Efterfrågerespons är förändringen i slutkunds elförbrukning i förhållande till deras normala belastningsprofil som svar på förändringar i elpriser över tid eller som svar på incitamentsbetalningar utformade för att minska förbrukningen under perioder med höga grossistpriser på el. i riskzonen [1] . Efterfrågestyrning kan sänka elpriserna på grossistmarknaden, vilket i sin tur leder till lägre priser på slutkundsmarknaden [2] . Efterfrågestyrning har erkänts allmänt som ett sätt att säkerställa energiförsörjningens tillförlitlighet, integrera förnybara energikällor , öka konkurrensen på elmarknaden och stärka konsumenterna [3] .
Egenskaper hos elektricitet som en vara bestämmer, på grund av dess fysiska egenskaper, behovet av att kontinuerligt upprätthålla en balans mellan produktion och konsumtion. Elmarknaderna är utformade på ett sådant sätt att de uppmuntrar deltagarna att upprätthålla denna balans. Traditionellt har kraftverk spelat en stor roll för att upprätthålla balansen . I avsaknad av särskilda åtgärder för att stimulera konsumenterna (t.ex. efterfrågerespons) är efterfrågan på el inte beroende eller lite av marknadspriserna, konsumenterna minskar inte konsumtionen när priset stiger. Under förhållanden med oelastisk efterfrågan är producenterna den aktiva parten som bestämmer priset på el. När belastningen ökar, tas mindre effektiva generatorer in för att möta denna ökning. Genom att minska belastningen under sådana perioder skulle kraftsystemet och marknaden potentiellt kunna undvika att använda mindre effektiva generatorer för att möta ökad efterfrågan. Under de senaste åren, med tillkomsten av digitala intervallelmätare , utvecklingen av telekommunikation och " smarta nät " ("smarta nät"), har det blivit möjligt att öka förbrukningens elasticitet genom att rikta in konsumentutrustning vid behov. Efterfrågestyrning är ett effektivt verktyg för att sänka priserna på elmarknaden under rusningstid , då mindre effektiva produktionsanläggningar attraheras för att möta efterfrågan på el. Samtidigt kan en relativt liten minskning av förbrukningen leda till en betydande sänkning av elpriset.
Typiska exempel på hantering av energibehov inkluderar att höja en termostat för att få luftkonditioneringsapparater att köra mer sällan, sakta ner eller stänga av en industricykel, minska eller släcka lampor – det vill säga alla direkta åtgärder för att minska belastningen som svar på en prishöjning eller signal från systemoperatören . Efterfrågehantering inkluderar inte förändringar i energiförbrukningen till följd av normal drift. Till exempel, att minska ett företags elförbrukning på helger och helgdagar betraktas i de flesta fall inte som efterfrågestyrning.
Huvudsyftet med styrning av efterfrågan på el är att minska toppbelastningen i kraftsystemet, vilket är nödvändigt både för att sänka priserna på elmarknaden och för att förhindra överdrivet kapitalintensivt byggande av toppkraftverk och elnät, nödkontroll av kraften system och integrering av förnybara energikällor. Efterfrågestyrning ses också som ett av verktygen för övergången till en koldioxidsnål ekonomi [4] .
Således kan fördelarna med införandet av efterfrågestyrningsmekanismer presenteras i form av undvikna kostnader (det vill säga kostnader som undvikits) för kapacitet, el, nätverksbyggande, för att minska miljöbelastningen och andra fördelar förknippade med ökad flexibilitet i ledning av kraftsystem. . Eftersom de eliminerade kostnaderna inte är direkt mätbara, kräver en uppskattning av fördelarna med efterfrågestyrning göra antaganden om storleken på dessa kostnader i avsaknad av efterfrågemekanismer, vilket leder till osäkerhet i uppskattningen. Det måste beaktas att fördelarna med hantering av efterfrågesidan kan skilja sig avsevärt beroende på konfigurationen av kraftsystemet, bedömningsmetodik och särskilt på de tillvägagångssätt som används för att bygga genererande kapacitet. Där produktion och elnät är byggda för att hantera toppbelastningar kan toppbelastningen vara högre än optimalt om marknadspriserna inte fullt ut återspeglar leveranskostnaden under rusningstid. Under sådana förhållanden kan efterfrågestyrning effektivt åtgärda otillräckligheten i prissignaler och hjälpa till att undvika uppkomsten av överproduktion [5] .
