Когда вы включаете прибор, вы ожидаете немедленных результатов: вы не ждете, пока загорится лампочка после того, как вы щелкнули выключателем. Электричество не хранится в резервуаре во дворе, поэтому, когда оно вам нужно сейчас, как оно доставляется? Этоэнергосистема в действии. Электроэнергия вырабатывается на электростанции и передается на местные подстанции, где трансформаторы превращают ее в полезное напряжение. Затем он распространяется в наши дома и на предприятия через паутину высоковольтных линий электропередачи - сеть.
Изо дня в день потребители электроэнергии используют прогнозируемое минимальное количество энергии, называемоебазовой нагрузкойПо крайней мере, сеть должна справляться с этим запланированным производством энергии, кроме того к любым всплескам использования, которые случаются. Спрос на электроэнергию обычно выше во второй половине дня и ранним вечером, а также в летнее время, когда кондиционеры работают днем и ночью. Когда многие люди хотят использовать свои электроприборы одновременно, это называетсяпиковое время использования
Пока ваша сила не будет отключена, вы, вероятно, не будете обращать особого внимания на то, как часто вы включаете свет или телевизор, или в какое время суток вы это делаете. Когда вы включаете выключатель, электричество мгновенно доходит до вашего дома, и лампочка загорается - это называетсяспросКогда миллионы потребителей электроэнергии после работы включают свои кондиционеры, это увеличивается.потребление нагрузки в сети. Наш спрос на электроэнергию растет, и, по оценкам Управления энергетической информации, спрос вырастет как минимум на 40 процентов к 2030 году.
Энергосистема поставляет только то электричество, которое мы просим, и мы должны практиковать энергосбережение. Одним из способов снижения нагрузки на спрос является концепция под названиемреакция на спрос. В общих чертах, программы реагирования на спрос дают нам - жилым, коммерческим и промышленным потребителям - возможность добровольно сократить потребление электроэнергии в определенное время дня (например, в часы пик) во время высоких цен на электроэнергию или во время чрезвычайных ситуаций (например, для предотвращения аварии). затемнение).
Давайте рассмотрим влияние реагирования на спрос на энергетику, энергосистему и окружающую среду.
Воздействие на реакцию спроса
Энергетическая отрасль в своем нынешнем виде сталкивается с множеством инфраструктурных проблем. Чтобы не отставать от спроса на нагрузку и его ожидаемого роста, отрасли необходимо снизить возросшую нагрузку на стареющую сеть и построить новые электростанции и линии электропередач, одновременно работая над сокращением выбросов парниковых газов и стремительным ростом стоимости энергии.
В 2003 г. в США было использовано 3 883 млрд кВт·ч - при населении в 280 млн человек это эквивалентно 13 868 кВт·ч, потребляемым каждым человеком. Конечно, потребление энергии не распределяется равномерно от штата к штату. Более крупные штаты с большим количеством населения будут потреблять больше электроэнергии, чем более мелкие штаты или штаты с меньшим количеством населения. Жители южных штатов могут использовать больше энергии для охлаждения своих домов и предприятий летом, чем жители штатов на северо-западе Тихого океана, где климат более прохладный.
Отключения, веерные отключения и отключения электроэнергии, такие как то, что произошло в Европе, а также на востоке США и Канады в 2003 году, происходят, когда отключается электроснабжение, обычно вызванное неисправностью электрической сети или компонента или несоответствие спроса и предложения. Блэкауты не просто неудобны, они еще и денежная яма. Было подсчитано, что отключение электроэнергии в 2003 году обошлось только Нью-Йорку в 750 миллионов долларов упущенной выгоды. Для предприятий в Соединенных Штатах перебои в подаче электроэнергии означают не менее 50 миллиардов долларов упущенной выгоды в год.
Отрасль рассматривает программы реагирования на спрос, большие и малые, как важную часть инфраструктурного решения. Автоматические системы прямого реагирования могут обнаруживать неизбежные проблемы с нагрузкой по потреблению и перенаправлять или уменьшать мощность в стратегических местах, устраняя вероятность перегрузки и связанного с этим сбоя питания. Эти программы также могут помочь как поставщикам, так и потребителям сэкономить деньги; они могли бы устранить необходимость в строительстве дополнительных электростанций и систем доставки - в частности, тех, которые будут использоваться только в периоды пиковой нагрузки, - а также потенциально снизить оптовые затраты на электроэнергию.
