경제학자들은 가격 반응형 수요 (price-responsive demand)를 오랫동안 지지해왔지만, 스마트 미터에 대한 중요한 투자에도 불구하고, 몇몇 관할구역을 제외하고는 아직 시작하지 않았습니다.
에너지 시스템 통합 그룹(ESIG)은 올해 일련의 *논문*을 발표할 예정이며, 이에 대해 연구소장 Debra Lew는 수요 측면을 앞으로 더 활동적인 참여자로 만드는 것이 얼마나 중요한지 산업계에 인식시키기 위한 것이라고 말했습니다.
Aligning Retail Pricing with Grid Needs - ESIG
The ESIG Aligning Retail Pricing with Grid Needs Task Force examined ways that retail pricing may be used more widely and more efficiently to allow flexible demand to respond to grid needs as the role of demand becomes increasingly important for the reliab
www.esig.energy
Lew는 인터뷰에서 "우리는 미래에 고도의 재생 에너지와 전기화를 위해 그 유연성이 필요할 것입니다"라고 말했습니다.
EPA가 최근에 발표한 규정에서는 전기 자동차 수요가 크게 증가할 것으로 예상되며, 그 자동차들을 그리드를 과부하로 만들지 않고 충전하는 방법으로 시간에 따라 가변적인 요금을 지불하는 방법을 지적했습니다. (참고: EPA Releases Emissions Rules Aimed at Boosting EVs.)
Proposed Rule: Greenhouse Gas Emissions Standards for Heavy-Duty Vehicles – Phase 3 | US EPA
This page includes a summary of EPA’s proposed rule that would set more stringent standards to reduce greenhouse gas (GHG) emissions from heavy-duty (HD) vehicles beginning in model year (MY) 2027.
www.epa.gov
수요 반응 (demand response) 또는 FERC Order 2222 하에서 분산 에너지 자원 집계 (aggregation)와 같은 프로그램에 많은 관심이 기울여졌지만, 어떤 종류의 가변적인 요금으로 수요를 감소 (reducing demand through time-varying rate) 시키는 것에는 덜 집중되었습니다.
Lew는 "가격에 대해 언급할 때마다 '그건 안됩니다'라는 대답을 받습니다. 그래서 이것은 매우 중요한 문제이며, 이에 대한 빛을 비추고 산업계가 이에 더 많은 관심을 기울이도록 희망합니다. 그것은 유연성을 제공할 수 있는 수요를 얻어내는 중요한 방법입니다."라고 말했습니다.
가격 정책은 신규 자원에 대한 주요 지출을 피하는데 도움이 될 수 있는 산업 전반적인 기획 과정의 일부여야 한다고 그녀는 말했습니다.
Lew는 "시스템에 저장소를 추가하려고 생각한다면 시간대별 요금제를 사용해보세요. 가스 피커를 추가하려고 생각한다면 피크 시간 환급 또는 긴급 피크 가격을 시도해보세요."라고 말했습니다.
수요측의 역할을 더 활성화하는 아이디어는 DR 프로그램이 수십 년 전에 시작되었으며, 지난 10년 이상 동안 대부분의 고객에게 첨단 미터링 인프라가 도입되었기 때문에 새로운 것이 아닙니다.
Brattle Group의 주요 인사 중 한 명인 Sanem Sergici는 "2021년 기준으로 약 1억 1천5백만 개의 스마트 미터가 설치되어 있으며, 이는 전체 미국 주거 고객의 약 80%를 대표합니다."라고 인터뷰에서 말했습니다. "하지만 미국 에너지 정보국(EIA)의 최근 데이터를 보면, 주거 고객의 약 6%만 일종의 시간대별 요금제를 사용하고 있습니다."
Sanem Sergici는 ESIG의 보고서에 기여하였으며, 몇 년 동안 Brattle 이 문제를 추적해왔다고 말했습니다. 스마트 미터의 도입 후 시간대별 요금제가 따라오지 않은 이유는 이미 전기가 어떻게 가격이 책정되었는지에 대한 관성과 불확실성 때문이라고 말했습니다.
