Reakce na poptávku je změna spotřeby elektřiny koncovými zákazníky vzhledem k jejich běžnému profilu zatížení v reakci na změny cen elektřiny v průběhu času nebo v reakci na pobídkové platby určené ke snížení spotřeby v období vysokých velkoobchodních cen elektřiny. nebo když je spolehlivost systému v ohrožení [1] . Řízení poptávky může snížit ceny elektřiny na velkoobchodním trhu, což následně vede k nižším cenám na maloobchodním trhu [2] . Řízení poptávky je široce uznáváno jako prostředek k zajištění spolehlivosti dodávek energie, integraci obnovitelných zdrojů energie , zvýšení konkurence na trhu s elektřinou a posílení postavení spotřebitelů [3] .
Vlastnosti elektřiny jako komodity díky jejím fyzikálním vlastnostem určují nutnost neustále udržovat rovnováhu mezi výrobou a spotřebou. Trhy s elektřinou jsou navrženy tak, aby povzbuzovaly účastníky k udržení této rovnováhy. Tradičně hrají hlavní roli při udržování rovnováhy elektrárny . Při absenci zvláštních opatření na stimulaci spotřebitelů (například reakce na poptávku) poptávka po elektřině nezávisí nebo závisí jen málo na tržních cenách, spotřebitelé nesnižují spotřebu, když cena stoupá. V podmínkách nepružné poptávky jsou výrobci aktivní stranou, která určuje cenu elektřiny. Se zvyšujícím se zatížením se zapojují méně účinné generátory, aby toto zvýšení zvládly. Snížením zátěže během takových období by se energetický systém a trh mohly potenciálně vyhnout používání méně účinných generátorů k uspokojení zvýšené poptávky. V posledních letech s příchodem digitálních intervalových elektroměrů , rozvojem telekomunikací a „ chytrých sítí “ („chytré sítě“) bylo možné zvýšit elasticitu spotřeby zacílením na spotřebitelská zařízení v případě potřeby. Řízení poptávky je účinným nástrojem pro snižování cen na trhu s elektřinou ve špičkách , kdy jsou k uspokojení poptávky po elektřině přitahována méně výkonná výrobní zařízení. Relativně malý pokles spotřeby přitom může vést k výraznému snížení ceny elektřiny.
Typické příklady řízení poptávky po energii zahrnují zvýšení nastavení termostatu, aby klimatizační jednotky běžely méně často, zpomalení nebo vypnutí průmyslového cyklu, omezení nebo zhasnutí světel – tedy jakákoli přímá akce ke snížení zátěže v reakci na zvýšení ceny nebo signál od provozovatele systému . Řízení poptávky nezahrnuje změny spotřeby energie v důsledku běžné provozní činnosti. Například snížení spotřeby elektřiny podniku o víkendech a svátcích se ve většině případů nepovažuje za řízení poptávky.
Hlavními cíli řízení poptávky po elektřině je snížení špičkového zatížení v elektrizační soustavě, které je nezbytné jak pro snížení cen na trhu s elektřinou, tak pro zamezení nadměrné kapitálově náročné výstavby špičkových elektráren a elektrických sítí, nouzové řízení el. a integrace obnovitelných zdrojů energie. Řízení poptávky je také vnímáno jako jeden z nástrojů přechodu na nízkouhlíkové hospodářství [4] .
Přínosy ze zavedení mechanismů řízení poptávky tak lze prezentovat ve formě ušetřených nákladů (tedy nákladů, kterým se předešlo) na kapacitu, elektřinu, výstavbu sítí, ve snížení zátěže životního prostředí a dalších přínosů spojených se zvýšenou flexibilitou. ve správě energetického systému. Protože eliminované náklady nejsou přímo měřitelné, odhad přínosů řízení na straně poptávky vyžaduje vytvoření předpokladů o velikosti těchto nákladů při absenci mechanismů na straně poptávky, což vede k nejistotě v odhadu. Je třeba vzít v úvahu, že přínosy řízení poptávky se mohou výrazně lišit v závislosti na konfiguraci elektrizační soustavy, metodice hodnocení a zejména na přijatých přístupech k výstavbě výrobních kapacit. Tam, kde jsou výroba a sítě postaveny tak, aby zvládaly špičkové zatížení, může být špičkové zatížení vyšší než optimální, pokud tržní ceny plně neodrážejí náklady na dodávky ve špičce. Za takových podmínek může řízení poptávky účinně řešit nedostatečnost cenových signálů a pomoci vyhnout se konstrukci nadbytečné výroby [5] .
