Răspunsul cererii este modificarea consumului de energie electrică al clienților finali în raport cu profilul de sarcină normal al acestora, ca răspuns la modificările prețurilor la energie electrică în timp sau ca răspuns la plățile de stimulare menite să reducă consumul în perioadele de prețuri ridicate ale energiei electrice cu ridicata sau când fiabilitatea sistemului este la risc [1] . Managementul cererii poate reduce prețurile energiei electrice pe piața angro, ceea ce duce la rândul său la prețuri mai mici pe piața cu amănuntul [2] . Managementul cererii a fost recunoscut pe scară largă ca un mijloc de asigurare a fiabilității aprovizionării cu energie, integrarea surselor regenerabile de energie , creșterea concurenței pe piața de energie electrică și abilitarea consumatorilor [3] .
Caracteristicile energiei electrice ca marfă , datorită proprietăților sale fizice, determină nevoia de a menține în mod continuu un echilibru între producție și consum. Piețele de energie electrică sunt concepute astfel încât să încurajeze participanții să mențină acest echilibru. În mod tradițional, centralele electrice au jucat un rol major în menținerea echilibrului . În absența unor măsuri speciale de stimulare a consumatorilor (de exemplu, cum ar fi răspunsul la cerere), cererea de energie electrică nu depinde sau depinde puțin de prețurile pieței, consumatorii nu reduc consumul atunci când prețul crește. În condiții de cerere inelastică , producătorii sunt partea activă care determină prețul energiei electrice. Pe măsură ce sarcina crește, sunt introduse generatoare mai puțin eficiente pentru a face față acestei creșteri. Prin reducerea sarcinii în astfel de perioade, sistemul electric și piața ar putea evita utilizarea unor generatoare mai puțin eficiente pentru a satisface cererea crescută. În ultimii ani, odată cu apariția contoarelor de energie electrică cu interval digital , dezvoltarea telecomunicațiilor și a „ rețelelor inteligente ” („rețele inteligente”), a devenit posibilă creșterea elasticității consumului prin țintirea echipamentelor de consum atunci când este necesar. Managementul cererii este un instrument eficient pentru reducerea prețurilor pe piața de energie electrică în orele de vârf , când instalațiile de generare mai puțin eficiente sunt atrase pentru a satisface cererea de energie electrică. În același timp, o scădere relativ mică a consumului poate duce la o reducere semnificativă a prețului energiei electrice.
Exemplele tipice de management al cererii de energie includ creșterea setării unui termostat pentru a face ca aparatele de aer condiționat să funcționeze mai rar, încetinirea sau oprirea unui ciclu industrial, reducerea sau stingerea luminilor - adică orice acțiune directă pentru a reduce sarcina ca răspuns la o creștere a prețului sau semnal de la operatorul de sistem . Managementul cererii nu include modificări ale consumului de energie din cauza activităților normale de exploatare. De exemplu, reducerea consumului de energie electrică al unei întreprinderi în weekend și sărbători nu este considerată în majoritatea cazurilor ca management al cererii.
Principalele obiective ale managementului cererii de energie electrică sunt reducerea sarcinii de vârf în sistemul de energie electrică, care este necesară atât pentru reducerea prețurilor pe piața de energie electrică, cât și pentru prevenirea construcției excesive de capital-intensive a centralelor electrice de vârf și a rețelelor electrice, controlul de urgență al energiei electrice. sistem și integrarea surselor regenerabile de energie. Managementul cererii este, de asemenea, văzut ca unul dintre instrumentele pentru tranziția către o economie cu emisii reduse de carbon [4] .
