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수요 반응

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목차

1. 개요

수요 반응은 전력망의 안정성을 유지하고 효율성을 높이기 위해 전력 소비자들이 전력 가격 변화나 인센티브에 따라 전기 사용량을 조절하는 것을 의미한다. 이는 정전 방지, 발전소 건설 비용 절감, 에너지 효율 증대 등의 경제적, 환경적 이점을 제공한다. 수요 반응은 스마트 그리드 기술과 연계되어 더욱 발전하고 있으며, 시간대별 요금제, 자동화된 부하 제어 시스템 등이 활용된다. 그러나 소비자 참여 부족, 기술적 제약, 제도적 개선의 필요성 등의 한계도 존재한다.

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수요 반응
개요
유형전기 전력망 안정화
설명전기 수요를 공급과 맞추기 위한 전략
방법
가격 기반실시간 가격 책정
시간대별 요금제
피크 수요 요금
임계 피크 가격 책정
인센티브 기반직접 부하 제어
중단 가능 서비스
비상 수요 반응
용량 시장
보조 서비스 시장
기타에너지 효율 프로그램
자가 발전
에너지 저장 시스템
스마트 그리드 기술
장점
설명전력망 신뢰성 향상
에너지 비용 절감
환경적 이점
재생 에너지 통합 지원
단점
설명구현 복잡성
소비자 참여 필요
초기 투자 비용
관련 주제
설명스마트 미터
수요 측 관리
분산 에너지 자원
가상 발전소
참고 자료
설명미국 연방 에너지 규제 위원회(FERC)
미국 환경 보호국(EPA)
미국 에너지부(DOE)

2. 역사적 배경

미국의 2005년 에너지 정책법은 미국 에너지부 장관에게 "수요 반응의 국가적 이점을 식별하고 정량화하며, 2007년 1월 1일까지 이러한 이점의 특정 수준을 달성하기 위한 권고 사항을 제시하는 보고서"를 미국 의회에 제출하도록 의무화했다.[49] 이 보고서는 2006년 2월에 발표되었다.[49]

보고서에 따르면, 2004년 잠재적인 수요 반응 능력은 약 20,500MW로 미국 전체 최대 수요의 3%에 달했고, 실제 제공된 최대 수요 감소는 약 9,000MW(최대 수요의 1.3%)로 개선의 여지가 충분했다. 또한 1996년 이후 부하 관리 능력이 32% 감소한 것으로 추정되었다. 이러한 추세에 영향을 미치는 요인으로는 부하 관리 서비스를 제공하는 유틸리티 감소, 기존 프로그램의 가입 감소, 유틸리티의 역할 및 책임 변화, 수요/공급 균형 변화 등이 있었다.

미국에서 수요 반응의 사용 및 구현을 장려하기 위해 연방 에너지 규제 위원회(FERC)는 2011년 3월에 명령 745호를 발행하여 도매 전력 시장에 참여하는 경제적 수요 반응 제공업체에 특정 수준의 보상을 요구했다.[50] 이 명령은 하버드 대학교 존 F. 케네디 행정대학원의 윌리엄 W. 호건 교수를 포함한 많은 에너지 경제학자들의 반대에 부딪혔다. 호건 교수는 이 명령이 수요 반응 제공업체에 과도한 보상을 제공하여 전기 생산 비용을 초과하는 경제적 가치를 가진 전기의 감축을 장려한다고 주장하며, 이는 반경쟁적이라고 비판했다.[51] 캘리포니아 주를 포함한 여러 관련 당사자들은 명령 745호의 적법성에 이의를 제기하여 연방 법원에 소송을 제기했다.[52]

2014년 5월 23일, 미국 컬럼비아 특별구 항소 법원은 명령 745호를 전면 무효화했다.[56] 2015년 5월 4일, 미국 대법원은 DC 순회 법원의 판결을 검토하기로 동의하고, FERC가 도매 전력 시장 운영 규칙을 규제할 권한이 있는지, 그리고 발행된 규칙이 임의적이고 변덕스러운지 여부에 대한 두 가지 질문을 다루었다.[57]

2016년 1월 25일, 미국 대법원은 ''FERC v. Electric Power Supply Ass'n'' 사건에서 6-2 판결로 FERC가 도매 에너지 시장에서 "공정하고 합리적인" 요금을 보장하기 위한 권한 내에서 행동했다고 결론 내렸다.[58]

FERC는 2020년 9월 17일 명령 2222호를 발행하여 분산 발전 분산 에너지 자원이 지역 도매 전력 시장에 참여할 수 있도록 했다.[59][60] 시장 운영자는 2022년 초까지 초기 규정 준수 계획을 제출했다.[61]

2. 1. 수요 반응의 정의

미연방 에너지 규제 위원회는 수요 반응(DR)을 "시간 경과에 따른 전기가격의 변동에 대응하여 최종 사용자가 정상적인 사용 패턴에서 사용량을 변화시키는 것, 혹은 시스템 안정성이 저하되거나 도매시장 가격이 높아졌을 때 전기 사용량을 낮추도록 설계된 인센티브를 지급하는 것"으로 정의한다.[64] DR은 소비자의 기호와 생활 방식에 따라 전기 소비량을 줄이거나 사용량이 많은 기간에서 사용량이 적은 기간으로 전환하도록 설계된다.[66]

DR은 전력 시스템 내의 특정 조건(예: 정점 시간대의 네트워크 혼잡 또는 높은 가격대)에 대응하여 고객 측에서 수행할 수 있는 광범위한 조치를 의미한다.[67] 이는 최대 피크 전력 수요를 줄이거나 시스템 비상사태를 피하기 위한 것으로, 발전 설비를 추가하는 것보다 비용 효율적인 대안이 될 수 있다. DR의 기본 목표는 고객이 가격 신호에 따라 소비량을 수정하도록 유도하는 것이다.[68]

전력 배전망에서 DR은 공급 조건에 대응하여 고객의 전력 소비를 관리하기 위한 동적 수요 메커니즘과 유사하다.[69] 예를 들어, 전력 사용자는 중요한 시간대나 시장가격에 따라 소비를 감소시킨다. 그러나 DR 메커니즘은 차단 요청에 명시적으로 반응하는 반면, 동적 요구 장치는 배전망에서 스트레스가 감지되면 수동적으로 차단된다는 차이점이 있다.[70]

DR은 실제로 사용되는 전력을 줄이거나 현장의 발전기를 가동하는 것을 포함하며, 이는 에너지 효율과는 다른 개념이다.[70] DR은 에너지 효율, 주택 및 건물 에너지 관리, 분산형 에너지 자원, 전기차 충전 등을 포함하는 스마트 에너지 수요의 구성 요소이다.[71][72]

현재 DR 계획은 대규모 및 소규모 상업용, 주거용 고객과 함께 구현되며, 전력회사의 요청이나 시장 가격 변동에 따라 부하를 줄이기 위한 제어 시스템을 사용하기도 한다. 중요 기간에는 사전에 계획된 우선순위에 따라 특정 서비스(조명, 기기, 에어컨 등)의 사용량이 줄어들거나, 현장 발전기를 가동하여 전력망을 보완하기도 한다. DR은 전기 공급 부족 상황에서 피크 전기 가격과 가격 변동성을 줄이는 데 기여할 수 있다.