Potenciál pro snížení špičkového zatížení v elektrizační soustavě prostřednictvím využití programů řízení poptávky je podle různých odhadů 10-15 % špičkového zatížení [4] [6] .
Zatímco řízení poptávky po elektřině je chápáno především jako přesun spotřeby z období špičky do období mimo špičku, energetická účinnost se týká neustálého snižování spotřeby elektřiny zaváděním účinnějších spotřebitelských zařízení a/nebo lepším řízením stávajících zařízení při zachování požadované funkčnosti. Opatření energetické účinnosti tak mohou v závislosti na době používání energeticky účinných zařízení snížit špičkovou spotřebu. Řízení poptávky může mít zase dopad na celkovou spotřebu energie. Například metastudie provedená v roce 2005 ukázala, že programy implicitního řízení poptávky vedou ke snížení spotřeby v průměru o 4 %. Má se za to, že řízení poptávky spíše poskytuje určité snížení celkové spotřeby nebo na ni nemá žádný vliv. Některé programy řízení poptávky však mohou zvýšit spotřebu mimo špičku a v některých případech zvýšit celkovou spotřebu elektřiny (takové zvýšení spotřeby však může být z ekonomického hlediska odůvodněné nižšími náklady na elektřinu mimo špičku, snížením spotřeby paliva). náklady atd.) [7] .
Reakce na poptávku a energetická účinnost jsou často považovány za součást koncepce racionalizace poptávky .[8] .
Existují dva hlavní přístupy, jak zapojit zákazníky do řízení zátěže:
Použití diferencovaných tarifů je možné pouze v případě, že spotřebitel má intervalový elektroměr a může zahrnovat tyto typy tarifů [9] :
Použití behaviorálních pobídek k zapojení spotřebitelů do programů řízení poptávky se nazývá behaviorální reakce na poptávku. Behaviorální řízení poptávky využívá personalizovanou komunikaci se spotřebiteli, a to i v režimu blízkém reálnému času, s vytvářením pobídek na základě zpětné vazby, sociálních norem , výchozích nastavení, gamifikace [11] .
Přímé řízení zátěže spotřebitele může zahrnovat jak příkazy (hlasové, textové) pro změnu zátěže zařízení, jejichž provedení provádí spotřebitel, tak automatizované nebo automatické řízení zátěže spotřebitele z expedice. centrum (provozovatel systému nebo organizace agregátoru).
Řízení poptávky může zahrnovat širokou škálu zařízení od průmyslových, zemědělských, komerčních a rezidenčních zákazníků. Průmysloví zákazníci jsou zvláště různorodí v kontextu řízení poptávky. Hlavní příležitosti účasti na řízení poptávky pro průmyslové spotřebitele jsou spojeny s přesunem harmonogramu spotřeby do období nižších cen, zastavením nebo snížením intenzity výrobního procesu, úplným nebo částečným odstavením osvětlení, ventilace a klimatizace, jakož i pomocí vlastních zdrojů elektřiny a / nebo skladování energie . Virtuální elektrárnylze také použít při řízení poptávky.
Zařízení pro rezidenční a komerční spotřebitele také poskytují příležitosti pro řízení poptávky spojené se zaváděním nových technologií, jako je „ chytrá domácnost “, nepřerušitelné zdroje napájení a zařízení pro ukládání energie, propojení zařízení v „ internetu věcí “ a další, které umožňují rychle a na dálku řídit spotřebu elektrozařízení.