Astfel, beneficiile din introducerea mecanismelor de management al cererii pot fi prezentate sub forma unor costuri evitate (adica costuri care au fost evitate) pentru capacitate, energie electrica, constructia retelei, in reducerea sarcinii de mediu si a altor beneficii asociate flexibilitatii sporite. în managementul sistemului de alimentare. Deoarece costurile eliminate nu sunt măsurabile direct, estimarea beneficiilor managementului pe partea cererii necesită realizarea de ipoteze cu privire la amploarea acestor costuri în absența mecanismelor la nivelul cererii, ceea ce duce la incertitudine în estimare. Trebuie avut în vedere faptul că beneficiile managementului pe partea cererii pot diferi semnificativ în funcție de configurația sistemului energetic, de metodologia de evaluare și mai ales de abordările adoptate pentru construirea capacităților de generare. Acolo unde generația și rețelele sunt construite pentru a face față sarcinilor de vârf, sarcina de vârf poate fi mai mare decât cea optimă dacă prețurile de piață nu reflectă pe deplin costul de aprovizionare în timpul orelor de vârf. În astfel de condiții, managementul cererii poate aborda în mod eficient inadecvarea semnalelor de preț și poate ajuta la evitarea construirii unei surplus de generare [5] .
Potențialul de reducere a sarcinii de vârf în sistemul energetic prin utilizarea programelor de management al cererii este, conform diverselor estimări, de 10-15% din sarcina de vârf [4] [6] .
În timp ce managementul cererii de energie electrică este înțeles în principal ca trecerea consumului din perioadele de vârf în perioadele de vârf, eficiența energetică se referă la reducerea continuă a consumului de energie electrică prin introducerea de echipamente de consum mai eficiente și/sau gestionarea mai bună a echipamentelor existente, păstrând în același timp funcționalitatea necesară. Astfel, măsurile de eficiență energetică, în funcție de timpul de utilizare a echipamentelor eficiente energetic, pot reduce consumul de vârf. La rândul său, managementul cererii poate avea un impact asupra consumului total de energie. De exemplu, un meta-studiu realizat în 2005 a arătat că programele implicite de management al cererii conduc la o reducere a consumului cu o medie de 4%. Se crede că managementul cererii oferă mai degrabă o anumită reducere a consumului total sau nu are niciun efect asupra acestuia. Cu toate acestea, unele programe de gestionare a cererii pot crește consumul în afara vârfului și, în unele cazuri, pot crește consumul total de energie electrică (totuși, o astfel de creștere a consumului poate fi justificată din punct de vedere economic din cauza costurilor mai mici cu energia electrică în afara vârfului, a combustibilului redus). costuri etc.) [7] .
Răspunsul la cerere și eficiența energetică sunt adesea văzute ca parte a conceptului de raționalizare a cererii .[8] .
Există două abordări principale pentru a implica clienții în gestionarea încărcăturii:
Utilizarea tarifelor diferențiate este posibilă numai dacă consumatorul are un contor de energie electrică interval și poate include următoarele tipuri de tarife [9] :
Utilizarea stimulentelor comportamentale pentru a implica consumatorii în programele de management al cererii se numește răspuns comportamental la cerere. Managementul comportamental al cererii folosește comunicarea personalizată cu consumatorii, inclusiv într-un mod apropiat de timp real, cu formarea de stimulente bazate pe feedback, norme sociale , setări implicite, gamification [11] .
Controlul direct al sarcinii consumatorului poate include atât comenzi (voce, text) pentru modificarea încărcăturii echipamentului, a cărui execuție este efectuată de către consumator, cât și controlul automat sau automat al încărcăturii consumatorului de la expediere. centru (operator de sistem sau organizație agregatoare).
Managementul cererii poate implica o mare varietate de echipamente de la clienți industriali, agricoli, comerciali și rezidențiali. Clienții industriali sunt deosebit de diverși în contextul managementului cererii. Principalele oportunități de participare la managementul cererii pentru consumatorii industriali sunt asociate cu mutarea programului de consum către perioade de prețuri mai mici, oprirea sau reducerea intensității procesului de producție, oprirea completă sau parțială a sistemelor de iluminat, ventilație și aer condiționat, precum și folosind propriile surse de energie electrică și/sau stocare de energie . Centrale electrice virtualepoate fi folosit și în managementul cererii.
Echipamentele destinate consumatorilor rezidențiali și comerciali oferă, de asemenea, oportunități de gestionare a cererii asociate cu introducerea de noi tehnologii, precum „ casa inteligentă ”, surse de alimentare neîntreruptibile și dispozitive de stocare a energiei, interconectarea dispozitivelor în „ Internetul lucrurilor ” și altele, care permit pentru a gestiona rapid și de la distanță consumul de echipamente electrice.
