기본적인 에너지 공급 Side 원칙
1) 중장기 수요를 고려한 공급가능량을 예상
2) 공급 가능량을 충족 시킬 수 있는 공급 설비 용량을 결정
3) 설비 도입을 위한 여러 투자 방안 중 의사결정하여 투자 집행
4) 설비 구축이 완료되면 설비 가동/운영함
5) 기존 설비들과 총합적으로 그때 그때 수요(부하)에 대응해서 설비 가동/정지 및 운영 (공급할 물량을 생산)
I. Economics of Electricity Supply 전력공급에대한경제적의사결정
- 전력 수요에 대응 -> 가동할 발전기 및 발전량 결정 (Operation 운영– 단기적관점 의사결정)
1) 전력시스템의 기본 컨셉
- 부하대응발전기: 첨두/ 중간/ 기저 발전기
- 부하지속곡선(the load duration curve): 시간대에 따라 Load를 나열한 곡선으로, 해당 곡선의 10~20% 시간만 차지하는 부하는 첨두부하(Peak Load), 90% 이상인 부하는 기저부하 (Base load), 그 사이에 있는 것은 중간부하(Imtermediate Load)로 보고 발전기 구성하는데 참고함
- 전력시스템부하율: 평균 대비 최대 부하의 괴리도
- 설비이용률: 해당 발전기의 가동률
위와 같이 전기는 필수적인 인프라 성격이고, 동시에 맞춰 공급해야하므로 필요할 때 언제든 공급가능해야함
따라서, 연중 첨두부하가 상대적으로 높으면, 빠르게 대응할 수 있는 댕으 발전기 비중을 높여야함 (시스템 부하율)
그런데, 이러한 첨두부하 대응 가능 발전기를 항시 가동하는 것은 경제적이지 못하므로, 설비 가동율은 매우 떨어짐 (설비 이용률)
따라서 요구되는 부하에 맞춰서 경제적인 의사결정이 필요
System Load Factor & Capacity Factor
시스템 부하율 (System Load Factor) : 최대부하 대비 평균 부하 비율 (상대값), 동일한 평균 부하에서 최대부하가 높아질 수록 그만큼 부하 간극이 커지며, 시스템 부하율이 낮을 수록 첨두부하의 비중이 그만큼 커지게 됨 / 시스템 부하율이 높을 수록 기저발전의 비정이 그만큼 높아지게 됨
설비 이용률 (Capacity Factors) : 일정 기간에서의 발전설비의 효율적인 이용 정도를 나타내는 수치임, 설비 이용률이 올라간다? 그만큼 발전기가 가동을 자주, 많이하여 부하에 꾸준히 대응한다는 이야기임 (보통 기저발전을 이야기할 때 많이 언급되며, 보통 첨두부하는 이용률을 논할 때 그 수치가 낮을 수 밖에 없으니 보통 비판 기사에 자주 등장함)
2) 전력(발전) 운영전략의기본: 단기적인관점(일일, 시간별)
- 수요 - 공급 량이 맞아야하고, 경제적인 이유에서 모든 발전기를 다 돌릴 순 없으며, 수요를 충족시킬 수 있는 발전기만 돌림
Merit Order Dispatch (경쟁우선순위, 급전순위)
- 주어진 시간에 전기생산을 할 경우 대응이 가능한 발전기 중 가장 한계 비용(운영, Marginal Price)이 적게 들어가는 발전기 순으로 순차적으로 결정 함. 결정된 발전기들 중에서 가장 한계 비용이 높은 발전기에서 Cut-off
- 전력 수요 변동에 따라 발전기의 출력을 경제적이고, 안정적으로 조정하는 행위 (발전비용이 최소화되도록)
발전량및발전기결정에있어서의기타 고려사항
: Capacity Reserve 예비율/ Repairing and Maintenance 정비일정
그 외 기타 제약 조건
Unit constraints (발전기레벨에서의제약조건):
▪ Maximum capacity, Minimum load, Minimum amount of time to return online (minimum down time)
▪ Ramp rate (증감발률, affecting loading patterns of each plant), Starting-up costs, Shut-down cost
System Constraints (계통레벨에서의제약조건):
▪ Meeting the load demand at all times
▪ Maintaining a healthy reserve to face any emergency arising out of unforeseen loss of generating plant capacity
▪ Meeting certain environmental conditions on environmental regulation
▪ The transmission line capacity constraint (security reasons)
II. Economic Analysis of Energy Investment 에너지투자에 대한 경제성분석
1) 에너지프로젝트의 주요 특징 :
자본 집약적(capatal intensiveness), 특화된 설비자산(Asset specificity), 긴 내용연수(Long-life of assets), 긴 리드타임(Long gestation period), 대규모 (Big size)
2) 경제성분석(CBA, Cost-Benefit Analysis) 방법
(1) Regardless of TIME (화폐 시간가치 고려 X)
(1)-1. Payback period (페이백기간)
Payback Period = number of years to recover initial costs
프로젝트의 내부 현금 흐름 생성을 통해 초기 투자를 상각하는 데 필요한 시간을 제공합니다.
