- 분산(Decentralized)
분산방식은 독립 발전사업자, ISO와 판매사업자로부터 직접 구매할 수 있는 최종소비자가 존재하는 경쟁시장에 적용할 수 있는 두 가지 거래제도 중 한 가지 방법이다. 분산 모델은 중앙통제(centralized) 시장과 가장 반대되는 개념이다. ISO가 급전계획, 품질유지서비스 구매, 송전망 접속을 관리하고 실시간(real time) 계통을 관리하도록 한다. 그러나 이 모델에서 ISO는 대체로 시장 중개인이나 단기 운용계획 수립자(scheduler)로 간주된다. 미래의 특정 기간에 대해 거래된 전력(선도시장)을 대상으로 하는 모든 계약은, 간단히 말해서 발전사업자와 최종소비자 혹은 최종소비자에게 전기를 공급하는 기관(LSE; load serving entity) 간의 양자 간의 장외 계약(bilateral contract)이다. 전력을 전달하고자 하는 기관(운용계획 조정자로 알려져 있음)은 송전망 접속권을 획득하기 위해 ISO에게 시간대별 전력공급과 부하를 일치시킨 균형 계획을 제출한다. 특정 시간대의 운용계획을 제출받은 ISO는 전력조류계산 모델을 가동하여 모든 요청된 운용계획의 실행가능성을 결정한다. 만약 실행이 불가능하다면 이는 송전제약이 있다는 의미이고, 이 경우 송전접속은 경매 방식으로 배분된다. 시장참여자는 특정 송전경로 이용권(transmission right)에 대하여 입찰하고(또는 혼잡을 경감시키기 위해 자신의 운용계획을 변경하는데 얼마를 지불받을 필요가 있는지를 입찰한다), 최고가를 지불하고자 하는 시장참여자가 송전경로 이용권을 낙찰받는다. 송전 혼잡요금(congestion price)이 부과된 경로를 이용하는 모든 사람은 시장청산가격(market clearing price) 즉 해당경로 접속에 관한 최저승인가격을 지불한다.

북미신뢰도협의회(NERC)의 기준에 부합하는 품질유지서비스는 운용계획조정자(scheduling coordinator)가 자체적으로 조달하거나 소비자를 대신하여 ISO가 시장에서 조달한다. 품질유지서비스를 스스로 제공하지 않는 소비자는 품질유지서비스 요금에서 자기 비율만큼의 비용을 ISO에 지급한다. ISO는 경매(auction)를 통해 각종 품질유지서비스(순동예비력, 대기예비력 등)를 확보한다. Bilateral contract를 맺고 있지 않은 시장의 발전사업자는 경매에 입찰할 수 있다. ISO는 필요한 발전설비용량을 만족시키는 최저 입찰가격을 택하게 된다. 낙찰사업자에게는 시장청산가격(개별 경매에서 선택된 최고가)을 지불된다. 마지막으로 ISO는 실시간 수급균형에 필요한 전력을 공급할 수 있는 발전기(실시간으로 출력을 조정할 용의가 있는 발전기) 그룹을 정한다. 품질유지서비스를 낙찰받은 사업자와 실시간 시장에 전력을 공급할 수 있는 용량을 확보한 발전기가 이러한 그룹을 구성하게 된다. ISO는 이러한 입찰결과에 따라 수요에 맞추어 발전기의 출력을 증가시키거나 감소시킴으로써 실시간으로 계통을 운용할 수 있다. 실시간 수급불균형을 유발시키는 운용계획조정자(scheduling coordinator)에게는(즉 자체 발전/소매 풀에서는 발전량이 수요량을 상회하거나 하회한다는 의미), 불균형가격이 사후정산으로 지급되거나 또는 부과된다. 이 불균형가격은 실시간으로 출력을 증가 또는 감소한 발전기에 대하여 지불한 가격에 근거한 것이다.

