[전력시장] Merit Order 메카니즘의 이해 (프랑스)

전기 저장의 문제점

전기는 동적인 전자의 흐름으로 구성되어 있어, 충분한 양을 저장하기가 어렵습니다. 그러나 전기를 저장하는 다양한 방법이 있습니다.

• 직접적으로, 초전도체나 대용량 캐패시터를 사용하여 저장합니다. 그러나 이러한 방법은 사용 조건이 까다롭고 저장 용량이 제한적입니다.
• 간접적으로, 화학적, 기계적(운동 에너지나 압축 에너지 등) 과정을 통해 저장합니다. 이러한 방법 중 일부는 아직 연구 중이며, 다른 방법은 대량의 전기를 처리하기에는 구현하기가 어렵거나 경제적으로 비용이 많이 듭니다.

전기 저장의 문제로 인해 전력 생산 시장의 수요와 공급을 조절하는 것이 복잡해집니다.

 

(출처: https://omnegy.com/la-mecanique-du-merit-order/)

La mécanique du « merit order » — OMNEGY

전력 생산 비용

전기는 여러 다른 원천으로 생산될 수 있습니다. 프랑스에서 생산량 분포는 다음과 같습니다.

• 67.1%는 원자력입니다.
• 13%는 수력입니다.
• 7.9%는 풍력입니다.
• 7.5%는 화석 연료를 사용한 열 발전소입니다.
• 2.5%는 태양광입니다.
• 1.9%는 바이오 에너지입니다.

생산 비용은 각 원천마다 다르며, 다음과 같은 요소에 따라 변동합니다.

• 초기 투자 비용: 장비, 건축 공학 등
• 운영 및 유지보수 비용: 연료 비용(필요한 경우), 많은 재생 에너지는 그렇지 않습니다(풍력이나 태양광 등)
• 할인율: 동일한 자본을 다른 곳에 투자하여 얻을 수 있는 수익률
• 생산량 수준
• 경제적 수명

즉각적으로 정의된 전력 가격은 해당 순간에 사용 가능한 다양한 생산 장치의 가변 비용에 따라 결정됩니다. 가변 비용은 연료(필요한 경우), 운영 및 유지 보수 비용을 포함하지만 기초 투자, 상각, 유지 보수 및 운영 고정 비용은 포함하지 않습니다.

 

다음은 원천별 전기 생산의 평균 및 가변 비용입니다. (€/MWh) 

 

원천	고정 비용	가변 비용
지열	51	0
육상 풍력	50	0
해상 풍력 (고정형)	130	0
해상 풍력 (부양)	195	0
지상 태양광	45	0
수력 해저 터빈	250	0
소형 수력 발전소	32	0
천연 가스	90	70
석탄	100	86
연료유	200	162
원자력	50	30
원자력 EPR	109	27.7

• ENR(재생 가능 에너지)의 가변비용(수력 포함)은 이론적으로 0입니다. 그러나 일부 운영 비용을 추가할 수 있으며, 이러한 비용은 가변 비용을 계산할 때 모든 원천에 적용되어야 합니다. 화석 연료 원천의 가변 비용은 EU-ETS 메커니즘의 50 €/t CO2 가격을 기준으로 계산됩니다.

전체 생산 원천 중 원자력이 가장 많이 사용되지만, 가장 저렴한 에너지는 아니며, 특히 원자력 EPR의 경우 일부 재생 가능 에너지보다 비용이 높습니다.

 

재생 가능 에너지 대부분은 연료를 사용하지 않고 바람이나 태양과 같은 자연 요소를 사용하여 전기를 생산합니다. 이로 인해 가변 비용이 훨씬 낮습니다.

 

"merit order" 메커니즘

전기 거래 시장에서 MWh 가격은 가변 비용에 따라 달라집니다. 생산 장치는 가변 비용이 증가하는 순서로 호출됩니다. 이것이 "merit order"(경제적 우선순위)라는 특정 순서입니다. 이것은 전기 시장에서 가격 결정의 자연적 메커니즘을 의미합니다.

 

가장 먼저 호출되는 생산 장치는 가변 비용이 낮은 재생 가능 에너지입니다. 이러한 생산 장치는 생산 비용이 낮으므로 전기 가격을 낮추는 데 큰 역할을 합니다. 그다음은 원자력, 가스 기반 열 발전소, 석탄 기반 열 발전소 및 연료유 기반 열 발전소입니다. 이러한 순서는 연료 비용이 기준으로 되어 있습니다.

 

이웃 국가에서 전기를 구입하는 것이 더 저렴한 경우에도 이러한 생산 장치가 호출될 수 있습니다. 이들 구매는 이웃 국가의 시장 가격에 따라 "merit order" 시스템에서 결정됩니다.

 

생산 장치의 호출 순서는 각 생산 장치의 CO2 배출량에 따라 크게 달라집니다. 가변 비용에 추가된 CO2 비용은 석탄이나 연료유 생산 장치의 가격을 높이고, 재생 가능 에너지에는 영향을 미치지 않습니다. "merit order" 메커니즘으로 인해 더 적은 CO2를 배출하는 에너지 원천은 전기 시장에서 엄청난 경쟁 우위를 가지게 됩니다.

