Растущее значение реагирования на спрос в современных энергетических системах

Ускорение интеграции возобновляемых источников энергии

Внутренняя изменчивость ветровой и солнечной генерации представляет собой операционную проблему современной сети. Хорошо разрекламированная «кривая утки» в высокосолнечных регионах, таких как Калифорния, иллюстрирует крутое увеличение чистой нагрузки, необходимой по мере захода солнца и выцветания солнечной энергии. Реакция спроса является единственным наиболее эффективным инструментом для формирования утки. Гибкие нагрузки, такие как зарядка электромобилей, насосы бассейна и нагрев воды, могут быть смещены в соответствии с высокой солнечной мощностью в середине дня, впитывая избыточную генерацию и уменьшая сокращение. Вечером DR может быть развернута для сглаживания рампы, уменьшая потребность в пиковых установках ископаемого топлива. Эта синергия между DR и возобновляемыми источниками энергии превращает прерывистые ресурсы в более предсказуемое и надежное энергоснабжение, непосредственно позволяя более глубокое проникновение чистой энергии в смесь ресурсов.

Экономическая эффективность и отсроченные инфраструктурные инвестиции

С точки зрения затрат, DR является удивительно эффективным. Пикерные заводы являются дорогими капитальными активами, которые работают только в течение нескольких сотен часов в год. Их стоимость несет все плательщики ставок в периоды пиковых цен. DR может напрямую конкурировать и вытеснять эти заводы, обеспечивая значительную экономию всей системы. Согласно Управление энергетической информации США , многие программы DR являются экономически эффективными при доле стоимости новой газовой турбины. Кроме того, DR служит альтернативой непроводов. . Вместо строительства новых подстанций, трансформаторов и линий электропередачи для удовлетворения растущего пикового спроса, коммунальные службы могут развертывать целевые программы DR для облегчения перегрузки на перегруженных цепях. Это отсрочивает большие капитальные инвестиции и снижает долгосрочную траекторию затрат сети для всех потребителей.

Включение технологий и операционных инноваций

Современная экосистема DR основана на быстром сближении цифровых технологий. Интернет вещей (IoT), облачные вычисления, искусственный интеллект и передовая инфраструктура учета (AMI) в совокупности позволили управлять миллионами небольших нагрузок в качестве единого, сплоченного сетевого актива.

Интернет вещей и умных устройств

Основополагающим слоем современной DR является подключенное устройство. Умные термостаты, такие как те, что из экоби и Google Nest, представляют собой наиболее заметный актив, ориентированный на потребителя. При агрегировании миллионы этих устройств могут выполнять автоматизированные настройки точек во время пиковых событий с минимальным воздействием на комфорт пассажиров. Помимо термостатов, распространение «умных вилок», подключенных водонагревателей и инверторных тепловых насосов обеспечивает растущий пул управляемых нагрузок. решетчатый интерактивный водонагреватель становится особенно мощным ресурсом, поскольку он может хранить тепловую энергию дешево и мгновенно реагировать на сигналы сети. Стандартизация протоколов связи, таких как OpenADR и IEEE 2030.5, имеет решающее значение для обеспечения бесшовной совместимости между этими устройствами и коммунальными системами.

Виртуальные электростанции и агрегационные платформы

Индивидуальные жилые нагрузки слишком малы, чтобы участвовать непосредственно в оптовых рынках. Виртуальная электростанция (VPP) является моделью агрегации, которая решает эту проблему. Платформы VPP используют сложное программное обеспечение для объединения тысяч или миллионов распределенных энергетических ресурсов, включая DR, солнечные батареи на крыше и аккумуляторные батареи, в портфель, который может быть отправлен контролируемым и предсказуемым образом. Эти платформы решают сложные задачи базового расчета, телеметрии, расчетов и проверки производительности. Рост VPPs был игровым изменением для отрасли, позволяя агрегированным ресурсам на стороне спроса участвовать наряду с традиционной генерацией на рынках энергии, мощности и вспомогательных услуг.

Искусственный интеллект и прогнозный контроль

Данные являются основой эффективной DR. Передовые алгоритмы аналитики и машинного обучения используются для прогнозирования нагрузки, прогнозирования волатильности цен и оптимизации отправки активов. Модели ИИ могут принимать данные о погоде, исторические модели потребления, графики загрузки зданий и рыночные данные в реальном времени для определения оптимальной стратегии для каждого актива в портфеле. Например, двигатель ИИ, управляющий парком коммерческих систем охлаждения, может определить, что предварительное охлаждение здания ранее в день может снизить нагрузку на охлаждение во время пика позднего дня. Этот уровень прогнозной оптимизации максимизирует ценность DR при минимизации любого воздействия на операции здания или комфорт. Исследование Департамента энергетики подчеркивает значительный потенциал интеграции управления на основе ИИ с энергоэффективностью и гибкостью спроса.

Рыночные модели, политика и нормативные рамки

Технический потенциал ДР реализуется только через создание благоприятных рыночных структур и поддержку государственной политики. Эволюция регулирования была неравномерной в разных юрисдикциях, но несколько знаковых решений изменили ландшафт.

Участие оптового рынка

Федеральная комиссия по регулированию энергетики (FERC) была движущей силой интеграции рынка DR. Приказ FERC 745 установил, что ответ на спрос должен быть компенсирован по полной предельной цене (LMP), когда это экономически эффективно для отправки. Этот тест «чистых преимуществ» гарантировал, что ресурсы DR рассматриваются справедливо на энергетических рынках. Еще более трансформационный приказ FLT:0 FERC 2222 , выпущенный в 2020 году, устранил барьеры для участия агрегированных распределенных энергетических ресурсов на оптовых рынках, управляемых региональными организациями передачи (RTO) и независимыми системными операторами (ISO). Этот единственный приказ открыл дверь для инновационных агрегаторов, чтобы конкурировать непосредственно с традиционной генерацией в массовом масштабе, ускоряя развертывание жилых и небольших коммерческих DR.

Рынки мощностей и роль надежности

На рынках мощностей, таких как те, которыми управляет PJM Interconnection и ISO New England, DR является основным участником более десяти лет. Эти рынки платят за обещание будущей доступности, обеспечивая достаточность ресурсов за несколько лет вперед. DR эффективно установил клиринговую цену на нескольких аукционах мощности PJM, демонстрируя свою огромную конкурентную ценность. Важность DR на этих рынках продолжает расти, поскольку уходящие в отставку угольные и атомные электростанции заменяются прерывистыми возобновляемыми ресурсами. Портал PJM Demand Response PJM предоставляет подробную документацию о том, как эти ресурсы измеряются, проверяются и улаживаются.

Что касается розничной торговли, то государственные комиссии по коммунальным услугам все чаще одобряют инновационные проекты тарифов и программные структуры. Регулирование на основе эффективности отводит коммунальные услуги от традиционных моделей затрат на обслуживание к результатам, которые способствуют оптимизации сети и вовлечению клиентов. Сторонние агрегаторы играют жизненно важную роль в этой экосистеме, управляя отношениями с клиентами, устанавливая технологии и принимая на себя риск производительности. Эти агрегаторы предлагают авансовые скидки, ежемесячные счета или общие сбережения, что облегчает домовладельцам и малым предприятиям участие без прямого взаимодействия с оптовым рынком. Международное энергетическое агентство последовательно подчеркивает роль агрегаторов в масштабировании внедрения DR во всем мире.