Kräv svar

Den här artikeln handlar om det elektriska konceptet. För transportkonceptet, se Demand responsive transport .
Del av en serie om
kraftteknik
Elkraftomvandling
Elkraftinfrastruktur
Komponenter för elkraftsystem
En torktumlare som använder en efterfrågesvarsbrytare för att minska efterfrågan i topp
Daglig lastdiagram; Blå visar verklig lastanvändning och grön visar idealisk last.

Efterfrågerespons är en förändring av energiförbrukningen hos en elverkskund för att bättre matcha efterfrågan på kraft med utbudet. Fram till 2000-talet kunde minskningen av kostnaderna för pumpad lagring och batterier inte enkelt lagras, så kraftverk har traditionellt sett matchat efterfrågan och utbud genom att strypa produktionstakten för sina kraftverk, koppla på eller från elkraftverk eller importera kraft . från andra verktyg. Det finns gränser för vad som kan uppnås på utbudssidan, eftersom vissa genererande enheter kan ta lång tid att nå upp till full effekt, vissa enheter kan vara mycket dyra i drift och efterfrågan kan ibland vara större än kapaciteten för alla. de tillgängliga kraftverken tillsammans. Efterfrågerespons försöker justera efterfrågan på kraft istället för att justera utbudet.

Verktyg kan signalera efterfrågeförfrågningar till sina kunder på en mängd olika sätt, inklusive enkel lågtrafikmätning, där ström är billigare vid vissa tider på dygnet, och smart mätning, där explicita förfrågningar eller prisändringar kan kommuniceras till kunderna . .

Kunden kan justera effektbehovet genom att skjuta upp vissa uppgifter som kräver stora mängder elkraft, eller kan besluta att betala ett högre pris för sin el. Vissa kunder kan byta en del av sin förbrukning till alternativa källor, såsom solpaneler och batterier på plats.

I många avseenden kan efterfrågerespons enkelt uttryckas som ett tekniskt möjligt ekonomiskt ransoneringssystem för elförsörjning. Som svar på efterfrågan åstadkoms frivillig ransonering genom prisincitament – ​​vilket ger lägre nettoprissättning per enhet i utbyte mot minskad energiförbrukning under högsäsong. Den direkta implikationen är att användare av elkraftskapacitet som inte minskar användningen (belastningen) under högtrafik kommer att betala "surge" enhetspriser, antingen direkt eller inkluderade i allmänna priser.

Ofrivillig ransonering, om den används, skulle åstadkommas via rullande strömavbrott under perioder med toppbelastning. Praktiskt sett kan sommarvärmeböljor och vinterfrysning kännetecknas av planerade strömavbrott för konsumenter och företag om frivillig ransonering via incitament inte lyckas minska belastningen tillräckligt för att matcha den totala strömförsörjningen.

Bakgrund

Från och med 2011, enligt US Federal Energy Regulatory Commission , definierades efterfrågesvar (DR) som: "Förändringar i elanvändning hos slutanvändare från deras normala konsumtionsmönster som svar på förändringar i elpriset över tid, eller till incitamentsbetalningar utformade för att inducera lägre elanvändning vid tider med höga grossistpriser eller när systemets tillförlitlighet äventyras." DR inkluderar alla avsiktliga modifieringar av förbrukningsmönster för el för att få kunder som är avsedda att ändra tidpunkten, nivån på momentan efterfrågan eller den totala elförbrukningen. Under 2013 förväntades det att efterfrågesvarsprogram kommer att utformas för att minska elförbrukningen eller flytta den från högtrafik till lågtrafik beroende på konsumenternas preferenser och livsstil. Under 2016 definierades efterfrågesvar som "ett brett utbud av åtgärder som kan vidtas på kundsidan av elmätaren som svar på särskilda förhållanden inom elsystemet, såsom överbelastning av nät under högsäsong eller höga priser". Under 2010 definierades efterfrågerespons som en minskning av efterfrågan som syftar till att minska efterfrågan som toppar eller undvika systemnödsituationer. Det kan vara ett mer kostnadseffektivt alternativ än att lägga till generationskapacitet för att möta topparna och enstaka efterfrågan. Det underliggande målet för DR är att aktivt engagera kunderna i att modifiera sin konsumtion som svar på prissignaler. Målet är att spegla utbudsförväntningarna genom konsumentprissignaler eller kontroller och möjliggöra dynamiska förändringar i konsumtionen i förhållande till priset.

