중국의 전력망: 확장과 용량 간의 격차 – 재생에너지의 전력망 통합에 대한 과제 – 이미지: Xpert.Digital
전력망의 한계: 중국의 재생에너지가 직면한 과제
기록적인 수치에도 불구하고 에너지 낭비: 중국의 태양광 및 풍력 발전 확대
중국은 재생에너지 확대를 통해 세계적인 선두주자로 자리매김했지만, 이러한 재생에너지 역량을 국가 전력망에 통합하는 데에는 상당한 어려움에 직면해 있습니다. 태양광 및 풍력 발전소 설치가 기록적인 수준에 달했음에도 불구하고, 전력망 인프라가 급속한 확장을 따라가지 못해 상당량의 친환경 전력이 전력망에 공급되지 못하고 있습니다. 이러한 불균형은 막대한 에너지 낭비를 초래하고 지속 가능한 에너지 시스템으로의 효과적인 전환을 저해합니다. 중국 정부는 이러한 문제를 인식하고 초고압 송전선에 대한 대규모 투자, 전력 공급 제한량 조정, 에너지 저장 기술 보급 촉진 등 전력망 통합 개선을 위한 다양한 전략을 개발하고 있습니다.
적합:
중국에서 전례 없는 재생에너지 확대
최근 몇 년 동안 중국은 풍력 및 태양 에너지 설비 용량이 전례 없이 확대되는 것을 경험했습니다. 중국은 세계 개발을 선도하며 전 세계 다른 국가들을 모두 합친 것보다 두 배나 많은 설비를 설치했습니다. 2023년 첫 7개월 동안에만 중국은 거의 100기가와트(GW)에 달하는 새로운 태양광 발전 설비를 설치하여 이미 2022년 한 해 설치 기록을 넘어섰습니다. 2023년 말까지 설치된 태양광 발전 용량은 거의 610GW에 이르렀으며, 그중 3분의 1 이상이 그 해에만 추가되었습니다.
2024년에도 성장세는 계속되었습니다. 올해 첫 9개월 동안 이미 200기가와트(GW)의 풍력 및 태양광 발전 설비가 설치되었으며, 연간 설치량은 250~300GW에 달할 것으로 예상됩니다. 이러한 폭발적인 성장은 2020년에서 2022년 사이의 연평균 100~130GW를 크게 웃도는 수치입니다. 글로벌 에너지 모니터(Global Energy Monitor)는 중국이 2024년 말까지 풍력 및 태양광 발전 설비 설치량을 1,200GW까지 쉽게 달성할 수 있을 것으로 전망하고 있으며, 이는 시진핑 주석이 설정한 목표보다 6년이나 앞선 것입니다.
중국의 재생에너지 분야에 대한 야심은 특히 계획 중인 "초대형 풍력 및 태양광 발전소"에서 뚜렷하게 드러납니다. 총 97기가와트(GW) 규모의 1차 대규모 프로젝트는 2021년에 발표되었고, 대부분 계획대로 2023년에 가동을 시작했습니다. 2차와 3차 프로젝트에서는 추가로 503GW 규모의 발전소가 건설될 예정이며, 2025년에서 2030년 사이에 전력망에 연결될 계획입니다.
생산량 감축 문제: 재생에너지 낭비
이러한 인상적인 수치에도 불구하고 중국은 근본적인 문제에 직면해 있습니다. 바로 생산된 재생 에너지의 상당 부분이 활용되지 못하고 있다는 점입니다. 이러한 현상을 발전량 제한(curtailment)이라고 하는데, 이는 전력 생산자가 생산한 전력을 배전망에 공급하지 못하도록 막는 과정입니다.
중국에서 발전량 제한 제도가 도입된 것은 2010년대 중반으로 거슬러 올라갑니다. 당시 일부 성에서는 발전량 제한률이 40~50%라는 심각한 수준에 이르러, 잠재적으로 생산 가능한 신재생에너지의 거의 절반이 활용되지 못하고 있었습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 국가발전개혁위원회(NDRC)와 국가에너지국(NEA)은 2018년 5% 발전량 제한 상한제를 도입했습니다. 이 규정에 따라 특정 성에서는 태양광 및 풍력 발전 프로젝트의 이용률이 95% 미만으로 떨어질 수 없게 되었습니다.
그러나 이 정책의 시행은 의도치 않은 결과를 초래했습니다. 특히 발전량 감축률이 높은 지역에서 재생 에너지 프로젝트의 규모에 엄격한 제한이 생겼습니다. 많은 프로젝트가 건축 허가를 받는 데 어려움을 겪으면서 신규 프로젝트의 승인 및 개발이 심각하게 저해되었습니다.
2024년에 이 정책에 중대한 변화가 예상됩니다. 중국전력청(NEA)과 중국국가전력망공사(SGCC)는 허용 가능한 발전량 감축률을 5%에서 10%로 높이는 방안을 검토하고 있습니다. 이러한 감축률 두 배 증가는 전력망 통합 문제가 여전히 지속되고 있으며 단기간에 완전히 해결될 수 없다는 점을 인정하는 것입니다.