 

"merit order" 메커니즘은 전력 수요에 따라 가격을 예측하는 데 사용됩니다. 수요가 낮을 때는 생산 비용이 낮은 재생 가능 에너지와 같은 생산 장치만 필요합니다. 이 경우 전기 가격은 낮아집니다. 수요가 많은 경우 시스템은 생산 비용이 높은 생산 장치를 사용해야 합니다. 그 결과 시장 가격이 오르게 됩니다.

메리트 오더가 전력 시장 스팟 가격 결정에 미치는 영향

일반적으로, "메리트 오더" 메커니즘은 먼저 비용이 적게 드는 생산 장치들이 호출되기 때문에 전력 가격을 낮추는 효과가 있습니다. 그러나 균형을 유지하는 데 필요한 발전소를 적절하게 보상하기 위해 정당한 가격이 필요합니다.

 

전기 시장에 재생 에너지 (태양, 풍력 등)가 도입되면, 전력 시장의 즉시 배송 가격인 스팟 가격이 하락하는 효과가 있습니다. 이러한 모든 거래는 전력 거래소인 EPEX SPOT에서 구조화되며, 전기 시장을 규제하기 위해 2008년에 설립되었습니다. EPEX (European Power Exchange)는 오늘과 내일의 전기 가격을 발표합니다. 2021년 7월 14일을 기준으로, 프랑스의 1 MWh 가격은 평균적으로 74.09 유로에서 76.21 유로 사이에서 거래되었습니다.

 

"merit order"의 이점

현재 전기 시장에서 "merit order"는 다음과 같은 여러 가지 이점을 제공합니다.

• 유연성: 수요(소비 피크, 계절 효과)와 용량 감축(발전소 유지 보수 중지 등) 변화를 계속 고려합니다. 이는 매 순간 생산 공급이 거의 실시간으로 수요를 충족시키기 위해 필요합니다.
• 환경: 전체 전력 소비에서 재생 가능 에너지의 비율을 높이고, 이로 인해 CO2 배출량을 줄이도록 기여합니다. 또한 CO2 가격을 고려하므로, 전력 생산이 환경에 미치는 영향에 대한 시장의 관심을 높이고, 탄소 저감 방안에 대한 투자를 촉진합니다.
• 경쟁력: 낮은 가변 비용을 가진 에너지 원천이 우선적으로 선택되므로, 생산 장치의 가격이 낮아집니다. 이것은 소비자와 산업계에게 큰 이점을 제공합니다.
• 효율성: 사용되지 않을 경우 손실되는 생산 장치가 먼저 호출되므로 낭비를 최소화합니다.

이 시스템의 한계

이 시스템은 소비자와 환경 모두에게 많은 이점을 제공하지만, 일부 측면에서 비판을 받고 있습니다.

• 가격 변동성 : 일반적으로 이 시스템은 전기 가격의 변동성을 상당히 높입니다. 이로 인해 전기 가격에 대한 전체적인 가시성이 없어지고 매우 불확실성이 증가합니다. 또한 유럽 시장이 상호 연결되어 있기 때문에 한 시장의 가격 변동성이 주변 시장에 쉽게 영향을 미칠 수 있습니다. 이웃 시장에서 훨씬 낮은 가격을 적용한다면 프랑스의 생산 유닛들은 불리해질 수 있습니다.
• 공급 안정성 : 이러한 변동성은 중장기적으로 공급 안정성에 불리하게 작용합니다. 생산 방법에 대한 투자는 대개 매우 비싸며 몇십 년 동안 수익을 창출합니다. 생산의 마진 비용만 고려되는 상황에서 가스나 석탄 발전소에 투자하려는 운영자는 이러한 불확실성으로 인해 비즈니스 계획을 세우기 어려울 수 있습니다. 이러한 상황은 공급 안정성을 보장하기 위해 필요한 투자를 방해하므로 프랑스는 재생 에너지로 전체 소비를 보장할 수 없으므로 전력 생산의 다른 원천에서 최소한의 용량을 보장해야 합니다. 이에 따라 용량 메커니즘이 이러한 상황에서 국가의 전력 공급 안정성을 보장하기 위해 도입되었습니다.
• 장기적인 가시성 부족 : 마지막으로 현재 구조화된 전기 시장은 장기적인 전망에 대한 대응을 제공하지 않습니다. 거래자들 간의 "선물(Futures)" 제품 교환으로 인해 앞으로 3-4년간의 가격이 결정될 수 있지만, 전력 생산 공간에서 최첨단 기술이나 저장 솔루션, 인프라 및 설비에 투자하는 것을 촉진하기에는 충분하지 않습니다. 이러한 투자는 장기적인 시간이 필요하므로 능률적인 수익을 창출하기 어렵습니다. 그러나 이러한 투자가 프랑스의 전력 생산에 필수적입니다.

Quel est l’impact du mécanisme de capacité sur les contrats d’électricité ? — OMNEGY

[1] 2020년에 발표된 RTE (전력 운송망) 전기 발전 보고서에 따르면.

[2] "프랑스 재생 에너지 및 회수 비용 보고서, ADEME, 2019"에 따른 이론적 비용 범위의 하한.