재생 에너지 포트폴리오의 위험 관리: 유연한 자산의 역할

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재생 에너지 포트폴리오의 위험 관리: 유연한 자산의 역할

2024년 11월 5일| 기사

에 의해앤드류 워렐
~와 함께스펜서 홈즈  와 타일러 보웬

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재생 에너지원의 성장은 미국의 전력 가격을 더욱 불안정하게 만들고 있습니다. 위험을 줄이기 위해 에너지 사업자는 유연한 자산을 포트폴리오에 통합할 수 있습니다.

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기사(9페이지)

재생 에너지가 붐을 일으키고 있습니다. 태양광 및 풍력과 같은 재생 에너지원으로부터의 발전은 현재 미국 전체 발전량의 약 25%에서 2030년까지 약 45%로 증가할 것으로 예상됩니다. 이 새로운 재생 에너지 용량은 순제로 기후 정책 목표를 달성하는 데 도움이 되겠지만, 전력 가격 변동성에도 기여하고 있습니다. 이는 많은 에너지 기업이 계획하지 못한 영향입니다.

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태양광과 풍력의 간헐적 특성은 종종 에너지 공급과 수요의 불일치를 일으킵니다. 에너지 수요가 가장 높을 때 태양이 항상 빛나거나 바람이 부는 것은 아닙니다. 이러한 변동성은 재생 에너지원(RES)에 투자하는 데서 발생하는 위험을 악화시킵니다. 상당한, 주로 RES 포트폴리오를 가진 에너지 플레이어(미국 전력 시장의 많은 새로운 비전통적 진입자)는 이러한 위험에 특히 취약합니다.

에너지 사업자는 무엇을 해야 할까요? RES 중심 포트폴리오에서 위험을 관리하는 한 가지 방법은 가스와 배터리와 같은 유연한 자산을 추가하여 위험 노출을 다양화하는 것입니다. 이러한 자산은 정의상 필요에 따라 늘리거나 줄일 수 있으며 가격 변동을 완화하는 데 도움이 됩니다. 유연한 자산 노출을 RES 중심 계획에 통합하면 에너지 사업자는 예상 위험 단위당 더 높은 예상 수익률로 보다 효율적인 포트폴리오를 구성할 수 있습니다.

이 글에서는 RES 발전의 극적인 성장과 전력 가격에 미치는 영향을 살펴봅니다. 그런 다음 RES 포트폴리오를 평가하고 다각화하는 체계적인 접근 방식을 설명합니다.

RES 침투가 가격 변동성을 촉진하는 4가지 방법

미국에서는 2테라와트 이상의 태양광 및 풍력 발전이 대기 중입니다. 이는 오늘날의 전력망 자체보다 더 큰 계획된 청정 에너지 프로젝트가 쏟아지고 있으며, 건설 및 연결에 대한 규제 기관의 승인을 기다리고 있습니다. 그러나 현재 수준의 RES 발전에도 불구하고 시장 기반 지표는 전력망에 RES가 추가됨에 따라 가격 변동성이 발생하고 있으며, 더 많은 재생 에너지가 온라인에 오르면서 계속될 것임을 보여줍니다.

오늘날 RES 보급률은 미국 전역에서 매우 다양합니다(표 1). California Independent System Operator(CAISO), Southwest Power Pool(SPP), Electric Reliability Council of Texas(ERCOT)는 부하에 비해 상대적으로 가장 높은 수준의 RES 발전을 보유하고 있습니다(약 35~45%). 주로 태양광과 풍력에서 생산됩니다. Midcontinent ISO(MISO)와 Northeastern ISO(Pennsylvania-New Jersey-Maryland Interconnection, New York ISO, ISO New England)에서는 훨씬 낮은 수준의 RES 발전이 존재합니다.

증거물 1

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현재 RES 발전 비중이 높은 ISO에 초점을 맞추면 전력 가격의 4가지 측면에서 변동성이 이미 증가한 것을 알 수 있습니다.

당일/실시간 스프레드. 1시간 전기의 당일(DA) 시장 가격과 실시간(RT) 시장 가격의 차이가 DA/RT 스프레드입니다. 두 가격은 모든 발전기가 전력 비용과 용량을 이해하고 그에 따라 입찰하기 때문에 전통적인 비RES 시장에서는 매우 가까운 경향이 있습니다. 그러나 RES 자산이 그림에 있을 때 발전기 간의 변동성으로 인해 급성 과잉 및 공급 부족 기간이 발생하여 큰 DA/RT 갭이 발생할 수 있습니다. ERCOT에서 RES 발전이 증가함에 따라 DA/RT 스프레드도 증가했습니다(표 2). 모든 발전 자산 소유자에게 DA와 RT 간의 입찰 전략과 예상 에너지 생산량은 시장 가격으로 전기를 판매하여 얼마나 많은 수익을 낼지에 직접적인 영향을 미칩니다.

