[논문 리뷰] Renewable levelized cost of energy available for export: An indicator for exploring global renewable energy trade potential

Xiaoming Kan, Lina Reichenberg외 2명|arXiv (Cornell University)|2022. 02. 02.

Integrated Energy Systems Optimization인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 에너지 시스템 모델링 없이도 세계적인 재생 가능 에너지 무역 잠재력을 평가하기 위해 두 가지 신규 지표인 수출 가능 재생 에너지의 평균비용(RLCOE_Ex)과 잠재 수출 에너지량(PEEV)을 도입한다. 165개국의 지역 자원 잠재력, 국내 수요 및 재정 비용을 분석함으로써 미국과 중국과 같은 주요 수출국과 일본, 한국과 같은 고수입 의존 국가들을 규명하며, 데이터 기반의 확장 가능한 프레임워크를 제공한다.

ABSTRACT

Renewable energy resources are widely available, yet they are unevenly distributed globally. In a renewable future, countries lacking high-quality renewable resources may choose to import energy from other countries. To assess the resource-dependent and techno-economic basis for global renewable energy trade and identify potential importers and exporters, this study introduces two new metrics: Renewable Levelized Cost of Energy available for Export (RLCOE_Ex) and Potential Energy Export Volume (PEEV). These metrics are computed based on regional resource potential, domestic energy demand and varying financial costs across countries, without the need for any energy system modeling. By applying these two metrics to 165 countries/regions, we identify countries with significant potential for exporting renewable energy (e.g., the US, China) and those that lack the domestic resources to satisfy demand (e.g., South Korea, Japan). The RLCOE_Ex and PEEV metrics are validated through a separate analysis, employing a comprehensive energy system model for each country/region.

연구 동기 및 목표

• 기술적 경제성과 자원 데이터를 바탕으로 확장 가능하고 시스템 모델링이 필요 없는 지표를 개발하여 세계적 재생 가능 에너지 무역 잠재력을 평가하는 것.
• 제한된 국내 자원으로 인해 수입에 의존할 가능성이 높은 국가들과 재생 가능 에너지를 수출할 잠재력이 높은 국가들을 식별하는 것.
• 복잡한 에너지 시스템 모델링에 대한 투명하고 데이터 기반의 대안을 제공하여 국제 에너지 계획 수립에 활용하는 것.

제안 방법

• RLCOE_Ex 지표는 국내 수요를 충족시킨 후 남는 재생 에너지의 평균비용을 계산하며, 지역별 태양광 및 풍력 잠재력과 국가별 재정 파ameters를 통합한다.
• PEEV 지표는 국내 소비 후 남는 발전 용량 기반으로 수출 가능 재생 에너지 총량을 추정한다.
• 이 방법은 전체 에너지 시스템 시뮬레이션을 요구하지 않고도 국가 수준의 재생 자원 잠재력, 에너지 수요 및 재정 비용(예: 할인율, 자본비용) 데이터를 적용한다.
• 하나의 국가 수준에서 계산하는 바닥에서부터 시작하는 접근 방식을 통해 상호 비교 및 확장 가능성을 확보한다.
• 선택된 국가에 대해 종합적인 에너지 시스템 모델링을 활용한 검증을 수행하여, 제안된 지표가 세부 시뮬레이션 결과와 강한 일치를 보임을 확인한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 자원 가용성과 경제적 타당성 측면에서 어느 국가가 재생 에너지를 가장 많이 수출할 잠재력이 있는가?
• RQ2 다른 국가들에서 국내 에너지 수요는 수출 가능 재생 에너지의 양에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 국가 간 재정 비용의 차이가 재생 가능 에너지 수출 잠재력의 세계적 분포에 얼마나 큰 영향을 미치는가?

주요 결과

• 미국과 중국은 높은 자원 잠재력과 유리한 재정 조건으로 인해 가장 큰 잠재적 재생 에너지 수출국으로 부상한다.
• 일본과 한국는 제한된 국내 재생 자원과 높은 에너지 수요로 인해 주요 잠재 수입국으로 규명된다.
• RLCOE_Ex 지표는 높은 잠재력의 수출 지역에서는 20$/MWh 이하에서부터 고비용·저자원 국가에서는 100$/MWh 이상까지 변동한다.
• PEEV 지표는 전 세계 재생 에너지 수출 잠재력의 80% 이상이 북미, 동아시아 및 유럽 일부 국가 약 20개국에 집중되어 있음을 드러낸다.
• 종합적인 에너지 시스템 모델링을 통한 검증 결과, 제안된 지표와 세부 시뮬레이션 결과 간 강력한 일치가 확인되어 이 방법의 신뢰성을 뒷받침한다.