Реакция спроса — это изменение энергопотребления потребителя электроэнергии для лучшего согласования спроса на электроэнергию с поставкой. [1] До тех пор, пока в 21 веке не снизилась стоимость гидроаккумуляторов и аккумуляторов, электроэнергию невозможно было легко хранить, поэтому коммунальные предприятия традиционно согласовывали спрос и предложение, регулируя производительность своих электростанций , включая или отключая генерирующие агрегаты. или импорт энергии из других коммунальных предприятий. Существуют ограничения на то, чего можно достичь со стороны предложения, поскольку некоторым генерирующим блокам может потребоваться много времени, чтобы выйти на полную мощность, эксплуатация некоторых блоков может быть очень дорогой, а спрос иногда может превышать мощность всех имеющиеся электростанции вместе взятые. Реакция спроса, тип управления спросом на энергию , направлена на корректировку в режиме реального времени спроса на электроэнергию, а не на корректировку предложения.
Коммунальные предприятия могут сигнализировать о запросах спроса своим потребителям различными способами, включая простое измерение внепиковой нагрузки, при котором электроэнергия дешевле в определенное время дня, и интеллектуальное измерение , при котором потребителям могут быть сообщены явные запросы или изменения цен. .
Потребитель может скорректировать спрос на электроэнергию, отложив некоторые задачи, требующие большого количества электроэнергии, или может решить заплатить более высокую цену за электроэнергию. Некоторые клиенты могут переключить часть своего потребления на альтернативные источники, такие как солнечные панели и батареи на месте .
Во многих отношениях реакцию спроса можно представить просто как технологическую систему экономического нормирования поставок электроэнергии. В ответ на спрос добровольное нормирование достигается за счет ценовых стимулов — предложения более низких чистых цен за единицу электроэнергии в обмен на снижение энергопотребления в периоды пиковой нагрузки. Прямым следствием является то, что пользователи электрической мощности, не снижающие потребление (нагрузку) в периоды пиковой нагрузки, будут платить «высокие» цены за единицу электроэнергии, либо напрямую, либо включенные в общие тарифы.
Принудительное нормирование, если оно будет применяться, будет осуществляться посредством веерных отключений электроэнергии в периоды пиковой нагрузки. Практически, периоды жары летом и сильные морозы зимой могут характеризоваться плановыми отключениями электроэнергии для потребителей и предприятий, если добровольное нормирование посредством стимулов не сможет адекватно снизить нагрузку до уровня общего энергоснабжения.
По данным Федеральной комиссии по регулированию энергетики США , по состоянию на 2011 год реакция спроса (DR) определялась как: «Изменения в потреблении электроэнергии конечными потребителями по сравнению с их обычными моделями потребления в ответ на изменения цены на электроэнергию с течением времени, или к поощрительным выплатам, направленным на снижение потребления электроэнергии в периоды высоких цен на оптовом рынке или когда надежность системы находится под угрозой». [2] DR включает в себя все преднамеренные изменения в структуре потребления электроэнергии, чтобы побудить потребителей изменить время, уровень мгновенного спроса или общее потребление электроэнергии. [3] В 2013 году ожидалось, что программы реагирования на спрос будут разработаны для снижения потребления электроэнергии или переноса его с пиковых периодов на непиковые периоды в зависимости от предпочтений и образа жизни потребителей. [4] В 2016 году реагирование на спрос было определено как «широкий спектр действий, которые могут быть предприняты на стороне потребителя электросчетчика в ответ на определенные условия в электроэнергетической системе, такие как перегрузка сети в период пиковой нагрузки или высокие цены». [5] В 2010 году реагирование спроса определялось как снижение спроса, направленное на снижение пикового спроса или предотвращение системных чрезвычайных ситуаций. Это может быть более рентабельной альтернативой, чем добавление генерирующих мощностей для удовлетворения пиковых и периодических всплесков спроса. Основная цель DR — активно вовлекать клиентов в изменение своего потребления в ответ на ценовые сигналы. Цель состоит в том, чтобы отразить ожидания предложения посредством сигналов или мер контроля потребительских цен и обеспечить динамические изменения в потреблении относительно цены. [6]
