Igény szerinti válasz - Demand response

A csúcsigény csökkentésére igény-válasz kapcsolót használó ruhaszárító

Napi terhelési ábra; A kék a valós terhelés-használatot, a zöld pedig az ideális terhelést mutatja.

A kereslet válasz a változás az energiafogyasztás egy áramszolgáltató ügyfélszolgálati, hogy jobban megfeleljen a villamos energia igény a kínálat. A közelmúltig az elektromos energiát nem lehetett könnyen tárolni, így a közművek hagyományosan megfeleltek a keresletnek és a kínálatnak azáltal, hogy fojtották erőműveik termelési sebességét , áramtermelő egységeket vezettek be vagy ki, vagy áramot importáltak más közművekből. Vannak korlátai annak, hogy mit lehet elérni a kínálati oldalon, mert egyes termelőegységek hosszú ideig tarthatnak a teljes teljesítmény eléréséig, egyes egységek üzemeltetése nagyon drága lehet, és a kereslet időnként meghaladhatja az összes kapacitását. a rendelkezésre álló erőművek együttvéve. A keresletre való reagálás az áramellátás keresletének beállítása az ellátás beállítása helyett.

A közüzemi szolgáltatók többféle módon jelezhetik az igényeiket az ügyfeleknek, ideértve az egyszerű csúcsidőn kívüli mérést is, amelyben az áram bizonyos napszakokban olcsóbb, és az intelligens mérést , amelyben kifejezett kéréseket vagy árváltozásokat lehet közölni az ügyfelekkel. .

Az ügyfél módosíthatja az energiaigényt egyes olyan feladatok elhalasztásával, amelyek nagy mennyiségű villamos energiát igényelnek, vagy dönthet úgy, hogy magasabb árat fizet az áramáért. Egyes ügyfelek fogyasztásuk egy részét alternatív forrásokra cserélhetik, például helyszíni napelemekre és elemekre.

A keresletre adott válasz sok szempontból egyszerűen az elektromos áramellátás technológiai alapú gazdasági osztályozási rendszere. A keresletre adott válaszként az önkéntes osztályozást árösztönzőkkel hajtják végre - alacsonyabb nettó egységárakat kínálva a csúcsidőszakokban bekövetkező csökkent energiafogyasztás fejében. A közvetlen következmény az, hogy a villamosenergia-kapacitás felhasználói, akik a csúcsidőszakban nem csökkentik a felhasználást (terhelést), "túlfeszített" egységárakat fizetnek, akár közvetlenül, akár általános árakba számítva.

Az önkéntelen adagolást - ha alkalmazzák - gördülő áramszünetekkel lehetne elérni csúcsterhelési időszakokban. Gyakorlatilag a nyári hőhullámokat és a téli mélyfagyokat a fogyasztók és a vállalkozások tervezett áramkimaradása jellemezheti, ha az ösztönzőkön keresztül történő önkéntes adagolás nem csökkenti a terhelést a teljes áramellátáshoz igazodóan.

Háttér

A Szövetségi Energiaszabályozási Bizottság szerint a keresletre adott válasz (DR) a következőképpen definiálható: "A végfelhasználók által az elektromos fogyasztásban bekövetkező változások a szokásos fogyasztási szokásaiktól a villamos energia árának időbeli változásaira reagálva, vagy az ösztönző fizetések érdekében. alacsonyabb villamosenergia-felhasználást váltson ki magas nagykereskedelmi piaci árak idején, vagy amikor a rendszer megbízhatósága veszélybe kerül. " A DR magában foglalja a villamos energia fogyasztási szokásainak minden szándékos módosítását az ügyfelek ösztönzése érdekében, amelyek célja az időzítés, az azonnali kereslet szintjének vagy a teljes villamosenergia-fogyasztás megváltoztatása. Várhatóan a keresletre reagáló programokat úgy fogják kialakítani, hogy csökkentsék az áramfogyasztást, vagy a fogyasztói preferenciáktól és életstílustól függően a csúcsidőről a csúcsidőszakra helyezzék át. A keresletre adott válasz meghatározható: "a villamosenergia-mérő ügyfél oldalán a villamosenergia-rendszer sajátos körülményeinek (például csúcsidőszakos hálózati torlódásoknak vagy magas áraknak) reagálva számos olyan intézkedés, amelyet el lehet végezni. A keresletre adott válasz a kereslet csökkentése, amelynek célja a csúcsigény csökkentése vagy a rendszer vészhelyzeteinek elkerülése. Ennélfogva a keresletre reagálás költséghatékonyabb alternatíva lehet, mint generációs képességek hozzáadása a csúcs és alkalmi keresleti csúcsok kielégítéséhez. A DR alapvető célja, hogy aktívan bevonja az ügyfeleket fogyasztásuk megváltoztatásába az árképzési jelekre reagálva. A cél az ellátási elvárások tükrözése a fogyasztói árjelzések vagy kontrollok segítségével, és a fogyasztásnak az árhoz viszonyított dinamikus változásainak lehetővé tétele.

