수요 대응

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시리즈의 일부
전력 공학
전력 변환
전력 인프라
전력 시스템 구성 요소
수요 응답 스위치를 사용하여 피크 수요를 줄이는 의류 건조기
일별 부하 다이어그램. 파란색은 실제 부하 사용량을 나타내고 녹색은 이상적인 부하를 나타냅니다.

수요 대응은 전력 수요와 공급 장치를 보다 잘 일치시키기 위해 전력 유틸리티 고객의 전력 소비량을 변화시키는 것입니다.최근까지[clarify] 전력 에너지를 쉽게 저장할 수 없었기 때문에 전력회사는 전통적으로 발전소의 생산 속도를 조절하거나 발전 장치를 온라인 또는 오프라인으로 전환하거나 다른 전력회사에서 전력을 수입함으로써 수요와 공급을 맞춰왔다.일부 발전 장치는 최대 출력에 도달하는 데 오랜 시간이 걸릴 수 있고, 일부 장치는 작동 비용이 매우 많이 들 수 있으며, 때로는 사용 가능한 모든 발전소의 용량보다 수요가 더 클 수 있기 때문에 공급 측면에서 달성할 수 있는 것에는 한계가 있다.수요 대응은 공급을 조절하는 것이 아니라 전력 수요를 조절하는 것이다.

전력회사는 하루 중 특정 시간대에 전력이 더 저렴한 단순한 오프피크 측정과 명시적인 요청이나 가격 변동을 고객에게 전달할 수 있는 스마트 측정 등 다양한 방법으로 수요 요청을 고객에게 전달할 수 있습니다.

고객은 대량의 전력을 필요로 하는 일부 작업을 연기함으로써 전력 수요를 조정하거나 전기 요금을 더 많이 지불하기로 결정할 수 있습니다.일부 고객은 소비량의 일부를 현장 태양 전지판 및 배터리와 같은 대체 소스로 전환할 수 있습니다.

많은 점에서 수요 대응은 단순히 전력 공급을 위한 기술 지원 경제 배급 시스템이라고 할 수 있다.수요 대응에 있어서 자발적인 배급은 가격 인센티브를 통해 이루어지며, 피크 시간대에 전력 소비를 줄이는 대가로 순단위 가격을 낮춥니다.직접적인 의미는 피크 시간 동안 사용량(부하)을 줄이지 않는 전력 용량의 사용자가 직접 또는 일반 요금에 포함시킨 "급등" 단가를 지불할 것이라는 것이다.

고용된 경우, 비자발적 배급은 최대 부하 기간 동안 정전을 통해 달성될 것이다.실질적으로, 인센티브를 통한 자발적인 배급이 총 전력 공급량에 맞춰 부하를 적절히 줄이지 못할 경우, 여름 폭염과 겨울 깊은 동파는 소비자와 기업에 계획된 정전으로 특징지을 수 있다.

배경

2011년 연방 에너지 규제 위원회에 따르면, 수요 응답(DR)은 다음과 같이 정의되었다. "시간 경과에 따른 전력 가격 변동 또는 도매 가격이 높을 때 전력 사용을 낮추도록 설계된 인센티브 지급에 대한 최종 사용 고객의 일반적인 소비 패턴으로부터의 변화.DR에는 소비 패턴의 [1]의도적인 수정이 포함되어 있어 고객이 시기, 순간 수요 수준 또는 총 전력 [2]소비량을 변경하도록 유도합니다.2013년에는 수요 대응 프로그램이 소비자의 선호도와 [3]라이프스타일에 따라 전력 소비를 줄이거나 온피크 시간대에서 오프피크 시간대로 전환하도록 설계될 것으로 예상되었다.2016년 수요 대응은 "피크 시간대의 네트워크 혼잡이나 높은 가격 [4]등 전기 시스템 내의 특정 조건에 대응하여 미터기 고객 측에서 취할 수 있는 광범위한 조치"로 정의되었다.2010년에 수요 대응은 피크 수요를 줄이거나 시스템 비상 사태를 피하기 위해 설계된 수요 감소로 정의되었다.피크 및 간헐적 수요 급증을 충족하기 위해 발전 기능을 추가하는 것보다 더 비용 효율적인 대안이 될 수 있습니다.DR의 기본 목표는 가격 신호에 따라 소비량을 수정하는 데 고객을 적극적으로 참여시키는 것입니다.목표는 소비자 가격 신호나 통제를 통해 공급 기대치를 반영하고 가격 [5]대비 소비의 동적 변화를 가능하게 하는 것이다.