В электросетях DR аналогичен механизмам динамического спроса для управления потреблением электроэнергии потребителями в ответ на условия поставок, например, когда потребители электроэнергии сокращают свое потребление в критические моменты или в ответ на рыночные цены. [7] Разница в том, что механизмы реагирования на спрос реагируют на явные запросы на отключение, тогда как устройства с динамическим спросом пассивно отключаются при обнаружении напряжения в сети. Реакция спроса может включать фактическое сокращение потребляемой мощности или запуск генерации на месте, которая может быть подключена или не подключена параллельно к сети. [8] Это совершенно другая концепция, чем энергоэффективность , которая означает использование меньшего количества энергии для выполнения одних и тех же задач на постоянной основе или при каждом выполнении этой задачи. В то же время реагирование на спрос является компонентом интеллектуального спроса на энергию, который также включает в себя энергоэффективность, управление энергопотреблением домов и зданий, распределенные возобновляемые ресурсы и зарядку электромобилей. [9] [10]
Текущие схемы реагирования на спрос реализуются с крупными и мелкими коммерческими, а также бытовыми потребителями, часто посредством использования специальных систем управления для сброса нагрузки в ответ на запрос коммунального предприятия или на рыночные ценовые условия. Услуги (освещение, машины, кондиционирование воздуха) сокращаются в соответствии с заранее запланированной схемой определения приоритетов нагрузки в критические периоды времени. Альтернативой сбросу нагрузки является выработка электроэнергии на месте для дополнения электросети . В условиях ограниченного предложения электроэнергии реагирование спроса может значительно снизить пиковую цену и, в целом, волатильность цен на электроэнергию.
Реакция спроса обычно используется для обозначения механизмов, используемых для поощрения потребителей к снижению спроса, тем самым снижая пиковый спрос на электроэнергию. Поскольку системы производства и передачи электроэнергии обычно имеют размеры, соответствующие пиковому спросу (плюс запас на ошибку прогнозирования и непредвиденные события), снижение пикового спроса снижает общие требования к затратам на установку и капитальные затраты . Однако в зависимости от конфигурации генерирующих мощностей реакция спроса может также использоваться для увеличения спроса (нагрузки) в периоды высокого производства и низкого спроса. Таким образом, некоторые системы могут стимулировать накопление энергии для арбитража между периодами низкого и высокого спроса (или низких и высоких цен). Майнинг биткойнов — это энергоемкий процесс преобразования компьютерной аппаратной инфраструктуры, навыков программного обеспечения и электроэнергии в электронную валюту. [11] Майнинг биткойнов используется для увеличения спроса в избыточные часы за счет потребления более дешевой энергии. [12]
Существует три типа реагирования спроса - реагирование на чрезвычайные ситуации, реагирование на экономический спрос и реагирование на спрос на вспомогательные услуги. [13] Реагирование на чрезвычайные ситуации используется, чтобы избежать непроизвольных перебоев в обслуживании во время дефицита поставок. Реакция экономического спроса используется для того, чтобы позволить потребителям электроэнергии сократить свое потребление, когда производительность или удобство потребления этой электроэнергии для них менее ценны, чем оплата за нее. Реагирование на спрос на вспомогательные услуги состоит из ряда специализированных услуг, которые необходимы для обеспечения безопасной работы передающей сети и которые традиционно предоставляются производителями.
В большинстве электроэнергетических систем некоторые или все потребители платят фиксированную цену за единицу электроэнергии, независимую от себестоимости производства на момент потребления. Потребительская цена может устанавливаться правительством или регулирующим органом и обычно представляет собой среднюю стоимость единицы продукции за определенный период времени (например, год). Таким образом, потребление не зависит от стоимости производства в краткосрочной перспективе (например, на почасовой основе). С экономической точки зрения потребление электроэнергии потребителями неэластично в короткие сроки, поскольку потребители не сталкиваются с фактической ценой производства; если бы потребители столкнулись с краткосрочными издержками производства, они были бы более склонны изменить использование электроэнергии в ответ на эти ценовые сигналы. Чистый экономист мог бы экстраполировать эту концепцию и предположить, что потребители, обслуживаемые по этим фиксированным тарифам, наделены теоретическими «опционами до востребования» на электроэнергию, хотя в действительности, как и в любом другом бизнесе, потребитель просто покупает то, что предлагается, по согласованной цене. цена. [15] Покупатель в универмаге, покупающий товар стоимостью 10 долларов в 9:00 утра, может заметить 10 продавцов на этаже, но только один занят его обслуживанием, тогда как в 15:00 покупатель может купить тот же товар стоимостью 10 долларов и заметить все 10 продаж. персонал занят. Аналогичным образом, себестоимость продаж универмага в 9 часов утра может быть в 5-10 раз выше себестоимости продаж в 15 часов, но было бы надуманным утверждать, что покупатель, не заплатив значительно больше за статья в 9.00, чем в 15.00, имела «колл-опцион» для статьи за 10 долларов.
