강연자 소개   Speaker profile

<The Role of Transmission System Operator: the director of the energy transition>

The persistent increase in greenhouse gas emissions and their harmful effects on ecosystems highlight that the energy model that fueled the growth of the global economy during the last century is no longer sustainable. A systemic, integrated approach to decarbonization, where demand and supply are matched at the least cost, needs to be adopted.

In seeking to meet the objectives of the Paris agreement, the EU has continuously and promptly updated its energy policy framework, setting increasingly challenging targets for decarbonization and the energy sector must lead the way. Reaching these ambitious goals requires all parts of society to actively work together. In this context, TSOs are the “Directors” of the energy transition.

The power sector is undergoing a major change as it is rapidly shifting from a unidirectional system with a few big power plants and passive consumers to a fragmented and bidirectional system comprising both large-scale and small-scale intermittent renewable generation facilities and thousands or even millions of small, flexible electrical consumption assets.

The core of TSOs activities and responsibilities is to ensure the secure and high-quality delivery of electricity across increasingly interconnected, complex and digitalized transmission grids, while enabling the energy transition by integrating renewable generation and flexibility resources into the energy system.

GO15, the worldwide association of the Very Large Power Grid Operators, can play a fundamental role as it represents more than half of the world’s electricity demand. It has a unique expertise matured by being the association of system operators in charge of the day-by-day operation of complex energy systems, differing from country to country, but all facing the same challenge of transitioning to a decarbonized energy system in the long run.

Complex and innovative tools are needed to face such an unprecedented challenge, including: the expansion and development of new power transmission grids, as well as internal reinforcements; cross-border interconnections; the integration of flexible resources into the system and the associated future design of electricity markets, capacity mechanisms and congestion markets; innovation and the digital transformation of the grid; investments in research and development; encouraging proper and clear regulatory frameworks with simplified permitting processes.

Maximizing the exchange of know-how and best practices at global level on these challenges and the tools needed to face them is GO15’s core mission, as it enables collaboration and cooperation between the biggest system operators worldwide.

Terna is fully engaged in driving and enabling the ecological transition in Italy and in Europe. Terna’s 2021 Ten Year Network Development Plan includes 18 billion € of investments over the next ten years (+25% with respect to previous plan), making it the largest investment plan ever issued. According to Terna's estimates, the implementation of the Network Development Plan will allow to reduce CO2 emissions into the atmosphere by 5.6 million tonnes per year (almost double compared to the previous Plan) and to demolish 4,600 km of obsolete infrastructures.

<급변하는 시장가격과 하이브리드 전원구성>

<Hybrid configuration with rapidly changing market prices>

Commercial interest in renewable-battery hybrid power plants connected to the bulk power system (“hybrids”) is rapidly growing in the United States and globally. Since hybrid power plants’ operational behavior depends on underlying design choices, understanding what configurations of hybrids are likely to be deployed in the near-future is important for bulk power system planners responsible for ensuring overall system reliability and planning the transmission network.

The largest impact in value of hybrid are achieved by better aligning production timing with high wholesale prices that signal times of greatest grid needs. The value of the hybrid with different configuration depends on system-wide renewable penetration. With higher solar penetration, for example, the timing of the highest wholesale prices shifts from summer afternoons to summer evenings, whereas the lowest prices occur midday in non-summer months.

We use historical wholesale market power prices in the seven U.S. organized wholesale power markets to calculate hybrid net values across a wide range of wind and solar hybrid configuration choices to evaluate trends in the commercial development of hybrids and identify factors that may alter those trends. Our analytical results align with current commercial trends of online and proposed hybrid projects, thereby suggesting that the net value framework we employ can be used to understand recent commercial hybrid development activity.

<전력 안보를 위한 전력망 혁신 방안>

탄소중립을 향해 나아가면서도 전력 안보를 확보하는 것은 전력산업에서 놓쳐서는 안 될 사항이다. 우리는 일반적으로 전력 안보를 이야기할 때 자원 공급망의 안정적인 확보, 발전원의 적정한 포트폴리오를 주로 이야기하지만, 민주주의 사회의 고도화로 인하여 발전원 포트폴리오 확보의 전제가 되는 전력망의 확충은 과거에 비해 많이 어려워졌다. 최근에는, 사회적 수용성 문제로 인해서 곳곳에서 전력망의 건설이 지연되고 있으며, 이는 전체 전력수급에도 영향을 미칠만큼 문제가 가시화되고 있다.

이렇듯 전력망은 장기적인 전력 안보의 확보를 위한 아주 중요한 요소이며, 이를 고려하지 않고는 수급계획의 적기 실현을 담보할 수 없다. 또한, 전력망의 확충은 비단 재생에너지 뿐 만 아니라 다른 모든 전원에게도 공통된 문제이다.

