Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья об электрической концепции. Чтобы узнать о концепции транспорта, см. Транспорт, реагирующий на спрос .
Часть серии по
Энергетика
Преобразование электроэнергии
Электроэнергетическая инфраструктура
Компоненты электроэнергетических систем
Сушилка для белья с переключателем реакции на спрос для снижения пикового спроса
Диаграмма суточной нагрузки; Синий показывает фактическое использование нагрузки, а зеленый - идеальную.

Реагирование на спрос - это изменение энергопотребления потребителя электроэнергетической компании для лучшего согласования спроса на электроэнергию с предложением. До недавнего времени было нелегко хранить электроэнергию, поэтому коммунальные предприятия традиционно согласовывали спрос и предложение, ограничивая производительность своих электростанций , включая или отключая генерирующие агрегаты, или импортируя электроэнергию от других коммунальных предприятий. Существуют пределы того, что может быть достигнуто на стороне предложения, потому что некоторым генерирующим блокам может потребоваться много времени, чтобы выйти на полную мощность, некоторые блоки могут быть очень дорогими в эксплуатации, а спрос иногда может превышать мощность всех. имеющиеся электростанции вместе взятые. Реагирование на спрос направлено на регулирование спроса на электроэнергию, а не на регулирование предложения.

Коммунальные предприятия могут сигнализировать о запросах спроса своим клиентам различными способами, включая простой внепиковый учет, при котором электроэнергия дешевле в определенное время дня, и интеллектуальный учет , при котором клиентам могут быть сообщены явные запросы или изменения в цене. .

Заказчик может скорректировать спрос на электроэнергию, отложив выполнение некоторых задач, требующих большого количества электроэнергии, или может решить заплатить более высокую цену за свою электроэнергию. Некоторые клиенты могут переключить часть своего потребления на альтернативные источники, такие как солнечные панели и батареи на месте.

Во многих отношениях реагирование на спрос можно описать просто как экономическую систему нормирования поставок электроэнергии, основанную на технологиях. В ответ на спрос добровольное нормирование осуществляется с помощью ценовых стимулов - предлагая более низкие чистые цены на единицу продукции в обмен на снижение энергопотребления в периоды пиковой нагрузки. Прямое следствие этого состоит в том, что пользователи электрической мощности, не снижающие потребление (нагрузку) в периоды пиковой нагрузки, будут платить «скачкообразные» удельные цены, либо напрямую, либо с учетом общих ставок.

Принудительное нормирование, если оно будет применяться, будет осуществляться путем веерных отключений электроэнергии в периоды пиковой нагрузки. С практической точки зрения, периоды летней жары и зимних морозов могут характеризоваться плановыми отключениями электроэнергии для потребителей и предприятий, если добровольное нормирование с помощью стимулов не позволяет адекватно снизить нагрузку, чтобы соответствовать общему энергоснабжению.

Фон [ править ]

Согласно Федеральной комиссии по регулированию энергетики , реакция спроса (DR) определяется как: «Изменения в использовании электроэнергии конечными потребителями по сравнению с их обычными моделями потребления в ответ на изменения цены на электроэнергию с течением времени или на стимулирующие платежи, предназначенные для стимулировать более низкое потребление электроэнергии в периоды высоких цен на оптовом рынке или когда надежность системы находится под угрозой ». [1] DR включает в себя все преднамеренные модификации моделей потребления электроэнергии с целью побудить потребителей изменить время, уровень мгновенного спроса или общее потребление электроэнергии. [2] Ожидается, что программы реагирования на спрос будут разработаны для снижения потребления электроэнергии или перевода его с периодов пиковой нагрузки на непиковые в зависимости от предпочтений и образа жизни потребителей. [3] Реагирование на спрос можно определить как «широкий спектр действий, которые могут быть предприняты на стороне потребителя счетчика электроэнергии в ответ на определенные условия в электроэнергетической системе (например, перегрузка сети в период пиковой нагрузки или высокие цены)». [4]Реагирование на спрос - это снижение спроса, предназначенное для снижения пикового спроса или предотвращения системных аварий. Следовательно, реагирование на спрос может быть более рентабельной альтернативой, чем добавление генерирующих мощностей для удовлетворения пиковых и случайных всплесков спроса. Основная цель DR - активно вовлекать клиентов в изменение их потребления в ответ на сигналы ценообразования. Цель состоит в том, чтобы отразить ожидания предложения с помощью сигналов или средств контроля потребительских цен и обеспечить динамические изменения потребления относительно цены. [5]

В электрических сетях DR аналогичен механизмам динамического спроса для управления потреблением электроэнергии потребителями в ответ на условия поставки, например, когда потребители электроэнергии сокращают свое потребление в критические моменты или в ответ на рыночные цены. [6] Разница в том, что механизмы ответа на запрос откликаются на явные запросы на отключение, тогда как устройства динамического запроса пассивно отключаются при обнаружении напряжения в сети. Реагирование на спрос может включать фактическое сокращение потребляемой мощности или запуск выработки электроэнергии на месте, которая может или не может быть подключена параллельно с сетью. [7] Это совершенно отличается от концепции энергоэффективности., что означает использование меньшего количества энергии для выполнения одних и тех же задач на постоянной основе или всякий раз, когда эта задача выполняется. В то же время реакция спроса - это компонент интеллектуального спроса на энергию, который также включает в себя энергоэффективность, управление энергопотреблением дома и в зданиях, распределенные возобновляемые ресурсы и зарядку электромобилей. [8] [9]