전력망에서 DR은 공급 상황에 대응하여 고객의 전력 소비를 관리하는 동적 수요 메커니즘과 유사합니다. 예를 들어, 전력 고객이 중요한 시기에 소비량을 [6]줄이거나 시장 가격에 대응하도록 하는 것입니다.차이점은 수요 응답 메커니즘은 차단하라는 명시적인 요청에 응답하는 반면, 동적 수요 장치는 그리드 내의 스트레스가 감지되면 수동적으로 차단된다는 것입니다.수요 대응에는 실제로 사용되는 전력을 줄이거나 [7]배전망에 병렬로 연결되거나 연결되지 않을 수 있는 현장 발전의 시작을 수반할 수 있다.이는 에너지 효율과는 상당히 다른 개념입니다. 즉, 동일한 작업을 지속적으로 수행하거나 작업을 수행할 때마다 더 적은 전력을 사용합니다.동시에 수요 대응은 스마트 에너지 수요의 구성요소이며, 여기에는 에너지 효율, 가정 및 건물 에너지 관리, 분산 재생 가능 자원 및 전기차 [8][9]충전도 포함된다.

현재의 수요 대응 체제는 주거용 고객뿐만 아니라 크고 작은 상업용 고객들과 함께 구현되며, 종종 전력회사나 시장 가격 조건의 요청에 따라 부하를 줄이는 전용 제어 시스템을 사용하여 구현된다.서비스(조명, 기계, 에어컨)는 중요한 기간 동안 미리 계획된 부하 우선순위 부여 방식에 따라 감소됩니다.부하 분산의 대안은 전력 그리드를 보완하기 위한 현장 발전이다.전력 공급이 빡빡한 상황에서 수요 대응은 피크 가격과 일반적으로 전기 가격 변동성을 크게 줄일 수 있다.

수요 대응은 일반적으로 소비자에게 수요를 감소시켜 전력의 피크 수요를 감소시키기 위해 사용되는 메커니즘을 참조하는 데 사용된다.발전 및 전송 시스템은 일반적으로 피크 수요(및 오류 및 예측하지 못한 사건에 대한 여유)에 대응하도록 크기가 조정되므로 피크 수요를 낮추면 전체 플랜트 및 자본 비용 요구사항이 감소합니다.그러나 발전 용량의 구성에 따라서는 생산량이 많고 수요가 적은 시기에는 수요(부하)를 증가시키기 위해 수요 대응이 사용될 수도 있습니다.따라서 일부 시스템은 에너지 저장소가 수요가 적은 기간과 높은 기간(또는 가격이 낮은 기간과 높은 기간) 사이에 재정 거래를 하도록 장려할 수 있습니다.Bitcoin 마이닝은 컴퓨터 하드웨어 인프라, 소프트웨어 기술 및 전기를 전자 [10]화폐로 변환하는 전기 집약적인 프로세스입니다.Bitcoin 마이닝은 더 저렴한 [11]전력을 소비함으로써 남는 시간 동안 수요를 증가시키기 위해 사용됩니다.

수요 대응에는 비상 수요 대응, 경제 수요 대응 및 보조 서비스 수요 [12]대응의 세 가지 유형이 있다.비상 수요 대응은 공급 부족 기간 동안 비자발적인 서비스 중단을 방지하기 위해 사용된다.경제적 수요 대응은 전기 소비의 생산성이나 편의성이 전기요금보다 더 가치가 없을 때 전기 고객이 소비를 줄일 수 있도록 하기 위해 사용된다.보조 서비스 수요 대응은 전송 그리드의 안전한 운영을 보장하기 위해 필요하고 전통적으로 발전기에 의해 제공되어 온 많은 전문 서비스로 구성됩니다.


전기 요금

수량(Q) - 가격(P) 그래프에 대한 수요 대응 효과 설명.비탄성 수요(D1) 하에서는 매우 높은 가격(P1)이 전기 시장의 경색을 초래할 수 있습니다.
수요 대응 척도를 채택하면 수요의 탄력성이 높아진다(D2).가격이 많이 낮아지면 시장이 형성된다(P2).

수요가 5% 감소하면 2000/2001년 캘리포니아 전기 위기 피크 시간대에 50%의 가격 인하가 발생할 것으로 추정됩니다[13].시장은 또한 공급측으로부터의 오퍼를 의도적으로 철회하는 것에 대해 탄력적으로 반응한다.

