에너지 수요 관리

Energy demand management

수요측 관리(DSM) 또는 수요측 대응(DSR)[1]이라고도 하는 에너지 수요 관리는 교육을 통한 금전적 인센티브[2] 및 행동 변화와 같은 다양한 방법을 통해 에너지 수요의 수정이다.

일반적으로 수요측 관리의 목표는 피크 시간대에 소비자에게 에너지 사용을 줄이도록 유도하거나 에너지 사용 시간을 야간 및 [3]주말과 같은 오프 피크 시간으로 전환하는 것이다.피크 수요 관리는 총 에너지 소비를 반드시 감소시키는 것은 아니지만 피크 수요를 충족시키기 위해 네트워크 및/또는 발전소에 대한 투자 필요성을 줄일 수 있을 것으로 예상됩니다.예를 들어, 비수기 시간대에 에너지를 저장하고 피크 시간대에 에너지를 방출하기 [4]위해 에너지 저장 장치를 사용하는 것이 있습니다.

DSM에 대한 새로운 적용은 특히 에너지 수요의 시기와 규모가 재생 가능 발전과 일치하지 않을 때, 풍력과 태양열 장치에서 간헐적으로 발생하는 발전의 균형을 그리드 운영자가 조정할 수 있도록 지원하는 것이다.최대 수요 기간 동안 가동되는 발전기는 화석 연료 단위인 경우가 많다.사용을 최소화함으로써 이산화탄소 및 기타 오염물질의 [5][6]배출을 줄일 수 있습니다.

미국 전력 산업은 원래 소비 전력의 형태든, 전기를 생산하기 위해 사용되는 화석 연료든, 외국의 에너지 수입에 크게 의존했다.1970년대 에너지 위기 당시 연방정부는 해외 석유에 대한 의존도를 줄이고 에너지 효율과 대체 에너지원을 촉진하기 위해 공공사업규제정책법(PURPA)을 통과시켰다.이 법은 전력회사가 독립 전력 생산업체로부터 가능한 한 저렴한 전력을 공급받을 수 밖에 없게 했고, 이는 다시 재생 에너지를 촉진하고 전력회사가 필요한 전력량을 줄이도록 장려함으로써 에너지 효율과 수요 관리를 [7]위한 안건을 추진하였다.

DSM이라는 용어는 1973년 에너지 위기와 1979년 에너지 [8]위기 이후 만들어졌다.많은 나라의 정부는 수요 관리를 위한 다양한 프로그램의 수행을 의무화했다.캘리포니아와 위스콘신에서 유사한 조치가 선행된 1978년 미국의 국가 에너지 보존 정책법이 그 초기 사례이다.수요측 관리는 1980년대에 [9]전력연구소(EPRI)에 의해 공개적으로 도입되었다.오늘날, DSM 기술은 정보통신 기술과 전력 시스템의 통합, 즉 통합 수요측 관리(IDSM)와 같은 새로운 용어로 인해 [citation needed]점점 더 실현 가능해지고 있다.

작동

전력 사용량은 현재의 날씨 패턴에 따라 단기 및 중간 시간대에 크게 달라질 수 있습니다.일반적으로 도매 전력 시스템은 추가 발전 이하를 파견하여 수요 변화에 대응합니다.단, 피크시에는 일반적으로 효율이 낮은("피킹") 소스에 의해 추가 발전량이 공급됩니다.유감스럽게도, 이러한 "피킹" 소스를 사용하는 즉각적인 재정 및 환경 비용은 소매 가격 시스템에 반드시 반영되지 않습니다.또한 수요(수요의 탄력성)를 변경함으로써 가격 신호에 적응할 수 있는 전기 소비자의 능력이나 의지는 특히 짧은 기간에 걸쳐 낮을 수 있다.많은 시장에서 소비자(특히 소매 고객)는 실시간 가격 책정에 전혀 직면하지 않고 평균 연간 비용 또는 기타 구성 [citation needed]가격을 기준으로 지불한다.