Текущие схемы реагирования на спрос реализуются с крупными и мелкими коммерческими, а также с бытовыми потребителями, часто за счет использования специальных систем управления для сброса нагрузки в ответ на запрос коммунального предприятия или рыночные ценовые условия. Услуги (освещение, машины, кондиционирование воздуха) сокращаются в соответствии с заранее запланированной схемой приоритезации нагрузки в критические временные рамки. Альтернативой сбросу нагрузки является производство электроэнергии на месте в дополнение к электросети . В условиях ограниченного предложения электроэнергии реакция 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 уменьшая пиковый спрос на электроэнергию. Поскольку системы генерации и передачи электроэнергии обычно имеют размер, соответствующий пиковому спросу (плюс запас на ошибку прогноза и непредвиденные события), снижение пикового спроса снижает общие требования к заводским и капитальным затратам . Однако в зависимости от конфигурации генерирующих мощностей реакция спроса может также использоваться для увеличения спроса (нагрузки) в периоды высокой производительности и низкого спроса. Некоторые системы могут, таким образом, поощрять хранение энергии к арбитражу между периодами низкого и высокого спроса (или низких и высоких цен). Биткойн майнинг- это энергоемкий процесс преобразования компьютерной инфраструктуры, программного обеспечения и электроэнергии в электронную валюту. [10] Майнинг биткойнов используется для увеличения спроса в избыточные часы за счет более дешевой энергии. [11]

Существует три типа реагирования на спрос: реагирование на чрезвычайные ситуации, реагирование на экономический спрос и реагирование на спрос на вспомогательные услуги. [12] Экстренное реагирование на спрос используется, чтобы избежать непреднамеренных перерывов в предоставлении услуг в периоды дефицита предложения. Реагирование экономического спроса используется, чтобы позволить потребителям электроэнергии сократить свое потребление, когда производительность или удобство потребления этой электроэнергии для них меньше, чем оплата электроэнергии. Реагирование на спрос на вспомогательные услуги состоит из ряда специализированных услуг, которые необходимы для обеспечения безопасной работы передающей сети и которые традиционно оказывались производителями.

Приложение Smart Grid [ править ]

Воспроизвести медиа
Видео об изменении спроса на электрические устройства в доме, совмещенном с электромобилем. Это часть умной сети .

Приложения интеллектуальных сетей улучшают способность производителей и потребителей электроэнергии общаться друг с другом и принимать решения о том, как и когда производить и потреблять электроэнергию. [9] [13] Эта новая технология позволит клиентам перейти от реакции спроса на основе событий, когда коммунальное предприятие запрашивает сброс нагрузки, к более круглосуточной реакции спроса, когда клиент видит стимулы для управления нагрузкой во всех время. Хотя этот двусторонний диалог увеличивает возможности для реагирования на спрос, потребители по-прежнему в значительной степени подвержены влиянию экономических стимулов и не хотят уступать полный контроль над своими активами коммунальным компаниям. [14]

Одним из преимуществ приложения интеллектуальной сети является ценообразование на основе времени. Клиенты, которые традиционно платят фиксированную ставку за потребленную энергию ( кВтч ) и запрошенную пиковую нагрузку, могут установить свой порог и скорректировать свое использование, чтобы воспользоваться колебаниями цен. Это может потребовать использования системы управления энергопотреблением для управления приборами и оборудованием и может потребовать экономии на масштабе. Еще одно преимущество, в основном для крупных клиентов с генерацией, - это возможность внимательно отслеживать, переключать и балансировать нагрузку таким образом, чтобы клиент мог 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 включает в себя сложные системы управления энергопотреблением, стимулы и жизнеспособный торговый рынок.

Приложения интеллектуальных сетей увеличивают возможности для реагирования на спрос, предоставляя данные в реальном времени производителям и потребителям, но экономические и экологические стимулы остаются движущей силой этой практики.

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, парковочные места для электромобилей можно рассматривать как объект агрегирования реакции на спрос. [15]

Цены на электроэнергию [ править ]

Объяснение эффектов реакции спроса на графике количество (Q) - цена (P). В условиях неэластичного спроса (D1) чрезвычайно высокая цена (P1) может привести к напряжению на рынке электроэнергии .
Если используются меры реагирования на спрос, спрос становится более эластичным (D2). Более низкая цена приведет к выходу на рынок (P2).

Подсчитано [16], что снижение спроса на 5% приведет к снижению цен на 50% в пиковые часы энергетического кризиса в Калифорнии в 2000/2001 годах. Рынок также становится более устойчивым к преднамеренному отказу от предложений со стороны предложения.

В большинстве электроэнергетических систем некоторые или все потребители платят фиксированную цену за единицу электроэнергии независимо от стоимости 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, за 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, так как потребители не сталкиваются с реальной ценой продукции; если бы потребители столкнулись с краткосрочными издержками производства, они были бы более склонны изменить свое использование электроэнергии в ответ на эти ценовые сигналы. Чистый экономист мог бы экстраполировать эту концепцию, чтобы выдвинуть гипотезу о том, что потребители, обслуживаемые по этим тарифам с фиксированной ставкой, наделены теоретическими «опционами колл» на электроэнергию, хотя в действительности, как и любой другой бизнес, клиент просто покупает то, что предлагается, по согласованной цене цена. [17] Покупатель в универмаге, покупающий товар за 10 долларов в 9.00, может заметить, что 10 торговых сотрудников находятся на полу, но обслуживает его или ее только один, в то время как в 15.00 покупатель может купить тот же товар за 10 долларов и заметить, что все 10 торговых сотрудников заняты. Таким же образом, себестоимость продаж универмага в 9:00 может быть в 5-10 раз выше себестоимости продаж в 15:00, но было бы неправдоподобно утверждать, что покупатель, не заплатив за него значительно больше. статья в 9.00, чем в 15.00, имела «колл-опцион» на статью за 10 долларов.

