신재생에너지 공급의무화제도의 후생효과에 관한 연구 - KDI 한국개발연구원 - 연구 - 보고서
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정책연구시리즈 신재생에너지 공급의무화제도의 후생효과에 관한 연구 2018.12.31

표지

Series No. 2018-17

정책연구시리즈 신재생에너지 공급의무화제도의 후생효과에 관한 연구 #시장구조 #환경 및 에너지 #정부예산

2018.12.31

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    김현석 공공투자정책실장
국문요약
본 연구에서는 ‘신재생에너지 공급의무화제도(Renewable Portfolio Standard: RPS) 강화를 통해 재생에너지 발전비중을 2030년까지 20% 이상으로 높이려는 정책목표’(재생에너지 3020)와 각종 대안 정책들의 후생효과에 대해 살펴본다. 이를 위해 국내 사업용 전력공급시장에 초점을 두고 부분균형모형을 상정한다. 특히 공급인증서(Renewable Energy Certificate: REC) 거래 및 에너지 정산과 같은 전력시장의 구조적 특징들을 축약적으로 반영한다. 경쟁시장에서의 차익거래를 활용해 REC 가격의 주요 가치를 규정하는 시장균형조건을 도출한다. 또한 재생에너지 발전 부문의 기술진보에 영향을 줄 수 있는 R&D 투자와 학습효과를 고려한다.
모형의 시점은 ‘재생에너지 기술개발 관련 지식이 누적되는 1기’와 ‘누적된 지식으로 인해 기술개발이 실현된 2기’로 구성된다. 이때 1기 및 2기가 ‘현 상황’ 및 ‘재생에너지 3020 이행계획이 반영된 상황’을 대표한다고 가정한다. 2016년 원시자료를 토대로 1기의 대표 수치를 구성하고, 「제8차 전력수급기본계획」 예측치를 활용해 2기의 대표 수치를 구성한다. 이후 각 기의 주요 균형값들이 원시자료 및 예측치를 모사하도록 모수들을 설정한다.

총 6개의 시나리오에 대해 모의실험을 수행한다. RPS의 강화를 통해 2기 재생에너지 발전비중 20%를 달성하는 ‘기준시나리오’와, 1기와 2기에 별다른 재생에너지 확대 정책이 없는 ‘RPS 폐지 시나리오’를 고려한다. 또한 RPS 강화 이전 2기 의무공급비율 목표하의 ‘과거 RPS 시나리오’와 사회후생을 최대화하는 2기 의무공급비율하의 ‘최적 RPS 시나리오’도 분석한다. 추가적으로, RPS 대신 1기와 2기에 ‘재생에너지 보조금’이 운영되는 경우와 기준점 대비 2기 ‘원전 규모 축소’ 상황을 검토한다.

분석 결과, 기준시나리오의 경우에 1기 대비 2기의 소매전력가격은 4.1% 하락하는 것으로 나타났고, 2기 REC 가격이 0보다 크게 도출됨에 따라 재생에너지 발전비용의 절감에도 불구하고 2기에 RPS가 구속력을 가지는 것으로 나타났다. 2기의 RPS 의무공급비율 강화는 1기의 재생에너지 R&D 투자 확대를 야기하고, 결국 2기의 재생에너지 발전비용 절감 효과를 높이는 것으로 분석되었다. 기준시나리오의 경우에 기술개발 및 학습효과로 인해 태양광 발전비용은 1기 대비 2기에 24.7% 절감되고, 풍력의 경우 17.3% 절감되는 것으로 파악되었다.

상대적인 사회후생 수준을 비교했을 때, RPS 폐지 시나리오 대비 기준시나리오의 사회후생이 더 높은 것으로 나타났다. 구체적으로 RPS 부재 시 대비 RPS 도입은 소매시장의 전력가격 상승을 초래해 소비자잉여를 낮춤에도 불구하고 비재생에너지 발전량의 축소를 통한 환경외부비용의 감소로 인해 전체 후생은 증가하는 것으로 분석되었다. 과거 의무공급비율하의 시나리오와 비교했을 때도 기준시나리오의 후생수준이 더 높았고, 기준시나리오에서 2기 의무공급비율을 더 높일 경우에도 후생이 증대될 여지가 있는 것으로 나타났다. 시나리오별 후생효과 순위는 민감도 분석하에서도 계속해서 유지되었다.

