[송전망] 신규 전력선을 허가 받는 "죽음의 계곡"에서 깨끗한 에너지를 위한 "비송전 솔루션 4가지"

 

Utility Dive | June 21, 2023 | 백악관과 다른 당사자들의 노력에도 미국에서 가장 필요한 곳으로 깨끗한 에너지를 공급하기 위한 새로운 송전 프로젝트들은 인허가 "죽음의 계곡"이라는 이름으로 불리는 어려움에 직면하고 있습니다. 그러나 관계자들은 비송전 솔루션이 이 공백을 메울 수 있다고 합의하고 있습니다.

 

바이든 대통령의 정책과 행정명령은 새로운 송전 승인 전략을 시작했지만, 인허가는 여전히 "어떻게 모든것이 지연될 수 있는지를 보여주는 모범사례"라고 백악관 청정 에너지 혁신 및 구현 담당 고문인 존 포데스타가 5월 23일 CleanPower 2023 컨퍼런스 청중에게 전달했습니다.

 

정책 및 규제 기관은 새로운 망개발에 대해 "거절할 수 있는 다양한 방법"을 보유하고 있어서 허가 절차 개선이 필요한 상황에서 실질적인 송전 확장에 대한 의문이 들고 있습니다. BloombergNEF 북미 연구 책임자인 톰 로우랜즈-리스가 Utility Dive에게 이야기한 바에 따르면, 규제 기관은 "새로운 송전에 대해 '아니오'라고 말할 수 있는 다양한 방법을 갖추고 있습니다"라고 확인합니다.

 

이러한 필요한 송전을 승인하고 건설하는 데 10년이 계속 걸린다면, 역사적인 인플레이션 감소법 자금조달로도 미국 전력 공급 업체는 에너지 전환을 제공할 수 없습니다. 버크셔 해서웨이 에너지 재생 에너지 사업 부문의 사장 겸 최고경영자인 앨리샤 납은 동일한 Cleanpower 청중에게 전달했습니다.

 

하지만 분석가, 유틸리티 및 기타 이해관계자들은 ‘새로운 기술과 재료’, ‘그리고 재생에너지, 전지 및 분산 에너지 자원의 새로운 활용 방법’을 통해 기존의 전송망에서 더 많은 결과를 얻을 수 있다고 말했습니다. 이것은 새로운 송전의 필요성을 무기한 연기할 수는 없지만, 고객 비용을 줄이고 깨끗한 에너지 목표를 달성하기 위한 시급성은 이러한 해결책들에게 때가 왔다는 것을 말합니다.

송전망 부족

2022년까지 1,350GW의 발전기 용량과 680GW의 저장 용량이 전력 송전 시스템과의 연결을 활발히 추구하고 있음을 로렌스 버클리 국립 연구소의 2022년 4월 보고서에서 보고하였습니다.

 

미국 내 전력 송전 부족으로 인한 시장 혼잡으로 인한 비용은 2022년에 전력 사용자에게 약 134억 달러로 추산되었으며, 그리드 전략의 3월 논문에 따르면 이 비용은 계속 증가할 것으로 예상되었습니다. 또한, NERC의 2023년 여름 신뢰도 평가에 따르면 미국 대부분의 지역이 극심한 폭염에 의한 전력 수요 증가로 인해 전력 부족 위험에 직면하고 있다고 추가되었습니다.

 

이에 대응하여 바이든 행정부는 연결 대기열, 허가 및 비용 할당 개혁을 우선적으로 추진하여 전력 송전 배치를 가속화할 것이라고 5월 10일 백악관이 발표하였습니다. 이에 추가로 새로운 우선 순위가 부여될 것이며, 새로운 전력 송전로, 지역간 전력 송전, 그리드 개선 기술 및 전선 업그레이드에 대한 경제적, 신뢰성 및 기후 이점에 대한 강조도 이루어질 것입니다.