De interes deosebit este preconizata introducere in masa a vehiculelor electrice in viitor cu dezvoltarea unei infrastructuri adecvate care sa asigure incarcarea acestora, care poate fi folosita si in programele de management al cererii de energie electrica.
Două topitorii din Belgia, una deținută de ArcelorMittal și una de Aperam(separat din ArcelorMittal în 2011) sunt implicați în managementul cererii prin furnizarea de până la 150 MW de capacitate de descărcare. Caracteristicile ciclului tehnologic al întreprinderilor nu le-au permis să îndeplinească cerințele de participare la gestionarea cererii în Belgia. Soluția a fost includerea capacităților de control ale acestor uzine în portofoliul agregatorului REstore, care include multe întreprinderi industriale ale diverșilor proprietari. În cazul indisponibilității resursei topitoriilor în cazul gestionării cererii, aceasta poate fi înlocuită cu abilitățile de ajustare ale altor întreprinderi [12] .
Programul Midwest Energy Pump$mart pentru Midwest Energy, o companie de utilitate de energie și gaz din vestul Kansasului. Programul prevede implicarea consumatorilor agricoli în gestionarea cererii, și anume, oprirea pompelor de irigare la comandă de la centrul de control fără impact negativ asupra producției. Reducerea încărcăturii se poate efectua în lunile de vară de luni până sâmbătă, cu excepția sărbătorilor, între orele 14:00 și 21:00, printr-o notificare trimisă de la centrul de dispecerat cu cel puțin 2 ore înainte, telefonic sau prin e-mail. -Poștă. Opririle pompelor care nu durează mai mult de 4 ore pot avea loc de cel mult 20 de ori în timpul perioadei de program, în timp ce durata totală a opririlor nu trebuie să depășească 80 de ore. Midwest Energy plătește consumatorilor 20 USD per 1 kW de sarcină deconectată, schimbând în același timp consumul pompelor de irigare de la orele de vârf în alte momente ale zilei [13] .
Walmart este un exemplu de implicare în managementul cererii consumatorilor de afaceri . Walmart este unul dintre cei mai importanți jucători de pe piețele de management al cererii din SUA, inclusiv datorită echipamentelor semnificative ale magazinelor cu sisteme de contorizare inteligente [14] . La primirea unui semnal de descărcare , sistemul de management al consumului(sistemul de management al energiei, EMS) răspunde la acesta în conformitate cu un algoritm dat de reducere a sarcinii, afectând sistemele de ventilație și aer condiționat, echipamentele de iluminat și refrigerare [15] [16] . Cu subsidiara Sam's Club , Walmart participă la 17 programe de management al cererii organizate de municipalități, organizații de infrastructură și operatori de sistem, inclusiv ISO New England, California ISO și PJM. Aceste programe implică aproximativ 1.300 de magazine situate în 23 de state [17] .
Din punctul de vedere al menținerii unui echilibru între producția și consumul de energie electrică, reducerea sarcinii este pe deplin echivalentă cu creșterea producției [18] . Cu respectarea consecventă a acestui principiu, nu există bariere în calea participării resurselor consumatorilor la exploatarea piețelor de energie electrică, de capacitate sau de servicii de sistem. În practică, în majoritatea piețelor din diferite țări, există diverse bariere administrative, de reglementare, tehnice și tehnologice în calea participării consumatorilor la gestionarea cererii. Cu toate acestea, există piețe cu o largă participare a resurselor de consum. De exemplu, în SUA (pe piețele PJM, MISOși CAISO) consumatorii participă pe piețele de energie electrică, capacitate și servicii de sistem. În Marea Britanie, în zona de operare a operatorului de sistem National Gridconsumatorii au posibilitatea de a participa pe piața serviciilor de sistem și pe piața de capacitate recent lansată [19] .