Практически во всех энергосистемах электричество производится генераторами, которые распределяются в порядке их полезности, т. Е. Сначала используются генераторы с наименьшими предельными затратами (наименьшими переменными издержками производства), затем следуют более дешевые и т. Д., Пока не появится мгновенный спрос на электроэнергию. доволен. В большинстве энергосистем оптовая цена на электроэнергию будет равна предельным затратам самого дорогостоящего генератора, который подает энергию, которые будут меняться в зависимости от уровня спроса. Таким образом, расхождение в ценах может быть значительным: например, в Онтарио в период с августа по сентябрь 2006 г. оптовые цены (в канадских долларах), выплачиваемые производителям, варьировались от пиковых 318 долларов за МВт · ч до минимальных - (отрицательных) 3,10 долларов за МВт · ч. [18] [19] Цена колеблется от двух до пяти раз в зависимости от дневного цикла спроса. Отрицательная цена указывает на то, что с производителей взималась плата за поставку электроэнергии в сеть (а потребители, оплачивающие цены в режиме реального времени, могли фактически получить скидку за потребление электроэнергии в течение этого периода). Обычно это происходит ночью, когда спрос падает до уровня, когда все генераторы работают на минимальном уровне мощности, а некоторые из них должны быть остановлены. Отрицательная цена - это побуждение к отключению с наименьшими затратами. [20]

В двух исследованиях Карнеги-Меллона, проведенных в 2006 году, была рассмотрена важность реагирования на спрос для электроэнергетической отрасли в общих чертах [21] и с конкретным применением ценообразования в реальном времени для потребителей для Регионального управления передачи данных PJM Interconnection , обслуживающего 65 миллионов потребителей в США с помощью 180 гигаватт генерирующей мощности. [22] Последнее исследование показало, что даже небольшие сдвиги в пиковом спросе будут иметь большое влияние на сбережения потребителей и позволят избежать затрат на дополнительную пиковую мощность: изменение пикового спроса на 1% приведет к экономии 3,9%, миллиарды долларов при системный уровень. Снижение пикового спроса примерно на 10% (достижимо в зависимости от эластичности спроса) приведет к экономии систем от 8 до 28 миллиардов долларов.

В дискуссионном документе Ахмад Фаруки, руководитель Brattle Group , оценивает, что 5-процентное сокращение пикового спроса на электроэнергию в США может привести к экономии затрат примерно на 35 миллиардов долларов за 20-летний период, без учета затрат на измерения и связь. необходимо внедрить динамическое ценообразование, необходимое для достижения этих сокращений. Хотя чистая прибыль будет значительно меньше заявленных 35 миллиардов долларов, они все равно будут весьма существенными. [23]В Онтарио, Канада, Независимый оператор электроэнергетической системы отметил, что в 2006 году пиковый спрос превысил 25 000 мегаватт всего за 32 часа работы системы (менее 0,4% времени), в то время как максимальный спрос в течение года составлял немногим более 27 000 мегаватт. Таким образом, способность «сбрить» пиковый спрос на основе надежных обязательств позволит провинции сократить построенную мощность примерно на 2 000 мегаватт. [24]

Электросети и реакция на пиковое потребление [ править ]

Верхний резервуар (Llyn Stwlan) и плотина системы гидроаккумулирования Ffestiniog в северном Уэльсе

В электрической сети потребление и производство электроэнергии должны всегда быть сбалансированными; любой значительный дисбаланс может вызвать нестабильность сети или серьезные колебания напряжения, а также вызвать сбои в сети. Таким образом, общая генерирующая мощность рассчитывается таким образом, чтобы соответствовать общему пиковому спросу с некоторой погрешностью и учетом непредвиденных обстоятельств (например, отключение электростанций в периоды пикового спроса). Операторы, как правило, планируют использовать наименее дорогие генерирующие мощности (с точки зрения предельных затрат).) в любой данный период и использовать дополнительную мощность более дорогих станций по мере увеличения спроса. Реагирование на спрос в большинстве случаев направлено на снижение пикового спроса, чтобы снизить риск потенциальных сбоев, избежать дополнительных капитальных затрат на дополнительные установки и избежать использования более дорогих или менее эффективных действующих установок. Потребители электроэнергии также будут платить более высокие цены, если генерирующая мощность будет использоваться из более дорогостоящего источника производства электроэнергии.

Реакция спроса также может использоваться для увеличения спроса в периоды высокого предложения и низкого спроса. Некоторые типы генерирующих установок должны работать на почти полной мощности (например, атомные), в то время как другие типы могут производить с незначительными предельными затратами (например, ветряные и солнечные). Поскольку емкость для хранения энергии обычно ограничена, в ответ на запрос может быть предпринята попытка увеличить нагрузку в эти периоды для поддержания стабильности сети. Например, в провинции Онтарио в сентябре 2006 года был короткий период времени, когда цены на электроэнергию были отрицательными для определенных пользователей. Накопление энергии, например гидроаккумулирующая энергия.это способ увеличить нагрузку в периоды низкой нагрузки для использования в более поздние периоды. Использование реакции спроса для увеличения нагрузки менее распространено, но может быть необходимым или эффективным в системах, где есть большие объемы генерирующих мощностей, которые нельзя 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 в ночное время), чтобы обеспечить некоторые преимущества механизма реагирования на спрос с менее жесткими технологическими требованиями. . В Великобритании экономика 7и аналогичные схемы, которые пытаются сместить спрос, связанный с электрическим отоплением, на ночные внепиковые периоды, действуют с 1970-х годов. Совсем недавно, в 2006 году, Онтарио начал внедрять программу «умных счетчиков», которая реализует ценообразование «по времени использования» (TOU), которое выравнивает цены в соответствии с графиками пиковой, средней и непиковой нагрузки. Зимой пик определяется как утро и ранний вечер, с середины пика - с полудня до позднего вечера, а непиковый - как ночь; летом пиковые и средние пиковые периоды меняются местами, что свидетельствует о том, что кондиционирование воздуха является движущей силой летнего спроса. По состоянию на 1 мая 2015 года большинство электроэнергетических компаний Онтарио завершили перевод всех клиентов на выставление счетов за время использования «умных счетчиков» с пиковыми тарифами около 200% и средними пиковыми тарифами около 150% от внепиковых тарифов за кВтч.

