천연가스 복합발전기 정비비용의 결정요인 분석 :재생에너지 확대의 영향을 중심으로 = Analyzing the determinants of the maintenance costs for natural gas combined cycle power plants with a focus on the impacts of renewable energy expansion

국문 초록 (Abstract)

2012년부터 시행된 Renewable portfolio standard 제도로 인해 국내 재생에너지 발전 설비 비중이 대폭 확대되었고, 그 중 대부분은 변동성이 높은 태양광 발전 설비이다. 이에 대응하여 천연가스 복합발전기의 기동 횟수가 지속적으로 증가하고 있다. 그 점은 천연가스 복합발전기의 정비 비용 증가에도 유의미한 영향을 미칠 것으로 판단된다. 본 연구는 인천에 위치한 특정 천연가스 복합발전소의 2011년부터 2022년까지의 운영실적 자료를 사용하여 발전기 정비비용의 결정요인을 분석하고자 한다. 주요 영향 요인으로 발전기 운전율, 이용률, 기동횟수, 전력계통 수요, 천연가스 발전량 대비 태양광 발전량의 비율이 고려된다. 결정요인 분석을 위해서 문헌에서 널리 활용되고 있는 최소자승법(least squares)이 적용된다. 또한 시계열 자료에서 많이 발생하는 자기상관의 문제를 검정하고 적절하게 처치한다. 분석 결과 발전기 기동횟수와 천연가스 발전량 대비 태양광 발전량의 비율은 천연가스 복합발전기의 정비비용에 양(+)의 영향을 미치는 것으로 나타났다. 특히 재생에너지의 확대가 천연가스 복합발전기의 정비비용 증가에 유의미한 영향을 미치는 것이 확인되었다는 점이 주목할 만하다. 본 연구 결과는 천연가스 복합발전기의 안정적인 전력공급 기여에 대한 합리적인 보상 체계 마련 시 중요한 참고자료로 활용될 수 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The proportion of renewable energy generation facilities in South Korea has increased significantly due to the renewable energy portfolio standard system implemented in 2012. The most installed renewable energy in South Korea is solar power (SP) generation, which is called variable or intermittent renewable energy. In response to the intermittency of SP generation, the number of startups of NG combined cycle power plants has been continuously increasing. This is expected to have a significant impact on the increase in maintenance costs of natural gas (NG) combined cycle plants. This study analyzes the determinants of the maintenance costs using operational performance data from 2011 to 2022 of a specific NG combined cycle power plant located in Incheon. Infleunce factors include generator operation rate, utilization rate, number of starts, power system demand, and the ratio of SP generation to NG power generation. For the analysis, the least squares method, which is widely used in the literature, is applied. In addition, autocorrelation problems that frequently occur in time series data are tested and dealt with appropriately. As a result of the analysis, it was found that the number of the generator starts and the ratio of SP generation to NG power generation had a positive effect on the maintenance cost of the NG combined cycle generator. In particular, it is noteworthy that the increase in SP generation has a significant effect on the increase in maintenance costs of NG combined cycle plants. The results of this study can be used as an importance reference when preparing a reasonable compensation system for the stable power supply contribution of NG cycle plants.

참고문헌 (Reference)

• 1 한국전력공사, "한국전력통계"
• 2 "한국에너지공단 신⬝재생에너지센터"
• 3 김유선, "한국 노동시장의 임금결정요인 : OLS 회귀분석과 분위회귀분석" 19 (19): 1-25, 2009
• 4 신동현 ; 임형우 ; 조하현, "태양광 발전의 그리드 패리티 결정요인 분석 : 126 개국 가정용 태양광을 중심으로" 25 (25): 39-66, 2019
• 5 이용승, "중장기 재생에너지 잉여전력 전망 방법론 개발" 72 (72): 31-38, 2023
• 6 산업통상자원부, "제10차 전력수급기본계획(2022~2036)" 2023
• 7 "전력통계정보시스템"
• 8 이유수, "재생에너지 확대에 따른 전력시장제도의 문제점 및 개선방향" 34-39, 2020
• 9 이정호, "재생에너지 확대에 따른 전력계통운영 기술적 대안" 30-33, 2020
• 10 임동영, "일본 사례로 살펴본 태양광 발전 수용성 확대에 따른 전력계통의 영향 및 문제점분석" 32 (32): 3-11, 2018
• 11 김종완 ; 박상철, "의무할당제도 개선을 통한 신재생에너지 산업의 발전 전략 : 태양광, 풍력에너지중심" 25 (25): 110-123, 2016
• 12 김완수 ; 조하현, "우리나라 전력시스템에 대한 태양광발전 확대의영향과 대응방안 : 계통 및 수급안정성을 중심으로" 27 (27): 2020
• 13 이상림 ; 이지웅 ; 김길환, "에너지전환 정책에 따른 우리나라 중기 발전용 천연가스 수요 전망" 10 (10): 47-54, 2019
• 14 에너지경제연구원, "신재생에너지 보급 확산을 대비한 전력계통 유연성 강화방안 연구" 2017
• 15 이혜정 ; 허성윤 ; 우종률 ; 이철용, "신재생에너지 발전 사업에 대한 국민 및 지역 주민 수용성 비교연구-태양광, 풍력, 바이오 발전을 중심으로" 15 (15): 29-61, 2020
• 16 오세승, "수요반응을 통한 재생에너지 발전제한 완화 기술" 70 (70): 22-27, 2021
• 17 산업통상자원부, "발전소 계획예방정비 시행 기준"
• 18 유승훈, "기업의 R&D 투자 결정요인 분석 : 준모수적 추정법을 적용하여" 6 (6): 279-297, 2003
• 19 문승일, "계통연계형 대용량 에너지 저장장치(ESS)의 활용방안 및 경제성 평가" 44-48, 2013
• 20 한유리, "[해외전력산업동향] 미국 캘리포니아주 덕 커브(Duck Curve)발생 현황과 대응 정책" 35-41, 2018
• 21 Mills, A., "The impact of wind, solar, and other factors on the decline in wholesale power prices in the United States" 283 : 116266-, 2021
• 22 Valentino, L., "System-wide emissions implications of increased wind power penetration" 46 : 4200-4206, 2012
• 23 Schill, W. P., "Start-up costs of thermal power plants in markets with increasing shares of variable renewable generation" 2 : 1-6, 2017
• 24 Gillessen, B., "Natural gas as a bridge to sustainability : Infrastructure expansion regarding energy security and system transition" 251 : 113377-, 2019
• 25 Kydes, A. S., "Impacts of a renewable portfolio generation standard on US energy markets" 35 : 809-814, 2007
• 26 Nasirov, S., "Expansion of renewable energy in Chile : Analysis of the effects on employment" 226 : 120410-, 2021
• 27 Kim, H. J., "Does combined heat and power play the role of a bridge in energy transition? Evidence from a cross-country analysis" 11 (11): 1035-, 2019
• 28 Vannoni, A., "Analysis of the impact of combined cycle in the energy transition" EDP Sciences 312 (312): 2021
• 29 Woollacott, J., "A bridge too far? The role of natural gas electricity generation in US climate policy" 147 : 111867-, 2020