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Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers

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Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers

KIIEE Vol. 34, No. 10, p.36-44

ISSN (print) :

1229-4691

ISSN (online) :

2287-5034

Received : 7 August 2020Revised : 11 August 2020Accepted : 18 September 2020

DOI :

http://dx.doi.org/10.5207/JIEIE.2020.34.10.036

SMP와 REC 가격 변동 시나리오에 따른 사업자 관점에서 태양광 발전 사업의 경제성 평가 및 민감도 분석

Economic Evaluation and Sensitivity Analysis of Solar PV Generation Business from the Perspective of Solar PV Generation Owners according to Fluctuation Scenarios of SMP and the Price of REC

문찬호 (Chan-Ho Moon) ¹ 권보성 (Bo-Sung Kwon) ² 우수화 (Su-Hwa Woo) ³ 배동진 (Dong-Jin Bae) ³ 송경빈 (Kyung-Bin Song) ^†

(Master degree, Dept. of Electrical Engineering, Soongsil University, Korea)
(Ph.D Course, Dept. of Electrical Engineering, Soongsil University, Korea)
(Master degree, Dept. of Electrical Engineering, Soongsil University, Korea)

^†Professor, Dept. of Electrical Engineering, Soongsil University, Korea, Tel：02-820-0648, E-mail: kbsong@ssu.ac.kr

License :

This work was supported by the Korean Federation of Science and Technology Societies(KOFST) Grant funded by the Korean Government.(www.kiiee.or.kr).

Abstract

South Korea is seeking to promote the supply of renewable energy through its 3020 renewable energy policy. Renewable Energy Portfolio Standard(RPS) is a system that grants electricity suppliers with a mandatory supply of renewable energy in order to promote the supply of renewable energy, and supply of renewable energy is certificated by issuing Renewable Energy Certificate(REC). The solar PV generation business is long-term business and owners make profits such as System Marginal Price(SMP) and REC through solar PV generation. It is necessary to consider the fluctuation of SMP and the price of REC in order to determine the feasibility of solar PV generation business from the perspective of the owners. Therefore, the economic evaluation of solar PV generation business from the perspective of the owners is conducted applying price fluctuation scenarios of SMP and the price of REC. Through the economic evaluation of solar PV generation business, the owners decides whether to implement the business and the policy maker can decide the appropriate policy direction.

Key words

Renewable Energy, Solar PV, System Marginal Price, Renewable Energy Certificate

1. 서 론

재생에너지에 대한 관심이 고조되고 있으며 국내에서는 재생에너지 3020 이행 계획을 통해 재생에너지의 비중을 높이고 있다. 태양광의 경우 국내 재생에너지 중 높은 설비용량 비율을 차지하고 있으며 매년 보급 용량이 증가하고 있다^(1-³⁾.

신재생에너지 공급 의무화 제도(RPS, Renewable Energy Portfolio Standard)는 일정 규모 이상의 발전설비를 보유한 발전사업자들에게 총 발전량의 일부를 재생에너지원으로 공급하도록 의무화한 제도다. 재생에너지원으로 전력을 공급하였을 경우 신재생에너지 공급 인증서(REC, Renewable Energy Certificate)를 발급받으며 태양광 발전 사업자는 REC 판매를 통해 수익을 창출한다. 따라서 REC 가격은 태양광 발전 사업자의 수익을 결정하는 중요한 요인이다. 하지만 현재 국내의 REC 가격은 하락하고 있으며, 이로 인해 사업의 타당성이 떨어질 수 있다. 지속적인 REC 가격 하락으로 인한 사업자 수의 감소를 막기 위해서는 REC 가격 변동에 대한 정책 대안이 마련되어야 한다^(4-⁷⁾.

태양광 발전 사업의 경제성 평가는 사업의 타당성을 판단하기 위한 과정으로 사업자는 경제성 평가 결과에 따라 사업의 시행 여부를 판단한다. 또한, 태양광 발전 사업의 경제성 평가는 정부의 정책 수립을 위한 방향성을 제시한다. 정부는 경제성 평가 결과에 따른 사업자 수의 변화를 예측하고 이를 정책에 반영하여 사업이 지속될 수 있도록 하고 재생에너지 보급 활성화에 기여할 수 있다.

