R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 202020CTAP-C151880-02 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 에너지 프로슈머 활성화를 위한, 커뮤니티 기반의 분산형 에너지 개인 간 거래(P2P) 사업 모델 평가 소프트웨어 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2019-04-15 ~ 2020-12-31 | |||||
| 연구책임자 | 홍태훈 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
5명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
11명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 206,000,000 원 기업 : 69,000,000 원 계 : 275,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 370,000,000 원 기업 : 124,000,000 원 계 : 494,000,000 원 |
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| 연구기관명 | 연세대학교 산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
○ 제 21차 유엔기후변화협약 당사국총회에서 합의된 파리기후변화협약을 통해, 신(新)기후체제[POST-2020]가 출범하였고, 우리나라는 2030년 BAU 대비 37% 감축목표를 설정하였다. 이에 대응하기 위해, 우리나라는 2030년 에너지 신산업 확산전략이라는 중장기 정책대안 수립하였다. 본 전략에서는 ①현재 한국전력공사에서 일괄적으로 생산 및 공급하던 전력시장에서 누구나 전력을 생산하고 팔 수 있는 개인 간 거래 시장의 개설, ②소규모 도서지역을 중심으로 마이크로 그리드 활성화를 통한 전력 자체수급 등 기존 에너지 산업의 새로운 패러다임을 제시하고 있다. 에너지 분야의 과감한 혁신이 요구되는 본 시점에서, 국가 중장기 정책에 부합하는, 커뮤니티 기반의 에너지 수급 및 거래를 위한 전략이 수립되어야한다. ○ 미국에서는 2017년 기준 누적 신재생에너지 설비용량이 230.0GW로 총 발전용량의 19.3%를 차지한다. 반면 우리나라는 2017년 기준 누적 신재생에너지 설비용량이 15.7GW로 총 발전용량의 약 12.9%에 불과하여 아직 미비한 실정이다. 분산형 태양광 발전설비의 설치량을 증가시키기 위해서는 분산형 태양광 발전설비를 설치한 에너지 프로슈머에 대한 적정한 보조금 지원, 수익성 분석 및 평가 등의 전략이 건물 또는 커뮤니티 기반으로 수립되어야하나, 아직까지는 이러한 전략 수립 지원을 위한 통합 기술 또는 시스템이 미흡한 실정이다. ○ 현재 국내에서 시행되고 있는 신재생에너지 발전설비를 통한 전력거래방법은 크게 상계거래제도(자가용)와 전력수급계약(자가용, 발전사업용)으로 나눌 수 있다. 이는 모두 한국전력공사와 거래하는 방식으로, 같은 전력망으로 연결되어 있더라도 개인 간 거래가 불가능하며, 전력거래가격 역시 한국전력공사에서 정한다는 한계점이 있다. 한편, 2016년부터 실증단지에서 프로슈머 이웃 간 전력거래를 시범운영하였으나, 시범사업단계를 넘어 산업화단계로 확장하기 위해서는, 프로슈머와 컨슈머가 상생할 수 있는 자생적 시장 생태계가 조성되어야 한다. ○ 이와 같이, 에너지 프로슈머를 통한 분산형 에너지 개인 간 거래(P2P) 시장을 확장하고 활성화시키기 위해서는, 분산형 태양광 발전설비의 기술성 및 경제성 평가를 통해 설치를 적극적으로 지원해야하며, 분산형 에너지 개인 간 거래(P2P) 사업 모델에 따른 사업성 및 에너지 자립도 평가를 통해 정부, 프로슈머/컨슈머 및 사업자 모두에게 맞춤형 솔루션을 제공할 수 있는 통합 소프트웨어가 필요하다. ○ 기존의 태양광 발전 사업 모델은, ①기술적 이유(정확한 태양광 발전량 예측의 어려움), ②경제적 이유(초기투자비에 대한 부담 및 수익성 확보의 불확실성), ③사업적 이유(분산형 에너지 발전을 통한 전력거래의 한계 및 제한적인 거래대상)로 인하여, 건물에서의 도입범위가 제한될 수밖에 없는 한계점이 있다. 즉, 기존 태양광 발전 사업 모델을 이용하여, 전체 건물 태양광 발전 잠재량 중에서, 일부분만을 활용하고 있는 상황이다. ○ 따라서, 건물 태양광 발전 잠재량 활용을 극대화하고, 에너지 프로슈머를 통한 전력거래시장의 확대를 위해서는, 기존 태양광 발전 사업 모델의 도입범위를 단일 건물에서 커뮤니티 단위로 확대함과 동시에, 다음의 세 가지 측면을 복합적으로 고려하여 현실적인 솔루션을 제공할 수 있는 통합 소프트웨어를 개발해야 한다. 