Efterspørgselsrespons er ændringen i slutkundens elforbrug i forhold til deres normale belastningsprofil som reaktion på ændringer i elpriser over tid eller som reaktion på incitamentsbetalinger designet til at reducere forbruget i perioder med høje engrospriser på el . i fare [1] . Efterspørgselsstyring kan reducere elpriserne på engrosmarkedet, hvilket igen fører til lavere priser på detailmarkedet [2] . Efterspørgselsstyring er bredt anerkendt som et middel til at sikre pålideligheden af energiforsyningen, integrationvedvarende energikilder , øget konkurrence på elmarkedet og styrkelse af forbrugerne [3] .
Egenskaber ved elektricitet som en vare , på grund af dens fysiske egenskaber, bestemmer behovet for løbende at opretholde en balance mellem produktion og forbrug. Elmarkederne er designet på en sådan måde, at de tilskynder deltagerne til at opretholde denne balance. Traditionelt har kraftværker spillet en stor rolle i at opretholde balancen . I mangel af særlige foranstaltninger til at stimulere forbrugerne (f.eks. efterspørgselsrespons), afhænger efterspørgslen efter elektricitet ikke eller kun lidt af markedspriserne, forbrugerne reducerer ikke forbruget, når prisen stiger. I forhold med uelastisk efterspørgsel er producenterne den aktive part, der bestemmer prisen på elektricitet. Efterhånden som belastningen stiger, bringes mindre effektive generatorer ind for at imødekomme denne stigning. Ved at reducere belastningen i sådanne perioder kan elsystemet og markedet potentielt undgå at bruge mindre effektive generatorer til at imødekomme øget efterspørgsel. I de senere år, med fremkomsten af digitale interval elmålere , udviklingen af telekommunikation og " smart grids " ("smart grid"), er det blevet muligt at øge elasticiteten af forbruget ved at målrette forbrugerudstyr, når det er nødvendigt. Efterspørgselsstyring er et effektivt værktøj til at reducere priserne på elmarkedet i myldretiden , hvor mindre effektive produktionsanlæg tiltrækkes for at imødekomme efterspørgslen efter el. Samtidig kan et relativt lille fald i forbruget føre til et markant fald i elprisen.
Typiske eksempler på styring af energiefterspørgsel inkluderer at hæve en termostatindstilling for at få klimaanlæg til at køre sjældnere, at bremse eller lukke ned for en industricyklus, reducere eller slukke lyset – det vil sige enhver direkte handling for at reducere belastningen som reaktion på en prisstigning eller signal fra systemoperatøren . Efterspørgselsstyring omfatter ikke ændringer i energiforbruget som følge af normale driftsaktiviteter. For eksempel betragtes reduktion af en virksomheds elforbrug i weekender og helligdage i de fleste tilfælde ikke som efterspørgselsstyring.
Hovedformålene med styring af efterspørgsel efter el er at reducere spidsbelastningen i elsystemet, hvilket er nødvendigt både for at reducere priserne på elmarkedet og for at forhindre overdreven kapitalintensiv konstruktion af spidskraftværker og elnet, nødkontrol af strømmen system og integration af vedvarende energikilder. Efterspørgselsstyring ses også som et af værktøjerne til overgangen til en kulstoffattig økonomi [4] .
Fordelene ved indførelse af efterspørgselsstyringsmekanismer kan således præsenteres i form af undgåede omkostninger (det vil sige omkostninger, der er undgået) til kapacitet, el, netværksbyggeri, til at reducere miljøbelastningen og andre fordele forbundet med øget fleksibilitet i strømstyring. . Fordi de eliminerede omkostninger ikke er direkte målbare, kræver estimering af fordelene ved efterspørgselsstyring at foretage antagelser om størrelsen af disse omkostninger i fravær af efterspørgselssidemekanismer, hvilket fører til usikkerhed i estimatet. Det skal tages i betragtning, at fordelene ved styring af efterspørgselssiden kan variere betydeligt afhængigt af elsystemets konfiguration, vurderingsmetodologien og især de anvendte tilgange til konstruktion af produktionskapacitet. Hvor produktion og net er bygget til at håndtere spidsbelastninger, kan spidsbelastningen være højere end optimalt, hvis markedspriserne ikke fuldt ud afspejler forsyningsomkostningerne i myldretiden. Under sådanne forhold kan efterspørgselsstyring effektivt afhjælpe utilstrækkeligheden af prissignaler og hjælpe med at undgå konstruktionen af overskydende produktion [5] .