다행히도 전력시스템 공학의 비약적인 발전으로 인하여 전통적인 송전선로 건설 없이도 계통문제를 해결할 수 있는 다양한 혁신기술들이 도입되고 있다. 우리나라도 급증하는 에너지수요의 충족과 저탄소 전원의 적기 확충을 위하여 다양한 혁신 솔루션들을 조속히 도입하여야 한다. 본 발표를 통해 이에 대한 사회적 논의가 촉발되기를 고대한다.

<Grid Innovation for Long-term Electricity Security>

It is a crucial thing for power industry to ensure electricity security in the way towards the carbon neutrality goal. In general, we only say about securing supply chains of natural resources or rational generation portfolio, but grid expansion which is a foundation of the rational generation portfolio becomes harder due to the advance of democratic system. Recently, transmission line construction projects are delayed from the social acceptance problem, and it gradually affect the supply and demand plan of the authority.

Grid expansion or reinforcement are important things, and we cannot guarantee the implementation of demand and supply plan in time without them. In addition, it is common problem for every generation, not only for renewable generation.

Fortunately, from the dramatic advances in power system engineering, various innovative technologies appear to replace the traditional grid construction. Korea must apply these innovative solutions to satisfy dramatically increasing electricity demands and to timely connect the low-carbon generation onto the grid. I am expecting this presentation can trigger a social discussion on it.

<에너지 믹스 및 가격 급등에 따른 전력 시장 진화에 대한 연구>

전력시장은 한계가격 이론에 기인하여 비차별적이고 개방적인 접속을 지원하는 효율적인 시장 설계를 채택해오고 있다. 하지만 재생에너지 중심의 에너지 믹스라는 장기적 이슈와 러시아-우크라이나 전쟁에 의한 에너지위기의 단기적 이슈는 이러한 시장 설계에 의문을 가져다 주고 있다. 본 발표에서는 이러한 도전과제에 대처하기 위한 시장설계에 대한 전반적인 논의를 목표로 한다.

<A Discussion on the Evolution of Electricity Markets in Response to Changing Energy Mix and Soaring Prices>

The electricity market has adopted an efficient market design that supports non-discriminatory and open access based on marginal pricing theory. However, the long-term issue of the renewable energy-oriented energy mix and the short-term issue of the energy crisis caused by the Russian invasion of Ukraine war raise questions about the fundamentals of this market design. This presentation aims to provide an overall discussion of market design to address long- and short-term challenges.

<Net Zero Australia>

Net Zero Australia is a partnership between the University of Melbourne, the University of Queensland, Princeton University and international management consultancy Nous Group. The study illustrates net zero pathways that reflect the boundaries of the Australian debate, for both our domestic and export emissions. Our purpose is to help individuals, communities, companies and governments appreciate:

• the scale, complexity and cost of the net zero task
• different ways in which the future could unfold
• how we all might contribute to the required changes
• how unintended consequences might be avoided and negative impacts reduced.

<에너지 안보를 고려한 전원 믹스 구현 방안>

2021년 하반기부터 북해 풍력 이용률 저하 등으로 불안정한 모습을 보였던 유럽의 전력시장은 2022년 러시아의 우크라이나 침공으로 에너지 위기가 본격화되었다. 러시아가 유럽으로의 천연가스 공급을 제한하고 있는 현재에는 EU뿐만 아니라 전 세계의 천연가스 및 전력시장을 패닉 상태에 빠지게 하고 있다. 천연가스 수요의 40%를 러시아에 의존하였던 유럽의 전기요금은 일부 국가에서 10배 정도나 올랐고, 도매전력시장 가격은 MWh당 1,000유로 수준까지 치솟아 개인, 기업과 국민 경제가 거의 파탄에 이르고 있다. 이번 겨울에 에너지 배급제까지 실시할 가능성도 있다고 한다. 결국 유럽은 에너지 안보의 확보 실패가 경제 위기와 심지어 온실가스 감축 실패를 불러일으키고 있다. 에너지원의 90% 이상을 수입하고 있는 우리나라는 천연가스, 석탄, 유류 가격의 급상승으로 대규모 무역수지 적자, 한전의 상반기 14조원 적자로 연결되고 있다. 도매전력시장 가격인 SMP는 최근 250원/kWh을 상회하고 있다. 올해 상반기 천연가스 발전 비중은 28% 수준으로 전력 공급비용 급상승의 주요 요인이다. 따라서, 단기적으로는 70$/mmbtu 수준까지 오른 천연가스 발전 비중을 어떻게 줄일 것인가, 중‧장기적으로는 에너지 안보와 전력공급 비용, 온실가스 감축을 동시에 고려하는 전원 구성 확보 방안을 정립하여야 한다.

