고, 관리하기 쉽고, 효과적인 방법임이 입증되었으나, 비교적 짧은 시행 기간으로 인해 잠재력을 완전히 발휘하지는 못했다. 2005년 가을, 정치적 합의를 통해 개인 소유 태양광 발전 시스템에 대한 상계제도가 영구적으로 확정되었다.[40]

네덜란드는 2004년부터 상계제도를 시행하고 있다.[41] 초기에는 연간 3000kWh로 생산량이 제한되었으나, 이후 5000kWh로 상향 조정되었다. 2014년 1월 1일부터는 이러한 제한이 완전히 폐지되었다.[42]

이탈리아는 상계제도와 함께 세분화된 발전차액지원제도(FiT)를 혼합한 지원 제도를 운영하고 있다.[43]

슬로베니아는 2016년 1월부터 최대 11kVA까지의 설비에 대해 연간 상계제도를 시행하고 있다. 한 해 동안 설치할 수 있는 총 용량은 10MVA로 제한된다.[44]

스페인에서는 2010년, 재생 에너지 보급을 장려하기 위한 추가적인 경제적 지원 없이 상계제도를 도입하자는 제안이 Asociación de la Industria Fotovoltaica|아소시아시온 데 라 인더스트리아 포토볼타이카spa(ASIF)에 의해 제기되었다.[45] 개인 소유 시스템에 대한 상계제도는 2019년 4월 5일, 정부가 왕령 칙령 244/2019[46]를 승인하면서 본격적으로 시행되었다.[47]

프랑스에서는 국영 전력회사인 프랑스 전력 공사(EDF)가 일부 형태의 상계제도를 제공한다. EDF는 주택 소유자가 생산한 에너지를 소비자가 실제로 사용하는 전력 요금보다 더 높은 가격으로 구매한다. 이 때문에 일부에서는 생산된 에너지를 모두 판매하고, 필요한 에너지는 더 낮은 가격으로 다시 구매하는 방식을 권장하기도 한다. 이 구매 가격은 정부에 의해 20년 동안 고정되어 있다.[48][49]

아일랜드는 "미세 발전 지원 계획"의 일환으로 상계제도 도입을 계획하고 있다. 이 계획에 따르면, 미세 발전 사업자는 생산하여 전력망으로 보내는 잉여 전력의 30%를 판매할 수 있게 된다. 판매 가격은 향후 협의를 통해 결정될 예정이다.[50]

폴란드는 2015년에 최대 50kW 규모의 개인 및 상업용 재생 에너지원에 대한 상계제도를 도입했다.[51] 이 법에 따라 전력망으로 보낸 에너지는 공급일로부터 1년 이내에 사용해야 하며, 기간이 지나면 소멸된다. 사용자가 다시 가져갈 수 있는 에너지 양은 설치 용량에 따라 공제되는데, 10kW 이하 설치의 경우 20%, 50kW 이하 설치의 경우 30%가 공제된다. 이 법은 해당 상계제도 정책이 재생 에너지원 등록 시점부터 최소 15년간 유지될 것을 보장한다. 이러한 상계제도와 미세 발전 보조금 정책은 폴란드의 태양광 발전 시스템 설치를 크게 촉진하는 계기가 되었다.

포르투갈은 매우 제한적인 형태의 상계제도를 운영하고 있다. 상계는 15분 단위로 이루어지며, 각 15분 동안 전력망 소비량보다 초과하여 주입된 전력에 대해서는 보상이 없다. 동일한 15분 내에 소비된 에너지 양까지만 주입된 에너지가 월별 최종 청구서에서 상계된다. 실제 상계 효과를 볼 수 있는 구형 아날로그 전기 계량기는 소비자가 태양광 발전을 설치하면 즉시 신형으로 교체된다.

2. 3. 기타 국가의 요금 상계 제도

캐나다에서는 일부 주에서 요금상계제도 프로그램을 시행하고 있다. 각 주별 제도는 다음과 같다.