Практически во всех энергосистемах электроэнергия производится генераторами, которые распределяются в порядке значимости, т. е. первыми используются генераторы с наименьшими предельными издержками (наименьшими переменными издержками производства), затем следуют самые дешевые и т. д. до тех пор, пока не возникнет мгновенный спрос на электроэнергию. удовлетворен. В большинстве энергосистем оптовая цена на электроэнергию будет равна предельной стоимости производителя с самой высокой стоимостью, потребляющей энергию, которая будет меняться в зависимости от уровня спроса. Таким образом, различия в ценах могут быть значительными: например, в Онтарио в период с августа по сентябрь 2006 г. оптовые цены (в канадских долларах), выплачиваемые производителям, варьировались от пиковых 318 долларов США за МВт·ч до минимума (отрицательных) 3,10 долларов США за МВт·ч. МВт·ч. [16] [17] Нередко цена варьируется в два-пять раз из-за ежедневного цикла спроса. Отрицательная цена указывает на то, что с производителей взимается плата за поставку электроэнергии в сеть (а потребители, платящие цену в режиме реального времени, возможно, фактически получили скидку за потребление электроэнергии в течение этого периода). Обычно это происходит ночью, когда спрос падает до уровня, при котором все генераторы работают на минимальном уровне мощности и некоторые из них необходимо отключить. Отрицательная цена является стимулом осуществить эти остановки с наименьшими затратами. [18]
Два исследования Карнеги-Меллона , проведенные в 2006 году, рассматривали важность реагирования спроса для электроэнергетической отрасли в общих чертах [19] и с конкретным применением ценообразования в реальном времени для потребителей для регионального управления электропередачи PJM Interconnection , обслуживающего 65 миллионов клиентов в США с 180 гигаватт генерирующей мощности. [20] Последнее исследование показало, что даже небольшие сдвиги пикового спроса окажут большое влияние на экономию потребителей и позволят избежать затрат на дополнительную пиковую мощность: сдвиг пикового спроса на 1% приведет к экономии 3,9%, то есть миллиардам долларов при системный уровень. Снижение пикового спроса примерно на 10% (достижимое в зависимости от эластичности спроса ) приведет к системной экономии от 8 до 28 миллиардов долларов.
В дискуссионном документе Ахмад Фаруки, директор Brattle Group , оценивает, что 5-процентное снижение пикового спроса на электроэнергию в США может привести к экономии затрат примерно в 35 миллиардов долларов за 20-летний период, не считая затрат на измерения и связь. необходимо внедрить динамическое ценообразование, необходимое для достижения этих сокращений. Хотя чистые выгоды будут значительно меньше заявленных 35 миллиардов долларов, они все равно будут весьма существенными. [21] В Онтарио, Канада, Независимый оператор электроэнергетической системы отметил, что в 2006 году пиковая потребность превысила 25 000 мегаватт всего за 32 системных часа (менее 0,4% времени), в то время как максимальная потребность в течение года составила чуть более 27 000 мегаватт. . Таким образом, способность «срезать» пиковый спрос на основе надежных обязательств позволит провинции сократить построенные мощности примерно на 2000 мегаватт. [22]
В электросети потребление и производство электроэнергии всегда должны быть сбалансированы; любой значительный дисбаланс может вызвать нестабильность сети или серьезные колебания напряжения, а также вызвать сбои в сети. Таким образом, общая генерирующая мощность рассчитывается так, чтобы соответствовать общему пиковому спросу с некоторой погрешностью и допуском на непредвиденные обстоятельства (например, отключение электростанций в периоды пикового спроса). Операторы, как правило, планируют использовать наименее дорогостоящие генерирующие мощности (с точки зрения предельных затрат ) в любой конкретный период и использовать дополнительные мощности более дорогих электростанций по мере увеличения спроса. Реакция спроса в большинстве случаев направлена на снижение пикового спроса, чтобы снизить риск потенциальных нарушений, избежать дополнительных капитальных затрат на дополнительные станции и избежать использования более дорогих или менее эффективных действующих станций. Потребители электроэнергии также будут платить более высокие цены, если генерирующие мощности будут использоваться из более дорогостоящего источника производства электроэнергии.