В Австралии существуют национальные стандарты реагирования на спрос (серия AS / NZS 4755), которые применялись по всей стране дистрибьюторами электроэнергии в течение нескольких десятилетий, например, для управления накопительными водонагревателями, кондиционерами и насосами для бассейнов. В 2016 году в серию стандартов было добавлено, как управлять накопителями электроэнергии (например, батареями).

Сброс нагрузки [ править ]

Системы производства и передачи электроэнергии не всегда могут соответствовать требованиям пикового спроса - наибольшему количеству электроэнергии, необходимому для всех потребителей коммунальных услуг в данном регионе. В этих ситуациях общий спрос необходимо снизить, отключив обслуживание некоторых устройств или сократив напряжение питания ( отключение питания ), чтобы предотвратить неконтролируемые сбои в обслуживании, такие как перебои в подаче электроэнергии (массовые отключения электроэнергии) или повреждение оборудования. Коммунальные предприятия могут вводить сброс нагрузки на обслуживаемые зоны посредством целевых отключений электроэнергии, регулярных отключений электроэнергии или путем заключения соглашений с конкретными промышленными потребителями, активно использующими энергию, для отключения оборудования во время общесистемного пикового спроса.

Дополнительная информация: Энергетический кризис в Южной Африке § Разгрузка

Стимулы сбросить нагрузку [ править ]

Потребители энергии нуждаются в некотором стимуле, чтобы ответить на такой запрос от поставщика услуг по реагированию на спрос . Стимулы реагирования на спрос могут быть формальными или неформальными. Например, коммунальное предприятие может создать тарифный стимул, пропуская краткосрочное повышение цены на электроэнергию, или оно может ввести обязательные сокращения во время аномальной 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 . [24]

Опытные коммерческие и промышленные пользователи могут самостоятельно сбросить нагрузку без запроса со стороны коммунального предприятия. Некоторые предприятия вырабатывают собственную электроэнергию и хотят оставаться в пределах своих производственных мощностей, чтобы не покупать электроэнергию в сети. У некоторых коммунальных предприятий есть коммерческие тарифные структуры, которые устанавливают затраты на электроэнергию для потребителя за месяц в зависимости от момента наибольшего использования потребителем или пикового спроса. Это побуждает пользователей выравнивать свой спрос на энергию, известное как управление спросом на энергию , что иногда требует временного сокращения услуг.

В некоторых юрисдикциях был реализован интеллектуальный учет для обеспечения ценообразования в режиме реального времени для всех типов пользователей, в отличие от ценообразования с фиксированной ставкой на протяжении всего периода спроса. В этом приложении у пользователей есть прямой стимул сократить свое использование в периоды высокого спроса и высоких цен. Многие пользователи могут не иметь возможности эффективно снижать свой спрос в разное время, или пиковые цены могут быть ниже уровня, необходимого для изменения спроса в течение коротких периодов времени (пользователи имеют низкую чувствительность к цене или эластичность спроса низкая) . Существуют автоматизированные системы управления, которые, хотя и эффективны, могут быть слишком дорогими для некоторых приложений.

Заявка на прерывистые возобновляемые распределенные энергетические ресурсы [ править ]

В современной энергосистеме происходит переход от традиционных вертикально интегрированных коммунальных структур к распределенным системам, поскольку они начинают интегрировать более высокие уровни проникновения возобновляемых источников энергии. Эти источники энергии часто по своей природе распределены диффузно и прерывисто. Эти функции создают проблемы со стабильностью и эффективностью сети, что приводит к ограничению количества этих ресурсов, которые могут быть эффективно добавлены к сети. В традиционной вертикально интегрированной сети энергия вырабатывается производителями коммунальных услуг, которые способны реагировать на изменения спроса. Производство возобновляемых ресурсов регулируется условиями окружающей среды и, как правило, не способно реагировать на изменения спроса.Отзывчивый контроль некритических нагрузок, подключенных к сети, оказался эффективной стратегией, способной смягчить нежелательные колебания, вносимые этими возобновляемыми ресурсами.[26] Таким образом, вместо того, чтобы поколение реагировать на изменения спроса, спрос реагирует на изменения в генерации. Это основа реакции на спрос. Для реализации 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 при управлении своими задачами. Кроме того, для эффективного управления требуется сильная способность координировать большие сети устройств, управлять этими распределенными системами и оптимизировать их как с экономической точки зрения, так и с точки зрения безопасности.

Кроме того, увеличивающееся присутствие переменной возобновляемой генерации вызывает у властей большую потребность в приобретении дополнительных дополнительных услуг для баланса энергосистемы. Одна из этих услуг - резерв на случай непредвиденных обстоятельств, который используется для регулирования частоты сети на случай непредвиденных обстоятельств. Многие независимые системные операторыструктурируют правила рынков вспомогательных услуг таким образом, чтобы реакция спроса могла участвовать наряду с традиционными ресурсами со стороны предложения - доступная мощность генераторов может использоваться более эффективно при правильной эксплуатации, что приводит к более низким затратам и меньшему загрязнению. По мере увеличения отношения инверторной генерации по сравнению с традиционной генерацией механическая инерция, используемая для стабилизации частоты, уменьшается. В сочетании с чувствительностью инверторной генерации к переходным частотам, предоставление дополнительных услуг из других источников, помимо генераторов, становится все более важным. [27] [28]

Технологии сокращения спроса [ править ]

Доступны и разрабатываются новые технологии для автоматизации процесса реагирования на спрос. Такие технологии обнаруживают необходимость в сбросе нагрузки , сообщают о спросе участвующим пользователям, автоматизируют сброс нагрузки и проверяют соответствие программам спроса и реакции. GridWise и EnergyWeb - две основные 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 развитию бизнеса и отрасли.