Potentialen för att minska toppbelastningen i kraftsystemet genom användning av behovsstyrningsprogram är enligt olika uppskattningar 10-15 % av toppbelastningen [4] [6] .
Medan hantering av efterfrågan på el huvudsakligen förstås som att förbrukningen flyttas från högtrafik till lågtrafik, avser energieffektivitet den kontinuerliga minskningen av elförbrukningen genom att införa mer effektiv konsumentutrustning och/eller bättre hantera befintlig utrustning samtidigt som den funktionalitet som krävs. Således kan energieffektiviseringsåtgärder, beroende på tidpunkten för användning av energieffektiv utrustning, minska toppförbrukningen. I sin tur kan efterfrågestyrning ha en inverkan på den totala energiförbrukningen. Till exempel visade en metastudie gjord 2005 att implicita program för efterfrågestyrning leder till en minskning av konsumtionen med i genomsnitt 4 %. Man tror att efterfrågestyrning snarare ger en viss minskning av den totala konsumtionen eller inte har någon effekt på den. Vissa efterfrågestyrningsprogram kan dock öka lågtrafikförbrukningen och i vissa fall öka den totala elförbrukningen (en sådan ökning av förbrukningen kan dock vara motiverad ur ekonomisk synvinkel på grund av lägre lågtrafikkostnader, minskat bränsle kostnader etc.) [7] .
Efterfrågerespons och energieffektivitet ses ofta som en del av efterfrågerationaliseringskonceptet .[8] .
Det finns två huvudsakliga metoder för att involvera kunder i lasthantering:
Användningen av differentierade tariffer är endast möjlig om konsumenten har en intervall elmätare och kan inkludera följande typer av tariffer [9] :
Användningen av beteendeincitament för att involvera konsumenter i efterfrågehanteringsprogram kallas beteendemässig efterfrågerespons. Beteendebaserad efterfrågehantering använder personlig kommunikation med konsumenter, inklusive i ett läge nära realtid, med bildandet av incitament baserade på feedback, sociala normer , standardinställningar, gamification [11] .
Direkt kontroll av konsumentens belastning kan innefatta både kommandon (röst, text) för att ändra belastningen på utrustningen, vars utförande utförs av konsumenten, och automatiserad eller automatisk kontroll av konsumentens belastning från leveransen center (systemoperatör eller aggregatororganisation).
Efterfrågehantering kan involvera ett brett utbud av utrustning från industri-, jordbruks-, kommersiella och privatkunder. Industriella kunder är särskilt olika när det gäller efterfrågehantering. De främsta möjligheterna för deltagande i efterfrågestyrning för industriella konsumenter är förknippade med att flytta konsumtionsschemat till perioder med lägre priser, stoppa eller minska intensiteten i produktionsprocessen, helt eller delvis avstängning av belysning, ventilation och luftkonditioneringssystem, samt använda sina egna källor för el och/eller energilagring . Virtuella kraftverkkan även användas i efterfrågehantering.
Utrustning för privata och kommersiella konsumenter ger också möjligheter till efterfrågestyrning i samband med introduktionen av ny teknik, såsom " smarta hem ", avbrottsfri strömförsörjning och energilagringsenheter, sammankoppling av enheter i " Internet of things " och andra, som möjliggör att snabbt och på distans hantera förbrukningen av elektrisk utrustning.