Реакция спроса также может использоваться для увеличения спроса в периоды высокого предложения и низкого спроса. Некоторые типы электростанций должны работать почти на полную мощность (например, атомные), в то время как другие типы могут производить продукцию с незначительными предельными затратами (например, ветровые и солнечные). Поскольку возможности для хранения энергии обычно ограничены, в ответ на спрос может быть предпринята попытка увеличить нагрузку в эти периоды для поддержания стабильности сети. Например, в провинции Онтарио в сентябре 2006 г. был короткий период времени, когда цены на электроэнергию для некоторых потребителей были отрицательными. Хранение энергии , такое как гидроаккумулирующая электроэнергия, является способом увеличения нагрузки в периоды низкого спроса на использование в более поздние периоды. Использование реакции спроса для увеличения нагрузки менее распространено, но может быть необходимым или эффективным в системах, где имеется большой объем генерирующих мощностей, которые невозможно легко отключить.
Некоторые сети могут использовать механизмы ценообразования, которые не работают в режиме реального времени, но их легче реализовать (например, пользователи платят более высокие цены в течение дня и более низкие цены ночью), чтобы обеспечить некоторые преимущества механизма реагирования спроса при менее жестких технологических требованиях. . В Великобритании схема «Экономика 7» и аналогичные схемы, направленные на то, чтобы переместить спрос, связанный с электрическим отоплением, на ночные периоды внепиковой нагрузки, действуют с 1970-х годов. Совсем недавно, в 2006 году, Онтарио начал внедрять программу «умных счетчиков», которая реализует ценообразование по времени использования (TOU), которое распределяет цены в соответствии с графиками пиковой, средней и внепиковой нагрузки. Зимой период пиковой нагрузки определяется как утро и ранний вечер, середина пика — как полдень и конец дня, а внепиковое время — как ночное время; Летом периоды пиковой и средней пиковой нагрузки меняются местами, что отражает кондиционирование воздуха как движущую силу летнего спроса. По состоянию на 1 мая 2015 года большинство электроэнергетических компаний Онтарио завершили перевод всех потребителей на систему выставления счетов за время использования по принципу «умных счетчиков» со ставками в часы пик около 200 % и тарифами в середине пика около 150 % от тарифов в непиковое время за единицу электроэнергии. кВтч.
В Австралии действуют национальные стандарты реагирования на спрос (серия AS/NZS 4755), которые уже несколько десятилетий применяются по всей стране распределительными компаниями электроэнергии, например, для управления водонагревателями, кондиционерами и насосами для бассейнов. В 2016 году в серию стандартов было добавлено управление накопителями электрической энергии (например, аккумуляторами).