Некоторые коммунальные предприятия рассматривают и тестируют автоматизированные системы, подключенные к промышленным, коммерческим и бытовым пользователям, которые могут снизить потребление в периоды пикового спроса, существенно задерживая потребление. Хотя объем отложенного спроса может быть небольшим, последствия для энергосистемы (включая финансовые) могут быть значительными, поскольку планирование стабильности системы часто включает наращивание мощности на случай экстремальных пиковых нагрузок, а также запас прочности в резерве. Такие события могут происходить всего несколько раз в год.

Процесс может включать в себя отключение или отключение определенных приборов или раковин (и, когда спрос неожиданно низкий, потенциально увеличивающееся использование). Например, можно отключить обогрев или включить кондиционер или охлаждение (повышение температуры потребляет меньше электроэнергии), немного задерживая розыгрыш до тех пор, пока не пройдет пик использования. [29] В городе Торонто некоторые жилые пользователи могут участвовать в программе (Peaksaver AC [30]) посредством чего системный оператор может автоматически управлять нагревателями горячей воды или кондиционированием воздуха во время пиковой нагрузки; сеть извлекает выгоду из отсрочки пикового спроса (давая время пиковым установкам для циклического включения или избегая пиковых событий), а участник извлекает выгоду, откладывая потребление до окончания периодов 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 соответствующей технологии, подходящей системы ценообразования на электроэнергию и стоимости базовой технологии. Bonneville Power экспериментировала с технологиями прямого управления в резиденциях Вашингтона и Орегона и обнаружила, что предотвращенные инвестиции в передачу оправдывают стоимость технологии. [31]

Другие методы реализации реакции на спрос относятся к проблеме тонкого сокращения рабочих циклов, а не реализации понижения температуры термостата . [32] Они могут быть реализованы с использованием настраиваемого программирования систем автоматизации зданий или с помощью методов роевой логики, координирующих несколько нагрузок на объекте (например, контроллеры Encycle EnviroGrid). [33] [34] [35]

Аналогичный подход может быть реализован для управления пиковым спросом на кондиционирование воздуха в регионах с летним пиком. Предварительное охлаждение или поддержание немного более высокой настройки термостата может помочь в сокращении пикового потребления. [36]

В 2008 году было объявлено, что электрические холодильники будут продаваться в Великобритании с учетом динамического спроса, который будет задерживать или опережать цикл охлаждения на основе мониторинга частоты сети [37], но с 2018 года они недоступны.

Промышленные заказчики [ править ]

Промышленные заказчики также реагируют на спрос. По сравнению с коммерческими и бытовыми нагрузками промышленные нагрузки имеют следующие преимущества: [38] величина потребления энергии промышленным производственным предприятием и изменение мощности, которое оно может обеспечить, обычно очень велики; кроме того, на промышленных предприятиях обычно уже есть инфраструктура для управления, связи и участия в рынке, что позволяет реагировать на спрос; кроме того, некоторые промышленные предприятия, такие как алюминиевый завод [39] , могут предложить быструю и точную регулировку своего энергопотребления. Например, Alcoa «S Уоррик Операция участвует в MISO в качестве квалифицированного ресурса реагирования спроса, [40]а Trimet Aluminium использует свой плавильный завод в качестве краткосрочного аккумулятора. [41] Выбор подходящих отраслей для обеспечения реагирования на спрос обычно основан на оценке так называемой стоимости потерянной нагрузки . [42] Некоторые центры обработки данных расположены далеко друг от друга для обеспечения избыточности и могут переносить нагрузки между ними, одновременно выполняя реагирование на запросы. [43]

Краткосрочные неудобства для долгосрочных выгод [ править ]

Сброс нагрузок во время пикового спроса важен, потому что это снижает потребность в новых электростанциях. Чтобы удовлетворить высокий пиковый спрос, коммунальные предприятия строят очень капиталоемкие электростанции и линии. Пик спроса случается всего несколько раз в год, поэтому эти активы работают лишь на небольшую часть своей мощности. Пользователи электроэнергии платят за эту простаивающую мощность по ценам, которые они платят за электроэнергию. По данным Коалиции Smart Grid Coalition по реагированию на спрос, 10–20% затрат на электроэнергию в США связаны с пиковым спросом только в течение 100 часов в году. [44]DR - это способ для коммунальных предприятий снизить потребность в больших капитальных затратах и, таким образом, снизить общие тарифы; тем не менее, у таких сокращений есть экономический предел, потому что потребители теряют производительную или удобную ценность неиспользованной электроэнергии. Таким образом, ошибочно смотреть только на экономию затрат, которую может дать реакция на спрос, без учета того, от чего потребитель отказывается в процессе.

Значение для работы рынков электроэнергии [ править ]

Подсчитано [16], что снижение спроса на 5% привело бы к снижению цен на 50% в пиковые часы 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 отказу от предложений со стороны предложения.

Использование электроэнергии в жилых и коммерческих помещениях часто резко меняется в течение дня, и реакция спроса пытается уменьшить изменчивость на основе сигналов ценообразования. В основе этих программ лежат три основных принципа:

  1. Неиспользуемые производственные мощности по производству электроэнергии представляют собой менее эффективное использование капитала (небольшой доход, когда они не работают).
  2. Электрические системы и сети обычно масштабируют общий потенциальный объем производства для удовлетворения прогнозируемого пикового спроса (с достаточной резервной мощностью, чтобы справиться с непредвиденными событиями).
  3. Путем «сглаживания» спроса для снижения пиков потребуется меньше инвестиций в операционный резерв, а существующие мощности будут работать чаще.

Кроме того, значительные пики могут происходить редко, например, два или три раза в год, что требует значительных капитальных вложений для удовлетворения нечастых событий.

