VPP의 미래: 미국과 호주에서의 가상 발전소 비즈니스 모델 분석

1. 요약

• VPP(가상 발전소)는 미국과 호주 전력 시장에서 중요한 역할을 하고 있는 혁신적인 기술입니다. 이 시스템은 소규모 에너지 저장 장치와 태양광 패널 등을 통합하여 전력망의 효율성과 안정성을 높이는 데 기여하고 있습니다. 최근 재생에너지 수요가 급증하고 있으며, 이는 VPP의 필요성을 더욱 강조하는 요인으로 작용하고 있습니다. VPP는 여러 소규모 발전소와 에너지 저장 시스템을 네트워크로 연결하여 협력함으로써, 간헐적인 에너지원에서 발생하는 변동성을 효과적으로 관리할 수 있습니다. 또한, 이 시스템은 전력망 운영자들에게 더 나은 관리 및 예측 능력을 제공하며, 소비자에게는 에너지 비용 절감이라는 직접적인 혜택을 보장합니다.

• 미국 시장에서는 VPP의 연평균 성장률(CAGR)이 약 29.19%에 달할 것으로 예상되며, 이는 태양광 패널과 배터리 등 소규모 에너지원의 통합 및 관리에 대한 수요 증가와 밀접한 연관이 있습니다. 특히, 전력망의 안정성을 향상시키기 위해 VPP의 중요성이 점차 강조되며, 이는 태양광 및 풍력 발전소의 확대로 이어지고 있습니다. 호주 또한 VPP의 정책적 지원을 통해 재생 가능 에너지 비율을 확대하고 있으며, 이는 전력망의 효율성을 두배로 높이는 데 기여하고 있습니다. 이러한 배경 속에서, VPP는 단순한 기술적 혁신을 넘어, 시장 내 에너지 관리 패러다임을 변화시키는 중요한 요소로 자리잡고 있습니다.

• 이러한 VPP의 성장 가능성은 정책적 지원과 함께 소비자와 기업 모두에게 이익을 창출하는 구조로 이어질 것으로 기대되며, 지속적인 기술 혁신이 동반될 것입니다. 이 보고서를 통해 VPP 시장의 특성과 미래 비즈니스 기회에 대해 심도 있게 살펴볼 수 있을 것입니다.

2. 문제 제기: VPP의 필요성과 현재 전력 시장의 문제점

• 2-1. 전력망의 간헐성 문제

• 전력망의 간헐성 문제는 현대 전력 시스템에서 큰 도전 과제가 되고 있습니다. 특히 재생에너지 자원이 증가하면서 태양광 및 풍력 발전과 같은 간헐적인 에너지원의 활용이 일반화되고 있습니다. 이러한 자원들은 기후 조건에 따라 발전량이 크게 변동하기 때문에 전력 공급의 일관성과 신뢰성을 보장하는 데 어려움이 있습니다. 예를 들어, 일조량이 부족한 날이나 바람이 없는 날에는 발전량이 급격히 감소하게 되므로, 전력 시스템은 이를 보완하기 위한 대안을 마련해야 합니다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 VPP(가상 발전소)와 같은 혁신적인 기술이 필요합니다. VPP는 여러 개의 소규모 발전소와 에너지 저장 장치를 통합하여 하나의 가상 발전소처럼 운영함으로써 간헐적인 에너지원의 변동성을 효과적으로 관리할 수 있는 장점을 제공합니다.

• 2-2. 재생에너지 확대의 필요성

• 최근 전 세계적으로 기후 변화에 대한 우려가 커짐에 따라, 재생에너지의 확대가 필수적인 과제로 떠오르고 있습니다. 2050 탄소중립 목표와 2030 NDC와 같은 정책적 목표는 재생에너지의 비율을 높이기 위한 기반을 마련하고 있습니다. 특히, 동아시아 국가들인 한국과 일본은 태양광과 풍력 에너지의 비중을 확대하기 위해 다양한 정책을 추진하고 있으며, 이는 결과적으로 전력 시스템의 안정성과 지속 가능성을 높이는 데 기여하고 있습니다. 재생에너지가 중앙집중형 시스템을 대체하고 점진적으로 분산형으로 전환됨에 따라, 전력 시장의 운용 방식 역시 VPP와 같은 기술의 도입을 통해 유연성을 확보해야 할 필요성이 제기되고 있습니다. VPP는 이러한 전환 과정에서 중추적인 역할을 수행할 수 있는 기술로 여겨지고 있으며, 재생에너지의 효율적인 활용과 금융적 성과를 도출할 수 있는 기반이 될 것입니다.