"그러나, 내 생각에는 이제는 더 이상 불확실한 것이 아닙니다,"라고 그녀는 덧붙였습니다. "우리는 이러한 동적인 가격에 대한 고객의 반응을 이해하는 데 있어서 많은 데이터와 경험을 가지고 있습니다."
30년 전에 실효성이 기대만큼 나오지 않았던 최초의 DR 프로그램에 대한 많은 업계 종사자들은 나쁜 기억을 가지고 있지만, Lew는 그 이후로 많은 변화가 있었다고 지적했습니다. 산업계는 더욱 발전된 통신 및 제어 기술에 접근할 수 있게 되었으며, 그리드의 변화하는 역학은 필요성을 더욱 증대시켰으며, 데이터 센터와 같은 고급 고객들은 그리드로부터 올바른 신호를 받으면 매우 유연하게 대처할 수 있다는 것을 보여주고 있습니다.
Lew는 "이건 로켓 과학이 아니에요. 이것이 이제까지 이렇게 오래 걸리게 된 것이 매우 우스운 일이라고 생각합니다."라고 말했습니다.
얼마를 청구할까요?
경제학자들은 수요가 높을 때 가격을 올리고 수요가 낮을 때 가격을 내리는 것을 선호하지만, 전 FERC 의장인 지금은 어그러게이션 회사 Voltus의 최고 규제 담당자인 Jon Wellinghoff는 그것이 정치적으로 절대로 통하지 않을 것이라고 말했습니다. 동적 가격 책정은 소비자가 가장 많이 전력을 사용하는 때, 즉 연례적으로 가장 더운 날에 에어컨을 가동할 때 더 많은 비용을 지불해야한다는 것을 의미합니다.
"Wellinghoff는"그것은 소비자에게 벌금입니다. 그 대신 그들이 에너지를 사용하지 않도록 보상해야하며, 수요를 증가시키지 않게 하기 위해 그들에게 보상을주면, 그것은 전체 구조를 뒤집을 것입니다. 소비자에게 훨씬 더 매력적이고 훨씬 더 수용 가능한 것입니다. "
Voltus는 스마트 온도 조절기를 가진 대규모 시장 고객 중 일부에게 최대 수요 시간 동안 사용량을 줄이도록 지불하는 방식으로 Ameren Illinois와 함께 일하고 있습니다. Wellinghoff는 이러한 것이 시간에 따라 변동하는 가격보다 더 매력적이라고 주장합니다.
가격 반응형 수요 프로그램은 스마트 미터의 소비자 이점의 핵심으로 판매되었지만, 대부분의 소비자에게 스마트미터가 배포되었음에도 불구하고, 이러한 프로그램은 거의 동일한 범위로 이루어지지 않았습니다.
Wellinghoff는 스마트 미터에 대해 "실제로 그것이 무엇을 할 수 있고 어떻게 소비자를 도울 수 있을지" 과대 포장되었다고 말했습니다.
주거 고객 대부분에게 배포 된 미터는 5 분마다 가격을 수집하기 때문에 Wellinghoff가 지원하는 정교한 부하 관리 프로그램에 도움이되지 않으며 부적합하다고 그는 말했습니다.
분산 에너지 자원의 집합을 수용하도록 RTOs에 요구하는 FERC Order 2222는 수요 측면을 시장에 진입시키는 한 가지 방법이지만, 그 전환은 더 빨리 이루어져야 한다고 Wellinghoff는 말합니다. Order 2222를 완전히 구현하고 시장으로 더 많은 수요를 유입시키기 위해서는 배전 유틸리티에서 일부 변경이 필요합니다.
