Юго-Западный государственный университет
Негосударственная автономная некоммерческая организация высшего образования «Институт мировых цивилизаций»
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Мировая практика управления спросом на электроэнергию
Нехороших И.Н. -- канд. экон. наук, доцент,
Добринова Т.В. -- канд. экон. наук, доцент,
Анисимов А.Ю. -- канд. экон. наук, доцент,
Жагловская А.В. -- канд. экон. наук, доцент
Аннотация
рынок электроэнергетический рыночный ценообразование
В статье исследуется сложившаяся мировая практика управления спросом на электроэнергию, которая позволяет не только уменьшить расходы потребителей, но и способствует её удешевлению на оптовом рынке, повышению надёжности энергосистемы, снижению потребности в дополнительных генерирующих мощностях и, соответственно, сокращению уровня выбросов двуокиси углерода. Разработана комплексная стратегия развития российского электроэнергетического комплекса на основе рыночных принципов в части реализации современных концепций управления спросом в электроэнергетике, осуществления совершенствования структуры отрасли и расширения состава её субъектов, создания механизма для определения рыночных индикаторов, учитывающих принятую на оптовом рынке узловую модель ценообразования. В настоящее время интерес к управлению спросом значительно вырос во всем мире, особенно в странах, переживших энергетический кризис и стремящихся удовлетворить спрос на электроэнергию не за счёт строительства дорогостоящих генерирующих мощностей и сетевой инфраструктуры, а используя эффективные рыночные механизмы. 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.
Ключевые слова: управление спросом, электроэнергия, агрегат нагрузки, потребители, цена, оптовый рынок
Annotation
World practice of managing electricity demand
I.N. Nekhoroshikh - Associate Professor, T.V. Dobrinova - Associate Professor
South-Western State University, 94 50 Let Oktyabrya, Kursk 305040, Russia A.Yu. Anisimov - Associate Professor
Autonomous Non-Commercial Organization of Higher Education «Institute of World Civilizations», 1/2 Leninskiy Prospekt, Moscow 119049, Russia A.V. Zhaglovskaya - Associate Professor
National University of Science and Technology «MISiS», 4 Leninskiy Prospekt, Moscow 119049, Russia
The article explores the complex world practice of managing the demand for electricity, which allows not only to reduce consumer spending, but also to increase economic efficiency, reduce the demand for power systems, and reduce the need for additional generating capacity and resources. accordingly, a reduction in carbon dioxide emissions. The authors of the article argue that the development and implementation of structural elements and the creation of mechanisms for determining market indicators, taking into account the pricing model nodes adopted in the wholesale market. Currently, there is interest in energy crises and the desire to increase the demand for energy resources for the construction of expensive generators of highpower and network infrastructures, and re using effective re-market mechanisms. Reducing the demand for electricity requires less cost for the efficient operation of generating facilities. Reducing electricity consumption can lead to lower electricity prices.
Keywords: demand management, electric power, load aggregate, consumers, price, wholesale market
Введение
Одним из фундаментальных ограничений традиционных рынков электроэнергии является неэластичность спроса - потребление электроэнергии практически не зависит от цен на рынке. В этих условиях активной стороной, определяющей конечную стоимость продукции, являются производители электроэнергии. При этом потребители, в том числе имеющие собственные генерирующие объекты, обладают значительным потенциалом изменения потребления в ответ на изменение условий на рынке, использование которого могло бы влиять на цены на электроэнергию, повысить конкуренцию на рынке, снизить необходимость строительства избыточных генерирующих и сетевых мощностей. Актуальность исследования заключается в том, что проблемы управления спросом на электрическую энергию и регулирования графиков электрической нагрузки являются объектами интереса энергетических компаний разных стран мира, так как позволяют оказывать воздействие на приемлемость режимов систем электроснабжения.
Цель исследования состоит в обосновании концепции и изучении методологии управления спросом на электроэнергию и разработке мероприятий по её совершенствованию.