DR은 일반적으로 소비자가 수요를 감축하도록 유도하여 전체적인 피크 전력 수요를 낮추는 메커니즘을 의미한다. 발전 및 송배전 시스템은 피크 수요에 맞춰 조정되므로, 피크 수요 감소는 설비 및 자본 비용 요구사항을 줄이는 효과를 가져온다. 또한, 발전 설비 구성에 따라 수요가 적고 공급이 많은 시기에 수요를 증가시키는 데 사용될 수도 있다. 일부 시스템에서는 ESS 저장장치를 활용하여 재정 거래를 장려하기도 한다.

수요 반응에는 세 가지 유형이 있다.

  • 신뢰성 DR (수요감축 요청): 수요관리사업자와 전력거래소가 감축 용량을 사전에 계약하고, 전력거래소가 계약용량에 대해 수요감축 요청을 발령하면 의무적으로 부하를 감축하는 방식이다.
  • 경제성 DR (자발적 감축): 전력거래소의 수요감축 요청 이행 의무는 없지만, 하루 전 시장에서 발전자원과 경쟁하여 가격이 저렴한 경우 낙찰되어 자발적으로 부하를 감축하는 방식이다.
  • 보조 서비스 DR: 송배전 전력망의 안정적인 운영을 위해 필요한 여러 특수 서비스로 구성되며, 과거에는 발전기가 주로 이 역할을 담당했다.

2. 2. 수요 반응의 유형

수요 반응(DR)에는 다음 세 가지 유형이 있다.

유형설명특징다른 명칭
신뢰성 DR전력거래소와 수요관리사업자가 감축 용량을 사전에 계약하고, 전력거래소가 계약 용량에 대해 수요 감축 요청을 발령하면 의무적으로 부하를 감축하는 방식이다.전력거래소의 수요 감축 요청에 응답하여 최대 수요를 줄이고, 전력 수급 불안정에 대응하기 위해 사용된다.급전 감축, 피크 감축 DR
경제성 DR전력거래소의 수요 감축 요청 이행 의무가 없으며, 하루 전 시장에서 발전 자원과 경쟁적으로 가격을 입찰하여 발전 가격보다 저렴한 경우 낙찰되어 자발적으로 낙찰된 부하를 감축하는 방식이다.등록 용량과 관계없이 거래일에 대한 감축 가능 용량과 감축 가격을 입찰한다.가격 결정 발전 계획에 따른 거래, 계획 감축, 요금 절감 DR
보조 서비스 DR송배전 전력망의 안정적인 운영을 위해 필요한 여러 가지 특수 서비스이다.과거에는 발전기가 주로 이 역할을 수행했다.


3. 스마트 그리드와 수요 반응

스마트 그리드는 전력 생산자와 소비자가 서로 소통하여 전력 생산 및 소비 시기를 결정하는 능력을 향상시키는 기술이다.[73][74] 이를 통해, 전력회사의 요청에 따라 일시적으로 전력 사용량을 줄이는 방식에서 벗어나, 소비자가 상시적으로 전력 사용량을 조절하고 경제적 인센티브를 받을 수 있게 된다.[75]

소비자는 수요 반응에 참여함으로써 경제적 이익을 얻을 수 있다. 예를 들어, 전력 사용 요금이 비싼 시간대에 사용량을 줄이거나, 캘리포니아의 ELRP(Emergency Load Reduction Program)와 같이 비상 상황에서 전기 사용량을 줄이면 보상을 받을 수 있다.[27] 또한, 에이머리 로빈스가 1985년에 만든 용어인 네가와트[22] 개념처럼, 전력 감축에 대한 확고한 약속을 기반으로 리베이트나 기타 인센티브를 받을 수도 있다.[25]

기업들은 자체적으로 전력 생산 시설을 갖추고, 전력 구매 비용을 줄이기 위해 에너지 생산 용량 내에서 전력 사용량을 유지하려고 노력한다. 일부 전력회사는 최대 수요를 기준으로 요금을 설정하는 요금제를 운영하여, 기업들이 에너지 수요 관리를 통해 에너지 수요를 조절하도록 유도한다.

스마트 미터는 실시간 요금제를 통해 사용자가 수요가 높고 가격이 높은 시간대에 사용량을 줄이도록 유도한다. 그러나 사용자의 가격 민감도가 낮거나 수요의 탄력성이 낮을 경우, 이러한 실시간 요금제가 효과를 발휘하지 못할 수도 있다. 자동 제어 시스템은 효과적이지만, 일부 경우에는 비용이 많이 들 수 있다.

3. 1. 스마트 그리드의 역할

스마트 그리드 애플리케이션은 전력 생산자와 소비자가 서로 소통하고 전력 생산 및 소비 시기에 대한 결정을 내릴 수 있는 능력을 향상시킨다.[73][74] 이러한 새로운 기술을 통해 고객은 전력회사가 부하의 분산을 요청할 때만 응답하는 이벤트성 수요 반응(DR)에서 항상 부하 제어를 통해 인센티브를 받을 수 있는 24시간 운영되는 DR로 전환할 수 있다. 비록 이 반복적인 소통이 DR의 기회를 증가시키지만, 고객들은 여전히 경제적 인센티브에 크게 영향을 받고 있으며 그들의 자산에 대한 완전한 통제를 전력회사들에 넘겨주기를 꺼리고 있다.[75]

스마트 그리드 애플리케이션의 한 가지 장점은 시간대 기준 가격책정이다. 과거에 소비한 에너지(kWh)와 요청된 최대 부하에 대해 고정된 요금을 지급했던 고객은 변동 가격을 이용하기 위해 임계 값을 설정하고 사용량을 조정할 수 있다. 이를 위해서는 기기 및 장비를 제어하기 위한 에너지 관리 시스템의 사용이 필요하며 규모의 경제가 필요할 수 있다. 또 다른 이점은, 주로 가정용 고객을 위한 것인데, 면밀하게 에너지 사용량을 감시하고 부하를 이동하거나 조절해서 최대 부하를 낮추고 월별 에너지 소비량을 절감하는 것뿐만 아니라 나머지 에너지를 에너지 시장에서 거래할 수 있는 것이다. 이것은 정교한 에너지 관리 시스템, 인센티브, 그리고 실행 가능한 에너지 거래 시장을 필요로 한다.

스마트 그리드 애플리케이션은 생산자와 소비자에게 실시간 데이터를 제공함으로써 수요 대응의 기회를 증가시키지만, 경제적, 환경적 인센티브가 여전히 실행 가능하게 하는 원동력이다.

전기 자동차와 결합된 가정 내 전기 기기의 수요 반응에 대한 영상. 이들은 스마트 그리드의 일부이다.