주허용 용량크레딧 처리 방식기타
온타리오주최대 500kW12개월 연속 이월 후 소멸[34]-
브리티시컬럼비아주 (BC 하이드로)최대 100kW연간 정산 시 시장 가격 지급 (전년도 평균 미드-컬럼비아 가격)[35]-
브리티시컬럼비아주 (FortisBC)최대 50kW생산한 순 에너지에 대해 기존 소매 요금 지급[36]중남부 지역
브리티시컬럼비아주 (뉴웨스트민스터 시)명시되지 않음허용[37]자체 전기 유틸리티 운영
뉴브런즈윅주최대 100kW매년 3월까지 이월 후 소멸[38]-
서스캐처원주최대 100kW연간 기념일까지 이월 후 소멸서스캐처원주 전력공사(SaskPower) 운영
노바스코샤주명시되지 않음노바스코샤 전력공사(Nova Scotia Power)가 소매 요율로 잉여 전력 매입[39]2017년 기준 133개 주택/사업체 참여



필리핀에서는 공화국 법 9513호(2008년 재생 에너지 법) 및 관련 규정에 따라 요금상계제도를 규정한다. 시행 기관은 국가 재생 에너지 위원회(NREB)와 협의하는 에너지 규제 위원회(ERC)이다. 하지만 필리핀의 제도는 진정한 의미의 요금상계제도라기보다는 요금청구제도에 가깝다는 평가를 받는다. 에너지부 지침에 따르면, 최대 100kW 용량의 현장 재생 에너지 시설을 설치한 고객이 소비하고 남은 전력은 배전 유틸리티(DU) 시스템으로 자동 수출된다. DU는 이 초과 전력에 대해 DU의 혼합 발전 비용(다른 발전 조정 요금 제외)에 해당하는 페소 크레딧을 제공하고, 이를 고객의 전기 요금에서 공제한다.[9] 결과적으로, 잉여 전력을 판매하는 필리핀 소비자들은 실제 전기 소매 가격의 50% 미만인 경우가 많은 '발전 비용'만큼만 보상받게 된다.

인도에서는 거의 모든 주에서 상계 제도를 시행하고 있다.[52] 이 제도를 통해 소비자는 태양광 발전 시스템에서 생산된 잉여 에너지를 전력망에 판매하고 보상을 받을 수 있다. 그러나 상계 제도는 전국적으로 통일된 정책이 아니며 주마다 차이가 있다.

인도에서 상계 제도를 이용하려면, 소비자는 계획된 옥상 태양광 발전 프로젝트 계획과 수수료를 지역 전력 배전 회사에 제출해야 한다. 배전 회사는 신청서와 프로젝트의 기술적 타당성을 검토한 후 승인 여부를 결정한다. 승인되면, 옥상 태양광 발전 설비 등록을 위한 추가 신청서를 제출하고 소비자와 회사 간의 계약 체결 후 상계 계량기가 설치된다.

카르나타카 주와 안드라 프라데시 주는 2014년 각 주 전력 위원회에서 관련 정책을 발표하며 상계 제도 시행을 시작했다. 신청은 선착순으로 접수되며, 기술적 타당성을 고려하여 배전 변압기 용량의 최대 30%까지만 허용된다.[53]

마하라슈트라 주에서도 2015년 9월부터 상계 제도 정책이 시행되어 소비자들이 태양광 옥상 그리드 연계 상계 시스템을 설치하기 시작했다. 마하라슈트라 주 전력 규제 위원회(MERC) 정책은 변압기 용량의 최대 40%까지 태양광 상계 제도를 허용한다.[54] 현재 MSEDCL(마하라슈트라 주 전력 배전 회사)은 주거용 소비자와의 상계 제도에서 시간대별 차등 요금제(TOD)를 사용하지 않으며, 수출된 전력량과 수입된 전력량을 동등하게 간주하여 상계량과 청구 금액을 계산한다.

3. 논란

요금상계제도는 전력망에 연결된 다양한 이해관계자들에게 영향을 미치기 때문에 논란의 대상이 된다.[10] 특히 분산 발전 시스템, 그중에서도 옥상 태양광 발전의 확대는 기존 전력 회사의 운영 방식과 미래에 새로운 과제를 안겨주고 있다.[11] 이러한 배경 속에서 미국의 전력 회사들은 요금상계제도를 폐지하려는 시도를 여러 차례 했으나, 대부분 성공하지 못했다.[12]

3. 1. 찬성 측 입장

재생 에너지 지지자들은 분산 발전, 특히 옥상 태양광과 같은 시스템 및 기타 에너지 효율 조치가 기존 전기 유틸리티 사업 모델에 도전이 될 수 있음을 인정한다. 하지만 이들은 분산형 발전의 이점이 비용보다 크며, 이러한 이점은 모든 요금 납부자들이 공유한다고 주장한다.[13]