그는 "그들은 제외되는 것에 대한 두려움을 느끼고 있습니다. 그들은 자신의 역할이 무엇이어야 할지 확실하지 않습니다. 그리고 그들은 그들의 역할을 단순히 전력선 회사가 되는 것으로 양보하고 싶지 않습니다. 그들은 다른 일을하고 싶어하지만 그들은 그 일을 잘하지 못합니다. 경쟁력있는 경기장에서 경험을 가진 적이 없기 때문입니다. "
유틸리티가 배전 시스템을 확대하는 데 초점을 맞추고, 독립적인 배전 시스템 운영자 (distribution system operator, DSO)가 유연한 수요와 다양한 자원을 균형을 맞추도록 처리하는 것이 Wellinghoff가 본 미래의 전력망입니다.
유틸리티 관점
DSO 개념은 아직 아이디어 수준이므로 분산 시스템의 모든 활동을 균형잡는 것은 여전히 유틸리티의 통제 아래에 있습니다. Order 2222를 구현하는 것이 어려운 이유가 바로 이것이라고 포틀랜드 제너럴 일렉트릭의 고급 에너지 전달 부사장인 라리 베케달이 인터뷰에서 말했습니다.
"저희는 기존에는 송전, 발전 공간에서, 경매 및 시장에서 정말 잘 해왔지만, 분배에 이르면 발전 및 전송 인원처럼 운영자들과 동일한 방식으로 분배 시스템을 운영하는 사람들과 통신할 수 있어야 합니다. 그런데 이에 대한 준비가 되어있지 않았습니다."
유틸리티들을 추가로 가져와 분배 시스템을 운영하도록 하는 작업 없이는 최적화되지 않으며, 그것은 그것에 놓인 모든 극단적 상황을 다루어야만 합니다.
베케달은 모든 것을 제3자에게 공개하는 것에 대해 의문을 제기하면서도, 가상 발전소와 수요 유연성의 증가가 오리건 유틸리티가 그리드를 균형있게 유지하기 위한 중요한 요소입니다. 앞으로 베케달은 모든 공급의 1/4이 분산 자원에서 나오고, 나머지 일부는 간헐적인 재생 가능 에너지원에서 나올 것으로 예상하고 있습니다.
"탄소 배출 목표에 도달하려면 … 풍력, 태양광 등으로 인해 발생하는 발전량의 변동성이 추가되었기 때문에 가능한 한 많은 유연성이 필요합니다," 그는 덧붙였습니다.
이러한 유연성은 분산형 배터리 및 직접 부하 제어(DLC) 프로그램에서 이익을 얻을 수 있으며, 이 프로그램에 가입하면 유틸리티가 가장 더운 날에 몇 도씩 온도를 올려서 온도를 조절할 수 있습니다.
전국 대부분의 유틸리티는 자산을 약 30 ~ 35% 범위에서 사용하지만, PGE는 해당 사용량의 최고점을 넘어서는 경우가 많아져 40 ~ 60%의 자산 사용률을 유지하면서 최대 수요를 충족시키고자 합니다. 이는 상당한 유연성을 요구할 것입니다.
2022년 9월, 서부 그리드는 167GW의 최대 수요를 기록하였으며, 가격은 보통 100/MWh 정도인데 $2,000/MWh로 상승했습니다. 이러한 최고점은 수요 유연성을 매우 비용 효율적으로 만듭니다.
"그래서 고객들과 함께 유연하게 대처할 수 있고, 전등을 끄는 과거 수요 반응 프로그램이었던 것들이 모든 사람의 전등을 켤 수 있는 유연한 프로그램으로 바뀔 수 있습니다," 베케달은 말합니다. "그리고 이것은 온실 가스 배출 목표를 달성하는 데에도 도움이 됩니다."
가격은 얼마나 높아질까요?
대량 시장 고객에게 시스템 조건을 반영하는 것은 일정한 시간대별 요금부터 정확한 가격 신호를 직접 소비자에게 전달하는 것 등 다양한 방법으로 처리할 수 있습니다.
2021년 2월 텍사스 주 전체에 대규모로 전력 공급을 마비시킨 겨울 폭풍 때문에 소매업체 그리디의 경험이 경고적인 사례로 자주 언급됩니다. 이 회사는 헷지 비용을 커버할 마진 없이 일반적으로 저렴한 도매 가격을 고객에게 전달하여 고객 수를 늘렸습니다. 그러나 겨울 폭풍이 지나오면서 천연가스 가격이 치솟아 발전소가 중단되었고 텍사스 공공사업위원회는 일주일 동안 대부분의 시간을 9000달러/MWh의 가격으로 설정하게 되었습니다.
