Răspuns la cerere - Demand response

Un uscător de haine care utilizează un comutator de răspuns la cerere pentru a reduce cererea de vârf

Diagrama de încărcare zilnică; Albastrul arată utilizarea reală a încărcării, iar verde arată sarcina ideală.

Răspunsul la cerere este o schimbare a consumului de energie al unui client de utilități electrice pentru a se potrivi mai bine cu cererea de energie electrică. Până de curând, energia electrică nu putea fi stocată cu ușurință, astfel încât utilitățile au corespuns în mod tradițional cererii și ofertei prin limitarea ratei de producție a centralelor lor electrice , preluarea sau dezactivarea unităților de generare sau importarea energiei electrice de la alte companii de utilități. Există limite la ceea ce se poate obține din partea ofertei, deoarece unele unități generatoare pot dura mult până ajung la putere maximă, unele unități pot fi foarte scumpe de funcționat, iar cererea poate fi uneori mai mare decât capacitatea tuturor centralele electrice disponibile reunite. Răspunsul la cerere urmărește ajustarea cererii de energie în loc de ajustarea ofertei.

Utilitățile pot semnala cererile de cerere către clienții lor într-o varietate de moduri, inclusiv contorizarea simplă de vârf, în care puterea este mai ieftină în anumite momente ale zilei și contorizarea inteligentă , în care cererile explicite sau modificările de preț pot fi comunicate clienților .

Clientul poate ajusta cererea de energie amânând unele sarcini care necesită cantități mari de energie electrică sau poate decide să plătească un preț mai mare pentru energia electrică. Unii clienți pot trece o parte din consumul lor la surse alternative, cum ar fi panouri solare și baterii la fața locului .

În multe privințe, răspunsul la cerere poate fi pus pur și simplu ca un sistem de raționare economică cu tehnologie pentru alimentarea cu energie electrică. În ceea ce privește răspunsul la cerere, raționarea voluntară este realizată prin stimulente de preț - oferind prețuri unitare nete mai mici în schimbul consumului redus de energie în perioadele de vârf. Implicația directă este că utilizatorii puterii de energie electrică care nu reduc consumul (sarcina) în perioadele de vârf vor plăti „creșterea” prețurilor unitare, fie direct, fie luate în calcul la tarifele generale.

Raționarea involuntară, dacă este utilizată, ar fi realizată prin întreruperi în timpul perioadelor de vârf de încărcare. Practic vorbind, valurile de căldură de vară și înghețurile adânci de iarnă ar putea fi caracterizate prin întreruperi planificate de energie pentru consumatori și întreprinderi dacă raționarea voluntară prin stimulente nu reușește să reducă sarcina în mod adecvat pentru a se potrivi cu sursa totală de energie.

fundal

Potrivit Comisiei Federale de Reglementare în Domeniul Energiei , răspunsul la cerere (DR) este definit ca: „Modificări ale consumului de energie electrică de către consumatorii finali de la modelele lor normale de consum ca răspuns la modificările prețului energiei electrice în timp sau la plăți de stimulente destinate induceți o utilizare mai mică a energiei electrice în perioadele cu prețuri ridicate de pe piața angro sau când este pusă în pericol fiabilitatea sistemului. " DR include toate modificările intenționate ale modelelor de consum de energie electrică pentru a induce clienții care sunt destinați să modifice calendarul, nivelul cererii instantanee sau consumul total de energie electrică. Se așteaptă ca programele de răspuns la cerere să fie concepute pentru a reduce consumul de energie electrică sau pentru a-l schimba de la perioadele de vârf la perioadele de vârf, în funcție de preferințele și stilurile de viață ale consumatorilor. Răspunsul la cerere poate fi definit ca „o gamă largă de acțiuni care pot fi întreprinse în partea clientului a contorului de energie electrică ca răspuns la anumite condiții din cadrul sistemului electric (cum ar fi congestia rețelei de vârf sau prețuri ridicate)”. Răspunsul la cerere este o reducere a cererii menită să reducă cererea de vârf sau să evite situațiile de urgență ale sistemului. Prin urmare, răspunsul la cerere poate fi o alternativă mai rentabilă decât adăugarea de capabilități de generație pentru a satisface vârfurile de cerere și ocazionale. Obiectivul de bază al DR este de a implica clienții în mod activ în modificarea consumului lor ca răspuns la semnale de stabilire a prețurilor. Scopul este de a reflecta așteptările ofertei prin semnale sau controale ale prețurilor de consum și de a permite modificări dinamice ale consumului în raport cu prețul.

