The Energy System

2부. 전기 시스템

4장. 전기와 그리드 작동 (Electricity and Grid Operation)
5장. 그리드 경제 (Grid Economics)
6장. 석탄, 기름, 그리고 가스의 전기화 (Coal, Oil, and Gas for Electricity)
7장. 수력발전 핵발전 (Hydropower and Nuclear Power)
8장. 신재생 전기 (Renewable Electricity)
9장. 전기 수요관리 (Electricity Demand Management)
10장. 전기 저장 (Electric storage)
11장. 분산발전 (Distributed Generation)
12장. 전기시스템의 재통합 (Reintegrating the Electricity System)


전기, 수송, 그리고 열: 에너지 공급망의 세 하위 시스템에서 전기로 시작하는 것은 당연한 선택이 아니다. 전기는 더 다양한 공급방법과 상세한 기술적 이해를 요구하는 관리와 규제를 포함하기 때문에 수송과 열 시스템에 비해 더 새롭고 기술적으로 복잡하다.
전기 시스템은 가장 새로운 에너지 시스템이지만, 1차 에너지의 비중과 최종 에너지 측면에서 가장 빠르게 성장하고 있다. 전기 시스템은 연료 생산, 발전, 송전, 전기장치에서의 소비 등과 같은 모든 단계를 지원하기 위해서 가장 많은 자본 투자를 요구한다. 또한, 전기 매수자와 매도자를 위한 복잡하게 제한된 시장을 확립하는 것이 구조적으로 필요하기 때문에 가장 순수한 형태로서 책에서 제시된 다양한 경제와 시장의 원리와 이론들을 평가할 수 있도록 한다.
전기는 2차 에너지 수송체로서 본질적으로 유연하다. 거의 모든 위치 또는 운동에너지원을 전기로 전환하는 검증된 방법들이 있다. Fig. II.1은 미합중국의 전기분야 에너지원의 상대적 기여도, 각각 공급자의 몫과 전체 에너지에서 전기로 사용되는 몫, 그리고 모든 1차 에너지 공급이 의미 있는 야의 전기를 생산하는데 사용될 수 있다는 것을 보여준다. 그 중 화석연료는 대부분의 지역에서 발전을 위해서 사용되지 않는다. 핵과 재생에너지와 같은 특정 에너지원은 전기를 생산하기위해서 독점적으로 사용된다.
전기 시스템의 유연성은 이 시스템이 미래에도 계속해서 가장 빠르게 성장할 에너지 시스템임을 시사한다. 자원 유연성은 전기 시스템이 일시적이거나 항구적인 공급 제한에 처했을 때 원료를 최적화할 수 있도록 한다. 변전과 공급의 규모의 경제는 새로운 수요량을 상대적으로 낮은 비용으로 대응할 수 있다. 뿐만 아니라 에너지 공급의 극적인 증가에 대한 대부분의 최악의 환경적 반향을 피하는 선택은 주요한 전기 공급 방법인 핵 에너지와 재생 에너지에 기반하고 있으며 그것이 비용-효과 측면이나 안정성 면에서 개선될 수 있음을 가정하고 있다.
유연성과 그 결과로서의 복잡성은 추가적인 위협을 낳고 책임감 있게 시스템의 운영할 것을 요구한다. 전기의 본질은 이것이 반드시 생산됨과 동시에 소비될 것을 의미한다. 저장소나 비축연료의 형태로서 의미 있는 버퍼가 시스템에 설치되지 않는다면 상시로 직접적인 수요발생과 공급변동의 상호작용이 있기에 항구적인 신뢰도를 보장하기 위해서 시스템은 빈틈없이 제어되고 규제되어야 한다. 동적 시스템의 언어로는 상당한 안정화 피드백 루프가 기술적인 그리고 규제적인 변동을 최소화하기 위해서 전기 시스템 내부에 설치되어 있다. 그러나 이런 안정적인 시스템은 혁신이 쉽지 않고 예측가능성과 현상유지를 선호한다.
그러나 혁신은 현존하는 시스템 참여자들의 준비여부와 상관없이 찾아온다. 각광받는 재생에너지 기술의 급격한 비용감소, 운동에너지 공급 기여도 상승, 수요관리와 저장의 신기술들 그리고 새로운 송전방식의 가능성 이들이 복합적으로 현재 시스템이 점진적 변화를 수용하도록 완전히 바꿀 큰 동력을 만들었고 이러한 동력이 모두 작동할 때의 관점에서 전기시스템이 앞으로 수십년 동안 상당한 파괴적 혁신을 피하기 어려워 보인다.
새로운 기술, 새로운 사업 모델, 새로운 규제는 이러한 혁신을 수용하기 위해서 그리고 시스템의 발전과 신뢰도를 지속적으로 원하기 때문에 향후 20년의 전지구적 전기 시스템은 지금과 아주 다를 것이다. 그리고 이 장은 그러한 변혁을 이해하는 것뿐만 아니라 가능하게 하는 도구들을 제시한다.