대부분의 전력 시스템에서 일부 또는 모든 소비자는 소비 시 생산 비용과 무관하게 단위당 고정 가격을 지불합니다.소비자 가격은 정부나 규제 기관이 정할 수 있으며, 일반적으로 특정 기간(예: 1년) 동안 생산 단위당 평균 비용을 나타낸다.따라서 소비는 단기(예: 시간 단위)의 생산 비용에 민감하지 않다.경제적인 측면에서, 소비자는 실제 생산 가격에 직면하지 않기 때문에 단기간에 전기 사용에 탄력이 없다. 소비자는 단기 생산 비용에 직면하게 된다면 이러한 가격 신호에 대응하여 전기 사용을 변경하는 경향이 있을 것이다.순수 이코노미스트는 이러한 고정 요금제 하에서 서비스를 받는 소비자들이 전기에 대한 이론적인 "통화 옵션"을 부여받았다는 가설을 가정하기 위해 개념을 추정할 수 있지만, 실제로는 다른 사업과 마찬가지로 고객은 단순히 합의된 [14]가격으로 제공되는 것을 구입하고 있을 뿐이다.오전 9시에 10달러짜리 물건을 사는 백화점의 고객은 바닥에 10명의 영업사원이 있는데 오직 한 명만이 서빙을 하고 있는 것을 알 수 있습니다.오후 3시에 같은 10달러짜리 물건을 사서 10명의 영업사원이 모두 점유하고 있는 것을 알 수 있습니다.마찬가지로 오전 9시 백화점 매출비용은 오후 3시 매출비용의 5~10배가 될 수 있지만 오후 3시보다 오전 9시 매출비용을 크게 내지 않음으로써 고객이 10달러짜리 상품에 콜옵션이 있다고 주장하는 것은 억지일 것이다.

거의 모든 전력 시스템에서는 전력 수요가 충족될 때까지 한계비용이 가장 낮은 발전기(가변 생산비용이 가장 낮은 발전기)를 먼저 사용하고 다음으로 저렴한 발전기 등을 사용한다.대부분의 전력 시스템에서 전기 도매 가격은 에너지를 주입하는 가장 높은 비용 발생기의 한계 비용과 동일하며, 이는 수요 수준에 따라 달라집니다.따라서 가격 변동이 심할 수 있다. 예를 들어, 2006년 8월과 9월 온타리오에서 생산자에게 지급된 도매 가격(캐나다 달러)은 MW/h당 318달러 피크에서 MW/[15][16]h당 3.10달러 이상까지 다양했다.일일 수요 주기에 따라 가격이 2배에서 5배 정도 차이가 나는 것은 드문 일이 아니다.마이너스 가격은 생산자가 배전망에 전력을 공급하기 위해 요금을 부과받고 있음을 나타냅니다(실시간 가격을 지불하는 소비자는 실제로 이 기간 동안 전기를 소비하는 것에 대해 리베이트를 받았을 수 있습니다).이는 일반적으로 모든 발전기가 최소 출력 레벨로 가동되는 수준으로 수요가 감소하여 일부 발전기를 정지해야 하는 야간에 발생합니다.마이너스 대가는 이러한 폐쇄를 최소 [17]비용으로 초래하도록 유도하는 것이다.

2006년의 2개의 카네기 멜론 연구에서는, 전력 산업에[18] 대한 수요 대응의 중요성과 PJM 상호접속 지역 전송 기관의 소비자에 대한 실시간 가격 적용에 대해 조사했습니다.이는 180기가와트의 발전 [19]용량을 가진 6500만 명의 미국 고객에게 서비스를 제공하고 있습니다.후자의 조사에 따르면 피크 수요의 작은 변화라도 소비자에게 큰 영향을 미쳐 피크 용량의 추가 비용을 회피할 수 있습니다. 피크 수요의 1% 변화는 시스템 수준에서 3.9%, 수십억 달러를 절감할 수 있습니다.피크 수요(수요의 탄력성에 따라 달성 가능)를 약 10% 줄이면 80억~280억달러의 시스템 절감 효과를 얻을 수 있습니다.

Brattle Group의 Ahmad Faruqui 교장은 토론 문서에서 미국의 피크 전력 수요를 5% 줄이면 이러한 절감 효과를 달성하는 데 필요한 동적 요금 책정 및 통신 비용을 제외하고 20년 동안 약 350억 달러의 비용을 절감할 수 있을 것으로 추정했습니다.s. 순이익은 청구된 350억 달러보다 현저히 적지만,[20] 여전히 상당히 상당할 것이다.캐나다 온타리오에서 독립 전기 시스템 운영자는 2006년 최대 수요가 32시간(시간 중 0.4% 미만) 동안 25,000 메가와트를 초과한 반면, 연간 최대 수요는 27,000 메가와트를 약간 초과했다고 지적했다.따라서 신뢰할 수 있는 확약을 기반으로 피크 수요를 "공유"할 수 있는 능력을 통해 이 주는 건설 용량을 약 2,000 [21]메가와트 줄일 수 있습니다.

