3화. 가상발전소 사례 및 사업모델

[테슬라(Tesla)] 테슬라는 재생에너지 사업, 소프트웨어 기술, 전기차 배터리 등을 기반으로 ‘에너지 플랫폼 기업’으로 성장하고 있으며, 대규모 실증 사업에도 성공하면서 수익 창출이 기대

• 테슬라 CEO 일론 머스크는 지난 2019년 실적 보고회에서 장기적으로 테슬라의 에너지 사업이 자동차와 거의 비슷한 규모가 될 것이라고 전망
   - 2022년 전체 매출에서 에너지 사업의 비중은 5% 수준이지만, 전년 대비 수익이 54.8% 증가하는 등 가파른 성장세를 보이고 있음

• 전기차 배터리 제조기술을 활용해 태양광·풍력 등의 재생에너지를 보관할 수 있는 에너지저장장치를 중심으로 성장
   - ‘메가팩(산업용 ESS)’, ‘파워월(가정용 ESS)’, ‘솔라루프(지붕형 태양광 발전기)’ 등의 제품을 출시하며 재생에너지 시장의 점유율을 높이고 있음

• 테슬라가 가상발전소 분야에서도 성장이 기대되는 이유는 ‘오토비더(Autobidder)’를 중심으로 하는 소프트웨어 기술력 때문
   - 오토비더는 전력 포트폴리오 최적화를 제공하는 실시간 거래 및 제어 플랫폼으로, 소유자의 비즈니스 목표 및 위험 선호도를 고려해 수익을 극대화하는 운영 전략을 제공
   - 인공지능(AI)이 파워월처럼 분산되어 있는 발전 시설을 통합관리하면서 실시간으로 각 가정의 데이터를 수집해 전력 수급을 예측하고, 적시에 유휴 전력을 송전

• 이와 같은 에너지저장장치 및 소프트웨어 기술력을 바탕으로 세계 각국에서 실증 단지를 구축하고 활발한 사업을 진행
   - 호주에서 2018년부터 5년간 5만 가구를 대상으로 총 8억 달러를 투입해 세계 최대 규모 가상발전소를 구축했으며, 일본 미야코지마 지역에서도 에너지자립 프로젝트를 추진 중(’21)
   - 미국 전력회사 PG&E와 함께 캘리포니아에서 가상발전소를 가동 중이며, 텍사스 주에서도 새롭게 서비스를 제공하기로 함(’22)

영국, 네덜란드 합작기업인 글로벌 석유기업 쉘은 2021년 3월 유럽 최대의 가상발전소 운영사인 넥스트크라프트베르케(NEXT Kraftwerke)를 인수

• 넥스트크라프트베르케는 2009년 독일에 설립된 이후 벨기에, 오스트리아 등 유럽 8개국과 일본에 있는 발전기 4,000기의 전력 네트워크를 통합 운영
   - 2022년 1~9월 넥스트크라프트베르케 가상발전소에서 거래된 총 전력 규모는 1만 1,182MW에 달함. 2022년 한국의 누적 재생에너지 설비 용량이 2만7,103MW인 것을 고려하면 매우 큰 수치¹²
   - 예측과 운영 역량이 부족한 분산형 자원 보유자는 가상발전소에 사업을 위탁 운영하고 수수료(10~15%)를 지불

• 쉘은 회사 인수 당시, 2030년에는 2021년의 2배 규모인 560TWh(테라와트시)의 전력을 판매할 계획임을 밝혔으며, 전 세계 최대규모의 전력 회사를 목표로 함

미국 주택용ㆍ상업용 태양광 모듈 시장에서 점유율 1위를 차지하고 있으며, M&A, 투자를 병행하면서 호주를 시작으로 가상발전소 시장에도 진출을 타진하고 있음

• 데이터 분석기술을 통해 태양광 발전설비와 ESS를 제어하는 시스템을 판매하는 미국의 소프트웨어 기업 ‘그로윙에너지랩스(GELI)’를 인수(’20)  
• 1.5조원을 조달해 차세대 태양광ㆍ수소 기술 및 가상발전소 사업에 투자한다고 발표(’21) 
• 주거용 에너지 솔루션인 큐홈코어(Q.Home Core)를 호주에서 출시하고 가상발전소 시장을 본격 공략한다고 밝힘(’22) 
  - 호주 빅토리아 주정부가 시행하는 가상발전소 시범사업에 선정되어 플랫폼을 제공하며, 주정부는 가상발전소 사업에 참여하는 주민에 4,174달러의 보조금을 제공할 계획 
  - 향후 호주 시장 진출을 토대로 미국과 일본 등에도 진출할 방침