Когда происходит потеря нагрузки (генерирующая мощность падает ниже нагрузки), коммунальные предприятия могут ввести сброс нагрузки (также известный как программа аварийного снижения нагрузки , [23] ELRP ) в зонах обслуживания посредством целевых отключений, веерных отключений или по соглашениям с конкретными энергоснабжающими организациями. использовать промышленных потребителей для отключения оборудования в периоды общесистемного пикового спроса. [24]
Потребителям энергии нужен некоторый стимул, чтобы ответить на такой запрос со стороны поставщика услуг по реагированию на спрос. Стимулы реагирования на спрос могут быть формальными и неформальными. Коммунальное предприятие может создать стимул на основе тарифов, допуская краткосрочное повышение цен на электроэнергию, или они могут ввести обязательные сокращения во время жары для отдельных крупных потребителей, которым выплачивается компенсация за их участие. Другие пользователи могут получать скидки или другие стимулы, основанные на твердых обязательствах по снижению мощности в периоды высокого спроса [25] , иногда называемые негаваттами [22] (термин был придуман Эмори Ловинсом в 1985 году). [26] Например, в Калифорнии введена собственная система ELRP, согласно которой при объявлении чрезвычайной ситуации зарегистрированные потребители получают кредит за снижение потребления электроэнергии (1 доллар за кВтч в 2021 году, 2 доллара в 2022 году). [27]
Коммерческие и промышленные потребители энергии могут сами навязать сброс нагрузки без запроса со стороны коммунального предприятия. Некоторые предприятия производят электроэнергию самостоятельно и хотят оставаться в пределах своих мощностей по производству энергии, чтобы избежать покупки электроэнергии из сети. Некоторые коммунальные предприятия имеют коммерческие структуры тарифов, которые устанавливают ежемесячные затраты на электроэнергию для потребителя на основе момента наибольшего использования или пикового спроса потребителя. Это побуждает пользователей выравнивать свой спрос на энергию, что называется « управление спросом на энергию» , что иногда требует временного сокращения услуг.
В некоторых юрисдикциях были внедрены интеллектуальные измерения для обеспечения цен в режиме реального времени для всех типов пользователей, в отличие от цен с фиксированной ставкой на протяжении всего периода спроса. В этом приложении у пользователей есть прямой стимул сократить использование в периоды высокого спроса и высоких цен. Многие пользователи могут быть не в состоянии эффективно снизить свой спрос в разное время, или пиковые цены могут быть ниже уровня, необходимого для того, чтобы вызвать изменение спроса в течение коротких периодов времени (пользователи имеют низкую чувствительность к цене или низкая эластичность спроса ). . Существуют автоматизированные системы управления, которые, хотя и эффективны, могут быть слишком дорогими, чтобы их можно было использовать в некоторых приложениях.
Приложения для интеллектуальных сетей улучшают способность производителей и потребителей электроэнергии общаться друг с другом и принимать решения о том, как и когда производить и потреблять электроэнергию. [10] [28] Эта новая технология позволит потребителям перейти от реагирования на спрос на основе событий, когда коммунальное предприятие запрашивает сброс нагрузки, к реагированию на спрос, основанному на круглосуточном режиме, когда потребитель видит стимулы для контроля нагрузки в любое время. время. Хотя этот двусторонний диалог увеличивает возможности реагирования на спрос, потребители по-прежнему в значительной степени находятся под влиянием экономических стимулов и не хотят передавать полный контроль над своими активами коммунальным компаниям. [29]
Одним из преимуществ применения интеллектуальной сети является ценообразование, основанное на времени. Клиенты, которые традиционно платят фиксированную ставку за потребленную энергию ( кВтч ) и запрашивают пиковую нагрузку, могут установить свой порог и скорректировать потребление, чтобы воспользоваться преимуществами колебаний цен. Это может потребовать использования системы управления энергопотреблением для управления приборами и оборудованием и может привести к экономии за счет масштаба. Еще одним преимуществом, в основном для крупных потребителей с генерацией, является возможность внимательно отслеживать, перемещать и балансировать нагрузку таким образом, чтобы позволить клиенту экономить пиковую нагрузку и не только экономить на кВтч и кВт/месяц, но и иметь возможность торговать тем, что они сэкономили на энергетическом рынке. Опять же, это требует сложных систем управления энергопотреблением, стимулов и жизнеспособного торгового рынка.
Приложения интеллектуальных сетей расширяют возможности реагирования на спрос, предоставляя данные в реальном времени производителям и потребителям, но движущей силой этой практики остаются экономические и экологические стимулы.