전력망 및 피크 수요 대응

북웨일스 Fefestiniog 양수 저장 계획의 상부 저수지(Lyn Stwlan)와 댐

전력망에서 전력 소비와 생산은 항상 균형을 이루어야 한다.심각한 불균형은 그리드의 불안정성이나 심각한 전압 변동을 야기하고 그리드 내에서 고장을 일으킬 수 있다.따라서 총 발전 용량은 일부 오차범위와 우발상황에 대한 허용(예: 피크 수요 기간 동안 발전소가 오프라인 상태임)을 포함한 총 피크 수요에 대응하도록 크기가 조정된다.운영자는 일반적으로 주어진 기간 동안 가장 저렴한 발전 용량(한계 비용 측면)을 사용할 계획이며, 수요가 증가함에 따라 더 비싼 발전소의 추가 용량을 사용할 것이다.대부분의 경우 수요 대응은 피크 수요를 감소시켜 잠재적 장애의 위험을 줄이고, 추가 발전소에 대한 추가 자본 비용 요구사항을 피하고, 더 비싸거나 덜 효율적인 운영 발전소의 사용을 피하는 것을 목표로 한다.발전용량이 고비용의 발전원에서 사용될 경우 전력 소비자는 또한 더 높은 가격을 지불할 것이다.

수요 대응은 또한 높은 공급과 낮은 수요 기간 동안 수요를 증가시키기 위해 사용될 수 있다.일부 유형의 발전소는 최대 용량(원자력 등)에 가깝게 가동되어야 하며, 다른 유형의 발전소는 무시할 수 있는 한계 비용(풍력 및 태양광 등)으로 생산할 수 있다.일반적으로 에너지를 저장할 수 있는 용량이 제한적이기 때문에 수요 대응은 그리드 안정성을 유지하기 위해 이 기간 동안 부하 증가를 시도할 수 있다.예를 들어, 2006년 9월 온타리오 주에서는 전기 가격이 특정 사용자에게 마이너스가 된 단기간도 있었다.양수식 수력발전과 같은 에너지 저장장치는 이후 사용 수요가 적은 기간 동안 부하를 증가시키는 방법입니다.부하를 증가시키기 위해 수요 응답을 사용하는 것은 그다지 흔하지 않지만, 쉽게 사이클다운할 수 없는 대량의 발전 용량이 있는 시스템에서는 필요하거나 효율적일 수 있습니다.

일부 그리드는 실시간은 아니지만 구현하기 쉬운 가격 메커니즘(예: 사용자는 낮에는 더 높은 가격을 지불하고 밤에는 더 낮은 가격을 지불)을 사용하여 덜 까다로운 기술 요구사항으로 수요 대응 메커니즘의 일부 이점을 제공할 수 있다.영국에서는, 전기 난방과 관련된 수요를 야간 오프 피크 시기로 전환하려는 이코노미 7과 유사한 계획이 1970년대부터 운영되고 있다.보다 최근에는 2006년부터 온타리오주는 "스마트 미터" 프로그램을 실시하기 시작했습니다.이 프로그램은 피크 시, 미드 피크 시 및 오프 피크 일정에 따라 가격을 계층화합니다.겨울철에는 온피크가 오전과 초저녁, 미드피크가 정오에서 늦은 오후, 오프피크가 야간으로 정의됩니다.여름에는 온피크와 미드피크가 역전되어 에어컨이 여름 수요의 원동력이 됩니다.2015년 5월 1일 현재, 대부분의 온타리오 전기 유틸리티는 모든 고객을 "스마트 미터" 사용 시간 과금으로 전환했으며, 온 피크 요율은 약 200%이고 중간 피크 요율은 kWh당 오프 피크 요율의 약 150%입니다.

호주에는 저장 온수기, 에어컨 및 수영장 펌프를 제어하는 등 수십 년 동안 전력 공급업자에 의해 전국적으로 시행되어 온 수요 대응 국가 표준(AS/NZS 4755 시리즈)이 있습니다.2016년에는 전기 에너지 저장소(예: 배터리)를 관리하는 방법이 일련의 표준에 추가되었습니다.

부하 분산

부하 손실이 발생하면(발전 용량이 부하를 밑돌 경우), 전력회사는 대상 정전, 롤링 정전 또는 특정 고사용 산업 소비자와의 계약을 통해 시스템 전체의 피크 [22]수요 시간에 장비를 끄도록 서비스 영역에 부하 감소를 부과할 수 있다.

부하를 줄이기 위한 인센티브

에너지 소비자는 수요 대응 프로바이더의 요청에 대응하기 위해 약간의 인센티브가 필요합니다.수요 대응 인센티브는 공식 또는 비공식일 수 있습니다.예를 들어, 전력회사는 전기 가격의 단기적 인상을 전가함으로써 관세 기반 인센티브를 창출하거나, 또는 폭염 기간 동안 선택된 고량 사용자에 대해 의무적인 감면을 부과할 수 있으며, 이러한 사용자는 참여에 대해 보상을 받을 수 있다.다른 사용자는 수요가 [23]많은 기간(때로는 [21]네가와트라고도 함) 동안 전력을 줄이겠다는 확고한 약속에 따라 리베이트 또는 기타 인센티브를 받을 수 있다.