증거물 2

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일일 피크-저점 스프레드. 마찬가지로, 하루 중 가장 높은 수요 시간과 가장 낮은 수요 시간 사이의 전력 가격 차이는 RES 침투율이 높을수록 훨씬 더 큽니다. RES 발전은 태양이 빛날 때(일반적으로 정오) 또는 바람이 불 때(일반적으로 밤새) 발생합니다. 즉, 수요가 낮은 시간(정오에 전기 제품과 난방 또는 에어컨을 사용하는 사람이 적기 때문에)에는 종종 과잉 발전이 있고 수요가 가장 높을 때(일반적으로 저녁 일찍부터 늦은 시간)에는 부족합니다. 실시간으로 가변 가격으로 전력을 시장에 판매하는 상인 RES 자산 소유자는 발전이 피크 가격 기간과 일치하지 않는 경우에만 저점 가격 시간에 대한 보상을 받습니다.

노드-허브 기반. 특히 RES 자산 소유자의 경우 노드-허브 기반 변동성은 관리해야 할 주요 위험이며 시간이 지남에 따라 복합화될 것으로 예상됩니다. RES 발전의 상당 부분은 노드-허브 전력 구매 계약(PPA)을 통해 계약됩니다. 노드-허브 기반은 발전 노드(자산이 에너지를 생산하는 곳)와 허브(전기가 구매자 또는 소비자에게 전송되는 곳의 대리) 간의 가격 차이이며 PPA 가격의 구성 요소입니다. 기반이 증가하면 전력이 생성되는 곳과 사용되는 곳 사이에 교통 체증이 발생하고 계약 구매자가 RES 자산 소유자에게 지불하는 가격이 줄어듭니다. RES 자산은 일반적으로 수요가 있는 곳에서 멀리 떨어진 송전망의 특정 부분에 집중되어 있습니다. 이러한 혼잡은 노드-허브 기반을 악화시키고 RES 자산의 가격을 더욱 떨어뜨립니다. 상인 RES 발전기는 위치별 가격 책정과 RES가 생성되는 곳과 전력이 사용되는 곳 사이의 먼 거리로 인해 유사한 손실에 직면합니다.

가격과 재생 에너지 발전 간의 역상관 관계. 주어진 지역(예: ERCOT West 또는 SPP North와 같은 ISO의 일부) 내에서 주어진 기술(예: 태양광 또는 풍력)에 대해 RES 자산은 모두 동시에 발전하는 경향이 있습니다. 즉, RES 소유자의 경우 가격이 내려갈수록 생산량이 증가합니다. 전통적인 자산 소유자는 지역 전력 가격이 낮은 맑거나 바람이 부는 기간에 생산을 줄일 수 있습니다. 반대로 맑거나 바람이 부는 기간이 아닐 때는 전통적인 자산이 유일한 공급원이 되고 과거보다 더 수익성 있게 운영할 기회가 있습니다.

변동성을 관리하기 위한 3가지 유형의 유연한 노출

RES 자산 발전기는 태양이나 바람을 제어할 수 없기 때문에 종종 낮은 가격에 판매에 갇히게 되고, 유연한 전력원은 수요가 많은 기간 동안 피크 가격의 가치를 포착할 수 있습니다. 이 두 가지 유형의 공급원 간의 가격 차이는 더 많은 RES 발전이 온라인에 오를수록 더 커질 뿐입니다. RES 발전기는 아래에 설명된 세 가지와 같은 유연한 자산 노출을 포트폴리오에 통합하여 이 격차를 메우거나 없앨 수 있습니다.

배터리

그리드 레벨의 배터리는 비교적 새로운 기술입니다. 이 배터리는 지난 10년 동안 각광을 받았고 현재 10년 동안 빠르게 증가할 것으로 예상되며, 2023년에는 ISO 전체의 총 용량이 약 13기가와트이고 2030년까지는 최대 110기가와트로 증가할 것으로 예상됩니다(모든 계획된 프로젝트가 완료되었다고 가정)(표 3). 이 배터리는 다른 발전 방식보다 5분 또는 15분 단위로 더 유연하게 전력을 공급할 수 있으며 물리적 설치 공간이 거의 필요하지 않습니다. 그러나 비용이 많이 들고 일반적으로 1시간, 2시간 또는 4시간 주기로 재충전해야 하는 제약이 있습니다.

증거물 3

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배터리 소유자는 낮 동안 가격 폭이 넓어지는 양면을 활용하여 저렴한 전력을 사고 고가의 전력을 판매할 수 있습니다. 또한 전력 흐름 요구 사항을 균형 있게 조절할 수 있는 능력에 대한 프리미엄을 얻기 위해 그리드의 신뢰성과 안정성을 유지하는 데 도움이 되는 특수 하위 시장인 보조 서비스 시장에 참여할 수도 있습니다. 부하를 균형 있게 조절할 필요가 있을 때 배터리 소유자는 ISO로부터 배터리를 충전하고 시장에 다시 판매할 전력을 충전하는 대가를 받습니다.