Într-o analiză publicată în 2009, Comisia Federală de Management al Energiei (FERC, SUA) identifică următoarele grupuri de obstacole în calea organizării managementului cererii pe piețele de energie electrică:
Barierele de reglementare sunt obstacole în calea dezvoltării managementului cererii, datorită particularităților legislației, structurii și regulilor pieței și programelor efective de management al cererii. Principalele bariere de reglementare includ lipsa unei legături directe între prețurile de pe piețele angro și cu amănuntul, dificultățile în elaborarea unei metodologii de măsurare și verificare a volumului de reducere a sarcinii, teama de posibilitatea manipulării pieței de către consumatori (exagerarea consumului de bază). creșterea profiturilor din participarea la programele de management al cererii), predictibilitatea și fiabilitatea insuficiente a resurselor de consum, lipsa consensului în evaluarea costurilor și eficacității . Implicarea consumatorilor cu amănuntul poate fi dificilă sau imposibilă din cauza politicii tarifare a statului, care determină cu strictețe tarifele de energie electrică pentru astfel de consumatori. Un program de management al cererii prost conceput (cerințe tehnice inadecvate, stimulente economice insuficiente etc.) nu generează suficient interes din partea consumatorilor.
Barierele economice sunt situații în care stimulentele financiare pentru organizațiile de infrastructură, agregatorii sau consumatorii nu sunt suficiente pentru a dezvolta programe de management al cererii. Acestea includ semnale de preț inexacte care pot duce la descărcarea clienților în perioadele de prețuri scăzute la energie electrică sau la încărcare în perioadele de prețuri ridicate, precum și cazuri în care beneficiile participării la programele de gestionare a cererii nu sunt suficiente pentru a atrage consumatorii.
Barierele tehnologice includ echiparea insuficientă a instalațiilor electrice de consum cu sisteme inteligente de contorizare a energiei electrice, lipsa tehnologiilor de suport rentabile ., care includ, în primul rând, diverse instrumente de automatizare și automatizare care vă permit să gestionați eficient consumul, precum și interoperabilitatea insuficientă și absența standardelor deschise .
Printre alte obstacole, un rol semnificativ îl joacă lipsa de conștientizare a consumatorilor cu privire la programele de management al cererii și aversiunea față de risc , care se manifestă prin faptul că este mai important ca consumatorul să reducă riscul ca factura la energie electrică să crească decât să profite. din participarea la programul de management al cererii.
Într-un studiu revizuit de FERC, cea mai importantă barieră în calea implementării managementului cererii în California a fost lipsa infrastructurii avansate de contorizare., AMI), programe ineficiente de gestionare a cererii și interes scăzut al consumatorilor.
Consumatorii pot opera pe piețe care implică consumatori cu sarcină reglementată, atât în mod independent (în unele cazuri, în principal consumatori relativ mari), cât și cu ajutorul unor organizații specializate – agregatoare de încărcare (agregatoare de răspuns la cerere). Necesitatea apariției unor astfel de organizații se datorează faptului că consumatorii cu amănuntul nu sunt supuși pieței angro de energie electrică, nu sunt conectați la infrastructura acesteia și, în cea mai mare parte, nu cunosc regulile pieței. În același timp, capacitatea unitară a consumatorului poate fi prea mică, iar numărul consumatorilor poate fi prea mare pentru organizația care controlează funcționarea pieței. Companiile agregatoare combină capacitățile de ajustare ale mai multor consumatori într-o unitate mai mare care îndeplinește cerințele pentru cantitatea de descărcare cerută de piață și acționează ca intermediar între consumatori și infrastructura pieței. În plus, agregatoarele de încărcare pot echipa consumatorul cu echipamentele necesare pentru reducerea consumului, consiliere cu privire la tehnologia de descărcare, elaborarea planurilor optime de participare a consumatorului la gestionarea cererii etc. [21] . Organizațiile de vânzări de energie sau companiile independente pot acționa ca agregatori de încărcare .
În Rusia, tehnologia de răspuns la cerere, ca mecanism de modificare a consumului de energie electrică de către consumatorii finali în raport cu profilul lor normal de sarcină ca răspuns la semnalele de preț pe piața de ziua următoare, a fost inițial numită reducere a consumului dependentă de preț [22] [23] și a devenit disponibil în 2017 exclusiv pentru participanții pieței angro de energie electrică și capacitate.