에너지 수요 관리 활동은 전력 수요와 공급을 인식된 최적치에 가깝게 만들고, 전력 수요 감소에 대한 최종 사용자의 이익을 제공하는 데 도움을 줍니다.현대 시스템에서는 수요자 관리에 대한 통합 접근 방식이 점점 더 보편화되고 있습니다.IDSM은 시스템 상태에 따라 자동으로 최종 사용 시스템에 신호를 전송하여 부하를 줄입니다.이를 통해 수요를 매우 정확하게 조정하여 항상 공급과 일치하도록 보장하고 유틸리티에 대한 자본 지출을 줄일 수 있습니다.중요한 시스템 조건은 수요 [citation needed]증가를 방지하기 위해 수요를 상향 조정하거나 하향 조정해야 하는 기간 동안 피크 시간 또는 가변 재생 에너지 수준이 있는 지역이 될 수 있다.

일반적으로 수요에 대한 조정은 다양한 방법으로 발생할 수 있습니다. 예를 들어 저녁 및 낮 시간대의 영구적인 차이 요금 또는 때때로 높은 가격의 사용 일수, 홈 에리어 네트워크를 통해 달성되는 행동 변화, 원격 제어된 에어컨 또는 영구 부하를 통한 자동 제어 등입니다.에너지 효율이 뛰어난 [citation needed]어플라이언스에 의한 디멘션.

논리적 기초

모든 상품에 대한 수요는 시장 참여자와 정부의 조치(규제 및 과세)에 의해 변경될 수 있다.에너지 수요 관리는 에너지 수요에 영향을 미치는 행동을 암시합니다.DSM은 원래 전기 분야에서 채택되었지만, 오늘날에는 수도와 가스 [citation needed]등 공공 시설에도 널리 사용되고 있습니다.

에너지 수요를 줄이는 것은 현대 산업 역사의 대부분 동안 에너지 공급자와 정부 모두 해왔던 것과 반대되는 것이다.다양한 에너지 형태의 실질 가격은 대부분의 산업 시대 동안 규모와 기술의 경제로 인해 하락해 왔지만, 미래에 대한 기대는 정반대이다.이전에는 보다 풍부하고 저렴한 에너지원을 기대할 수 있거나 공급업체가 과잉 용량을 설치하여 [citation needed]소비 증가에 따른 수익성을 높일 수 있었기 때문에 에너지 사용을 촉진하는 것이 무리는 아니었다.

중앙 계획 경제에서는 에너지 보조금이 주요 경제 개발 도구 중 하나였다.일부 국가에서는 에너지 공급 산업에 대한 보조금이 여전히 일반적이다.[citation needed]

역사적 상황과 달리 에너지 가격과 가용성은 악화될 것으로 예상된다.정부 및 기타 공공기관은 에너지 공급원 자체는 아니더라도 에너지 [citation needed]소비 효율을 높이는 에너지 수요 대책을 채택하는 경향이 있습니다.