 

뉴욕 독립 전력 시스템 운영자의 사무 부사장인 케빈 라나한은 연결 대기열이 전부는 아니라고 말했습니다. 뉴욕의 "class-year" 접근 방식은 가장 중요한 프로젝트 제안을 식별하여 2021년에 총 7,452MW의 발전 프로젝트를 가속 승인하였으며, 90개 이상의 class-year 발전 프로젝트가 연구 중이라고 말했습니다.

 

새로운 Southwest Power Pool(SPP) 대기열 관리 방법은 2022년 1월부터 진행되어 2024년 말까지 대기열 누적을 제거할 것으로 SPP 그리드 자산 활용 부서의 케이시 캐시가 말했습니다. "대기열 요청을 지역의 장기 계획과 결합하여 통합하는 계획 프로세스"는 기관 간 격차를 없앨 수 있다고 그는 말했습니다.

 

그러나 "SPP의 통제 영역을 벗어난 토지 허가와 같은 문제들은 여전히 존재한다"고 캐시는 덧붙였습니다.

 

Dynamic Grid의 CEO인 케이 에이킨은 "전력 송전 없이 전환은 불가능하지만, SPP가 통제할 수 없는 토지 허가와 같은 문제들이 여전히 있다"고 동의했습니다. 그녀는 정책 목표를 달성하기 위해 전력 시스템의 용량을 증가시키기 위한 다른 옵션들이 가능하다고 덧붙였습니다.

배터리 저장 비용이 계속해서 하락함에 따라 전력 송전을 대체하는 솔루션이 등장하였지만, 반대 의견은 효율적인 비용 효과를 위해 정확한 위치에 배치되어야 한다고 주장합니다.

 

송전으로서의 저장 Storage-as-transmission

2019년, SPP의 첫 번째 '송전으로서의 저장' 제안에 대한 연구 결과, 이는 새로운 송전망 구축 또는 업그레이드의 대안으로 실현 가능하지만 당시 배터리 비용이 너무 비싸서 경쟁력이 없었습니다. SPP의 Cathey는 현재 배터리가 너무 비싸다면도 저장이 가능한 용량이 제한된 라인의 부하 프로파일이 완화될 때 에너지를 저장할 수 있기 때문에 혼잡한 노드에 전략적으로 배치된 배터리는 나중에 수요가 급증할 때 송전 구축을 연기할 수 있다고 말했습니다. SPP의 '저장으로서의 송전' 요금제는 5월 26일에 승인되었으며, 비용은 지금 혹은 곧 충분히 낮아져 제대로 위치 지정된 저장이 전송 라인 업그레이드에 비해 경제적인 선택지가 될 수 있다고 그는 덧붙였습니다.

 

National Grid의 5,000만 달러, 8시간, 48-MWh 배터리는 Nantucket Island을 위한 약 2억 5천만 달러의 송전 라인을 연기한 사례로, National Grid Clean Energy Development Director인 Terron Hill은 이러한 사용 사례가 올바른 유형이라고 말했습니다. 그는 이것이 뉴 잉글랜드 지역에서 가장 큰 '송전으로서의 저장' 프로젝트임을 덧붙였습니다.

 

규제 기관, 유틸리티 및 시스템 운영자는 저장으로 기존 전송을 최적화하는 가치를 고려해야 한다고 Long Duration Energy Storage Council CEO인 Julia Souder는 말했습니다. 그것은 "배터리 프로젝트 비용이 재생 에너지 송전제한 (Curtailment) 회수 및 송전망 건설을 위한 지연된 자본 지출의 회수 혜택으로 상쇄될 수 있다는 것을 인식하는 것"을 필요로 할 것이라고 그녀는 덧붙였습니다.

 

독립 저장 공급업체들은 '송전으로서의 저장' 자산의 소유자들이 에너지 시장에 입찰하는 것에 대해 우려를 표명했습니다. GridStor의 상업용 배터리 공급업체인 Jason Burwen은 "'송전으로서의 저장'의 소유자들은 요금을 통해 비용 회수를 받으며 시장에서 경쟁해서는 안 된다"고 말했습니다.