Закон США об энергетической политике в отношении реагирования на спрос [ править ]

Закон об энергетической политике Соединенных Штатов от 2005 года уполномочил министра энергетики представить Конгрессу США «отчет, в котором определяются и количественно оцениваются национальные выгоды от реагирования на спрос и даются рекомендации по достижению конкретных уровней таких выгод к 1 января 2007 года. " Такой отчет был опубликован в феврале 2006 года. [45]

В докладе оценивается, что в 2004 году потенциальная способность реагирования на спрос составляла около 20 500 мегаватт ( МВт ), 3% от общего пикового спроса в США, в то время как фактическое снижение пикового спроса на поставку составило около 9 000 МВт (1,3% от пикового), оставляя достаточно места для улучшения. По дальнейшим оценкам, с 1996 года возможности управления нагрузкой упали на 32%. Факторы, влияющие на эту тенденцию, включают уменьшение количества коммунальных предприятий, предлагающих услуги управления нагрузкой, снижение числа участников существующих программ, изменение роли и ответственности коммунальных предприятий и 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 в оптовых рынках электроэнергии. . [46] Приказ является весьма спорным и был против целого рядом энергетических экономистов, в том числе профессора Уильям У. Hogan в Гарвардском университете «s Kennedy School. Профессор Хоган утверждает, что порядок чрезмерно компенсирует поставщиков реагирования 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 регулирующих органов для обеспечения соблюдения картеля покупателя». [47] Несколько затронутых сторон, включая штат Калифорния, подали иск в федеральный суд, оспаривая законность Приказа 745. [48] Дебаты относительно экономической эффективности и справедливости Приказа 745 появились в серии статей, опубликованных в The Electricity Журнал. [49] [50] [51]

23 мая 2014 г. Окружной апелляционный суд округа Колумбия полностью отменил Приказ 745. [52] 4 мая 2015 года Верховный суд США согласился пересмотреть решение Окружного округа округа Колумбия, ответив на два вопроса:

  1. Обоснованно ли заключила Федеральная комиссия по регулированию энергетики, что у нее есть полномочия в соответствии с Федеральным законом об электроэнергетике, 16 USC 791a et seq., Регулировать правила, используемые операторами оптовых рынков электроэнергии для оплаты сокращений потребления электроэнергии и возмещения этих платежей за счет корректировок по оптовым ценам.
  2. Ошибся ли Апелляционный суд, посчитав правило, изданное Федеральной комиссией по регулированию энергетики, произвольным и капризным. [53]

25 января 2016 года Верховный суд США в решении 6-2 по делу FERC против Electric Power Supply Ass'n пришел к выводу, что Федеральная комиссия по регулированию энергетики действовала в рамках своих полномочий для обеспечения «справедливых и разумных» тарифов на оптовую продажу электроэнергии. рынок. [54]

Снижение спроса и использование дизельных генераторов в национальной энергосистеме Великобритании [ править ]

По состоянию на декабрь 2009 года у UK National Grid был заключен контракт на 2369 МВт для удовлетворения спроса, известный как STOR , сторона спроса обеспечивает 839 МВт (35%) с 89 участков. Из этих 839 МВт примерно 750 МВт - это резервная выработка, а оставшаяся часть - снижение нагрузки. [55] В документе, основанном на обширных получасовых профилях спроса и наблюдаемом изменении спроса на электроэнергию для различных коммерческих и промышленных зданий в Великобритании, показано, что лишь незначительное меньшинство участвовало в переносе нагрузки и снижении спроса, в то время как большая часть реакции спроса была обеспечивается резервными генераторами. [56]

См. Также [ править ]

  • Хрупкая сила
  • Расчет стоимости передающей сети Великобритании: оценка затрат на киловатт-час передачи
  • Расчет стоимости резервного копирования: см. Распространение искры
  • Управление национальной энергосистемой
  • Динамическая мощность спроса - реакция на спрос без интеллектуальной сети
  • Dumsor
  • Экономика новых АЭС (для сравнения затрат)
  • Энергосбережение
  • Энергоемкость
  • Энергетическая безопасность и возобновляемые источники энергии
  • Энергопотребление и энергосбережение в Соединенном Королевстве
  • Постоянный ток высокого напряжения
  • Прерывистый источник энергии
  • Список отключений электроэнергии
  • Банк нагрузки
  • Загрузить профиль
  • Национальная служба сетевого резервирования
  • Северо-восточное затемнение 2003 г.
  • Относительная стоимость электроэнергии, произведенной из разных источников
  • Трехфазная электрическая мощность
  • Активы по снижению энергопотребления

Ссылки [ править ]

