중국 신에너지 자동차 시장의 급속한 성장에 따라, 국가 에너지 전략 및 스마트 그리드 구축에 있어 차량-전력망 간(V2G) 기술 적용의 중요성이 점차 커지고 있습니다. V2G 기술은 전기차를 이동식 에너지 저장 장치로 전환하고, 양방향 충전 시스템을 사용하여 차량에서 전력망으로 전력을 전송합니다. 이 기술을 통해 전기차는 고부하 시간대에는 전력망에 전력을 공급하고, 저부하 시간대에는 충전하여 전력망의 부하 균형을 유지하는 데 기여합니다.
2024년 1월 4일, 국가발전개혁위원회 등 부처는 V2G 기술을 구체적으로 겨냥한 최초의 국내 정책 문건인 "신에너지 자동차와 전력망의 통합 및 상호작용 강화에 대한 실시 의견"을 발표했습니다. 국무원 사무국에서 발표한 이전 "고품질 충전 인프라 시스템 추가 구축에 대한 지도 의견"을 바탕으로 실시 의견은 차량-네트워크 상호작용 기술의 정의를 명확히 했을 뿐만 아니라 구체적인 목표와 전략을 제시했으며, 장강 삼각주, 진주강 삼각주, 베이징-톈진-허베이-산둥, 쓰촨, 충칭 등 조건이 성숙한 지역에서 시범 사업을 구축할 계획입니다.
기존 자료에 따르면, 국내에는 V2G 기능을 갖춘 충전소가 약 1,000개에 불과하며, 현재 전국에 398만 개의 충전소가 설치되어 있습니다. 이는 전체 충전소 수의 0.025%에 불과합니다. 또한, 차량-네트워크 연동을 위한 V2G 기술 또한 비교적 성숙되어 있으며, 이 기술의 적용 및 연구는 국제적으로도 드문 일이 아닙니다. 따라서 도시에서 V2G 기술의 보급은 앞으로 크게 개선될 여지가 있습니다.
베이징은 국가 저탄소 시범 도시로서 재생에너지 사용을 장려하고 있습니다. 베이징의 대규모 신에너지 자동차와 충전 인프라는 V2G 기술 적용의 기반을 마련했습니다. 2022년 말까지 베이징은 28만 개 이상의 충전소와 292개의 배터리 교환소를 건설했습니다.
그러나 V2G 기술은 홍보 및 구현 과정에서 여러 가지 어려움에 직면하는데, 주로 실제 운영의 실현 가능성 및 관련 인프라 구축과 관련된 문제입니다. 최근 베이징을 모델로 하여, The Paper Research Institute 연구진은 도시 에너지, 전기 및 충전소 관련 산업에 대한 설문조사를 실시했습니다.
양방향 충전 방식은 초기 투자 비용이 많이 든다
연구원들은 V2G 기술이 도시 환경에서 대중화될 경우, 현재 도시 내 "충전소 찾기 어려움"이라는 문제를 효과적으로 해결할 수 있을 것이라는 점을 발견했습니다. 중국은 아직 V2G 기술 적용 초기 단계에 있습니다. 한 발전소 담당자가 지적했듯이, V2G 기술은 이론적으로는 휴대폰으로 보조배터리를 충전하는 것과 유사하지만, 실제 적용에는 더욱 발전된 배터리 관리 및 전력망 연동이 필요합니다.
연구진은 베이징의 충전소 업체들을 조사한 결과, 현재 베이징의 충전소 대부분은 차량 충전만 가능한 단방향 충전소라는 사실을 발견했습니다. V2G 기능을 갖춘 양방향 충전소를 활성화하기 위해서는 현재 몇 가지 실질적인 과제에 직면해 있습니다.
첫째, 베이징과 같은 1선 도시들은 토지 부족에 직면해 있습니다. V2G 기능을 갖춘 충전소를 건설하려면 토지를 임대하든 매입하든 장기 투자와 높은 비용이 필요합니다. 게다가 추가 부지를 확보하기도 어렵습니다.
둘째, 기존 충전소를 개조하는 데 시간이 걸립니다. 충전소 건설 투자 비용은 장비, 임대 공간, 전력망 연결 배선 비용 등 상대적으로 높습니다. 이러한 투자는 일반적으로 회수하는 데 최소 2~3년이 걸립니다. 기존 충전소를 기반으로 개조하는 경우, 기업들은 비용을 회수하기 전까지 충분한 인센티브를 확보하지 못할 수 있습니다.