Potentialet for at reducere spidsbelastningen i elsystemet ved brug af behovsstyringsprogrammer er ifølge forskellige skøn 10-15 % af spidsbelastningen [4] [6] .
Mens styring af elektricitetsefterspørgsel hovedsageligt forstås som at flytte forbrug fra spidsbelastningsperioder til perioder uden for spidsbelastningsperioder, henviser energieffektivitet til den kontinuerlige reduktion af elforbruget ved at indføre mere effektivt forbrugerudstyr og/eller bedre styring af eksisterende udstyr og samtidig bevare den nødvendige funktionalitet. Energieffektiviseringstiltag, afhængigt af tidspunktet for brug af energieffektivt udstyr, kan således reducere spidsforbruget. Til gengæld kan efterspørgselsstyring have indflydelse på det samlede energiforbrug. For eksempel viste en meta-undersøgelse udført i 2005, at implicitte efterspørgselsstyringsprogrammer fører til en reduktion i forbruget med gennemsnitligt 4 %. Det menes, at efterspørgselsstyring snarere giver en vis reduktion i det samlede forbrug eller ikke har nogen effekt på det. Nogle efterspørgselsstyringsprogrammer kan dog øge forbruget uden for spidsbelastningsperioder og i nogle tilfælde øge det samlede elforbrug (en sådan stigning i forbruget kan dog være berettiget ud fra et økonomisk synspunkt på grund af lavere elomkostninger i lavsæsonen, reduceret brændstof omkostninger osv.) [7] .
Efterspørgselsrespons og energieffektivitet ses ofte som en del af efterspørgselsrationaliseringskonceptet .[8] .
Der er to hovedtilgange til at involvere kunder i belastningsstyring:
Brugen af differentierede tariffer er kun mulig, hvis forbrugeren har en interval elmåler og kan omfatte følgende typer af tariffer [9] :
Brugen af adfærdsmæssige incitamenter til at involvere forbrugere i efterspørgselsstyringsprogrammer kaldes adfærdsmæssig efterspørgselsrespons. Behavioural demand management bruger personlig kommunikation med forbrugere, herunder i en tilstand tæt på realtid, med dannelse af incitamenter baseret på feedback, sociale normer , standardindstillinger, gamification [11] .
Direkte kontrol af forbrugerens belastning kan omfatte både kommandoer (stemme, tekst) til at ændre belastningen af udstyret, hvis udførelse udføres af forbrugeren, og automatiseret eller automatisk kontrol af forbrugerens belastning fra forsendelsen center (systemoperatør eller aggregatororganisation).
Efterspørgselsstyring kan involvere en bred vifte af udstyr fra industri-, landbrugs-, erhvervs- og privatkunder. Industrielle kunder er særligt forskellige i forbindelse med efterspørgselsstyring. De vigtigste muligheder for deltagelse i efterspørgselsstyring for industrielle forbrugere er forbundet med at flytte forbrugsplanen til perioder med lavere priser, standse eller reducere intensiteten af produktionsprocessen, hel eller delvis nedlukning af belysnings-, ventilations- og klimaanlæg, samt ved hjælp af deres egne kilder til elektricitet og/eller energilagring . Virtuelle kraftværkerkan også bruges i efterspørgselsstyring.
Udstyr til private og kommercielle forbrugere giver også muligheder for efterspørgselsstyring i forbindelse med introduktionen af nye teknologier, såsom " smart hjem ", uafbrydelige strømforsyninger og energilagringsenheder, sammenkobling af enheder i " tingenes internet " og andre, som tillader til hurtigt og fjernstyre forbruget af elektrisk udstyr.