스마트 그리드 애플리케이션은 전력 생산자와 소비자가 서로 통신하고 전력 생산 및 소비 시기에 대한 결정을 내릴 수 있는 능력을 향상시킨다.[10][28] 이러한 새로운 기술을 통해 고객은 유틸리티가 부하 감축을 요청하는 이벤트 기반 수요 반응에서 고객이 항상 부하를 제어하는 데 대한 인센티브를 받는 24/7 기반의 수요 반응으로 전환할 수 있다. 이러한 양방향 대화는 수요 반응의 기회를 증가시키지만, 고객은 여전히 경제적 인센티브에 큰 영향을 받으며 유틸리티 회사에 자산에 대한 완전한 통제를 넘겨주는 것을 꺼린다.[29]

스마트 그리드 애플리케이션의 한 가지 장점은 시간 기반 요금제이다. 일반적으로 소비한 에너지(kWh)와 요청된 최대 부하에 대해 고정 요금을 지불하는 고객은 임계값을 설정하고 변동하는 가격을 활용하기 위해 사용량을 조정할 수 있다. 이를 위해서는 가전 제품 및 장비를 제어하기 위해 에너지 관리 시스템을 사용해야 하며 규모의 경제가 발생할 수 있다. 또 다른 장점은 주로 발전소를 보유한 대규모 고객의 경우, 최대 부하를 절약하고 kWh 및 kW/월을 절약할 뿐만 아니라 에너지 시장에서 절약한 것을 거래할 수 있는 방식으로 부하를 면밀히 모니터링하고, 전환하며 균형을 유지할 수 있다는 것이다. 이 역시 정교한 에너지 관리 시스템, 인센티브 및 실행 가능한 거래 시장이 필요하다.

스마트 그리드 애플리케이션은 생산자와 소비자에게 실시간 컴퓨팅 데이터를 제공하여 수요 반응 기회를 증가시키지만, 경제적 및 환경적 인센티브가 여전히 이 관행의 원동력으로 남아 있다. 향후 스마트 그리드에서 가장 중요한 수요 반응 수단 중 하나는 전기 자동차이다. 전기 시스템에서 새로운 불확실성의 원천이기도 한 이 새로운 에너지원의 집합은 스마트 그리드의 안정성과 품질을 유지하는 데 매우 중요하며, 결과적으로 전기 자동차 주차장은 수요 반응 집합체로 간주될 수 있다.[30]

3. 2. 스마트 그리드 애플리케이션

스마트 그리드 애플리케이션은 전력 생산자와 소비자가 서로 통신하고 전력 생산 및 소비 시기에 대한 결정을 내릴 수 있는 능력을 향상시킨다.[73][74] 이러한 새로운 기술을 통해 고객은 전력회사가 부하의 분산을 요청할 때만 응답하는 이벤트성의 수요 반응(DR)에서 항상 부하 제어를 통해 인센티브를 받을 수 있는 24시간 운영되는 수요 반응(DR)으로 전환할 수 있다. 비록 이 반복적인 소통이 수요 반응(DR)의 기회를 증가시키지만, 고객들은 여전히 경제적 인센티브에 크게 영향을 받고 있으며 그들의 자산에 대한 완전한 통제를 전력회사들에 넘겨주기를 꺼리고 있다.[75]

스마트 그리드 애플리케이션의 한 가지 장점은 시간대 기준 가격책정이다. 과거에 소비한 에너지(kWh)와 요청된 최대 부하에 대해 고정된 요금을 지급했던 고객은 변동 가격을 이용하기 위해 임계값을 설정하고 사용량을 조정할 수 있다. 이를 위해서는 기기 및 장비를 제어하기 위한 에너지 관리 시스템의 사용이 필요하며 규모의 경제가 필요할 수 있다. 또 다른 이점은, 주로 가정용 고객을 위한 것인데, 면밀하게 에너지 사용량을 감시하고 부하를 이동하거나 조절해서 최대 부하를 낮추고 월별 에너지 소비량을 절감하는 것뿐만 아니라 나머지 에너지를 에너지 시장에서 거래할 수 있는 것이다. 이것은 정교한 에너지 관리 시스템, 인센티브, 그리고 실행 가능한 에너지 거래 시장을 필요로 한다.

스마트 그리드 애플리케이션은 생산자와 소비자에게 실시간 데이터를 제공함으로써 수요 대응의 기회를 증가시키지만, 경제적, 환경적 인센티브가 여전히 실행 가능하게 하는 원동력이다.

4. 대한민국 전력 시장과 수요 반응

대한민국 전력 시장에서 수요 반응(DR)은 전력 수급 안정과 효율적인 에너지 사용을 위해 중요한 역할을 한다. 수요 반응은 크게 신뢰성 DR, 경제성 DR, 보조 서비스 DR의 세 가지 유형으로 구분된다.


  • 신뢰성 DR: 전력거래소와 수요관리사업자가 사전에 계약을 맺고, 전력거래소의 요청에 따라 의무적으로 전력 소비를 감축하는 방식이다. 최대 수요를 줄이고 전력 수급 불안정에 대응하기 위해 사용되며, '급전 감축', '피크 감축 DR'이라고도 불린다.[64][65][66][67][68]
  • 경제성 DR: 전력거래소의 수요 감축 요청에 대한 의무는 없지만, 하루 전 시장에서 발전 자원과 경쟁하여 가격이 저렴한 경우 낙찰받아 자발적으로 전력 소비를 감축하는 방식이다. '가격 결정 발전 계획에 따른 거래', '계획 감축', '요금 절감 DR'이라고도 불린다.[69][70]
  • 보조 서비스 DR: 송배전 전력망의 안정적인 운영을 위해 필요한 특수 서비스를 제공하는 것으로, 과거에는 주로 발전기가 이 역할을 수행했다.[71][72]


산업 고객은 전력 소비 규모가 크고, 제어 및 통신 인프라를 갖추고 있어 수요 반응 제공에 유리하다. 특히 알루미늄 제련소[43]와 같은 일부 산업은 전력 소비를 빠르고 정확하게 조절할 수 있다.[44][45]

4. 1. 한국전력거래소(KPX)의 역할

산업 고객은 수요 반응을 제공하기도 한다. 상업 및 주거 부하에 비해 산업 부하는 다음과 같은 장점을 가진다.[42] 일반적으로 산업 제조 공장은 전력 소비 규모가 크고, 제공할 수 있는 전력 변화량 역시 매우 크다. 또한, 산업 공장은 제어, 통신 및 시장 참여를 위한 인프라를 이미 갖추고 있는 경우가 많아 수요 반응 제공이 용이하다. 알루미늄 제련소[43]와 같은 일부 산업 공장은 전력 소비를 빠르고 정확하게 조정할 수 있다. 예를 들어, 알코아(Alcoa)의 워릭 공장은 MISO에 적격 수요 반응 자원으로 참여하고 있으며,[44] Trimet Aluminium은 자사의 제련소를 단기적인 네가 배터리로 활용하고 있다.[45] 수요 반응 제공에 적합한 산업은 일반적으로 손실 부하 가치 평가를 기반으로 선정된다.[46] 일부 데이터 센터는 중복성을 위해 서로 멀리 떨어져 위치하며, 수요 반응을 수행하면서 부하를 서로 이전할 수 있다.[47]

4. 2. 수요관리사업자

수요관리사업자는 전력 수요 감축을 관리하는 주체이다. 수요관리사업자와 전력거래소가 감축 용량을 사전에 계약하고, 전력거래소가 계약 용량에 대해 수요 감축 요청을 발령하면 의무적으로 부하를 감축하는 방식으로 운영되는 것은 신뢰성 DR이다. 전력거래소의 수요 감축 요청에 응하여 최대 수요를 줄이고, 수급 불안정에 대응하기 위해 사용되는데, 급전 감축, 피크 감축 DR이라고도 한다.[64][65][66][67][68]