개인이 분산 발전 시스템, 특히 태양광 발전에 투자할 때 여러 가지 긍정적인 효과가 발생한다고 본다. 우선, 중앙 집중식 발전소 건설 필요성을 줄이고 전력 회사가 운영하는 유틸리티 그리드의 부담을 덜어주는 그리드 이점이 있다. 또한, 요금상계제도는 단순히 전력 요금 문제뿐 아니라 사회 전체에 긍정적인 영향을 미친다고 강조한다. 여기에는 사회적 이점으로 공중 보건 증진, 관련 산업에서의 고용 창출 및 후생 경제 효과, 전력 시장 가격 안정화 기여, 그리드 보안 강화, 그리고 발전 과정에서의 물 절약 효과 등이 포함된다. 이러한 사회적 이점들은 일반적인 유틸리티 분석에서는 잘 고려되지 않는 경향이 있다.[14]

실제 사례로, 컨설팅 회사인 Crossborder Energy가 수행한 독립적인 보고서에 따르면 캘리포니아의 요금상계제도 프로그램은 그 비용보다 이점이 더 큰 것으로 나타났다. 이 보고서는 현재의 요금상계제도 프로그램이 완료될 시점에 순이익이 연간 9200만달러 이상에 달할 것으로 예측했다.[15]

한편, 캘리포니아 공공 유틸리티 위원회(CPUC)가 의뢰하여 2012년에 발표된 보고서에서는 다른 측면도 분석되었다. 해당 보고서는 분산형 발전 시스템을 사용하지 않는 고객들이 2020년까지 그리드 사용 및 유지 비용으로 매년 287USD를 추가로 부담하게 될 수 있으며, 관련 순 비용이 2020년까지 11억달러에 이를 수 있다고 언급했다.[16] 그러나 주목할 점은, 동일한 보고서 내에서 태양광 발전 설치 고객들이 실제 유틸리티가 서비스를 제공하는 데 드는 비용보다 더 많은 금액(평균 103%)을 전력 요금으로 지불하고 있다는 사실 또한 밝혀냈다는 것이다. 이는 태양광 사용자들이 시스템 비용에 충분히 기여하고 있음을 시사하는 결과로 해석될 수 있다.[16]

3. 2. 반대 측 입장

요금상계제도는 전력망과 관련된 여러 이해관계자에게 영향을 미치기 때문에 논란이 되는 제도이다.[10] 특히 기존 전력 회사들은 요금상계제도에 대해 비판적인 입장을 보이는 경우가 많다. 이들은 발전 시스템 소유자가 전력망을 사용하는 데 드는 전체 비용을 지불하지 않으며, 이 비용 부담이 분산 발전 시스템이 없는 다른 고객에게 전가된다고 주장한다.[17] 옥상 태양광 발전 시스템 등을 소유한 사람들도 밤이나 발전량이 부족할 때는 여전히 전력 회사로부터 전력을 공급받기 위해 전력망에 의존하기 때문이다.[18] 이러한 이유로 미국의 전력 회사들은 요금상계제도를 폐지하려고 여러 차례 시도했지만, 대부분 성공하지 못했다.[12]

에디슨 전기 연구소 산하 전기 혁신 연구소가 자금을 지원하여 2014년에 발표한 보고서는 이러한 비판적 입장을 뒷받침하는 구체적인 사례를 제시했다.[19] 이 보고서는 캘리포니아의 요금상계제도가 일반적인 주거용 옥상 태양광 발전 시설에 과도한 보조금을 제공하고 있으며, 이 보조금 비용은 상대적으로 덜 부유한 다른 주거 고객들이 부담하게 된다고 주장했다. 또한, 보고서는 이러한 보조금의 상당 부분이 2013년 설치된 태양광 발전 시설의 약 75%를 차지한 태양광 임대 회사들에게 돌아간다고 지적했다. 보고서는 캘리포니아에서 요금 체계를 개편할 필요가 있다고 결론 내렸는데, 예를 들어 옥상 태양광 발전 고객이 소비하는 모든 에너지를 기존 소매 요금으로 구매하고, 자체 생산한 전력은 전력 회사가 전력 구매를 회피함으로써 절약되는 비용(회피 비용)으로 회사에 다시 판매하는 '전부 구매 - 전부 판매' 방식으로 요금상계제도를 대체하는 방안을 제시했다.[20] 에너지 인프라 전문가인 피터 카인드(Peter Kind) 역시 분산 발전 시스템이 기존 전력 회사에 새로운 어려움을 안겨준다고 분석한 바 있다.[11]

