※ 미국 캘리포니아 태양광 발전 순부하의 급격한 하락 (Duck Curve가 Canyon Curve로 변화)
최근 미국에서 AI 데이터센터로 인해 ESS가 크게 주목을 받고 있지만, 전체 전력시스템 측면에서 ESS는 필수불가결한 요소입니다.
캘리포니아의 시간별 순부하량을 나타내는 그래프는 2024년 3월 마이너스를 기록하는 모습을 보여주었으며, 이제 그래프곡선을 Duck Curve가 아닌 Canyon Curve라고 이를 지칭하게 되었습니다.
미국에서 신재생에너지의 발전단가가 빠르게 하락하였고, 특히 태양광 발전 설치 증가가 크게 늘어나면서 낮시간대 순부하가 마이너스를 기록하면서 더 이상 ESS는 전력시스템의 보조가 아닌 필수가 되고 있습니다.
순부하가 마이너스가 되면 기존 전력원(화력, 가스, 원전, 수력 등)은 가동을 중단하여야 하는데 현실적으로 기저전력원인 화력과 원전, 수력은 가동을 중단할 수가 없습니다.
이럴 경우 초과된 신재생 발전을 즉각적으로 전력계통으로부터 차단해야 하는데, 이는 현실적으로 쉽지 않습니다.
때문에 전체 전력시스템의 밸런스를 맞춰 줄 수 있는 ESS의 필요성은 이제는 선택이 아닌 필수가 되어가고 있는 상황입니다.
앞으로 태양광을 비롯한 신재생에너지 발전은 더욱 증가하게 될 것이고, 이에 따라 ESS의 필요량 또한 크게 증가할 수 밖에 없는 구조로 전력시스템이 변화하고 있습니다.
AI데이터 센터보다 근본적으로 변화하는 전력시스템의 구조가 ESS 수요의 핵심입니다.
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신재생에너지 발전(특히 태양광)의 간헐성으로 인해 전력 시스템은 전력의 수요와 공급 밸런스를 맞추기 위해 기존 전원의 출력을 신재생에너지의 출력에 맞춰 실시간으로 조정해야 하며, 이를 순부하(순부하 = 총부하 – 신재생에너지 출력)라고 함.
태양광 발전의 증가에 따라 낮 시간대 미국 캘리포니아 전력시스템의 순부하는 해마다 감소하였고, 이러한 순부하 곡선이 오리를 닮아 덕커브(Duck Curve)라고 지칭하였음.
2024년 3월 캘리포니아 지역의 정오 순부하가 마이너스를 나타내기도 함에 따라 이를 Canyon Curve라고 지칭되고 있으며 이제는 낮 시간대의 전력 시스템 운영에 중대한 도전을 가져오게 되었음.
순부하가 0보다 낮으면, 태양광 및 풍력 전력만으로도 모든 전력 수요를 충족할 수 있음을 의미하며 이를 ESS를 통해 저장하지 않는다면 잉여 태양광전력을 폐기해야 하고, 더 나아가 기존 전력시스템에 큰 무리를 줄 수 있음.
현재 캘리포니아의 에너지 소비는 천력망 차단과 같은 공간적 차원의 제한 뿐 아니라 에너지저장(ESS)의 부족과 같은 시간적 차원의 제한에 직면하고 있음.
자료인용 : Minmetal Securities 발간 “ESS 산업의 관건은 무엇인가?” (2024. 07. 24)
최근 미국에서 AI 데이터센터로 인해 ESS가 크게 주목을 받고 있지만, 전체 전력시스템 측면에서 ESS는 필수불가결한 요소입니다.
캘리포니아의 시간별 순부하량을 나타내는 그래프는 2024년 3월 마이너스를 기록하는 모습을 보여주었으며, 이제 그래프곡선을 Duck Curve가 아닌 Canyon Curve라고 이를 지칭하게 되었습니다.
미국에서 신재생에너지의 발전단가가 빠르게 하락하였고, 특히 태양광 발전 설치 증가가 크게 늘어나면서 낮시간대 순부하가 마이너스를 기록하면서 더 이상 ESS는 전력시스템의 보조가 아닌 필수가 되고 있습니다.
순부하가 마이너스가 되면 기존 전력원(화력, 가스, 원전, 수력 등)은 가동을 중단하여야 하는데 현실적으로 기저전력원인 화력과 원전, 수력은 가동을 중단할 수가 없습니다.
이럴 경우 초과된 신재생 발전을 즉각적으로 전력계통으로부터 차단해야 하는데, 이는 현실적으로 쉽지 않습니다.
때문에 전체 전력시스템의 밸런스를 맞춰 줄 수 있는 ESS의 필요성은 이제는 선택이 아닌 필수가 되어가고 있는 상황입니다.
앞으로 태양광을 비롯한 신재생에너지 발전은 더욱 증가하게 될 것이고, 이에 따라 ESS의 필요량 또한 크게 증가할 수 밖에 없는 구조로 전력시스템이 변화하고 있습니다.
AI데이터 센터보다 근본적으로 변화하는 전력시스템의 구조가 ESS 수요의 핵심입니다.
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신재생에너지 발전(특히 태양광)의 간헐성으로 인해 전력 시스템은 전력의 수요와 공급 밸런스를 맞추기 위해 기존 전원의 출력을 신재생에너지의 출력에 맞춰 실시간으로 조정해야 하며, 이를 순부하(순부하 = 총부하 – 신재생에너지 출력)라고 함.
태양광 발전의 증가에 따라 낮 시간대 미국 캘리포니아 전력시스템의 순부하는 해마다 감소하였고, 이러한 순부하 곡선이 오리를 닮아 덕커브(Duck Curve)라고 지칭하였음.