I elnät liknar DR dynamiska efterfrågemekanismer för att hantera kundernas förbrukning av el som svar på leveransförhållanden, till exempel att låta elkunder minska sin förbrukning vid kritiska tidpunkter eller som svar på marknadspriser. Skillnaden är att efterfrågesvarsmekanismer svarar på explicita förfrågningar om att stänga av, medan dynamiska behovsenheter passivt stängs av när stress i nätet avkänns. Bemötande av efterfråge kan innebära att man faktiskt minskar energianvändningen eller att man startar produktion på plats som eventuellt är parallellkopplad med nätet. Detta är ett helt annat koncept än energieffektivitet , vilket innebär att man använder mindre energi för att utföra samma uppgifter, kontinuerligt eller närhelst den uppgiften utförs. Samtidigt är efterfrågerespons en komponent i efterfrågan på smart energi, som också inkluderar energieffektivitet, energihantering för hem och byggnader, distribuerade förnybara resurser och laddning av elfordon.

Aktuella system för efterfrågesvar implementeras med stora och små kommersiella såväl som privatkunder, ofta genom användning av dedikerade kontrollsystem för att avskaffa belastningar som svar på en begäran från ett företag eller marknadsprisförhållanden. Tjänster (ljus, maskiner, luftkonditionering) reduceras enligt ett förplanerat lastprioriteringsschema under de kritiska tidsramarna. Ett alternativ till avlastning är generering av el på plats för att komplettera elnätet . Under förhållanden med snäv elförsörjning kan efterfrågeresponsen avsevärt minska topppriset och i allmänhet elprisvolatiliteten.

Efterfrågerespons används i allmänhet för att hänvisa till mekanismer som används för att uppmuntra konsumenter att minska efterfrågan och därigenom minska efterfrågan på elektricitet som är i topp . Eftersom elproduktions- och transmissionssystem i allmänhet är dimensionerade för att motsvara toppefterfrågan (plus marginal för prognosfel och oförutsedda händelser), minskar en sänkning av toppefterfrågan de totala anläggnings- och kapitalkostnadskraven . Beroende på konfigurationen av produktionskapaciteten kan dock efterfrågerespons också användas för att öka efterfrågan (belastning) vid tider med hög produktion och låg efterfrågan. Vissa system kan därigenom uppmuntra energilagring att arbitrage mellan perioder med låg och hög efterfrågan (eller låga och höga priser). Bitcoin-brytning är en elektricitetsintensiv process för att omvandla hårdvaruinfrastruktur, mjukvarukunskaper och elektricitet till elektronisk valuta. Bitcoin-brytning används för att öka efterfrågan under överskottstimmar genom att förbruka billigare kraft.

Det finns tre typer av efterfrågerespons – nödsituationsreaktion, ekonomisk efterfrågerespons och kringtjänster kräver respons. Emergency demand response används för att undvika ofrivilliga tjänsteavbrott under tider av brist på tillgång. Ekonomisk efterfrågerespons används för att göra det möjligt för elkunder att minska sin förbrukning när produktiviteten eller bekvämligheten med att konsumera den elen är mindre värd för dem än att betala för elen. Hjälptjänster demand response består av ett antal specialtjänster som behövs för att säkerställa en säker drift av transmissionsnätet och som traditionellt har tillhandahållits av generatorer.

Prissättning av el




Förklaring av efterfrågeresponseffekter på en kvantitet (Q) - pris (P) graf. Under oelastisk efterfrågan (D1) kan extremt högt pris (P1) leda till en ansträngd elmarknad . Om efterfrågeresponsåtgärder används blir efterfrågan mer elastisk (D2). Ett mycket lägre pris kommer att resultera i marknaden (P2). Det uppskattas att en sänkning av efterfrågan med 5 % skulle resultera i en prissänkning på 50 % under högtrafiken under elkrisen i Kalifornien 2000/2001 . Marknaden blir också mer motståndskraftig mot att avsiktligt dra tillbaka erbjudanden från utbudssidan.