4. 요금 상계 제도 이후의 정책

전국의 에너지 관리자들은 수년 동안 요금 상계 제도를 대체할 프로그램에 대해 논의해 왔다. 2018년을 기준으로 몇 가지 대안적인 모델이 등장했다. 전력 회사들은 태양광 발전 설비를 갖춘 고객이 요금 상계 제도를 통해 전기 요금을 과도하게 절감하여, 전력망 인프라 유지 비용 부담을 태양광 설비가 없는 다른 고객에게 전가시킨다고 주장해왔다. 이러한 상황은 2003년부터 요금 상계 제도를 대체할 정책 수립 여부와 방식에 대한 격렬한 주 정부 차원의 논쟁을 불러일으켰다. 요금 상계 제도 이후의 가격 책정 및 보상 계획 수립에서 핵심 과제는, 태양광 설비가 없는 고객에게 추가 비용을 부과하지 않으면서 옥상 태양광 설비를 갖춘 고객에게 공정하게 보상하는 방안을 찾는 것이다. 전문가들은 좋은 후속 관세(요금 상계 제도 이후 정책)란 고객과 전력망 모두에게 이익이 되는 방식으로 분산 에너지 자원의 성장을 지원하는 것이라고 본다.[21]

2017년에는 13개 주에서 기존의 소매 요금 기반 상계 제도를 새로운 후속 관세로 전환했으며, 2018년에는 추가로 3개 주에서 유사한 변경이 이루어졌다. 예를 들어, 네바다에서는 보상 수준이 시간이 지남에 따라 감소하지만, 현재는 소매 요율(소비자가 전기에 대해 지불하는 요금과 동일한 요율)로 보상받는다. 반면, 애리조나에서는 새로운 태양광 관련 요율이 기존 소매 요율보다 10% 낮게 책정되었다.[21]

가장 일반적인 두 가지 후속 관세 유형은 '순 청구'(Net Billing)와 '전량 구매-전량 판매'(Buy All Sell All, BASA)이다. '순 청구' 방식에서는 고객이 직접 소비하는 태양광 발전량에 대해서는 소매 요율에 해당하는 가치를 인정받지만, 전력망으로 보내는(수출하는) 발전량에 대해서는 소매 요율보다 낮은 요율로 보상받는다. '전량 구매-전량 판매'(BASA) 방식에서는 전력 회사가 고객에게 전기를 판매할 때 적용하는 요금과 고객의 발전량을 구매할 때 지급하는 보상 모두 소매 요율보다 낮은 수준에서 결정된다.[21]

5. 다양한 요금 상계 제도 방식

상계거래는 발전차액지원제도와 달리 단방향 미터가 아닌 양방향 미터를 사용한다.


"요금상계"와 "발전차액지원제도"(FIT)라는 용어 사이에는 상당한 혼란이 있다. 일반적으로 지역 분산 발전에 대한 보상은 다음 세 가지 유형으로 나눌 수 있다.

# '''요금상계''': 항상 소매 가격을 기준으로 이루어진다. 기술적으로는 보상이 아니지만, 초과 발전량이 있고 전력회사(유틸리티)가 이에 대한 지불을 허용하는 경우 보상의 성격을 띨 수 있다. 요금상계는 하나의 계량기(양방향 미터)만 필요하다.

# '''발전차액지원제도'''(FIT): 일반적으로 소매 가격보다 높은 가격으로 보상하며, 제도 도입이 확산됨에 따라 점차 소매 가격 수준으로 낮아지는 경향이 있다. 발전차액지원제도는 두 개의 계량기를 필요로 한다.

# '''전력 구매 계약'''(PPA): 일반적으로 소매 가격보다 낮은 가격으로 계약하며, "표준 오퍼 프로그램"이라고도 불린다. 다만, 태양광 발전과 같이 전력 최고 수요 시간대에 근접하여 발전하는 경우 소매 가격보다 높게 책정될 수도 있다.

