Управление спросом на электроэнергию () — это изменение потребления электроэнергии конечными потребителями относительно их нормального профиля нагрузки в ответ на изменение цен на электроэнергию во времени или в ответ на стимулирующие выплаты, предусмотренные чтобы снизить потребление в периоды высоких цен на электроэнергию на оптовом рынке или когда системная надёжность под угрозой. Управление спросом может снижать цены на электроэнергию на оптовом рынке, что, в свою очередь, приводит к снижению цен на розничном рынке. Управление спросом получило широкое признание как средство обеспечения надёжности энергоснабжения, интеграции возобновляемых источников энергии, повышения конкуренции на рынке электроэнергии и расширения возможностей потребителей.
Особенности электроэнергии как товара, обусловленные её физическими свойствами, определяют необходимость непрерывного поддержания баланса производства и потребления. Рынки электроэнергии проектируются таким образом, чтобы стимулировать участников поддерживать такой баланс. Традиционно основную роль в поддержании баланса играют электростанции. В отсутствие специальных мер стимулирования потребителей (например, таких как demand response) спрос на электроэнергию не зависит или мало зависит от цен на рынке, потребители не снижают потребление при росте цены. В условиях неэластичного спроса активной стороной, определяющей цену на электроэнергию, выступают производители. С ростом нагрузки для удовлетворения этого роста привлекаются менее эффективные генераторы. Путём снижения нагрузки в такие периоды энергосистема и рынок потенциально могли бы избежать использования менее эффективных генераторов для удовлетворения повышенного спроса. В последние годы с появлением цифровых интервальных счётчиков электроэнергии, развитием телекоммуникаций и «интеллектуальных сетей» («smart grid») появилась возможность повышения эластичности потребления путём целенаправленного воздействия на оборудование потребителя когда это необходимо. Управление спросом является эффективным инструментом снижения цен на рынке электроэнергии в пиковые часы, когда для покрытия спроса на электроэнергию привлекаются менее эффективные генерирующие объекты. При этом относительно небольшое снижение потребления может привести к существенному снижению цены на электроэнергию.
Типичные примеры управления спросом на электроэнергию включают в себя повышение уставки термостата, чтобы кондиционеры запускались реже, замедление или останов производственного цикла в промышленности, снижение интенсивности или отключение освещения — то есть любое прямое действие, направленное на снижение нагрузки в качестве реакции на повышение цены или на сигнал от системного оператора. Управление спросом не включает в себя изменение энергопотребления, обусловленное нормальной операционной деятельностью. Например, снижение потребления электроэнергии предприятием в выходные и праздничные дни не рассматривается в большинстве случаев в качестве управления спросом.
Цели управления спросом на электроэнергию Основные цели управления спросом на электроэнергию — уменьшение пиковой нагрузки в энергосистеме, необходимое как для снижения цен на рынке электроэнергии, так и для предотвращения избыточного капиталоёмкого строительства пиковых электростанций и электрических сетей, противоаварийное управление энергосистемой и интеграция возобновляемых источников энергии. Управление спросом также рассматривается как один из инструментов перехода к низкоуглеродной экономике.
Таким образом, преимущества от внедрения механизмов управления спросом могут быть представлены в виде устранённых затрат (avoided costs, то есть затрат, которых удалось избежать) на мощность, электроэнергию, сетевое строительство, в снижении экологической нагрузки и других выгод, связанных с повышением гибкости управления энергосистемой. Поскольку устранённые затраты не подлежат непосредственному измерению, для оценки выгоды от управления спросом необходимо делать предположения об объёме таких затрат в отсутствие механизмов управления спросом, что приводит к появлению неопределённости в оценке. Необходимо учитывать, что преимущества от управления спросом могут существенно отличаться в зависимости конфигурации энергосистемы, методологии оценки, и особенно от принятых подходов к строительству генерирующих мощностей. Там, где генерация и сети строятся в расчёте на покрытие пиковых нагрузок, пиковая нагрузка может быть выше оптимальной, если цены на рынке не в полной мере отражают стоимость поставки в пиковые часы. В таких условиях управление спросом может эффективно устранять неадекватность ценовых сигналов и помочь избежать строительства избыточной генерации.
Потенциал снижения пиковой нагрузки в энергосистеме за счёт использования программ управления спросом составляет, по различным оценкам, 10—15 % от величины пиковой нагрузки.
Взаимосвязь с энергоэффективностью В то время как под управлением спросом на электроэнергию понимают, в основном, смещение потребления с пиковых периодов на внепиковые, энергоэффективность предполагает постоянное снижение потребления электроэнергии за счёт внедрения более эффективного потребляющего оборудования и/или более эффективного управления существующим оборудованием при сохранении требуемой функциональности. Таким образом, мероприятия по энергоэффективности в зависимости от времени использования энергоэффективного оборудования могут снижать пиковое потребление. В свою очередь, управление спросом может оказывать влияние на совокупное потребление энергии. Так, проведённое в 2005 году метаисследование показало, что программы неявного управления спросом приводят к снижению потребления в среднем на 4 %. Считается, что управление спросом скорее обеспечивает некоторое снижение общего объёма потребления или не оказывает на него влияния. Однако некоторые программы управления спросом могут увеличить потребление во внепиковые часы и, в отдельных случаях, увеличить общее потребление электроэнергии (при этом такой рост потребления может быть оправдан с экономической точки зрения за счёт меньшей стоимости внепиковой электроэнергии, снижения расходов топлива и т. д.).