2024년 3월 캘리포니아 지역의 정오 순부하가 마이너스를 나타내기도 함에 따라 이를 Canyon Curve라고 지칭되고 있으며 이제는 낮 시간대의 전력 시스템 운영에 중대한 도전을 가져오게 되었음.
순부하가 0보다 낮으면, 태양광 및 풍력 전력만으로도 모든 전력 수요를 충족할 수 있음을 의미하며 이를 ESS를 통해 저장하지 않는다면 잉여 태양광전력을 폐기해야 하고, 더 나아가 기존 전력시스템에 큰 무리를 줄 수 있음.
현재 캘리포니아의 에너지 소비는 천력망 차단과 같은 공간적 차원의 제한 뿐 아니라 에너지저장(ESS)의 부족과 같은 시간적 차원의 제한에 직면하고 있음.
자료인용 : Minmetal Securities 발간 “ESS 산업의 관건은 무엇인가?” (2024. 07. 24)
※ ESS산업의 방향성 : 1. 신재생에너지와 전력소비에 대한 문제
2024년 버크셔 해서웨이 주총에서 워렌 버핏은 “아직 태양광이 주요 전력원이 되지 못한 이유는 에너지 저장 문제가 해결되지 않았기 때문”이라고 말하였음.
신재생에너지로의 전환에 있어 가장 큰 걸림돌은 실제로 에너지 저장문제 이기 때문에, 에너지 저장에 대한 해결책이 나온다면 신재생에너지로의 빠른 에너지 전환이 가능함.
2015년 파리기후변화협약 이후, 각 국가들의 탄소배출감소 정책과 더불어 신재생에너지의 LCOE의 감소로 인해 전세계의 에너지 전환 속도가 가속화되었음.
2023년 중국, 미국, EU의 태양광 및 풍력 발전 비율은 각각 15.6%, 15.6%, 26.5%였으며 이들 국가들은 신재생에너지 발전 비율의 증가와 함께 여러 전력소비에 대한 문제가 발생하고 있음.
현재 중국에서 발생하고 있는 상황을 예로 들어, 신재생에너지와 전력소비에 대한 문제가 크게 3가지 측면에서 심각하게 나타나고 있는데,
1) 태양광 및 풍력 발전의 증가속도가 예상보다 빠르며,
2) 태양광 및 풍력 이용률이 전력소비의 레드라인인 95%까지 하락하였으며,
3) 일부 성의 태양광 현물 전기가격이 2024년에 6센트까지 하락하였음.
미국 캘리포니아에서도 순부하곡선이 덕커브에서 캐니언커브(Canyon Curve)로 변화되면서 시간 단위에서의 신재생에너지 수용이 한계에 직면하고 있음. (낮시간대의 순부하가 0Mw이하로 하락하기도 함)
유럽의 경우 신재생에너지의 높은 침투율로 인해 2023년부터 전력시장에서 마이너스 전기요금이 급증하고 있음.
ESS의 대규모 증설은 신재생에너지의 발전을 확대시키는 열쇠임.
전력시스템에서 ESS에 대한 수요가 더욱 시급해지고 있는 상황임.
2023년 기준 글로벌 누적 ESS는 289.2Gw이고, 신규설치량은 2019년 7.6Gw에서 2023년 91.3Gw로 빠르게 성장하였지만, 전체 전력시스템에서 ESS가 차지하는 규모는 매우 적은 상황임.
에너지 소비문제를 해결하기 위해서 ESS를 더욱 빠르게 증가시켜야 함.
자료인용 : Minmetal Securities 발간 “ESS 산업의 관건은 무엇인가?” (2024. 07. 24)
2024년 버크셔 해서웨이 주총에서 워렌 버핏은 “아직 태양광이 주요 전력원이 되지 못한 이유는 에너지 저장 문제가 해결되지 않았기 때문”이라고 말하였음.
신재생에너지로의 전환에 있어 가장 큰 걸림돌은 실제로 에너지 저장문제 이기 때문에, 에너지 저장에 대한 해결책이 나온다면 신재생에너지로의 빠른 에너지 전환이 가능함.
2015년 파리기후변화협약 이후, 각 국가들의 탄소배출감소 정책과 더불어 신재생에너지의 LCOE의 감소로 인해 전세계의 에너지 전환 속도가 가속화되었음.
2023년 중국, 미국, EU의 태양광 및 풍력 발전 비율은 각각 15.6%, 15.6%, 26.5%였으며 이들 국가들은 신재생에너지 발전 비율의 증가와 함께 여러 전력소비에 대한 문제가 발생하고 있음.
현재 중국에서 발생하고 있는 상황을 예로 들어, 신재생에너지와 전력소비에 대한 문제가 크게 3가지 측면에서 심각하게 나타나고 있는데,
1) 태양광 및 풍력 발전의 증가속도가 예상보다 빠르며,
2) 태양광 및 풍력 이용률이 전력소비의 레드라인인 95%까지 하락하였으며,
3) 일부 성의 태양광 현물 전기가격이 2024년에 6센트까지 하락하였음.
미국 캘리포니아에서도 순부하곡선이 덕커브에서 캐니언커브(Canyon Curve)로 변화되면서 시간 단위에서의 신재생에너지 수용이 한계에 직면하고 있음. (낮시간대의 순부하가 0Mw이하로 하락하기도 함)
유럽의 경우 신재생에너지의 높은 침투율로 인해 2023년부터 전력시장에서 마이너스 전기요금이 급증하고 있음.
ESS의 대규모 증설은 신재생에너지의 발전을 확대시키는 열쇠임.
전력시스템에서 ESS에 대한 수요가 더욱 시급해지고 있는 상황임.