În rețelele de electricitate, DR este similar mecanismelor dinamice de cerere pentru a gestiona consumul de energie electrică de către clienți ca răspuns la condițiile de aprovizionare, de exemplu, prin faptul că clienții de energie electrică își reduc consumul în momente critice sau ca răspuns la prețurile pieței. Diferența constă în faptul că mecanismele de răspuns la cerere răspund solicitărilor explicite de oprire, în timp ce dispozitivele dinamice de cerere se opresc pasiv atunci când se detectează stresul din rețea. Răspunsul la cerere poate implica de fapt reducerea puterii utilizate sau prin inițierea generării la fața locului care poate sau nu să fie conectată în paralel cu rețeaua. Acesta este un concept destul de diferit de eficiența energetică , ceea ce înseamnă utilizarea mai puțină energie pentru a îndeplini aceleași sarcini, în mod continuu sau ori de câte ori este îndeplinită sarcina respectivă. În același timp, răspunsul la cerere este o componentă a cererii inteligente de energie, care include și eficiența energetică, gestionarea energiei pentru locuințe și clădiri, resurse regenerabile distribuite și încărcarea vehiculelor electrice.

Schemele actuale de răspuns la cerere sunt implementate cu clienți mari și mici, precum și cu clienți rezidențiali, adesea prin utilizarea unor sisteme de control dedicate pentru a arunca sarcini ca răspuns la o cerere a unui furnizor sau a condițiilor de preț de piață. Serviciile (luminile, mașinile, aerul condiționat) sunt reduse în conformitate cu o schemă de prioritizare a sarcinii preplanificate în perioadele de timp critice. O alternativă la eliminarea încărcăturii este generarea de energie electrică la fața locului pentru a completa rețeaua electrică . În condiții de aprovizionare strânsă cu energie electrică, răspunsul la cerere poate reduce semnificativ prețul de vârf și, în general, volatilitatea prețului electricității.

Răspunsul la cerere este în general utilizat pentru a se referi la mecanismele utilizate pentru a încuraja consumatorii să reducă cererea, reducând astfel cererea maximă de energie electrică. Deoarece sistemele de producție și transmisie electrică sunt în general dimensionate pentru a corespunde cererii de vârf (plus marja de eroare de prognoză și evenimente neprevăzute), scăderea cererii de vârf reduce cerințele generale ale costului instalației și capitalului . Cu toate acestea, în funcție de configurația capacității de producție, răspunsul la cerere poate fi utilizat și pentru a crește cererea (sarcina) în perioade de producție ridicată și cerere redusă. Unele sisteme pot încuraja astfel stocarea energiei pentru a arbitra între perioadele de cerere scăzută și ridicată (sau prețuri mici și ridicate). Mineritul Bitcoin este un proces intensiv în energie electrică pentru a converti infrastructura hardware a computerului, abilitățile software și electricitatea în monedă electronică. Exploatarea Bitcoin este utilizată pentru a crește cererea în timpul orelor excedentare, consumând energie mai ieftină.

Există trei tipuri de răspuns la cerere - răspuns la cerere de urgență, răspuns la cerere economică și răspuns la cerere de servicii auxiliare. Răspunsul la cerere de urgență este utilizat pentru a evita întreruperile involuntare ale serviciilor în perioadele de deficit de aprovizionare. Răspunsul la cererea economică este utilizat pentru a permite consumatorilor de energie electrică să-și reducă consumul atunci când productivitatea sau comoditatea consumării acelei energii valorează mai puțin pentru aceștia decât plata pentru electricitate. Răspunsul la cererea de servicii auxiliare constă dintr-o serie de servicii de specialitate care sunt necesare pentru a asigura funcționarea sigură a rețelei de transport și care au fost furnizate în mod tradițional de către generatori.

Aplicație rețea inteligentă

Redați conținut media

Video despre răspunsul la cerere al dispozitivelor electrice dintr-o casă combinat cu un vehicul electric. Acestea fac parte dintr-o rețea inteligentă .

Aplicațiile de rețea inteligentă îmbunătățesc capacitatea producătorilor de energie electrică și a consumatorilor de a comunica între ei și de a lua decizii despre cum și când să producă și să consume energie electrică. Această tehnologie emergentă va permite clienților să treacă de la un răspuns la cerere bazat pe evenimente în cazul în care utilitatea solicită eliminarea încărcăturii, către un răspuns la cerere mai mult 24/7 în care clientul vede stimulente pentru controlul încărcării tot timpul. Deși acest dialog înainte și înapoi crește oportunitățile de răspuns la cerere, clienții sunt încă în mare măsură influențați de stimulente economice și sunt reticenți să renunțe la controlul total al activelor lor către companiile de utilități.