사업자 관점에서 태양광 발전 사업의 경제성 평가는 건설비와 연간 운전 유지비를 포함한 비용과 전력 시장 수익인 계통한계가격(SMP, System Marginal Price)과 REC 가격을 추정하여 진행된다. 태양광 발전 사업은 장기 사업으로 SMP와 REC 가격에 따른 수익의 예측이 중요하지만 기존 문헌들은 SMP와 REC 가격 변동을 체계적으로 고려하지 않고 경제성 평가를 진행하였으며, 이는 장기적 사업의 관점에서 사업의 타당성에 대한 신뢰도가 떨어질 수 있다^(2,^3,^8-¹⁰⁾. 따라서 SMP와 REC 가격 변동 시나리오를 적용하여 사업자 관점에서 태양광 발전 사업의 경제성 평가를 진행하고 민감도를 분석한다.

2. 태양광 발전 사업의 경제성 평가

태양광 발전 사업은 SMP와 REC 가격 변동에 따라 경제성 평가 결과가 다르게 나타난다. 따라서 SMP와 REC 가격 변동에 따른 시나리오를 설정하고, 이를 반영하여 경제성 평가를 진행한다. 사업자 관점에서 태양광 발전 사업의 경제성 평가 절차는 그림 1과 같다. 태양광 발전 사업에 필요한 비용과 사업 기간 중 얻을 수 있는 수익에 대한 요인들을 분석한다. 또한 태양광 발전 사업은 장기간 사업이기 때문에 수익에 대한 변화를 예측하기 어려우므로 수익 요소에 대한 변동 시나리오를 설정한다. 설정된 시나리오를 적용하여 화폐의 시간 가치를 고려한 현재 가치화 과정을 거쳐 비용 및 수익을 추정한다. 추정된 비용과 수익을 경제성 평가 기법에 적용하여 경제성 평가를 진행하고 시나리오에 따른 민감도를 분석한다⁽¹¹⁾.

Fig. 1. The economic evaluation process of solar PV generation business

3. 태양광 발전 사업의 경제성 평가 절차에 따른 고려사항

3.1 태양광 발전기의 수명 및 이용률

태양광 발전기의 수명은 사업 기간을 결정하며 사업 기간 내의 비용 및 수익 산출을 위해 고려해야 한다. 표 1은 여러 문헌들이 사용하는 태양광 발전기의 수명이다^(12-¹⁷⁾.

Table 1. The lifetime of solar PV generators

출처	태양광발전 수명
참고문헌 ⁽¹³⁾	20년
참고문헌 ⁽¹⁴⁾	25년
참고문헌 ⁽¹⁵⁾	25년
참고문헌 ⁽¹⁶⁾	25년
참고문헌 ⁽¹⁷⁾	30년

태양광 발전 이용률은 수익을 예측하기 위한 중요한 요소다. 일반적으로 태양광 발전의 연 평균 이용률은 15 %이며 발전기의 효율 및 연간 일사 시간에 따라 변한다⁽¹⁸⁾.

3.2 태양광 발전 사업의 비용 요소

태양광 발전 사업을 시작하기 위해서는 태양광 모듈, 인버터, 기타 계통 연계 장치 등을 포함한 초기 건설비용이 필요하다. 표 2는 용량별 태양광 발전 건설비다. 설비 용량 1 MW 이하의 태양광 발전 건설비 단가는 2,274 천원/kW, 설비 용량 1 MW부터 3 MW까지의 건설비 단가는 1,493 천원/kW이다⁽¹⁹⁾.

Table 2. The construction cost of solar PV generation business

출처

용량

단가

(천원/kW)

비고

참고 문헌

⁽¹⁹⁾

1 MW 이하

2,274

9가지 사례 평균

1 MW ∼

3 MW

1,493

11가지 사례 평균

태양광 발전 사업은 여러 기기 및 장치들의 점검을 위한 운전 유지비용이 발생한다. 표 3은 여러 문헌들이 사용하는 태양광 발전 사업의 연간 운전 유지비다. 연간 운전 유지비는 초기 건설비의 0.5 %에서 1.5 %이다 ^(13-^15,^18,²⁰⁾.