2023년 기준 글로벌 누적 ESS는 289.2Gw이고, 신규설치량은 2019년 7.6Gw에서 2023년 91.3Gw로 빠르게 성장하였지만, 전체 전력시스템에서 ESS가 차지하는 규모는 매우 적은 상황임.
에너지 소비문제를 해결하기 위해서 ESS를 더욱 빠르게 증가시켜야 함.
자료인용 : Minmetal Securities 발간 “ESS 산업의 관건은 무엇인가?” (2024. 07. 24)
※ ESS의 방향성 : 2. ESS의 균등화저장비용(LCOS)
균등화저장비용(LCOS, Levelized Cost of Storage)은 ESS에서 생산된 전력단위(kWh) 당 평균 실질 발전비용으로 총생산비용의 현재 가치를 총발전량의 현재가치로 나누어 계산
LCOS는 ESS의 전체 수명 주기에 걸친 종합비용으로 ESS의 경제성을 판단하는 핵심지표임.
ESS의 LCOS 모델 분석에 있어 리튬가격 외에도 연간 충방전횟수와 배터리의 수명이 중요한 변수임.
1. 배터리 경제성 (전력 현물시장)
이론적으로 전력생산비용과 전력현물시장의 가격차이는 ESS 경제성의 가장 중요한 원천임.
현물시장에서의 직접적인 판매 외에, 임대사업, 보조 서비스 수입, 용량보상, 보조금 등이 ESS의 또 다른 수입원이 되어주고 있음.
2. 배터리 수명
지난 2년간의 조사에 따르면, 중국에서 ESS의 실제 작동 수명은 8년 미만으로 조사되 배터리의 원래 설계수명보다 훨씬 낮았음.
배터리 수명을 향상시키려면 배터리의 소재 혁신과 시스템의 통합 관리 최적화가 필요함.
CATL과 Nio와 같은 기업들은 2024년 장수명 배터리 제품을 출시하는 등 배터리 수명 개선에 대해 더욱 더 큰 관심을 기울이고 있음.
자료인용 : Minmetal Securities 발간 “ESS 산업의 관건은 무엇인가?” (2024. 07. 24)
균등화저장비용(LCOS, Levelized Cost of Storage)은 ESS에서 생산된 전력단위(kWh) 당 평균 실질 발전비용으로 총생산비용의 현재 가치를 총발전량의 현재가치로 나누어 계산
LCOS는 ESS의 전체 수명 주기에 걸친 종합비용으로 ESS의 경제성을 판단하는 핵심지표임.
ESS의 LCOS 모델 분석에 있어 리튬가격 외에도 연간 충방전횟수와 배터리의 수명이 중요한 변수임.
1. 배터리 경제성 (전력 현물시장)
이론적으로 전력생산비용과 전력현물시장의 가격차이는 ESS 경제성의 가장 중요한 원천임.
현물시장에서의 직접적인 판매 외에, 임대사업, 보조 서비스 수입, 용량보상, 보조금 등이 ESS의 또 다른 수입원이 되어주고 있음.
2. 배터리 수명
지난 2년간의 조사에 따르면, 중국에서 ESS의 실제 작동 수명은 8년 미만으로 조사되 배터리의 원래 설계수명보다 훨씬 낮았음.
배터리 수명을 향상시키려면 배터리의 소재 혁신과 시스템의 통합 관리 최적화가 필요함.
CATL과 Nio와 같은 기업들은 2024년 장수명 배터리 제품을 출시하는 등 배터리 수명 개선에 대해 더욱 더 큰 관심을 기울이고 있음.
자료인용 : Minmetal Securities 발간 “ESS 산업의 관건은 무엇인가?” (2024. 07. 24)
※ ESS의 방향성 : 3. 신재생에너지의 LCOE
신재생에너지의 LCOE(Levelized Cost of Electricity)는 기술발전과 생산량 증가 및 비용 감소로 인해 매년 감소하였음.
2009년 글로벌 태양광 전력비용은 2.77위안/Kwh에서 2023년 0.32위안/kwh로 88.5%감소하였고, 글로벌 육상풍력 전력비용은 0.87위안/kwh에서 2023년 0.29위안/kwh로 66.5% 감소하였음.
해상풍력 전력비용도 1.49위안/kwh에서 0.55위안/kwh로 63.4%감소하였음.
신재생에너지의 전력비용은 석탄 및 가스발전보다 낮아졌으며, 이는 최근 수년간 에너지 산업이 기존 화석에너지에서 신재생에너지로 빠르게 대체되었던 원동력이기도 하였음.
2015년 글로벌 신재생에너지(태양광+풍력)의 신규 설치량 규모는 115.2GW에서 2023년 461.8GW로 대폭 증가하였음.
자료인용 : Minmetal Securities 발간 “ESS 산업의 관건은 무엇인가?” (2024. 07. 24)
신재생에너지의 LCOE(Levelized Cost of Electricity)는 기술발전과 생산량 증가 및 비용 감소로 인해 매년 감소하였음.
2009년 글로벌 태양광 전력비용은 2.77위안/Kwh에서 2023년 0.32위안/kwh로 88.5%감소하였고, 글로벌 육상풍력 전력비용은 0.87위안/kwh에서 2023년 0.29위안/kwh로 66.5% 감소하였음.
해상풍력 전력비용도 1.49위안/kwh에서 0.55위안/kwh로 63.4%감소하였음.
신재생에너지의 전력비용은 석탄 및 가스발전보다 낮아졌으며, 이는 최근 수년간 에너지 산업이 기존 화석에너지에서 신재생에너지로 빠르게 대체되었던 원동력이기도 하였음.