경제성 DR은 전력거래소의 수요 감축 요청 이행 의무가 없고, 하루 전 시장에서 발전 자원과 경쟁적으로 가격을 입찰하여 발전 가격보다 저렴한 경우 낙찰되며 자발적으로 낙찰된 부하를 감축하는 방식으로 운영된다. 등록 용량과 관계없이 거래일에 대한 감축 가능 용량과 감축 가격을 입찰하는 형태이며 가격 결정 발전 계획에 따른 거래, 계획 감축, 요금 절감 DR이라고도 한다.[69][70]

보조 서비스 DR은 송배전 전력망의 안정적인 운영을 위해 필요한 여러 가지 특수 서비스로 구성되며, 과거에는 발전기가 주로 이 역할을 수행했다.[71][72]

산업 고객 또한 수요 반응을 제공하고 있다. 상업 및 주거 부하에 비해 산업 부하는 다음과 같은 장점을 가진다:[42]

  • 일반적으로 산업 제조 공장의 전력 소비 규모와 제공할 수 있는 전력 변화가 매우 크다.
  • 산업 공장은 일반적으로 제어, 통신 및 시장 참여를 위한 인프라를 이미 갖추고 있어 수요 반응 제공을 가능하게 한다.
  • 알루미늄 제련소[43]와 같은 일부 산업 공장은 전력 소비를 빠르고 정확하게 조정할 수 있다.


예를 들어, 알코아(Alcoa)의 워릭 공장은 MISO에 적격 수요 반응 자원으로 참여하고 있으며,[44] Trimet Aluminium은 자사의 제련소를 단기적인 네가 배터리로 사용하고 있다.[45] 수요 반응 제공에 적합한 산업의 선정은 일반적으로 소위 손실 부하 가치의 평가를 기반으로 한다.[46] 일부 데이터 센터는 중복성을 위해 서로 멀리 떨어져 있으며, 수요 반응을 수행하면서 부하를 서로 이전할 수 있다.[47]

4. 3. 수요 반응 프로그램 참여 현황

수요 반응(DR) 프로그램은 소비자의 기호와 생활 방식에 따라 전기 소비량을 줄이거나 사용량이 많은 기간에서 사용량이 적은 기간으로 사용하도록 전환하게끔 설계된다.[66] 현재 DR 계획은 대규모 및 소규모 상업용, 주거용 고객과 함께 구현되며, 흔히 전력회사의 요청이나 시장 가격의 변동에 따라 부하를 줄이기 위한 전용 제어 시스템을 사용한다.[70] 중요 기간에, 사전에 계획된 우선순위 지정 부하 계획에 따라 특정 서비스 (조명, 기기, 에어컨)의 사용량이 줄어든다.

DR에는 다음의 세 가지 유형이 있다.

  • 신뢰성 DR (수요감축 요청)
  • 경제성 DR (자발적 감축)
  • 보조 서비스 DR

신뢰성 DR은 수요관리사업자와 전력거래소가 감축 용량을 사전에 계약하고, 전력거래소가 계약용량에 대해 수요감축 요청을 발령하면 의무적으로 부하를 감축하는 방식으로 운영된다. 전력거래소의 수요감축 요청에 응하여 최대수요를 줄이고, 수급 불안정에 대응하기 위해 사용되는데, 급전 감축, 피크 감축 DR이라고도 한다.
경제성 DR은 전력거래소의 수요감축 요청 이행 의무가 없고, 하루 전 시장에서 발전 자원과 경쟁적으로 가격을 입찰하여 발전 가격보다 저렴한 경우 낙찰되며 자발적으로 낙찰된 부하를 감축하는 방식으로 운영된다. 등록 용량과 관계없이 거래일에 대한 감축 가능 용량과 감축 가격을 입찰하는 형태이며 가격 결정 발전 계획에 따른 거래, 계획 감축, 요금 절감 DR이라고도 한다.
보조 서비스 DR은 송배전 전력망의 안정적인 운영을 위해 필요한 여러 가지 특수 서비스로 구성되며, 과거에는 발전기가 주로 이 역할을 하였다.

5. 수요 반응의 기술적 측면

2005년 에너지 정책법에 따라 미국 에너지부 장관은 수요 반응의 국가적 이점을 파악하고 정량화하여, 2007년 1월 1일까지 특정 수준의 이점 달성을 위한 권고 사항을 담은 보고서를 미국 의회에 제출해야 했다.[49] 2006년 2월에 발표된 보고서에 따르면, 2004년 잠재적 수요 반응 능력은 약 20,500MW로 미국 전체 최대 수요의 3%에 달했지만, 실제 제공된 최대 수요 감소는 약 9,000MW(최대 수요의 1.3%)에 불과하여 개선의 여지가 있었다. 1996년 이후 부하 관리 능력이 32% 감소한 것으로 추정되며, 이는 부하 관리 서비스를 제공하는 유틸리티 감소, 기존 프로그램 가입 감소, 유틸리티의 역할 및 책임 변화, 수요/공급 균형 변화 등의 요인이 작용한 결과였다.

연방 에너지 규제 위원회(FERC)는 미국의 수요 반응 사용 및 구현을 장려하기 위해 2011년 3월 명령 745호를 발행하여 도매 전력 시장에 참여하는 경제적 수요 반응 제공업체에 특정 수준의 보상을 요구했다.[50] 그러나 이 명령은 하버드 대학교 존 F. 케네디 행정대학원의 윌리엄 W. 호건 교수를 비롯한 많은 에너지 경제학자들의 반대에 부딪혔다. 호건 교수는 이 명령이 수요 반응 제공업체에 과도한 보상을 제공하여 전기 생산 비용을 초과하는 경제적 가치를 가진 전기의 감축을 장려하며, 반경쟁적이고 "... 구매자 카르텔을 강제하기 위한 규제 권한 적용"에 해당한다고 주장했다.[51] 캘리포니아 주를 포함한 여러 관련 당사자들이 명령 745호의 적법성에 이의를 제기하여 연방 법원에 소송을 제기했다.[52]

2014년 5월 23일, 미국 컬럼비아 특별구 항소 법원은 명령 745호를 전면 무효화했다.[56] 2015년 5월 4일, 미국 대법원은 DC 순회 법원의 판결을 검토하기로 동의하고, 연방 에너지 규제 위원회의 권한과 규칙의 적절성에 대한 두 가지 질문을 다루었다.[57] 2016년 1월 25일, 미국 대법원은 ''FERC v. Electric Power Supply Ass'n'' 사건에서 6-2 판결로 연방 에너지 규제 위원회가 도매 에너지 시장에서 "공정하고 합리적인" 요금을 보장하기 위한 권한 내에서 행동했다고 결론 내렸다.[58]

FERC는 2020년 9월 17일 명령 2222호를 발행하여 분산 발전 분산 에너지 자원이 지역 도매 전력 시장에 참여할 수 있도록 했다.[59][60] 시장 운영자는 2022년 초까지 초기 규정 준수 계획을 제출했다.[61]