  1. ^ Балиджепалли, Мурти; Прадхан, Хапард (2011). «Обзор реакции на спрос в парадигме Smart Grid». IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies .
  2. ^ Альбади, MH; Эль-Саадани, Э. Ф. (2007). «Реакция спроса на рынках электроэнергии: обзор». 2007 Общее собрание Энергетического общества IEEE . С. 1–5. DOI : 10.1109 / PES.2007.385728 . ISBN 978-1-4244-1296-9.
  3. ^ Сианаки, О.А.; Масум, МАС (2013). «Нечеткий подход TOPSIS для управления домашним энергопотреблением в интеллектуальной сети с учетом предпочтений домовладельцев». 2013 IEEE PES конференция Инновационные технологии Smart Grid (ISGT) . С. 1–6. DOI : 10.1109 / ISGT.2013.6497819 . ISBN 978-1-4673-4896-6.
  4. ^ Торрити, Якопо (2016). Пиковая потребность в энергии и реакция со стороны спроса . Рутледж. ISBN 9781138016255.
  5. ^ Сианаки, Омид Амери; Хуссейн, Омар; Диллон, Тарам; Табеш, Азаде Раджабиан (2010). «Интеллектуальная система поддержки принятия решений для включения предпочтений потребителей в бытовое потребление энергии в интеллектуальной сети». 2010 Вторая международная конференция по вычислительному интеллекту, моделированию и симуляции . С. 154–159. DOI : 10.1109 / CIMSiM.2010.84 . ISBN 978-1-4244-8652-6.
  6. ^ [1] Описание французского тарифа на снижение спроса EJP.
  7. ^ «Управление нагрузкой с использованием дизельных генераторов - доклад в Открытом университете - Дэйв Эндрюс Клэвертон Энерджи Групп» . Архивировано из оригинала на 2010-02-17 . Проверено 19 ноября 2008 .
  8. ^ Лиаси, Саханд Гасеминеджад; Голкар, Масуд Алиакбар (18 декабря 2017 г.). 2017 Иранская конференция по электротехнике (ICEE) . С. 1272–1277. DOI : 10.1109 / IranianCEE.2017.7985237 . ISBN 978-1-5090-5963-8.
  9. ^ а б Бергер, Ларс Т .; Иневски, Кшиштоф, ред. (Апрель 2012 г.). Smart Grid - приложения, коммуникации и безопасность . Джон Вили и сыновья. ISBN 978-1-1180-0439-5.
  10. ^ «Российский энергетический гигант, добывающий биткойн с практически бесплатной энергией» . Проверено 4 января 2021 года .
  11. ^ «Биткойн потребление электроэнергии» . Проверено 20 декабря 2020 .
  12. ^ «Описание двух типов реакции на спрос» . Архивировано из оригинала на 2011-08-19.
  13. ^ Siano, Пьерлуиджи (2014). «Реагирование спроса и интеллектуальные сети - исследование». Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии . 30 : 461–478. DOI : 10.1016 / j.rser.2013.10.022 .
  14. ^ Giordano V .; Meletiou, A .; Covrig, CF; Mengolini, A .; Ardelean, M .; Фулли, G; Хименес, MS; Филиу, К. (2013). «Проекты Smart Grid в Европе: извлеченные уроки и текущие разработки» (PDF) . Отчет JRC по науке и политике . Дата обращения 3 мая 2014 .
  15. ^ Шафи-Khah, Miadreza; Гейдариан-Форушани, Эхсан; Осорио, Херардо Дж .; Gil, Fabio AS; Агаеи, Джамшид; Барани, Мостафа; Каталао, Жоао П.С. (2016). «Оптимальное поведение парковок для электромобилей как агентов агрегирования спроса». Транзакции IEEE в Smart Grid . 7 (6): 2654–2665. DOI : 10.1109 / TSG.2015.2496796 .
  16. ^ a b Право выбора - улучшение реагирования на спрос на либерализованных рынках электроэнергии Результаты проекта МЭА по реагированию на спрос, презентация 2003 г.
  17. ^ Borlick, Роберт Л., ценообразованию Negawatts - DR конструктивные недостатки создают порочные стимулы, КОММУНАЛЬНЫЕ Fortnightly, август 2010.
  18. ^ «Ежемесячный обзор рынка - июль 2006 г.» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 24 марта 2007 года . Проверено 30 января 2007 .
  19. ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 24 марта 2007 года . Проверено 30 января 2007 . CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  20. ^ Лиаси, Саханд Гасеминеджад; Батаи, Сейед Мохаммад Таги (2017). «Оптимизация микросети с помощью реагирования на спрос и подключения электромобилей к микросети». Конференция Smart Grid 2017 (SGC) . С. 1–7. DOI : 10,1109 / SGC.2017.8308873 . ISBN 978-1-5386-4279-5.
  21. ^ "Резюме рабочего документа CEIC" . Архивировано из оригинала на 2007-06-11 . Проверено 30 января 2007 .
  22. ^ "Резюме рабочего документа CEIC" . Архивировано из оригинала на 2007-06-11 . Проверено 30 января 2007 .
  23. ^ The Brattle Group, Сила пяти процентов, Как динамическое ценообразование может сэкономить 35 миллиардов долларов на затратах на электроэнергию, 16 мая 2007 г.
  24. ^ a b Тайлер Гамильтон (6 августа 2007 г.). «Сэкономленный мегаватт - это заработанный негаватт» . Звезда Торонто .
  25. ^ Описание французского тарифа EJP - Claverton Energy Group Архивировано 7 июля 2012 г., в Archive.today
  26. ^ Рейхани, Эхсан; Торнтон, Мацу; Рейхани, Эхсан; Горбани, Реза (2016). «Новый подход, использующий гибкое планирование и агрегацию для оптимизации реакции на спрос в развивающейся архитектуре интерактивного сетевого рынка» . Прикладная энергия . 183 : 445–455. DOI : 10.1016 / j.apenergy.2016.08.170 .
  27. ^ Моталлеб, Махди; Торнтон, Мацу; Рейхани, Эхсан; Горбани, Реза (2016). «Зарождающийся рынок услуг по резервированию на случай непредвиденных обстоятельств с использованием реакции спроса» . Прикладная энергия . 179 : 985–995. DOI : 10.1016 / j.apenergy.2016.07.078 .
  28. ^ Моталлеб, Махди; Торнтон, Мацу; Рейхани, Эхсан; Горбани, Реза (2016). «Предоставление услуг резерва регулирования частоты с использованием планирования реакции спроса». Преобразование энергии и управление . 124 : 439–452. DOI : 10.1016 / j.enconman.2016.07.049 .