2015년 글로벌 신재생에너지(태양광+풍력)의 신규 설치량 규모는 115.2GW에서 2023년 461.8GW로 대폭 증가하였음.
자료인용 : Minmetal Securities 발간 “ESS 산업의 관건은 무엇인가?” (2024. 07. 24)
※ ESS의 방향성 : 4. 미국, 유럽(EU), 중국의 에너지전환
미국, 유럽, 중국은 글로벌 에너지 전환의 주요 축임.
미국, 유럽, 중국의 2023년 기준 발전량은 각각 4.3조 kwh, 2.7조 kwh, 9.5조 kwh로, 글로벌 총 발전량의 14.5%, 9.2%, 32.1%를 차지하고 있음. 이들 세 지역의 발전량은 글로벌 발전량의 55.8%를 차지하고 있음.
미국의 주요 전력원은 천연가스, 석탄, 원자력 발전이며, 2023년 기준 미국의 신재생에너지(태양광+풍력)발전 설비비율은 23.5%, 발전비율은 15.6%임.
유럽의 주요 전력원은 천연가스, 석탄, 원자력 및 수력 발전이며, 2023년 기준 유럽(EU기준)의 신재생에너지(태양광+풍력)발전 설비비율은 44.1%, 발전비율은 26.5%임.
중국의 주요 전력원은 석탄, 원자력 및 수력 발전이며, 2023년 기준 중국의 신재생에너지(태양광+풍력)발전 설비비율은 36.0%, 발전비율은 15.6%임.
자료인용 : Minmetal Securities 발간 “ESS 산업의 관건은 무엇인가?” (2024. 07. 24)
미국, 유럽, 중국은 글로벌 에너지 전환의 주요 축임.
미국, 유럽, 중국의 2023년 기준 발전량은 각각 4.3조 kwh, 2.7조 kwh, 9.5조 kwh로, 글로벌 총 발전량의 14.5%, 9.2%, 32.1%를 차지하고 있음. 이들 세 지역의 발전량은 글로벌 발전량의 55.8%를 차지하고 있음.
미국의 주요 전력원은 천연가스, 석탄, 원자력 발전이며, 2023년 기준 미국의 신재생에너지(태양광+풍력)발전 설비비율은 23.5%, 발전비율은 15.6%임.
유럽의 주요 전력원은 천연가스, 석탄, 원자력 및 수력 발전이며, 2023년 기준 유럽(EU기준)의 신재생에너지(태양광+풍력)발전 설비비율은 44.1%, 발전비율은 26.5%임.
중국의 주요 전력원은 석탄, 원자력 및 수력 발전이며, 2023년 기준 중국의 신재생에너지(태양광+풍력)발전 설비비율은 36.0%, 발전비율은 15.6%임.
자료인용 : Minmetal Securities 발간 “ESS 산업의 관건은 무엇인가?” (2024. 07. 24)
※ ESS의 방향성 : 5. 에너지 전환의 관건은 ESS에 있음.
전력시스템에 있어 ESS에 대한 필요가 갈수록 시급해지고 있음.
글로벌 에너지 전환으로 인한 신재생에너지 발전비율이 지속적으로 증가함에 따라 미국, 유럽, 중국을 중심으로 신재생에너지 소비에 대한 문제가 급부상하고 있음.
태양광발전은 햇빛이 비치는 시기에만 발전할 수 있고, 출력피크가 주로 정오에 이뤄지기 때문에 이때 낮은 발전단가의 태양광으로 석탄과 같은 기존 발전원으로부터의 전기를 대체하는 것이 효율적임.
하지만 야간에는 기존 발전원으로 전기생산이 대체되어야 하며, 태양광에서 기존 발전원으로 전기생산이 대체되는 시기에 ESS를 통한 조정이 필요함.
또한 ESS가 야간에 기존 발전원을 좀 더 많이 대체하기 위해서는 방전시간을 좀 더 늘릴 필요가 있음.
CNESA 데이터에 따르면, 2023년 글로벌 누적 ESS 설비의 설치량은 289.2GW이며, 이 중 양수발전이 193.8GW, 용융염 열 저장이 4.0GW, BESS가 91.3GW임.
양수발전은 BESS 이전의 가장 보편적인 ESS였으나, 지리적 문제와 5년이 넘는 건설기간으로 인해 더 이상의 설치량 증가세가 뚜렷하지 않음.
최근 BESS가 새로운 ESS의 주요 설비로 자리잡고 있는데, 2018년 7.6GW에서 2023년 91.3GW로 5년 만에 10배 이상 설치량이 증가하였음.
신재생에너지의 설치증가와 비교하였을 때, ESS의 설치량은 현재 매우 부족한 상황인데 2023년 글로벌 ESS의 누적 설치량은 신재생에너지 누적설치량의 11.9%에 불과하여 향후 보다 빠른 ESS 설치량 증가가 필요함.
중국의 경우, 2060년 중국의 신재생에너지의 발전량 비중이 60%를 초과할 것으로 예측되는데, 이 때 중국에서만 필요한 ESS의 수요가 매년 수천 Gwh 수준에 도달할 것으로 예상되고 있음.
장기적 관점에서 규모의 제한이 없는 ESS의 설치야 말로 향후 발생될 신재생에너지의 효율적 소비에 대한 문제를 해결할 수 있는 답임.
자료인용 : Minmetal Securities 발간 “ESS 산업의 관건은 무엇인가?” (2024. 07. 24)
전력시스템에 있어 ESS에 대한 필요가 갈수록 시급해지고 있음.
글로벌 에너지 전환으로 인한 신재생에너지 발전비율이 지속적으로 증가함에 따라 미국, 유럽, 중국을 중심으로 신재생에너지 소비에 대한 문제가 급부상하고 있음.