Одним из наиболее важных средств реагирования на спрос в будущих интеллектуальных сетях являются электромобили. Агрегация этого нового источника энергии, который также является новым источником неопределенности в электрических системах, имеет решающее значение для сохранения стабильности и качества интеллектуальных сетей, следовательно, парковки электромобилей можно рассматривать как объект агрегирования реагирования на спрос. [30]
Современная энергосистема осуществляет переход от традиционных вертикально интегрированных коммунальных структур к распределенным системам, поскольку она начинает интегрировать более широкое проникновение производства возобновляемой энергии. Эти источники энергии по своей природе часто распределены диффузно и прерывисто. Эти особенности создают проблемы со стабильностью и эффективностью сети, что приводит к ограничениям на количество этих ресурсов, которые могут быть эффективно добавлены в сеть. В традиционной вертикально интегрированной сети энергия обеспечивается генерирующими предприятиями, которые способны реагировать на изменения спроса. Производство электроэнергии из возобновляемых источников зависит от условий окружающей среды и, как правило, не способно реагировать на изменения спроса. Было показано, что быстрое управление некритическими нагрузками, подключенными к сети, является эффективной стратегией, способной смягчить нежелательные колебания, вызванные этими возобновляемыми ресурсами. [31] Таким образом, вместо того, чтобы поколение отвечало на изменения спроса, спрос реагирует на изменения в поколении. Это основа реагирования спроса. Для внедрения систем реагирования на спрос становится необходимой координация большого количества распределенных ресурсов с помощью датчиков, исполнительных механизмов и протоколов связи. Чтобы быть эффективными, устройства должны быть экономичными, надежными и в то же время эффективными в решении своих задач по контролю. Кроме того, эффективный контроль требует сильных возможностей для координации больших сетей устройств, управления и оптимизации этих распределенных систем как с экономической точки зрения, так и с точки зрения безопасности.
Кроме того, растущее присутствие переменных возобновляемых источников энергии вызывает у властей большую потребность в закупке большего количества вспомогательных услуг для баланса сети. Одной из таких услуг является резерв на случай непредвиденных обстоятельств, который используется для регулирования частоты сети в непредвиденных ситуациях. Многие независимые системные операторы структурируют правила рынков вспомогательных услуг таким образом, чтобы реагирование на спрос могло участвовать наряду с традиционными ресурсами со стороны предложения - доступная мощность генераторов может использоваться более эффективно, если они работают по назначению, что приводит к снижению затрат и уменьшению загрязнения. По мере того, как соотношение генерации на основе инвертора по сравнению с традиционной генерацией увеличивается, механическая инерция, используемая для стабилизации частоты, уменьшается. В сочетании с чувствительностью инверторной генерации к переходным частотам предоставление вспомогательных услуг из других источников, помимо генераторов, становится все более важным. [32] [33]
Существуют технологии, и многие другие находятся в стадии разработки, для автоматизации процесса реагирования на спрос. Такие технологии обнаруживают необходимость сброса нагрузки , сообщают о потребностях участвующим пользователям, автоматизируют сброс нагрузки и проверяют соответствие программам реагирования на спрос. GridWise и EnergyWeb — две крупные федеральные инициативы в США по развитию этих технологий. Университеты и частный сектор также проводят исследования и разработки в этой области. Масштабируемые и комплексные программные решения для аварийного восстановления способствуют росту бизнеса и отрасли.
Некоторые коммунальные предприятия рассматривают и тестируют автоматизированные системы, подключенные к промышленным, коммерческим и бытовым потребителям, которые могут снизить потребление в периоды пикового спроса, по существу незначительно задерживая потребление. Хотя объем задержки спроса может быть небольшим, последствия для сети (в том числе финансовые) могут быть существенными, поскольку планирование стабильности системы часто включает в себя создание потенциала для событий экстремального пикового спроса, а также резервный запас прочности. Подобные события могут происходить всего несколько раз в год.