이 도매 가격으로 인해 고객들은 말도 안 되게 높은 전기 요금을 냈지만 결국 지불하지 않아도 됐습니다. 그리디는 시장에서 물러나게 되었으며, 이후의 법률로 그들의 비즈니스 모델은 금지되었습니다.
“ERCOT은 'PJM'에서 처리하는 용량 시장에서 처리하는 모든 문제를, 자주발생하는 높은 가격이 자동으로 처리할 수 있는 상상 속의 세상에서 살고 있었습니다,” PJM 독립 시장 모니터 조 보링은 인터뷰에서 이렇게 말했습니다. “극한 날씨가 발생할 때 그것이 제대로 작동하지 않는 것은 명확합니다. 그것은 가격이 비상급으로 뛰면서 기업과 고객들에게 매우 짧은 시간에 상당한 피해를 입힐 수 있기 때문입니다.”
PJM이 2014년 극지점 극한 기온 상황에서 비슷한 상황에 직면했을 때 소매업체들도 비슷한 문제를 겪었습니다. 그러나 RTO는 전력 공급을 유지했습니다.
“이것이 작동하려면 부족한 용량을 반영하지만 극단적인 수준으로 반영해서는 안된다는 것입니다,” 보링은 말합니다. “어떤 경제학자들은 매우 높은 가격이 필수적이라고 말합니다. 그렇지 않다고 생각합니다.”
가격은 1000달러/MWh, 또는 극한 상황에서는 2000달러/MWh까지 올라가면서도 시장에 올바른 신호를 보내야 하며, 시간별 차등 요금제 고객에게도 마찬가지입니다. 그 높은 가격이 너무 오래 머무르지 않도록 해야 합니다. 왜냐하면 이 경우 추가적인 자원을 유치하기 위해 가격이 오르기 때문입니다. (용량 요금의 상승)
경쟁배전업체 (Load serving entities) 는 고객들이 이러한 높은 가격에 노출되지 않도록 하기 위해, 가격이 최고 수준에 도달하기 전에 헷지가 발동되는 요금을 디자인할 수 있습니다.
스마트 미터의 기능이 과대광고되었다고 하면서도 보링은 종종 유틸리티가 이러한 미터에서 가져온 데이터를 사용하여 동적 요금 (dynamioc pricing) 프로그램을 소매시장에서 가능하게 하는 제3 회사들이 종종 이러한 데이터에 접근하지 못하는 것이 발달이 더딘 이유가 된다고 말합니다. 보링은 오랫동안 PJM이 운영하는 도매 DR 프로그램은 효율적이지 못하며, 이보다 소매 프로그램에서 DR이 제공되어야 한다고 주장했습니다.
수요가 일어날 때마다 가격이 자동으로 오르면 수요가 가져야 할 것과 정확히 반대의 효과가 발생한다고 보링은 말합니다.
“수요측에서 가장 가치 있고, 실제 고객에게 가장 유익한 곳은 그 프로그램이 수요 측에 있는 것이며, 사람들이 필요할 때 부하를 줄이고 그러한 경우에 용량과 에너지에 대해 더 적게 지불할 수 있도록 사람들을 권장하는 것입니다,” 그는 덧붙입니다.
소비자 단체들의 일부는 회의적입니다.
캘리포니아는 주거 고객을 대상으로 시간대별 요금을 적용하는 것으로 기본 설정되어 있지만, 중앙 계곡과 같은 뜨거운 지역의 저소득 고객에 대한 예외 조항이 필요했습니다. 'TURN - 유틸리티 개혁 네트워크' 의 직원 변호사인 마르셀 하위거는 인터뷰에서 말했습니다.