첫째, 건물 특성 및 음영을 고려한 실질적인 태양광 발전량을 평가함으로써, 에너지 프로슈머를 통한 전력거래의 적용범위를 검토해야 한다. 둘째, 에너지 프로슈머뿐만 아니라 컨슈머의 수익구조를 함께 분석하여, 분산형 에너지 개인 간 거래(P2P) 전략에 따른 프로슈머/컨슈머의 수익성을 평가해야 한다. 셋째, 최종적으로, 분산형 에너지 개인 간 거래(P2P) 전략에 따른 사업성을 평가함으로써, 정부, 프로슈머/컨슈머 및 사업자 맞춤형 에너지 거래 솔루션을 제공해야 한다. ○ 이를 통해, 커뮤니티 기반의 분산형 태양광 발전 설비의 보급을 활성화시킴으로써 에너지 자립도를 증가시킬 수 있으며, 분산형 에너지 개인 간 거래(P2P)가 가능한 전력거래시장을 제공함으로써 전력계통에 의존하지 않는 독립적인 에너지 네트워크를 구축할 수 있다. [최종목표] ○ 본 연구에서는 커뮤니티 기반의 「분산형 에너지 개인 간 거래(P2P) 사업 모델 평가 소프트웨어(P2P energy trading Business model Evaluation Software; P2P-BES)」를 개발하고자 한다. ○ P2P-BES는 기존 분산형 에너지 사업 모델의 방식을 단방향 거래에서 양방향 거래로 확대함과 동시에, 분산형 에너지 개인 간 거래(P2P) 사업 모델에 따른 경제성 및 사업성에 대한 종합적인 평가를 가능하게 하는 통합 소프트웨어로서, 정부, 프로슈머/컨슈머 및 사업자 모두에게 맞춤형 에너지 거래 솔루션을 제공할 수 있다. [연구내용 및 범위] 1) 1차 연도 ① 개발 목표 - 주관연구기관(연세대): 핵심성과 1: 커뮤니티 기반 ‘분산형 발전의 기술성 평가 기술’ ？ 분산형 태양광 발전의 기술성 평가를 위한 지리적 분석 핵심성과 2: 커뮤니티 기반 ‘에너지 프로슈머의 경제성 평가 기술’ ？ 에너지 프로슈머의 경제성 평가를 위한 수익구조 분석 핵심성과 3: 커뮤니티 기반 ‘분산형 에너지 개인 간 거래(P2P)의 사업성 평가 기술’ ？ 에너지 프로슈머 및 컨슈머의 분산형 에너지 개인 간 거래(P2P) 전략 수립 - 공동연구기관(이에이엔): 핵심성과 3: 커뮤니티 기반 ‘분산형 에너지 개인 간 거래(P2P)의 사업성 평가 기술’ ？ 에너지 프로슈머 및 컨슈머의 전력 패턴에 따른 시나리오 생성 ② 개발 내용 및 범위 - 주관연구기관(연세대): 핵심성과 1: 분산형 태양광 발전의 기술성 평가를 위한 지리적 분석 ？ 지리정보시스템(GIS) 기반 건물 특성 및 일사량 DB 구축- 지리정보시스템(GIS) 기반 건물 특성(위치, 면적, 높이 등) DB 구축- 일사량(연별, 월별, 일별, 시간별) DB 구축 ？ 음영기복도(Hillshade) 분석을 활용한 분산형 태양광 발전 가용 옥상 면적 산출- 시간별 태양의 고도 및 방위각을 고려한 음영기복도(Hillshade) 분석- 시간별 옥상 음영 면적을 고려한 분산형 태양광 발전 가용 옥상 면적 산출 핵심성과 2: 에너지 프로슈머의 경제성 평가를 위한 수익구조 분석 ？ 분산형 태양광 발전의 경제성 평가를 위한 영향요인 도출 - 분산형 태양광 발전의 경제성 평가를 위한 비용항목(설치비, 유지관리비 등) 도출- 분산형 태양광 발전의 경제성 평가를 위한 수익항목(발전수익, 지원제도 등) 도출 ？ 분산형 태양광 발전 목적(자가용, 발전 사업용)에 따른 프로슈머 수익구조 분석- 자가용 분산형 태양광 발전에 대한 프로슈머 수익구조 분석- 발전 사업용 분산형 태양광 발전에 대한 프로슈머 수익구조 분석 핵심성과 3: 에너지 프로슈머 및 컨슈머의 분산형 에너지 개인 간 거래(P2P) 전략 수립 ？ 분산형 에너지 개인 간 거래(P2P) 전략 수립 및 에너지 자립도 분석- 프로슈머 수익구조/전력 패턴 시나리오 및 컨슈머 전력 패턴 시나리오 분석을 통한 프로슈머-컨슈머 매칭- 프로슈머-컨슈머 매칭에 따른 분산형 에너지 개인 간 거래(P2P) 전략 수립 및 에너지 자립도 분석 - 공동연구기관(이에이엔): 핵심성과 3: 에너지 프로슈머 및 컨슈머의 전력 패턴에 따른 시나리오 생성 ？ 에너지 프로슈머 및 컨슈머의 전력 생산 및 소비 패턴에 따른 시나리오 생성- 프로슈머 전력 생산 및 소비 패턴에 따른 시나리오 생성- 컨슈머 전력 소비 패턴에 따른 시나리오 생성 |
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| 최종보고서 | 연구개발 최종보고서_연세대_홍태훈.pdf | |||||