※ 미국 에너지부(DOE) 발간, 가상발전소 이니셔티브 “Pathways to Commercial Liftoff” 2025년 업데이트판 (2025. 01) #1.
“Pathways to Commercial Liftoff”는 미국 에너지부가 2023년 3월부터 시작한 이니셔티브로, 청정에너지 기술의 상용화를 가속화하기 위해 공공 및 민간 부문 간 협력을 강화하는 것을 목표로 작성된 정책 백서입니다.
● Executive Summary (개요)
“VPP Liftoff”는 미국 에너지부(DOE)가 주도하는 ‘Pathway to Commercial Liftoff” 이니셔티브의 일환으로 가상발전소(VPP)의 상용화와 대규모 배치를 가속화하기 위한 전력적 계획을 뜻함.
가상발전소(VPP)는 기존 전력망 인프라의 사용과 가치를 극대화하고 요금 납부자의 비용을 최소화하며 모든 미국인에게 탄력적이고 신뢰할 수 있는 안전한 전력망을 보장하기 위해 단기간에 대규모로 운용할 수 있는 솔루션임.
2023년 Liftoff Reports에서 VPPs는 전력 수요와 공급의 균형을 맞출 수 있고 유틸리티 규모 및 유틸리티 등급의 그리드 서비스, BTM(behind to meter) ESS가 갖춰진 옥상형 태양광, 전기차 및 히트펌프, 스마트빌딩, 유연한 상업 및 산업(C&I)부하 등 분산 에너지 자원(DER)의 집합체라고 말한 바 있음.
2030년까지 최대 부하의 10 – 20%를 처리할 수 있는 80 – 160GW의 VPP를 배치하면 전체 전력망 비용을 줄이면서 빠른 부하 증가를 지원할 수 있음.
2024년 동안 북미 전역에서 VPP 규모가 33GW로 증가하였지만, 본격적인 가동을 위해서는 구축 속도가 더 빨라져야 함.
Liftoff를 달성하기 위해서는 5가지 필수 사항에 대한 진전이 필요함.
1) 공평한 혜택을 제공하는 분산에너지자원(DER) 도입 확대
2) VPP 등록 간소화
3) VPP 운영의 표준화
4) 유틸리티 계획 및 인센티브와 VPP 통합
5) 전력 도매시장으로의 통합
에너지부가 2023년 9월 “2023년 VPP Liftoff 보고서”를 발간한 이후 미국 전력망에 대한 부담이 더욱 심해진 상황임.
(신뢰성)
에너지 집약적인 데이터센터의 성장, 미국 제조업, 운송 및 난방의 전기화로 인해 미국의 피크부하는 2024년 약 800GW에서 2030년 약 900GW로 증가할 것으로 예상되고 있음.
(경제성)
송배전망에 대한 유틸리티 자본 투자는 2022년부터 2023년까지 각각 10.8%와 14.6%가 증가하였음.
송배전망에 대한 투자는 부하증가와 노후자산의 대체로 인해 계속 증가할 것으로 예상되며 이는 소비자들의 전기요금 상승압력으로 작용할 것임.
소비자들의 전기요금증가를 완화하기 위해 비용 효율적인 그리드 투자의 중요성이 높아지고 있음.
(탄력성)
2023년 미국은 기록적인 280건의 기상이변으로 950억달러의 피해를 입었음.
미국의 가정과 기업 정전의 75 – 80%는 이러한 극한의 기상이변으로 인해 발생하였음.
VPP는 전력망의 신뢰성과 탄력성을 유지하면서 전기 요금을 저렴하게 유지하는데 방해가 되는 시급한 문제를 해결할 수 있는 솔루션 중에 하나임.
유틸리티, 애그리게이터, 정책입안자, 규제 당국 및 기타 산업체들은 VPP를 확대하기 위해 필수적인 5가지 사항에 대한 각각의 솔루션을 만들기 위해 조치를 취하고 있으며, 이를 통해 VPP를 가속화할 수 있음.
1) 공평한 혜택을 제공하는 분산에너지자원(DER) 도입 확대
미 정부, 주, 도시 및 유틸리티 투자, 커뮤니티기반 조직을 아우르는 포괄적인 프로그램(선 집행되는 인센티브)은 분산에너지자원과 가상발전소의 신뢰성과 탄력성, 경제성을 실현시키는데 도움이 되는 전략임.
예) 샌디에고 커뮤니티 파워의 태양광 ESS 절약 프로그램은 인센티브를 통해 소외된 지역사회에 무료로 태양광 패널과 ESS를 공급할 수 있는 기회를 제공함.
2) VPP 등록 간소화
이미 등록되어 있는 약 30GW의 VPP용량 외에도 2030년까지 그리드에 추가될 것으로 예상되는 150 – 200GW의 신규 분산에너지자원 용량의 30 – 50%를 전국적으로 등록하면 VPP의 활성화를 이룰 수 있음.