“동적 가격 책정은 수요의 실제 감소가 유틸리티 지출의 실제 감소로 이어지는 경우에만 요금을 낮출 수 있는 잠재력이 있습니다.” 하위거는 말했습니다. “우리는 그게 일어나기를 바랍니다.”
하지만 고객이 가장 필요로 할 때 전기를 더 비싸게 청구하는 것은 저소득 고객을 포함하여 그들에게 해를 끼칠 수 있으며, 자동화 및 생활 방식의 변화를 지불할 능력이 없는 저소득 고객들은 이득을 극대화 할 수 없습니다. 결국 동적 가격 책정은 "필수적인 상품을 할당하기 위해 가격을 사용하는 것"입니다.
“당신이 그것을 감당할 수 있다면, 여름 오후에 원하는만큼 많이 사용하여 집을 냉각시키겠지만, 감당할 수 없다면 냉각을 적게하고 따뜻한 집에 살아야합니다.” 하위거는 말했습니다. “그리고 만약 유틸리티가 제어하는 대형 가전제품을 대금 할인과 교환할 수 있는 선택적 기회를 제공하는 유틸리티 DLC 프로그램을 비난하는 많은 사람들이 있지만, 이는 더 많은 고객들에게 매력적이며 유틸리티에게 더 많은 자원의 확실성을 제공합니다.” 그는 덧붙였습니다.
캘리포니아는 최근에 고객을 대상으로 기본 시간대별 요금을 적용하기 시작했으며, TURN은 충분히 대응할 수 없는 고객을 제외하도록 싸웠습니다. 하위거는 새로운 요금이 캘리포니아의 고객에게 어떻게 영향을 미쳤는지에 대한 데이터를 얻을 것을 기대하고 있다고 말했습니다.
어디에서 또 시행되었나요?
캘리포니아 외부에서는, 미시간의 Detroit Edison, 콜로라도의 Xcel Energy 및 뉴욕의 Long Island Power Authority에서 어떤 종류의 시간 변동 요금제가 완전히 실행되었습니다. Brattle Group의 Sergici는, 애리조나 퍼블릭 서비스 및 애리조나의 Salt River Project에서 그들의 프로그램에 높은 참여 수준이 있으며, 이러한 프로그램들이 동적 가격 책정이 작동할 수 있다는 것을 보여주고 있다며, 더 많은 관할 구역에서 이를 실행하는 것은 산업과 규제당국의 의지 문제일 뿐이라고 말합니다. 재생 에너지의 성장과 분산형 자원의 더 많은 성장으로 인해 그리드가 겪고 있는 전환은 그 이점을 더욱 키울 것입니다.
재생 가능 에너지로의 전환은 발전이 지속적으로 변동하는 수요를 추적해야 하는 대신, 발전이 간헐적이며 수요 측면에서는 적어도 어느 정도 발전 산출량을 추적해야 한다는 것을 의미합니다.
Sergici는 "실제로, 가격 책정은 그 투자 주기의 속도를 조절하는데 매우 훌륭한 도구이며, 동적 가격 책정을 통해 일부 용량 성장을 관리할 수 있다면, 그것은 용량 구축을 연기하거나 일부 용량 구축을 회피해야 한다는 것을 의미합니다"라며 말합니다. "그리고 그것은 이 전환을 더 저렴하고 신뢰성 있는 것으로 만들기만 할 것입니다."
동적 가격 책정은 느리게 발전해 왔지만, Sergici는 그리드가 변화하면서 산업의 더 많은 부분이 이에 익숙해지면 곧 변화할 것이라고 믿습니다. 변화는 에른스트 헤밍웨이가 "태양은 또한 떠오른다"에서 한 캐릭터가 파산한 방식과 같을 것입니다. "서서히 그리고 갑자기."
Sergici는 "그것이 매우 느리게 매우 오랜 시간 동안 일어났다고 생각합니다"라고 말합니다. "그리고 나는 이제 이 큰 추세를 보고 있습니다. 그리고 나는 더 많은 유틸리티가 시간 변동 요금제를 그들의 고객을 위한 기본 요금제로 결정하기로 결정할 것이라고 생각합니다."
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