A villamosenergia-hálózatokban a DR hasonló a dinamikus keresleti mechanizmusokhoz, amelyek az áramellátás feltételeinek megfelelően kezelik a fogyasztók villamosenergia-fogyasztását, például ha a villamosenergia-fogyasztók kritikus időkben vagy a piaci árakra reagálva csökkentik fogyasztásukat. A különbség az, hogy a keresletre reagáló mechanizmusok válaszolnak a kikapcsolásra irányuló kifejezett kérésekre, míg a dinamikus keresleti eszközök passzívan kikapcsolnak, ha a hálózat feszültségét érzékelik. A keresletre adott válasz magában foglalhatja a felhasznált energia tényleges csökkentését, vagy a helyszíni termelés megkezdésével, amelyet a hálózattal párhuzamosan lehet csatlakoztatni, vagy nem. Ez egy egészen más fogalom, mint az energiahatékonyság , ami azt jelenti, hogy kevesebb energiát kell felhasználni ugyanazon feladatok folyamatos, folyamatos vagy bármikor történő elvégzésére. Ugyanakkor a keresletre adott válasz az intelligens energiaigény egyik összetevője, amely magában foglalja az energiahatékonyságot, az otthoni és az épület energiagazdálkodását, az elosztott megújuló erőforrásokat és az elektromos járművek töltését is.

A jelenlegi kereslet-reagálási sémákat nagy és kis kereskedelmi, valamint lakossági ügyfelekkel valósítják meg, gyakran külön vezérlőrendszerek használatával a terhek leadására a közüzemi vagy piaci árfelmérések alapján. A szolgáltatásokat (lámpák, gépek, légkondicionálás) az előre megtervezett terhelés-prioritási séma szerint csökkentik a kritikus időkeretek alatt. A tehermentesítés alternatívája a helyszíni villamosenergia-termelés az elektromos hálózat kiegészítése érdekében . A feszes áramellátás körülményei között a keresletre adott válasz jelentősen csökkentheti a csúcsárat és általában az áramár ingadozását.

A keresletre adott reagálást általában azokra a mechanizmusokra használják, amelyeket a fogyasztók ösztönzésére ösztönöznek a kereslet csökkentésére, ezáltal csökkentve a villamos energia csúcsigényét . Mivel az elektromos termelő és átviteli rendszerek általában úgy vannak méretezve, hogy megfeleljenek a csúcskeresletnek (plusz a hibára és az előre nem látható eseményekre vonatkozó előrejelzési tartalék), a csúcsigény csökkentése csökkenti az általános üzem- és tőkeköltség- követelményeket. A termelési kapacitás konfigurációjától függően azonban a keresletre adott válasz felhasználható a kereslet (terhelés) növelésére a magas termelés és az alacsony kereslet idején is. Egyes rendszerek ezáltal ösztönzi az energiatárolás az arbitrázs időszakok között az alacsony és magas a kereslet (vagy alacsony és magas árak). A Bitcoin bányászat egy villamosenergia-igényes folyamat a számítógépes hardver infrastruktúra, a szoftveres ismeretek és az elektromosság konvertálására elektronikus pénznemre. A Bitcoin bányászatot arra használják, hogy olcsóbb energiafogyasztással növeljék a keresletet a többlet órákban.

A keresletre reagálásnak három típusa van: sürgősségi keresletre reagálás, gazdasági keresletre adott válasz és a kiegészítő szolgáltatások keresletre reagálása. A sürgősségi keresletre való reagálást arra használják, hogy elkerüljék az önkéntelen szolgáltatás-megszakadásokat a kínálat hiányában. A gazdasági keresletre adott válasz arra szolgál, hogy a villamosenergia-fogyasztók korlátozzák a fogyasztásukat, amikor a villamos energia fogyasztásának termelékenysége vagy kényelme kevesebbet ér nekik, mint a villamos energia fizetése. A kiegészítő szolgáltatások iránti keresletre reagálás számos speciális szolgáltatásból áll, amelyekre szükség van az átviteli hálózat biztonságos működésének biztosításához, és amelyeket hagyományosan a generátorok nyújtanak.

Intelligens rács alkalmazás

Média lejátszása

Videó az elektromos járművek keresleti reakciójáról egy házban, elektromos járművel kombinálva. Ezek egy intelligens hálózat részét képezik .

Az intelligens hálózati alkalmazások javítják az áramtermelők és a fogyasztók kommunikációs képességét, és döntenek arról, hogyan és mikor kell előállítani és fogyasztani az elektromos energiát. Ez a feltörekvő technológia lehetővé teszi az ügyfelek számára, hogy az eseményalapú keresletre adott válaszról, ahol a segédprogram a terhelés csökkentését kéri, a 24/7-es alapú keresletre reagáljon, ahol az ügyfél ösztönzéseket lát a terhelés állandó ellenőrzésére. Bár ez az oda-vissza párbeszéd növeli a keresletre való reagálás lehetőségeit, az ügyfeleket továbbra is nagy mértékben befolyásolják a gazdasági ösztönzők, és vonakodnak lemondani vagyonuk teljes ellenőrzéséről a közüzemi vállalatoknak.