Un avantaj al unei aplicații de rețea inteligentă este prețul bazat pe timp. Clienții care plătesc în mod tradițional o rată fixă ​​pentru energia consumată ( kWh ) și sarcina maximă solicitată își pot seta pragul și își pot ajusta utilizarea pentru a profita de prețurile fluctuante. Acest lucru poate necesita utilizarea unui sistem de gestionare a energiei pentru a controla aparatele și echipamentele și poate implica economii de scară. Un alt avantaj, în principal pentru clienții mari cu generație, este acela de a putea monitoriza îndeaproape, deplasa și echilibra sarcina într-un mod care îi permite clientului să economisească sarcina maximă și nu numai să economisească în kWh și kW / lună, ci să poată tranzacționa ceea ce ei au economisit pe o piață a energiei. Din nou, aceasta implică sisteme sofisticate de gestionare a energiei, stimulente și o piață comercială viabilă.

Aplicațiile de rețea inteligentă sporesc oportunitățile de răspuns la cerere prin furnizarea de date în timp real producătorilor și consumatorilor, dar stimulentele economice și de mediu rămân forța motrice a practicii.

Unul dintre cele mai importante mijloace de răspuns la cerere în viitoarele rețele inteligente sunt vehiculele electrice. Agregarea acestei noi surse de energie, care este, de asemenea, o nouă sursă de incertitudine în sistemele electrice, este esențială pentru păstrarea stabilității și calității rețelelor inteligente, în consecință, parcările vehiculelor electrice pot fi considerate o entitate de agregare a răspunsului la cerere.

Prețul electricității

Explicația efectelor răspunsului la cerere asupra unui grafic cantitate (Q) - preț (P). În cazul unei cereri inelastice (D1), pe o piață tensionată a energiei electrice poate rezulta un preț extrem de ridicat (P1) .
Dacă se utilizează măsuri de răspuns la cerere, cererea devine mai elastică (D2). Un preț mult mai mic va avea ca rezultat piața (P2).

Se estimează că o scădere a cererii cu 5% ar duce la o reducere a prețului cu 50% în timpul orelor de vârf ale crizei energiei electrice din California în 2000/2001. De asemenea, piața devine mai rezistentă la retragerea intenționată a ofertelor din partea ofertei.

În majoritatea sistemelor de energie electrică, unii sau toți consumatorii plătesc un preț fix pe unitate de energie electrică, independent de costul de producție în momentul consumului. Prețul de consum poate fi stabilit de guvern sau de un organism de reglementare și, de obicei, reprezintă un cost mediu pe unitate de producție într-un anumit interval de timp (de exemplu, un an). Prin urmare, consumul nu este sensibil la costul de producție pe termen scurt (de exemplu, pe oră). În termeni economici, consumul de energie electrică al consumatorilor este inelastic în perioade scurte de timp, deoarece consumatorii nu se confruntă cu prețul real al producției; dacă consumatorii ar trebui să facă față costurilor de producție pe termen scurt, ar fi mai înclinați să-și schimbe consumul de energie electrică ca reacție la aceste semnale de preț. Un economist pur ar putea extrapola conceptul pentru a face ipoteza că consumatorii deserviți în baza acestor tarife fixe sunt înzestrați cu „opțiuni de apel” teoretice la electricitate, deși, în realitate, la fel ca orice altă afacere, clientul cumpără pur și simplu ceea ce este oferit la acordul stabilit. Preț. Un client dintr-un magazin universal care cumpără un articol de 10 USD la ora 9:00 ar putea observa 10 angajați de vânzări pe podea, dar numai unul ocupat să-l servească, în timp ce la ora 15:00 clientul ar putea cumpăra același articol de 10 USD și ar putea observa că toți cei 10 angajați de vânzări sunt ocupați. Într-o manieră similară, costul vânzărilor din magazinele mari la ora 9.00 ar putea fi, prin urmare, de 5-10 ori mai mare decât costul vânzărilor la ora 15.00, dar ar fi extrem de ridicat să pretindem că clientul, neplătind semnificativ mai mult pentru articolul de la ora 9.00 decât la ora 15.00 avea o „opțiune de apelare” la articolul de 10 USD.

În practic toate sistemele de energie electrică este produsă de generatoare care sunt expediate în ordine de merit, adică se utilizează mai întâi generatoare cu cel mai mic cost marginal (cel mai mic cost variabil de producție), urmat de cel mai ieftin următor etc., până la cererea instantanee de energie electrică. este satisfacut. În majoritatea sistemelor de energie, prețul cu ridicata al energiei electrice va fi egal cu costul marginal al celui mai mare cost generator care injectează energie, care va varia în funcție de nivelul cererii. Astfel, variația prețurilor poate fi semnificativă: de exemplu, în Ontario între august și septembrie 2006, prețurile cu ridicata (în dolari canadieni) plătite producătorilor au variat de la un vârf de 318 dolari pe MW · h la un minim de - (negativ) 3,10 dolari pe MW · h. Nu este neobișnuit ca prețul să varieze cu un factor de doi până la cinci din cauza ciclului de cerere zilnic. Un preț negativ indică faptul că producătorii erau taxați să furnizeze electricitate rețelei (iar consumatorii care plătesc prețuri în timp real ar fi putut primi de fapt o reducere pentru consumul de energie electrică în această perioadă). Acest lucru se întâmplă în general noaptea când cererea scade la un nivel în care toți generatorii funcționează la nivelurile lor minime de ieșire și unele dintre ele trebuie oprite. Prețul negativ este motivul de a provoca aceste opriri într-un mod cel mai puțin costos.