네트워크 통합 부족의 원인
중국에서 재생에너지 도입이 더딘 주된 이유는 발전과 소비의 지리적 불균형에 있습니다. 풍력과 태양 에너지 발전에 가장 적합한 조건은 대규모 태양광 및 풍력 발전소가 밀집된 중국 북서부와 북부 지역에 있습니다. 그러나 전력 수요의 대부분은 동부 해안의 산업화된 대도시와 산업 중심지에 집중되어 있으며, 중국 전체 전력 소비량의 약 70%가 남동부 지역에서 소비됩니다.
이러한 상황은 생산 시설이 주요 소비 중심지에서 최대 3,000km 떨어진 곳에 위치해 있다는 점에서 엄청난 어려움을 야기합니다. 이처럼 장거리에서는 특수 인프라 없이는 전력 손실이 너무 커서 전력 전송 효율이 매우 낮습니다. 이 문제의 대표적인 사례가 내몽골 울란차브에 건설 중인 세계 최대 규모의 풍력 발전 단지입니다. 6기가와트(GW) 용량의 이 발전소는 일부 시설이 2020년에 완공되었지만, 실제로 전력망에 연결된 풍력 터빈은 2023년 봄에야 비로소 등장했습니다.
또 다른 구조적 문제는 재생에너지 발전 투자와 전력망 확장 투자 간의 불균형입니다. 중국은 재생에너지 확장에 기록적인 금액을 투자하고 있지만, 전력망 투자는 상대적으로 낮은 수준에 머물러 있습니다. 중국의 전력망 투자는 재생에너지가 기하급수적으로 증가했음에도 불구하고 2018년부터 2020년까지의 기간과 비교했을 때 2021년부터 2023년까지 대체로 안정적인 수준을 유지했습니다.
게다가 중국의 전력 시장은 여전히 매우 경직되어 있습니다. 성(省) 간 전력 거래는 정치적 이해관계와 관료적 장애물로 인해 저해받고 있으며, 이는 재생에너지의 효율적인 배분을 더욱 어렵게 만듭니다.
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에너지 부문의 균형 잡기: 중국의 석탄과 재생에너지 비교
문제 해결을 위한 정치적 조치 및 투자
중국 정부는 이 문제를 인식하고 다양한 해결책을 모색하고 있습니다. 핵심 요소는 장거리 효율적인 전력 전송을 가능하게 하는 초고압(UHV) 송전망 확장입니다. 중국은 이 분야의 세계적인 선두 주자이며, 이 기술에 막대한 투자를 하고 있습니다.
중국 서부 지역에서 대규모 풍력 및 태양광 발전소 시범 사업이 처음 시작된 것은 2000년대 초였다. 이러한 사업은 한편으로는 전기가 부족한 가구가 많은 지역에 전기를 공급하고, 다른 한편으로는 산업화된 동남부 지역에 전력을 공급하는 것을 목표로 했다.
중국 국영 전력망 운영업체인 스테이트 그리드(State Grid)와 차이나 서던 그리드(China Southern Grid)는 전력망 인프라 개선을 위해 사상 최대 규모인 수십억 달러 규모의 투자 계획을 발표했습니다. 북부 닝샤의 신재생에너지 발전소에서 남동부 후난성까지 이어지는 첫 번째 고전압 송전선 건설은 2023년 6월에 시작되었으며, 전문가들은 이 송전선 건설이 이르면 2025년에 완료될 수 있을 것으로 예상하고 있습니다.
2024년 중국은 전력망 확장에 800억 유로 이상을 투자할 것으로 예상됩니다. 이는 상당한 금액이지만, 재생 에너지의 급속한 성장에 발맞추기에는 부족합니다. 아고라 에너지벤데(Agora Energiewende) 전문가들은 전력망 투자가 기록적인 수준으로 증가하고 있는 재생 에너지 발전 투자에 맞춰 조정되어야 한다고 권고합니다.
네트워크 통합 개선을 위한 혁신적인 접근 방식
중국은 전력망 확장에 더해 재생에너지를 더욱 효과적으로 통합하기 위한 혁신적인 접근 방식을 추진하고 있습니다. 그중에서도 주목할 만한 것은 전기 자동차를 전력망에 통합하는 것입니다. 2024년 1월, 중국 정부는 전기 자동차와 플러그인 하이브리드 자동차가 전력망과 원활하게 연동되도록 하는 시행 지침을 발표했습니다.
이 프로그램은 2025년까지 차량-전력망 상호작용을 위한 국가 기술 표준 시스템과 양방향 충전 요금 체계를 구축하는 것을 목표로 합니다. 2030년까지 관리형 양방향 충전을 대규모로 도입하여 전기 자동차가 "전력 시스템의 조절 용량에 수천만 킬로와트의 양방향 유연성을 제공"할 수 있도록 하는 것이 목표입니다.