 

저장으로 전송에 대한 위치 및 규제 제한으로 인해 새로운 그리드 향상 기술(GETs) 및 더 쉽고 빠르게 배치할 수 있는 고급 전선 재료가 비전송 업그레이드로서 더 스마트한 단기 선택이라고 주장하는 지지자들이 있습니다.

 

그리드 강화 기술 (GET, Grid Enhancing Technology)

가장 자주 사용되는 GET인 동적 전선 평가(Dynamic Line Ratings, DLR)는 시스템 전체의 센서에서의 측정을 기반으로 실시간으로 전송선로의 운반 능력을 확장시킬 수 있습니다. 고급 전력 흐름 제어는 과부하된 전선에서 전기를 이동시켜 에너지 전달을 원활하게 합니다. 그리고 토폴로지 최적화는 다중 요소 인식을 이용하여 시스템의 운반 능력을 극대화합니다.

 

National Grid의 뉴욕 주 상부 DLR 배치 및 다른 GET에 대한 연구는 오늘날의 노후 전송 시스템을 재생 에너지 미래를 위해 비용 효과적으로 최적화할 수 있다는 것을 보여줍니다. National Grid의 Hill은 공학 및 배치 지출에 따라 DLR은 마일당 10만 달러의 비용이 들 수 있으며, 도네스트 지역에서의 새로운 전송은 마일당 300만 달러에서 600만 달러입니다.

 

정책 개혁에도 불구하고, 수송 프로젝트의 허가는 로스앤젤레스 도시 전력부 (LADWO) 에게는 "죽음의 계곡"이라고 파워 엔지니어 관리자인 데니스 오비앙이 말했습니다.

 

새로운 전선 건설이 방해 받을 경우, LADWP는 기존의 전선 재구성(reconductoring)을 탐구하고 있으며, 이는 일반적으로 식별되는 GET 중 하나는 아니지만 고급 전도재료로 전통적인 전선 재료를 교체하는 것입니다. 오비앙은 "전통적인 강철보다 약간 비용이 증가하지만, 새로운 재료는 성능을 10% 증가시킬 수 있으며, 이는 비전송 대안 중 가장 높은 운반 능력 증가입니다"라고 말했습니다.

 

그러나 재구성과 달리, GET는 기존 라인을 개선하기 위한 신속하게 배치할 수 있는 "쉽게 이용 가능한 열매"라고 오비앙은 덧붙였습니다. "고민하는 부하 조정자에게, 고수요 시간에 시스템에 약간 더 많은 전력을 공급하는 것은 실제로 큰 차이를 만들 수 있습니다"라고 그는 말했습니다.

 

전력 공급업체 EDF Renewables North America의 송전 분석 부사장인 로디카 도널드슨은 새로운 송전 용량에 자금을 지원해 왔다고 말했습니다. 그러나 도널드슨은 GET를 통해 송전선 건설에 수년과 수십억 달러가 소요될 수 있는 송전 건설을 미루는 데에는 더 적은 수천만 달러의 비용이 들며, 16개월에서 24개월 안에 온라인으로 이용할 수 있다고 덧붙였습니다.

 

GET에 관한 혼잡 감소에 대한 데이터는 전송소유자의 역사적으로 보수적인 사고방식을 변경하고 있다고 도널드슨은 말했습니다.

 

"배터리는 에너지 사용 시간의 변동을 통해 혼잡의 시간적 측면을 해결해주지만, GET는 기존 전선의 시스템 전반적인 사용을 최적화함으로써 혼잡의 공간적 측면을 해결해줍니다"라고 DLR 공급업체 LineVision의 CEO인 허드슨 길머가 말했습니다.