2009년 12월 기준으로, 영국 전력망 운영사인 내셔널 그리드(National Grid)는 수요 반응을 제공하기 위해 2369MW를 계약했으며, 이는 내셔널 그리드 예비 서비스(STOR)로 알려져 있다. 수요 측면에서는 89개 사이트에서 839MW(35%)를 제공하며, 이 중 약 750MW는 백업 발전이고 나머지는 부하 감소이다.[62] 영국의 다양한 상업 및 산업 건물에 대한 광범위한 30분 단위 수요 프로파일 및 관찰된 전력 수요 변화를 기반으로 한 논문에 따르면, 소수의 기업만이 부하 이동 및 수요 감축에 참여했으며, 대부분의 수요 반응은 대기 발전기에서 제공된다.[63]

5. 1. 자동화 기술

스마트 그리드 애플리케이션은 전력 생산자와 소비자가 서로 소통하고 전력 생산 및 소비 시기를 결정하는 능력을 향상시킨다.[73][74] 이 기술을 통해 고객은 전력회사의 요청에 따라 일시적으로 대응하는 방식에서 벗어나, 상시 부하 제어를 통해 인센티브를 받는 방식으로 전환할 수 있다. 그러나 고객들은 경제적 인센티브에 크게 영향을 받으며, 전력회사에 자신의 자산에 대한 완전한 통제권을 넘기는 것을 꺼린다.[75]

수요 반응 과정을 자동화하기 위한 기술들이 개발 중이며, 이러한 기술들은 부하 경감의 필요성을 감지하고, 수요를 참여 사용자에게 전달하며, 부하 경감을 자동화하고, 수요 반응 프로그램의 준수 여부를 확인한다. GridWise와 EnergyWeb는 미국에서 이러한 기술 개발을 주도하는 연방 사업이다. 대학과 민간 산업 역시 이 분야에서 연구 개발을 진행하고 있다.

일부 전력회사는 피크 수요 시점에 소비를 줄여 인출을 지연시킬 수 있는 자동화 시스템을 고려하고 있다. 예를 들어, 난방을 낮추거나 에어컨 또는 냉장 온도를 높여 사용량의 피크가 지나갈 때까지 인출을 약간 지연시킬 수 있다.[34] 토론토시에서는 특정 주거용 사용자가 피크 수요 시 시스템 운영자가 온수 히터 또는 에어컨을 자동으로 제어할 수 있는 프로그램(Peaksaver AC[35])에 참여할 수 있다.

온도 조절기 설정 변경 대신, 주기율을 미묘하게 줄이는 방법으로 수요 반응을 구현할 수도 있다.[37] 이러한 방법은 맞춤형 건물 자동화 시스템 프로그래밍을 사용하거나, 시설 내 여러 부하를 조정하는 스웜 로직 방법을 통해 구현할 수 있다.[38][39]

여름철 에어컨 피크 수요를 관리하기 위해 사전 냉각 또는 약간 높은 온도 조절기 설정을 유지하는 것도 피크 수요 감소에 도움이 될 수 있다.[40]

2008년에는 영국에서 판매될 전기 냉장고가 동적 수요를 감지하여 냉각 주기를 조절할 것이라고 발표되었지만,[41] 2018년 현재 널리 사용되지는 않는다.

5. 2. 통신 기술

스마트 그리드 애플리케이션은 전력 생산자와 소비자가 서로 소통하고 전력 생산 및 소비 시기를 결정하는 능력을 향상시킨다.[73][74] 이 기술을 통해 고객은 전력회사가 부하 분산을 요청할 때만 응답하는 이벤트성 수요 반응(DR)에서 항상 부하 제어를 통해 인센티브를 받는 24시간 운영되는 DR로 전환할 수 있다. 이러한 소통은 DR의 기회를 증가시키지만, 고객들은 경제적 인센티브에 영향을 받고 있으며 자산에 대한 완전한 통제를 전력회사에 넘기는 것을 꺼린다.[75]

스마트 그리드 애플리케이션은 생산자와 소비자에게 실시간 데이터를 제공하여 수요 반응의 기회를 늘리지만, 경제적, 환경적 인센티브가 여전히 실행 가능하게 하는 원동력이다. 수요 반응 과정을 자동화하기 위한 기술들이 있으며, 더 많은 기술들이 개발 중이다. 이러한 기술들은 부하 경감의 필요성을 감지하고, 수요를 참여 사용자에게 전달하며, 부하 경감을 자동화하고, 수요 반응 프로그램의 준수 여부를 확인한다. GridWise와 EnergyWeb는 미국에서 이러한 기술을 개발하기 위한 주요 연방 주도 사업이다. 대학과 민간 산업 역시 이 분야에서 연구 개발을 진행하고 있다.

일부 유틸리티는 피크 수요 시점에 소비를 줄여 인출을 약간 지연시킬 수 있는 자동화 시스템을 고려하고 테스트하고 있다. 지연되는 수요의 양은 적을 수 있지만, 시스템 안정성 계획은 종종 극심한 피크 수요 이벤트에 대한 용량을 구축하고 안전 여유를 확보하는 것을 포함하므로, 그리드(재무 포함)에 대한 영향은 상당할 수 있다.

이 과정은 특정 가전 제품이나 싱크대를 끄거나 켜는 것을 포함할 수 있으며 (예상치 않게 수요가 낮을 때는 잠재적으로 사용량을 늘릴 수 있음), 예를 들어 난방을 낮추거나 에어컨 또는 냉장의 온도를 높여 사용량의 피크가 지나갈 때까지 인출을 약간 지연시킬 수 있다.[34] 토론토시에서는 특정 주거용 사용자가 피크 수요 시 시스템 운영자가 온수 히터 또는 에어컨을 자동으로 제어할 수 있는 프로그램(Peaksaver AC[35])에 참여할 수 있다. 그리드는 피크 수요를 지연시킴으로써 이점을 얻고 참여자는 피크 수요 기간 이후, 즉 가격이 낮아질 시점까지 소비를 지연시킴으로써 이점을 얻는다. Bonneville Power는 워싱턴과 오리건의 주택에서 직접 제어 기술을 실험했으며, 회피된 전송 투자가 기술 비용을 정당화할 것이라는 점을 발견했다.[36]

수요 반응을 구현하는 다른 방법들은 온도 조절기 설정 변경 대신, 주기율을 미묘하게 줄이는 문제에 접근한다.[37] 이러한 방법은 맞춤형 건물 자동화 시스템 프로그래밍을 사용하거나, 시설 내 여러 부하를 조정하는 스웜 로직 방법을 통해 구현할 수 있다.[38][39]

비슷한 접근 방식은 여름 피크 지역에서 에어컨 피크 수요를 관리하는 데 구현될 수 있다. 사전 냉각 또는 약간 높은 온도 조절기 설정을 유지하는 것은 피크 수요 감소에 도움이 될 수 있다.[40]

2008년에는 영국에서 판매될 전기 냉장고가 동적 수요를 감지하여 그리드 주파수를 모니터링하여 냉각 주기를 지연시키거나 앞당길 것이라고 발표되었지만,[41] 2018년 현재 쉽게 구할 수 없다.

5. 3. 에너지 저장 시스템 (ESS)

전력망의 안정성을 위해 전기 소비량과 발전량의 균형을 맞추는 것이 중요하며, 수요 반응은 피크 수요를 줄이고 발전 비용을 절감하는 데 기여한다. 에너지 저장은 수요가 적을 때 전력을 저장했다가 나중에 사용하는 방법으로, 양수식 수력발전소가 대표적인 예시이다.