Două studii Carnegie Mellon în 2006 au analizat importanța răspunsului la cerere pentru industria electricității în termeni generali și cu aplicarea specifică a prețurilor în timp real pentru consumatori pentru autoritatea regională de transport interconectare PJM , deservind 65 de milioane de clienți din SUA cu 180 de gigawați de capacitate generatoare. Ultimul studiu a constatat că chiar și modificări mici ale cererii de vârf ar avea un efect mare asupra economiilor pentru consumatori și ar evita costurile pentru capacitatea de vârf suplimentară: o schimbare de 1% a cererii de vârf ar duce la economii de 3,9%, miliarde de dolari la nivelul sistemului. . O reducere de aproximativ 10% a cererii de vârf (realizabilă în funcție de elasticitatea cererii ) ar duce la economii de sisteme cuprinse între 8 și 28 miliarde USD.

Într-o lucrare de discuție, Ahmad Faruqui, director al grupului Brattle , estimează că o reducere de 5% a cererii maxime de energie electrică din SUA ar putea produce economii de aproximativ 35 miliarde dolari pe o perioadă de 20 de ani, exclusiv costul contorizării și comunicațiilor. necesare pentru implementarea prețurilor dinamice necesare pentru realizarea acestor reduceri. În timp ce beneficiile nete ar fi semnificativ mai mici decât cele pretinse 35 de miliarde de dolari, acestea ar fi totuși destul de substanțiale. În Ontario, Canada, operatorul independent de sisteme de energie electrică a menționat că, în 2006, cererea maximă a depășit 25.000 de megawați în doar 32 de ore de sistem (mai puțin de 0,4% din timp), în timp ce cererea maximă pe parcursul anului a fost de puțin peste 27.000 de megawați. Abilitatea de a „rade” cererea maximă bazată pe angajamente fiabile ar permite, prin urmare, provinciei să reducă capacitatea construită cu aproximativ 2.000 de megawați.

Rețelele de electricitate și răspunsul la cerere de vârf

Rezervorul superior (Llyn Stwlan) și barajul schemei de stocare pompată Ffestiniog din nordul Țării Galilor

Într-o rețea electrică, consumul și producția de energie electrică trebuie să se echilibreze în orice moment; orice dezechilibru semnificativ poate provoca instabilitate în rețea sau fluctuații severe de tensiune și poate provoca defecțiuni în rețea. Prin urmare, capacitatea totală de producție este dimensionată pentru a corespunde cererii totale de vârf, cu o anumită marjă de eroare și alocație pentru situații neprevăzute (cum ar fi plantele care sunt offline în perioadele de vârf ale cererii). Operatorii vor planifica, în general, să utilizeze cea mai puțin costisitoare capacitate de generare (în termeni de cost marginal ) la o anumită perioadă și să utilizeze capacitate suplimentară de la instalații mai scumpe pe măsură ce crește cererea. Răspunsul la cerere, în majoritatea cazurilor, vizează reducerea cererii de vârf pentru a reduce riscul de perturbări potențiale, pentru a evita cerințele suplimentare de costuri de capital pentru instalații suplimentare și pentru a evita utilizarea unor instalații de operare mai scumpe sau mai puțin eficiente. Consumatorii de energie electrică vor plăti, de asemenea, prețuri mai mari dacă capacitatea de producție este utilizată dintr-o sursă de generare a energiei cu costuri mai mari.

Răspunsul la cerere poate fi, de asemenea, utilizat pentru a crește cererea în perioadele de ofertă mare și cerere redusă. Unele tipuri de centrale generatoare trebuie să funcționeze aproape la capacitate maximă (cum ar fi nucleara), în timp ce alte tipuri pot produce la un cost marginal neglijabil (cum ar fi eoliană și solară). Deoarece există de obicei o capacitate limitată de stocare a energiei, răspunsul la cerere poate încerca să crească sarcina în aceste perioade pentru a menține stabilitatea rețelei. De exemplu, în provincia Ontario, în septembrie 2006, a existat o perioadă scurtă de timp în care prețurile la electricitate au fost negative pentru anumiți utilizatori. Depozitarea energiei, cum ar fi hidroelectricitatea cu pompare, este o modalitate de a crește sarcina în perioadele cu cerere redusă de utilizare în perioadele ulterioare. Utilizarea răspunsului la cerere pentru creșterea sarcinii este mai puțin frecventă, dar poate fi necesară sau eficientă în sistemele în care există cantități mari de capacitate de generare care nu pot fi reduse cu ușurință.