Table 3. The operation and maintenance cost of solar PV generation business

출처	태양광 연간 운전 유지비
참고문헌⁽¹³⁾	초기 건설비의 1 %
참고문헌⁽¹⁴⁾	초기 건설비의 1 %
참고문헌⁽¹⁵⁾	초기 건설비의 1 %
참고문헌⁽¹⁸⁾	초기 건설비의 1.5 %
참고문헌⁽²⁰⁾	초기 건설비 1 % (소규모) 초기 건설비 0.5 % (대규모)

에너지 저장장치(ESS, Energy Storage System)는 기상에 따른 출력의 변동이 큰 태양광을 보조하여 계통안정성을 유지시킬 수 있는 기술 중 한가지다. 정부는 ESS를 장려하기 위해 태양광 발전 사업자에게 ESS를 연계시킬 경우 높은 REC 가중치를 부여한다. 태양광 발전 설비에 ESS를 연계시킬 경우 10시부터 16시에 충전된 전력량 중 10시부터 16시 이외의 시간에 방전된 전력량에 대해서 높은 REC 가중치를 부여한다.

표 4는 ESS 연계에 따른 비용이다. 일반적으로 ESS의 수명은 10년에서 15년, 배터리 용량은 계통의 안정성을 고려하였을 때 설비용량의 10 %이다. 연간 운전 유지비는 설치비용의 2.5 %에서 3 %이다. 설치비용은 리튬이온 배터리를 이용하였을 때 1 kW(PCS)/1 kWh(배터리) 기준으로 단가가 1,320 천원/kWh에서 5,800 천원/kWh이다^(4,^12,^21-²³⁾.

Table 4. The cost of ESS connected with solar PV generation system

항목	값
수명	10년 ∼ 15년
용량	태양광 설비용량의 10 %
운전 유지비	초기 설치비의 2.5 % ∼ 3 %(연간)
설치비용 (PCS 및 배터리 포함)	1,320 천원/kWh ∼ 5,800 천원/kWh

3.3 태양광 발전 사업의 수익 요소 변동성을 고려한 시나리오 설정

SMP는 국내전력시장가격으로 태양광 발전사업자 관점에서는 태양광 발전으로 생산된 전력을 판매하여 얻는 수익 요인이다. 그림 2는 2001년부터 2019년까지의 연 평균 SMP를 나타낸다. 2001년부터 2012년까지는 증가하는 추세를 보였으나, 그 이후 다시 감소하여 2016년부터는 큰 변화가 없는 것을 알 수 있다. 그림 3은 2020년 6월 시점으로부터 최근 24개월의 SMP와 2020년 1월 시점으로부터 최근 24개월의 두바이 유가를 나타낸다. 유가의 변화에 따라 SMP의 변화가 유사하게 나타난 것을 확인할 수 있다⁽⁵⁾.

Fig. 2. Annual average SMP from 2001 to 2019(5)

Fig. 3. The fluctuation trend of SMP and the price of Dubai oil(5)

REC는 SMP와 더불어 태양광 발전 사업자의 수익 요인이다. REC는 재생 에너지로 전력을 공급하였음을 증명하는 인증서로 시장을 통해 거래된다. 그림 4는 2012년부터 2019년까지의 연평균 REC 가격을 나타낸다. 2012년부터 2015년까지의 REC 가격은 지속적으로 감소하다가 2016년에 가격이 상승하였으나, 2016년 이후부터는 지속적으로 감소하는 추세가 나타나는 것을 확인할 수 있다. REC 가격 하락의 원인은 그림 5를 통해 확인할 수 있다. 그림 5는 2012년부터 2019년까지의 REC 발급량과 의무 공급량을 나타낸다. 2016년 이후 REC 발급량이 의무 공급량을 초과하기 시작하였으며, 이에 따라 가격이 하락하였다^(5,⁷⁾.

Fig. 4. Annual average the price of REC from 2012 to 2019(5)

Fig. 5. Annual the amount of REC issuance and the amount of mandatory supply from 2012 to 2019(5)

태양광 발전 사업은 장기 사업으로 타당성을 판단하기 위해서 주 수입원인 SMP와 REC 가격에 대한 예측이 중요하다. SMP와 REC 가격은 시기에 따라 변동성이 크게 나타나며 장기적 예측이 어렵다. 따라서 SMP와 REC 가격 변동 시나리오를 설정하여 태양광 발전 사업의 경제성 평가에 적용한다. SMP와 REC 가격의 상승, 하락, 유지 3 가지 경우를 모두 고려하여 시나리오를 설정 한다.

