전기차가 전력수요와 전력망에 미칠 영향

우리는 탈탄소화라는 거대 담론 하에 살고 있다. 공급 측면에서 재생에너지의 비중을 늘리고 전통발전을 줄이고 있으며, 수요 측면에서 전통 내연기관의 사용과 화석연료를 이용한 난방을 줄이고 이를 전기차와 전력을 이용한 난방시설로 대체하고 있다. 이런 노력은 한편으로는 전력망 불안정성 심화 및 전력 사용량과 전력요금을 증가시키는 현상으로 이어지고, 다시 이를 해결하려는 노력으로 귀결된다. 전기차로 인한 전력 사용량의 증가와 이로 인한 전력망의 추가 투자 필요성, 그리고 수요 측면에서의 최적화를 위한 다양한 노력과 사업 기회에 대해 알아보자.

 

탈 탄소화가 전력 산업에 미치는 영향

 

2050년까지 장기전력수요 분석을 위해 IEA 시나리오의 평균 수준과 유사한 전력수요 전망을 제시한 IHS의 Fast Transition 시나리오를 인용하여 분석한다.

 

미국 전기차 전력수요 전망

 

IHS의 Fast Transition에 기반해 전력량과 최대 전력수요의 증가분을 살펴보면, 전기차가 사용할 것으로 예상되는 전력량은 2030년 약 139TWh에서 2050년 약 1,028TWh까지 증가하고, 전체 전력 사용량 중 비중도 동 기간동안 3%에서 16%까지 증가한다. 전기차 충전에 의한 피크 부하 증가는 2030년 약 14GW, 2050년 약 87GW로 동 기간동안 전체 피크 부하의 2%에서 9%까지 크게 증가한다.

 

미국 전력수요 예상(2021~2050)

 

그러나 종합적인 2021~2050년간 전력 사용량의 증가는 연평균 1.7%, 피크 부하의 증가는 연평균 0.8% 수준으로 높지 않은데, 이는 에너지 효율화로 인한 수요 절감과 수요단에 위치한 태양광(BTM Solar)으로 인한 수요 절감 노력이 반영 된 결과이다. 특히 피크 부하의 증가가 전력량 증가분보다 높지 않은 것은 시간 대별 전력요금의 차별화 등을 반영하여 충전시간대가 분산된 것을 가정한 결과다. 이 가정은 충분히 합리적이나, 충전 수요 분산을 위한 노력 등이 가정대로 이루어지지 않을 경우 예상보다 전력시장에 큰 부담을 주게 될 가능성은 남아 있다.

 

전력 수요 중 전기차 충전전력 비중(2021~2050)

 

미국에서 전기차와 태양광 보급률이 높은 캘리포니아 주를 대상으로 다시 살펴 보자. 캘리포니아 주에서 예상되는 전력 사용량 중 전기차가 차지하는 비중은 2030년에 13%, 2050년에 32%로 크게 증가한다. 그러나 증가분과 비슷한 만큼의 전력이 수요단에 위치한 태양광(BTM Solar)과 에너지 효율화로 인한 수요 절 감 등을 통해 상쇄될 것으로 전망된다.

 

캘리포니아 전력수요 예상(2021~2050)

 

피크 부하(Peak Load) 측면에서 2030년 7%, 2050년에는 전체의 14%가 전기차 충전에 따른 것으로 전망된다. 사용되는 전력량 대비하여는 상당히 낮은 수준으로 시간에 따른 요금 차등화(Time of Use), 스마트 차징, ESS를 통한 부하 분산 등을 반영한 결과다. 이러한 전력수요의 증가가 전력망에 미치는 영향을 최소화 시킬 수 있는 방안들은 다시 새로운 사업 기회로 연결된다.

 

캘리포니아 수요 중 전기차 충전전력 비중 (2021~2050)