Av särskilt intresse är den förväntade massintroduktionen av elfordon i framtiden med utveckling av en lämplig infrastruktur för att säkerställa deras laddning, som också kan användas i program för styrning av efterfrågan på el.
Två smältverk i Belgien, ett ägs av ArcelorMittal och ett av Aperam(spärrade från ArcelorMittal 2011) är involverade i efterfrågestyrning genom att tillhandahålla upp till 150 MW lossningskapacitet. Funktioner i företagens tekniska cykel tillät dem inte att uppfylla kraven för deltagande i efterfrågehantering i Belgien. Lösningen var att inkludera kontrollkapaciteten för dessa anläggningar i portföljen av REstore-aggregator, som inkluderar många industriföretag från olika ägare. Om smältverkens resurs inte är tillgänglig i händelse av efterfrågestyrning, kan den ersättas av andra företags anpassningsförmåga [12] .
Midwest Energy Pump$mart-program för Midwest Energy, ett kraft- och gasföretag i västra Kansas. Programmet ger möjlighet att involvera jordbrukskonsumenter i efterfrågestyrning, nämligen avstängning av bevattningspumpar på kommando från kontrollcentret utan negativ påverkan på produktionen. Lastreduktion kan genomföras under sommarmånaderna måndag till lördag, med undantag för helgdagar, från 14:00 till 21:00 på meddelande som skickas från expeditionscentralen tidigast 2 timmar i förväg, per telefon eller via e. -post. Pumpavstängningar som varar högst 4 timmar får inte ske mer än 20 gånger under programperioden, medan den totala varaktigheten av avstängningar inte bör överstiga 80 timmar. Midwest Energy betalar konsumenterna $20 per 1 kW frånkopplad last, samtidigt som förbrukningen av bevattningspumpar flyttas från rusningstid till andra tider på dygnet [13] .
Walmart är ett exempel på engagemang för hantering av företagskonsumenter . Walmart är en av de ledande aktörerna på de amerikanska efterfrågehanteringsmarknaderna, bland annat på grund av den betydande utrustningen i butiker med smarta mätsystem [14] . När du får en signal om att lossa , förbrukningshanteringssystemet(energiledningssystem, EMS) svarar på det i enlighet med en given belastningsreduktionsalgoritm, vilket påverkar ventilations- och luftkonditioneringssystem, belysning och kylutrustning [15] [16] . Med dotterbolaget Sam's Club deltar Walmart i 17 program för efterfrågehantering som organiseras av kommuner, infrastrukturorganisationer och systemoperatörer, inklusive ISO New England, Kalifornien ISO och PJM. Dessa program involverar cirka 1 300 butiker i 23 stater [17] .
När det gäller att upprätthålla en balans mellan produktion och förbrukning av el är en minskning av belastningen fullt likvärdig med ökad produktion [18] . Med konsekvent efterlevnad av denna princip finns det inga hinder för konsumentresursernas deltagande i driften av marknaderna för el, kapacitet eller systemtjänster. I praktiken finns det på de flesta marknader i olika länder olika administrativa, reglerande, tekniska och tekniska hinder för konsumenternas deltagande i efterfrågehanteringen. Det finns dock marknader med ett brett deltagande av konsumentresurser. Till exempel i USA (på PJM- marknader, MISOoch CAISO) konsumenter deltar på marknaderna för el, kapacitet och systemtjänster. I Storbritannien i verksamhetsområdet för systemoperatören National Gridkonsumenter har möjlighet att delta på systemtjänstmarknaden och den nyligen lanserade kapacitetsmarknaden [19] .