종류들

  • 에너지 효율:동일한 작업을 수행하기 위해 더 적은 전력을 사용합니다.여기에는 온수기, 냉장고, 세탁기 [10]등 보다 효율적인 부하집약형 기기를 사용함으로써 수요가 영구적으로 감소합니다.
  • 요구 응답:수요를 감소, 평탄화 또는 전환하기 위한 대응적 또는 예방적 방법.지금까지 수요 대응 프로그램은 높은 발전 용량 구축 비용을 지연시키기 위해 피크 감소에 초점을 맞춰 왔습니다.그러나 수요 대응 프로그램은 현재 가변 재생 [11]에너지 통합을 돕기 위해 순 부하 형태(부하 - 태양광 및 풍력 발전)를 변경하는 데 도움을 줄 것으로 보인다.수요 대응에는 최종 사용자 고객의 전력 소비 패턴에 대한 모든 의도적인 변경이 포함됩니다.이러한 변경은 타이밍, 순간적인 수요 수준 또는 총 전력 [12]소비량을 변경하기 위한 것입니다.수요 응답이란 전기 시스템 내의 특정 조건(피크 시간대의 네트워크 폭주나 고가격 등)[13]에 따라 전기 미터기 고객 측에서 취할 수 있는 광범위한 조치를 말합니다.
  • 동적 수요:어플라이언스 동작 사이클을 몇 초 앞당기거나 지연하여 부하 세트의 다양성 계수를 높입니다.개념에서는 전력 그리드의 역률 및 자체 제어 파라미터를 감시함으로써 개별의 간헐적인 부하가 최적의 순간에 켜지거나 꺼지고 전체 시스템 부하와 발전 부하 간의 균형을 유지하여 중요한 전력 불일치를 줄일 수 있습니다.이 스위칭은 어플라이언스의 동작 사이클을 몇 초 앞당기거나 지연시키는 것에 불과하기 때문에 최종 사용자는 알아차릴 수 없습니다.미국에서는 1982년에 전력 시스템 엔지니어 Fred Schweppe에게 [14]이 아이디어에 대한 (지금은 소멸된) 특허가 발행되었습니다.이러한 유형의 동적 수요 제어는 에어컨에 자주 사용됩니다.예를 들어 스마트 기능을 통해캘리포니아의 [15]AC 프로그램.
  • 분산 에너지 자원:분산형 발전(분산형 에너지, 온사이트 발전(OSG) 또는 지역/분산형 에너지)는 분산형 에너지 자원(DER)이라고 불리는 다양한 소규모 그리드 연결 장치에 의해 수행되는 발전 및 저장이다.석탄 화력, 가스 및 원자력 발전소, 수력 발전 댐 및 대규모 태양광 발전소와 같은 기존 발전소는 중앙 집중화되어 있으며, 종종 장거리 송전을 위해 전력 에너지가 필요하다.반면 DER 시스템은 분산형 모듈형 보다 유연한 기술로 용량이 10MW(메가와트) 이하에 불과하지만 서비스 부하에 가까운 위치에 있습니다.이러한 시스템은 여러 세대 및 스토리지 구성 요소로 구성될 수 있습니다. 이 경우 하이브리드 전원 시스템이라고 합니다.DER 시스템은 일반적으로 소형 수력, 바이오매스, 바이오가스, 태양광, 풍력 및 지열을 포함한 재생 에너지원을 사용하며 전력 분배 시스템에 점점 더 중요한 역할을 한다.전기 저장용 그리드 연결 장치는 DER 시스템으로 분류할 수도 있으며 종종 분산 에너지 저장 시스템(DESS)이라고 불립니다.인터페이스를 통해 DER 시스템은 스마트 그리드 내에서 관리 및 조정될 수 있습니다.분산된 생성 및 저장으로 다양한 에너지원에서 에너지를 수집할 수 있으며 환경에 미치는 영향을 줄이고 공급 보안을 개선할 수 있습니다.

규모.

수요측 관리는 크게 국가규모, 효용규모, 지역사회규모, 개별가구규모의 4가지 범주로 분류할 수 있다.

전국 규모

에너지 효율 개선은 가장 중요한 수요 측면 관리 전략 [16]중 하나입니다.효율성 향상은 주택, 건물, 가전, 운송, 기계 등의 법률과 기준을 통해 전국적으로 시행될 수 있습니다.

유틸리티 스케일

피크 수요 시간 동안 전력회사는 대규모 지역의 저장 온수기, 수영장 펌프 및 에어컨을 제어하여 피크 수요를 줄일 수 있습니다.호주와 스위스.일반적인 기술 중 하나는 리플 제어입니다. 고주파 신호(예: 1000Hz)를 일반 전기(50 또는 60Hz)에 중첩하여 장치를 [17]켜거나 끕니다.호주와 같은 서비스 기반 경제에서는 전력 네트워크의 피크 수요가 오후 늦게부터 저녁 일찍(오후 4시부터 오후 8시)에 발생하는 경우가 많습니다.주거용 및 상업용 수요는 이러한 유형의 피크 [18]수요에서 가장 중요한 부분입니다.따라서 전력회사(전기 네트워크 디스트리뷰터)가 가정용 저장온수기, 수영장 펌프 및 에어컨을 관리하는 것은 매우 합리적입니다.