• 2-3. VPP가 대안으로서 갖는 의미

• VPP는 전력 시장에서 간헐성 문제를 해결하기 위한 혁신적인 솔루션으로 떠오르고 있습니다. VPP는 여러 분산 에너지원과 에너지 저장 시스템(ESS)을 통합하여 전력망에 안정적이고 유연한 자원을 제공합니다. 이러한 시스템은 소비자에게는 에너지 비용 절감 효과를 제공할 뿐만 아니라, 전력망 운영자에게는 더 나은 예측과 관리 능력을 부여합니다. 특히 VPP를 통해 수요 반응 프로그램(DR)과 결합하면 전력망의 안정성을 더욱 높일 수 있습니다. 이와 같은 맥락에서 VPP는 단순한 기술적 발전을 넘어, 정책적 지원과 함께 전력 시스템의 근본적인 변화를 촉진할 수 있는 중요한 역할을 수행할 것입니다. 또한, 이러한 VPP의 발전은 정부의 재생에너지 정책과 맞물려 전력 시장의 구조적 안전성을 강화하는 데 기여할 것으로 기대됩니다.

3. 미국 VPP 시장 현황 분석

• 3-1. VPP 시장 규모 및 성장 전망

• 2022년 미국 가상 발전소(VPP) 시장 규모는 약 4억 9, 317만 달러로 추산되었으며, 향후 예측 기간 동안 연평균 성장률(CAGR)은 약 29.19%에 이를 것으로 기대됩니다. 이러한 성장은 태양광 패널과 배터리 등 소규모 에너지원의 효율적인 통합 및 관리에 대한 수요 증가와 밀접한 관련이 있습니다.

• 미국 전력망 내의 재생 가능 에너지원의 사용이 증가하고 있어, VPP는 이러한 자원들을 통합하여 간헐적인 전력 공급 문제를 해결하는 중요한 역할을 하고 있습니다. 특히, 태양광과 풍력 발전소의 증가로 인해, 전력망의 안정성을 높이기 위한 솔루션으로 VPP의 중요성이 더욱 강조되고 있습니다.

• VPP는 참가자가 스스로 생산한 전력을 거래할 수 있게 하여 grid에서 피크 수요를 지원하고, 동시에 소비자의 안정적이고 유연한 전력 이용을 가능하게 합니다. 또한, VPP를 통해 에너지를 덜 사용하는 경우 보상을 받을 수 있는 수요 반응 프로그램이 활성화되어, 전체 전력망의 효율성을 증진시키고 있습니다.

• 3-2. 주요 사업자 및 비즈니스 모델

• 미국 VPP 시장에서는 여러 주요 기업들이 활동하고 있으며, 이들은 각각 다양한 비즈니스 모델을 기반으로 시장에 진입하고 있습니다. 대표적인 기업으로는 테슬라(Tesla), ABB, 그리고 GE 등이 있습니다. 이들 기업은 분산형 에너지 자원을 더 효율적으로 관리하기 위해 혁신적인 기술과 솔루션을 제공하고 있습니다.

• 가장 보편적인 비즈니스 모델 중 하나는 수요 반응 프로그램입니다. 이 모델은 소비자가 피크 시간대에 전력 소비를 줄이는 대신, 이에 대한 경제적 인센티브를 제공합니다. 이를 통해 VPP는 전력망의 안정성을 높이고, 사용자에게도 혜택을 제공하는 방식으로 작동됩니다.