SMP와 REC 가격 변동은 가격의 상승, 하락, 유지 3가지 경우를 모두 고려할 경우 총 8 가지의 경우로 나타난다. 시나리오는 SMP와 REC 가격이 두 가지 모두 상승, 유지, 하락의 3 가지 경우만을 고려한다. SMP와 REC 가격 변동이 다르게 나타나는 5 가지 경우는 가격이 두 가지 모두 상승, 유지, 하락하는 3 가지 경우의 결과를 통해 중간 값으로 예측할 수 있기 때문에 고려하지 않는다.

그림 6은 시나리오에 적용되는 SMP와 REC 가격 변동을 나타낸다. 시나리오 설정을 위해 SMP와 REC 가격 변동이 없는 기준 가격을 설정한다. 시나리오 1은 SMP와 REC 가격이 매년 증가하는 경우를 가정한다. 시나리오 2는 SMP와 REC 가격이 시나리오 1보다는 적게 증가하는 경우를 가정한다. 시나리오 4는 SMP와 REC 가격이 감소하는 경우를 가정한다. 시나리오 3은 SMP와 REC 가격이 시나리오 4보다는 적게 감소하는 경우를 가정한다.

Fig. 6. Fluctuation of SMP and the price of REC applied to the scenarios

3.4 시나리오에 따른 태양광 발전 사업의 비용 및 수익 추정

태양광 발전 사업의 비용 요소는 건설비, 연간 운전 유지비, ESS 연계 비용으로 구성된다. 건설비는 사업 초기 비용으로 화폐의 시간 가치를 고려할 필요성이 없지만, 연간 운전 유지비의 경우 시간의 흐름에 따라 화폐의 가치가 변하기 때문에 현재가치화 과정을 포함하여 비용을 산출한다. ESS 연계 비용의 경우 초기 설치비용은 화폐의 시간 가치를 고려할 필요성이 없지만, 사업기간 내 수명주기마다 발생하는 재설치 비용과 연간 운전 유지비에 대해서는 화폐의 시간 가치를 고려한다. 식 (1)은 태양광 발전 사업의 총 비용이다.

(1)

\begin{align*} \cos t_{PV,\: N}=(I nstall_{PV,\: i=0}+\sum_{i=1}^{N}\dfrac{OM_{PV,\: i}}{(1+r)^{i}})\\ +(\sum_{i=0}^{N^{'}}\dfrac{I nstall_{ESS,\: k\times i}}{(1+r)^{k\times i}}+\sum_{i=1}^{N}\dfrac{OM_{ESS,\: i}}{(1+r)^{i}}) \end{align*}

여기서, $N$은 태양광 발전 사업 기간(년), $\cos t_{PV,\:N}$은 $N$년 동안의 태양광 발전 사업의 총 비용, $I nstall_{PV,\: i=0}$은 태양광 발전 사업 초기 건설비, $OM_{PV,\: i}$는 태양광 발전 사업 운전 유지비, $r$은 할인율, $i$는 사업기간으로부터 시점(년), $k$는 ESS 수명, $I nstall_{ESS,\: k\times i}$는 $k\times i$시점(년)의 ESS 설치비용, $N^{'}=QUOTIENT(N,\:k)$, $OM_{ESS,\: i}$는 ESS의 운전 유지비를 의미한다.

(단, $QUOTIENT(N,\:k)$은 $\dfrac{N}{k}$의 몫을 반환한다.)

태양광 발전 사업의 수익은 연간 SMP와 REC 가격 및 태양광 발전량에 따라 결정된다. 식 (2)는 태양광 발전 사업의 총 수익이다.

(2)

$Benef_{PV,\: N}=PV_{C apac y}\times 8760$ $\times(\sum_{i=0}^{N}UR_{i}\times(1-d)^{i}$ $\times\dfrac{SMP_{i}+REC_{i}\times[(1-\alpha)+REC_{W}\times\alpha]}{(1+r)^{i}})$

여기서, $N$은 태양광 발전 사업 기간(년), $Benef_{PV,\: N}$은 $N$년 동안의 태양광 발전 사업의 총 수익, $r$은 할인율, $i$는 사업기간으로부터 시점(년), $UR_{i}$는 $i$시점의 태양광 발전 이용률, $d$는 태양광 발전 효율 저하, $SMP_{i}$는 $i$시점의 SMP, $REC_{i}$는 $i$시점의 REC 가격, $REC_{W}$는 ESS 연계에 대한 REC 가중치, $\alpha$는 연간 전체 발전량 중 ESS 가중치를 적용받는 발전량의 비율이다.