커뮤니티 규모

다른 이름에는 동네, 구 또는 구를 지정할 수 있습니다.지역사회 중앙 난방 시스템은 추운 겨울 지역에 수십 년 동안 존재해 왔습니다.마찬가지로 여름 피크 지역의 피크 수요도 관리해야 합니다.미국 텍사스 및 플로리다, 호주 퀸즐랜드 및 뉴사우스웨일스.수요 측면 관리는 난방 또는 [19][20]냉방에 대한 피크 수요를 줄이기 위해 지역사회 규모로 구현될 수 있습니다.또 다른 측면은 순 제로 에너지 빌딩 또는 [21]커뮤니티를 달성하는 것이다.

지역 사회 차원의 경영 에너지 피크 수요와 법안 더 실행 가능한, 집단 구매력은 협상력, 에너지 효율성에 더 많은 선택권과 소비 에너지 생산의 각기 다른 시점에서 storage,[22] 많은 융통성과 다양성, 예를 들어 때문에 날 시간이 소요되면 보상하기 위해 PV를 사용하거나e. 대상으로 한 실현 가능할 수 있nergy 스토리지

가구 규모

호주 지역에서는 30%(2016년) 이상의 가구가 옥상 광전압 시스템을 보유하고 있다.태양으로부터의 자유 에너지를 사용하여 그리드로부터의 에너지 수입을 줄이는 것은 그들에게 유용합니다.또한 태양광 발전, 에어컨, 배터리 에너지 저장 시스템, 저장 온수기, 건물 성능 및 에너지 효율 [23]측정 등의 체계적인 접근법을 고려할 때 수요 측면 관리가 도움이 될 수 있다.

퀸즐랜드, 호주

호주 퀸즐랜드 주에 있는 유틸리티 회사들은 온수기, 수영장 펌프 등을 제어하기 위해 에어컨과 같은 특정 가전제품이나 가정용 계량기에 장착되는 장치를 가지고 있습니다.이러한 장치를 통해 에너지 회사는 피크 시간대에 이러한 항목을 원격으로 사용할 수 있습니다.또한 에너지 사용 품목의 효율성을 개선하고 에너지 회사가 [24]생산 비용이 적게 드는 비수기 시간대에 전기를 사용하는 소비자에게 재정적 인센티브를 제공하는 방안도 포함되어 있다.

또 다른 예로는 수요측 관리를 통해 남동부 퀸즐랜드 가구는 옥상 광전압 시스템의 전기를 사용하여 [25]물을 데울 수 있다.

캐나다 토론토

2008년 온타리오의 독점 에너지 배급사인 토론토 하이드로는 4만 명 이상의 사람들이 에너지 회사가 수요 급증을 상쇄하기 위해 사용하는 에어컨에 원격 장치를 설치하기로 서명했습니다.타냐 브룩뮬러 대변인은 이 프로그램이 비상 상황에서 [26]수요를 40메가와트 줄일 수 있다고 말한다.

캘리포니아, 미국

캘리포니아에는 상업 및 산업용 고객뿐만 아니라 주거용 소비자를 위한 자동화된 중요 피크 가격 수요 대응 프로그램, 에너지 효율 리베이트, 비이벤트 기반 사용 시간 가격, 특수 전기차 충전 요금 및 분산 스토리지를 포함한 여러 수요 측면 관리 프로그램이 있습니다.이들 프로그램 중 일부는 도매 전력시장에 추가돼 시스템 운영자가 파견할 수 있는 "공급측" 자원으로 입찰될 예정이다.2020년까지 재생 가능 발전 수준이 33%에 근접함에 따라 주정부의 수요 측면 관리가 더욱 중요해질 것이며,[citation needed] 장기적으로 이 수준을 넘어 증가할 것으로 예상된다.