태양광발전은 햇빛이 비치는 시기에만 발전할 수 있고, 출력피크가 주로 정오에 이뤄지기 때문에 이때 낮은 발전단가의 태양광으로 석탄과 같은 기존 발전원으로부터의 전기를 대체하는 것이 효율적임.
하지만 야간에는 기존 발전원으로 전기생산이 대체되어야 하며, 태양광에서 기존 발전원으로 전기생산이 대체되는 시기에 ESS를 통한 조정이 필요함.
또한 ESS가 야간에 기존 발전원을 좀 더 많이 대체하기 위해서는 방전시간을 좀 더 늘릴 필요가 있음.
CNESA 데이터에 따르면, 2023년 글로벌 누적 ESS 설비의 설치량은 289.2GW이며, 이 중 양수발전이 193.8GW, 용융염 열 저장이 4.0GW, BESS가 91.3GW임.
양수발전은 BESS 이전의 가장 보편적인 ESS였으나, 지리적 문제와 5년이 넘는 건설기간으로 인해 더 이상의 설치량 증가세가 뚜렷하지 않음.
최근 BESS가 새로운 ESS의 주요 설비로 자리잡고 있는데, 2018년 7.6GW에서 2023년 91.3GW로 5년 만에 10배 이상 설치량이 증가하였음.
신재생에너지의 설치증가와 비교하였을 때, ESS의 설치량은 현재 매우 부족한 상황인데 2023년 글로벌 ESS의 누적 설치량은 신재생에너지 누적설치량의 11.9%에 불과하여 향후 보다 빠른 ESS 설치량 증가가 필요함.
중국의 경우, 2060년 중국의 신재생에너지의 발전량 비중이 60%를 초과할 것으로 예측되는데, 이 때 중국에서만 필요한 ESS의 수요가 매년 수천 Gwh 수준에 도달할 것으로 예상되고 있음.
장기적 관점에서 규모의 제한이 없는 ESS의 설치야 말로 향후 발생될 신재생에너지의 효율적 소비에 대한 문제를 해결할 수 있는 답임.
자료인용 : Minmetal Securities 발간 “ESS 산업의 관건은 무엇인가?” (2024. 07. 24)
※ ESS의 방향성 : 6. 향후 리튬배터리가 ESS시장을 주도
향후 ESS시장은 리튬배터리 독주체제가 될 것.
기존 양수발전이나 용융염열 발전 ESS를 제외한 신규 ESS로는 리튬배터리, 압축공기저장, 바나듐 액체 흐름 배터리, 흘라이휠 저장 등 다양한 ESS가 있지만,
GNESA가 2023년 발표한 데이터에 따르면 신규 ESS 중 리튬배터리가 차지하는 비중이 96.9%에 달할 정도로 압도적임.
리튬배터리를 사용하는 ESS(이하 BESS)는 설비규모, 기술성숙도, 상업화 등 모든 면에서 절대적인 비교우위를 지니고 있음.
리튬배터리는 에너지 저장시간, 수명, 안전성 등에서 여전히 해결해야 할 점들이 있지만 경제성, 상업화 진행상황 등에서 가장 성숙한 기술로 상당기간 리튬배터리 일극구도가 유지될 것임.
BESS는 설비설치가 간편하고 운용의 유연성이 높은 특징을 가지고 있어, 전력 시스템의 각 단계에 폭넓게 사용할 수 있음.
전원, 전력망, 사용자(상업용, 가정용) 측면 어느 곳에서나 BESS를 사용할 수 있음.
BNEF 데이터에 따르면, 2023년 기준 글로벌 BESS 누적 설치량은 44.4GW/95.9Gwh이며, 이 중 유틸리티용(전원+전력망) BESS설치량이 72%, 상업용이 5%, 가정용이 17%를 차지하고 있음.
현재 중국이 가장 큰 BESS 설치국가이며, 2023년 기준 중국의 누적 BESS 설치량은 22.0GW/46.5Gwh로 글로벌 비중 50%를 차지하고 있음. 미국과 유럽은 각각 17%와 21%임.
자료인용 : Minmetal Securities 발간 “ESS 산업의 관건은 무엇인가?” (2024. 07. 24)
향후 ESS시장은 리튬배터리 독주체제가 될 것.
기존 양수발전이나 용융염열 발전 ESS를 제외한 신규 ESS로는 리튬배터리, 압축공기저장, 바나듐 액체 흐름 배터리, 흘라이휠 저장 등 다양한 ESS가 있지만,
GNESA가 2023년 발표한 데이터에 따르면 신규 ESS 중 리튬배터리가 차지하는 비중이 96.9%에 달할 정도로 압도적임.
리튬배터리를 사용하는 ESS(이하 BESS)는 설비규모, 기술성숙도, 상업화 등 모든 면에서 절대적인 비교우위를 지니고 있음.
리튬배터리는 에너지 저장시간, 수명, 안전성 등에서 여전히 해결해야 할 점들이 있지만 경제성, 상업화 진행상황 등에서 가장 성숙한 기술로 상당기간 리튬배터리 일극구도가 유지될 것임.
BESS는 설비설치가 간편하고 운용의 유연성이 높은 특징을 가지고 있어, 전력 시스템의 각 단계에 폭넓게 사용할 수 있음.
전원, 전력망, 사용자(상업용, 가정용) 측면 어느 곳에서나 BESS를 사용할 수 있음.
BNEF 데이터에 따르면, 2023년 기준 글로벌 BESS 누적 설치량은 44.4GW/95.9Gwh이며, 이 중 유틸리티용(전원+전력망) BESS설치량이 72%, 상업용이 5%, 가정용이 17%를 차지하고 있음.