Материал и методы исследования
Теоретической и методологической основой исследования являются научные положения отечественных и зарубежных учёных в области электроэнергетике, представленные в монографиях, научно-исследовательских отчётах, научных публикациях и диссертационных исследованиях по данной проблематике. В качестве инструментария исследования использованы исторический, диалектический, системный, экономико-математический, абстрактно-логический, монографический методы, методы экономических сравнений и статистических наблюдений.
Результаты исследования и их обсуждение
Развитие телекоммуникаций, широкое распространение систем автоматизации и автоматики, а также эволюция развитых рынков электроэнергии привели к появлению концепции управления спросом, предполагающей повышение эластичности спроса путем целенаправленного воздействия на оборудование потребителей при возникновении соответствующих экономических или технологических условий.
Особые свойства электроэнергии как товара (одновременность производства и потребления, невозможность создания складских запасов или замены другим товаром) привели к тому, что исторически потребители не имели практической возможности влиять на баланс спроса и предложения, а, следовательно, и на цены на рынке. Потребители электроэнергии не уменьшают потребление при росте цены на электроэнергию. В условиях такой неэластичности спроса активной стороной, полностью определяющей цену электроэнергии, выступают производители [1-3].
Новые тенденции в электроэнергетике, появление цифровых интервальных счётчиков электроэнергии, развитие телекоммуникаций и «интеллектуальных сетей» (Smart Grid) предопределили возможность повышения эластичности потребления и привели к появлению концепции « ре управление спросом» (Demand Response - DR) [1, C. 21].
Управление спросом позволяет не только уменьшить расходы потребителей на электроэнергию, но и способствует её удешевлению на оптовом рынке, повышению надежности энергосистемы, снижению потребности в дополнительных генерирующих мощностях и соответственно сокращению уровня выбросов двуокиси углерода [2, C. 140]. В настоящее время интерес к управлению спросом значительно вырос во всем мире, особенно в странах, переживших энергетический кризис и стремящихся удовлетворить спрос на электроэнергию не за счет строительства дорогостоящих генерирующих мощностей и сетевой инфраструктуры, а используя эффективные рыночные механизмы.
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.
Участие потребителей в технологиях управления спросом позволяет получить экономический эффект (получение платы за оказание услуг) не только им самим, но и всем участникам рынка за счет снижения выработки дорогостоящей электроэнергии низкоэффективными генерирующими мощностями.
Участие в управлении спросом мелких предприятий и бытовых потребителей может включать смещение времени обогрева и кондиционирования воздуха в помещениях с периодов пиковых цен на внепиковые, подзарядку или разрядку электромобилей в периоды цен, привлекательных для потребителей, или изменение времени использования бытовой техники.
Снижение потребления электроэнергии также может осуществляться за счет использования локальных источников энергоснабжения потребителя (в том числе резервных генерирующих объектов, накопителей энергии и др.), регулирования интенсивности работы двигателей насосно-перекачиваю- щихсистем.
Управление спросом может принимать различные формы в зависимости от объемов и режима потребления. Поставщики услуг по управлению спросом конкурируют друг с другом с тем, чтобы предлагать самый высокий уровень услуг, и потребители должны иметь возможность выбирать предложения услуг, которые им лучше всего подходят.
Некоторые поставщики услуг по управлению спросом являются агрегаторами управления спросом: они заключают контракты напрямую с потребителями, а затем объединяют действия нескольких потребителей по управлению спросом в рамках одного пула с целью его продажи на рынке электроэнергии или другим участникам энергосистемы. В некоторых странах агрегаторы управления спросом являются независимыми участниками рынка (они не являются ни поставщиками услуг, ни партнерами сторон, ответственных за поддержание баланса энергосистемы, или поставщиков услуг). Участие в программах управления спросом может осуществляться как самостоятельно потребителями (преимущественно для потребителей с большим объемом потребления электроэнергии), так и с помощью поставщиков услуг по управлению спросом которые являются агентами и несут ответственность за деятельность по управлению спросом от имени потребителей электроэнергии на оптовых рынках. Поставщики услуг по управлению спросом определяют возможности участия в управлении спросом для потребителей, устанавливают необходимое оборудование, внедряют операционные процесы. [3, С. 53]. Так, например, для участия в экономической программе управления спросом на северо восточном американском рынке электроэнергии PJM Interconnection (далее - PJM) все местоположения участников в рамках одного пула агрегированной нагрузки должны иметь одного и того же оператора распределительных сетей и энергоснабжающее предприятие (рис. 1).