 

GET는 필요한 미국의 전송량과 비용을 감소시킬 수 있으며, 일부 과도하게 혼잡한 위치를 40% 이상 줄이고, 송전 확장의 재정적 위험을 완화시킬 수 있다는 미국 에너지부의 “전송 요구사항” 연구가 2월에 발표했습니다. 그리고 4월의 Brattle Group 연구에 따르면, 이러한 기술은 시스템의 재생 에너지 용량을 두 배로 늘릴 수 있으며, 6개월 이내에 이익을 볼 수 있다고 보고했습니다.

 

SPP의 Cathey는 "직관적으로 더 쉽고 저비용의 기술을 채택하는 것이 합리적으로 보이지만, 유틸리티 자원과 연구를 필요로 합니다"라고 경고했습니다. 그는 "모든 송전망 소유자가 새로운 기술 위험으로 인식되는 기술에 대해 의지를 가지고 있는 것은 아니라는 것을 덧붙였습니다.

 

"이 산업은 새로운 기술을 채택하는 데 느린 것으로 알려져 있지만, 많은 전기 유틸리티가 시스템을 보호하기 위해 근시안적으로 GET의 실현 가능성을 보고 있습니다"라고 길머는 말했습니다.

 

두케인 라이트의 피츠버그 지역 DLR 배치는 전송 시스템 용량을 평균 25% 증가시킬 것으로 기대됩니다. 현재 파워 플로우 통제를 연구하고 있으며, 고위험 그리드 현대화의 최종 목표는 토폴로지 최적화라고 말한 두케인 라이트의 고급 그리드 시스템 및 그리드 현대화 디렉터인 엘리자베스 쿡은 말했습니다.

 

그러나 새로운 기술을 배치하는 것은 규제 요구 사항과 유틸리티 사업 모델에 의해 이끌리는 "비즈니스 결정"입니다. 전송 설비에 대한 보증되는 수익이 아닌 전통적인 자본 지출로 인한 요금으로 제한될 수 있다고 쿡은 인정했습니다.

 

일부 분석가들은 전송 소유 공공요금에게는 근시안적으로 더 매력적인 가까운 미래의 해결책으로 전략적으로 위치한 대규모 유틸리티 발전 및 배터리 구축을 추천했습니다.

 

경제적인 추가 건설

새로운 송전 및 부하와 인접한 곳에 태양광, 풍력 및 배터리를 더 많이 건설하는 것은 "대기 문제에 대한 마법의 해결책은 아니지만, 그 문제를 피하는 방법"이라고 캘리포니아 대학교 버클리 학부 경제학 교수이자 에너지 연구소 교육 이사인 Meredith Fowlie는 말했습니다.

 

Fowlie는 "전송 병목 현상이 여전히 심각하며, 재생에너지 및 저장 비용이 계속해서 하락한다면, 대기열과 인허가 장애물을 처리하는 것보다 과도한 건설이 더 경제적일 수도 있습니다"라고 말했습니다. "태양광이나 풍력이 가장 생산적인 지역에 건설하는 대신, 추가 비용이나 현지 반대 의견 없이 연결할 수 있는 곳에 건설하는 것이 새로운 전송의 필요성을 줄이는 데 충분할 수 있습니다"라고 그는 덧붙였습니다.

 

개발자들은 이미 SPP의 Cathey가 말한 바와 같이, 부하와 기존 송전선 근처의 약간 덜 이상적인 재생 에너지 자원 위치를 활용하고 있습니다. 그는 그들이 조건, 비용 및 SPP의 지연된 서부 대기열에 재생에너지를 추가하는 대신 SPP의 동부 혼잡을 해결할 수 있는 기회를 최적화할 수 있다는 것을 깨달았다고 말했습니다.

 

고객 소유 분산 에너지 자원은, 비송전망 옵션 중 네 번째이며 과소평가되어있다고 주장하는 사람들은 말했습니다. 이들은 지역 수요를 비용 효과적으로 충족시킬 수 있는 것으로 알려져 있습니다.