이처럼 요금상계제도는 운영 방식과 보상 수준에서 발전차액지원제도나 전력 구매 계약과는 다른 특징을 가진다. 세계 여러 국가에서는 각국의 전력 시장 상황과 정책 목표에 따라 다양한 형태의 요금상계제도를 운영하고 있다.

5. 1. 사용 시간대별 요금제 (TOU)

'''사용 시간대별 요금제''' ('''TOU''') 순 계량 방식은 하루 중 시간대별로 전력 사용량을 측정할 수 있도록 프로그래밍된 지능형 계량기를 사용한다. 이 방식은 전기를 사용하는 시간대(예: 낮/밤, 계절 등)에 따라 전기 요금을 다르게 매기는 것을 가능하게 한다. 일반적으로 전기를 생산하는 비용은 전력 사용량이 많은 낮 시간대, 특히 해 질 녘에 가장 높고, 사용량이 적은 한밤중에 가장 낮다.

사용 시간대별 요금제는 재생 에너지원에 중요한 영향을 미친다. 예를 들어, 태양광 발전 시스템은 주로 해가 떠 있는 낮 시간, 특히 정오 무렵에 가장 많은 전기를 생산한다. 하지만 전력 수요가 가장 높은 시간대(오리 곡선 참조)는 저녁 시간대로 이동하는 경향이 있으며, 태양광 발전은 이 시간대에는 전력 생산량이 적거나 거의 없다. 또한, 전기 요금이 가장 저렴한 심야 시간에는 전혀 전기를 생산하지 못한다. 캘리포니아, 이탈리아, 호주와 같이 태양광 발전 설비가 많이 보급된 지역에서는 실제로 전력 최고 가격 시간대가 낮 시간대가 아닌 저녁 시간대로 옮겨가는 현상이 나타나기도 했다. 이러한 요인들은 사용 시간대별 요금제가 적용될 때, 전력회사(유틸리티)가 부담하는 순 계량의 명목 비용에 영향을 미치게 된다.

5. 2. 시장 가격 상계 계량

시장 가격 상계 계량 시스템에서는 사용자의 에너지 사용량이 도매 전력 가격에 따라 동적으로 책정된다. 사용자의 계량기는 원격으로 값을 계산하고 판독할 수 있도록 프로그래밍된다. 이러한 가변 가격 책정 방식은 자격을 갖춘 시스템에서 생산된 과잉 전력에도 적용된다.

시장 가격 계량 시스템은 2006년부터 캘리포니아에서 시행되었으며, 해당 주의 상계 계량 규칙에 따라 자격을 갖춘 태양광 발전 및 풍력 발전 시스템에 적용된다. 캘리포니아 법에 따르면, 전력망으로 보내진 잉여 전력에 대한 보상은 해당 시간대의 가변적인 전력 가격과 동일하게 책정되어야 한다.

소비자는 상계 계량을 통해 저렴한 시간대로 전력 수요를 옮겨 비용을 절감할 수 있다. 예를 들어, 피크 시간 외 전기 요금 시간대에 물을 미리 냉각시켜 에어컨에 사용하거나 배터리 전기 자동차를 충전하는 방식으로 연간 순 비용을 줄일 수 있다. 반대로, 전력 수요가 많은 피크 시간대에 발전된 전기는 직접 사용하는 대신 전력망으로 보내 수익을 얻을 수도 있다 (차량-전력망 연계 참조). 다만, 연간 총 생산량이 소비량보다 많더라도 초과분에 대한 별도 크레딧은 주어지지 않는다.

5. 3. 잉여 발전량 처리

잉여 발전량은 상계 계량과는 별개의 문제이지만, 발생 가능성이 있어 일반적으로 동일한 규칙으로 처리된다. 지역 발전량이 수요의 일부만 충족할 때는 상계 계량이 사용되지 않지만, 낮 시간 등 특정 시간에 지역 발전량이 수요를 초과하면 상계 계량이 적용된다. 청구 기간 동안 발전량이 수요를 초과할 경우, 가장 이상적인 방식은 킬로와트시 크레딧을 영구적으로 이월하는 것이지만, 일부 지역에서는 모든 kWh 크레딧이 36개월 후에 만료되도록 하는 방안을 고려하기도 했다. 연간 또는 월별로 발생하는 잉여 발전량의 처리 방식은 다양하며, 손실 처리, 회피 비용 보상, 또는 소매 요율 보상 등이 있다.[4] 서비스 종료 시 남은 kWh 크레딧은 소비자 입장에서는 소매 요율로 보상받는 것이 이상적이며, 전력 회사 입장에서는 손실로 처리될 수 있다. 최소한의 타협안으로는 회피 비용 수준의 보상이 이루어진다. 일부 지역에서는 연간 초과 발전에 대해 소비자가 영구 이월 또는 현금 지급 중 선택할 수 있도록 허용하기도 한다.[25] 풍력과 태양광은 계절적 특성이 있어, 필요 이상으로 설비를 설치하지 않는 한, 나중에 잉여분을 사용할 가능성이 높다.