상업용 및 산업용 전력 사용자는 전력회사의 요청 없이 자신에게 부하 감소를 부과할 수 있다.일부 기업은 자체 전력을 생산하고 전력망에서 전력을 구매하지 않기 위해 에너지 생산 능력 범위 내에서 유지하려고 합니다.일부 전력회사는 고객이 가장 많이 사용하는 순간 또는 피크 수요를 기준으로 해당 달의 전력 비용을 설정하는 상용 요금 구조를 가지고 있습니다.이를 통해 사용자는 에너지 수요 관리로 알려진 에너지 수요를 안정시킬 수 있으며, 이는 때때로 일시적으로 서비스를 줄여야 합니다.

스마트 미터링은 수요 기간 내내 고정 요금제가 아닌 모든 유형의 사용자에게 실시간 가격을 제공하기 위해 일부 관할구역에서 구현되었다.이 응용 프로그램에서 사용자는 수요가 많고 가격이 비싼 기간 동안 사용을 줄이도록 직접적인 동기를 부여받습니다.많은 사용자가 다양한 시기에 효과적으로 수요를 줄일 수 없거나 피크 가격이 단기간에 수요 변화를 유도하는 데 필요한 수준보다 낮을 수 있다(사용자는 가격 민감도가 낮거나 수요의 탄력성이 낮다.자동화된 제어 시스템이 존재하며, 이러한 시스템은 효과적이기는 하지만 일부 애플리케이션에서는 실행하기에 너무 비쌀 수 있습니다.

스마트 그리드 애플리케이션

전기 자동차와 결합된 주택 내 전기 장치의 수요 응답에 대한 동영상.스마트 그리드의 일부입니다.

스마트 그리드 애플리케이션은 전력 생산자와 소비자가 서로 통신하고 전력 [9][24]생산 및 소비 방법에 대한 결정과 시기를 결정하는 능력을 향상시킨다.이 새로운 테크놀로지에 의해, 고객은 부하 삭감을 요구하는 이벤트 베이스의 수요 대응으로부터, 부하를 제어하기 위한 인센티브를 항상 얻을 수 있는 24시간 365일 대응의 수요 대응으로 이행할 수 있게 됩니다.이러한 왕복 대화는 수요 대응의 기회를 증가시키지만, 고객은 여전히 경제적 인센티브의 영향을 크게 받고 있으며, 자산에 대한 완전한 통제권을 유틸리티 [25]회사에 넘기는 것을 꺼리고 있습니다.

스마트 그리드 애플리케이션의 장점 중 하나는 시간 기반 가격입니다.소비전력(kWh)과 피크부하에 대해 기존에는 고정요금을 지불하고 요구했던 고객은 문턱값을 설정하고 사용량을 조정하여 가격변동을 이용할 수 있습니다.이를 위해서는 기기 및 기기를 제어하기 위한 에너지 관리 시스템을 사용해야 하며 규모의 경제를 수반할 수 있습니다.또 다른 장점은 주로 세대를 가진 대규모 고객에게 피크 부하를 절약하고 kWh 및 kW/월 비용뿐만 아니라 에너지 시장에서 절약한 금액을 교환할 수 있는 방식으로 부하를 면밀하게 감시, 전환 및 균형 조정할 수 있다는 것입니다.다시 말하지만, 여기에는 정교한 에너지 관리 시스템, 인센티브 및 실행 가능한 무역 시장이 포함됩니다.

스마트 그리드 애플리케이션은 생산자와 소비자에게 실시간 데이터를 제공함으로써 수요 대응 기회를 증가시키지만, 경제적 및 환경적 인센티브는 여전히 이러한 관행의 원동력이다.

미래 스마트 그리드에서 가장 중요한 수요 대응 수단 중 하나는 전기 자동차이다.전기 시스템의 새로운 불확실성 원천이기도 한 이 새로운 에너지원의 집적은 스마트 그리드의 안정성과 품질을 보존하는 데 매우 중요하므로, 전기 자동차 주차장은 수요 대응 집계 [26]주체로 간주할 수 있다.