가스

가스 발전은 수십 년 동안 발전의 주요 요소였으며, 석탄 발전소가 폐쇄된 2000년 이후로 점유율이 증가했습니다. 오늘날 가스 발전은 미국 발전의 43%를 차지하며, 최대 부하의 60~70%까지 충족할 수 있는 용량을 갖추고 있습니다. 자산 소유자는 발전하기로 선택한 시간대를 타겟팅할 수 있으며, 가격에 따라 빠르게 늘리거나 줄일 수 있습니다.

가스가 화석 연료라는 점을 감안할 때, 우리는 일부 기업이 핵심 사명이나 자금 조달에 대한 환경, 사회, 거버넌스(ESG) 특정 조건 때문에 재생 에너지 포트폴리오에 가스 발전 자산을 추가하지 않을 것이라는 점을 알고 있습니다. 그러나 다른 사람들에게 가스 발전은 소유자가 수동적 또는 적극적인 역할을 선택할 수 있는 유연한 발전에서 가치를 포착하는 옵션을 제공합니다. 예를 들어, 특히 델타 헤지(다양한 시장 상황에 대응하여 발전소의 수익성을 최적화하기 위한 조치를 취하는 것)를 사용하여 위험 전략을 지속적으로 조정함으로써 적극적인 역할을 할 수 있습니다.

수요 반응/가격 반응 부하

수요 대응 서비스(DRS)는 유틸리티 또는 기타 서비스 제공자가 수요가 많은 기간 동안 소비를 줄이도록 소비자에게 비용을 지불하는 다양한 프로그램을 설명합니다. 이는 그리드에 발전을 효과적으로 추가하는 것입니다. DRS 제공자는 도매 시장에서 판매하거나 일부 지역에서는 용량 시장에 참여하여 에너지 자체가 아닌 에너지를 생산하는 능력을 판매함으로써 이 유연한 자산을 수익화할 수 있습니다.

타겟팅할 유연한 자산의 유형과 양은 조직의 기존 포트폴리오와 역량에 따라 달라집니다.

도전자에게 유연한 자산이 필요한 이유

미국의 에너지 발전 소유권은 매우 다르게 보일 것입니다. 건설되고 계획되고 있는 자산에는 오늘날 운영 중인 자산과는 크게 다른 참여자가 포함됩니다. 기존 기업(국내 유틸리티, 기존 발전 독립 전력 생산자(IPP) 및 개인 투자자)은 오늘날 발전의 약 86%를 차지합니다. 이들의 포트폴리오는 주로 가스, 석탄, 핵 및 수력입니다. 반면 계획된 발전의 73%는 도전자(RES IPP, RES 자산 개발자 및 미국에 진출하거나 확장하는 글로벌 유틸리티 회사로 구성된 그룹)가 소유하고 있습니다(표 4). 계획된 것의 거의 대부분은 태양광, 풍력 및 에너지 저장입니다(표 5).

증거물 4

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증거물 5

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미국 시장에서 발판을 마련하려는 글로벌 에너지 및 유틸리티 기업은 계획된 발전량의 40%를 차지합니다. 이러한 플레이어 중 다수는 거래와 에너지 시장 활용에 익숙해져 수익성을 극대화합니다. 이들은 거래를 통해 위험을 균형 있게 조절하고 이익을 실현하기 위해 기존 기업이 보유한 자산에 대한 접근이 필요합니다. 따라서 이러한 도전자는 유연한 자산의 적절한 균형을 포트폴리오에 통합함으로써 가장 큰 이익을 얻습니다.

최적화된 포트폴리오를 향해

지난 몇 년 동안의 열광적인 개발 속도로 인해 에너지 기업은 개별 자산에 투자하여 자산의 장점을 살리고(아마도 지리적 또는 기술 중심 목표를 염두에 두고) 포트폴리오 내에서 자산을 균형 있게 조정하고 수익을 최적화하는 목표를 세우지 않았습니다. 이는 주요 미국 파이프라인을 인수한 RES IPP와 글로벌 에너지 기업의 경우입니다. 이러한 포트폴리오를 최적화하기 위해 다각화를 위한 핵심 레버를 식별하는 구조화된 접근 방식을 권장합니다.