При этом общая объединенная нагрузка должна быть не менее 100 кВт, и лишь одна точка присоединения к сети может иметь нагрузку, равную или превышающую 100 кВт. Число точек присоединения в пуле нагрузки при этом не ограничено [4].
Рис. 1 Участие в экономическом DR на рынке PJM по размеру потребителей [Participation in economic DR in the PJM market by size of consumers]
Кроме того, в дополнение к обычным источникам управления спросом в штате Калифорния в США было принято решение о возможности участия ресурсов распределенного производства электроэнергии (Distributed Energy Resources - распределённые энергетические ресурсы) за счет использования агрегаторов нагрузки California Independent System Operator (CAISO - Калифорнийский независимый системный оператор) в оптовом рынке электроэнергии штата. Компании, включая коммунальные энергокомпании, смогут покупать и объединять в один общий пул электроэнергию, вырабатываемую с помощью панелей солнечных батарей, электрических батарей и электромобилей, находящихся в собственности бытовых потребителей и коммерческих энергосистем. Они также смогут использовать ресурсы управления спросом, чтобы создавать исходный объем мощности, который затем может быть продан на рынке. Как правило, объем нагрузки таких источников не превышает 500 кВт, что является требованием для продажи мощности на рынке CAISO. При правильном агрегировании нагрузки эти ресурсы смогут предложить энергосистеме ряд существенных преимуществ, а системный оператор CAISO станет первым оператором энергорынка в мире, который будет закупать электроэнергию и мощность, предоставляемые агрегированными распределенными энергоресурсами [5, С. 328].
Потребители и агрегаторы управления спросом могут принимать участие в деятельности рынков электроэнергии, мощности и системных услуг Сегодня участие ресурсов DR в деятельности рынков разных странах мира зависит от уровня развития этих рынков, возможности доступа на них таких ресурсов и наличия соответствующих правил, регулирующих участие в них ресурсов DR.
Так, например, в США (на рынках PJM, MISO Компания The Midcontinental Independent System Operator (далее -- MISO) является региональным системным оператором и отвечает за функционирование оптового рынка электроэнергии, мощности и системных услуг на части или всей территории 15 штатов США и провинции Манитоба в Канаде. и CAISO) ресурсы DR активно участвуют в рынках электроэнергии, мощности и системных услуг (табл. 1).
В Великобритании в операционной зоне системного оператора National Grid ресурсы DR имеют возможность участвовать в рынке системных услуг и недавно запущенном рынке мощности. Как и в США, к ним относятся предприятия и организации с большим уровнем энергопотребления, имеющие возможность снизить уровень нагрузки на энергосистему или быть отключенными на некоторое время, а также совокупность большого числа конечных потребителей с низким уровнем нагрузки, которые могут участвовать в рынке за счет использования агрегаторов нагрузки [6, С. 8].
Управление спросом подразделяется на две категории:
- экономическое управление спросом используется с тем, чтобы стимулировать потребителей снизить уровень их потребления, когда эффект для рынка больше, чем выгода от использования электроэнергии такими потребителями;
- противоаварийное управление спросом применяется с тем, чтобы избежать непредвиденных перерывов в энергоснабжении в периоды ограниченного предложения электроэнергии.
Так, например, на американском рынке PJM экономическое управление спросом является добровольным обязательством снижения нагрузки на рынке электроэнергии, когда рыночная цена на электроэнергию на оптовом рынке «на сутки вперед» или в режиме реального времени превышает розничную ставку за электроэнергию для потребителя. Предоставление твердого обязательства по снижению энергопотребления в определенном объеме не является необходимым.
При участии в противоаварийном управлении спросом снижение нагрузки или потребление электроэнергии в ограниченном объеме в условиях, когда системному оператору необходимо поддерживать надежность энергосистемы при недостаточном предложении энергоресурсов или в аварийных ситуациях, является обязательным.