중국에서 널리 보급된 배터리 교환소는 전력망 안정화에도 기여하는 것으로 알려져 있습니다. 예를 들어, 전기차 제조업체 니오는 2022년부터 전력을 전력망으로 되돌려 보낼 수 있는 배터리 교환소를 시험 운영하기 시작했습니다.
적합:
석탄과 재생에너지의 이중 전략
중국 에너지 정책의 주목할 만한 점은 재생 에너지의 대규모 확장에도 불구하고 석탄 화력 발전량이 지속적으로 증가하고 있다는 것입니다. 2024년 석탄 화력 발전소 건설 활동은 94.5기가와트(GW)에 달해 2015년 이후 최고치를 기록했습니다. 또한, 중국은 66.7GW 규모의 신규 석탄 화력 발전소 건설을 승인했으며, 특히 하반기에 승인 건수가 크게 증가했습니다.
이러한 병행 전략은 중국의 장기적인 에너지 전환에 대한 의문을 제기합니다. 석탄을 대체하는 대신, 기존 화석 연료 기반 시스템에 청정에너지를 추가하고 있어 재생에너지 기반 전력 부문으로의 전환이라는 목표를 저해하고 있습니다. 2024년에 새로 승인된 석탄 화력 발전소 용량의 75% 이상이 석탄 채굴 회사 또는 석탄 사업을 운영하는 에너지 기업의 자금 지원을 받아 건설되었으며, 이는 시장 펀더멘털이 확장을 정당화하지 않는 경우에도 석탄의 지배력을 강화하는 결과를 낳았습니다.
그럼에도 불구하고 긍정적인 발전 양상도 나타나고 있습니다. 재생에너지 확대로 인해 중국의 석탄화력발전 비중은 2024년 5월 사상 최저치인 53%까지 떨어졌습니다. 이는 여러 전략이 병행되고 있음에도 불구하고 재생에너지의 중요성이 서서히 커지고 있음을 시사합니다.
중국의 균형 전략: 네트워크 통합과 녹색 미래를 향한 길
전력망 통합의 어려움에도 불구하고 중국은 재생 에너지에 대한 대규모 투자를 지속할 것입니다. S&P 글로벌 레이팅스에 따르면, 발전량 제한율 증가가 예상됨에도 불구하고 중국의 재생 에너지 확장은 계속될 전망입니다. 분석가들은 운영자들이 "전환 과정의 난관이 해소될 때까지 어려움을 감수해야 할 것"이라고 예상합니다.
전력 생산량 감축 문제에 대한 해결책이 개발되고 있으며, 여기에는 송전 기술 및 에너지 저장 솔루션에 대한 추가 투자가 포함되지만, 실행에는 시간이 걸릴 것입니다. 따라서 통신 사업자는 보다 선별적인 투자를 통해 지역별 전력 정책이 유리하고 수급 균형이 잘 잡힌 지역에 우선적으로 투자해야 합니다.
중국의 재생에너지 전력망 통합 경험은 전 세계적으로 중요한 의미를 지닙니다. 세계 최대 온실가스 배출국이자 재생에너지 확대를 선도하는 국가인 중국의 재생에너지 통합 성공 여부는 전 세계 기후 보호 노력에 결정적인 영향을 미칠 수 있습니다.
격차 해소
중국에서 재생에너지의 전력망 연계가 미흡한 것은 에너지 전환에 있어 중대한 과제로 작용하고 있습니다. 풍력 및 태양광 발전 설비 확충에 상당한 진전이 있었음에도 불구하고, 발전량 제한 문제는 여전히 지속되어 막대한 에너지 낭비를 초래하고 있습니다. 이러한 문제의 주요 원인은 에너지 생산과 소비 간의 지리적 불균형, 전력망에 대한 불충분한 투자, 그리고 경직된 전력 시장입니다.
중국 정부는 이러한 문제를 인식하고 초고압 송전망에 대한 대규모 투자, 발전량 제한 할당량 조정, 전기 자동차의 전력망 통합과 같은 혁신적인 접근 방식 등 다양한 조치를 취하고 있습니다. 그러나 동시에 석탄 화력 발전소 확장을 위한 병행 전략을 고수하고 있어 장기적인 전환 가능성에 대한 의문이 제기되고 있습니다.
석탄과 재생에너지 간의 경쟁이 심화되고 있으며, 특히 2024년 4분기에는 풍력 및 태양광 발전량에 대한 규제가 더욱 강화될 전망입니다. 성공적인 에너지 전환을 위해서는 중국이 전력망에 대한 투자를 대폭 확대하고 시장의 유연성을 높여야 합니다. 그래야만 중국이 보유한 막대한 재생에너지 잠재력을 최대한 활용하고 지구 기후 보호에 효과적으로 기여할 수 있을 것입니다.
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