이전 언론 보도에 따르면, 현재 도시에서 V2G 기술을 보급하는 데는 두 가지 주요 과제가 있습니다. 첫째, 높은 초기 구축 비용입니다. 둘째, 전기차의 전력 공급이 계통에 제대로 연결되지 않을 경우, 계통 안정성에 영향을 미칠 수 있습니다.
기술 전망은 낙관적이며 장기적으로 큰 잠재력을 가지고 있습니다.
V2G 기술 적용은 자동차 소유자에게 어떤 의미를 가질까요? 관련 연구에 따르면 소형 트램의 에너지 효율은 약 6km/kWh(1kWh의 전기로 6km를 주행할 수 있음)입니다. 소형 전기차의 배터리 용량은 일반적으로 60~80kWh(60~80kWh의 전기)이며, 전기차는 약 80kWh의 전기를 충전할 수 있습니다. 하지만 차량의 에너지 소비량에는 에어컨 등도 포함되어 있어 이상적인 상태에 비해 주행 거리가 줄어들 것입니다.
앞서 언급한 충전소 회사의 담당자는 V2G 기술에 대해 낙관적입니다. 그는 신에너지 차량이 완전히 충전되면 80킬로와트의 전기를 저장할 수 있고, 한 번에 50킬로와트의 전기를 전력망에 공급할 수 있다고 지적했습니다. 연구원들이 베이징 동사환로 쇼핑몰 지하 주차장에서 확인한 충전 전기 가격을 기준으로 계산한 결과, 비수요 시간대의 충전 가격은 kWh당 1.1위안(교외 지역은 충전 가격이 낮음), 피크 시간대의 충전 가격은 kWh당 2.1위안입니다. 차량 소유자가 매일 비수요 시간대에 충전하고 피크 시간대에 전력망에 전력을 공급한다고 가정하면, 현재 가격을 기준으로 차량 소유자는 하루에 최소 50위안의 수익을 낼 수 있습니다. "피크 시간대 시장 가격 책정과 같은 전력망의 가격 조정이 가능해지면 충전소에 전력을 공급하는 차량으로부터 얻는 수익이 더욱 증가할 수 있습니다."
앞서 언급한 발전소 담당자는 V2G 기술을 통해 전기차가 전력망에 전력을 공급할 때 배터리 손실 비용을 고려해야 한다고 지적했습니다. 관련 보도에 따르면 60kWh 배터리 1개당 가격은 약 7,680달러(약 5만 5천 위안)입니다.
충전소 업체의 경우, 신에너지 자동차의 증가에 따라 V2G 기술에 대한 시장 수요 또한 증가할 것입니다. 전기차가 충전소를 통해 전력망에 전력을 공급할 때, 충전소 업체는 일정 "플랫폼 서비스 요금"을 부과할 수 있습니다. 또한, 중국 여러 도시에서 기업들이 충전소에 투자하고 운영하며, 정부는 이에 상응하는 보조금을 지급할 것입니다.
국내 도시들은 V2G 적용을 점차 확대하고 있습니다. 2023년 7월, 저우산시의 첫 V2G 충전 시범소가 정식 가동되었고, 저장성 최초의 공원 내 거래 주문이 성공적으로 완료되었습니다. 2024년 1월 9일, NIO는 상하이에 10개의 V2G 충전소를 처음으로 설치하여 정식 가동을 시작했다고 발표했습니다.
전국승용차시장정보연합회 사무총장 추이동수는 V2G 기술의 잠재력에 대해 낙관적입니다. 그는 연구자들에게 동력 배터리 기술의 발전으로 배터리 사이클 수명이 3,000회 이상으로 증가할 수 있으며, 이는 약 10년 사용에 해당한다고 말했습니다. 이는 전기 자동차의 빈번한 충전 및 방전이 필요한 응용 분야에서 매우 중요합니다.
해외 연구자들도 유사한 결과를 도출했습니다. 호주 ACT는 최근 "전기차와 전력망 서비스 연계 실현(REVS)"이라는 2년간의 V2G 기술 연구 프로젝트를 완료했습니다. 이 프로젝트는 대규모 기술 개발을 통해 V2G 충전 비용이 크게 절감될 것으로 예상됩니다. 즉, 장기적으로 충전 시설 비용이 감소함에 따라 전기차 가격 또한 하락하여 장기 사용 비용이 절감될 것입니다. 또한, 이 연구 결과는 피크 전력 기간 동안 전력망에 공급되는 재생 에너지의 균형을 맞추는 데 특히 유용할 수 있습니다.
전력망의 협력과 시장 지향적 솔루션이 필요합니다.