간헐적 재생 에너지 분산 자원 신청

현대 전력망은 재생 에너지 발전의 높은 보급률을 통합하기 시작하면서 기존의 수직 통합 유틸리티 구조에서 분산 시스템으로 전환하고 있다.이러한 에너지원은 천성적으로 분산되어 간헐적으로 발생하는 경우가 많습니다.이러한 기능은 그리드에 효과적으로 추가할 수 있는 이러한 자원의 양에 대한 제한으로 이어지는 그리드 안정성 및 효율성의 문제를 야기한다.전통적인 수직 통합 그리드에서 에너지는 수요 변화에 대응할 수 있는 유틸리티 발전기에 의해 공급된다.재생 자원에 의한 발전 생산량은 환경 조건에 의해 통제되며 일반적으로 수요 변화에 대응할 수 없다.그리드에 연결된 비임계 부하에 대한 대응 제어는 이러한 재생 자원에 의해 [27]야기되는 바람직하지 않은 변동을 완화할 수 있는 효과적인 전략으로 나타났다.이와 같이 세대가 수요 변화에 반응하는 대신 수요는 세대 변화에 반응한다.이것이 수요 대응의 기본입니다.수요 대응 시스템을 구현하기 위해서는 센서, 액추에이터 및 통신 프로토콜을 통한 다수의 분산 자원의 조정이 필요하다.효과적이기 위해서는 경제적이고 견고하면서도 제어 태스크를 효과적으로 관리할 수 있어야 합니다.또한 효과적인 제어를 위해서는 대규모 디바이스 네트워크를 조정하고 이러한 분산 시스템을 경제적 및 보안적 관점에서 관리하고 최적화하는 강력한 기능이 필요합니다.

또한 가변 재생 가능 발전의 존재 증가는 당국이 그리드 균형을 위해 더 많은 보조 서비스를 조달해야 할 필요성을 증가시킨다.이러한 서비스 중 하나는 우발상황에서 그리드 빈도를 조절하는 데 사용되는 우발적 예비비이다.많은 독립 시스템 운영자들은 수요 대응이 전통적인 공급 측면 자원과 함께 참여할 수 있도록 보조 서비스 시장의 규칙을 구성하고 있다. 즉, 발전기의 가용 용량은 설계대로 작동할 때 보다 효율적으로 사용될 수 있으며, 결과적으로 비용을 절감하고 오염을 줄일 수 있다.기존 발전 대비 인버터 기반 발전의 비율이 높아짐에 따라 주파수 안정화에 사용되는 기계적 관성이 감소한다.과도 주파수에 대한 인버터 기반 발전의 민감도와 결합하면 발전기 이외의 다른 소스로부터의 보조 서비스 제공이 더욱 [28][29]중요해진다.

수요 감소 기술

수요 대응 프로세스를 자동화하는 기술이 제공되고 있으며, 더 많은 기술이 개발 중에 있습니다.이러한 기술은 부하 분산의 필요성을 감지하고, 참여 사용자에게 수요를 전달하며, 부하 분산을 자동화하고, 수요 대응 프로그램을 준수하는지 확인합니다.GridWise와 EnergyWeb은 이러한 기술을 개발하기 위한 미국 연방정부의 주요 이니셔티브입니다.대학과 민간 산업도 이 분야에서 연구개발을 하고 있다.DR을 위한 확장 가능하고 포괄적인 소프트웨어 솔루션을 통해 비즈니스 및 산업 성장을 지원합니다.

일부 유틸리티는 수요가 최대일 때 소비를 줄일 수 있는 산업, 상업 및 주거용 사용자와 연결된 자동화된 시스템을 고려하고 테스트하고 있으며, 기본적으로 인출이 다소 지연되고 있습니다.지연된 수요의 양은 적을 수 있지만, 시스템 안정성 계획에는 종종 극단적인 피크 수요 사건에 대한 용량 구축과 예비적 안전 여력이 수반되기 때문에 그리드(금융 포함)에 미치는 영향은 상당할 수 있다.이런 일은 1년에 몇 번밖에 일어나지 않을 것이다.

이 프로세스에서는 특정 어플라이언스 또는 싱크대의 전원을 끄거나 끌 수 있습니다(그리고 수요가 예기치 않게 낮을 경우 잠재적으로 사용량이 증가할 수 있습니다).예를 들어 난방을 줄이거나 에어컨이나 냉장고를 올리거나(높은 온도까지 올리면 전기를 적게 사용하므로) 사용량이 피크 [30]상태가 될 때까지 소비량을 약간 지연시킬 수 있습니다.토론토 시에서는 일정한 거주 사용자는 시스템 사업자 자동으로 최대 수요에 뜨거운 물 히터나 에어컨을 조절할 수 있는 프로그램(Peaksaver AC[31일])에서, 최대 수요(를 순환할 또는 피크 사건을 피하는 첨두 식물 여유)을 지연시킴으로써, 그리고 참가자 혜택 b.은 그리드 혜택 참가할 수 있다.dy소비를 피크 수요 기간 이후로 늦추고, 이때 가격을 낮추어야 합니다.이것은 실험적인 프로그램이지만, 이러한 솔루션은 규모에 따라 피크 수요를 크게 줄일 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.이러한 프로그램의 성공은 적절한 기술 개발, 적절한 전기 요금 체계 및 기본 기술의 비용에 달려 있습니다.Bonneville Power는 워싱턴과 오리건 주 주택에서 직접 제어 기술을 실험한 결과, 회피된 전송 투자가 [32]기술 비용을 정당화할 수 있다는 것을 알게 되었습니다.