유틸리티, 규제당국, 정책 입안자들은 기존 및 예상 분산에너지자원 용량을 활용하여 기존 opt-in 방식대신 opt-out 방식으로 고객들을 VPP 프로그램에 사전 등록하고 참여 인센티브를 제공함으로써 높은 등록률을 달성할 수 있음.
예) 애리조나 공공 서비스의 마켓플레이스는 구매 시점의 고객을 스마트 온도 조절기 연동 에너지 절약 프로그램에 사전 등록하고 있음.
3) VPP 운영의 표준화
업계 전반에서 유틸리티-애그리게이터 인터페이스, 애그리게이터-분산에너지자원 인터페이스, 사이버 보안 책임, 그리고 기타 VPP 운영 측면에 대한 표준을 설계하려는 새로운 노력이 진행되고 있음.
표준화가 아직 진행되지 않은 상황에서도, 많은 유틸리티(전력업체)들이 100만 달러 미만의 초기 투자로 6개월 이내에 배포할 수 있는 기본적인 VPP구성을 통해 즉각적인 가치를 창출하고 있으며, 이는 피크 전력수요를 완화하는데 큰 도움을 주고 있음.
이미 사업을 진행하고 있는 유틸리티 업체들은 기존 VPP를 기반으로 더욱 정교한 모델을 구축하고 있음.
이러한 모델은 필요한 하드웨어와 소프트웨어를 통해 대규모 시스템 차원의 피크전력 용량 뿐 아니라 배전망에도 도움을 주고 있음.
표준화의 노력 예로, 북미 에너지 표준 위원회의 분산에너지자원 통합을 위한 표준화된 그리드 계약 모델 개발과 머큐리 컨소시엄의 상호 운용성 표준 개발 등이 있음.
빠르게 진행된 유틸리티 업체들 주도의 VPP 적용 사례로는 National Grid의 ConnectedSolutions 프로그램이 있음. 이 프로그램은 시작된 지 4개월도 되지 않아 매사추세츠와 뉴욕에서 250MW의 피크 전력수요를 줄일 수 있는 용량을 확보하였음.
4) 유틸리티 계획 및 인센티브와 VPP 통합
대부분의 유틸리티는 현재 별도의 정책이나 규제 변경 없이도 특정 형태의 가상발전소를 구현할 수 있음. 하지만 VPP가 가장 활발하게 이뤄지는 곳은 정책 입안자들이 VPP를 지원하는 조치를 시행하고 있는 지역들임.
규제기관은 VPP 관련 투자에 대한 비용 회수경로를 만들고, 시스템 계획을 개선하며, 분산에너지자원 배치와 통합을 지원하고, VPP 운영 및 보상 모델을 업그레이드함으로써 요금 납부자의 이익에 더 부합하도록 유틸리티의 방향을 유도하고 있음.
정책 입안자들은 입법을 통해 VPP에 대한 명확한 방향을 제시하고 불확실성을 제거하여 유틸리티 규제 기관 및 기타 이해관계자들에게 VPP 배치를 가속화하도록 하고 있음.
VPP를 지원하는 정책의 한 예로, 뉴욕 공공 서비스 위원회의 분산에너지자원 가치(VDER) 메커니즘이 있음. 이는 분산에너지자원이 전력 시스템에 기여하는 가치에 따라 보상하도록 하는 조치임.
5) 전력 도매시장의 통합
CAISO(California Independent System Operator)와 ISO-NE(ISO New England)는 FERC Order 2222의 요구 사항을 준수하고 있으며, 이는 해당 지역에서 훨씬 더 광범위한 분산에너지자원의 도매시장 참여를 가능하게 하였음.
그럼에도 불구하고 VPP를 도매 시장에 통합하는 데에는 여전히 몇 가지 과제가 남아 있음. 특히 데이터 접근성, 계량에 대한 요구사항, 참여모델에서 어려움이 있음.
그러나 시 운영자, 주 정책 입안자, 규제기관은 경험을 통해 신속하게 개선점을 찾아 협력하고 있으며, 이를 통해 VPP가 요금 납부자에게 더 낮은 비용으로 단기적인 전력망 용량 수요를 충족할 수 있도록 지원할 수 있음.
예를 들어, CAISO, NYISO, PJM, SPP는 특정 기준을 충족하는 참가자가 각 DER에 대한 직접적인 원격 측정(telemetry)를 요구하는 대신, 샘플링을 기반으로 계산된 원격 측정값을 사용할 수 있도록 허용해줌.
이러한 완화된 원격 측정요구 사항과 감소된 참여 비용은 더 많은 수의 분산자원에너지가 시장에 참여할 수 있게 해주고 있음.