포트폴리오 전체에 대한 관점을 취하십시오. 플레이어는 개별 보유 자산에 집중하기보다는 자산 컬렉션에 대한 트레이드오프를 이해하기 위해 전체 포트폴리오를 평가해야 합니다. 이 평가에는 노드/허브 가격 책정, 용량 지불 또는 기존 계약 조건과 같은 수익성의 동인을 분리하는 통합 재무 시뮬레이션이 필요합니다. 유연한 자산 노출을 추가하는 것을 포함하여 잠재적인 포트폴리오 변경을 이러한 시뮬레이션에 통합하면 에너지 플레이어가 최적화된 포트폴리오를 식별할 수 있습니다.

모델링 프로세스는 "미시 및 거시 수준에서 가장 좋은 잠재적 움직임은 무엇인가?"라는 질문에 답하도록 설계되어야 합니다. 미시 수준에서 플레이어는 지역 내 순 용량 추가의 잠재적 이점을 정량화해야 합니다. 예를 들어, 태양광 포트폴리오에 풍력을 추가하는 것(표 6)이 있습니다. 이러한 움직임은 동일한 위험에 대한 수익을 증가시킬 수 있습니다. 거시 수준에서 플레이어는 추가 RES 또는 유연한 발전 노출이 위치에 관계없이 가장 많은 다각화 이점을 가져올 곳을 이해하려고 해야 합니다.

증거 6

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사용 가능한 도구를 이해합니다. 에너지 기업은 다양한 레버를 사용하여 포트폴리오의 위험/수익 프로필을 최적화할 수 있지만, 가장 광범위한 수준에서는 M&A를 통해 자산을 매수할지, 거래 및 오리지네이션을 통해 "사업부"를 늘릴지, 아니면 두 가지 접근 방식을 모두 사용할지 고려해야 합니다.

• M&A. 성공적인 M&A에는 수익을 극대화할 수 있는 노출뿐만 아니라 해당 자산을 어느 당사자에게서 구매할 수 있는지 파악해야 합니다. 이를 위해서는 어떤 자산이 이미 해당 자산을 소유한 사람에게 전략적 혜택을 제공하고, 어떤 자산이 플레이어의 포트폴리오에 더 가치 있는지 파악해야 합니다. 플레이어는 시장에 출시되는 자산에 대한 명확하게 정의된 평가 메커니즘과 가치 상쇄를 통해 기회주의적 매수 기회에 대비해야 합니다. 이러한 자산 가치를 주도하는 일부 요소는 시장에서 잘 인식되지 않아 구매자가 매우 유리한 가격으로 자산을 확보할 수 있습니다.
• 거래/창출. 포트폴리오에 유연성을 통합하는 것은 반드시 자산을 소유하는 것을 의미하지 않습니다. 예를 들어, 열율 콜 옵션이 제공하는 헤지1가스 발전 소유와 유사한 다각화 혜택을 제공할 수 있습니다. 고가-저가 가격 스왑2 배터리 자산을 소유하는 것과 동일한 목적을 달성할 수 있습니다. 통행료 계약3 포트폴리오에서 전력원을 소유하지 않고도 다양화할 수 있는 기회를 제공합니다. 포트폴리오에 추가할 전력원을 결정하는 핵심은 균형을 맞추기 위해 필요한 노출과 이러한 비소유 노출을 적절하게 평가하는 방법에 대한 명확한 아이디어입니다. 따라서 에너지 기업의 재무 모델은 송전 및 위험의 변화를 동적으로 평가하고 최적화된 포트폴리오를 만들기 위해 어떤 조정을 해야 하는지에 대한 명확성을 제공할 수 있어야 합니다.

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RES의 급속한 성장을 활용하고자 하는 미국 에너지 시장의 도전자들은 다음과 같은 일련의 질문에 답해야 합니다.

• 우리 포트폴리오의 위험을 어떻게 식별하고 정량화할 수 있을까?
• 시간이 지남에 따라 그 위험은 어떻게 바뀔까요?
• 어떤 위험 완화 및 가치 포착 전략이 더 높은 위험 조정 수익률을 달성하는 데 가장 도움이 될까요?
• 이런 전략을 적용하면 시간이 지남에 따라 포트폴리오를 어떻게 구축할 수 있을까?

RES 자산이 직면한 변동성을 고려하지 못하는 기업은 더 광범위하고 미래지향적인 관점을 취하는 기업에 밀릴 위험이 있습니다. 위의 질문에 대한 답변에 대해 신중하면서도 대담한 조치를 취함으로써 RES 기업은 더 균형 잡힌 포트폴리오를 구축하여 빠르게 변화하는 에너지 환경에서 경쟁할 수 있는 능력을 강화할 수 있습니다.

저자에 관하여

앤드류 워렐 은 맥킨지 워싱턴 DC 사무소의 파트너입니다. 스펜서 홈스 는 휴스턴 사무소의 준파트너입니다. 타일러 보웬 은 덴버 사무소의 전문가입니다.

저자는 이 논문에 기여한 Humayun Tai와 Xavier Veillard에게 감사를 표하고 있습니다.