3.5 태양광 발전 사업의 경제성 평가 및 민감도 분석

경제성 평가는 사업의 비용과 편익을 산출하여 비교 분석함으로써 사업의 타당성을 추정하는 과정이다. 편익비용비율(B/C Ratio, Benefit-Cost Ratio)은 화폐의 시간 가치를 고려하여 비용과 편익을 환산하고, 환산된 편익을 환산된 비용으로 나눈 것이다. 일반적으로 편익비용비율이 1보다 클 경우 비용을 환수하지만, 국가적 관점에서의 공공사업의 경우 공적 자본의 흐름을 고려하였을 때 편익비용비율 1.1 이상에서 확실하게 사업의 타당성을 인정받는다⁽²⁴⁾. 마찬가지로 개인 사업자 관점에서는 금리, 불확실성을 고려하여 편익비용 비율 1.05 이상에서 사업의 타당성이 있다고 판단할 수 있다.

태양광 발전사업의 경제성 평가는 편익비용비율 기법을 통해 진행된다. 식 (3)은 태양광 발전 사업의 총 비용 및 수익을 이용한 편익비용비율 산출 식이다.

(3)

$B/C Ratio_{PV,\:N}=\dfrac{Benef_{PV,\: N}}{\cos t_{PV,\: N}}$

여기서, $B/C Ratio_{PV,\:N}$은 사업기간 $N$년 동안의 태양광 발전 사업 총 비용 및 수익을 이용하여 산출된 편익비용비율 값, $Benef_{PV,\: N}$은 사업기간 $N$년 동안의 태양광 발전 사업의 총 수익, $\cos t_{PV,\: N}$은 사업기간 $N$년 동안의 태양광 발전 사업의 총 비용이다.

경제성 평가는 미래의 값을 추정하는 과정으로 미래의 비용 및 수익 예측에 대한 불확실성이 존재한다. 특히 태양광 발전 사업의 경우는 장기간 사업으로 단기간에 진행되는 타 사업에 비해 불확실성이 더욱 크다. 따라서 태양광 발전 사업의 불확실성을 고려하여 민감도 분석을 진행한다. 태양광 발전 사업에서의 수익 요소인 SMP와 REC 가격 변동 시나리오를 적용하여 민감도를 분석한다.

4. 사례 연구

사업자 관점에서 태양광 발전 사업의 수익 및 비용 요소, SMP와 REC가격 변동 시나리오를 적용하여 경제성 평가 및 민감도 분석을 진행한다. 사업자 관점에서 태양광 발전 사업의 경제성 평가 대상은 국내의 가장 많은 용량인 100 kW 태양광과 1 MW 태양광이다⁽¹²⁾. 할인율은 참고문헌 ⁽²⁴⁾를 참고하여 4.5 %를 적용하고 수명은 25년으로 선정한다. 태양광 발전 사업의 경제성 평가를 위한 비용은 표 5와 같다. 건설비의 경우 참고문헌 ⁽¹⁹⁾를 참고하여 100 kW 태양광은 2,274 천원/kW를 적용하고 1 MW 태양광은 1,493 천원/kW를 적용한다. 연간 운전 유지비의 경우 100 kW 태양광은 초기 투자비의 1 %, 1 MW 태양광은 0.5 %로 설정한다⁽²⁰⁾. 또한, ESS를 연계할 경우와 하지 않을 경우 두 가지 모두 고려한다. ESS 연계 시 수명을 고려하여 사업 기간 동안 한번 교체하는 것으로 설정한다. ESS 용량은 전체 태양광 발전 설비용량의 10 %를 가정하고, 설치비용은 1 kW(PCS)/1 kWh(배터리) 기준으로 1,320 천원/kWh, 연간 운전 유지비는 초기 설치비용의 3 %를 적용한다^(4,^11,^21-²³⁾.