수요 대응을 구현하기 위한 다른 방법들은 온도조절기 [33]차단을 구현하기 보다는 듀티 사이클을 미묘하게 줄이는 문제에 접근한다.이들은 맞춤형 빌딩 자동화 시스템 프로그래밍을 사용하거나 시설 내 여러 부하를 조정하는 군집 논리 방식(Encycle의 EnviroGrid 컨트롤러 [34][35][36]등)을 통해 구현할 수 있습니다.

여름 피크 지역의 냉방 피크 수요 관리에 대해서도 유사한 접근방식을 구현할 수 있다.프리쿨링 또는 약간 높은 온도조절기 설정을 유지하면 피크 수요 [37]감소에 도움이 됩니다.

2008년에 영국에서 전기 냉장고가 판매될 것이라고 발표되었는데, 이는 모니터링 그리드[38] 주파수에 따라 냉각 주기를 늦추거나 앞당길 것이지만 2018년 현재 이를 쉽게 구할 수 없다.

기업고객

산업 고객들도 수요 대응에 나서고 있다.상업 및 주거용 부하에 비해 산업 부하:다음과 같은 장점을 가지고 있다.;외에 이 산업은 보통 식물 이미 통제, 통신, 시장 취향이 까다로운.에 대한 인프라 전력이 소비의 공업 제조 공장은 크기와 권력을 그 일반적으로 매우 크다. 제공할 수 있는 변화[39].ipation: 수요 대응의 제공을 가능하게 합니다.게다가 알루미늄 제련소와[40] 같은 일부 산업용 플랜트는 전력 소비량을 빠르고 정확하게 조정할 수 있습니다.예를 들어, Alcoa의 Warrick Operation은 MISO에 적격 수요 대응 [41]자원으로 참여하고 있으며, Trimet Aluminum은 단기 네거티브 [42]배터리로 제련소를 사용하고 있습니다.수요 대응 제공에 적합한 업종을 선정하는 것은 일반적으로 소위 말하는 손실 [43]부하 가치의 평가에 기초한다.일부 데이터 센터는 용장성을 위해 멀리 떨어져 있으며, 데이터 센터 간에 부하를 이행하는 동시에 수요 대응도 [44]수행할 수 있습니다.

장기적인 편익에 대한 단기적 불편

피크 수요 시 부하 감소는 새로운 발전소의 필요성을 감소시키기 때문에 중요합니다.높은 피크 수요에 대응하기 위해 전력회사는 매우 자본 집약적인 발전소와 라인을 건설합니다.피크 수요는 1년에 몇 번밖에 발생하지 않기 때문에 이러한 자산은 용량의 극히 일부에 불과합니다.전기 사용자는 전기 요금을 통해 이 유휴 용량을 지불합니다.Demand Response Smart Grid Coalition에 따르면, 미국 전력 비용의 10%-20%는 [45]연간 100시간 동안만 최대 수요에 기인한다.DR은 공공 사업자가 대규모 자본 지출의 필요성을 줄이고, 따라서 전반적으로 요금을 낮추기 위한 방법이다. 그러나 소비자는 소비하지 않는 전력의 생산적 또는 편의적 가치를 잃기 때문에 이러한 감소에는 경제적 한계가 있다.따라서 수요 대응이 창출할 수 있는 비용 절감액만 보고 소비자가 그 과정에서 포기하는 것을 고려하지 않는 것은 오해의 소지가 있다.

전력시장 운영의 중요성

수요의 5% 감소는 2000-2001년 캘리포니아 전기 위기의 피크 시간대에 50%의 가격 인하를 가져왔을 것으로 추정된다[13].소비자들이 피크 가격에 직면하고 수요가 감소함에 따라 시장은 공급 측면에서 의도적으로 오퍼를 철회하는 것에 대해 보다 탄력적으로 반응해야 합니다.

주거용 및 상업용 전기 사용량은 대개 낮에 크게 달라지며, 수요 응답은 가격 신호에 따라 변동성을 줄이려고 시도한다.이들 프로그램에는 다음 3가지 기본 원칙이 있습니다.

  1. 사용되지 않는 전기 생산 설비는 자본의 효율적인 사용을 나타냅니다(가동하지 않을 경우 수익이 거의 없음).
  2. 일반적으로 전기 시스템과 그리드는 예상 피크 수요를 충족하기 위해 총 잠재적 생산량을 확장합니다(예상하지 않은 사건에 대처할 수 있는 충분한 여유 용량).
  3. 피크를 줄이기 위한 수요를 "평활화"함으로써, 운영 예비비에 대한 투자가 덜 필요하게 되고, 기존 설비가 더 자주 가동될 것이다.