I de flesta elkraftssystem betalar några eller alla konsumenter ett fast pris per elenhet oberoende av produktionskostnaden vid tidpunkten för förbrukningen. Konsumentpriset kan fastställas av regeringen eller en tillsynsmyndighet och representerar vanligtvis en genomsnittlig kostnad per produktionsenhet under en given tidsram (till exempel ett år). Konsumtionen är därför inte känslig för produktionskostnaden på kort sikt (t.ex. på timbasis). I ekonomiska termer är konsumenternas användning av el oelastisk på korta tidsramar eftersom konsumenterna inte står inför det faktiska produktionspriset; om konsumenter skulle möta de kortsiktiga produktionskostnaderna skulle de vara mer benägna att ändra sin användning av elektricitet som reaktion på dessa prissignaler. En renodlad ekonom kan extrapolera konceptet för att anta att konsumenter som betjänas under dessa fasta taxor är utrustade med teoretiska "samtalsalternativ" på el, även om kunden i verkligheten, precis som alla andra företag, helt enkelt köper det som erbjuds enligt överenskommen pris. En kund i ett varuhus som köper en vara för 10 USD klockan 9.00 kanske lägger märke till 10 säljare på golvet men bara en sysselsatt servar honom eller henne, medan klockan 15.00 kunde kunden köpa samma artikel för 10 USD och lägga märke till att alla 10 säljare var sysselsatta. På liknande sätt kan varuhusets försäljningskostnad kl. 9.00 därför vara 5-10 gånger så stor som kostnaden för försäljning kl. 15.00, men det vore långsökt att hävda att kunden genom att inte betala betydligt mer för artikeln kl. 9.00 än kl. 15.00, hade ett "köpalternativ" på artikeln för $10.

I praktiskt taget alla kraftsystem produceras el av generatorer som skickas i meriteringsordning, dvs. generatorer med lägst marginalkostnad (lägsta rörliga produktionskostnad) används först, följt av den näst billigaste, etc., tills den momentana elefterfrågan är nöjd. I de flesta kraftsystem kommer grossistpriset på el att vara lika med marginalkostnaden för den högsta kostnadsgenerator som tillför energi, vilket kommer att variera med efterfrågan. Sålunda kan variationen i prissättning vara betydande: till exempel, i Ontario mellan augusti och september 2006, varierade grossistpriserna (i kanadensiska dollar) som betalades till producenter från en topp på 318 USD per MW·h till ett minimum av - (negativa) 3,10 USD per MW·h. Det är inte ovanligt att priset varierar med en faktor två till fem på grund av den dagliga efterfrågecykeln. Ett negativt pris indikerar att producenterna debiterades för att tillhandahålla el till nätet (och konsumenter som betalade realtidspriser kan faktiskt ha fått en rabatt för att förbruka el under denna period). Detta inträffar vanligtvis på natten när efterfrågan faller till en nivå där alla generatorer arbetar på sina lägsta effektnivåer och några av dem måste stängas av. Det negativa priset är incitamentet att åstadkomma dessa avstängningar på ett lägsta sätt.

Två Carnegie Mellon -studier under 2006 undersökte vikten av efterfrågerespons för elindustrin i allmänna termer och med specifik tillämpning av realtidsprissättning för konsumenter för PJM Interconnection Regional Transmission, som betjänar 65 miljoner kunder i USA med 180 gigawatt av genererande kapacitet. Den senare studien fann att även små förändringar i toppefterfrågan skulle ha en stor effekt på besparingar för konsumenterna och undvika kostnader för ytterligare toppkapacitet: en 1% förändring i toppefterfrågan skulle resultera i besparingar på 3,9%, miljarder dollar på systemnivå . En cirka 10 % minskning av toppefterfrågan (kan uppnås beroende på efterfrågans elasticitet ) skulle resultera i systembesparingar på mellan 8 och 28 miljarder USD.

I ett diskussionsunderlag uppskattar Ahmad Faruqui, rektor vid Brattle Group , att en 5 procents minskning av USA:s toppefterfrågan på el skulle kunna ge cirka 35 miljarder dollar i kostnadsbesparingar under en 20-årsperiod, exklusive kostnaden för mätning och kommunikation behövs för att implementera den dynamiska prissättning som behövs för att uppnå dessa sänkningar. Även om nettofördelarna skulle vara betydligt mindre än de påstådda 35 miljarderna, skulle de fortfarande vara ganska betydande. I Ontario, Kanada, har Independent Electricity System Operator noterat att 2006 översteg toppbehovet 25 000 megawatt under endast 32 systemtimmar (mindre än 0,4 % av tiden), medan den maximala efterfrågan under året var drygt 27 000 megawatt. Möjligheten att "raka" toppefterfrågan baserat på tillförlitliga åtaganden skulle därför göra det möjligt för provinsen att minska den byggda kapaciteten med cirka 2 000 megawatt.