Af særlig interesse er den forventede masseintroduktion af elektriske køretøjer i fremtiden med udvikling af en passende infrastruktur til at sikre deres opladning, som også kan bruges i programmer til styring af elefterspørgsel.
To smelteværker i Belgien, et ejet af ArcelorMittal og et af Aperam(afledt fra ArcelorMittal i 2011) er involveret i efterspørgselsstyring ved at levere op til 150 MW lossekapacitet. Funktioner i virksomhedernes teknologiske cyklus tillod dem ikke at opfylde kravene til deltagelse i efterspørgselsstyring i Belgien. Løsningen var at inkludere disse anlægs kontrolfunktioner i porteføljen af REstore-aggregatoren, som omfatter mange industrivirksomheder fra forskellige ejere. I tilfælde af manglende tilgængelighed af smelteværkernes ressource i tilfælde af efterspørgselsstyring, kan den erstattes af andre virksomheders tilpasningsevne [12] .
Midwest Energy Pump$mart-program for Midwest Energy, et el- og gasselskab i det vestlige Kansas. Programmet sørger for inddragelse af landbrugsforbrugere i efterspørgselsstyring, nemlig lukning af kunstvandingspumper på kommando fra kontrolcentret uden negativ indvirkning på produktionen. Belastningsreduktion kan gennemføres i sommermånederne fra mandag til lørdag, med undtagelse af helligdage, fra kl. 14.00 til 21.00 på varsel sendt fra ekspeditionscenteret tidligst 2 timer i forvejen, telefonisk eller pr. -post. Pumpestop, der ikke varer mere end 4 timer, må højst forekomme 20 gange i løbet af programperioden, mens den samlede varighed af nedlukninger ikke bør overstige 80 timer. Midwest Energy betaler forbrugerne $20 pr. 1 kW afbrudt belastning, mens forbruget af kunstvandingspumper flyttes fra spidsbelastningstider til andre tidspunkter på dagen [13] .
Walmart er et eksempel på involvering af erhvervskunders efterspørgselsstyring . Walmart er en af de førende aktører på de amerikanske markeder for efterspørgselsstyring, herunder på grund af det betydelige udstyr i butikker med smarte målesystemer [14] . Når du modtager et signal om at losse , forbrugsstyringssystemet(energistyringssystem, EMS) reagerer på det i overensstemmelse med en given belastningsreduktionsalgoritme, hvilket påvirker ventilations- og klimaanlæg, belysnings- og køleudstyr [15] [16] . Med datterselskabet Sam's Club deltager Walmart i 17 efterspørgselsstyringsprogrammer organiseret af kommuner, infrastrukturorganisationer og systemoperatører, herunder ISO New England, Californien ISO og PJM. Disse programmer involverer cirka 1.300 butikker beliggende i 23 stater [17] .
Ud fra et synspunkt om at opretholde en balance mellem produktion og forbrug af elektricitet svarer en reduktion af belastningen fuldt ud til at øge produktionen [18] . Med konsekvent overholdelse af dette princip er der ingen hindringer for forbrugerressourcernes deltagelse i driften af el-, kapacitets- eller systemtjenestemarkederne. I praksis er der på de fleste markeder i forskellige lande forskellige administrative, regulatoriske, tekniske og teknologiske barrierer for forbrugernes deltagelse i efterspørgselsstyring. Der er dog markeder med en bred deltagelse af forbrugerressourcer. For eksempel i USA (på PJM- markeder, MISOog CAISO) forbrugere deltager på markederne for el, kapacitet og systemtjenester. I Storbritannien i driftsområdet for systemoperatøren National Gridforbrugerne har mulighed for at deltage i systemservicemarkedet og det nyligt lancerede kapacitetsmarked [19] .