I en översyn som släpptes 2009 identifierar Federal Energy Management Commission (FERC, USA) följande grupper av hinder för att organisera efterfrågestyrning på elmarknaderna:
Regulatoriska hinder är hinder för utvecklingen av efterfrågestyrning, på grund av lagstiftningens särdrag, marknadens struktur och regler och de faktiska efterfrågestyrningsprogrammen. De huvudsakliga regleringshindren inkluderar avsaknaden av en direkt koppling mellan priserna på grossist- och detaljhandelsmarknaden, svårigheter att utveckla en metod för att mäta och verifiera volymen av lastminskning, rädsla för möjligheten att manipulera marknaden av konsumenter (överskattning av baskonsumtionen att öka vinsten från deltagande i program för efterfrågestyrning), otillräcklig förutsägbarhet och tillförlitlighet hos konsumentresurser, bristande konsensus vid bedömning av kostnader och effektivitet . Det kan vara svårt eller omöjligt att involvera detaljkonsumenter på grund av statens tariffpolicy, som strikt bestämmer eltarifferna för sådana konsumenter. Ett dåligt utformat program för efterfrågehantering (otillräckliga tekniska krav, otillräckliga ekonomiska incitament etc.) genererar inte tillräckligt intresse från konsumenterna.
Ekonomiska hinder är situationer där ekonomiska incitament för infrastrukturorganisationer, aggregatorer eller konsumenter inte är tillräckliga för att utveckla efterfrågestyrningsprogram. Dessa inkluderar felaktiga prissignaler som kan leda till att kunder lossas under perioder med låga elpriser eller lastning under perioder med höga priser, samt fall där fördelarna med att delta i efterfrågestyrningsprogram inte är tillräckliga för att locka konsumenter.
Teknologiska hinder inkluderar otillräcklig utrustning av elektriska konsumentinstallationer med intelligenta elmätsystem, brist på kostnadseffektiva stödtekniker, som först och främst inkluderar olika automations- och automationsverktyg som gör att du effektivt kan hantera konsumtion, såväl som otillräcklig interoperabilitet och frånvaron av öppna standarder .
Bland andra hinder spelar en betydande roll av bristen på konsumentmedvetenhet om efterfrågestyrningsprogram och riskaversion , vilket tar sig uttryck i att det är viktigare för konsumenten att minska risken för att hans elräkning stiger än att tjäna pengar. från deltagande i efterfrågehanteringsprogrammet.
I en studie som granskades av FERC var det viktigaste hindret för implementering av efterfrågehantering i Kalifornien bristen på avancerad mätningsinfrastruktur., AMI), ineffektiva efterfrågehanteringsprogram och lågt konsumentintresse.
Konsumenter kan verka på marknader som involverar konsumenter med reglerad belastning, både oberoende (i vissa fall, huvudsakligen relativt stora konsumenter), och med hjälp av specialiserade organisationer - lastaggregatorer (demand response aggregatorer). Behovet av uppkomsten av sådana organisationer beror på det faktum att detaljkonsumenter inte är föremål för grossistmarknaden för el, inte är anslutna till dess infrastruktur och för det mesta inte känner till marknadens regler. Samtidigt kan konsumentens enhetskapacitet vara för låg, och antalet konsumenter kan vara för stort för den organisation som kontrollerar marknadens funktion. Aggregatorföretag kombinerar flera konsumenters omställningsförmåga till en större enhet som uppfyller kraven på den mängd avlastning som marknaden kräver, och fungerar som en mellanhand mellan konsumenterna och marknadens infrastruktur. Lastaggregatorer kan dessutom utrusta konsumenten med den utrustning som krävs för att minska förbrukningen, ge råd om lossningsteknik, utveckla optimala planer för konsumenternas deltagande i efterfrågehantering, etc. [21] . Energiförsäljningsorganisationer eller oberoende företag kan fungera som lastaggregatorer .
I Ryssland kallades efterfrågesvarsteknik, som en mekanism för att ändra elkonsumtionen hos slutkonsumenter i förhållande till deras normala lastprofil som svar på prissignaler på day-ahead-marknaden, ursprungligen prisberoende förbrukningsminskning [22] [23] och blev tillgänglig 2017 exklusivt för deltagarnas grossistmarknad för elenergi och kapacitet.
