세계 각국의 재생에너지의 발전 비중은 빠르게 증가하는 추세로 지난해 세계의 재생에너지 발전량 비중은 전체 에너지 발전량의 27%에 달했다. 우리나라 정부도 2030년까지 신재생에너지 비중 20% 달성을 목표로 하는 3020 프로젝트를 추진하고 있다. 재생에너지의 간헐성은 전력계통의 불안정성을 야기하게 되므로 전력계통의 안정을 위해 재생에너지의 출력을 제한하는 경우가 발생하는데 재생에너지의 출력제한을 최소화하는 것이 항상 효율적이라고 말하기는 어렵다. 본 논문에서는 사회적 효용을 최대화하는 효율적 출력제한 수준을 도출하고자 한다. 발전사업자들의 총기대발전비용이 최소화되게끔 하는 출력제한 분배방안을 제시하고, 재생에너지 발전사업자들의 유인합치성을 만족하는 출력제한 보상 수준을 도출한다. 본 연구의 분석 결과에 따르면 첫째, 효율적 출력제한 수준은 화력에너지 추가 발전비용, 재생에너지의 간헐성, 한계 재생에너지 발전사업자의 입찰 발전비용에 따라 달라진다. 화력에너지 추가 발전비용이 높을수록, 재생에너지의 간헐성이 높을수록, 한계 재생에너지 발전사업자의 입찰 발전비용이 높을수록 출력제한 인센티브가 커진다. 둘째, 발전비용이 높은 재생에너지 발전사업자들 순으로 출력을 제한하는 분배 규칙 (allocation rule) 과 재생에너지 발전사업자의 기대보상을 보상 규칙 (payment rule) 으로 하는 출력제한 메커니즘에서 출력제한 보상 수준을 발전량 판매금액에서 재생에너지 발전사업자의 입찰 발전비용을 뺀 값만큼 제공할 경우, 이 출력제한 메커니즘은 유인합치성을 만족한다.
The proportion of renewable energy generation around the world is rapidly increasing, and it reached 27% of total energy generation last year. The 3020 project, which aims to achieve 20% of the proportion of new and renewable energy by 2030, is implemented in Korea. Intermittency of renewable energy causes instability in the power system, so the power of renewable energy is limited to stabilize the power system. It is difficult to say that it is always efficient to minimize the power limit of renewable energy. In this paper, we derive an efficient curtailment level that maximizes social utility. It proposes curtailment allocation rule minimizing the total power generation cost of power generation operators and derives incentive compatible curtailment compensation level. According to the analysis of this study, first, efficient curtailment level depends on the additional generation cost of thermal energy, the intermittency of renewable energy, and the bided generation cost of marginal renewable energy supplier. The higher the cost of additional thermal energy generation, the higher the intermittency of renewable energy, and the higher the bided generation cost of marginal renewable energy supplier, the greater the incentives for curtailment. Second, the curtailment mechanism is incentive compatible if the curtailment compensation level is provided by subtracting the bided generation cost of the renewable energy supplier from energy price when the allocation rule curtails in the order of renewable energy suppliers with high generation costs and the payment rule is the expected compensation of renewable energy suppliers.
