소개
가상 발전소(VPP)는 발전소가 아닙니다. 메타버스의 의미에서 가상이 아니며 전통적인 방식으로 전력을 생산하지도 않습니다. 대신 오케스트레이션을 합니다. 디지털 지휘자가 옥상 태양광으로 구성된 혼란스러운 오케스트라를 지휘한다고 상상해 보세요, 가정용 배터리, 전기차 충전기, HVAC 시스템 및 산업용 부하를 지원합니다. 이것이 바로 VPP입니다. 그리고 이것이 어떻게 수익을 창출하는지 아는 것은 투자자에게만 유용한 것이 아니라 프로슈머, 애그리게이터, 유틸리티, 그리고 에너지 전환에 베팅하는 모든 사람에게 필수적입니다.
왜일까요? 이러한 전환의 지속 여부를 결정하는 것은 이념이 아니라 수익성이기 때문입니다.
200kWh / 215kWh 배터리 상업용 배터리 에너지 저장 시스템
가상 발전소란 무엇이며 어떻게 수익성이 있을까요?
가상 발전소는 소프트웨어를 통해 분산 에너지 자원(DER)을 조정하여 수천 개의 작고 이질적인 자산을 기존 발전소처럼 보이고 작동하지만 더 민첩하게 작동하는 것으로 전환합니다.
중앙 집중식 발전소와 달리 VPP는 활용하는 하드웨어를 소유하지 않습니다. 유연성을 빌리는 것입니다. 전력을 주고받는 순간을 구매합니다. 이것이 핵심 차별화 요소입니다.
수익은 단순한 생성량에서 비롯되는 것이 아닙니다. 수익은 타이밍, 인텔리전스, 시장 접근성에서 비롯됩니다. 가스 피크 발전소가 가동되는 속도보다 더 빠르게 그리드 신호에 대응할 수 있다면 귀사는 가치가 있습니다. 잉여 태양광을 저장했다가 가격이 급등할 때 바로 방출할 수 있다면 금상첨화입니다.
솔직히 저는 예전에는 규모가 수익성의 핵심이라고 생각했습니다. 하지만 지난 몇 년 동안 저는 민첩한 소프트웨어 중심 스타트업이 한 가지를 마스터함으로써 하드웨어 중심 사업자를 능가하는 것을 지켜보았습니다: 유연성 수익화.
2017년 뮌헨의 한 이야기를 들려드리겠습니다. 저는 3,000명의 직원을 관리하는 한 스타트업을 방문하고 있었습니다. 가정용 배터리소유하고 있지 않습니다. 그들은 대부분의 가스 발전소가 발전으로 벌어들이는 것보다 더 많은 수익을 API 액세스를 통해 얻었습니다. 정말 놀라운 일이었습니다.
가상 발전소의 수익 흐름
에너지 차익거래
저점 매수, 고점 매도. 단순하게 들리지만 머신러닝, 예측 분석, 알고리즘 트레이딩을 추가하기 전까지는 그렇습니다. 에너지 차익거래는 기본적으로 가격이 하락할 때 배터리를 충전하고 정점에 도달하면 방전하는 저장 타이밍을 이용하는 것입니다.
배터리가 오전 2시에 $30/MWh로 충전되고 오후 6시에 $120/MWh로 방전된다고 가정해 보겠습니다. 이는 건전한 스프레드입니다. 성능 저하와 왕복 손실을 고려한 순 마진은 보통 15~25% 범위에서 떨어지지만 변동성이 클 때는 급등할 수 있습니다.
2021년 텍사스 동결 기간 동안 오스틴에서 사양을 지원했던 배터리가 하룻밤 만에 3개월치 수익을 올렸던 기억이 납니다. 타이밍이 가장 중요했죠. 하지만 여기 불편한 진실이 있습니다: 차익거래에만 의존할 수 없습니다.. 너무 잔치 아니면 굶주림입니다.
주파수 조정 및 보조 서비스
보조 서비스는 주파수 조정, 전압 제어, 회전 예비력 등 그리드 안정성을 유지하는 지원 기능입니다.
바로 이 부분에서 VPP가 빛을 발합니다. 주파수 조정에서는 밀리초가 중요합니다. 그리드 주파수가 60Hz 이하로 떨어지면 누군가는 신속하게 조치를 취해야 합니다. VPP가 바로 그 역할을 합니다.
테슬라의 남호주 혼스데일 파워 리저브는 배터리의 성능을 입증하는 데 그치지 않고 새로운 기록을 세웠습니다. 첫해에 전력망 조정 비용으로 1억 4천만 달러 이상을 절약하고 자체적으로도 상당한 수익을 올렸습니다.
규제 시장은 ISO/RTO에 따라 다르지만, 빠른 응답을 보장하는 리소스가 지속적으로 더 많은 보상을 받습니다. 4초 이상의 응답을 보장할 수 있는 VPP는? 이들은 수익 기계입니다.
저는 한 그리드 운영자에게 VPP는 금융 트레이더와 같다고 농담한 적이 있는데, 그들은 아무것도 만들지 않고 언제 행동해야 하는지 정확히 알고 있을 뿐이라는 뜻입니다.