Az intelligens grid alkalmazás egyik előnye az időalapú árképzés. Azok az ügyfelek, akik hagyományosan fix díjat fizetnek az elfogyasztott energiáért ( kWh ) és a csúcsterhelést kérik , beállíthatják küszöbüket és beállíthatják felhasználásukat, hogy kihasználják az ingadozó árakat. Ehhez energiagazdálkodási rendszer használatára lehet szükség a készülékek és berendezések ellenőrzéséhez, és méretgazdaságosságot vonhat maga után. Egy másik előny, főként a generációt termelő nagy ügyfelek számára, hogy szorosan figyelemmel kísérheti, áthelyezheti és kiegyensúlyozhatja a terhelést oly módon, hogy az ügyfél megtakarítsa a csúcsterhelést, és ne csak a kWh és kW / hó megtakarítást érje el, hanem képes legyen kereskedni azzal, amit vásárol megtakarítottak egy energiapiacon. Ez megint magában foglalja a kifinomult energiagazdálkodási rendszereket, ösztönzőket és életképes kereskedelmi piacot.

Az intelligens hálózati alkalmazások növelik a keresletre való reagálás lehetőségeit azáltal, hogy valós idejű adatokat szolgáltatnak a gyártóknak és a fogyasztóknak, de a gazdasági és környezeti ösztönzők továbbra is a gyakorlat mozgatórugói.

A jövőbeni intelligens hálózatokban a kereslet kielégítésének egyik legfontosabb eszköze az elektromos járművek. Ennek az új energiaforrásnak az összesítése, amely egyúttal a bizonytalanság új forrása is az elektromos rendszerekben, kritikus fontosságú az intelligens hálózatok stabilitásának és minőségének megőrzése szempontjából, következésképpen az elektromos járművek parkolóhelyei keresletre reagáló aggregációs entitásnak tekinthetők.

A villamos energia árképzése

A keresletválasz hatásainak magyarázata a mennyiség (Q) - ár (P) grafikonon. Rugalmas kereslet (D1) esetén a rendkívül magas ár (P1) feszült villamosenergia-piacot eredményezhet .
A keresletre adott válaszintézkedések alkalmazásával a kereslet rugalmasabbá válik (D2). Sokkal alacsonyabb árat eredményez a piac (P2).

Becslések szerint a kereslet 5% -os csökkenése 50% -os árcsökkenést eredményez a kaliforniai villamosenergia-válság csúcsidején , 2000/2001-ben. A piac rugalmasabbá válik az ajánlatok kínálati oldalról történő szándékos visszavonása iránt is.

A legtöbb villamosenergia-rendszerben a fogyasztók egy része vagy egésze fix árat fizet villamosenergia-egységenként, függetlenül a fogyasztáskori termelési költségektől. A fogyasztói árat a kormány vagy egy szabályozó határozhatja meg, és tipikusan egy termelési egységre eső átlagos költséget képvisel egy adott időkeretben (például egy évben). A fogyasztás tehát rövid távon (pl. Óránként) nem érzékeny az előállítási költségekre. Gazdasági szempontból a fogyasztók villamosenergia-felhasználása rövid időn belül rugalmatlan , mivel a fogyasztók nem néznek szembe a termelés tényleges árával; ha a fogyasztóknak szembe kellene nézniük a termelés rövid távú költségeivel, hajlamosabbak lennének megváltoztatni a villamos energia felhasználását az árakra adott válaszként. Egy tiszta közgazdász extrapolálhatja a koncepciót azzal a feltételezéssel, hogy az ezen rögzített kamatlábú tarifák alapján kiszolgált fogyasztók elméleti "hívási opciókkal" rendelkeznek, bár a valóságban az ügyfelek, mint bármely más vállalkozás, egyszerűen megvásárolják a kínáltakat a megegyezés szerint. ár. Egy áruházban egy ügyfél, aki 10.00 órakor vesz 10 dollár értékű terméket, észrevehet, hogy 10 értékesítő személyzet van a padlón, de csak egy foglalja el őt, aki kiszolgálja őt, míg 15.00 órakor az ügyfél megvásárolhatja ugyanazt a 10 dolláros cikket, és észreveheti mind a tíz elfoglalt értékesítő személyzetet. Hasonló módon az áruház 9:00 órai eladási költsége 5-10-szerese lehet a 15:00 eladási költségének, de nagyon félelmetes lenne azt állítani, hogy az ügyfél azzal, hogy nem fizet jelentősen többet a cikk 9.00-kor, mint 15.00-kor volt egy „call opcióval” a 10 dolláros cikken.

Gyakorlatilag az összes villamosenergia-rendszerben az áramot olyan termelők állítják elő, amelyeket érdemi sorrendben küldtek el, vagyis először a legalacsonyabb határköltségű (legalacsonyabb változó termelési költségű) generátorokat használják, majd a következő legolcsóbbakat, stb., Egészen a pillanatnyi villamosenergia-igényig elégedett. A legtöbb villamosenergia-rendszerben a villamos energia nagykereskedelmi ára megegyezik a legmagasabb költséget előállító, az energiát injektáló generátor határköltségével, amely a kereslet szintjétől függően változik. Így az árképzés változása jelentős lehet: például Ontarióban 2006 augusztusa és szeptembere között a termelőknek fizetett nagykereskedelmi árak (kanadai dollárban) a 318 USD / MW · h csúcsértéktől a minimális - (negatív) 3,10 USD / per MW · h. Nem szokatlan, hogy az ár a napi keresleti ciklus miatt kettőtől öt-szeres mértékben változik. A negatív ár azt jelzi, hogy a termelőket arra kérték, hogy biztosítsák a villamos energiát a hálózatnak (és a valós idejű árakat fizető fogyasztók ebben az időszakban ténylegesen visszatérítést kaphattak a villamos energia fogyasztásáért). Ez általában éjszaka fordul elő, amikor a kereslet olyan szintre csökken, hogy az összes generátor a minimális kimeneti szinten működik, és néhányukat le kell állítani. A negatív ár ösztönzi ezeket a leállásokat a legkevesebb költséggel.