Zvláště zajímavé je očekávané masové zavedení elektromobilů v budoucnu s rozvojem vhodné infrastruktury pro zajištění jejich nabíjení, které lze využít i v programech řízení poptávky po elektřině.
Dvě hutě v Belgii, jednu vlastní ArcelorMittal a jednu Aperam(odštěpené od ArcelorMittal v roce 2011) se podílejí na řízení poptávky tím, že poskytují až 150 MW vykládací kapacity. Vlastnosti technologického cyklu podniků jim neumožňovaly splnit požadavky na účast na řízení poptávky v Belgii. Řešením bylo zařadit řídicí schopnosti těchto závodů do portfolia agregátoru REstore, který zahrnuje mnoho průmyslových podniků různých vlastníků. V případě nedostupnosti zdroje hutí v případě řízení poptávky jej lze nahradit přizpůsobovacími schopnostmi jiných podniků [12] .
Midwest Energy Pump $mart program pro Midwest Energy, energetickou a plynárenskou společnost v západním Kansasu. Program zajišťuje zapojení zemědělských spotřebitelů do řízení poptávky, konkrétně odstavení závlahových čerpadel na příkaz z řídicího centra bez negativního dopadu na výkon. Snížení nákladu je možné provádět v letních měsících od pondělí do soboty s výjimkou svátků od 14:00 do 21:00 na oznámení zaslané z dispečinku nejdříve 2 hodiny předem, telefonicky nebo e. -pošta. K odstávkám čerpadla trvajícím maximálně 4 hodiny během programového období nesmí dojít více než 20krát, přičemž celková doba odstávek by neměla přesáhnout 80 hodin. Midwest Energy platí spotřebitelům 20 USD za 1 kW odpojené zátěže, přičemž přesouvá spotřebu zavlažovacích čerpadel ze špičky na jinou denní dobu [13] .
Walmart je příkladem zapojení řízení poptávky obchodních spotřebitelů . Walmart je jedním z předních hráčů na trzích řízení poptávky v USA, a to i díky značnému vybavení obchodů inteligentními měřicími systémy [14] . Při příjmu signálu k vyložení , systém řízení spotřeby(systém energetického managementu, EMS) na něj reaguje v souladu s daným algoritmem snižování zátěže, ovlivňující ventilační a klimatizační systémy, osvětlení a chladicí zařízení [15] [16] . S dceřinou společností Sam's Club se Walmart účastní 17 programů řízení poptávky organizovaných obcemi, infrastrukturními organizacemi a provozovateli systémů, včetně ISO New England, California ISO a PJM. Tyto programy zahrnují přibližně 1300 obchodů umístěných ve 23 státech [17] .
Z hlediska udržení rovnováhy mezi výrobou a spotřebou elektřiny je snižování zátěže plně ekvivalentní zvyšování výroby [18] . Při důsledném dodržování tohoto principu neexistují žádné překážky pro účast spotřebitelských zdrojů na fungování trhu s elektřinou, kapacitou nebo systémovými službami. V praxi na většině trhů v různých zemích existují různé administrativní, regulační, technické a technologické překážky bránící účasti spotřebitelů na řízení poptávky. Existují však trhy se širokou účastí spotřebitelských zdrojů. Například v USA (na trzích PJM, MISOa CAISO) spotřebitelé se účastní trhů s elektřinou, kapacitou a systémovými službami. Ve Velké Británii v provozní oblasti provozovatele systému National Gridspotřebitelé mají možnost účastnit se trhu systémových služeb a nedávno zahájeného kapacitního trhu [19] .