• 또한, VPP는 태양광 패널 및 배터리 저장 시스템과의 통합 모델도 마련하고 있습니다. 이러한 모델은 소규모 전력 생성자들이 생성한 전력을 합쳐 공용 전력망에 공급함으로써, 전체적인 전력 시스템의 효율성을 높이는 데 기여합니다. 이 과정에서는 참여자들이 발생한 수익을 적절히 보상받을 수 있는 체계가 마련되어야 합니다.

• 3-3. CAGR과 시장 점유율

• 미국 VPP 시장의 성장률을 나타내는 CAGR은 29.19%로, 이는 상당한 성장을 예고합니다. VPP 시장의 주요 성장 동력으로는 재생 가능 에너지원의 증가, 전력망의 안정성 향상, 그리고 소비자 권한 부여 등이 있습니다.

• 각 주별로 VPP의 시장 점유율 또한 차이가 나타나고 있습니다. 캘리포니아주는 전체 VPP 시장에서 25% 이상의 점유율을 차지하고 있으며, 그 다음으로 뉴욕과 텍사스가 주요 시장으로 부각되고 있습니다. 캘리포니아에서는 여러 정부 정책과 이니셔티브가 VPP 성장에 기여하여, 다양한 프로젝트가 활성화되고 있는 상황입니다.

• VPP의 발전은 소비자와 기업이 모두 혜택을 볼 수 있는 구조를 창출하고 있으며, 이는 전체 에너지 시장의 효율성을 높이는 중요한 기여가 될 것입니다. 지속적인 기술 혁신과 정책적 지원이 시장의 성장에 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.

4. 호주 VPP 시장 현황 및 특징

• 4-1. 호주의 정책적 지원

• 호주는 VPP(가상 발전소) 시장의 성장을 지원하기 위해 다양한 정책적 노력을 기울이고 있습니다. 특히, 정부는 재생 가능 에너지의 비율 확대와 관련된 정책을 강화하여 VPP의 도입을 촉진하고 있습니다. 이러한 정책은 분산 에너지 자원(DER)과 에너지 저장 시스템(ESS)의 통합을 통해 전력망의 효율성을 두배로 높이는 데 기여하고 있습니다.

• 예를 들어, 호주 정부는 VPP 모델의 도입을 위해 초기 투자에 대한 보조금 지원, 세금 감면 및 규제 완화를 통해 환경을 조성하고 있으며, 이는 VPP 사업자들이 안정적으로 서비스를 제공할 수 있도록 하는 기반이 되고 있습니다. 또한, VPP가 지역 사회의 에너지 자립도를 높일 수 있도록 지역주민 참여 프로그램을 운영하는 사례도 있습니다.

• 4-2. 호주 시장 내 VPP의 역할

• 호주에서 VPP는 에너지 효율성 증대 및 전력망의 안정성을 강화하는 데 중요한 역할을 하고 있습니다. VPP는 다수의 소규모 재생에너지원과 에너지 저장소를 통합하여 단일 전력 공급원처럼 동작하게 함으로써, 전력망 안정성에 기여합니다. 이러한 방식은 태양광과 풍력 등 간헐적인 재생에너지의 안정적인 공급을 가능하게 합니다.

• 특히 호주의 재생 에너지원의 증가로 인해, VPP는 소비자와 생산자 간의 경계를 허물고 에너지 시장의 유연성을 높이고 있습니다. 따라서 가계와 기업들은 VPP를 통해 자가 소비를 통해 얻는 경제적 이익을 누릴 수 있으며, 이는 전력망의 운영비 절감 및 에너지 비용 감소로 이어집니다.

• 4-3. 비즈니스 모델 및 사례

• 호주 VPP 시장의 주요 비즈니스 모델은 크게 3가지로 나눌 수 있습니다. 첫째, 소비자가 보유한 소규모 재생에너지를 활용하여 VPP에 참여하는 모델입니다. 이를 통해 소비자는 자가 생산한 에너지를 판매하거나 에너지 소비를 줄이는 방식으로 추가 수익을 창출할 수 있습니다.