이 분산모델은 너무 복잡해진다. 하루 중 각 시간대별로 ISO는 송전혼잡, 품질유지서비스, 실시간 발전 등 다수의 경매를 진행하고 있다. 품질유지서비스(ancillary service), 송전혼잡, 실시간 전력의 비용이 시간별로 변화하므로 시장의 불확실성이 크다. 그리고 실시간 수급불균형 부분에 관한 비용은 사후정산 전에는 파악할 수조차 없다. 이러한 복잡성이 시장에 존재함으로 인해 시장참여자가 시장의 약점을 찾아서 악용할 수 있는 기회도 늘어나게 된다. 필수 품질유지서비스와 과부족 전력을 공급하기 위해 ISO는 시장에 전적으로 의존하게 된다. 시장에서의 공급이 제약된다면 가격은 급상승할 수 있고 ISO에게는 한 시장의 발전출력을 다른 시장으로 이동시킴으로써 최적의 해법을 찾을 수 있는 방안이 없다. 전문가들은 캘리포니아 위기를 유발한 시장설계에서의 쟁점 중 하나로 분산모델을 들고 있다. 복잡한 다중 경매로 인해 판매사업자는 시장 간 차액거래(arbitrage)를 할 수 있었고 초과 이익의 기회를 포착할 수 있었다. 이와 같은 상황에서 ISO가 이러한 종류의 행위를 금지하는데 필요한 규칙을 모두 제정, 시행하기란 어려운 일이다.

- 통합(Integrated)
통합 방식은 경쟁시장에 적용할 수 있는 두 번째 방법론이다. 이 방법은 복잡한 분산방법과 경쟁이 부족한 탁송 방식 사이에서 균형을 찾으려 하는 것이다. 중앙통제형 시장(centralized market)과 계통운용의 필요성을 인정하는 동시에 중앙통제형 시장의 운용에 접목할 수 있는 경쟁방안을 만들어 낸다.

통합 방식 하에서 전력 풀(tight pool)의 개념은 현물시장운영 및 계통운용 기능을 수행하는 ISO(Independent System Operator)라는 개념으로 변화되었다. ISO는 전일의 발전계획 및 송전망 이용, 예비력 계획, 실시간 수급균형을 담당하게 된다. ISO는 각각의 시장을 분산방법에서와 같이 분리된 개별 시장에서 운영하는 것이 아니라 하나로 통합되고 최적화된 방법으로 모든 시장을 운영한다.

▲ <그림1>

기본적으로 ISO는 수직통합 전력회사의 계통운용모델을 채택하여 계통제약의 조건아래에서 최적화된 급전계획을 세운다. 그러나 구 모델에서와 같이 증분비용(독점전력회사 당시의 발전기 별 증분연료비)을 입력하는 대신 시장참여자가 제시하는 입찰가격과 예비력을 제공하는 대가로 입찰하는 가격을 이용한다. ISO는 주어진 가격입찰에서 수요와 공급을 일치시킨 후, 계통운용계획을 세워 제약조건 하에서 전체 계통비용을 최소화한다. 송전선로의 제약이 있을 경우 ISO는 입찰가격에 근거하여 운용할 발전기 및 발전출력을 결정한다. 모선 별 가격(locational marginal pricing)이 책정되며 송전혼잡경로의 이용자는 두 모선(bus) 간의 가격 차이에 근거한 혼잡비용(congestion charge)을 지불해야 한다. ISO는 별도로 확보해 놓은 예비력을 증가 또는 감소하여 실시간 불균형(imbalance)을 관리한다. 불균형가격은 최적화모델의 결과로 정해진 현물가격과 동일하다.

시장구조와 거래제도의 현 상황
현재의 미국의 전력시장은 매우 분화되어 있다. 각 시장 모델과 거래제도는 여러 주에서 다양하게 적용된다. 전력시장이 이처럼 복잡하게 나누어진 것은 규제방식, 다시 말해 주정부와 연방정부 사이에 책임이 분산되어 있기 때문이다. 이러한 책임의 분산으로 인해 미국 전체를 아우르는 단일 시장을 설립하기는 매우 어려울 것이다. 각 주마다 추구하는 목표가 다르고 이를 달성하기 위한 생각이 다르기 때문이다. 또한 시장이 복잡하게 나누어짐으로써 전력회사가 주 경계를 가로질러 사업을 영위하거나 전력을 한 지역에서 다른 지역으로 전달하기가 힘들다. 동일한 이유로 전력 기반시설(infrastructure)의 개발도 지연되고 있는 상황이다. 유럽 전력시장이 소비자의 선택과 경쟁시장이라는 공통된 목표를 향해 빠르게 이동하고 있는 것과 달리, 미국은 수직통합 시장으로 회귀하려는 욕망과 되돌아가기에는 시장이 이미 너무 진화했다는 현실 사이에서 주저하고 있는 상황이다.