Elnät och toppefterfrågerespons

Den övre reservoaren (Llyn Stwlan) och dammen i Ffestiniog Pumped Storage Scheme i norra Wales

I ett elnät måste elförbrukning och produktion alltid balansera; varje betydande obalans kan orsaka instabilitet i nätet eller allvarliga spänningsfluktuationer och orsaka fel i nätet. Den totala produktionskapaciteten är därför dimensionerad för att motsvara den totala toppefterfrågan med viss felmarginal och hänsyn till oförutsedda händelser (såsom att anläggningar är off-line under perioder med hög efterfrågan). Operatörer kommer i allmänhet att planera att använda den billigaste produktionskapaciteten (i termer av marginalkostnad ) vid en given period, och använda ytterligare kapacitet från dyrare anläggningar när efterfrågan ökar. Efterfrågerespons är i de flesta fall inriktat på att minska toppefterfrågan för att minska risken för potentiella störningar, undvika ytterligare kapitalkostnadskrav för ytterligare anläggningar och undvika användning av dyrare eller mindre effektiva driftanläggningar. Elkonsumenter kommer också att betala högre priser om produktionskapacitet används från en mer kostnadseffektiv kraftproduktionskälla.

Efterfrågerespons kan också användas för att öka efterfrågan under perioder med stort utbud och låg efterfrågan. Vissa typer av kraftverk måste drivas med nära full kapacitet (som kärnkraft), medan andra typer kan producera till försumbar marginalkostnad (som vind och sol). Eftersom det vanligtvis finns begränsad kapacitet att lagra energi, kan efterfrågerespons försöka öka belastningen under dessa perioder för att upprätthålla nätstabilitet. Till exempel, i provinsen Ontario i september 2006, var det en kort period då elpriserna var negativa för vissa användare. Energilagring såsom pumpad lagring av vattenkraft är ett sätt att öka belastningen under perioder med låg efterfrågan på användning under senare perioder. Användning av efterfrågesvar för att öka belastningen är mindre vanligt, men kan vara nödvändigt eller effektivt i system där det finns stora mängder genereringskapacitet som inte enkelt kan cyklas ner.

Vissa nät kan använda prissättningsmekanismer som inte är i realtid, men som är lättare att implementera (användare betalar högre priser under dagen och lägre priser på natten, till exempel) för att ge några av fördelarna med efterfrågesvarsmekanismen med mindre krävande tekniska krav . I Storbritannien har Economy 7 och liknande system som försöker flytta efterfrågan i samband med eluppvärmning till över natten lågtrafik funnits sedan 1970-talet. Mer nyligen, 2006 började Ontario att implementera ett "smart mätare"-program som implementerar "time-of-use" (TOU)-prissättning, som delar prissättning enligt scheman under topp, mitten och lågtrafik. Under vintern definieras på topp som morgon och tidig kväll, mitt på dagen till sen eftermiddag och lågtrafik som natt; under sommaren är hög- och högtrafikperioderna omvända, vilket återspeglar luftkonditioneringen som drivkraft för efterfrågan på sommaren. Från och med den 1 maj 2015 har de flesta elbolag i Ontario slutfört konverteringen av alla kunder till "smart meter" fakturering för användningstid med priser under högtrafik på cirka 200 % och priser mellan högtrafik cirka 150 % av lågtrafikpriser per kWh.

Australien har nationella standarder för Demand Response (AS/NZS 4755-serien), som har implementerats över hela landet av eldistributörer i flera decennier, t.ex. styrning av varmvattenberedare, luftkonditioneringsapparater och poolpumpar. Under 2016 har hur man hanterar lagring av elektrisk energi (t.ex. batterier) lagts till i serien av standarder.

Belastning

När lastförlusten inträffar (produktionskapaciteten sjunker under belastningen), kan kraftverk införa belastningsavlastning (även känd som nödlastreduktionsprogram , ELRP ) på serviceområden via riktade strömavbrott, rullande strömavbrott eller genom avtal med specifika industriella konsumenter med hög användning att stänga av utrustning vid tider med hög efterfrågan i hela systemet.