  29. ^ Н.А. Синицын. С. Кунду, С. Бакхаус (2013). «Безопасные протоколы для генерации импульсов мощности с гетерогенными совокупностями термостатически контролируемых нагрузок». Преобразование энергии и управление . 67 : 297–308. arXiv : 1211.0248 . DOI : 10.1016 / j.enconman.2012.11.021 .
  30. ^ "Peaksaver" . Архивировано из оригинала на 2008-11-19 . Проверено 26 ноября 2010 .
  31. ^ Технология управления со стороны спроса предотвращает строительство энергосистемы для Bonneville Power (пример из практики), апрель 2006 г.
  32. ^ Smart Grid: нам подсказывает природа
  33. ↑ Кэти Ференбахер. «Готова ли умная энергия наводнить Калифорнию?» . Businessweek.com . Архивировано из оригинала на 2009-02-21.
  34. ^ MIT Technology Review: Управление Энергии с Swarm Logic, 04 фев 2009
  35. ^ Контроллеры EnviroGrid используют Swarm Logic для приложений Smart Grid
  36. ^ Л. Лю, В. Миллер и Г. Ледвич, «Улучшение общественного центра для снижения пикового спроса на кондиционирование воздуха», представленный на 7-й Международной конференции по энергетике и окружающей среде жилых зданий, Технологический университет Квинсленда, Брисбен, Квинсленд, Австралия. , 2016. Доступно: http://eprints.qut.edu.au/101161/
  37. ^ «BBC говорит о динамическом спросе (умные холодильники) и умном учете» .
  38. ^ Чжан, Сяо; Hug, G .; Кольтер, З .; Харьюнкоски, И. (2015-10-01). Реакция промышленного спроса со стороны металлургических заводов с обеспечением спиннингового резерва . Североамериканский симпозиум Мощность (НСБН), 2015 . С. 1–6. DOI : 10,1109 / NAPS.2015.7335115 . ISBN 978-1-4673-7389-0.
  39. ^ Чжан, X .; Обнять, Г. (2014). «Обеспечение оптимального регулирования алюминиевыми заводами». Общее собрание IEEE PES 2014: конференция и выставка . С. 1–5. DOI : 10.1109 / PESGM.2014.6939343 . ISBN 978-1-4799-6415-4.
  40. ^ Чжан, X .; Хуг, Г. (01.02.2015). Стратегия торгов на рынках энергии и вращающихся резервов для удовлетворения спроса на алюминиевых заводах . Конференция по инновационным интеллектуальным сетевым технологиям (ISGT), 2015 IEEE Power Energy Society . С. 1–5. DOI : 10.1109 / ISGT.2015.7131854 . ISBN 978-1-4799-1785-3.
  41. ^ "Запасы энергии в расплавленных алюминиевых озерах" .
  42. ^ Praktiknjo, Aaron (2016). «Значение потерянной нагрузки для секторальных мер по снижению нагрузки: пример Германии с 51 сектором» . Энергии . 9 (2): 116. DOI : 10,3390 / en9020116 .
  43. ^ Чжэн, Цзяцзя; Chien, Andrew A .; Су, Сангвон (октябрь 2020 г.). «Снижение сокращения выбросов и выбросов углерода за счет миграции нагрузки между центрами обработки данных». Джоуль . 4 (10): 2208–2222. DOI : 10.1016 / j.joule.2020.08.001 . миграция нагрузки в рамках существующей мощности центра обработки данных в часы закрытия в CAISO может снизить выбросы парниковых газов на 113–239 тыс. тCO2-экв. в год и поглотить до 62% от общего сокращения с отрицательными затратами на снижение выбросов в 2019 г.
  44. ^ "Насколько умна интеллектуальная сеть?" . NPR.org . 7 июля 2010 г.
  45. ^ Преимущества реагирования спроса на рынках электроэнергии и рекомендации по их достижению Архивировано 22сентября 2006 г.в Wayback Machine Отчет Министерства энергетики США Конгрессу, февраль 2006 г.
  46. ^ «FERC: Пресс-релиз: FERC утверждает рыночное правило компенсации спроса» . 15 марта 2011 г.
  47. ^ Хоган, Уильям У., Последствия для потребителей предложения NOPR по оплате LMP для всех ответов на спрос, Заявление, представленное от имени Ассоциации электроснабжения в реестре FERC № RM10-17-000, 12 мая 2010 г.
  48. ^ Ассоциация электроснабжения и др., СОВМЕСТНЫЙ ЗАПРОС НА ПРОВЕДЕНИЕ АССОЦИАЦИИ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ, АМЕРИКАНСКОЙ АССОЦИАЦИИ ОБЩЕСТВЕННОЙ ЭНЕРГИИ, АССОЦИАЦИИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ И НАЦИОНАЛЬНОЙ АССОЦИАЦИИ СЕЛЬСКОГО ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА, Постановление FERC № RM10-17, апрель. 14, 2011, Комиссия по коммунальным предприятиям Калифорнии, Компенсация по запросу на организованных оптовых рынках энергии, Дело № RM10-17-000, Запрос на разъяснение или, в качестве альтернативы, Запрос на повторное слушание Комиссии по коммунальным предприятиям штата Калифорния, апрель 14, 2011.
  49. ^ Джонатан Фальк, Плата за отклик спроса на оптовом уровне, The Electricity Journal , ноябрь 2010 г., Vol. 23, Issue 9, pp. 13-18.
  50. ^ Роберт Борлик, Плата за отклик спроса на оптовом уровне: перспектива малого потребителя, Электроэнергетический журнал , ноябрь 2011 г., Vol. 24, Issue 9, pp. 13-19.
  51. ↑ Константин Гонатас, Области совпадения, да, но «псевдосоглашение» о LMP, The Electricity Journal , январь / февраль. 2012, Т. 25, выпуск 1, стр. 1-4
  52. ^ Электропитание Ass'n v. FERC , 753 F.3d 216 (DC Cir. 2014).
  53. ^ https://www.supremecourt.gov/orders/courtorders/050415zor_7648.pdf
  54. ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 05.02.2017 . Проверено 27 июня 2017 . CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  55. ^ http://www.claverton-energy.com/commercial-opportunities-for-back-up-generation-and-load-reduction-via-national-grid-the-national-electricity-transmission-system-operator-netso -for-england-scotland-wales-and-offshore.html Коммерческие возможности для резервного генерирования и снижения нагрузки через National Grid, национального оператора системы передачи электроэнергии (NETSO) для Англии, Шотландии, Уэльса и офшоров
  56. ^ Grunewald, P .; Дж. Торрити (2013). «Реакция на спрос со стороны внешнего сектора: ранний опыт Великобритании и будущие возможности». Энергетическая политика . 61 : 423–429. DOI : 10.1016 / j.enpol.2013.06.051 .