Unele rețele pot utiliza mecanisme de stabilire a prețurilor care nu sunt în timp real, dar mai ușor de implementat (utilizatorii plătesc prețuri mai mari în timpul zilei și prețuri mai mici noaptea, de exemplu) pentru a oferi unele dintre beneficiile mecanismului de răspuns la cerere cu cerințe tehnologice mai puțin exigente. . În Marea Britanie, Economy 7 și scheme similare care încearcă să schimbe cererea asociată cu încălzirea electrică la perioadele de vârf peste noapte au funcționat din anii 1970. Mai recent, în 2006, Ontario a început implementarea unui program de „contor inteligent” care implementează tarifarea „timpului de utilizare” (TOU), care stabileste prețurile în funcție de programele de vârf, de vârf mediu și de vârf. În timpul iernii, vârful de vârf este definit ca dimineața și seara devreme, de vârf la mijlocul zilei până la după-amiaza târziu și de vârf ca noaptea; în timpul verii, perioadele de vârf și de vârf mediu sunt inversate, reflectând aerul condiționat drept motor al cererii de vară. Începând cu 1 mai 2015, majoritatea utilităților electrice din Ontario au finalizat conversia tuturor clienților la facturare în timp de utilizare a „contorului inteligent” cu rate de vârf de aproximativ 200% și rate de vârf mediu de aproximativ 150% din rata de vârf pe kWh.

Australia are standarde naționale pentru răspunsul la cerere (seria AS / NZS 4755), care a fost implementat la nivel național de către distribuitorii de energie electrică de câteva decenii, de exemplu controlul încălzitoarelor de apă de stocare, a aparatelor de aer condiționat și a pompelor de piscină. În 2016, modul de gestionare a stocării energiei electrice (de exemplu, bateriile) a fost adăugat în seria de standarde.

Vărsarea încărcăturii

Este posibil ca sistemele de producție și transport electric să nu îndeplinească întotdeauna cerințele de vârf ale cererii - cea mai mare cantitate de energie electrică cerută de toți clienții de utilități dintr-o regiune dată. În aceste situații, cererea totală trebuie să fie coborât, fie prin dezactivarea serviciului unor dispozitive sau tăiere înapoi la tensiunea de alimentare ( brownouts ), în scopul de a preveni întreruperile de servicii necontrolate , cum ar fi întreruperile de energie (penele de curent pe scară largă) sau deteriorarea echipamentului. Utilitățile pot impune eliminarea încărcăturii în zonele de servicii prin întreruperi vizate, întreruperi continue sau prin acorduri cu consumatori industriali specifici de utilizare ridicată pentru a opri echipamentele în momente de cerere de vârf la nivel de sistem.

Stimulente pentru a vărsa sarcini

Consumatorii de energie au nevoie de anumite stimulente pentru a răspunde unei astfel de cereri din partea unui furnizor de răspuns la cerere . Stimulentele de răspuns la cerere pot fi formale sau informale. De exemplu, utilitatea ar putea crea un stimulent bazat pe tarif prin trecerea de-a lungul creșterilor pe termen scurt ale prețului energiei electrice sau ar putea impune reduceri obligatorii în timpul unui val de căldură pentru utilizatorii selectați cu volum mare, care sunt compensați pentru participarea lor. Alți utilizatori pot primi o reducere sau un alt stimulent bazat pe angajamente ferme de reducere a energiei în perioadele cu cerere mare, uneori denumiți negawatt .

Utilizatorii de energie comercială și industrială ar putea impune pierderea de sarcină asupra lor, fără o cerere din partea utilității. Unele companii își generează propria energie și doresc să rămână în limitele capacității lor de producere a energiei, pentru a evita cumpărarea de energie din rețea. Unele utilități au structuri tarifare comerciale care stabilesc costurile de energie ale unui client pentru luna în funcție de momentul în care clientul are cea mai mare utilizare sau cererea maximă. Acest lucru încurajează utilizatorii să-și aplatizeze cererea de energie, cunoscută sub numele de gestionarea cererii de energie , care uneori necesită reducerea temporară a serviciilor.

Contorizarea inteligentă a fost implementată în unele jurisdicții pentru a oferi prețuri în timp real pentru toate tipurile de utilizatori, spre deosebire de tarifarea cu tarif fix pe toată perioada cererii. În această aplicație, utilizatorii au un stimulent direct pentru a-și reduce utilizarea la perioade cu cereri ridicate și prețuri ridicate. Este posibil ca mulți utilizatori să nu-și poată reduce în mod eficient cererea în diferite momente sau prețurile de vârf pot fi mai mici decât nivelul necesar pentru a induce o schimbare a cererii în perioade scurte de timp (utilizatorii au o sensibilitate scăzută a prețului sau elasticitatea cererii este scăzută) . Există sisteme de control automatizate, care, deși eficiente, pot fi prea costisitoare pentru a fi fezabile pentru unele aplicații.

