중국 신에너지 자동차 시장의 급속한 성장과 함께, 차량-전력망(V2G) 기술의 적용은 국가 에너지 전략 및 스마트 그리드 구축에 점점 더 중요해지고 있습니다. V2G 기술은 전기 자동차를 이동식 에너지 저장 장치로 변모시키고 양방향 충전기를 사용하여 차량에서 전력망으로 전력을 전송합니다. 이 기술을 통해 전기 자동차는 전력 부하가 높은 시간대에는 전력을 공급하고, 부하가 낮은 시간대에는 충전하여 전력망 부하 균형을 유지하는 데 기여할 수 있습니다.
2024년 1월 4일, 국가발전개혁위원회와 기타 부처는 V2G(차량-전력망) 기술을 구체적으로 겨냥한 최초의 국내 정책 문서인 "신에너지 자동차와 전력망의 통합 및 상호 작용 강화에 관한 시행 의견"을 발표했습니다. 국무원 판공실에서 발표한 "고품질 충전 인프라 시스템 구축 추가 추진에 관한 지도 의견"을 기반으로, 이 시행 의견은 차량-네트워크 상호 작용 기술의 정의를 명확히 했을 뿐만 아니라 구체적인 목표와 전략을 제시하고, 양쯔강 삼각주, 주강 삼각주, 베이징-톈진-허베이-산둥, 쓰촨, 충칭 등 성숙한 여건을 갖춘 지역에서 시범 사업을 추진할 계획입니다.
기존 자료에 따르면 국내 V2G 기능을 갖춘 충전기는 약 1,000개에 불과하며, 현재 전국에 설치된 충전기는 398만 개로 전체 충전기의 0.025%에 지나지 않습니다. 또한, 차량과 네트워크 간의 상호작용을 위한 V2G 기술은 국제적으로도 비교적 성숙 단계에 있으며, 관련 연구 및 적용 사례도 적지 않습니다. 따라서 도시에서 V2G 기술의 보급이 확대될 여지는 매우 큽니다.
국가 저탄소 도시 시범 사업인 베이징은 재생 에너지 사용을 적극적으로 장려하고 있습니다. 베이징의 방대한 신에너지 차량 및 충전 인프라는 V2G(차량 대 차량) 기술 적용을 위한 기반을 마련했습니다. 2022년 말까지 베이징시는 28만 개 이상의 충전기와 292개의 배터리 교환소를 구축했습니다.
하지만 V2G 기술은 보급 및 구현 과정에서 실제 운영 가능성과 관련 인프라 구축과 관련된 여러 가지 문제에 직면하고 있습니다. 최근 제지연구소(The Paper Research Institute) 연구원들은 베이징을 사례로 들어 도시 에너지, 전력 및 충전소 관련 산업에 대한 조사를 실시했습니다.
양방향 충전소는 초기 투자 비용이 많이 든다.
연구진은 V2G 기술이 도시 환경에서 보편화되면 도시에서 흔히 발생하는 "충전기 찾기 어려움" 문제를 효과적으로 완화할 수 있다는 사실을 알게 되었습니다. 중국은 아직 V2G 기술 적용 초기 단계에 있습니다. 한 발전소 관계자는 이론적으로 V2G 기술은 휴대폰으로 보조 배터리를 충전하는 것과 유사하지만, 실제 적용에는 더욱 발전된 배터리 관리 및 전력망 연동 기술이 필요하다고 지적했습니다.
연구진은 베이징의 충전소 운영업체들을 조사한 결과, 현재 베이징의 대부분의 충전소는 차량만 충전할 수 있는 단방향 충전소라는 사실을 알게 되었습니다. V2G 기능을 갖춘 양방향 충전소를 보급하기 위해서는 현재 몇 가지 실질적인 과제에 직면해 있습니다.
첫째, 베이징과 같은 1급 도시는 토지 부족에 직면해 있습니다. V2G 기능을 갖춘 충전소를 건설하려면 토지를 임대하든 구매하든 장기적인 투자와 높은 비용이 필요합니다. 게다가 추가 토지를 확보하는 것도 쉽지 않습니다.
둘째, 기존 충전소를 전기차 충전소로 전환하는 데는 시간이 걸립니다. 전기차 충전소 건설에는 장비 비용, 임대료, 전력망 연결 배선 비용 등 상당한 투자 비용이 소요됩니다. 이러한 투자금을 회수하는 데는 보통 최소 2~3년이 걸립니다. 기존 충전소를 전기차 충전소로 개조하는 경우, 투자금 회수 전까지는 기업들이 충분한 동기를 부여받지 못할 수 있습니다.