• 둘째, 기업 간 협력 모델로, 대규모 산업 고객과의 협동을 통해 VPP를 운영하는 방식입니다. 통상적으로 이러한 모델에서는 기업이 VPP의 관리 및 운영을 맡아 전력시장에 참여하고, 자체적으로 필요한 에너지를 관리하며 시장에서의 경쟁력을 가져가는 구조입니다.

• 셋째, VPP 솔루션 제공 모델입니다. 이 모델에서는 VPP 기술을 개발하거나 운영하는 기업들이 서비스 자격을 갖춰 경쟁적으로 시장에 진입합니다. 예를 들면, Tesla와 AGL은 가정용 에너지 저장 시스템을 활용하여 VPP 솔루션을 제공하며, 이를 통해 고객에게 맞춤형 에너지 서비스를 제안하고 있다.

• 이러한 다양한 비즈니스 모델들은 호주 VPP 시장의 탄탄한 성장을 지원하고 있으며, 규제 및 정책적 환경에 맞춰 더욱 확장될 것으로 기대됩니다.

5. VPP 사업자의 주요 비즈니스 모델

• 5-1. 수요 반응 프로그램의 수익 구조

• 수요 반응 프로그램(Demand Response, DR)은 VPP(가상 발전소) 사업자가 시장에서 수익을 창출하는 중요한 요소 중 하나입니다. 이 프로그램은 전력 소비자가 전력 수요를 조정하는 데 참여하도록 유도하여, 전력망의 안정성을 높이고 공급 과잉 또는 부족 상황에서의 피크 전력 수요를 관리하는 방식으로 운영됩니다. 소비자가 요청에 따라 특정 시간대에 전력 소비를 줄이거나 전환할 경우, 그에 대한 보상을 받게 됩니다. 이는 전력 가격이 높은 피크 수요 시간대에 전력을 절약하도록 유도함으로써, 전력망 운영자에게도 유리하며 비용이 덜 드는 대안으로 작용합니다.

• 수요 반응 프로그램의 수익 구조는 주로 예방적 관리와 피크 시간 동안 비용 절감을 통해 형성됩니다. 예를 들어, VPP 사업자는 DR 프로그램을 통해 소비자가 전력 사용량을 줄이면, 그로 인해 절감된 전력 비용의 일부를 참여자에게 배분합니다. 이러한 보상 모델은 참여자들에게 경제적 인센티브를 제공하여 수요 응답 활동에 자발적으로 참여하게 합니다. 이와 같은 수익 구조는 소비자와 VPP 사업자 간의 상호 이익 관계를 형성하며, 결과적으로 전력망의 안정성과 효율성을 높이는 데 기여합니다.

• 5-2. 재생에너지 및 ESS 통합 모델

• 재생 에너지와 에너지 저장 시스템(ESS)의 통합 모델은 VPP의 핵심 비즈니스 모델 중 하나입니다. VPP 사업자는 태양광 패널, 풍력 발전기, 배터리 저장 장치와 같은 분산형 자원을 통합하여 한 곳에서 관리할 수 있는 플랫폼을 제공합니다. 이 통합 모델은 에너지 생산과 저장을 효율적으로 조절하여 전력망에 안정적으로 공급할 수 있게 합니다.

• 재생 에너지는 일반적으로 간헐적이기 때문에, VPP는 ESS를 통해 이러한 변화하는 전력 수요에 대응합니다. ESS는 재생 에너지원에서 발생한 전력을 저장하여 필요할 때 방출할 수 있도록 합니다. 이는 전력망의 유연성을 극대화하고, 재생 에너지 자원의 활용도를 높여줍니다. 또한, 재생 에너지를 기반으로 한 VPP 통합 모델은 유틸리티 회사에게 과도한 발전소 건설 비용을 줄이는 데 기여하며, 탄소 배출량 감소에도 큰 역할을 합니다. 이러한 방식은 환경적 문제와 경제적 효율성을 동시에 고려한 모델로 자리잡고 있습니다.