För att implementera mekanismen utfärdade Ryska federationens regering dekret nr 699 av den 20 juli 2016 "Om ändringar av reglerna för grossistmarknaden för el och kapacitet". Enligt resolutionen kan konsumenter på grossistmarknaden lämna in ansökningar om deltagande i det konkurrenskraftiga kraftuttaget (CTO) som genomförs av systemoperatören, och vid val av applikation i CTO:n åtar de sig skyldigheter att minska förbrukningen. Samtidigt, för en sådan deltagare på grossistmarknaden, minskas volymen av kapacitetsköp som bildas i slutet av månaden med volymen av prisberoende förbrukningsminskning som beaktas under CTO. Prisberoende köpare är skyldiga att hålla sin utrustning i beredskap för en prisberoende sänkning vid köp av el. Köparnas förmåga att uppfylla sina åtaganden om förbrukningsminskning övervakas genom tester före åtagandet. Dessutom är det tänkt att testa möjligheten att genomföra en prisberoende minskning av konsumtionen om det inte skett någon prisberoende sänkning under innevarande månad. Konsumenter som inte klarar testet får inte prisbaserade konsumtionsreduktionsersättningar.
Under 2016 genomfördes för första gången valet av köpare med prisberoende konsumtion för 2017 utan deltagande i CCM (2017–2019 ingår inte konsumenter med prisberoende konsumtion i CCM), den totala volymen av prisberoende minskning av effektförbrukningen var 54 MW [24] . Även 2016 inkluderades prisberoende förbrukning för första gången i förfarandena för konkurrenskraftigt kraftuttag (CTO) för 2020. Den 9 februari 2017 tillämpades mekanismen för prisberoende minskning av konsumtionen för första gången på day-ahead-marknaden [25] .
Under 2019 utvidgades möjligheten att delta i denna mekanism, i enlighet med Energynet-färdplanen för National Technology Initiative [26] , även till deltagare på elmarknader för slutkund (som inte har direkt tillgång till grossistmarknaden). Denna möjlighet tillhandahålls genom införandet av mekanismen för efterfrågestyrningsaggregatorer.
Den 20 mars 2019, dekret från Ryska federationens regering nr 287 "Om ändringar av vissa lagar från Ryska federationens regering om driften av Aggregatorer för hantering av elefterfrågan i Rysslands enhetliga energisystem, samt på Förbättring av den prisberoende minskningen av elkonsumtionen och tillhandahållandet av tjänster för att säkerställa systemets tillförlitlighet”, som möjliggör ett pilotprojekt 2019 för att hantera efterfrågan från konsumenter på elmarknaden för detaljhandeln med deltagande av organisationer som samlar aggregat [27] .
Efterfrågehanteringsaggregatorer i Ryssland är organisationer som köper tjänster från detaljhandelskonsumenter för att ändra belastningen på sina strömmottagare, och aggregerar deras förmåga att ändra konsumtion till en systemviktig resurs.
Genom att säkerställa användningen av denna resurs i grossistmarknadens mekanismer bidrar efterfrågestyrningsaggregatorer till att sänka grossistpriserna för el för alla andra konsumenter, och får ersättning för detta från systemoperatören för UES i Ryssland.
Den positiva effekten som erhålls på grossistmarknaden fördelas således på aggregatorn, slutkonsumenten och andra aktörer på grossistmarknaden.
I början av 2020 är volymen på den ryska efterfrågehanteringsmarknaden för detaljkonsumenter cirka 230 MW.
Enligt expertuppskattningar kan den ekonomiskt motiverade potentialen för efterfrågestyrningsmarknaden i UES i Ryssland vara cirka 8 GW, vilket motsvarar världens praxis (3-6 % av toppefterfrågan på kraft i energisystemet) [28] , vars användning öppnar möjligheter att utvinna ytterligare intäkter från redan befintliga affärsprocesser för konsumenter av elektrisk energi, samt nya möjligheter att optimera energisystemets funktion.