Két Carnegie Mellon- tanulmány 2006-ban megvizsgálta a villamosenergia-ipar iránti kereslet kielégítésének jelentőségét általánosságban, a PJM Interconnection Regional Transmission Authority számára a valós idejű árazások konkrét alkalmazásával a fogyasztók számára , 65 millió ügyfelet szolgálnak ki az Egyesült Államokban, 180 gigawattnyi energiával. termelő kapacitás. Ez utóbbi tanulmány megállapította, hogy a csúcskereslet kis mértékű elmozdulása is nagy hatással lenne a fogyasztók megtakarításaira, és elkerülné a további csúcskapacitás költségeit: a csúcsigény 1% -os elmozdulása 3,9% -os, dollármilliárdos megtakarítást eredményez rendszerszinten . A csúcskereslet körülbelül 10% -os csökkenése ( a kereslet rugalmasságától függően elérhető ) 8 és 28 milliárd dollár közötti rendszermegtakarítást eredményezne.

Ahmad Faruqui, a Brattle Group igazgatója egy vitaanyagban úgy becsüli, hogy az amerikai villamosenergia-csúcsigény 5 százalékos csökkenése mintegy 35 milliárd dollár költségmegtakarítást eredményezhet 20 év alatt, a mérés és a kommunikáció költségeit leszámítva. szükséges a csökkentések eléréséhez szükséges dinamikus árképzés megvalósításához. Noha a nettó haszon lényegesen kisebb lenne, mint az igényelt 35 milliárd dollár, mégis elég jelentősek lennének. A kanadai Ontarióban a független villamosenergia-rendszer-üzemeltető megjegyezte, hogy 2006-ban a csúcsigény mindössze 32 rendszeróra alatt meghaladta a 25 000 megawattot (kevesebb mint az idő 0,4% -a), míg az év során a maximális kereslet alig több mint 27 000 megawatt volt. A csúcskereslet megbízható kötelezettségvállalásokon alapuló "leborotválásának" képessége tehát lehetővé tenné a tartomány számára, hogy körülbelül 2000 megawattal csökkentse a beépített kapacitást.

Villamosenergia-hálózatok és a csúcsigényre adott válasz

A Ffestiniog szivattyús tárolási rendszer felső tározója (Llyn Stwlan) és gátja Wales északi részén

A villamosenergia-hálózatban a villamosenergia-fogyasztásnak és a termelésnek mindig egyensúlyban kell lennie; bármilyen jelentős egyensúlyhiány a hálózat instabilitását vagy súlyos feszültségingadozásokat okozhat, és meghibásodásokat okozhat a hálózaton belül. A teljes termelési kapacitás ezért úgy van méretezve, hogy megfeleljen a teljes csúcskeresletnek, némi hibahatárral és az esetleges esetekre (például az erőművek off-line üzemmódban vannak a csúcsigény időszakában). Az üzemeltetők általában azt tervezik, hogy az adott időszakban a legkevésbé termelő kapacitást (a határköltségeket tekintve ) használják, és a kereslet növekedésével drágább üzemekből származó kiegészítő kapacitást vesznek igénybe. A keresletre adott válasz a legtöbb esetben a csúcskereslet csökkentésére irányul, hogy csökkentse a lehetséges zavarok kockázatát, elkerülje a további üzemekre vonatkozó további tőkeköltség-követelményeket, és elkerülje a drágább vagy kevésbé hatékony üzemű üzemek használatát. Az áramfogyasztók akkor is magasabb árakat fognak fizetni, ha a termelési kapacitást magasabb költségű energiatermelő forrásból használják.

A keresletre adott válasz felhasználható a kereslet növelésére a magas és alacsony keresleti időszakokban is. Bizonyos típusú erőműveknek csaknem teljes kapacitással kell működniük (például atom), míg más típusok elhanyagolható határköltségekkel (például szél és napenergia) termelhetnek. Mivel az energiatárolás kapacitása általában korlátozott, a keresletre adott válasz megkísérelheti növelni a terhelést ezekben az időszakokban a hálózat stabilitásának fenntartása érdekében. Például Ontario tartományban 2006 szeptemberében volt egy rövid időszak, amikor a villamosenergia-árak negatívak voltak egyes felhasználók számára. Az energiatárolás , mint például a szivattyús tárolású hidroelektromosság , lehetővé teszi a terhelés növelését a későbbi időszakokban alacsony igényű időszakokban. A keresletre adott válasz felhasználása a terhelés növelésére ritkábban fordul elő, de szükség lehet vagy hatékony azokban a rendszerekben, ahol nagy mennyiségű termelői kapacitás van, amelyet nem lehet egyszerűen leépíteni.