Управление спросом (demand response) и энергоэффективность часто рассматриваются как компоненты концепции .
Способы вовлечения потребителей Существует два основных подхода к привлечению потребителей к управлению нагрузкой: неявное управление спросом (implicit demand response, price-based demand response), основанное на применении различных видов дифференцированных по времени тарифов на электроэнергию или поведенческих стимулов, явное управление спросом (explicit demand response, incentive-based demand response, event-based demand response), предполагающее непосредственное управление нагрузкой потребителя,.
Использование дифференцированных тарифов возможно только при наличии у потребителя интервального счетчика электроэнергии и может включать следующие виды тарифов: тариф, дифференцированный по времени (зонам) суток (time-of-use pricing) — предполагает разделение суток на несколько (два и более) интервалов («зон»), для каждого из которых установлена фиксированная цена на электроэнергию, тариф, изменяющийся в режиме реального времени (real-time pricing) — тариф на электроэнергию зависит от её стоимости в момент потребления и обычно определяется для каждого часа суток, тариф с изменяемым пиком потребления (variable peak pricing) — сочетание двух указанных выше подходов: тариф, дифференцированный по зонам суток, при использовании которого цена для пиковой зоны определяется в зависимости от актуальных условий на рынке, тариф с критическим пиком потребления (critical peak pricing) — если оператор рынка электроэнергии и/или системный оператор ожидают высоких цен на электроэнергию или сложных условий функционирования энергосистемы, то они могут объявить критический пик потребления (например, с 15 до 18 часов в жаркий летний будний день) со значительным увеличением цены на электроэнергию во время такого пика. Длительности пиков и цена на электроэнергию в эти периоды могут быть предопределены заранее или варьироваться в зависимости от потребности в снижении пиковой нагрузки, скидки в периоды критического потребления (critical peak rebates) — если оператор рынка электроэнергии и/или системный оператор ожидают высоких цен на электроэнергию или сложных условий функционирования энергосистемы, то они могут объявить критический пик потребления c предоставлением вознаграждения заранее определённой величины потребителям, снизившим потребление во время такого пика относительно ожидаемого уровня.
Использование поведенческих стимулов для вовлечение потребителей в программы управления спросом получило название поведенческого управления спросом (behavioral demand response). Поведенческое управление спросом использует персонализированную коммуникацию с потребителями, в том числе в режиме, близком к режиму реального времени, с формированием стимулов, основанных на обратной связи, социальных норм, установок по умолчанию, геймификации.
Непосредственное управление нагрузкой потребителя может включать в себя как команды (голосовые, текстовые) на изменение нагрузки оборудования, выполнение которых осуществляется потребителем, так и автоматизированное или автоматическое управление нагрузкой потребителя из диспетчерского центра (системным оператором или организацией-агрегатором).
Виды нагрузок, участвующих в управлении спросом В управлении спросом могут принимать участия самые разные виды оборудования промышленных, сельскохозяйственных, коммерческих и бытовых потребителей. Особенно большим разнообразием в контексте управления спросом отличаются промышленные потребители. Основные возможности участия в управлении спросом для промышленных потребителей связаны со смещением графика потребления на периоды более низких цен, остановом или снижением интенсивности производственного процесса, полным или частичным отключением систем освещения, вентиляции и кондиционирования, а также использованием собственных источников электроэнергии и/или накопителей электроэнергии. также могут быть использованы при управлении спросом.
Оборудование бытовых и коммерческих потребителей также предоставляет возможности для управления спросом, связанные с внедрением новых технологий, таких как «умный дом», источники бесперебойного питания и накопители электроэнергии, объединение устройств в «интернет вещей» и других, позволяющих оперативно и дистанционно управлять потреблением электрооборудования.
Отдельный интерес вызывает ожидаемое в будущем массовое внедрение электромобилей с развитием соответствующей инфраструктуры для обеспечения их зарядки, которая также может быть использована в программах управления спросом на электроэнергию.
Примеры Два металлургических завода в Бельгии: один, принадлежащий ArcelorMittal, второй — компании Aperam (выделена из ArcelorMittal в 2011 г.) участвуют в управлении спросом, предоставляя до 150 МВт объёма разгрузки. Особенности технологического цикла предприятий не позволяли им удовлетворять требования, предъявляемые к участию в управлении спросом в Бельгии. Решением стало включение регулировочных способностей этих заводов в портфолио агрегатора REstore, включающее множество промышленных предприятий различных собственников. В случае недоступности ресурса металлургических заводов во время события управления спросом он может быть заменён регулировочными способностями других предприятий.