앞서 언론 보도에 따르면 현재 도시에서 V2G 기술을 보편화하는 데에는 두 가지 주요 과제가 있습니다. 첫째는 높은 초기 구축 비용이고, 둘째는 전기차의 전력 공급이 제대로 연결되지 않을 경우 전력망의 안정성에 영향을 미칠 수 있다는 점입니다.
기술 전망은 낙관적이며 장기적으로 큰 잠재력을 가지고 있습니다.
V2G 기술의 적용은 자동차 소유자에게 어떤 의미를 가질까요? 관련 연구에 따르면 소형 트램의 에너지 효율은 약 6km/kWh(즉, 1kWh의 전력으로 6km 주행 가능)입니다. 소형 전기차의 배터리 용량은 일반적으로 60~80kWh(60~80kWh)이며, 전기차는 약 80kWh의 전력을 충전할 수 있습니다. 그러나 차량의 에너지 소비에는 에어컨 등의 작동도 포함되므로 이상적인 상태와 비교하면 주행 가능 거리는 줄어들게 됩니다.
앞서 언급한 충전소 운영업체 관계자는 V2G(차량 대 전력망) 기술에 대해 낙관적인 전망을 내놓았습니다. 그는 신에너지 자동차가 완충 시 80kWh의 전력을 저장하고, 충전할 때마다 50kWh의 전력을 전력망에 공급할 수 있다고 지적했습니다. 베이징 동4환로에 위치한 한 쇼핑몰 지하 주차장에서 연구원들이 확인한 충전 전기 요금을 기준으로 계산해 보면, 비수기 시간대 충전 요금은 kWh당 1.1위안(교외 지역은 더 저렴함), 성수기 시간대 충전 요금은 kWh당 2.1위안입니다. 차량 소유주가 매일 비수기 시간대에 충전하고 성수기 시간대에 전력을 공급한다고 가정할 때, 현재 요금 기준으로 하루에 최소 50위안의 수익을 올릴 수 있습니다. "전력망에서 요금 조정이 이루어지고, 예를 들어 성수기 시간대에 시장 가격이 도입된다면, 차량이 충전소에 전력을 공급함으로써 얻는 수익은 더욱 증가할 수 있습니다."
앞서 언급된 발전소 책임자는 V2G 기술을 통해 전기 자동차가 전력을 전력망으로 전송할 때 배터리 손실 비용을 고려해야 한다고 지적했습니다. 관련 보고서에 따르면 60kWh 배터리 하나의 가격은 약 7,680달러(약 55,000위안)입니다.
충전소 운영업체의 경우, 신에너지 자동차의 수가 지속적으로 증가함에 따라 V2G(차량-전력망 교환) 기술에 대한 시장 수요도 증가할 것입니다. 전기차가 충전소를 통해 전력을 전력망으로 전송할 때, 충전소 운영업체는 일정 수준의 "플랫폼 서비스 수수료"를 받을 수 있습니다. 또한, 중국의 많은 도시에서는 기업들이 충전소에 투자하고 운영하며, 정부는 이에 상응하는 보조금을 제공합니다.
국내 도시들이 점차 V2G(차량 대 차량) 애플리케이션을 추진하고 있습니다. 2023년 7월, 저우산시의 첫 번째 V2G 충전 시범소가 공식적으로 가동을 시작했으며, 저장성에서 최초로 공원 내 거래 주문이 성공적으로 완료되었습니다. 2024년 1월 9일에는 니오(NIO)가 상하이에 설치한 첫 번째 V2G 충전소 10곳이 공식적으로 운영을 시작했다고 발표했습니다.
전국승용차시장정보공동협회 사무총장인 최둥슈는 V2G 기술의 잠재력에 대해 낙관적인 전망을 내놓았습니다. 그는 연구원들에게 고출력 배터리 기술의 발전으로 배터리 수명이 3,000회 이상, 즉 약 10년 사용에 해당하는 수준으로 늘어날 수 있다고 말했습니다. 이는 전기차의 잦은 충전과 방전이 필요한 적용 시나리오에 매우 중요한 의미를 갖습니다.
해외 연구진도 유사한 결과를 도출했습니다. 호주 ACT는 최근 2년간 진행된 "전기 자동차-전력망 서비스 구현(REVS)" 기술 연구 프로젝트를 완료했습니다. 이 연구는 기술의 대규모 개발을 통해 V2G 충전 비용이 크게 절감될 것으로 예상함을 보여줍니다. 이는 장기적으로 충전 시설 비용이 낮아짐에 따라 전기차 가격 또한 하락하여 장기적인 사용 비용을 절감할 수 있음을 의미합니다. 또한, 이러한 연구 결과는 전력 수요가 높은 시간대에 전력망에 투입되는 신재생 에너지의 균형을 맞추는 데 특히 유용할 수 있습니다.