Egyes hálózatok használhatnak nem valós idejű, de könnyebben megvalósítható árképzési mechanizmusokat (a felhasználók például nappal magasabb árakat, éjszaka pedig alacsonyabb árakat fizetnek), hogy a keresletre reagáló mechanizmus néhány előnyét kevésbé igényes technológiai követelményekkel biztosítsák. . Az Egyesült Királyságban az 1970-es évek óta működnek a Economy 7 és hasonló rendszerek, amelyek megpróbálják az elektromos fűtéssel kapcsolatos keresletet egyik napról a másikra csúcsidőn kívülre helyezni. Nemrégiben, 2006-ban az Ontario megkezdte az "intelligens mérő" program végrehajtását, amely végrehajtja a "felhasználási idő" (TOU) árképzést, amely az árazást csúcsidőn, közepes csúcson és csúcsidőn kívül rendezi. A tél folyamán a csúcson reggel és kora este, a csúcs közepén déltől késő délutánig, a csúcson kívüli éjszakánként értendő; a nyár folyamán a csúcson és a közepén csúcsidőszak megfordul, tükrözve a légkondicionálást, mint a nyári kereslet mozgatórugóját. 2015. május 1-jétől a legtöbb Ontario-i villamos energiaszolgáltató befejezte az összes ügyfelet "intelligens mérő" számlázássá történő átalakításra, csúcsidőnként kb. 200% -kal, közepes csúcsaránnyal pedig kb. 150% -kal. kWh.

Ausztráliában nemzeti szabványok vannak a keresletre adott válaszra (AS / NZS 4755 sorozat), amelyet az áramelosztók országos szinten már évtizedek óta alkalmaznak, például tároló vízmelegítők, légkondicionálók és medencepumpák vezérlésével. 2016-ban az elektromos energiatárolás (pl. Akkumulátorok) kezelésének módja bekerült a szabványsorozatba.

Terhelés

Az elektromos termelő és átviteli rendszerek nem mindig felelnek meg a csúcsigény követelményeinek - az adott régió összes közüzemi felhasználójának a legnagyobb villamosenergia- mennyiségre van szüksége. Ezekben az esetekben az általános kereslet is csökkenteni kell, vagy kikapcsolásával szolgáltatás bizonyos eszközök vagy csökkentsék a tápfeszültség ( feszültségesés ), annak érdekében, hogy megakadályozzuk az ellenőrizetlen szolgáltatási zavarok, például áramkimaradás (elterjedt áramszünetek), vagy a készülék károsodását okozhatja. A közművek terheléscsökkentést róhatnak a szolgáltatási területekre célzott áramkimaradások, gördülő áramszünetek vagy konkrét nagy igénybevételt igénylő ipari fogyasztókkal kötött megállapodások révén a berendezések kikapcsolására a rendszerszintű csúcskereslet idején.

Ösztönzők a terhek leadására

Az energiafogyasztóknak valamilyen ösztönzésre van szükségük ahhoz, hogy válaszolhassanak a keresletre adott szolgáltató ilyen kérésére . A keresletre való reagálás ösztönzői lehetnek formálisak vagy informálisak. A közüzemi szolgáltató például tarifa-alapú ösztönzőt hozhat létre az áram rövid távú emelkedéseinek áthárításával, vagy kötelezően csökkentheti a hőhullám során a kiválasztott nagy volumenű felhasználókat, akiknek kompenzálják a részvételüket. Más felhasználók kedvezményt vagy más ösztönzőt kaphatnak, amely szilárd elkötelezettségen alapul az energia csökkentése iránt nagy igényű időszakokban, amelyeket néha negawattoknak is neveznek .

A kereskedelmi és ipari áramfogyasztók terheléscsökkentést róhatnak magukra a közüzemi szerv kérése nélkül. Néhány vállalkozás saját erővel rendelkezik, és energiatermelési kapacitásán belül kíván maradni, hogy elkerülje a hálózatból történő vásárlási erőt. Egyes közművek olyan kereskedelmi tarifaszerkezettel rendelkeznek, amelyek az ügyfél havi áramköltségeit a legmagasabb igénybevétel pillanata vagy a csúcsigény alapján határozzák meg. Ez arra ösztönzi a felhasználókat, hogy ellapítsák energiaigényüket, az úgynevezett energiaigény-menedzsmentet , amely időnként megköveteli a szolgáltatások ideiglenes csökkentését.

Néhány országban intelligens mérést valósítottak meg annak érdekében, hogy valós idejű árképzést biztosítsanak minden típusú felhasználó számára, szemben a fix kamatozású árazással az egész keresleti időszakban. Ebben az alkalmazásban a felhasználók közvetlen ösztönzést kapnak arra, hogy csökkentsék használatukat nagy keresletű, magas árú időszakokban. Lehet, hogy sok felhasználó nem tudja hatékonyan csökkenteni a keresletét különböző időpontokban, vagy a csúcsárak alacsonyabbak lehetnek, mint a kereslet rövid időn belüli változásának előidézéséhez szükséges szintek (a felhasználók alacsony árérzékenységgel rendelkeznek , vagy a kereslet rugalmassága alacsony) . Automatizált vezérlőrendszerek léteznek, amelyek bár hatékonyak, de túl drágák ahhoz, hogy egyes alkalmazásoknál megvalósíthatók legyenek.