수요 대응 프로그램
유틸리티는 다음 기관에 VPP를 지불합니다. not 전원을 사용합니다. 직관적이지 않나요? 수요 반응에 오신 것을 환영합니다.
여름철 피크 기간에 VPP를 활성화하여 500MW의 수요를 줄일 수 있다는 것을 알고 있는 전력회사는 상당한 금액을 지불할 것입니다. ISO 뉴잉글랜드, PJM, CAISO는 모두 이에 대한 용량 지불을 제공합니다.
예를 들어, 내셔널 그리드는 냉각기를 끄거나 조명을 어둡게 하면 기업에게 비용을 지불하는 상업 및 산업 수요 대응 프로그램을 운영합니다. 애그리게이터는 이러한 행동을 예측 가능한 자산으로 전환합니다.
몇 년 전 매사추세츠의 한 식품 보관 회사에 자문을 제공한 적이 있습니다. 실제 운영보다 30분 동안 냉동고를 꺼서 더 많은 돈을 벌었습니다. 미친 짓인가요? 아니요, 스마트 그리드 경제학입니다.
용량 시장 참여
용량 시장은 피크 수요 기간 동안 가용성을 보장하기 위해 에너지 자원에 비용을 지불하는 메커니즘입니다. 단순히 공급하는 것이 아니라 대기하는 대가로 돈을 받는다고 생각하면 됩니다.
이것은 약속에 관한 것입니다. 내년 여름 피크 시간대에 10MW를 약속할 수 있나요? 그렇다면 용량 시장에 오신 것을 환영합니다.
FERC 명령 2222는 DER이 참여할 수 있는 문을 열었습니다. 그 전에는 용량 시장이 대기업의 영역이었습니다.
이를 그리드 보험이라고 생각하세요. 여러분은 단순히 배달을 하기 위해 돈을 받는 것이 아니라 이용 가능하기 위해 돈을 받는 것입니다. 지루한 돈이지만 지루한 것이 에너지가 됩니다.
DSO 또는 TSO를 위한 그리드 서비스
배전 시스템 운영자(DSO)와 송전 시스템 운영자(TSO)는 전압 제어, 혼잡 완화 및 기타 국지적인 문제에 대한 도움이 필요합니다. 특히 지리적으로 분산된 자산을 보유한 VPP는 이러한 서비스를 제공할 수 있습니다.
때로는 고정 서비스 계약을 통해 돈이 들어오는 경우도 있습니다. 다른 경우에는 경매를 통해 유입되기도 합니다.
2020년에 저는 덴마크의 한 지자체 VPP가 여러 지역에 걸쳐 HVAC 부하를 라우팅하는 것만으로 전력망 지원 수익을 얻는 것을 지켜보았습니다. IT 네트워크의 부하 분산에 대한 에너지 버전이었습니다.
비즈니스 모델 및 이해관계자 누가 어떻게 돈을 버는가
애그리게이터
이들은 꼭두각시 주인입니다. 애그리게이터는 성과 수수료, 수요 반응 보상금, 소프트웨어 라이선스를 통해 수익을 얻습니다. AutoGrid와 Next Kraftwerke와 같은 플랫폼은 시장 유동성 + 머신 러닝 = 실제 수익이라는 것을 보여주었습니다.
솔직히 일부 애그리게이터는 미화된 중개자에 불과합니다. 하지만 가장 좋은 애그리게이터는 투명성과 공유 이점을 제공합니다.
자산 소유자(프로슈머, C&I 사용자, 배터리 투자자)
지붕에 태양광이 있나요? 차고에 배터리가 있나요? 여러분은 VPP의 원재료입니다.
자산 소유자는 일반적으로 고정 지급금(정해진 월 수수료) 또는 수익 분배금(애그리게이터가 벌어들인 수익의 일정 비율)을 받습니다.
캘리포니아에서 Tesla Powerwall을 지역 VPP에 참여시켜 월 $40의 수익을 올리는 한 주택 소유주를 만났습니다. 그 분의 ROI 기간은? 5년이 조금 안 됩니다. 이는 대부분의 뮤추얼 펀드를 능가합니다.
유틸리티 및 에너지 소매업체
전력회사는 피크 시간대를 줄이고 인프라를 연기함으로써 큰 비용을 절감할 수 있습니다. 새로운 변전소를 건설하는 대신 1,000명의 고객을 VPP에 등록합니다.
일부는 자체 프로그램을 운영하기도 합니다. 그린 마운틴 파워는 눈에 띄는 사례입니다. 이 회사의 가정용 배터리 VPP는 수백만 달러의 전송 비용을 절감하는 데 도움이 되었습니다.
또한 고객 충성도도 확보할 수 있습니다. 사람들이 솔루션의 일부라고 느낄 때 고객 충성도가 높아집니다.
이들은 주로 협동조합이나 지방 자치 단체에서 운영하는 풀뿌리 단체입니다.
버몬트와 독일의 일부 지역에서는 이웃들이 마치 디지털 축사를 모으는 것처럼 자산을 모으는 것을 보았습니다. 수익은 크지 않지만 회복탄력성 측면에서 얻을 수 있는 이득은 값진 것이죠.