• 5-3. 소규모 설비 참여자 보상 시스템

• VPP 사업에서 소규모 설비 참여자를 위한 보상 시스템은 VPP의 성공적인 운영을 위해 필수적입니다. 이러한 시스템은 개인 소비자 또는 소규모 기업이 소유한 분산형 에너지 자원(DER)의 참여를 촉진합니다. 보상 시스템은 참여자가 생산한 전력이나 저장된 전력을 전력망에 공급하는 대가로 금전적인 인센티브를 제공합니다.

• 소규모 설비 참여자들은 종종 과거에는 중요한 역할을 하지 못했던 전력 시장에 발을 들여놓을 수 있게 됩니다. 이들은 전력 공급이 필요한 시점에 보조 전력을 제공하거나, 정전 상황에서 비상 전력을 공급함으로써 추가 수익을 창출할 수 있습니다. 이렇게 다양한 소규모 참여자들이 생태계에 참여하도록 유도하는 보상 시스템은 VPP의 전반적인 안정성과 신뢰성을 높이는 데 기여합니다. 시스템이 활성화되면서, 분산 전력 시스템이 통합된 전체적인 VPP 운영 모델의 경쟁력도 함께 증가하게 됩니다.

6. 기술 및 산업 동향

• 6-1. VPP를 위한 최신 기술

• 가상발전소(VPP)는 최신 기술의 발전으로 인해 그 가능성이 더욱 확장되고 있습니다. VPP는 소규모의 분산 자원을 통합하여 하나의 가상 발전소처럼 운영하는 시스템으로, ICT(정보통신기술)와 자동제어 기술을 기반으로 하고 있습니다. 이러한 기술들은 다양한 에너지 자원을 클라우드 기반 플랫폼으로 연결하여 실시간으로 제어하고, 전력 수요와 공급의 변동에 적극적으로 대응할 수 있도록 합니다. 특히, 머신러닝과 인공지능 기술을 적용하여 전력 수요 예측 및 최적의 전력 공급 전략을 수립할 수 있는 능력이 향상되고 있습니다. 또한, 블록체인 기술의 도입으로 거래의 투명성과 안전성을 보장하며, 분산 에너지 자원의 운영 및 관리가 편리해지고 있습니다.

• 6-2. ESS와 전기차의 통합

• Energy Storage System(ESS)과 전기차(electric vehicle, EV)의 통합은 VPP 운영에 있어 핵심 요소로 자리잡고 있습니다. ESS는 전력을 저장하고, 필요시 이를 방출하여 전력망의 안정성을 높이는 역할을 합니다. 특히 전기차는 대량의 배터리를 이용해 에너지를 저장할 수 있어 V2G(Vehicle-to-Grid) 시스템을 통해 전력망에 에너지를 공급하는 데 기여할 수 있습니다. 이러한 시스템은 전기차가 충전된 상태에서 전력을 방출하여 피크 수요를 줄이고, 전력공급의 안정성을 높이는 데 중요한 역할을 할 수 있습니다. 미국에서는 전기차 배터리의 용량이 2030년까지 약 540GWh 증가할 것으로 예상되며, 이는 VPP의 용량 확대에 크게 기여할 것으로 보입니다.

• 6-3. 글로벌 에너지 산업의 변화

• 글로벌 에너지 산업은 최근 몇 년 간 획기적인 변화를 겪고 있으며, 이는 VPP의 발전에도 큰 영향을 미치고 있습니다. 재생에너지의 비율이 높아지고, 에너지 효율성에 대한 요구가 증가하면서 VPP는 보다 중요한 역할을 하게 되었습니다. 예를 들어, 독일은 2050년까지 탄소중립을 목표로 하며, VPP 운영을 통해 재생에너지의 통합을 적극적으로 추진하고 있습니다. 미국 또한 2030년까지 80~160GW 규모의 VPP를 구축하겠다는 목표를 설정하고, 이를 통해 전력망의 용량을 안정적으로 수확하고 비용을 절감할 수 있다고 발표하였습니다. 이러한 변화들은 에너지 정책과 시장 구조의 재편성으로 이어질 것이며, 미래의 전력망은 더욱 스마트하고 유연한 형태로 발전할 것입니다.