Incitament för att avskaffa laster

Energikonsumenter behöver ett visst incitament för att svara på en sådan begäran från en leverantör av efterfrågesvar. Incitament för efterfrågesvar kan vara formella eller informella. Verksamheten kan skapa ett taxebaserat incitament genom att föra över kortsiktiga höjningar av elpriset, eller så kan de införa obligatoriska nedskärningar under en värmebölja för utvalda högvolymanvändare, som kompenseras för sitt deltagande. Andra användare kan få en rabatt eller andra incitament baserat på fasta åtaganden att minska strömmen under perioder med hög efterfrågan, ibland kallad negawatt (termen myntades av Amory Lovins 1985). Till exempel Kalifornien sin egen ELRP, där registrerade kunder vid en nöddeklaration får en kredit för att sänka sin elanvändning (1 USD per kWh 2021, 2 USD 2022).

Kommersiella och industriella kraftanvändare kan påtvinga sig själva belastningsminskningar utan en begäran från bolaget. Vissa företag producerar sin egen kraft och vill hålla sig inom sin energiproduktionskapacitet för att undvika att köpa kraft från nätet. Vissa verktyg har kommersiella tariffstrukturer som ställer in en kunds energikostnader för månaden baserat på kundens ögonblick för högsta användning, eller toppefterfrågan. Detta uppmuntrar användare att plana ut sin efterfrågan på energi, känd som energibehovshantering , vilket ibland kräver att tjänsterna tillfälligt minskas.

Smart mätning har implementerats i vissa jurisdiktioner för att tillhandahålla realtidsprissättning för alla typer av användare, till skillnad från fastprissättning under hela efterfrågeperioden. I den här applikationen har användarna ett direkt incitament att minska sin användning under perioder med hög efterfrågan och högt pris. Många användare kanske inte effektivt kan minska sin efterfrågan vid olika tidpunkter, eller så kan topppriserna vara lägre än den nivå som krävs för att inducera en förändring i efterfrågan under korta tidsperioder (användare har låg priskänslighet eller efterfrågeelasticiteten är låg ) . Automatiserade styrsystem finns, som, även om de är effektiva, kan vara för dyra för att vara genomförbara för vissa tillämpningar.

Smart grid-applikation

Video om efterfrågesvaret av elektriska apparater i ett hus i kombination med ett elfordon. Dessa är en del av ett smart nät .

Smarta nättillämpningar förbättrar elproducenters och konsumenters förmåga att kommunicera med varandra och fatta beslut om hur och när de ska producera och förbruka el. Denna framväxande teknologi kommer att tillåta kunder att växla från ett händelsebaserat efterfrågesvar där kraftverket begär att lasten ska släppas, till ett mer 24/7-baserat efterfrågesvar där kunden ser incitament för att kontrollera lasten hela tiden. Även om denna fram- och tillbaka-dialog ökar möjligheterna till efterfrågesvar, påverkas kunderna fortfarande till stor del av ekonomiska incitament och är ovilliga att avstå från total kontroll över sina tillgångar till energibolag.

En fördel med en smart grid-applikation är tidsbaserad prissättning. Kunder som traditionellt betalar en fast taxa för förbrukad energi ( kWh ) och efterfrågad topplast kan sätta sin tröskel och anpassa sin användning för att dra fördel av fluktuerande priser. Detta kan kräva användning av ett energiledningssystem för att kontrollera apparater och utrustning och kan innebära stordriftsfördelar. En annan fördel, främst för stora kunder med produktion, är att noggrant kunna övervaka, skifta och balansera lasten på ett sätt som gör att kunden kan spara topplast och inte bara spara på kWh och kW/månad utan kunna handla vad de har sparat på en energimarknad. Återigen handlar det om sofistikerade energiledningssystem, incitament och en livskraftig handelsmarknad.

Smarta nätapplikationer ökar möjligheterna till efterfrågesvar genom att tillhandahålla realtidsdata till producenter och konsumenter, men de ekonomiska och miljömässiga incitamenten är fortfarande drivkraften bakom praktiken.

Ett av de viktigaste sätten att svara på efterfrågan i framtidens smarta nät är elfordon. Aggregering av denna nya energikälla, som också är en ny källa till osäkerhet i de elektriska systemen, är avgörande för att bevara stabiliteten och kvaliteten hos smarta nät, och följaktligen kan elfordonsparkeringar betraktas som en enhet för aggregering av efterfrågesvar.