Cerere pentru resurse distribuite de energie regenerabile intermitente

Rețeaua electrică modernă face o tranziție de la structurile utilitare tradiționale integrate pe verticală la sistemele distribuite, pe măsură ce începe să integreze penetrări mai mari în generarea de energie regenerabilă. Aceste surse de energie sunt deseori distribuite și intermitente prin natură. Aceste caracteristici introduc probleme în stabilitatea și eficiența rețelei, ceea ce duce la limitări ale cantității acestor resurse care pot fi adăugate în mod eficient la rețea. Într-o rețea tradițională integrată vertical, energia este furnizată de generatori de utilități care sunt capabili să răspundă la schimbările cererii. Producția generată de resurse regenerabile este guvernată de condițiile de mediu și, în general, nu este capabilă să răspundă schimbărilor cererii. S-a dovedit că controlul receptiv asupra încărcărilor necritice conectate la rețea este o strategie eficientă capabilă să atenueze fluctuațiile nedorite introduse de aceste resurse regenerabile. În acest fel, în loc ca generația să răspundă la schimbările cererii, cererea răspunde la schimbările de generație. Aceasta este baza răspunsului la cerere. Pentru a implementa sisteme de răspuns la cerere, devine necesară coordonarea unui număr mare de resurse distribuite prin senzori, actuatori și protocoale de comunicații. Pentru a fi eficiente, dispozitivele trebuie să fie economice, robuste și totuși eficiente în gestionarea sarcinilor lor de control. În plus, un control eficient necesită o capacitate puternică de a coordona rețele mari de dispozitive, gestionând și optimizând aceste sisteme distribuite atât din punct de vedere economic, cât și din punct de vedere al securității.

În plus, prezența crescută a generației variabile din surse regenerabile determină o nevoie mai mare pentru autorități de a procura mai multe servicii auxiliare pentru echilibrul rețelei. Unul dintre aceste servicii este rezerva pentru situații neprevăzute, care este utilizată pentru a regla frecvența rețelei în situații neprevăzute. Mulți operatori de sistem independenți structurează regulile piețelor de servicii auxiliare astfel încât răspunsul la cerere să poată participa alături de resursele tradiționale din partea ofertei - capacitatea disponibilă a generatoarelor poate fi utilizată mai eficient atunci când este operată conform proiectării, rezultând costuri mai mici și poluare mai mică. Pe măsură ce crește raportul dintre generația bazată pe invertor și generația convențională, inerția mecanică utilizată pentru stabilizarea frecvenței scade. Atunci când este asociat cu sensibilitatea generației pe bază de invertor la frecvențe tranzitorii, furnizarea de servicii auxiliare din alte surse decât generatoarele devine din ce în ce mai importantă.

Tehnologii pentru reducerea cererii

Tehnologiile sunt disponibile și multe sunt în curs de dezvoltare pentru a automatiza procesul de răspuns la cerere. Astfel de tehnologii detectează necesitatea eliminării încărcăturii , comunică cererea utilizatorilor participanți, automatizează eliminarea sarcinii și verifică conformitatea cu programele de răspuns la cerere. GridWise și EnergyWeb sunt două inițiative federale majore în Statele Unite pentru a dezvolta aceste tehnologii. Universitățile și industria privată fac, de asemenea, cercetare și dezvoltare în acest domeniu. Soluțiile software scalabile și complete pentru DR permit dezvoltarea afacerilor și a industriei.

Unele utilități iau în considerare și testează sisteme automate conectate la utilizatorii industriali, comerciali și rezidențiali, care pot reduce consumul în perioadele cu cerere maximă, întârzând în esență marginal tragerea. Deși cantitatea de cerere întârziată poate fi mică, implicațiile pentru rețea (inclusiv financiară) pot fi substanțiale, deoarece planificarea stabilității sistemului implică adesea construirea capacității pentru evenimente extreme de cerere de vârf, plus o marjă de siguranță în rezervă. Astfel de evenimente pot apărea doar de câteva ori pe an.

Procesul poate presupune oprirea sau oprirea anumitor aparate sau chiuvete (și, atunci când cererea este neașteptat de scăzută, creșterea potențială a utilizării). De exemplu, încălzirea poate fi oprită sau aerul condiționat sau frigiderul poate fi activat (creșterea la o temperatură mai ridicată utilizează mai puțină energie electrică), amânând ușor consumul până când a trecut un vârf de utilizare. În orașul Toronto, anumiți utilizatori rezidențiali pot participa la un program (Peaksaver AC) prin care operatorul sistemului poate controla automat încălzitoarele de apă caldă sau aerul condiționat în timpul cererii maxime; rețeaua beneficiază de întârzierea cererii de vârf (permițând perioadei de vârf plantelor să se ridice în ciclu sau evitând evenimentele de vârf), iar participantul beneficiază de întârzierea consumului până după perioadele de vârf de cerere, când prețurile ar trebui să fie mai mici. Deși acesta este un program experimental, la scară aceste soluții au potențialul de a reduce considerabil cererea de vârf. Succesul unor astfel de programe depinde de dezvoltarea unei tehnologii adecvate, a unui sistem de prețuri adecvat pentru electricitate și a costului tehnologiei de bază. Bonneville Power a experimentat tehnologii de control direct în reședințele din Washington și Oregon și a constatat că investiția de transport evitată ar justifica costul tehnologiei.