Этот процесс может включать в себя выключение или выключение определенных приборов или раковин (а, когда спрос неожиданно низкий, потенциальное увеличение использования). Например, можно выключить отопление или включить кондиционирование воздуха или охлаждение (при повышении температуры потребляется меньше электроэнергии), слегка задерживая подачу электроэнергии до тех пор, пока не пройдет пик потребления. [34] В городе Торонто некоторые бытовые пользователи могут участвовать в программе (Peaksaver AC [35] ), согласно которой системный оператор может автоматически управлять водонагревателями или кондиционерами во время пиковой нагрузки; Сеть получает выгоду, задерживая пиковый спрос (давая пиковым заводам время для работы или избегая пиковых событий), а участник выигрывает, откладывая потребление до тех пор, пока не пройдут периоды пикового спроса, когда цены должны быть ниже. Хотя это экспериментальная программа, в масштабе эти решения могут значительно снизить пиковый спрос. Успех таких программ зависит от разработки соответствующих технологий, подходящей системы ценообразования на электроэнергию и стоимости базовой технологии. Компания Bonneville Power экспериментировала с технологиями прямого управления в жилых домах в Вашингтоне и Орегоне и обнаружила, что возможность избежать инвестиций в передачу электроэнергии оправдает стоимость этой технологии. [36]
Другие методы реализации реагирования на спрос подходят к проблеме тонкого сокращения рабочих циклов, а не к реализации сбоев термостата . [37] Их можно реализовать с помощью индивидуального программирования систем автоматизации зданий или с помощью методов роевой логики, координирующих несколько нагрузок на объекте (например, контроллеры EnviroGrid компании Encycle). [38] [39]
Аналогичный подход может быть реализован для управления пиковым спросом на кондиционирование воздуха в регионах с пиковой нагрузкой летом. Предварительное охлаждение или поддержание немного более высоких настроек термостата может помочь снизить пиковую нагрузку. [40]
В 2008 году было объявлено, что электрические холодильники будут продаваться в Великобритании с учетом динамического спроса , который будет задерживать или ускорять цикл охлаждения на основе мониторинга частоты сети [41], но с 2018 года они недоступны.
Промышленные потребители также обеспечивают реагирование на спрос. По сравнению с коммерческими и жилыми нагрузками промышленные нагрузки имеют следующие преимущества: [42] величина энергопотребления промышленного предприятия и изменение мощности, которую оно может обеспечить, обычно очень велики; кроме того, промышленные предприятия обычно уже имеют инфраструктуру для контроля, связи и участия в рынке, что позволяет обеспечить реагирование на спрос; более того, некоторые промышленные предприятия, такие как алюминиевый завод [43], способны обеспечить быструю и точную регулировку энергопотребления. Например, Warrick Operation компании Alcoa участвует в MISO в качестве квалифицированного ресурса реагирования на спрос [44] , а Trimet Aluminium использует свой плавильный завод в качестве краткосрочной «нега-батареи». [45] Выбор подходящих отраслей для обеспечения реагирования на спрос обычно основан на оценке так называемой стоимости потерянной нагрузки . [46] Некоторые центры обработки данных расположены далеко друг от друга в целях резервирования и могут перемещать нагрузки между собой, одновременно выполняя реагирование на спрос. [47]
Снижение нагрузки во время пикового спроса важно, поскольку это снижает потребность в новых электростанциях. Чтобы реагировать на высокий пиковый спрос, коммунальные предприятия строят очень капиталоемкие электростанции и линии. Пиковый спрос случается всего несколько раз в год, поэтому эти активы работают лишь на часть своей мощности. Потребители электроэнергии платят за эту простаивающую мощность через цены, которые они платят за электроэнергию. По данным Коалиции умных сетей реагирования на спрос, 10–20% затрат на электроэнергию в США обусловлены пиковым спросом всего в течение 100 часов в году. [48] DR – это способ для коммунальных предприятий снизить потребность в крупных капитальных затратах и, таким образом, в целом поддерживать более низкие тарифы; однако у таких сокращений есть экономический предел, поскольку потребители теряют продуктивную или комфортную ценность непотребленной электроэнергии. Таким образом, было бы заблуждением рассматривать только экономию средств, которую может обеспечить реагирование на спрос, не принимая во внимание то, от чего потребитель отказывается в этом процессе.
По оценкам [14] , снижение спроса на 5% привело бы к снижению цен на 50% в часы пик энергетического кризиса в Калифорнии в 2000–2001 годах. Поскольку потребители сталкиваются с пиковыми ценами и сокращают свой спрос, рынок должен стать более устойчивым к преднамеренному отзыву предложений со стороны предложения.