Astfel, pentru a implementa mecanismul, Guvernul Federației Ruse a emis Decretul nr. 699 din 20 iulie 2016 „Cu privire la modificările la regulile pieței cu ridicata a energiei electrice și a capacității”. Potrivit rezoluției, consumatorii pieței angro pot depune cereri de participare la priza de putere competitivă (CTO) realizată de operatorul de sistem, iar la selectarea aplicației în CTO își asumă obligații de reducere a consumului. În același timp, pentru un astfel de participant pe piața angro, volumul achizițiilor de capacitate formate la sfârșitul lunii este redus cu volumul reducerii consumului dependent de preț luate în considerare în timpul CTO. Cumpărătorilor dependenți de preț li se cere să-și mențină echipamentul într-o stare de pregătire pentru o reducere dependentă de preț a achiziției de energie electrică. Capacitatea cumpărătorilor de a-și îndeplini angajamentele de reducere a consumului este monitorizată prin teste prealabile. În plus, se are în vedere testarea capacității de a efectua o reducere a consumului dependentă de preț dacă nu a existat o reducere dependentă de preț în luna curentă. Consumatorii care nu trec testul nu primesc plăți de reducere a consumului bazate pe preț.
În 2016, pentru prima dată, selecția cumpărătorilor cu consum dependent de preț pentru anul 2017 a fost efectuată fără participare la CCM (în 2017–2019, consumatorii cu consum dependent de preț nu sunt incluși în CCM), volumul total de reducere dependentă de preț a consumului de energie a fost de 54 MW [24] . Tot în 2016, consumul dependent de preț a fost inclus pentru prima dată în procedurile de priză de putere competitivă (CTO) pentru 2020. Pe 9 februarie 2017, mecanismul de reducere a consumului dependent de preț a fost aplicat pentru prima dată pe piața de ziua următoare [25] .
În 2019, în conformitate cu foaia de parcurs Energynet a Inițiativei Naționale Tehnologice [26] , oportunitatea de a participa la acest mecanism a fost extinsă și participanților pe piețele cu amănuntul de energie electrică (care nu au acces direct la piața angro). Această posibilitate este oferită prin introducerea mecanismului agregatorilor de management al cererii.
La 20 martie 2019, Decretul Guvernului Federației Ruse nr. 287 „Cu privire la modificările anumitor acte ale Guvernului Federației Ruse privind funcționarea agregatorilor de gestionare a cererii de energie electrică în Sistemul Energetic Unificat al Rusiei, precum și privind Îmbunătățirea reducerii în funcție de preț a consumului de energie electrică și a furnizării de servicii pentru a asigura fiabilitatea sistemului”, care prevede un proiect pilot în 2019 pentru gestionarea cererii consumatorilor de pe piața de energie electrică cu amănuntul, cu participarea organizațiilor-agregatori [27] .
Agregatorii de gestionare a cererii din Rusia sunt organizații care achiziționează servicii de la consumatorii cu amănuntul pentru a schimba sarcina receptorilor lor de putere, cumulând capacitatea lor de a schimba consumul într-o resursă importantă din punct de vedere sistemic.
Asigurând utilizarea acestei resurse în mecanismele pieței angro, agregatorii de management al cererii contribuie la reducerea prețurilor cu ridicata la energie electrică pentru toți ceilalți consumatori, primind remunerație pentru aceasta de la operatorul de sistem al UES din Rusia.
Astfel, efectul pozitiv obținut pe piața angro este distribuit între agregator, consumatorul final și alți participanți la piața angro.
La începutul anului 2020, volumul pieței ruse de management al cererii pentru consumatorii cu amănuntul este de aproximativ 230 MW.
Potrivit estimărilor experților, potențialul justificat din punct de vedere economic al pieței de gestionare a cererii în UES din Rusia poate fi de aproximativ 8 GW, ceea ce corespunde practicilor mondiale (3-6% din cererea de vârf pentru putere în sistemul energetic) [28] , a căror utilizare deschide oportunități de a extrage venituri suplimentare din procesele de afaceri deja existente pentru consumatorii de energie electrică, precum și noi oportunități de optimizare a funcționării sistemului energetic.