수요 반응 과정을 자동화하는 기술이 개발 중이며, 미국의 GridWise와 EnergyWeb 등이 주요 연방 주도 사업이다. 대학과 민간 기업도 연구 개발을 진행하고 있으며, 확장 가능한 소프트웨어 솔루션은 기업과 산업의 성장을 지원한다.

일부 유틸리티는 자동화 시스템을 통해 산업, 상업, 주거용 사용자의 전력 소비를 조절하여 피크 수요를 지연시키는 방안을 고려하고 있다. 예를 들어, 토론토시에서는 Peaksaver AC 프로그램을 통해 시스템 운영자가 온수 히터나 에어컨을 제어하여 피크 수요를 관리한다.[35] 이러한 프로그램은 적절한 기술 개발, 가격 책정 시스템, 기술 비용 등에 따라 성공 여부가 결정된다.

Bonneville Power는 워싱턴과 오리건의 주택에서 직접 제어 기술을 실험한 결과, 회피된 전송 투자가 기술 비용을 정당화할 수 있음을 확인했다.[36]

온도 조절기 설정 변경 대신 주기율을 미묘하게 줄이는 방법도 연구되고 있으며,[37] 스웜 로직 방법 등을 통해 구현할 수 있다.[38][39] 여름철 에어컨 피크 수요 관리를 위해 사전 냉각 또는 온도 조절기 설정을 높게 유지하는 것도 피크 수요 감소에 도움이 될 수 있다.[40]

2008년 영국에서는 동적 수요를 감지하여 냉각 주기를 조절하는 전기 냉장고가 발표되었지만,[41] 2018년 현재 상용화되지는 않았다.

6. 수요 반응의 경제적, 환경적 이점

미연방 에너지 규제 위원회(FERC)는 수요 반응(DR)을 "시간 경과에 따른 전기가격 변동에 대응하거나, 시스템 안정성 저하 또는 도매시장 가격 상승 시 전기 사용량 감축을 위한 인센티브 지급에 대응하여, 실사용자가 정상적인 사용 패턴에서 사용량을 변화시키는 것"으로 정의한다.[64] DR은 소비자의 기호와 생활 방식에 맞춰 전기 소비를 줄이거나 사용량이 많은 시간대에서 적은 시간대로 전환하도록 설계된다.[66]

전력 배전망에서 DR은 공급 조건에 대응하여 고객의 전력 소비를 관리하는 동적 수요 메커니즘과 유사하다.[69] DR은 최대 피크 전력 수요를 줄이거나 시스템 비상사태를 피하기 위한 수요 감소이며, 발전 설비 추가보다 비용 효율적인 대안이 될 수 있다. DR의 기본 목표는 고객이 가격 신호에 따라 소비량을 수정하도록 유도하는 것이다.[68]

수요 반응에는 신뢰성 DR, 경제성 DR, 보조 서비스 DR의 세 가지 유형이 있다. 신뢰성 DR은 전력거래소와 수요관리사업자가 감축 용량을 사전에 계약하고, 전력거래소 요청 시 의무적으로 부하를 감축하는 방식(급전 감축, 피크 감축 DR)이다. 경제성 DR은 전력거래소 요청 이행 의무는 없으며, 하루 전 시장에서 발전 자원과 경쟁하여 낙찰되면 자발적으로 부하를 감축하는 방식(가격 결정발전계획에 따른 거래, 계획감축, 요금 절감 DR)이다. 보조 서비스 DR은 송배전 전력망의 안정적 운영을 위한 특수 서비스로, 과거에는 발전기가 주로 담당했다.

현대 전력망은 재생 에너지 발전 통합이 증가하면서 분산 시스템으로 전환되고 있다. 이러한 에너지원은 분산되어 있고 간헐적이어서 그리드 안정성과 효율성에 문제를 야기한다. 수요 반응은 발전 변화에 수요가 대응하는 원리로, 이러한 변동성을 완화하는 효과적인 전략이다.[31]

최대 수요 기간 동안 부하를 줄이면 새로운 발전소 건설 필요성이 줄어든다. 수요 반응 스마트 그리드 연합에 따르면, 미국 전기 요금의 10%–20%는 연중 단 100시간 동안의 최대 수요로 인한 것이다.[48] DR은 유틸리티가 대규모 자본 지출을 줄여 요금을 낮게 유지하는 방법이지만, 소비자가 잃는 전기의 생산적 또는 편의적 가치를 고려해야 한다.

수요를 5% 낮추면 2000~2001년 캘리포니아 전력 위기의 피크 시간 동안 가격이 50% 하락했을 것으로 추정된다.[14]

6. 1. 경제적 이점

대부분의 전력 시스템에서 전기 소비자는 전력 발전 비용과 관계없이 단위당 고정 가격을 지불한다. 소비자 가격은 정부나 규제 기관에 의해 설정되며, 일반적으로 특정 기간(예: 1년) 동안의 평균 발전 비용을 나타낸다. 따라서 소비자는 단기적으로 발전 비용에 민감하게 반응하지 않는다. 경제학적 용어로, 소비자의 전력 사용량은 단기적으로 비탄력적이다. 소비자가 단기 발전 비용에 직면한다면, 가격 신호에 따라 사용량을 조절할 것이다. [76]

사실상 모든 전력 시스템은 성능 순서에 따라 발전기를 가동한다. 즉, 가장 낮은 한계 비용(가변 생산비)을 가진 발전기가 먼저 사용되고, 그 다음으로 저렴한 발전기가 순차적으로 사용되어 전력 수요를 충족시킨다. 대부분의 전력 시스템에서 도매 가격은 가장 높은 비용의 발전기 한계 비용과 같으며, 수요에 따라 변동한다. 일일 수요 주기로 인해 가격이 2~5배 변동하는 것은 드문 일이 아니다. 가격이 음수일 경우 생산자는 송전망에 전기를 공급하기 위해 요금을 부과받는다.[18]

전력망에서 전기 소비량과 발전량은 항상 균형을 이루어야 한다. 심각한 불균형은 전력망 불안정이나 심각한 전압 변동을 야기하고, 전력망 내 고장을 일으킬 수 있다. 따라서 총 발전 용량은 피크 수요에 일정 수준의 오차와 예비 전력을 더한 양이어야 한다. 발전소 운영자는 가장 저렴한 발전 용량(한계 비용)을 우선 사용하며, 수요 증가에 따라 더 비싼 발전소를 가동한다. 대부분 수요 반응은 피크 수요를 줄여 잠재적 장애 위험을 낮추고, 추가 발전소 건설에 따른 자본 비용과 비효율적인 발전소 사용을 줄이는 것을 목표로 한다.

수요 반응은 공급 과잉 및 수요 부족 시기에 수요를 증가시키는 데에도 사용될 수 있다. 일부 발전소는 최대 용량에 가깝게 가동되어야 하지만(예: 핵), 다른 유형은 낮은 한계 비용으로 전력을 생산할 수 있다(예: 풍력, 태양열). 에너지 저장 용량이 제한적인 경우, 수요 반응은 전력망 안정성을 위해 이 기간에 부하를 증가시키려 한다. 에너지 저장은 양수발전과 같이 수요가 적은 동안 부하를 증가시켜 나중에 사용하는 방법이다.