또한, 매년 2~3회 등 드물게만 상당한 피크가 발생할 수 있으므로, 빈번하지 않은 사건에 대응하기 위해 상당한 자본 투자가 필요합니다.

수요 대응에 관한 미국 에너지 정책법

2005년 미국 에너지 정책법은 에너지 장관에게 "수요 대응의 국가적 편익을 식별하고 수치화하여 2007년 1월 1일까지 그러한 편익의 특정 수준을 달성하기 위한 권고안을 제시하는 보고서"를 미국 의회에 제출하도록 의무화했다.그러한 보고서는 2006년 [46]2월에 출판되었다.

보고서는 2004년 잠재 수요 대응 능력이 미국 총 피크 수요의 3%인 약 20,500 메가와트(MW)에 상당하는 반면 실제 전달 피크 수요 감소는 약 9,000 메가와트(피크의 1.3%)로 개선 여력이 충분하다고 추정했다.또한 1996년 이후 부하 관리 능력이 32% 하락한 것으로 추정되고 있습니다.이러한 경향에 영향을 미치는 요인으로는 부하 관리 서비스를 제공하는 유틸리티의 감소, 기존 프로그램 등록의 감소, 유틸리티의 역할과 책임의 변화, 수급 균형 변화 등이 있습니다.

미국에서 수요 대응의 사용과 이행을 장려하기 위해 연방 에너지 규제 위원회(FERC)는 2011년 3월에 도매 전력 [47]시장에 참여하는 경제 수요 대응 제공자에 대해 일정 수준의 보상을 요구하는 명령 No. 745를 발행했다.이 명령은 매우 논란이 많고 윌리엄 W 교수를 포함한 많은 에너지 경제학자들에 의해 반대되어 왔다.하버드 대학교 케네디 스쿨의 호건입니다.호건 교수는 이 주문이 수요 대응 공급자를 과잉 보상하기 때문에 경제적 가치가 생산 비용을 초과하는 전력의 절감을 장려한다고 주장한다.호건 교수는 주문번호 745는 반경쟁적이며 "…구매자의 [48]카르텔을 강제하기 위한 규제 당국의 적용"에 해당한다고 주장한다.캘리포니아 주를 포함한 몇몇 관련 당사자들은 명령 745의 [49]합법성에 이의를 제기하는 소송을 연방법원에 제기했다.Order 745의 경제적 효율성과 공정성에 대한 논쟁이 Electric [50][51][52]Journal에 게재된 일련의 기사에 나타났다.

2014년 5월 23일 워싱턴 D.C. 순회항소법원은 명령 745를 [53]완전히 무효화했다.2015년 5월 4일, 미국 대법원은 DC 서킷의 판결을 검토하는 데 동의했으며, 두 가지 질문을 다루었다.

  1. 연방 에너지 규제 위원회가 연방 전력법, 16 U.S. 791a et seq.에 따라 전력 소비 절감에 대한 비용을 지불하고 도매 요금 조정을 통해 요금을 회수하기 위해 도매 전기 시장 운영자가 사용하는 규칙을 규제할 권한이 있다고 합리적으로 결론을 내렸는지 여부.
  2. 연방 에너지 규제 위원회에 의해 발행된 규칙이 [54]자의적이고 변덕스럽다는 것을 항소법원이 잘못 판단했는지 여부.

2016년 1월 25일, 미국 대법원은 FERC 대 전력 공급 어사인 6대 2의 판결에서 연방 에너지 규제 위원회가 도매 에너지 시장에서 "[55]정당하고 합리적인" 요금을 보장하기 위해 권한 내에서 행동했다고 결론지었다.

FERC는 2020년 9월 17일 분산 에너지 자원이 지역 도매 전기 [56][57]시장에 참여할 수 있도록 명령 No. 2222를 발표했다.시장 운영자들은 2022년 [58]초까지 초기 준수 계획을 제출했다.

수요 감소 및 영국 국가 그리드의 디젤 발전기 사용

2009년 12월 현재 영국 국가 그리드는 STOR로 알려진 2369 MW와 계약하여 89개 사이트에서 839 MW(35%)를 공급하고 있다.이 839 MW 중 약 750 MW는 백업 발전이며, 나머지는 부하 [59]감소입니다.광범위한 30분 수요 프로파일과 영국의 다양한 상업 및 산업용 건물에 대한 전력 수요의 변화를 관찰한 보고서에 따르면, 수요 응답의 대부분은 대기 [60]발전기에 의해 제공되는 반면, 소수의 사람들만이 부하 이동과 수요 감소에 관여하고 있다.

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