V přehledu vydaném v roce 2009 Federální komise pro řízení energie (FERC, USA) identifikuje následující skupiny překážek organizace řízení poptávky na trzích s elektřinou:
Regulační bariéry jsou překážkami rozvoje řízení poptávky, a to kvůli zvláštnostem legislativy, struktuře a pravidlům trhu a aktuálním programům řízení poptávky. Mezi hlavní regulační překážky patří chybějící přímá vazba mezi cenami na velkoobchodním a maloobchodním trhu, potíže s vývojem metodiky pro měření a ověřování objemu snížení zátěže, obava z možnosti manipulace na trhu ze strany spotřebitelů (nadhodnocování základní spotřeby zvýšit zisky z účasti v programech řízení poptávky), nedostatečná předvídatelnost a spolehlivost spotřebitelských zdrojů, nedostatečný konsensus při posuzování nákladů a efektivity . Zapojení maloodběratelů může být obtížné nebo nemožné kvůli tarifní politice státu, který striktně určuje tarify elektřiny pro takové spotřebitele. Špatně navržený program řízení poptávky (neadekvátní technické požadavky, nedostatečné ekonomické pobídky atd.) nevyvolává dostatečný zájem spotřebitelů.
Ekonomické překážky jsou situace, kdy finanční pobídky pro infrastrukturní organizace, agregátory nebo spotřebitele nestačí k rozvoji programů řízení poptávky. Patří mezi ně nepřesné cenové signály, které mohou vést k vykládání zákazníků v období nízkých cen elektřiny nebo nakládání v období vysokých cen, a také případy, kdy výhody účasti v programech řízení poptávky nestačí k přilákání spotřebitelů.
Mezi technologické překážky patří nedostatečné vybavení spotřebitelských elektroinstalací inteligentními systémy měření elektřiny, nedostatek nákladově efektivních podpůrných technologií, mezi které patří především různé automatizační a automatizační nástroje, které umožňují efektivně řídit spotřebu, dále nedostatečná interoperabilita a absence otevřených standardů .
Významnou roli hraje mimo jiné neinformovanost spotřebitelů o programech řízení poptávky a averze k riziku , která se projevuje v tom, že pro spotřebitele je důležitější snižovat riziko, že jeho účet za elektřinu poroste, než zisk. z účasti v programu řízení poptávky.
V jedné studii, kterou přezkoumal FERC, byl nejvýznamnější překážkou pro nasazení řízení poptávky v Kalifornii nedostatek pokročilé měřicí infrastruktury., AMI), neefektivní programy řízení poptávky a nízký zájem spotřebitelů.
Spotřebitelé mohou působit na trzích, které zahrnují spotřebitele s regulovanou zátěží, a to jak samostatně (v některých případech především relativně velké spotřebitele), tak s pomocí specializovaných organizací – agregátorů zátěže (agregátory odezvy na poptávku). Potřeba vzniku takových organizací je dána tím, že maloodběratelé nejsou subjekty velkoobchodního trhu s elektřinou, nejsou napojeni na jeho infrastrukturu a většinou neznají pravidla trhu. Jednotková kapacita spotřebitele může být zároveň příliš nízká a počet spotřebitelů může být příliš velký pro organizaci, která řídí fungování trhu. Agregační společnosti kombinují přizpůsobovací schopnosti několika spotřebitelů do větší jednotky, která splňuje požadavky na množství vykládky požadované trhem, a působí jako prostředník mezi spotřebiteli a tržní infrastrukturou. Kromě toho mohou agregátory zátěže vybavit spotřebitele zařízeními nezbytnými pro snížení spotřeby, poradit s technologií vykládky, vypracovat optimální plány pro účast spotřebitele na řízení poptávky atd. [21] . Organizace zabývající se prodejem energie nebo nezávislé společnosti mohou působit jako agregátory zátěže .
V Rusku se technologie reakce na poptávku, jako mechanismus pro změnu spotřeby elektřiny konečnými spotřebiteli vzhledem k jejich běžnému profilu zatížení v reakci na cenové signály na denním trhu, původně nazývala snižování spotřeby závislé na ceně [22] [23] a se stal v roce 2017 dostupný výhradně pro účastníky velkoobchodního trhu s elektrickou energií a kapacitou.