Ansökan om intermittenta förnybara distribuerade energiresurser

Det moderna elnätet gör en övergång från de traditionella vertikalt integrerade bruksstrukturerna till distribuerade system när det börjar integrera högre penetrationer av förnybar energiproduktion. Dessa energikällor är ofta diffust distribuerade och intermittenta av naturen. Dessa egenskaper introducerar problem i nätets stabilitet och effektivitet, vilket leder till begränsningar av mängden av dessa resurser som effektivt kan läggas till nätet. I ett traditionellt vertikalt integrerat nät tillhandahålls energi av kraftgeneratorer som kan svara på förändringar i efterfrågan. Produktionen av förnybara resurser styrs av miljöförhållandena och kan i allmänhet inte svara på förändringar i efterfrågan. Responsiv kontroll över icke-kritiska laster som är anslutna till nätet har visat sig vara en effektiv strategi som kan mildra oönskade fluktuationer som introduceras av dessa förnybara resurser. På detta sätt, istället för att generationen svarar på förändringar i efterfrågan, svarar efterfrågan på förändringar i generation. Detta är grunden för efterfrågesvar. För att implementera system för efterfrågesvar, blir koordinering av ett stort antal distribuerade resurser genom sensorer, ställdon och kommunikationsprotokoll nödvändig. För att vara effektiva måste enheterna vara ekonomiska, robusta och ändå effektiva för att hantera sina kontrolluppgifter. Dessutom kräver effektiv kontroll en stark förmåga att koordinera stora nätverk av enheter, hantera och optimera dessa distribuerade system ur både ekonomisk och säkerhetssynpunkt.

Dessutom driver den ökade närvaron av variabel förnybar produktion ett större behov av myndigheter att upphandla fler kringtjänster för nätbalans. En av dessa tjänster är beredskapsreserv, som används för att reglera nätfrekvensen i beredskap. Många oberoende systemoperatörer strukturerar reglerna för marknader för sidotjänster så att efterfrågesvar kan delta vid sidan av traditionella resurser på utbudssidan - den tillgängliga kapaciteten hos generatorerna kan användas mer effektivt när de drivs som planerat, vilket resulterar i lägre kostnader och mindre föroreningar. När förhållandet mellan inverterbaserad generering jämfört med konventionell generation ökar, minskar den mekaniska trögheten som används för att stabilisera frekvensen. I kombination med växelriktarbaserad alstrings känslighet för transienta frekvenser blir tillhandahållandet av sidotjänster från andra källor än generatorer allt viktigare.

Teknik för att minska efterfrågan

Tekniker finns tillgängliga, och fler är under utveckling, för att automatisera processen för efterfrågesvar. Sådana tekniker upptäcker behovet av belastningsreduktion , kommunicerar efterfrågan till deltagande användare, automatiserar belastningsreducering och verifierar efterlevnad av efterfrågesvarsprogram. GridWise och EnergyWeb är två stora federala initiativ i USA för att utveckla dessa teknologier. Universitet och privat industri bedriver också forskning och utveckling på denna arena. Skalbara och heltäckande mjukvarulösningar för DR möjliggör tillväxt för företag och industri.

Vissa verktyg överväger och testar automatiserade system kopplade till industriella, kommersiella och bostadsanvändare som kan minska förbrukningen vid tider med hög efterfrågan, vilket i huvudsak försenar dragningen marginellt. Även om mängden fördröjd efterfrågan kan vara liten, kan konsekvenserna för nätet (inklusive ekonomiska) vara betydande, eftersom systemstabilitetsplanering ofta involverar att bygga kapacitet för extrema efterfrågehändelser, plus en säkerhetsmarginal i reserv. Sådana händelser kan bara inträffa ett fåtal gånger per år.

Processen kan innebära att stänga av eller stänga av vissa apparater eller diskbänkar (och, när efterfrågan är oväntat låg, potentiellt ökad användning). Till exempel kan uppvärmning sänkas eller luftkonditionering eller kylning kan skruvas upp (att skruva upp till en högre temperatur använder mindre elektricitet), vilket fördröjer dragningen något tills en topp i användningen har passerat. I staden Toronto kan vissa bostadsanvändare delta i ett program (Peaksaver AC) där systemoperatören automatiskt kan styra varmvattenberedare eller luftkonditionering under toppbehov; näten gynnas av att fördröja toppefterfrågan (ge anläggningar med toppar tid att cykla upp eller undvika topphändelser), och deltagaren gynnas av att skjuta upp konsumtionen till efter perioder med hög efterfrågan, då prissättningen bör vara lägre. Även om detta är ett experimentellt program har dessa lösningar i stor skala potential att minska efterfrågan på toppar avsevärt. Framgången för sådana program beror på utvecklingen av lämplig teknik, ett lämpligt prissättningssystem för el och kostnaden för den underliggande tekniken. Bonneville Power experimenterade med direktstyrningsteknologier i bostäder i Washington och Oregon och fann att den undvikna överföringsinvesteringen skulle motivera kostnaden för tekniken.