Table 5. The cost of solar PV generation business for economic evaluation

용량	항목		총 비용(천원)
100 kW	건설비		227,400
	운전유지비(1 %)		33,719
	ESS	설치비	20,983
		운전유지비	5,871
1 MW	건설비		1,493,000
	운전유지비(0.5 %)		110,692
	ESS	설치비	209,835
		운전유지비	58,719

태양광 발전 사업의 수익 계산을 위한 가정 사항들은 표 6과 같다. 연평균 태양광 발전 이용률은 15 %로 가정하고, 발전 효율은 매년 0.8 %씩 저감된다고 가정한다⁽¹⁸⁾. ESS를 접속하지 않는 경우는 100 kW 태양광은 자가발전용 설비를 통해 전력을 거래하는 경우, 1 MW 태양광은 일반부지에 설치하는 경우를 가정하여 REC 가중치 1.0을 적용하고, ESS를 접속하는 경우는 REC 가중치 4.0을 적용한다⁽⁴⁾.

Table 6. Assumption for calculating the profits of solar PV generation business

연평균 이용률

발전 효율 저감

REC 가중치

15 %

연간 0.8 %

1.0 (ESS 미설치)

4.0 (ESS 설치)

표 7은 경제성 평가에 적용하기 위한 SMP와 REC 가격 변동 시나리오다. 시나리오에 적용할 SMP와 REC 가격 변동 비율은 SMP는 최근 19년, REC 가격은 최근 8년의 추세를 반영한다. 그림 2와 그림 4를 통해 산출된 연속된 두 연도의 가격 변동 비율은 SMP는 연평균 14.6 %, REC 가격은 연평균 24 %이다. SMP와 REC 가격은 상승, 유지, 하락의 3가지 가능성이 존재하므로 시나리오에 적용되는 변동 비율은 연속된 두 연도의 가격 변동 비율의 평균값의 33.33 %를 적용한다. 시나리오 1의 경우 SMP는 4.87 %, REC 가격은 8 %가 매년 증가한다고 가정하고, 시나리오 2의 경우 시나리오 1의 절반 비율만 매년 증가한다고 가정한다. 시나리오 4의 경우 SMP는 4.87 %, REC 가격은 8 %가 매년 감소한다고 가정하고, 시나리오 3의 경우 시나리오 4의 절반 비율만 매년 감소한다고 가정한다. 이 때, 기준가격은 SMP는 최근 3년 평균 가격, REC 가격은 2020년 6월 평균 가격을 적용한다⁽²⁴⁾.

Table 7. Fluctuation scenarios of SMP and the price of REC for economic evaluation of solar PV generation business

	기준 가격	시나리오	연간 가격 변화
			SMP	REC
S M P	최근 3년 평균 (87.8 원/kWh)	시나리오 1	4.87 % 증가	8 % 증가
		시나리오 2	2.43 % 증가	4 % 증가
R E C	2020년 6월 평균 (44.3 원/kWh)	시나리오 3	2.43 % 감소	4 % 감소
		시나리오 4	4.87 % 감소	8 % 감소

태양광 발전사업의 총 비용과 수익 계산을 위한 가정 사항, SMP와 REC 가격 변동 시나리오를 적용하여 경제성 평가를 진행한다. 경제성 평가 방법은 편익비용비율을 이용한다. 그림 7은 100 kW 태양광의 경제성 평가 결과, 그림 8은 1 MW 태양광의 경제성 평가 결과다.

Fig. 7. The result of economic evaluation by scenarios(100 kW Solar PV)

Fig. 8. The result of economic evaluation by scenarios(1 MW Solar PV)

태양광 발전 사업의 경제성 평가 결과는 1 MW 태양광이 100 kW 태양광보다 편익비용비율이 더 높게 나타났다. 100 kW 태양광은 ESS를 연계하였을 때와 연계하지 않았을 때 두 가지 경우 모두 SMP와 REC 가격이 시나리오 1과 시나리오 2에서만 편익비용비율이 1.05 이상으로 경제성이 있는 것으로 나타났다. ESS 연계 여부에 따른 경제성 평가 결과는 연계되지 않은 경우가 연계된 경우보다 전반적으로 편익비용비율이 높게 나타났다. 1 MW 태양광은 ESS를 연계하였을 경우에는 시나리오 1, 시나리오 2와 기준가격일 경우에 편익비용비율이 1.05 이상으로 경제성이 있는 것으로 나타났고 ESS를 연계하지 않았을 경우 시나리오 4를 제외하고는 편익비용비율이 1.05 이상으로 경제성이 있는 것으로 나타났다. ESS 연계 여부에 따른 경제성 평가 결과는 연계되지 않은 경우가 연계된 경우보다 전반적으로 편익비용비율이 높게 나타났다.