결론

• 현재 VPP는 미국과 호주 전력 시장에서 재생에너지의 효율적 관리 및 전력망 안정성을 강화하는 핵심 요소로 자리잡고 있습니다. 여러 소규모 에너지 자원과 에너지 저장 시스템의 통합을 통해, VPP는 전력 수급의 간헐성을 해결하기 위한 혁신적인 대안으로 떠오르고 있습니다. VPP의 기여는 단순히 기술적인 발전을 넘어, 소비자에게도 실질적인 경제적 혜택을 부여하며 전력 시장의 구조적 안전성을 강화하는데 큰 역할을 할 것입니다.

• 향후 VPP의 발전은 더욱 가속화될 것이며, 이는 다양한 정책적 지원과 사업자들의 참여를 통해 이루어질 것으로 예상됩니다. 2050 탄소중립 목표와 같은 국제적인 과제가 부각되면서, VPP의 중요성은 더욱 커질 것이며, 이를 통해 에너지 전환이 보다 원활하게 진행될 것입니다. 따라서 정책 입안자와 기업들은 VPP 모델을 긍정적으로 평가하고, 이를 기반으로 한 혁신적인 전략을 개발하는 것이 필요합니다.

• 마지막으로, VPP의 발전과 함께 글로벌 에너지 시장의 패러다임 변화에 대한 관심이 집중되고 있으며, 이는 전력망의 미래를 더욱 스마트하고 유연한 형태로 이끌고 갈 것입니다. VPP는 이러한 변화를 주도하며 지속 가능한 에너지 시스템의 실현에 기여할 것으로 기대됩니다.

용어집

• 가상 발전소(VPP) [기술]: 여러 소규모 에너지 저장 장치와 발전소를 통합하여 하나의 네트워크처럼 운영함으로써 전력망의 효율성과 안정성을 높이는 혁신적인 시스템.

• 전력망의 간헐성 문제 [문제]: 재생에너지원의 발전량이 기후 조건에 따라 크게 변동하여 전력 공급의 일관성과 신뢰성을 보장하지 못하는 문제.

• 수요 반응 프로그램(DR) [비즈니스 모델]: 소비자가 특정 시간대에 전력 소비를 줄이면 경제적 인센티브를 제공하여 전력망의 안정성을 높이는 프로그램.

• 에너지 저장 시스템(ESS) [기술]: 전력을 저장하고 필요할 때 방출하여 전력망의 안정성을 증대시키는 시스템.

• 분산형 에너지 자원(DER) [기술]: 소규모 지역에서 생산되는 재생 에너지원으로, 전력망의 안정성과 유연성을 높이는 데 기여하는 자원.

• CAGR(연평균 성장률) [경제 지표]: 한 기간 동안 투자, 수익 등의 변화 비율을 평균한 것으로, 시장 성장 속도를 나타내는 지표.

• 태양광 패널 [기술]: 햇빛을 변환하여 전기를 생성하는 장치로, 재생 가능 에너지의 중요한 구성 요소.

• 풍력 발전기 [기술]: 바람의 힘을 전기 에너지로 변환하는 장치로, 재생 가능 에너지의 또 다른 중요한 부분.

• V2G(Vehicle-to-Grid) [기술]: 전기차가 충전 중 저장한 전력을 전력망에 공급하여 전력망의 안정성을 높이는 시스템.

• 정전 상황 [사건]: 전력 공급이 중단된 상태로, VPP가 긴급 전력을 제공할 수 있는 상황.

출처 문서

• 2023년 미국과 호주의 VPP(가상 발전소) 시장 분석 및 주요 비즈니스 모델go-public-report-ko-bb1ac60f-0beb-4335-86af-4ab610049f71-0-0
• 미국 가상 발전소(VPP) 시장 규모, 점유율 | 2030년 보고서https://www.fortunebusinessinsights.com/ko/u-s-virtual-power-plant-market-109146
• 글로벌 에너지신사업의 주요 사업모델 및 동향http://www.keaj.kr/news/articleView.html?idxno=5349
• 분산화의 바람과 함께 등장한 VPPhttps://renewableenergyfollowers.org/4490