전기 사용자는 사용량 감축 요청에 응답하기 위해 인센티브가 필요하다. 수요 반응 인센티브는 공식적(요금 기반, 보상) 또는 비공식적(계약 기반 리베이트)일 수 있다. 상업 및 산업용 전력 사용자는 자체적으로 부하 감축을 시행하기도 한다. 일부 기업은 자체 발전 용량 범위 내에서 전력을 사용하길 원하며, 일부 전력 회사는 최대 수요를 기준으로 요금을 설정하는 상업용 요금 구조를 통해 에너지 수요 관리를 장려한다.

스마트 계측은 실시간 가격을 제공하여 사용자가 높은 수요, 높은 가격 기간에 사용을 줄이도록 유도한다. 그러나 많은 사용자는 수요를 효과적으로 감소시키지 못하거나, 최고 가격이 단기간에 수요 변화를 유도하기에 충분하지 않을 수 있다. 자동화된 제어 시스템은 효과적이지만 일부 응용 프로그램에서는 비용이 많이 들 수 있다.

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2000/2001년 캘리포니아 전력 위기 당시 피크 시간대 수요가 5% 감소했다면, 가격은 50% 감소했을 것으로 추산된다.[14] 브래틀 그룹의 아흐마드 파루키는 미국의 피크 전력 수요를 5% 줄이면 20년에 걸쳐 약 350억달러의 비용 절감 효과를 얻을 수 있다고 추정했다.[21]

6. 2. 환경적 이점

대부분의 전력 시스템에서 일부 또는 모든 소비자는 소비 시점의 생산 비용과 관계없이 전력 단위당 고정 가격을 지불한다. 소비자 가격은 정부 또는 규제 기관에 의해 설정될 수 있으며, 일반적으로 주어진 기간(예: 1년) 동안의 생산 단위당 평균 비용을 나타낸다. 따라서 소비는 단기적으로(예: 시간별) 생산 비용에 민감하지 않다. 경제학적 용어로 소비자의 전력 사용은 소비자가 실제 생산 가격에 직면하지 않기 때문에 단기적으로 비탄력적이다. 소비자가 생산의 단기 비용에 직면한다면 이러한 가격 신호에 반응하여 전력 사용을 변경하려는 경향이 더 커질 것이다.

사실상 모든 전력 시스템에서 전기는 적격 순서로 파견된 발전기에 의해 생산된다. 즉, 가장 낮은 한계 비용(가장 낮은 가변 생산 비용)을 가진 발전기가 먼저 사용되고, 그 다음으로 저렴한 발전기가 사용되는 등 순간적인 전력 수요가 충족될 때까지 사용된다. 대부분의 전력 시스템에서 전력 도매 가격은 에너지를 주입하는 가장 높은 비용의 발전기의 한계 비용과 같으며, 이는 수요 수준에 따라 달라진다. 따라서 가격 변동은 상당할 수 있다. 예를 들어 2006년 8월과 9월 사이 온타리오에서는 생산자에게 지불된 도매 가격(캐나다 달러)이 MW·h당 최고 318달러에서 최저 - (음수) MW·h당 3.10달러로 다양했다.[16][17] 일일 수요 주기로 인해 가격이 2~5배 변동하는 것은 드문 일이 아니다. 음수 가격은 생산자가 전력을 그리드에 제공하기 위해 요금을 지불하고 있음을 나타낸다(그리고 실시간 가격을 지불하는 소비자는 이 기간 동안 전력을 소비하는 대가로 실제로 환급을 받았을 수 있다). 이는 일반적으로 수요가 모든 발전기가 최소 출력 수준으로 작동하고 일부 발전기를 중단해야 하는 수준으로 떨어지는 밤에 발생한다. 음수 가격은 이러한 중단을 최소 비용으로 유도하는 인센티브이다.[18]

2006년 카네기 멜론의 두 연구에서는 전력 산업 전반에 걸친 수요 반응의 중요성[19]과 180기가와트의 발전 용량을 가진 미국 내 6,500만 고객에게 서비스를 제공하는 PJM 연계 지역 전송 당국을 위한 소비자 실시간 가격 책정의 구체적인 적용에 대해 살펴보았다.[20] 후자의 연구에서는 피크 수요의 작은 변화조차도 소비자 절감 및 추가 피크 용량에 대한 비용 회피에 큰 영향을 미칠 것이라는 점을 발견했다. 피크 수요의 1% 변화는 3.9%의 절감 효과를 가져오고 시스템 수준에서 수십억 달러를 절감할 것이다. 피크 수요가 약 10% 감소하면 (수요 탄력성에 따라 달성 가능) 시스템 절감액이 80억 달러에서 280억 달러 사이가 될 것이다.

브래틀 그룹의 책임자인 아흐마드 파루키는 토론 논문에서 미국의 피크 전력 수요를 5% 줄이면 이러한 감소를 달성하는 데 필요한 동적 가격 책정을 구현하는 데 필요한 계량 및 통신 비용을 제외하고 20년에 걸쳐 약 350억 달러의 비용 절감 효과를 얻을 수 있다고 추정했다. 순이익은 주장된 350억 달러보다 훨씬 적겠지만, 여전히 상당할 것이다.[21]

수요를 5% 낮추면 2000~2001년 캘리포니아 전력 위기의 피크 시간 동안 가격이 50% 하락했을 것으로 추정된다.[14] 소비자가 피크 요금에 직면하여 수요를 줄이면 시장은 공급 측의 의도적인 제안 철회에 더 탄력적으로 대응할 수 있게 된다.

주거 및 상업용 전력 사용량은 하루 중 시간대에 따라 크게 변동하는 경우가 많으며, 수요 반응은 가격 신호에 따라 이러한 변동성을 줄이려고 시도한다. 이러한 프로그램에는 다음과 같은 세 가지 기본 원칙이 있다.

  • 사용하지 않는 발전 시설은 자본의 비효율적인 사용을 나타낸다(가동하지 않으면 수익이 거의 발생하지 않는다).
  • 전기 시스템과 전력망은 일반적으로 예상 피크 수요를 충족하도록 총 잠재 생산량을 확장한다(예상치 못한 상황에 대처할 수 있는 충분한 예비 용량을 갖춘 상태).
  • 피크 수요를 "평탄화"하여 피크를 줄임으로써 운영 예비 설비에 대한 투자가 줄어들고 기존 시설의 가동 빈도가 높아진다.


또한, 연간 두세 번과 같이 중요한 피크는 드물게 발생할 수 있으며, 이러한 드문 상황에 대처하기 위해 상당한 자본 투자가 필요하다.