시나리오에 따른 민감도는 100 kW 태양광과 1 MW 태양광 모두 시나리오 1과 시나리오 2의 차이가 가장 크게 나타났다. 또한 전반적으로 1 MW 태양광이 100 kW 태양광보다 민감도가 더 크게 나타났고, ESS 연계 여부에 따른 민감도 또한 1 MW 태양광이 100 kW 태양광보다 더 크게 나타났다.

태양광 발전 사업의 건설비는 용량이 클수록 건설비 단가가 낮아지는 경향이 있기 때문에 대용량에서 태양광 발전 사업의 타당성이 더 높게 나타났다. ESS를 연계시킬 경우 높은 REC 가중치를 적용 받지만 높은 ESS 설치비로 인해 태양광 발전 사업의 타당성은 낮아졌다. 따라서 태양광 발전 사업의 타당성을 높이기 위해서는 대용량 태양광 발전 사업의 저렴한 건설비 단가와 높은 REC 가중치를 유지시키고, ESS 설치비용을 감소시켜야 한다. 추가적으로 하락 중인 REC 가격을 고려한 정책 대안이 마련된다면 태양광 발전의 보급 및 확산을 지속시킬 수 있을 것으로 판단된다.

5. 결 론

SMP와 REC 가격 변동 시나리오를 적용하여 사업자 관점에서의 태양광 발전 사업의 경제성 평가를 진행하였다. 경제성 평가 결과 1 MW 태양광이 100 kW 태양광보다 편익비용비율이 더 높게 나타났고, ESS 연계 시 편익비용비율은 100 kW 태양광, 1 MW 태양광 모두 감소하는 것으로 나타났다. 100 kW 태양광과 1 MW 태양광 모두 SMP와 REC 가격이 상승할 경우에는 경제성이 있는 것으로 나타났다. 그러나 100 kW 태양광은 SMP와 REC 가격이 유지되거나 하락할 경우에는 경제성이 없는 것으로 나타났고, 1 MW 태양광은 SMP와 REC 가격이 하락할 경우에는 경제성이 없는 것으로 나타났다. 따라서 사업자 관점에서의 태양광 발전 사업의 타당성을 높이고 태양광 발전의 보급 및 확산을 지속시키기 위해서 정책 당국은 SMP와 REC 가격 변동에 대비한 정책 대안을 준비할 필요가 있다. 또한 대용량 태양광 발전의 저렴한 건설비를 유지하고, ESS 연계에 따른 높은 REC 가중치를 유지시키는 동시에 ESS 설치비용을 줄일 수 있는 정책이 마련된다면 사업자 관점에서의 태양광 발전 사업의 타당성은 더욱 높아질 것으로 기대된다.

Acknowledgements

본 연구는 한국전력공사의 2018년 착수 에너지 거점대학 클러스터 사업에 의해 지원되었습니다.

(과제번호 : R18XA04)

References

Ministry of Trade , 2017, Industry and Energy, The implement plan for 3020 renewable energy policy

Seo M., 2016, Economic Analysis of Alternative Investment (Solar Energy Generation), M. Sc. Thesis, School of Real Estate Studies, Konkuk University

Lee S., 2013, A Study of Economic Feasibility in Solar Photovoltaic Power Generation Business Utilizing idle Space(root of top)of School facilities, M. Sc. Thesis, School of Real Estate Studies, Konkuk University

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Biography

Chan-Ho Moon

He received his B.S. degree in Electrical Engineering from Soongsil University, Seoul, Korea in 2020.

Currently, he is pursuing M.S. degree in Electrical Engineering at Soongsil University, Seoul, Korea.

E-mail : mch9293@naver.com

Bo-Sung Kwon

He received his B.S. degree in Electrical Engineering from Kongju National University, Cheonan, Korea, in 2018.

Currently, he is pursuing Ph.D. degree in Electrical Engineering at Soongsil University, Seoul, Korea.

E-mail : bosung1994@naver.com

Su-Hwa Woo

She received her B.S. degree in Electrical Engineering from Soongsil University, Seoul, Korea in 2020.

Currently, she is pursuing M.S. degree in Electrical Engineering at Soongsil University, Seoul, Korea.