본 발표에서는 에너지 위기를 경험하고 있는 유럽의 향후 전력부문 대응 방안, 미국의 에너지 안보 확보 방안 사례를 우선 살펴볼 것이다. 또한, 현재 우리나라 전력 믹스의 에너지 안보와 비용 관점에서의 평가와 함께 향후 에너지 안보, 비용, 환경을 어떻게 체계적으로 전력 믹스에서 고려할 것인가를 함께 논의할 것이다. 더불어 에너지 안보를 고려했을 때의 적정 예비력의 규모에 대하여 토론함과 동시에 해결 방안에 대하여 논의할 것이다.

<Generation Mix Implementation Strategy Considering Energy Security>

The European electricity market showed instability since the second half of 2021 due to the decreased generation from the wind farms. The energy crisis in Europe was ignited when Russia invaded Ukraine. Now the energy crisis has spread to the all of the world due to the soaring price of natural gas. The retail electricity price in some European countries has risen 10 times compared to one year ago and the wholesale price has reached 1,000€/MWh. Furthermore, there can be rationing of energy in this winter. The failure of energy security can arouse the economic crisis as well as environmental problems.

South Korea, which imports more than 90% of its fuel source, suffers the massive trade and KEPCO’s deficits due to sudden rise of LNG, coal, and oil fuel prices. Recently, the wholesale SMP price has reached 250KRW/kWh while the retail price is still at 115KRW/kWh. The main causes of increase in electricity supply cost are from the soared LNG price and the large portion of LNG generation. The short-term strategy for the energy security reinforcement is to reduce the LNG generation dependency in South Korea. For mid- and long-term solutions, we should seek for the proper generation mix considering energy security, electricity supply cost, and environmental impact.

In this presentation, I will discuss the strategy of Europe that is experiencing energy crisis and that of relatively stable USA for energy security reforcement. Also, I will evalute the present Korean generation mix in terms of energy security and electricity supply cost uncertainty. Then, I will suggest how to construct the proper generation mix considering security, cost, and environment in South Korea. Lastly, we will discuss the resource adequacy, i.e., proper capacity reserve margin in the era of energy crisis.

<전력 안보 강화를 위한 전력시장의 혁신과 대응>

러시아의 우크라이나 침공과 미중 갈등 심화로 지정학적 위기가 고조되어 유럽의 에너지 시장에 큰 충격이 나타나고 있으며 그 여파가 한국을 포함한 동아시아 지역에도 영향을 미치고 있다. 특히, 천연가스 위기에서 출발한 에너지 위기는 전력 시장의 위기로 확산되고 있다. 이 발제에서는 에너지 시장의 위기와 에너지 안보 개념을 살펴보고, 그 중에서 전력 안보 강화를 위한 전력시장의 혁신과 대응 방안을 논의한다.

탄소중립과 에너지 전환의 기조 속에서 전력화를 포함한 에너지 시스템의 변화로 인하여, 앞으로 지금까지의 전력 안보 대응 방안만으로는 안정적인 전력 공급 목표를 달성하기 어려울 것으로 전망된다. 이에 본 발표에서는 에너지 안보 논의에서 사용하는 “중단 없는 공급”, “수용할 만한 가격”, “접근성”, “지속가능성”의 네 가지 개념을 바탕으로 지정학적 갈등, 산업 구조 변화, 에너지 전환과 전력화 등의 환경 변화를 고려하여 전력 안보의 개념을 다시 정립한다. 이어 재정립한 개념을 기준으로 전력 안보 강화를 위해 필요한 전력시장 혁신 방안과 대응 전략을 논의한다. 특히, 석탄, 가스, 전력 각 부문이 분리된 역할을 수행하는 체계가 아닌 에너지 시스템 통합 시대의 도래를 고려하여, 전력 인프라 뿐만 아니라 수소를 포함한 연료 공급과 원자재 공급망 까지 아우르는 전력 안보 강화 전략을 다룬다.

<Market Innovation and Strategies to Secure a Stable Electricity Supply>

The European energy market suffers from natural gas shortage due to geopolitical issues, such as the Russian invasion of Ukraine and the conflicts between the U.S. and China. Those issues are also affecting the East Asian energy market, including Korea. The energy crisis from natural gas has been passed on to the electricity market. In this presentation, I handle the definition of energy and electricity security, potential risk factors, countermeasures, and market innovation to secure a stable electricity supply.

The efforts for electricity security so far will not be enough to secure the stability of the future electricity market because of the changes caused by carbon neutrality and energy transition policies. Starting from the four criteria used in the energy security studies―reliable, affordable, accessible, and sustainable―I revisit the definition of electricity security considering geopolitical conflicts, the structural change of industries, energy transition, and electrification. Based on the refined electricity security concept, I present market innovation and strategies to enhance electricity security in Korea. In particular, considering the energy system integration era, which is different from the current source-wise energy system, I suggest a comprehensive electricity security strategy covering fuel supply security (including hydrogen), material supply chain issues as well as power infrastructure.