RPS를 도입하는 대신 RPS하 REC만큼의 재생에너지 생산보조금을 지급하는 경우에 RPS하 재생에너지 발전량 수준을 동일하게 달성할 수 있으며, RPS 도입에 비해 소매전력가격 상승효과가 낮은 것으로 확인됐다. 하지만 높은 재정부담으로 인해 후생 총합 측면에서 RPS보다 열위에 있는 것으로 나타났다. 한편, 기준시나리오에서 원전 규모를 5% 줄이게 되면 원전사고위험 대응비용을 줄일 수 있으나, 석탄발전 및 가스발전의 증대에 따른 환경외부비용 증가까지 고려했을 때 기준시나리오보다 전체 후생이 감소하는 것으로 분석됐다.
영문요약
This study evaluates the policy goal of ‘renewable energy 3020’, raising the proportion of renewable power generation to more than 20% by 2030 through staged strengthening of the Renewable Portfolio Standard (RPS), compared to other alternative policies. The analysis focuses on the business-purposed power supply that is subject to the RPS, where self-consumption generation in households is excluded. We propose a tractable equilibrium model that provides a structural representation of Korea’s electricity market, including its energy settlement system and renewable energy certificate (REC) transaction system. Arbitrage conditions are used to define the core value of REC prices to identify relevant competitive equilibrium conditions. The model considers R&D investment and learning effects that may affect the development of renewable energy technologies.

In the model, two periods are considered: ‘the period in which knowledge related to renewable energy technology development accumulates’ and the ‘period in which technology development is realized due to accumulated knowledge’. The model is parameterized to represent the current situation as the first period and the future situation, in which the renewable energy 3020 is implemented, as the second period. The 2016 raw data and forecasts in the 8th Basic Plan for Long-term Electricity Supply and Demand (2017~2031), respectively, are used as representative figures for each period. The model is then simulated for alternative scenarios such as renewable energy 3020 (baseline scenario), repeal of RPS, previously planned RPS, optimal RPS, production subsidy, and nuclear power reduction under RPS.

The result shows that in the baseline scenario the retail electricity price is dropped by 4.1% in the second period relative to the first period. Also, in the second period the REC price is hugely reduced but greater than 0, meaning that the RPS is still binding. Strengthening the RPS in the second period leads to the expansion of R&D investment in the first period, thereby contributing the reduction of renewable generation costs in the second period. In consequence of learning-by-doing and technological innovation, in the baseline scenario the second-period generation cost of solar power is reduced by 24.7% and that of wind power is reduced by 17.3%.

As to the welfare effects, it turns out that the baseline scenario yields a higher welfare level than the RPS abolition scenario. Specifically, compared to the case of its absence, the introduction of RPS increases the retail electricity price in both periods. At the same time, the overall welfare, despite the reduction of consumer surplus, is improved because environmental externality costs are reduced owing to shrunk nonrenewable power generation. The baseline scenario has a higher welfare level relative to the scenario of past RPS schedule, and the welfare can be further enhanced from the baseline scenario by additional strengthening of the RPS. The ranking of welfare effects by scenario is maintained throughout sensitivity analysis.

It is confirmed that renewable production subsidies, corresponding to REC prices in the baseline scenario, can achieve the same level of renewable power generation as in the baseline. On the other hand, subsidies less increase in retail electricity prices. Because of the high financial burden, however, the subsidies are inferior to the RPS in terms of overall welfare. The simulation is also conducted for the case in which the second-period aggregate capacity of the nuclear power plants is forced to be cut by 5% from the baseline scenario. It is found that despite the reduction in the accident risk costs of the nuclear power, welfare is lowered compared to the baseline because there is a dominating increase in environmental damages due to the expansion of LNG power generation.
목차
발간사
요 약

제1장 서 론

제2장 재생에너지 보급정책 및 선행연구
 제1절 재생에너지 정책목표
 제2절 주요 재생에너지 보급정책
 제3절 주요국의 전력시장 동향
 제4절 선행연구

제3장 전력시장 모형
 제1절 국내 전력시장의 가격결정구조
 제2절 부분균형모형

제4장 모수 설정 및 분석시나리오
 제1절 모수 설정
 제2절 분석시나리오

제5장 분석 결과
 제1절 모의실험 결과
 제2절 민감도 분석

제6장 결 론

참고문헌
부 록
ABSTRACT
관련 자료 ( 9 )
  • 주요 관련자료
  • 같은 주제자료
공공누리

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담당자
윤정애 전문연구원yoon0511@kdi.re.kr 044-550-4450
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