=== 국가별 사례 ===

==== 호주 ====

오스트레일리아의 일부 주에서는 "발전차액지원제도"라는 이름으로 사실상 순 계량 방식을 운영하기도 한다. 이는 순 발전량에 대해 소매 요금보다 높은 요율로 매달 지급한다는 점이 특징이다. 환경 빅토리아 캠페인 이사인 마크 웨이크햄은 이를 "가짜 발전차액지원제도"라고 비판한 바 있다.[32] 본래 발전차액지원제도는 별도의 계량기를 통해 모든 지역 발전량에 대해 우대 요율을 지급하지만, 순 계량 방식은 하나의 계량기만 사용한다. 이로 인해 재정적 차이는 상당히 크다.

빅토리아주에서는 2009년부터 가정이 주 전력망으로 보내는 초과 전력 1kWh당 60센트를 지급했다. 이는 당시 전기 소매 가격의 약 3배에 달하는 금액이었다. 그러나 이후 주 정부들은 여러 차례 제도를 변경하여 발전차액지원금을 줄였고, 2016년에는 kWh당 5센트로 낮아졌다.

퀸즐랜드주에서는 2008년부터 태양광 보너스 제도를 통해 주 전력망으로 보내는 초과 전력 1kWh당 44센트를 지급했다. 이는 당시 전기 소매 가격의 약 3배 수준이었다. 그러나 2012년부터 퀸즐랜드의 발전차액지원금은 소비자가 계약한 전력 소매업체에 따라 kWh당 6~10센트로 줄었다.

오스트레일리아의 스마트 그리드 기술 전문가 스티브 호이는 순 계량을 통해 전기의 출처를 추적하는 새로운 기능을 설명하기 위해 "순 제로"와 대비되는 "진정한 제로"라는 개념을 제시했다. 이 계량 방식을 통해 소비자는 자신이 사용하는 전기의 근원을 추적할 수 있어, 모든 사람이 청정 에너지를 더 쉽게 이용할 수 있도록 돕는다.[33]

==== 캐나다 ====

  • 온타리오주: 최대 500kW까지의 시스템에 대해 요금상계제도를 허용하며, 크레딧은 12개월 연속으로만 이월되고 이후 소멸된다. 크레딧을 모두 사용하면 12개월 기간은 다시 시작된다.[34]
  • 브리티시컬럼비아주: BC 하이드로가 서비스를 제공하는 지역에서는 최대 100kW까지 허용한다. 매년 3월 1일, 전년도 평균 시장 가격으로 정산하여 지급한다.[35] 브리티시컬럼비아주 중남부 지역에 서비스를 제공하는 FortisBC는 최대 50kW까지 허용하며, 생산한 순 에너지에 대해 기존 소매 요금을 지급한다.[36] 자체 전기 유틸리티를 운영하는 뉴웨스트민스터 시도 요금상계제도를 허용한다.[37]
  • 뉴브런즈윅주: 최대 100kW까지의 설치에 대해 허용한다. 잉여 전력 크레딧은 3월까지 이월되며, 이후 남은 크레딧은 소멸된다.[38]
  • 서스캐처원주: 서스캐처원주 전력공사(SaskPower)는 최대 100kW까지의 설치에 대해 허용한다. 크레딧은 고객의 연간 기념일까지 이월되며, 이후 남은 크레딧은 소멸된다.
  • 노바스코샤주: 2015년부터 태양광 패널을 이용한 전력 생산 가구가 늘어나 2017년에는 133개에 달했다. 이들은 요금상계 방식으로 운영되며, 잉여 전력은 노바스코샤 전력공사(Nova Scotia Power)가 소비자에게 판매하는 것과 동일한 요율로 매입된다. 다만, 노바스코샤 전력공사 측은 햇빛이 없을 때도 전력을 공급할 능력을 유지해야 하는 부담이 있다.[39]