7. 한계 및 극복 과제

최대 수요 기간 동안 부하를 줄이는 것은 새로운 발전소 건설의 필요성을 줄이기 때문에 중요하다. 높은 최대 수요에 대응하기 위해 유틸리티는 매우 자본 집약적인 발전소와 송전선을 건설한다. 최대 수요는 일 년에 몇 번만 발생하므로 이러한 자산은 용량의 극히 일부만 가동된다. 전기 사용자는 전기에 대해 지불하는 가격을 통해 이 유휴 용량에 대한 비용을 지불한다. DR은 유틸리티가 대규모 자본 지출의 필요성을 줄여 전체적으로 요금을 낮게 유지할 수 있는 방법이지만, 소비자가 소비하지 않는 전기의 생산적 또는 편의적 가치를 잃기 때문에 이러한 감소에는 경제적 한계가 있다. 따라서 수요 반응이 창출할 수 있는 비용 절감 효과만 보고 소비자가 그 과정에서 포기하는 것을 고려하지 않는 것은 오해의 소지가 있다.[48]

7. 1. 소비자 참여 부족

최대 수요 기간 동안 부하를 줄이는 것은 새로운 발전소 건설의 필요성을 줄이기 때문에 중요하다. 높은 최대 수요에 대응하기 위해 유틸리티는 매우 자본 집약적인 발전소와 송전선을 건설한다. 최대 수요는 일 년에 몇 번만 발생하므로 이러한 자산은 용량의 극히 일부만 가동된다. 전기 사용자는 전기에 대해 지불하는 가격을 통해 이 유휴 용량에 대한 비용을 지불한다. 수요 반응 스마트 그리드 연합에 따르면, 미국의 전기 요금의 10%–20%는 연중 단 100시간 동안의 최대 수요로 인한 것이다.[48] DR은 유틸리티가 대규모 자본 지출의 필요성을 줄여 전체적으로 요금을 낮게 유지할 수 있는 방법이지만, 소비자가 소비하지 않는 전기의 생산적 또는 편의적 가치를 잃기 때문에 이러한 감소에는 경제적 한계가 있다. 따라서 수요 반응이 창출할 수 있는 비용 절감 효과만 보고 소비자가 그 과정에서 포기하는 것을 고려하지 않는 것은 오해의 소지가 있다.

수요를 5% 낮추면 2000~2001년 캘리포니아 전력 위기의 피크 시간 동안 가격이 50% 하락했을 것으로 추정된다.[14] 소비자가 피크 요금에 직면하여 수요를 줄이면 시장은 공급 측의 의도적인 제안 철회에 더 탄력적으로 대응할 수 있게 된다.

주거 및 상업용 전력 사용량은 하루 중 시간대에 따라 크게 변동하는 경우가 많으며, 수요 반응은 가격 신호에 따라 이러한 변동성을 줄이려고 시도한다. 이러한 프로그램에는 다음과 같은 세 가지 기본 원칙이 있다.

  • 사용하지 않는 발전 시설은 자본의 비효율적인 사용을 나타낸다(가동하지 않으면 수익이 거의 발생하지 않는다).
  • 전기 시스템과 전력망은 일반적으로 예상 피크 수요를 충족하도록 총 잠재 생산량을 확장한다(예상치 못한 상황에 대처할 수 있는 충분한 예비 용량을 갖춘 상태).
  • 피크 수요를 "평탄화"하여 피크를 줄임으로써 운영 예비 설비에 대한 투자가 줄어들고 기존 시설의 가동 빈도가 높아진다.


또한, 연간 두세 번과 같이 중요한 피크는 드물게 발생할 수 있으며, 이러한 드문 상황에 대처하기 위해 상당한 자본 투자가 필요하다.

7. 2. 기술적 제약

수요를 5% 낮추면 2000~2001년 캘리포니아 전력 위기의 피크 시간 동안 가격이 50% 하락했을 것으로 추정된다.[14] 소비자가 피크 요금에 직면하여 수요를 줄이면 시장은 공급 측의 의도적인 제안 철회에 더 탄력적으로 대응할 수 있게 된다.

주거 및 상업용 전력 사용량은 하루 중 시간대에 따라 크게 변동하는 경우가 많으며, 수요 반응은 가격 신호에 따라 이러한 변동성을 줄이려고 시도한다. 이러한 프로그램에는 다음과 같은 세 가지 기본 원칙이 있다.

# 사용하지 않는 발전 시설은 자본의 비효율적인 사용을 나타낸다(가동하지 않으면 수익이 거의 발생하지 않는다).

# 전기 시스템과 전력망은 일반적으로 예상 피크 수요를 충족하도록 총 잠재 생산량을 확장한다(예상치 못한 상황에 대처할 수 있는 충분한 예비 용량을 갖춘 상태).

# 피크 수요를 "평탄화"하여 피크를 줄임으로써 운영 예비 설비에 대한 투자가 줄어들고 기존 시설의 가동 빈도가 높아진다.

또한, 연간 두세 번과 같이 중요한 피크는 드물게 발생할 수 있으며, 이러한 드문 상황에 대처하기 위해 상당한 자본 투자가 필요하다.

7. 3. 제도적 개선

미국의 2005년 에너지 정책법은 미국 에너지부 장관에게 수요 반응의 국가적 이점을 파악하고, 이를 정량화하여 2007년 1월 1일까지 특정 수준의 이점을 달성하기 위한 권고 사항을 제시하는 보고서를 미국 의회에 제출하도록 했다. 이 보고서는 2006년 2월에 발표되었다.[49]

보고서에 따르면, 2004년 잠재적인 수요 반응 능력은 약 20,500MW로 미국 전체 최대 수요의 3%에 달했지만, 실제 제공된 최대 수요 감소는 약 9,000MW(최대 수요의 1.3%)로 개선의 여지가 있었다. 또한 1996년 이후 부하 관리 능력이 32% 감소한 것으로 나타났다. 이러한 추세의 요인으로는 부하 관리 서비스를 제공하는 유틸리티 감소, 기존 프로그램 가입 감소, 유틸리티의 역할 및 책임 변화, 수요와 공급 균형 변화 등이 있다.

연방 에너지 규제 위원회(FERC)는 미국의 수요 반응 사용 및 구현을 장려하기 위해 2011년 3월에 명령 745호를 발행하여 도매 전력 시장에 참여하는 경제적 수요 반응 제공업체에 특정 수준의 보상을 요구했다.[50] 그러나 이 명령은 하버드 대학교 존 F. 케네디 행정대학원의 윌리엄 W. 호건 교수를 포함한 많은 에너지 경제학자들의 반대에 부딪혔다. 호건 교수는 이 명령이 수요 반응 제공업체에 과도한 보상을 제공하여 전기 생산 비용을 초과하는 경제적 가치를 가진 전기의 감축을 장려한다고 주장하며, 이는 반경쟁적이라고 비판했다.[51]

2014년 5월 23일, 미국 컬럼비아 특별구 항소 법원은 명령 745호를 무효화했다.[56] 2015년 5월 4일, 미국 대법원은 이 판결을 검토하기로 하고, 연방 에너지 규제 위원회의 규칙 제정 권한과 해당 규칙의 합리성 여부를 다루었다.[57]

2016년 1월 25일, 미국 대법원은 ''FERC v. Electric Power Supply Ass'n'' 사건에서 6-2 판결로 FERC가 도매 에너지 시장에서 "공정하고 합리적인" 요금을 보장하기 위한 권한 내에서 행동했다고 판결했다.[58]

FERC는 2020년 9월 17일 명령 2222호를 발행하여 분산 발전 분산 에너지 자원이 지역 도매 전력 시장에 참여할 수 있도록 했다.[59][60] 시장 운영자는 2022년 초까지 초기 규정 준수 계획을 제출했다.[61]

참조

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