Alkalmazás szakaszos megújuló elosztott energiaforrásokra

A modern villamosenergia-hálózat áttér a hagyományos vertikálisan integrált közüzemi struktúrákról az elosztott rendszerek felé, mivel elkezd integrálni a megújuló energiatermelés nagyobb penetrációját. Ezek az energiaforrások természetüknél fogva gyakran diffúz eloszlásúak és szakaszosak. Ezek a tulajdonságok problémákat vetnek fel a hálózat stabilitásában és hatékonyságában, amelyek korlátozzák ezeket az erőforrásokat, amelyek hatékonyan hozzáadhatók a hálózathoz. Egy hagyományos vertikálisan integrált hálózatban az energiát olyan közműtermelők szolgáltatják, amelyek képesek reagálni a kereslet változásaira. A megújuló erőforrások által termelt kibocsátást a környezeti feltételek szabályozzák, és általában nem képes reagálni a kereslet változásaira. A hálózathoz csatlakoztatott nem kritikus terhelések érzékeny irányítása hatékony stratégiának bizonyult, amely képes csökkenteni a megújuló erőforrások által kiváltott nemkívánatos ingadozásokat. Ily módon a kereslet változásaira reagáló generáció helyett a kereslet reagál a generáció változásaira. Ez az alapja a keresletnek. A kereslet-elhárító rendszerek megvalósításához nagyszámú elosztott erőforrás összehangolása szükséges szenzorokon, működtetőkön és kommunikációs protokollokon keresztül. Ahhoz, hogy hatékonyak legyenek, az eszközöknek gazdaságosaknak, robusztusaknak és mégis hatékonyaknak kell lenniük irányítási feladataik kezelésében. Ezenkívül a hatékony irányításhoz erős képességre van szükség a nagy eszközhálózatok koordinálásához, ezeknek az elosztott rendszereknek a kezelése és optimalizálása mind gazdasági, mind biztonsági szempontból.

Ezenkívül a változó megújuló energiatermelés megnövekedett jelenléte miatt nagyobb szükség van arra, hogy a hatóságok több kiegészítő szolgáltatást szerezzenek be a hálózati egyensúly érdekében. Ezen szolgáltatások egyike a készenléti tartalék, amely a hálózat gyakoriságának szabályozására szolgál az esetleges esetekben. Számos független rendszerüzemeltető úgy alakítja ki a kiegészítő szolgáltatási piacok szabályait, hogy a keresletre adott válasz a hagyományos kínálati oldali erőforrások mellett részt vehessen - a generátorok rendelkezésre álló kapacitása hatékonyabban használható fel, ha a tervezett módon működtetik, ami alacsonyabb költségeket és kevesebb szennyezést eredményez. Amint az inverter alapú generáció aránya a hagyományos generációhoz képest növekszik, a frekvencia stabilizálásához használt mechanikai tehetetlenség csökken. Az inverter alapú termelés átmeneti frekvenciák iránti érzékenységével párosulva a generátoroktól eltérő forrásokból származó kiegészítő szolgáltatások nyújtása egyre fontosabbá válik.

Technológiák a kereslet csökkentésére

A keresletre reagálás folyamatának automatizálására rendelkezésre állnak olyan technológiák, amelyek még fejlesztés alatt állnak. Az ilyen technológiák észlelik a terheléscsökkenés szükségességét , kommunikálják az igényt a résztvevő felhasználókkal, automatizálják a terheléselhárítást és ellenőrzik a kereslet-válasz programok betartását. A GridWise és az EnergyWeb két nagy szövetségi kezdeményezés az Egyesült Államokban e technológiák fejlesztésére. Az egyetemek és a magánipar is kutatást és fejlesztést végez ezen a téren. Skálázható és átfogó szoftveres megoldások a DR számára lehetővé teszik az üzleti és ipari növekedést.

Egyes közművek fontolgatják és tesztelik az ipari, kereskedelmi és lakossági felhasználókhoz kapcsolódó automatizált rendszereket, amelyek csúcsigény esetén csökkenthetik a fogyasztást, lényegében késleltetve a sorsolást. Noha a késleltetett kereslet mennyisége csekély lehet, a hálózatra gyakorolt ​​következményei (ideértve a pénzügyi) is jelentősek lehetnek, mivel a rendszer stabilitásának megtervezése gyakran magában foglalja a rendkívüli csúcsigényű események kapacitásának kiépítését, valamint biztonsági tartalékot a tartalékban. Ilyen események csak néhány alkalommal fordulhatnak elő évente.

A folyamat magában foglalhatja bizonyos készülékek vagy mosogatók kikapcsolását vagy kikapcsolását (és ha váratlanul alacsony a kereslet, potenciálisan növekszik a felhasználás). Például a fűtést le lehet állítani, vagy a légkondicionálást vagy a hűtést fel lehet kapcsolni (magasabb hőmérsékletre történő felfordítás kevesebb villamos energiát használ fel), kissé késleltetve a húzást, amíg a használati csúcs el nem múlik. Toronto városában bizonyos lakossági felhasználók részt vehetnek egy olyan programban (Peaksaver AC), amelynek során a rendszerüzemeltető a csúcsigény alatt automatikusan vezérelheti a melegvízmelegítőket vagy a légkondicionálást; a hálózat a csúcskereslet késleltetésével jár (a csúcsüzemek számára lehetővé teszi a ciklus felgyorsulását vagy a csúcsesemények elkerülését), a résztvevő pedig a fogyasztás csúcsigénye után történő késleltetésével, amikor az árképzésnek alacsonyabbnak kell lennie. Bár ez egy kísérleti program, ezek a megoldások nagymértékben csökkenthetik a csúcsigényt. Az ilyen programok sikere a megfelelő technológia fejlesztésétől, a villamos energia megfelelő árképzési rendszerétől és az alapul szolgáló technológia költségeitől függ. A Bonneville Power közvetlen irányítási technológiákkal kísérletezett Washingtonban és Oregonban, és megállapította, hogy az elkerült átviteli beruházások igazolják a technológia költségeit.