Za účelem zavedení mechanismu tak vláda Ruské federace vydala výnos č. 699 ze dne 20. července 2016 „O změnách pravidel velkoobchodního trhu s elektřinou a kapacitou“. Odběratelé velkoobchodního trhu mohou podle usnesení podávat žádosti o účast v konkurenčním odběru elektřiny (CTO) provozovaném provozovatelem soustavy a výběrem žádosti v ČTÚ přebírají závazky ke snižování spotřeby. Zároveň je pro takového účastníka velkoobchodního trhu objem nákupů kapacit vytvořený na konci měsíce snížen o objem cenově závislého snížení spotřeby zohledněný v průběhu ČTÚ. Cenově závislí kupující jsou povinni udržovat svá zařízení ve stavu připravenosti na cenově závislé snížení nákupu elektřiny. Schopnost kupujících dostát svým závazkům v oblasti snižování spotřeby je sledována prostřednictvím předběžného testování. Kromě toho se počítá s testováním schopnosti provést snížení spotřeby závislé na ceně, pokud v aktuálním měsíci nedošlo k žádnému snížení závislému na ceně. Spotřebitelé, kteří testem neprojdou, nedostanou platby za snížení spotřeby na základě ceny.
V roce 2016 byl poprvé výběr odběratelů s cenovou spotřebou pro rok 2017 proveden bez účasti v CCM (v letech 2017–2019 nejsou odběratelé s cenovou spotřebou zahrnuti do CCM), celkový objem cenově závislého snížení spotřeby energie bylo 54 MW [24] . Také v roce 2016 byla spotřeba závislá na ceně poprvé zahrnuta do postupů konkurenčního odběru výkonu (CTO) pro rok 2020. Dne 9. února 2017 byl poprvé aplikován mechanismus cenově závislého snižování spotřeby na denním trhu [25] .
V roce 2019 byla v souladu s plánem Energynetu Národní technologické iniciativy [26] rozšířena možnost zúčastnit se tohoto mechanismu také účastníkům maloobchodních trhů s elektřinou (kteří nemají přímý přístup na velkoobchodní trh). Tato možnost je zajištěna zavedením mechanismu agregátorů řízení poptávky.
Dne 20. března 2019 nabylo účinnosti nařízení vlády Ruské federace č. 287 „O změně některých zákonů vlády Ruské federace o provozování agregátorů řízení poptávky po elektřině v Jednotném energetickém systému Ruska, jakož i o Zlepšení cenově závislého snižování spotřeby elektřiny a poskytování služeb pro zajištění spolehlivosti systému“, která v roce 2019 předpokládá pilotní projekt řízení poptávky spotřebitelů maloobchodního trhu s elektřinou za účasti organizací-agregátorů [27] .
Agregátory řízení poptávky v Rusku jsou organizace, které nakupují služby od maloobchodních spotřebitelů za účelem změny zátěže jejich energetických přijímačů a agregují tak svou schopnost změnit spotřebu na systémově důležitý zdroj.
Zajištěním využití tohoto zdroje v mechanismech velkoobchodního trhu přispívají agregátory řízení poptávky ke snížení velkoobchodních cen elektřiny pro všechny ostatní spotřebitele, přičemž za to dostávají odměnu od provozovatele systému UES Ruska.
Pozitivní efekt získaný na velkoobchodním trhu je tedy rozdělen mezi agregátora, koncového spotřebitele a další účastníky velkoobchodního trhu.
Na začátku roku 2020 je objem ruského trhu řízení poptávky pro maloobchodní spotřebitele asi 230 MW.
Podle odborných odhadů může být ekonomicky oprávněný potenciál trhu řízení poptávky v UES Ruska asi 8 GW, což odpovídá světové praxi (3-6 % špičkové poptávky po výkonu v energetické soustavě) [28] , jehož využití otevírá spotřebitelům elektrické energie možnosti získat dodatečné výnosy z již existujících obchodních procesů a také nové možnosti optimalizace fungování energetického systému.