사례 연구: 수익성 있는 가상 발전소
테슬라 가상 발전소(호주 및 캘리포니아)
그리드 지원으로 인한 수익과 더불어 고객은 소매 전기료를 절약할 수 있습니다. 남호주에서는 Tesla VPP를 통해 규제 비용을 $40만 달러 이상 절감했습니다.
캘리포니아의 버전은 롤링 블랙아웃을 방지하는 데 도움이 됩니다. 이 모델은 효과가 있으며 확대되고 있습니다.
다음 크래프트베르케(독일)
바이오가스, 태양광, 풍력, 배터리 등 10,000개 이상의 분산형 유닛이 있습니다. 이 플랫폼은 에너지, 보조 및 용량 시장에서 거래됩니다.
이들은 '네트워크 유틸리티'가 어떤 모습일 수 있는지 개척했습니다.
그린 마운틴 파워(미국 버몬트주)
고객이 직접 설치하는 배터리 VPP는 화려하지는 않지만 효과적입니다.
ISO-NE 피크 시간대에 저장된 전력을 사용함으로써 높은 송전 요금을 피할 수 있습니다. 규제 절감 효과가 주요 ROI인 드문 사례입니다.
실패하거나 제한된 배포에서 얻은 교훈
일부 VPP는 실패합니다. 규제가 잘못 조정되어 많은 사람들이 죽습니다. 불충분한 DER 밀도 또는 잘못된 예측으로 인해 실패하는 경우도 있습니다.
플로리다의 VPP에 대한 컨설팅을 진행한 적이 있습니다. 아름다운 인터페이스. 끔찍한 경제성. 왜 그럴까요? 변동성 없음 = 차익거래 없음. 교훈을 얻었습니다.
VPP의 재무 아키텍처: 자금 흐름 방식
돈을 추적하세요. ISO가 애그리게이터에게 지불합니다. 애그리게이터는 일정 비율을 가져갑니다. 나머지는 자산 소유자에게 돌아갑니다.
비용에는 소프트웨어(디스패치 엔진, 예측 도구), 네트워크 요금(보안 통신, 지연 시간 최적화), 하드웨어 O&M 및 규정 준수가 포함됩니다.
투명성이 가장 중요합니다. 저는 항상 고객들에게 자금의 출처와 변동 이유를 사용자에게 보여주라고 조언합니다.
향후 VPP 수익성을 높이는 요소
세 단어입니다: 데이터, 정책, 전기차.
AI와 예측 분석은 무서울 정도로 발전하고 있습니다. 여기에 스마트 인버터, 실시간 원격 측정, IoT 포화도를 결합하면 육감적인 유연한 자산을 확보할 수 있습니다.
FERC 2222 및 EU 청정 에너지 패키지와 같은 정책으로 장벽이 허물어지고 있습니다. 시장이 열리고 있습니다. 게이트키퍼는 약화되고 있습니다.
전기차와 가정용 배터리는 잠자는 거인입니다. 참여 플랫폼이 성숙해짐에 따라 Ford F-150 Lightning은 주행보다 주차로 더 많은 수익을 올릴 수 있습니다.
솔직히 5년 후에는 가장 수익성이 높은 VPP가 바퀴를 기반으로 구축될 것이라고 생각합니다.
결론
가상 발전소는 공상 과학 소설의 꿈이 아니라 유연성을 비용으로 전환하는 실용적이고 확장 가능한 재무 모델입니다.
수익원은 다층적이고 탄력적이며 점점 더 민주화되고 있습니다. 자산 소유자이든, 낡은 애그리게이터이든, 미래 지향적인 유틸리티이든, 지금이 바로 이 기회를 활용할 때입니다.
전력망에는 더 이상 전력만 필요한 것이 아니기 때문입니다. 타이밍, 민첩성, 인텔리전스가 필요합니다. VPP는 이 세 가지를 모두 제공하며 이에 대한 대가로 높은 보수를 받습니다.
자주 묻는 질문
가상 발전소는 보조금 없이도 수익성이 있나요?
예, 변동성이 크거나 보조 서비스 시장에서는 그렇습니다. 하지만 보조금은 규모를 가속화합니다.
소규모 배터리 소유자는 VPP를 통해 얼마를 벌 수 있나요?
시장 및 프로그램 유형에 따라 월 $10~$50입니다.
VPP 수익은 참가자들 간에 어떻게 분배되나요?
일반적으로 성과 기반 수익 배분 모델이지만, 월 고정 지급을 제공하는 모델도 있습니다.
ROI 측면에서 VPP와 마이크로그리드의 차이점은 무엇인가요?
마이크로그리드는 복원력에 우선순위를 두고, VPP는 수익에 우선순위를 둡니다. VPP는 종종 더 빠른 투자 회수를 제공합니다.
기업이나 커뮤니티가 자체적으로 VPP를 구축할 수 있나요?
특히 턴키 플랫폼의 경우 더욱 그렇습니다. 데이터 액세스, 규정 준수, 비즈니스 사례가 필요합니다.