A keresletre adott válasz megvalósításának egyéb módszerei inkább a munkaciklusok finoman csökkentésének kérdését közelítik meg, mintsem a termosztát hátrányait. Ezek megvalósíthatók testreszabott épületautomatizálási rendszerek programozásával, vagy raj-logikai módszerekkel, amelyek több terhelést koordinálnak egy létesítményben (pl. Encycle EnviroGrid vezérlői).

Hasonló megközelítés alkalmazható a légkondicionálás csúcsigényének kezelésére a nyári csúcs régiókban. Az előhűtés vagy valamivel magasabb termosztát beállítás fenntartása segíthet a csúcsigény csökkentésében.

2008-ban bejelentették, hogy az Egyesült Királyságban elektromos hűtőszekrényeket értékesítenek, érzékelve a dinamikus keresletet, amely késlelteti vagy előrelépi a hűtési ciklust a hálózati frekvencia figyelése alapján, de 2018-tól nem állnak rendelkezésre.

Ipari ügyfelek

Az ipari ügyfelek is reagálnak a keresletre. A kereskedelmi és lakossági terhelésekhez képest az ipari terheléseknek a következő előnyei vannak: az ipari gyártóüzem energiafogyasztásának nagysága és az általa nyújtott teljesítményváltozás általában nagyon nagy; emellett az ipari üzemek általában már rendelkeznek az ellenőrzés, a kommunikáció és a piaci részvétel infrastruktúrájával, amely lehetővé teszi a kereslet kielégítését; ráadásul egyes ipari üzemek, mint például az alumíniumkohó, gyors és pontos beállítást kínálnak az energiafogyasztás terén. Például Alcoa „s Warrick Operation részt miso egy képzett fogyasztói válaszok erőforrás, és a Trimet Alumínium használja a kohóban a rövid távú nega-akkumulátor. A kereslet kielégítésére alkalmas iparágak kiválasztása tipikusan az elveszített terhelés úgynevezett értékének értékelésén alapul . Egyes adatközpontok redundancia érdekében egymástól távol helyezkednek el, és terheléseket tudnak migrálni közöttük, miközben a keresletre reagálnak.

Rövid távú kellemetlenség a hosszú távú előnyökért

A csúcsigény alatt a terhelés leadása azért fontos, mert csökkenti az új erőművek szükségességét. A magas csúcsigény kielégítésére a közművek nagyon tőkeigényes erőműveket és vezetékeket építenek. A csúcsigény évente csak néhányszor fordul elő, így ezek az eszközök a kapacitásuk csupán töredékével működnek. Az elektromos felhasználók az üresjárati teljesítményért az áramért fizetett árakon fizetnek. A Demand Response Smart Grid Coalition szerint az Egyesült Államokban a villamosenergia-költségek 10–20% -át az év 100 órájában tapasztalható csúcsigény okozza. A DR a közszolgáltatók számára lehetővé teszi a nagy tőkekiadások iránti igény csökkentését, és ezáltal az árak alacsonyabb szinten tartását; az ilyen csökkentéseknek azonban gazdasági határa van, mivel a fogyasztók elveszítik a fel nem használt villamos energia termelési vagy kényelmi értékét. Így félrevezető, ha csak azokat a költségmegtakarításokat vesszük figyelembe, amelyeket a keresletre adott válasz eredményezhet, anélkül, hogy figyelembe vennénk azt is, hogy a fogyasztó mit ad le a folyamat során.

Fontosság a villamosenergia-piacok működésének szempontjából

Becslések szerint a kereslet 5% -os csökkenése 50% -os árcsökkenést eredményezett volna a kaliforniai villamosenergia-válság csúcsidején , 2000–2001 között. Mivel a fogyasztók csúcsárakkal néznek szembe és csökkentik keresletüket, a piacnak rugalmasabbá kell válnia az ajánlatok szándékos visszavonása ellen a kínálati oldalon.

A lakossági és kereskedelmi villamosenergia-felhasználás gyakran drasztikusan változik a nap folyamán, és a keresleti válasz megkísérli csökkenteni a változékonyságot az árképzési jelek alapján. A programoknak három alaptétele van:

1. A fel nem használt villamos termelő létesítmények a tőke kevésbé hatékony felhasználását jelentik (kevés bevétel származik, ha nem működnek).
2. Az elektromos rendszerek és hálózatok általában a teljes potenciális termelést úgy méretezik, hogy megfeleljenek az előre jelzett csúcskeresletnek (elegendő szabad kapacitással a nem várt események kezelésére).
3. A csúcsok csökkentése iránti kereslet "simításával" kevesebb beruházásra lesz szükség a működési tartalékban, és a meglévő létesítmények gyakrabban fognak működni.