 

고객 참여

운송 및 건물 전기화로 인한 부하가 가속화되면서 고객 자원을 활용하는 것이 점점 더 시급해지고 있다고 DER 옹호자들은 말했습니다.

 

Camus Energy 소프트웨어 제공업체의 CEO 및 공동 창업자인 Astrid Atkinson은 분산 시스템 부하 유연성이 신뢰성 위협을 초래하는 시스템 시간의 5%에서 10%에 해당하는 피크 수요를 완화하는 것을 통해 전송 제약 조건을 해결할 수 있는 해결책이라고 말했습니다. 그녀는 FERC Order 2222이 도매 시장에서 DER을 가능하게 하는 것이 새로운 전송의 필요성을 늦출 수 있는 강력한 도구로 인정한다는 것을 덧붙였습니다.

 

그러나 규제 기관은 에너지, 용량, 부수 서비스 및 자원의 적절한 가치에 대해 고객에게 인정하고 보상해야 한다는 것을 인식해야 한다고 Atkinson은 덧붙였습니다.

 

LDES Council의 Souder는 "현재는 DER이 어떤 역할을 할 수 있는지 알 수 없으므로" 규제 기관이 그것을 인정하지 않는 한 새로운 전송의 필요성을 줄이는 데 DER이 어떤 역할을 할 수 있는지 알 수 없다고 말했습니다.

 

LADWP의 Obiang은 "DER은 역할을 하지만 지역 교통 및 건물 전기화의 부하 증가가 지역 DER이 충족시킬 수 있는 것보다 크기 때문에 전송 요구 사항을 실질적으로 변경시키지는 않습니다"라고 말했습니다. "사용 가능한 모든 옵션을 포함하는 포괄적인 접근 방식이 필요합니다"라고 그는 덧붙였습니다.

 

송전망에 대한 재고

분석가들은 신규 전송 개발에 직면한 도전을 해결할 이상적이지 않은 비전송 대안은 없다고 동의했습니다.

 

그러나 송전으로서의 저장, GETs, 추가 건설 및 DER의 역할에 대한 고려는 Haas 경제학자 Fowlie가 말한 바와 같이 "새로운 송전망 건설에 대한 제약 조건을 인식하는 모델링에 포함하여 계획 및 상호 연결 프로세스를 처음부터 재설계하는 것을 필요로 할수도 있다"고 말했습니다.

 

많은 유틸리티는 GETs 및 기타 대안을 신뢰성에 대한 위협으로 인식하고 있다고 Duquesne Light의 Cook은 말했습니다. 그러나 비전송 대안은 "많은 시간이 걸릴 것이다"라고 그녀는 덧붙였습니다.

 

지역별 기술의 적절한 하위 집합에 대한 연구는 정책 결정자들로 하여금 송전 및 배전 시스템과 그들을 강화하기 위한 모든 잠재적인 전략의 역할에 대한 "국가적 최적화"로 이어질 수 있다고 Dynamic Grid의 Aikin이 동의했습니다. 그는 DER의 유연성을 증가시켜 "송전의 부담을 줄이기 위해" 먼저 시작해야 하며, 그런 다음 재생에너지 및 저장의 추가 건설, GETs 및 재배치를 추진하고 "새로운 전송이 건설될 때까지" 이것이 진행되어야 한다고 그는 말했습니다.

 

어떤 비전송 솔루션도 오늘날의 100년 된 전송 시스템을 확장하고 혁신하는 필요성을 없앨 수는 없다고 EDF의 Donaldson은 덧붙였습니다. "하지만 정책 결정자와 이해관계자들은 미국의 기후 목표를 충족하기 위해 EDF와 같은 기업이 깨끗한 에너지 개발에 투자를 계속할 수 있도록 대안을 전개하기 위해 적극적으로 행동해야 한다"고 그녀는 경고했습니다.