현재 중국이 가장 큰 BESS 설치국가이며, 2023년 기준 중국의 누적 BESS 설치량은 22.0GW/46.5Gwh로 글로벌 비중 50%를 차지하고 있음. 미국과 유럽은 각각 17%와 21%임.
자료인용 : Minmetal Securities 발간 “ESS 산업의 관건은 무엇인가?” (2024. 07. 24)
※ 2024년 & 2022년 ESS 가격 비교 (59% 하락)
지난 5월 인도네시아에서 열린 제 10회 세계 물 포럼에서 일론 머스크는 태양광에너지와 BESS의 효율성에 대해서 강조하였습니다.
머스크는 현재 태양광 에너지의 발전비용이 매우(extremely) 낮으며, BESS의 가격도 급격하게 하락하였다고 언급하면서, 현재와 이전에 발표되었던 많은 연구결과들은 태양광 에너지와 배터리 가격이 매우 비쌌던 시기에 수행되었던 자료들이며, 현재 가격으로 다시 계산하게 된다면 태양광 + BESS 조합의 가격이 매우 놀라울 정도로 경제적이라고 말하였습니다.
실제 중국측 자료를 보면, 배터리와 시스템 비용을 포함한 ESS의 가격이 2022년 대비 현재 크게 낮아져 있는 것을 확인해 볼 수 있습니다.
2022년 wh당 1위안(약 190원)이었던 배터리 가격이 2024년 wh당 0.35위안으로 65%나 감소하였고, BMS, PCS, EMS, 컨테이너 등을 포함한 시스템의 가격 또한 2022년 wh당 0.52위안에서 2024년 0.27위안으로 48% 감소하였습니다.
즉, ESS의 전체가격이 2024년 현재 2022년 대비 59%가 하락해 있는 상황입니다.
현재 미국에서의 ESS설치가 크게 증가하고 있는 이유는, AI로 인한 전력수요의 증가 및 신재생에너지 확대에 따른 전력계통에서의 ESS 설치의 필요성 증가와 함께 ESS 자체의 가격도 크게 낮아져 경제성이 높아졌기 때문입니다.
그리고 미국을 비롯한 글로벌 ESS 설치 증가는 중국의 ESS 수출 통계를 통해서도 확인해 볼 수 있는데, 2024년 5월 중국의 ESS 수출은 4Gwh를 기록하여 전년동월 대비 664%나 급증하는 모습을 보여주었습니다.
https://www.youtube.com/watch?v=OfwfTN1mEyM
지난 5월 인도네시아에서 열린 제 10회 세계 물 포럼에서 일론 머스크는 태양광에너지와 BESS의 효율성에 대해서 강조하였습니다.
머스크는 현재 태양광 에너지의 발전비용이 매우(extremely) 낮으며, BESS의 가격도 급격하게 하락하였다고 언급하면서, 현재와 이전에 발표되었던 많은 연구결과들은 태양광 에너지와 배터리 가격이 매우 비쌌던 시기에 수행되었던 자료들이며, 현재 가격으로 다시 계산하게 된다면 태양광 + BESS 조합의 가격이 매우 놀라울 정도로 경제적이라고 말하였습니다.
실제 중국측 자료를 보면, 배터리와 시스템 비용을 포함한 ESS의 가격이 2022년 대비 현재 크게 낮아져 있는 것을 확인해 볼 수 있습니다.
2022년 wh당 1위안(약 190원)이었던 배터리 가격이 2024년 wh당 0.35위안으로 65%나 감소하였고, BMS, PCS, EMS, 컨테이너 등을 포함한 시스템의 가격 또한 2022년 wh당 0.52위안에서 2024년 0.27위안으로 48% 감소하였습니다.
즉, ESS의 전체가격이 2024년 현재 2022년 대비 59%가 하락해 있는 상황입니다.
현재 미국에서의 ESS설치가 크게 증가하고 있는 이유는, AI로 인한 전력수요의 증가 및 신재생에너지 확대에 따른 전력계통에서의 ESS 설치의 필요성 증가와 함께 ESS 자체의 가격도 크게 낮아져 경제성이 높아졌기 때문입니다.
그리고 미국을 비롯한 글로벌 ESS 설치 증가는 중국의 ESS 수출 통계를 통해서도 확인해 볼 수 있는데, 2024년 5월 중국의 ESS 수출은 4Gwh를 기록하여 전년동월 대비 664%나 급증하는 모습을 보여주었습니다.
https://www.youtube.com/watch?v=OfwfTN1mEyM
※ 2024년 6월 및 7월(예상) 미국 유틸리티용 ESS 신규설치
미국의 7월 유틸리티용(전원+전력망) ESS 예상 신규설치량은 3.09MW로 크게 증가할 것으로 보여지고 있습니다. (YoY 192%)
지난 5월 중국의 ESS 수출이 4GW(YoY 664%)로 크게 증가하였는데, 미국에서의 ESS설치량도 7월에 크게 증가하는 모습을 보여주고 있어, 미국 ESS시장이 하반기에 크게 성장할 것으로 예측됩니다.
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2024년 6월 미국 유틸리티용 ESS 신규설치량은 1.23GW로 전년동월대비 16%, 전월대비 15% 증가하였음.
6월까지의 누적 신규설치량은 4.06GW로 전년동기대비 126.46% 증가하였음.
2024년 7월 미국 유틸리티용 ESS 예상 신규설치량은 3.09MW로 전년동월대비 192%, 전월대비로는 188% 증가할 것으로 예상됨.