==== 유럽 ====

  • 덴마크: 1998년 시범 도입 후 2005년 영구화되었다. 태양광 발전을 촉진하는 저렴하고 효과적인 방법으로 평가받았다.[40]
  • 네덜란드: 2004년부터 시행 중이며, 초기에는 연간 3000kWh, 이후 5000kWh로 제한되었으나 2014년 제한이 완전히 폐지되었다.[41][42]
  • 이탈리아: 상계제도와 잘 세분화된 프리미엄 발전차액지원제도를 혼합한 지원 제도를 제공한다.[43]
  • 슬로베니아: 2016년 1월부터 최대 11kVA까지 연간 상계제도를 시행하고 있다. 한 해에 최대 10MVA까지 설치할 수 있다.[44]
  • 스페인은 상계제도를 재생 에너지를 장려하기 위해 추가적인 경제적 지원 없이 Asociación de la Industria Fotovoltaica|아소시아시온 데 라 인더스트리아 포토볼타이카spa(ASIF)가 제안했다.[45] 개인 소유 시스템에 대한 상계제도는 4월 5일 정부가 왕령 칙령 244/2019[46]를 승인한 후 2019년에 시행될 예정이다.[47]
  • 일부 형태의 상계제도가 현재 프랑스 전력 공사(Électricité de France|엘렉트리시테 드 프랑스fra)에 의해 제안되었다. 그들의 웹사이트에 따르면, 주택 소유자가 생산한 에너지는 소비자가 청구되는 가격보다 더 높은 가격으로 구매된다. 따라서 일부에서는 생산된 모든 에너지를 판매하고, 필요한 모든 에너지를 더 낮은 가격으로 다시 구매하는 것을 권장한다. 가격은 정부에 의해 20년 동안 고정되어 있다.[48][49]
  • 아일랜드는 "미세 발전 지원 계획"에 따라 상계제도를 시행할 계획이다. 제안된 계획에 따라, 미세 발전기는 생산하고 그리드로 수출하는 잉여 전력의 30%를 판매할 수 있다. 전력이 판매될 가격은 협의 과정에서 결정될 예정이다.[50]
  • 폴란드는 2015년에 최대 50kW의 개인 및 상업용 재생 에너지원에 대한 상계제도를 도입했다.[51] 이 법률에 따르면, 그리드로 보낸 에너지는 공급일로부터 1년 이내에 사용해야 하며, 그렇지 않으면 손실된 것으로 간주된다. 수출되어 사용자가 다시 가져갈 수 있는 에너지의 양은 10kW 이하의 설치의 경우 20%, 50kW 이하의 설치의 경우 30%가 공제된다. 이 법률은 이 상계제도 정책이 재생 에너지원 등록 시점부터 최소 15년 동안 유지될 것을 보장한다. 이 법률은 미세 발전 보조금과 함께 폴란드의 태양광 발전 시스템 설치를 크게 촉진했다.
  • 포르투갈은 "상계제도"의 매우 제한적인 형태를 가지고 있으며, 이는 15분 기간으로 제한되며, 각 15분 기간 내에 그리드에서 소비량보다 초과하여 그리드에 주입된 전력은 보상되지 않는다. 동일한 15분 기간 내에 소비된 에너지까지의 주입된 에너지만이 최종 월별 청구서에서 상계된다. 실제로 진정한 상계제도를 허용하는 구형 아날로그 전기 계량기는 소비자가 태양광 발전을 설치할 때 즉시 교체된다.


==== 인도 ====

인도의 거의 모든 주에서 상계 제도를 시행하고 있다.[52] 이 제도를 통해 소비자는 태양광 발전 시스템에서 생산된 잉여 에너지를 전력망에 판매하고 이에 대한 보상을 받을 수 있다. 그러나 상계 제도는 전국적으로 통용되는 정책이 아니며 주마다 다르다.