이를 위해서는 전력망의 협력과 시장 지향적인 해결책이 필요합니다.
기술적인 측면에서 볼 때, 전기 자동차가 전력망에 전력을 되돌려 보내는 과정은 전체적인 운영의 복잡성을 증가시킬 것입니다.
중국 국가전력망공사 산업개발부의 시궈푸 부장은 신에너지 자동차 충전은 "높은 부하와 낮은 전력 소비"를 수반한다고 말한 바 있습니다. 대부분의 신에너지 자동차 소유자는 저녁 7시에서 11시 사이에 충전하는 데 익숙한데, 이는 가정용 전력 부하가 가장 높은 시간대와 겹칩니다. 최대 85%에 달하는 이 시간대에 충전이 이루어지면 전력 부하가 급증하여 배전망에 큰 부담을 줍니다.
실질적인 관점에서 전기 자동차가 전력을 전력망으로 되돌려 보낼 때, 전력망과의 호환성을 확보하기 위해 전압을 조정하는 변압기가 필요합니다. 즉, 전기 자동차의 방전 과정은 전력망의 변압기 기술과 일치해야 합니다. 구체적으로, 충전기에서 차량으로 전력을 전송할 때는 고전압에서 저전압으로 전기 에너지를 변환하는 반면, 차량에서 충전기(그리고 궁극적으로 전력망)로 전력을 전송할 때는 저전압에서 고전압으로 전압을 높여야 합니다. 기술적으로 볼 때, 이는 전압 변환과 전기 에너지의 안정성 확보, 그리고 전력망 표준 준수를 포함하는 더욱 복잡한 과정입니다.
앞서 언급한 발전소 책임자는 전력망이 여러 대의 전기 자동차의 충전 및 방전 과정에 대한 정밀한 에너지 관리를 수행해야 하며, 이는 기술적인 과제일 뿐만 아니라 전력망 운영 전략 조정도 수반한다고 지적했습니다.
그는 이렇게 말했습니다. "예를 들어, 어떤 곳에서는 기존 전력망 전선이 많은 수의 충전소를 지탱할 만큼 충분히 굵지 않습니다. 이는 수도관 시스템과 유사합니다. 주 배관이 모든 지선에 충분한 물을 공급할 수 없어 재배선이 필요합니다. 이는 대규모 재배선 공사를 필요로 하며, 건설 비용이 많이 듭니다." 충전소를 설치하더라도 전력망 용량 문제로 인해 제대로 작동하지 않을 수 있다는 것입니다.
이에 상응하는 적응 작업이 필요합니다. 예를 들어, 저속 충전 충전기의 일반적인 전력 소비량은 7kW인 반면, 일반 가정의 가전제품 총 소비량은 약 3kW입니다. 충전기 한두 대만 연결해도 전력망을 최대 부하로 사용할 수 있고, 비수기 시간대에 전력을 사용하더라도 전력망의 안정성을 높일 수 있습니다. 그러나 많은 충전기가 연결되어 피크 시간대에 전력을 사용하게 되면 전력망의 부하 용량을 초과할 수 있습니다.
앞서 언급한 발전소 관계자는 분산형 에너지 전망 하에서 전력 시장화를 통해 향후 신에너지 자동차의 전력망 충전 및 방전을 촉진하는 문제를 해결할 수 있다고 말했다. 현재 전력은 발전 회사가 전력망 회사에 판매하고, 전력망 회사가 이를 다시 사용자 및 기업에 공급하는 다단계 유통 구조를 가지고 있어 전체 전력 공급 비용이 증가하고 있다. 사용자와 기업이 발전 회사로부터 직접 전력을 구매할 수 있다면 전력 공급망이 간소화될 것이다. "직접 구매는 중간 단계를 줄여 전력 운영 비용을 절감할 수 있다. 또한 충전소 회사들이 전력 공급 및 전력망 조절에 더욱 적극적으로 참여하도록 유도할 수 있으며, 이는 전력 시장의 효율적인 운영과 차량-전력망 연계 기술 발전에 매우 중요한 의미를 갖는다."
국가전력망 스마트 차량인터넷 기술 유한회사 에너지 서비스 센터(부하 제어 센터) 소장인 친젠쩌는 차량인터넷 플랫폼의 기능과 장점을 활용하여 사회 자산 충전소를 차량인터넷 플랫폼에 연결함으로써 사회 사업자의 운영을 간소화하고, 진입 장벽을 낮추고, 투자 비용을 절감하며, 차량인터넷 플랫폼과의 상호 이익을 위한 협력을 달성하고, 지속 가능한 산업 생태계를 구축할 수 있다고 제안했습니다.
수지
쓰촨 그린 과학기술 유한회사
0086 19302815938
게시 시간: 2024년 2월 10일