Andra metoder för att implementera efterfrågesvar närmar sig frågan om att subtilt minska arbetscyklerna snarare än att implementera termostatnedgångar . Dessa kan implementeras med hjälp av skräddarsydd programmering av byggnadsautomationssystem, eller genom svärmlogiska metoder som koordinerar flera belastningar i en anläggning (t.ex. Encycles EnviroGrid-kontroller).

Liknande tillvägagångssätt kan implementeras för att hantera efterfrågan på luftkonditioneringstoppar i sommartoppsregioner. Förkylning eller bibehållande av något högre termostatinställning kan hjälpa till med minskningen av toppbehovet.

Under 2008 tillkännagavs att elektriska kylskåp kommer att säljas i Storbritannien och känner av dynamisk efterfrågan som kommer att fördröja eller föra fram kylcykeln baserat på övervakningsnätets frekvens, men de är inte tillgängliga från och med 2018.

Industrikunder

Industrikunder svarar också på efterfrågan. Jämfört med laster för kommersiella och bostäder har industriella laster följande fördelar: omfattningen av energiförbrukningen i en industriell tillverkningsanläggning och förändringen i kraft den kan ge är i allmänhet mycket stor; Dessutom har industrianläggningarna vanligtvis redan infrastrukturen för kontroll, kommunikation och marknadsdeltagande, vilket gör det möjligt att svara på efterfrågan. dessutom kan vissa industrianläggningar, såsom aluminiumsmältverket, erbjuda snabba och exakta justeringar av sin energiförbrukning. Till exempel Alcoas Warrick Operation i MISO som en kvalificerad resurs för efterfrågesvar, och Trimet Aluminium använder sitt smältverk som ett kortsiktigt negativt batteri. Valet av lämpliga branscher för efterfrågebemötande baseras vanligtvis på en bedömning av det så kallade värdet av förlorad last . Vissa datacenter ligger långt ifrån varandra för redundans och kan migrera belastningar mellan dem, samtidigt som de utför efterfrågesvar.

Kortsiktiga olägenheter för långsiktiga fördelar

Att släppa belastningar under efterfrågan är viktigt eftersom det minskar behovet av nya kraftverk. För att svara på hög efterfrågan på topp, bygger kraftverk och ledningar mycket kapitalintensiva kraftverk. Topp efterfrågan inträffar bara några gånger om året, så dessa tillgångar har bara en bråkdel av sin kapacitet. Elanvändare betalar för denna lediga kapacitet genom de priser de betalar för el. Enligt Demand Response Smart Grid Coalition beror 10–20 % av elkostnaderna i USA på toppefterfrågan under endast 100 timmar om året. DR är ett sätt för allmännyttiga företag att minska behovet av stora investeringar och därmed hålla priserna lägre totalt sett; Det finns dock en ekonomisk gräns för sådana sänkningar eftersom konsumenterna förlorar produktions- eller bekvämlighetsvärdet av den el som inte förbrukas. Det är alltså missvisande att bara titta på de kostnadsbesparingar som efterfrågesvar kan ge utan att också beakta vad konsumenten avstår i processen.

Betydelse för elmarknadernas funktion

Det uppskattas att en sänkning av efterfrågan med 5 % skulle ha resulterat i en prissänkning på 50 % under högtrafiken under Kaliforniens elkris 2000–2001 . Med konsumenter som står inför högsta prissättning och minskar sin efterfrågan, bör marknaden bli mer motståndskraftig mot avsiktligt återkallande av erbjudanden från utbudssidan.

Bostäder och kommersiell elanvändning varierar ofta drastiskt under dagen, och efterfrågan försöker minska variationen baserat på prissignaler. Det finns tre underliggande grundsatser för dessa program:

  1. Oanvända elektriska produktionsanläggningar representerar en mindre effektiv användning av kapital (lite inkomster tjänas när de inte är i drift).
  2. Elektriska system och elnät skalar vanligtvis den totala potentiella produktionen för att möta den förväntade toppefterfrågan (med tillräcklig ledig kapacitet för att hantera oförutsedda händelser).
  3. Genom att "utjämna" efterfrågan för att minska topparna kommer det att krävas mindre investeringar i driftsreserver och befintliga anläggningar kommer att fungera oftare.