인도에서 상계 제도를 이용하려면 소비자는 계획된 옥상 태양광 발전 프로젝트와 필요한 수수료를 함께 지역 전력 배전 회사에 신청해야 한다. 배전 회사는 신청서와 태양광 발전 프로젝트의 타당성을 검토하여 승인 또는 거부한다. 승인되면 옥상 태양광 발전 설비 등록을 위한 또 다른 신청서가 배전 회사에 제출된다. 소비자 와 회사 간에 계약이 체결되고 상계 계량기가 설치된다.

카르나타카주와 안드라프라데시주는 상계 제도의 시행을 시작했으며, 2014년 각 주 전력 위원회에서 관련 정책을 발표했다. 전력 위원회의 검토 및 검사 후 양방향 계량기가 설치된다. 신청은 선착순으로, 기술적 타당성을 고려하여 배전 변압기 용량의 최대 30%까지 접수된다.[53]

마하라슈트라주(MERC)에서도 2015년 9월부터 상계 제도 정책이 시행되어 소비자들이 태양광 옥상 그리드 연계 상계 시스템 설치를 시작했다. MERC 정책은 변압기 용량의 최대 40%까지 태양광 상계 제도를 허용한다.[54]

MSEDCL, 타타(Tata), 릴라이언스(Reliance), 토렌트 파워(Torrent Power) 등 마하라슈트라 주의 여러 DISCOM이 상계 제도를 지원할 것으로 예상된다.

현재 MSEDCL은 주거용 소비자와 상계 제도에 TOD(시간별 차등) 요금제를 사용하지 않는다. 수출 및 수입 단위는 상계 단위 및 청구 금액을 계산할 때 동등하게 간주된다.

5. 4. 에너지 저장 장치와의 통합

요금상계제도는 에너지 저장 장치를 통합하여 모든 전력을 주 전력망에 다시 판매하는 대신 일부 전력을 지역적으로(예: 시스템에 연결된 신재생 에너지원으로부터) 저장할 수 있다. 이때 사용되는 주요 배터리 종류와 특징은 다음과 같다.

배터리 종류수명비고
딥 사이클 배터리10~20년산업용[26]
납축전지약 5년
리튬 이온 배터리비교적 짧음가끔 사용됨
니켈-철 배터리[27]최대 40년가장 오래 지속[28][29][30]



2017년 배터리 저장 장치를 갖춘 태양광 패널에 대한 연구에 따르면, 배터리 충전 및 방전 과정에서 8~14%의 추가적인 전력 소비가 발생하는 것으로 나타났다.[31]

6. 관련 기술

직류(DC)를 생성하는 태양광 패널과 같은 전원은 가정용 교류(AC) 전력망과 호환되기 위해 전기 인버터를 사용하여 출력을 변환해야 한다. 이 과정에서 생산된 전력의 위상은 전력망의 위상과 정확히 일치하도록 동기화되어야 한다.

또한, 안전을 위해 중요한 기술적 요구사항이 있다. 전력망에 고장이 발생했을 경우, 가정의 발전 시스템이 전력망으로 전력을 공급하는 것을 자동으로 차단하는 메커니즘이 필수적으로 포함되어야 한다. 이는 예를 들어, 정전으로 인해 쓰러진 전력선을 수리하는 작업자가 예기치 않게 전력이 공급되는 것을 방지하기 위함이다. 작업자는 주 배전망뿐만 아니라, 각 가정과 같은 '다운스트림'의 소규모 발전원으로부터도 안전하게 보호받아야 한다.

개별 소형 발전기 자체는 부하가 걸린 전선을 직접적으로 위험하게 만들 만큼의 큰 전력을 가지지 않을 수 있다. 하지만 여러 발전기가 모이거나, 특정 조건 하에서는 위험을 초래할 가능성도 배제할 수 없다. 태양광 인버터는 이러한 안전 규정을 충족하도록 설계된다. 하나의 인버터는 전력선을 위험하게 만들기 어렵지만, 수많은 인버터가 동시에 작동하는 상황은 다를 수 있기 때문이다. 따라서 전기 기술자들은 항상 모든 전선이 전기가 흐르는 상태일 수 있다는 가정하에 안전 절차를 따르도록 훈련받는다.

7. 태양열 게릴라

태양열 게릴라 (또는 ''게릴라 태양열 운동'')는 Home Power Magazine에서 처음 사용된 용어로, 허가나 통지 없이 태양광 패널을 연결하고 법률에 관계없이 월간 요금상계제도를 이용하는 사람에게 적용된다.[64]

참조

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