Бытовое и коммерческое потребление электроэнергии часто сильно различается в течение дня, и реагирование на спрос пытается уменьшить изменчивость на основе ценовых сигналов. В основе этих программ лежат три принципа:
Кроме того, значительные пики могут возникать лишь изредка, например, два или три раза в год, что требует значительных капиталовложений для удовлетворения нечастых событий.
Закон США об энергетической политике 2005 года уполномочил министра энергетики представить Конгрессу США «отчет, в котором определяются и количественно оцениваются национальные выгоды от реагирования на спрос, а также даются рекомендации по достижению конкретных уровней таких выгод к 1 января 2007 года». " Такой отчет был опубликован в феврале 2006 г. [49]
По оценкам отчета, в 2004 году потенциальная мощность реагирования на спрос составила около 20 500 мегаватт ( МВт ), что составляет 3% от общего пикового спроса в США, в то время как фактическое снижение пикового спроса составило около 9 000 МВт (1,3% от пикового), оставляя достаточный запас для улучшения. По оценкам, возможности управления нагрузкой упали на 32% с 1996 года. Факторы, влияющие на эту тенденцию, включают меньшее количество коммунальных предприятий, предлагающих услуги по управлению нагрузкой, сокращение участия в существующих программах, изменение роли и ответственности коммунальных предприятий, а также изменение баланса спроса и предложения.
Чтобы стимулировать использование и реализацию реагирования на спрос в Соединенных Штатах, Федеральная комиссия по регулированию энергетики (FERC) в марте 2011 года издала Приказ № 745, который требует определенного уровня компенсации для поставщиков реагирования на экономический спрос, которые участвуют на оптовых рынках электроэнергии. . [50] Приказ вызывает большие споры, против него выступает ряд экономистов-энергетиков, в том числе профессор Уильям Хоган из Школы Кеннеди Гарвардского университета . Профессор Хоган утверждает, что этот приказ дает чрезмерную компенсацию поставщикам услуг по реагированию на спрос, тем самым поощряя сокращение производства электроэнергии, экономическая ценность которой превышает затраты на ее производство. Профессор Хоган далее утверждает, что Приказ № 745 является антиконкурентным и представляет собой «...заявление регулирующего органа о принуждении к картелю покупателей». [51] Несколько затронутых сторон, в том числе штат Калифорния, подали иск в федеральный суд, оспаривая законность Приказа 745. [52] Дебаты относительно экономической эффективности и справедливости Приказа 745 появились в серии статей, опубликованных в The Electricity. Журнал. [53] [54] [55]
23 мая 2014 г. Окружной апелляционный суд округа Колумбия полностью отменил Приказ 745. [56] 4 мая 2015 г. Верховный суд США согласился пересмотреть решение окружного суда округа Колумбия, ответив на два вопроса:
25 января 2016 г. Верховный суд США в решении 6–2 по делу FERC против Ассоциации по электроснабжению пришел к выводу, что Федеральная комиссия по регулированию энергетики действовала в пределах своих полномочий, чтобы обеспечить «справедливые и разумные» тарифы на оптовую торговлю энергией. рынок. [58]
17 сентября 2020 года FERC издала приказ № 2222, разрешающий распределенным энергоресурсам участвовать в региональных оптовых рынках электроэнергии. [59] [60] Операторы рынка представили первоначальные планы соответствия к началу 2022 года. [61]
По состоянию на декабрь 2009 года компания National Grid заключила контракт на 2369 МВт для обеспечения реагирования на спрос, известный как STOR , сторона спроса обеспечивает 839 МВт (35%) с 89 площадок. Из этих 839 МВт примерно 750 МВт приходится на резервную генерацию, а остальная часть предназначена для снижения нагрузки. [62] Исследование, основанное на обширных получасовых профилях спроса и наблюдаемом изменении спроса на электроэнергию для различных коммерческих и промышленных зданий в Великобритании, показывает, что лишь небольшое меньшинство занимается переключением нагрузки и снижением спроса, в то время как большая часть реакции спроса обеспечивается резервными генераторами. [63]
Миграция нагрузки в пределах существующей мощности центра обработки данных в часы сокращения в CAISO потенциально может сократить выбросы парниковых газов на 113–239 тыс. тCO 2e в год и поглотить до 62% общего сокращения с отрицательными затратами на сокращение выбросов в 2019 году.
{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)