인디애나, 미국

그 알코아 워릭 운전 미소라에서 에너지, 회전하고 예비 배터리 및 규제 서비스의 관점에서 수요 대응을 제공하고 있음을 의미하는 자격을 갖춘 수요 대응 자원으로 참여하고 있다.[27][28]

브라질

Demand-side 관리 전기 시스템 화력 발전소에 기초하거나 재생 에너지, 수력 전기, 두드러진다 시스템에지만 적용할 수 있브라질, 예를 들어에서 보완 서멀 세대와 함께.

브라질의 경우, 수력 발전의 세대에도 불구하고 전체의 80%로 세대가 시스템에 필요한 실질적인 균형을 이루기 위해 해당하는 경우는 에너지 수력 발전소에서 발생되는 최대 수요 아래의 소비를 공급한다.피크 세대 화석 연료 발전소의 사용에 의해 제공됩니다.2008년에, 브라질 소비자들 보완적 열전기 전환 이전에 프로그램되어 있지 않기 위해 U$ 1billion[29]보다 더 지불했습니다.

비록 식물의 옆자리에 앉아 만석 브라질 소비자 모든 투자 에너지를 제공하기 위한 지급하고 있다.때만 이 식물들 에너지를 생성한 대부분의 화석 연료 열 식물 들어, 소비자들이"연료"과 다른 운전 비용을 후원한다.단위당 에너지, 더 열 식물에서 수력 발전보다 비싸다.사람은 브라질의 열전의 식물들 몇, 그래서 그들이 훨씬 더 수력 발전소보다 오염시킨다 천연 가스를 사용합니다.전력은 피크 수요에 부응하기를 만들고 있게 높은 비용 — 둘 다 투자와 운영비 —고 공해를 가진 중요한 환경 손실 및 잠재적 재정적, 사회적 책임을 위해 인터넷 이용.로 수요 측면의 관리 도입할 수 있음 그러므로, 현재의 시스템을 확대와 작전 효율적이지 않아요.에너지 관세율 감소 것은 소비자들에게 전달된다 이러한 비효율성의 결과는 상승한 것이다.[표창 필요한]

때문에 전기 에너지와 거의 즉각적으로 소비되는 생성됩니다 더욱이, 송신선 및 유통망을 모든 시설, 정점에서 소비되어 있다.그non-peak 기간 동안 능력을 최대한 활용되지 않다.[표창 필요한]

피크 소비의 감소는 브라질 시스템과 같은 다양한 방법으로 전기 시스템의 효율성에 도움이 될 수 있다. 즉, 유통 및 전송 네트워크에 대한 새로운 투자를 연기하고 피크 기간 동안 보완적인 화력 운영의 필요성을 감소시킴으로써 새로운 p에 대한 투자 비용을 감소시킬 수 있다.온실 가스 [citation needed]배출과 관련된 환경 영향과 피크 시간에만 공급하도록 발전소를 조정한다.

문제들

일부 사람들은 수요측 관리가 종종 소비자들에게는 더 높은 공공요금과 더 적은 이익을 [30]초래했기 때문에 비효율적이었다고 주장한다.

수요측 관리의 주요 목표 중 하나는 그 당시의 실제 공공요금에 기초하여 소비자에게 요금을 부과할 수 있도록 하는 것이다.만약 소비자들이 비수기 시간대에 전기를 사용하는 것에 대해 요금을 덜 받고 피크 시간대에 전기를 더 많이 청구할 수 있다면, 공급과 수요는 이론적으로 소비자들이 피크 시간대에 전기를 덜 사용하도록 장려할 것이고, 따라서 수요 측면 [citation needed]관리의 주요 목표를 달성할 것이다.

「 」를 참조해 주세요.

메모들

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