E-mail : shiningpon@naver.com

Dong-Jin Bae

He received his B.S. degree in Electrical Engineering from Soongsil University, Seoul, Korea in 2020.

Currently, he is pursuing M.S. degree in Electrical Engineering at Soongsil University, Seoul, Korea.

E-mail : ehdwls7191@naver.com

Kyung-Bin Song

He received his B.S. and M.S. degrees in Electrical Engineering from Yonsei University, Korea, in 1986 and 1988, respectively.

He received his Ph.D. degree in Electrical Engineering from Texas A&M University, College Station, Texas in 1995.

He is currently a full Professor in Electrical Engineering at Soongsil University, Seoul, Korea.

His research interests include load forecasting, load modeling, power system operation and power system economics.

E-mail : kbsong@ssu.ac.kr

JIEIEJournal of the Korean Institute of Illuminating
and Electrical Installation Engineers

Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers

ISO Journal TitleJ Korean Inst. IIIum. Electr. Install. Eng.

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Economic Evaluation and Sensitivity Analysis of Solar PV Generation Business from the Perspective of Solar PV Generation Owners according to Fluctuation Scenarios of SMP and the Price of REC

Abstract

Key words

1. 서 론

2. 태양광 발전 사업의 경제성 평가

Fig. 1. The economic evaluation process of solar PV generation business

3. 태양광 발전 사업의 경제성 평가 절차에 따른 고려사항

3.1 태양광 발전기의 수명 및 이용률

3.2 태양광 발전 사업의 비용 요소

3.3 태양광 발전 사업의 수익 요소 변동성을 고려한 시나리오 설정

Fig. 2. Annual average SMP from 2001 to 2019(5)

Fig. 3. The fluctuation trend of SMP and the price of Dubai oil(5)

Fig. 4. Annual average the price of REC from 2012 to 2019(5)

Fig. 5. Annual the amount of REC issuance and the amount of mandatory supply from 2012 to 2019(5)

Fig. 6. Fluctuation of SMP and the price of REC applied to the scenarios

3.4 시나리오에 따른 태양광 발전 사업의 비용 및 수익 추정

(1)

(2)

3.5 태양광 발전 사업의 경제성 평가 및 민감도 분석

(3)

4. 사례 연구

Fig. 7. The result of economic evaluation by scenarios(100 kW Solar PV)

Fig. 8. The result of economic evaluation by scenarios(1 MW Solar PV)

5. 결 론

Acknowledgements

References

Biography

Chan-Ho Moon

Bo-Sung Kwon

Su-Hwa Woo

Dong-Jin Bae

Kyung-Bin Song

Article Information (continued)

Key words

JIEIEJournal of the Korean Institute of Illuminatingand Electrical Installation Engineers

Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers

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Economic Evaluation and Sensitivity Analysis of Solar PV Generation Business from the Perspective of Solar PV Generation Owners according to Fluctuation Scenarios of SMP and the Price of REC

Abstract

Key words

1. 서 론

2. 태양광 발전 사업의 경제성 평가

Fig. 1. The economic evaluation process of solar PV generation business

3. 태양광 발전 사업의 경제성 평가 절차에 따른 고려사항

3.1 태양광 발전기의 수명 및 이용률

3.2 태양광 발전 사업의 비용 요소

3.3 태양광 발전 사업의 수익 요소 변동성을 고려한 시나리오 설정

Fig. 2. Annual average SMP from 2001 to 2019(5)

Fig. 3. The fluctuation trend of SMP and the price of Dubai oil(5)

Fig. 4. Annual average the price of REC from 2012 to 2019(5)

Fig. 5. Annual the amount of REC issuance and the amount of mandatory supply from 2012 to 2019(5)

Fig. 6. Fluctuation of SMP and the price of REC applied to the scenarios

3.4 시나리오에 따른 태양광 발전 사업의 비용 및 수익 추정

(1)

(2)

3.5 태양광 발전 사업의 경제성 평가 및 민감도 분석

(3)

4. 사례 연구

Fig. 7. The result of economic evaluation by scenarios(100 kW Solar PV)

Fig. 8. The result of economic evaluation by scenarios(1 MW Solar PV)

5. 결 론

Acknowledgements

References

Biography

Chan-Ho Moon

Bo-Sung Kwon

Su-Hwa Woo

Dong-Jin Bae

Kyung-Bin Song

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