(장점) 더 짧은 회수 기간을 파악 가능, 투자자의 자금을 빠르게 회수할 수 있으므로 이러한 프로젝트가 선호됩니다.
(단점) 하지만 현금 흐름 분배에는 주의를 기울이지 않고 회수 기간을 초과한 현금 흐름은 무시합니다.
(1)-2. Averaged Rate of Returns (평균 수익률)
Net profit per year as a ratio of initial investment
ARR=연간 순이익/초기 투자비
(예: 프로젝트가 $10,000의 투자로 연간 $1,200의 이익을 낸다면 수익률은 12%가 됩니다.) 일반적으로 이해되는 정보를 제공하는 간단한 방법 하지만 이는 일반적으로 프로젝트의 상업적 수익성에 초점을 맞추므로 주로 사회적 혜택을 제공하는 프로젝트에는 덜 유용할 수 있습니다.
(2) TIME based (화폐의 시간가치를고려한DCF)
(2)- 1. NPV (순현재가치법, Net Present Value)
다양한 시점에서 발생하는 모든 편익 및 비용 스트림을 현재 가치로 환산 및 이를 집계하여 프로젝트의 편익 및 비용의 전체 가치를 구하는 것, 프로젝트 순위 지정 및 의사 결정에 널리 사용됩니다.
*여기서 할인율은 최소요구수익율(MARR, Minimum Attractive Rate of Return)을 적용
(2)- 1. NPV 의 다양한 변형
- B/C 비용 편익 비율 :
- NPC 순현재원가
[중요] NPV 방식으로의 투자 대안 비교:문제점
- 각 투자안의 투자금액 및 투자 후 운영기간(Horizon Period)이 상이할 수 있음
- 이 경우, NPV로 했을 때 경제적 의사결정을 오도할 수 있음
- 그렇다면 동일 조건으로 비교 가능한 방법은? Levelization 연간 평준화 AW (Annual Worth)를 이용
[중요2] LCOE (Levelised Cost of Energy)
- 균등화발전원가는 발전설비 투자 및 운영기간에 발생한 모든 비용을 감안하여 책정한 단위 전력량 당 발전원가
(2)- 2. IRR (Internal Rate of Returns)
- 내부 수익율은 NPV를 0을 만드는 할인율의 값을 찾는 것 (Cost = Benefit)으로,
- 즉 자신의 최소요구수익률 (MARR)을 모르더라도, 여러 비교 투자대안들 중에서 우열을 가릴 수 있음
- 엑셀에서 NPV 계산시 주의
엑셀 함수 중 NPV는 말 그대로 순현재가치(현가)만을 계산하는 함수임
따라서 0년차 개념이 없고, 초기 값 반영시 바로 1년차 기준으로 할인율을 적용함
따라서, 초기 투자비 반영시 NPV 함수에 넣지 말고, 별도로 빼줘야함