I en gennemgang udgivet i 2009 identificerer Federal Energy Management Commission (FERC, USA) følgende grupper af hindringer for at organisere efterspørgselsstyring på elmarkederne:
Regulatoriske barrierer er hindringer for udviklingen af efterspørgselsstyring på grund af lovgivningens særlige forhold, markedets struktur og regler og de faktiske programmer for efterspørgselsstyring. De vigtigste reguleringsbarrierer omfatter manglen på en direkte forbindelse mellem priserne på engros- og detailmarkederne, vanskeligheder med at udvikle en metode til at måle og verificere mængden af belastningsreduktion, frygt for muligheden for manipulation på markedet fra forbrugernes side (overvurderer basisforbruget at øge profitten fra deltagelse i efterspørgselsstyringsprogrammer), utilstrækkelig forudsigelighed og pålidelighed af forbrugerressourcer, manglende konsensus i vurdering af omkostninger og effektivitet . Involvering af detailforbrugere kan være vanskelig eller umulig på grund af statens tarifpolitik, som strengt bestemmer eltaksterne for sådanne forbrugere. Et dårligt udformet program for efterspørgselsstyring (utilstrækkelige tekniske krav, utilstrækkelige økonomiske incitamenter osv.) genererer ikke tilstrækkelig interesse fra forbrugerne.
Økonomiske barrierer er situationer, hvor økonomiske incitamenter for infrastrukturorganisationer, aggregatorer eller forbrugere ikke er tilstrækkelige til at udvikle efterspørgselsstyringsprogrammer. Disse omfatter unøjagtige prissignaler, der kan føre til aflæsning af kunder i perioder med lave elpriser eller lastning i perioder med høje priser, samt tilfælde, hvor fordelene ved deltagelse i efterspørgselsstyringsprogrammer ikke er tilstrækkelige til at tiltrække forbrugere.
Teknologiske barrierer omfatter utilstrækkeligt udstyr til forbrugerelektriske installationer med intelligente elmålesystemer, mangel på omkostningseffektive støtteteknologier, som først og fremmest omfatter forskellige automatiserings- og automatiseringsværktøjer, der giver dig mulighed for effektivt at styre forbruget, såvel som utilstrækkelig interoperabilitet og fraværet af åbne standarder .
Blandt andre forhindringer spilles en væsentlig rolle af den manglende bevidsthed hos forbrugerne om efterspørgselsstyringsprogrammer og risikoaversion , hvilket kommer til udtryk ved, at det er vigtigere for forbrugeren at reducere risikoen for, at hans elregning stiger end at tjene penge. fra deltagelse i efterspørgselsstyringsprogrammet.
I en undersøgelse gennemgået af FERC var den vigtigste barriere for implementering af efterspørgselsstyring i Californien manglen på avanceret målerinfrastruktur., AMI), ineffektive efterspørgselsstyringsprogrammer og lav forbrugerinteresse.
Forbrugere kan operere på markeder, der involverer forbrugere med reguleret belastning, både uafhængigt (i nogle tilfælde hovedsageligt relativt store forbrugere) og ved hjælp af specialiserede organisationer - belastningsaggregatorer (efterspørgselsresponsaggregatorer). Behovet for fremkomsten af sådanne organisationer skyldes, at detailforbrugere ikke er genstand for engros-elektricitetsmarkedet, ikke er forbundet til dets infrastruktur og for det meste ikke kender markedets regler. Samtidig kan forbrugerens enhedskapacitet være for lav, og antallet af forbrugere kan være for stort for den organisation, der kontrollerer markedets drift. Aggregatorvirksomheder kombinerer flere forbrugeres tilpasningsmuligheder til en større enhed, der opfylder kravene til den mængde af aflæsning, markedet kræver, og fungerer som mellemled mellem forbrugerne og markedsinfrastrukturen. Derudover kan lastaggregatorer udstyre forbrugeren med det nødvendige udstyr til at reducere forbruget, rådgive om aflæsningsteknologi, udvikle optimale planer for forbrugerdeltagelse i efterspørgselsstyring osv. [21] . Energisalgsorganisationer eller uafhængige virksomheder kan fungere som belastningsaggregatorer .
I Rusland blev efterspørgselsreaktionsteknologi, som en mekanisme til at ændre slutforbrugernes elforbrug i forhold til deres normale belastningsprofil som svar på prissignaler på day-ahead-markedet, oprindeligt kaldt prisafhængig forbrugsreduktion [22] [23] og blev tilgængelig i 2017 eksklusivt for deltagere engrosmarkedet for elektrisk energi og kapacitet.