Dessutom kan betydande toppar inträffa endast sällan, till exempel två eller tre gånger per år, vilket kräver betydande kapitalinvesteringar för att möta sällsynta händelser.

USA:s energipolitiska lag om efterfrågesvar

United States Energy Policy Act från 2005 har gett energiministern mandat att till den amerikanska kongressen överlämna en rapport som identifierar och kvantifierar de nationella fördelarna med efterfrågesvar och ger en rekommendation om att uppnå specifika nivåer av sådana förmåner senast den 1 januari 2007. " En sådan rapport publicerades i februari 2006.

Rapporten uppskattar att den potentiella efterfrågeresponskapaciteten 2004 motsvarade cirka 20 500 megawatt ( MW ), 3 % av den totala toppefterfrågan i USA, medan den faktiska minskningen av toppefterfrågan var cirka 9 000 MW (1,3 % av toppnivån), vilket ger god marginal för förbättringar. Det uppskattas vidare att lasthanteringskapaciteten har sjunkit med 32 % sedan 1996. Faktorer som påverkar denna trend inkluderar färre bolag som erbjuder belastningshanteringstjänster, minskande registreringar i befintliga program, bolagens förändrade roll och ansvar och ändrad balans mellan utbud och efterfrågan.

För att uppmuntra användningen och implementeringen av efterfrågesvar i USA utfärdade Federal Energy Regulatory Commission (FERC) order nr 745 i mars 2011, som kräver en viss ersättningsnivå för leverantörer av ekonomisk efterfrågerespons som deltar på grossistmarknader för elkraft. . Ordern är mycket kontroversiell och har motarbetats av ett antal energiekonomer, inklusive professor William W. Hogan vid Harvard Universitys Kennedy School . Professor Hogan hävdar att ordern överkompenserar leverantörer av efterfrågesvar, och uppmuntrar därigenom minskningen av el vars ekonomiska värde överstiger kostnaden för att producera den. Professor Hogan hävdar vidare att order nr 745 är konkurrensbegränsande och motsvarar "...en tillämpning av tillsynsmyndighet för att genomdriva en köparkartell." Flera berörda parter, inklusive delstaten Kalifornien, har lämnat in stämningsansökan i federal domstol och ifrågasatt lagligheten av Order 745. En debatt om den ekonomiska effektiviteten och rättvisan av Order 745 dök upp i en serie artiklar publicerade i The Electricity Journal.

Den 23 maj 2014 upphävde DC Circuit Court of Appeals Order 745 i sin helhet. Den 4 maj 2015 Förenta staternas högsta domstol med på att granska DC Circuits dom, med två frågor:

  1. Huruvida Federal Energy Regulatory Commission rimligen drog slutsatsen att den har befogenhet enligt Federal Power Act, 16 USC 791a et seq., att reglera de regler som används av operatörer på grossistmarknader för el för att betala för minskningar av elförbrukningen och för att få tillbaka dessa betalningar genom justeringar till grossistpriser.
  2. Huruvida appellationsdomstolen gjorde fel när den ansåg att regeln som utfärdats av Federal Energy Regulatory Commission är godtycklig och nyckfull.

Den 25 januari 2016 drog USA:s högsta domstol i ett beslut 6-2 i FERC v. Electric Power Supply Ass'n slutsatsen att Federal Energy Regulatory Commission agerade inom sina befogenheter för att säkerställa "rättvisa och rimliga" priser för grossistenergin marknadsföra.

FERC utfärdade sin order nr 2222 den 17 september 2020, vilket gör det möjligt för distribuerade energiresurser att delta på regionala elmarknader i grossistledet. Marknadsoperatörer lämnade in första efterlevnadsplaner i början av 2022.

Efterfrågeminskning och användning av dieselgeneratorer i British National Grid

I december 2009 hade National Grid kontrakterat 2369 MW för att ge efterfrågesvar, känd som STOR , efterfrågesidan tillhandahåller 839 MW (35%) från 89 platser. Av dessa 839 MW är cirka 750 MW reservgenerering med resterande belastningsreduktion. En artikel baserad på omfattande efterfrågeprofiler efter halvtimme och observerade skiftningar av elefterfrågan för olika kommersiella och industriella byggnader i Storbritannien visar att endast en liten minoritet ägnade sig åt lastförskjutning och efterfrågeminskning, medan majoriteten av efterfrågesvaret tillhandahålls av standar. -av generatorer.

Se även

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Demand_response&oldid=1140193385 "