Alte metode de implementare a răspunsului la cerere abordează problema reducerii subtile a ciclurilor de funcționare, mai degrabă decât implementarea retrogradărilor termostatului . Acestea pot fi implementate utilizând programarea personalizată a sistemelor de automatizare a clădirilor sau prin metode logice de roi care coordonează sarcini multiple într-o instalație (de exemplu, controlerele EnviroGrid ale Encycle).

O abordare similară poate fi pusă în aplicare pentru gestionarea cererii de vârf de aer condiționat în regiunile de vârf de vară. Pre-răcirea sau menținerea setării termostatului puțin mai ridicate pot ajuta la reducerea cererii de vârf.

În 2008, s-a anunțat că frigiderele electrice vor fi vândute în Marea Britanie, detectând cererea dinamică, care va întârzia sau avansa ciclul de răcire pe baza monitorizării frecvenței rețelei, dar acestea nu sunt disponibile imediat din 2018.

Clienți industriali

Clienții industriali oferă, de asemenea, răspuns la cerere. În comparație cu încărcăturile comerciale și rezidențiale, încărcăturile industriale au următoarele avantaje: magnitudinea consumului de energie de la o fabrică industrială și schimbarea puterii pe care o poate oferi sunt, în general, foarte mari; în plus, uzinele industriale au deja, de obicei, infrastructurile pentru control, comunicare și participare la piață, ceea ce permite furnizarea de răspuns la cerere; în plus, unele instalații industriale precum topitorul de aluminiu sunt capabile să ofere ajustări rapide și precise ale consumului de energie. De exemplu, Alcoa lui Warrick Operațiunea participă la MISO ca resursă răspuns la cerere calificat, iar TriMet aluminiu folosește topitor sale ca pe termen scurt NEGA-baterie. Selecția industriilor adecvate pentru furnizarea răspunsului la cerere se bazează de obicei pe o evaluare a așa-numitei valori a sarcinii pierdute . Unele centre de date sunt amplasate la distanță pentru redundanță și pot migra sarcini între ele, realizând în același timp și răspuns la cerere.

Inconveniente pe termen scurt pentru beneficii pe termen lung

Vărsarea sarcinilor în timpul cererii de vârf este importantă, deoarece reduce nevoia de noi centrale electrice. Pentru a răspunde cererii de vârf ridicate, utilitățile construiesc centrale electrice și linii foarte intensive în capital. Cererea maximă se întâmplă de doar câteva ori pe an, astfel încât acele active rulează la o simplă fracțiune din capacitatea lor. Utilizatorii de electricitate plătesc pentru această capacitate de ralanti prin prețurile pe care le plătesc pentru electricitate. Potrivit Coaliției Rețelei Inteligente pentru Demand Response, 10% -20% din costurile energiei electrice din Statele Unite se datorează cererii maxime în numai 100 de ore din an. DR este o modalitate prin care utilitățile pot reduce nevoia de cheltuieli capitale mari și, astfel, mențin ratele mai mici în general; cu toate acestea, există o limită economică la astfel de reduceri, deoarece consumatorii pierd valoarea productivă sau convențională a energiei electrice care nu este consumată. Astfel, este înșelător să ne uităm doar la economiile de cost pe care le poate produce răspunsul la cerere, fără a lua în considerare și la ce renunță consumatorul în proces.

Importanța pentru funcționarea piețelor de energie electrică

Se estimează că o scădere a cererii cu 5% ar fi dus la o reducere a prețului cu 50% în timpul orelor de vârf ale crizei de electricitate din California, în anii 2000-2001. Întrucât consumatorii se confruntă cu prețuri maxime și își reduc cererea, piața ar trebui să devină mai rezistentă la retragerea intenționată a ofertelor din partea ofertei.

Utilizarea electricității rezidențiale și comerciale variază adesea drastic în timpul zilei, iar răspunsul la cerere încearcă să reducă variabilitatea pe baza semnalelor de preț. Există trei principii care stau la baza acestor programe:

1. Instalațiile de producție electrică neutilizate reprezintă o utilizare mai puțin eficientă a capitalului (se câștigă puține venituri atunci când nu funcționează).
2. Sistemele și rețelele electrice amplifică de obicei producția potențială totală pentru a satisface cererea maximă proiectată (cu o capacitate de rezervă suficientă pentru a face față evenimentelor neprevăzute).
3. Prin „netezirea” cererii de reducere a vârfurilor, vor fi necesare mai puține investiții în rezerva operațională, iar instalațiile existente vor funcționa mai frecvent.