For at implementere mekanismen udstedte regeringen i Den Russiske Føderation således dekret nr. 699 af 20. juli 2016 "Om ændringer af reglerne for engrosmarkedet for elektricitet og kapacitet". Ifølge beslutningen kan forbrugere på engrosmarkedet indsende ansøgninger om deltagelse i det konkurrencedygtige kraftudtag (CTO) udført af systemoperatøren, og ved valg af ansøgningen i CTO'en påtager de sig forpligtelser til at reducere forbruget. For en sådan deltager på engrosmarkedet reduceres samtidig mængden af kapacitetskøb, der dannes ved udgangen af måneden, med mængden af prisafhængig reduktion i forbruget, der tages i betragtning under CTO. Prisafhængige købere er forpligtet til at holde deres udstyr klar til en prisafhængig reduktion i køb af elektricitet. Købernes evne til at opfylde deres forpligtelser til forbrugsreduktion overvåges gennem test før tilsagn. Derudover er det påtænkt at teste muligheden for at gennemføre en prisafhængig reduktion i forbruget, hvis der ikke var nogen prisafhængig reduktion i den aktuelle måned. Forbrugere, der ikke består testen, modtager ikke prisbaserede forbrugsreduktionsbetalinger.
I 2016 blev udvælgelsen af købere med prisafhængigt forbrug for 2017 for første gang gennemført uden deltagelse i CCM (i 2017-2019 er forbrugere med prisafhængigt forbrug ikke inkluderet i CCM), den samlede mængde af prisafhængig reduktion i strømforbruget var 54 MW [24] . Også i 2016 blev prisafhængigt forbrug for første gang inkluderet i procedurerne for konkurrencedygtigt kraftudtag (CTO) for 2020. Den 9. februar 2017 blev mekanismen med prisafhængig reduktion i forbruget første gang anvendt på day-ahead-markedet [25] .
I 2019 blev muligheden for at deltage i denne mekanisme i overensstemmelse med Energynet-køreplanen for National Technology Initiative [26] også udvidet til deltagere på detailmarkeder for el (som ikke har direkte adgang til engrosmarkedet). Denne mulighed gives gennem indførelsen af mekanismen for efterspørgselsstyringsaggregatorer.
Den 20. marts 2019, dekret fra Den Russiske Føderations regering nr. 287 "Om ændringer til visse love fra Den Russiske Føderations regering om driften af elektricitetsefterspørgselsstyringsaggregatorer i Ruslands Unified Energy System, samt på Forbedring af den prisafhængige reduktion af elforbruget og leveringen af tjenester for at sikre systempålidelighed”, som giver mulighed for et pilotprojekt i 2019 for at styre efterspørgslen fra forbrugere på detailmarkedet for el med deltagelse af organisationer-aggregatorer [27] .
Efterspørgselsstyringsaggregatorer i Rusland er organisationer, der køber tjenester fra detailforbrugere for at ændre belastningen af deres strømmodtagere, og samle deres evne til at ændre forbrug til en systemisk vigtig ressource.
Ved at sikre brugen af denne ressource i engrosmarkedets mekanismer bidrager efterspørgselsstyringsaggregatorer til at reducere engrospriserne på elektricitet for alle andre forbrugere, idet de modtager vederlag for dette fra systemoperatøren af UES i Rusland.
Den positive effekt, der opnås på engrosmarkedet, er således fordelt på aggregatoren, slutforbrugeren og andre deltagere på engrosmarkedet.
I begyndelsen af 2020 er mængden af det russiske marked for efterspørgselsstyring for detailforbrugere omkring 230 MW.
Ifølge ekspertvurderinger kan det økonomisk begrundede potentiale for efterspørgselsstyringsmarkedet i UES i Rusland være omkring 8 GW, hvilket svarer til verdens praksis (3-6% af spidsbelastningen efter strøm i energisystemet) [28] , hvis anvendelse åbner muligheder for at udvinde yderligere omsætning fra allerede eksisterende forretningsprocesser for forbrugere af elektrisk energi, samt nye muligheder for at optimere energisystemets funktion.