Ezenkívül jelentős csúcsok csak ritkán fordulhatnak elő, például évente kétszer vagy háromszor, és ehhez jelentős tőkebefektetésekre van szükség a ritka események teljesítéséhez.

Az amerikai energiapolitikai törvény a keresletre adott válaszról

Az Egyesült Államok 2005. évi energiapolitikai törvénye felhatalmazta az energiaügyi minisztert, hogy nyújtson be az Egyesült Államok Kongresszusának "egy jelentést, amely meghatározza és számszerűsíti a keresletre adott válasz nemzeti előnyeit, és ajánlást tesz az ilyen előnyök meghatározott szintjének 2007. január 1-ig történő elérésére. " Ilyen jelentést 2006 februárjában tettek közzé.

A jelentés becslése szerint 2004-ben a potenciális kereslet-reagálási képesség körülbelül 20 500 megawatt ( MW ) volt, ami az USA összes csúcsigényének 3% -a, míg a tényleges szállított csúcsigény körülbelül 9000 MW (a csúcs 1,3% -a), bőséges mozgásteret hagyva a javulásra. Becslések szerint a terheléskezelési képesség 32% -kal esett vissza 1996 óta. Ezt a tendenciát befolyásoló tényezők közé tartozik a kevesebb terheléskezelési szolgáltatást kínáló közüzemi szolgáltatás, a meglévő programokba való beiratkozás csökkenése, a közművek szerepének és felelősségének megváltozása, valamint a kereslet és kínálat egyensúlyának változása.

A keresletre adott reagálás ösztönzésére az Egyesült Államokban a Szövetségi Energiaszabályozási Bizottság (FERC) 2011 márciusában kiadta a 745. számú végzést, amely bizonyos mértékű kompenzációt ír elő a nagykereskedelmi villamosenergia-piacokon részt vevő gazdasági keresletre reagálók számára . A sorrend nagyon ellentmondásos, és már szemben számos energia közgazdászok, köztük Prof. William W. Hogan a Harvard Egyetem „s Kennedy School . Hogan professzor azt állítja, hogy a megrendelés túlkompenzálja a keresletre reagálók szolgáltatóit, ezáltal ösztönözve az olyan villamos energia visszaszorítását, amelynek gazdasági értéke meghaladja a termelés költségeit. Hogan professzor továbbá azt állítja, hogy a 745. sz. Megrendelés versenyellenes és „… a szabályozó hatóság kérelme a vevő kartelljének érvényesítésére”. Számos érintett fél, köztük Kalifornia állam, keresetet nyújtott be a szövetségi bírósághoz a 745-ös rendelet jogszerűségének kifogásolásával. A The 745-es rendelet gazdasági hatékonyságáról és méltányosságáról folytatott vita megjelent a The Electricity Journal folyóiratban megjelent cikksorozatban.

2014. május 23-án a DC Körzeti Ítélőtábla teljes egészében megüresítette a 745. parancsot. 2015. május 4-én az Egyesült Államok Legfelsőbb Bírósága megállapodott a DC Circuit ítéletének felülvizsgálatában, két kérdéssel:

1. Hogy a Szövetségi Energiaszabályozási Bizottság ésszerűen megállapította-e, hogy rendelkezik-e a Federal Power Act, 16 USC 791a és azt követő cikkei alapján, hogy szabályozza azokat a szabályokat, amelyeket a nagykereskedelmi villamosenergia-piacok üzemeltetői alkalmaznak az áramfogyasztás csökkentéseinek megfizetésére, és ezeket a fizetéseket kiigazításokkal térítik meg a nagykereskedelmi árakhoz.
2. Hogy a Fellebbviteli Bíróság tévedett-e, amikor úgy ítélte meg, hogy a Szövetségi Energiaszabályozási Bizottság által kiadott szabály önkényes és szeszélyes.

2016. január 25-én az Egyesült Államok Legfelsőbb Bírósága a FERC kontra Electric Power Supply Ass'n ügyben hozott 6-2-es határozatában arra a következtetésre jutott, hogy a Szövetségi Energiaszabályozási Bizottság a hatósága körében eljárva biztosította az "igazságos és ésszerű" díjakat a nagykereskedelmi energiaárakban. piac.

A kereslet csökkentése és a dízelgenerátorok használata az Egyesült Királyság nemzeti hálózatában

2009. decemberében az Egyesült Királyság Nemzeti Hálózata 2369 MW-val szerződött a kereslet kielégítésére, az úgynevezett STOR névre , a keresleti oldal 839 MW-ot (35%) biztosít 89 telephelyről. Ebből a 839 MW-ból körülbelül 750 MW póttermelés, a fennmaradó pedig a terhelés csökkentése. A kiterjedt félórás keresleti profilokon és az Egyesült Királyság különböző kereskedelmi és ipari épületeinek villamosenergia-keresletének elmozdulásán alapuló tanulmány azt mutatja, hogy csak egy kisebbség foglalkozik terheléseltolással és a kereslet visszautasításával, míg a keresletre adott válasz nagy részét stand generátorok által.

Lásd még

Hivatkozások