În plus, vârfurile semnificative pot apărea rar, cum ar fi de două sau trei ori pe an, care necesită investiții de capital semnificative pentru a face față evenimentelor rare.

Legea privind politica energetică a SUA privind răspunsul la cerere

Statele Unite ale Americii Legea din 2005 privind politica energetică a mandatat secretarul energiei să prezinte Congresului Statelor Unite „ , un raport care identifică și cuantifică beneficiile naționale de răspuns la cerere și face o recomandare privind atingerea unor niveluri specifice de astfel de beneficii de o ianuarie 2007. " Un astfel de raport a fost publicat în februarie 2006.

Raportul estimează că, în 2004, capacitatea potențială de răspuns la cerere a fost de aproximativ 20.500 megawatti ( MW ), 3% din cererea totală de vârf din SUA, în timp ce reducerea reală a cererii de vârf livrate a fost de aproximativ 9.000 MW (1,3% din vârf), lăsând o marjă amplă de îmbunătățire. Se estimează în continuare că capacitatea de gestionare a încărcăturii a scăzut cu 32% din 1996. Factorii care afectează această tendință includ mai puține utilități care oferă servicii de gestionare a încărcăturii, scăderea numărului de înscrieri în programele existente, schimbarea rolului și responsabilității utilităților și schimbarea echilibrului cerere / ofertă.

Pentru a încuraja utilizarea și implementarea răspunsului la cerere în Statele Unite, Comisia Federală de Reglementare în Domeniul Energiei (FERC) a emis Ordinul nr. 745 în martie 2011, care impune un anumit nivel de compensare pentru furnizorii de răspuns la cererea economică care participă la piețele de energie angro . Ordinea este foarte controversată și a fost opus de către un număr de economiști de energie, inclusiv profesorul William W. Hogan de la Universitatea Harvard lui Kennedy School . Profesorul Hogan afirmă că ordinul supracompensează furnizorii de răspuns la cerere, încurajând astfel reducerea energiei electrice a cărei valoare economică depășește costul producerii acesteia. Profesorul Hogan afirmă în plus că Ordinul nr. 745 este anticoncurențial și echivalează cu „... o cerere a autorității de reglementare pentru a pune în aplicare cartelul unui cumpărător”. Mai multe părți afectate, inclusiv statul California, au intentat o acțiune în fața instanței federale contestând legalitatea Ordinului 745. O dezbatere privind eficiența economică și corectitudinea Ordinului 745 a apărut într-o serie de articole publicate în The Electricity Journal.

La 23 mai 2014, Curtea de Apel Circuitul DC a renunțat la Ordinul 745 în întregime. La 4 mai 2015, Curtea Supremă a Statelor Unite a fost de acord să revizuiască hotărârea DC Circuit, adresând două întrebări:

1. Dacă Comisia Federală de Reglementare în Domeniul Energiei a concluzionat în mod rezonabil că are autoritatea în temeiul Legii energiei federale, 16 USC 791a și următoarele, pentru a reglementa regulile utilizate de operatorii piețelor angro de energie electrică pentru a plăti reducerile consumului de energie electrică și pentru a recupera acele plăți prin ajustări la tarifele angro.
2. Dacă Curtea de Apel a greșit considerând că regula emisă de Comisia Federală de Reglementare în Domeniul Energiei este arbitrară și capricioasă.

La 25 ianuarie 2016, Curtea Supremă a Statelor Unite, într-o decizie 6-2 în Hotărârea FERC v. Electric Power Supply Ass'n, a concluzionat că Comisia Federală de Reglementare în domeniul Energiei a acționat în limitele autorității sale pentru a asigura tarife „corecte și rezonabile” pentru energia angro piaţă.

Reducerea cererii și utilizarea generatoarelor de motorină în rețeaua națională britanică

În decembrie 2009, rețeaua națională britanică avea 2369 MW contractați pentru a oferi răspuns la cerere, cunoscut sub numele de STOR , partea cererii furnizează 839 MW (35%) din 89 de locații. Din acest 839 MW, aproximativ 750 MW reprezintă o generație de rezervă, restul fiind reducerea sarcinii. O lucrare bazată pe profiluri extinse de cerere pe jumătate de oră și observarea schimbării cererii de energie electrică pentru diferite clădiri comerciale și industriale din Marea Britanie arată că doar o mică minoritate angajată în schimbarea încărcăturii și reducerea cererii, în timp ce majoritatea răspunsului la cerere este oferită de stand -de generatoare.

Vezi si

Referințe