자료인용 : Soochow Securities 발간 “주간 전력설비 보고서” (2024. 07. 28)
미국의 7월 유틸리티용(전원+전력망) ESS 예상 신규설치량은 3.09MW로 크게 증가할 것으로 보여지고 있습니다. (YoY 192%)
지난 5월 중국의 ESS 수출이 4GW(YoY 664%)로 크게 증가하였는데, 미국에서의 ESS설치량도 7월에 크게 증가하는 모습을 보여주고 있어, 미국 ESS시장이 하반기에 크게 성장할 것으로 예측됩니다.
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2024년 6월 미국 유틸리티용 ESS 신규설치량은 1.23GW로 전년동월대비 16%, 전월대비 15% 증가하였음.
6월까지의 누적 신규설치량은 4.06GW로 전년동기대비 126.46% 증가하였음.
2024년 7월 미국 유틸리티용 ESS 예상 신규설치량은 3.09MW로 전년동월대비 192%, 전월대비로는 188% 증가할 것으로 예상됨.
자료인용 : Soochow Securities 발간 “주간 전력설비 보고서” (2024. 07. 28)
※ 삼성SDI 2Q24 실적 컨콜 : 각형배터리 관련
최근 배터리 산업에 있어 각형 폼팩터에 대한 관심이 높아지고 있는 모습이 보여지고 있는데, 이번 삼성SDI의 컨콜을 통해서도 이러한 업계 동향을 확인해 볼 수 있었습니다.
각형 배터리는 타폼팩터 대비 특히 냉각효율과 내구성에 장점을 지니고 있습니다.
배터리관리에 있어 가장 중요한 것은 열(저항)관리이며, 열관리는 배터리의 수명과 성능에 직결되어 있는 부분입니다.
각형배터리의 알루미늄 캔은 재질의 특성상 (니켈도금강판이나 파우치 대비) 빠르게 냉각되는 성질을 지니고 있습니다. 캔의 재질 외에도 사각형의 형태는 넓은 면적을 냉각시스템과 접촉 시킬 수 있습니다.
때문에 셀 사이나 하부의 냉각시스템(에어 또는 액체 등)을 이용하여 배터리의 온도를 효과적으로 관리할 수 있는 특성을 지니고 있습니다.
이는 배터리 내부저항을 줄여주어 배터리의 성능과 수명유지에 도움을 줄 수 있습니다.
또한 각형배터리는 타폼팩터 대비 우수(파우치 대비)하거나 비슷한(원통형 대비) 내구성으로 인해 모듈단계를 생략한 CTP, CTC, CTB 적용에 유리한 측면을 지니고 있습니다.
각형배터리의 단점인 셀 단위에서의 무게와 에너지 밀도는 CTP를 적용함으로써 극복가능하며, 동시에 배터리 팩 전체의 원가절감 및 차량 내 공간 효율화에도 유리합니다.
원통형 배터리의 경우 차세대 폼팩터인 46파이가 이제 시작되는 기술로 아직 폭넓은 적용까지는 시간이 남아 있고, 파우치는 고전압 미드니켈을 활용한 배터리나 전기차용 LFP배터리에서 좀 더 강점을 지닐 것으로 보여지고 있어,
현재 예측으로는 향후 전체 배터리 시장에 있어 각형 폼팩터의 비중이 좀 더 높아지는 방향으로 갈 것으로 예상되고 있습니다.
● 각형배터리 관련 (삼성SDI 컨콜 내용 중)
안전성 및 배터리 팩 설계 측면에서 각형배터리의 장점이 부각되는 중.
안전성 측면에서 각형 배터리는 구조 상 열 전파 현상 방지에 최적화 되어 있음.
각형 배터리는 하부 냉각판과의 접촉면이 넓어 배터리 발열 시 주변으로 열이 확산되는 것을 방지할 수 있음.
팩설계 측면에서 추가적인 안전장치 없이 셀을 바로 탑재할 수 있어 효율성이 좋음.
셀투팩(CTP), 셀투샤시(CTC) 등을 통한 에너지 밀도증가 및 원가절감이 가능함.
각형 폼팩터의 비중이 지속적으로 확대될 것으로 전망되며, 실제 OEM들의 각형 관련된 협력 요청이 늘어나고 있음.
최근 배터리 산업에 있어 각형 폼팩터에 대한 관심이 높아지고 있는 모습이 보여지고 있는데, 이번 삼성SDI의 컨콜을 통해서도 이러한 업계 동향을 확인해 볼 수 있었습니다.
각형 배터리는 타폼팩터 대비 특히 냉각효율과 내구성에 장점을 지니고 있습니다.
배터리관리에 있어 가장 중요한 것은 열(저항)관리이며, 열관리는 배터리의 수명과 성능에 직결되어 있는 부분입니다.
각형배터리의 알루미늄 캔은 재질의 특성상 (니켈도금강판이나 파우치 대비) 빠르게 냉각되는 성질을 지니고 있습니다. 캔의 재질 외에도 사각형의 형태는 넓은 면적을 냉각시스템과 접촉 시킬 수 있습니다.
때문에 셀 사이나 하부의 냉각시스템(에어 또는 액체 등)을 이용하여 배터리의 온도를 효과적으로 관리할 수 있는 특성을 지니고 있습니다.
이는 배터리 내부저항을 줄여주어 배터리의 성능과 수명유지에 도움을 줄 수 있습니다.
또한 각형배터리는 타폼팩터 대비 우수(파우치 대비)하거나 비슷한(원통형 대비) 내구성으로 인해 모듈단계를 생략한 CTP, CTC, CTB 적용에 유리한 측면을 지니고 있습니다.
각형배터리의 단점인 셀 단위에서의 무게와 에너지 밀도는 CTP를 적용함으로써 극복가능하며, 동시에 배터리 팩 전체의 원가절감 및 차량 내 공간 효율화에도 유리합니다.