기술적인 측면에서, 전기 자동차가 전력망에 전력을 공급하는 과정은 전반적인 운영의 복잡성을 증가시킬 것입니다.
중국 국가전력망공사 공업발전부 시궈푸 주임은 신에너지 자동차 충전이 "고부하 저전력"을 수반한다고 말한 적이 있습니다. 대부분의 신에너지 자동차 소유자는 가정용 전기 부하가 가장 높은 시간대인 오후 7시에서 오후 11시 사이에 충전하는 데 익숙합니다. 최대 85%까지 충전이 이루어지면 최대 전력 부하가 심화되고 배전망에 더 큰 영향을 미칩니다.
실용적인 관점에서, 전기차가 전력망에 전기 에너지를 공급할 때, 전력망과의 호환성을 보장하기 위해 전압을 조정하는 변압기가 필요합니다. 즉, 전기차 방전 과정은 전력망의 변압기 기술과 일치해야 합니다. 구체적으로, 충전소에서 트램으로 전력을 송전하는 과정은 높은 전압에서 낮은 전압으로 전기 에너지를 전송하는 것을 수반하는 반면, 트램에서 충전소(그리고 전력망)로 전력을 송전하는 과정은 낮은 전압에서 높은 전압으로 전압을 높이는 것을 필요로 합니다. 기술적으로는 전압 변환, 전기 에너지 안정성 확보, 그리고 전력망 표준 준수 등 더 복잡한 과정을 거쳐야 합니다.
앞서 언급한 발전소 담당자는 전력망이 여러 대의 전기 자동차의 충전 및 방전 과정에 대한 정밀한 에너지 관리를 실시해야 하며, 이는 기술적인 과제일 뿐만 아니라 전력망 운영 전략의 조정도 수반한다고 지적했습니다.
그는 "예를 들어, 일부 지역에서는 기존 전력망 전선이 많은 충전 파일을 지탱할 만큼 굵지 않습니다. 이는 상수도 시스템과 마찬가지입니다. 주배관은 모든 지관에 충분한 물을 공급할 수 없어 다시 배선해야 합니다. 이로 인해 많은 배선 작업이 필요하고, 건설 비용도 많이 듭니다."라고 말했습니다. 충전 파일을 설치하더라도 전력망 용량 문제로 제대로 작동하지 않을 수 있습니다.
이에 따른 적응 작업도 진행되어야 합니다. 예를 들어, 완속 충전소의 전력은 보통 7킬로와트(7KW)인 반면, 일반 가정의 가전제품 총 전력은 약 3킬로와트(3KW)입니다. 충전소를 한두 개 연결하면 부하를 최대로 부하할 수 있으며, 심야 시간대에 전력을 사용하더라도 전력망을 안정적으로 유지할 수 있습니다. 그러나 충전소를 여러 개 연결하고 피크 시간대에 전력을 사용하게 되면 전력망의 부하 용량을 초과할 수 있습니다.
앞서 언급한 발전소 담당자는 분산형 에너지 전망에 따라 향후 신에너지 자동차의 전력망 충전 및 방전 촉진 문제를 해결하기 위해 전력 시장화를 모색할 수 있다고 밝혔습니다. 현재 전력 에너지는 발전 회사에서 전력망 회사에 판매되고, 전력망 회사는 이를 다시 사용자와 기업에 분배합니다. 다단계 순환은 전체 전력 공급 비용을 증가시킵니다. 사용자와 기업이 발전 회사로부터 직접 전력을 구매할 수 있게 되면 전력 공급망이 간소화될 것입니다. "직접 구매는 중간 단계를 줄여 전력 운영 비용을 절감할 수 있습니다. 또한 충전소 회사가 전력망의 전력 공급 및 조정에 더욱 적극적으로 참여하도록 유도할 수 있으며, 이는 전력 시장의 효율적인 운영과 차량-전력망 연계 기술 촉진에 매우 중요합니다."
국가전력망 스마트 인터넷 차량 기술 유한회사 에너지 서비스 센터(부하 제어 센터) 소장인 진젠쩌는 인터넷 차량 플랫폼의 기능과 장점을 활용하여 소셜 자산 충전소를 인터넷 차량 플랫폼에 연결하여 소셜 사업자의 운영을 간소화할 수 있다고 제안했습니다. 이를 통해 문턱을 낮추고 투자 비용을 절감하며 인터넷 차량 플랫폼과의 상생 협력을 실현하고 지속 가능한 산업 생태계를 구축할 수 있습니다.
수지
쓰촨 그린 과학기술 유한회사
0086 19302815938
게시 시간: 2024년 2월 10일