2019년 2월 소규모 전력 자원으로부터 생산하거나 저장한 전력을 모아서 전력시장에서 거래하는 것을 가능하게 하는 ‘소규모 전력중개사업 제도’가 시행

• 중개사업자는 1MWh 이하의 재생에너지, 에너지저장장치, 전기차 같은 소규모 발전자원을 물리적 결합 없이 네트워크 상에 모아서 전력과 신재생에너지공급인증서(REC)를 판매 가능
   - 판매자는 절차가 간단한 한전과의 직접 전력구매계약(PPA¹³)를 선호하고, 중개사업자 입장에서도 수익모델은 중개수수료, 발전량 예측 정산금에 한정되어 있어 활성화 부진

• 유럽을 중심으로 전력중개 사업자의 수익모델이 다양하게 등장하고 있으므로 벤치마크 필요

가상발전소의 도입으로 분산형 자원을 모아서 활용하는 중개사업자(aggregator)와 분산형 자원을 보유한 프로슈머(prosumer)의 역할이 확대

• 기존의 전력계통에는 발전사업자, 중개자(송ㆍ배전), 소비자가 있었다면, 가상발전소의 도입으로 중개사업자의 수익 확대가 가능
   - 중개사업자는 분산형 자원을 모집 및 활용하여 수익을 창출하는 사업자로서, 다양한 분산 자원을 모아 최적화하거나, 교환을 촉진하여 가치(수익)를 창출하는 주체
   - 자원 모집, 계량 및 전력거래, 정산 등을 수행하는 새로운 유형의 시장 참여자이며, 집합 자원의 유연성 관리를 위한 예측 및 밸런싱 역할도 수행
   - 여러 고객이 보유한 자산을 취합 및 최적화하여 발생하는 수익을 기반으로 다양한 비즈니스 모델을 영위하게 되며, 전력거래, 분산자원 보유자의 설비 운영ㆍ유지, 각종 행정처리 업무 등의 서비스를 제공하고 수익을 창출

• 소비자는 단순히 전력을 소비하는 주체가 아니라 유휴 전력을 생산ㆍ판매하는 프로슈머로서 시장에 참여하게 됨
   - 현재 소규모 분산형 전원의 판매 구조는 한국전력에 판매하여 얻는 수익인 전력도매가격(SMP)과 각 발전사에 판매하는 신재생에너지 공급인증서(REC)에 의존¹⁴
   - 전력중개사업이 활성화되면 태양광 발전사업자는 기존 전력 판매수익과 REC 판매수익 외에 추가적인 수익이 가능. 한국중부발전에 따르면, 2021년 전력중개 예측제도에 참여한 1MW 태양광 발전사업자는 연간 약 350만원의 추가 수익을 올린 것으로 집계
   - 개별 분산자원 보유자는 전력시장 등록 절차 및 비용 발생 없이 중개사업자를 통해 전력시장 참여가 가능하며, 전력시장에서 주민참여형 모델이 확산될 전망

가상발전소 도입으로 재생에너지 사용 확대뿐 아니라 2차 전지를 기반으로 하는 에너지저장장치도 큰 성장이 예상되며, 최근에는 특히, ESS 중 하나로 전기차의 역할에 주목

• 남는 전력을 저장해두었다가 필요한 시점에 필요한 수요자에게 적절히 공급하기 위해 에너지 저장장치의 보급이 필요하며, 최근에는 특히 전기차의 활용이 확대되고 있는 추세
   - V2G(Vehicle to Grid)는 전기차를 탈 것이 아니라 ESS로 접근하는 개념이며, 차를 운행하지 않는 밤 시간에 낮은 가격으로 충전한 전력을 필요한 곳에 공급하는 방식
   - 가상발전소의 제어 기술은 전기차 소유자의 전력수요 패턴 분석, 전력가격 예측도 가능하게 하므로, 주행 패턴을 분석해 주행에 영향을 미치지 않는 선에서 전력 판매량을 정함

• 미국 인플레이션감축법(IRA) 발효에 따른 세제 혜택으로 ESS용 배터리 시장은 더욱 성장할 것으로 예상되므로 가상발전소, V2G 등과 연계시 다양한 사업모델 발굴이 가능할 전망

• 2023년 1월 GM, 포드, 구글은 가상발전소 사용 확대를 위한 컨소시엄 VP3(Virtual PowerPlant Partnership)을 체결하고 새롭게 시장에 진입
   - 미국 비영리단체 RMI의 주도 아래 3개 기업이 참여한 VP3는 가상발전소 사용 확대를 위한 관련 표준·정책 수립을 목표로 함