원통형 배터리의 경우 차세대 폼팩터인 46파이가 이제 시작되는 기술로 아직 폭넓은 적용까지는 시간이 남아 있고, 파우치는 고전압 미드니켈을 활용한 배터리나 전기차용 LFP배터리에서 좀 더 강점을 지닐 것으로 보여지고 있어,
현재 예측으로는 향후 전체 배터리 시장에 있어 각형 폼팩터의 비중이 좀 더 높아지는 방향으로 갈 것으로 예상되고 있습니다.
● 각형배터리 관련 (삼성SDI 컨콜 내용 중)
안전성 및 배터리 팩 설계 측면에서 각형배터리의 장점이 부각되는 중.
안전성 측면에서 각형 배터리는 구조 상 열 전파 현상 방지에 최적화 되어 있음.
각형 배터리는 하부 냉각판과의 접촉면이 넓어 배터리 발열 시 주변으로 열이 확산되는 것을 방지할 수 있음.
팩설계 측면에서 추가적인 안전장치 없이 셀을 바로 탑재할 수 있어 효율성이 좋음.
셀투팩(CTP), 셀투샤시(CTC) 등을 통한 에너지 밀도증가 및 원가절감이 가능함.
각형 폼팩터의 비중이 지속적으로 확대될 것으로 전망되며, 실제 OEM들의 각형 관련된 협력 요청이 늘어나고 있음.
※ 미국 태양광산업 분석. Part 1.
● 지난 10년간의 미국 태양광발전 산업
지난 10년간 태양광 발전설비의 경제성 향상은 미국 태양광 발전 산업의 장기적 상승 추세를 만들었지만, 세부적으로 태양광 신규설비 설치는 미국 정책의 영향을 받아 변동성을 나타내었음.
SEIA에 따르면, 2023년 미국의 태양광발전 신규설치량은 32.4GW로 전년대비 60.4% 증가하였음.
2013년부터 2023년까지 미국 태양광 시장은 CAGR로 21.2% 설장하였는데,
Lazard의 데이터에 따르면, 2013년부터 미국에서 태양광발전 단가는 석탄보다 낮아져 가장 저렴한 전력원 중 하나가 되었음.
미국 태양광 발전 시장은 2017년과 2022년 두 번의 마이너스 성장을 기록하였는데,
1) 2017년의 역성장은, 2016년 30%의 투자세액공제가 만료, 관세 201조에 대한 불확실성, PURPA(공공사업 규제정책법안) 정책조정, 전력망 설치 지연 등 여러 요인들이 복합적으로 겹쳤기 때문임.
2) 2022년의 역성장은 우회수출에 대한 조사와 중국산 제품에 대한 세관 억류 조치 등으로 인해 발생하였음.
● 2024년 1분기 미국 태양광 발전 신규설치량
2024년 1분기 미국의 태양광발전 신규설치는 11.8GW로 전년대비 약 90% 증가하였음.
이중 유틸리티용 발전이 9.8GW로 전체 설치의 83%를 차지하였으며, 가정용 태양광 발전 설치는 1.3GW로 11%를 차지하였음.
가정용 태양광 설치는 2023년 4분기와 1분기에 이어 2분기 연속 감소하였음.
가정용 태양광 설치 하락의 주요 요인은 높은 설치비용과 미국 주별 전력요금 정책조정(캘리포니아주의 NEM3.0과 같은)및 높은 대출금리의 영향이 있었음.
자료인용 : Sealand Securities 발간 “신재생에너지 보고서 : 미국 태양광 발전산업” (2024.. 07. 30)
● 지난 10년간의 미국 태양광발전 산업
지난 10년간 태양광 발전설비의 경제성 향상은 미국 태양광 발전 산업의 장기적 상승 추세를 만들었지만, 세부적으로 태양광 신규설비 설치는 미국 정책의 영향을 받아 변동성을 나타내었음.
SEIA에 따르면, 2023년 미국의 태양광발전 신규설치량은 32.4GW로 전년대비 60.4% 증가하였음.
2013년부터 2023년까지 미국 태양광 시장은 CAGR로 21.2% 설장하였는데,
Lazard의 데이터에 따르면, 2013년부터 미국에서 태양광발전 단가는 석탄보다 낮아져 가장 저렴한 전력원 중 하나가 되었음.
미국 태양광 발전 시장은 2017년과 2022년 두 번의 마이너스 성장을 기록하였는데,
1) 2017년의 역성장은, 2016년 30%의 투자세액공제가 만료, 관세 201조에 대한 불확실성, PURPA(공공사업 규제정책법안) 정책조정, 전력망 설치 지연 등 여러 요인들이 복합적으로 겹쳤기 때문임.
2) 2022년의 역성장은 우회수출에 대한 조사와 중국산 제품에 대한 세관 억류 조치 등으로 인해 발생하였음.
● 2024년 1분기 미국 태양광 발전 신규설치량
2024년 1분기 미국의 태양광발전 신규설치는 11.8GW로 전년대비 약 90% 증가하였음.
이중 유틸리티용 발전이 9.8GW로 전체 설치의 83%를 차지하였으며, 가정용 태양광 발전 설치는 1.3GW로 11%를 차지하였음.
가정용 태양광 설치는 2023년 4분기와 1분기에 이어 2분기 연속 감소하였음.
가정용 태양광 설치 하락의 주요 요인은 높은 설치비용과 미국 주별 전력요금 정책조정(캘리포니아주의 NEM3.0과 같은)및 높은 대출금리의 영향이 있었음.
자료인용 : Sealand Securities 발간 “신재생에너지 보고서 : 미국 태양광 발전산업” (2024.. 07. 30)