По оценкам Министерства энергетики США, средний дом потребляет около 11 000 киловатт-часов (кВтч) в год. Когда вы покупаете электроэнергию, вы покупаете киловатт-часы. Один киловатт-час равен 1000 ваттам электроэнергии, используемой за один час.
В среднем потребители тратят 8,3 цента за кВтч, так что в сумме каждое домашнее хозяйство тратит около 900 долларов на электроэнергию в год.
Тариф, который вы платите за потребленный кВтч, определяется комбинацией факторов, включая правила, стоимость топлива, погоду (штормы, экстремальные температуры), время суток и потребительский спрос. В то время как определение ставки является сложным, расчет ежедневных эксплуатационных расходов вашего собственного дома не является. А без автоматических систем реагирования на спрос вы сами можете вручную сократить потребление.
Две идеи на уровне жилых домов,динамическое ценообразованиеирасценки на время использования (TOU), работают аналогично выкупу. пиковые тарифы авиакомпаний. Если вы хотите лететь в часы пик, вы платите больше. Если вы хотите пользоваться посудомоечной машиной в часы пик, вы платите больше. При динамическом ценообразовании потребителям предлагаются скидки в течение обычных периодов использования и более высокие тарифы в часы пик. В качестве альтернативы, TOU позволяет потребителям смещать свои модели использования с более дорогих часов пик на менее дорогие часы вне пиковой нагрузки, обмениваясь информацией для разумной корректировки: Домашний счетчик TOU отслеживает общее потребление энергии в кВтч за определенный период времени (день, год). Вы экономите деньги, а сеть экономит электроэнергию.
А как насчет крупномасштабных систем реагирования на спрос, которые не оставляют потребителю возможности вручную отключать нагрузку? В дополнение к жилым усилиям появляются компании, единственной целью которых является реагирование на спрос. Компании, называемые агрегаторами, вмешиваются, чтобы снизить нагрузку на сеть, собираянегаватт Негаватт - это единица мощности, которая больше не нужна, и агрегаторы продают их региональным независимым системным операторам (ISO), которые используют их для снижения нагрузки на определенную часть сети.
Технология прямого отклика
Одной из самых захватывающих моделей реагирования на спрос являетсяумная сетьи ее подключение кумным зданиям.
Умная сеть - это версия существующей сети 21 века. Сегодняшняя сеть работает только в одном направлении: вы включаете телевизор, и он приносит энергию. Интеллектуальная сеть будет двусторонней системой связи между поставщиком и потребителем. Структура сети часто описывается как похожая на Интернет. Точно так же, как каждый компьютер, имеющий доступ к Интернету, имеет интернет-адрес, интеллектуальная сеть будет иметь сеть точек доступа, которые можно идентифицировать и с которыми можно связаться. Через эти контактные точки сеть будет автоматизировать поток электроэнергии по мере необходимости, выявлять и изолировать проблемы с нагрузкой; он также сможет справляться с неравномерными поставками энергии из возобновляемых источников, таких как энергия ветра и солнца.
Умная сеть, разговаривающая с тупыми терминалами и бытовой техникой в доме, может достичь очень многого. Энергосистема может определить проблему с нагрузкой, но без партнера по интеллектуальному строительству она ничего не может сделать, кроме как поднять красный флаг. Затем потребителям предлагается уменьшить или отключить потребление энергии.
Когда умные здания подключены к интеллектуальной сети, здания реагируют на информацию, полученную от сети. Цены на электроэнергию растут? Дом с самоконтролем автоматически реагирует, снижая энергопотребление - например, отключая термостат или посудомоечную машину. В конечном счете, потребители имеют возможность увеличить температуру на несколько градусов, если они предпочитают более теплый дом.
В ходе годичного мелкомасштабного исследования в домах на Олимпийском полуострове в Вашингтоне Министерство энергетики (DOE) обнаружило, что когда потребители были оснащены умными электросчетчиками, термостатами, водонагревателями и сушилками, они сокращали свои использование энергии и связанные с этим расходы: в среднем участники сэкономили 10% на счетах за электроэнергию, а использование пиковой нагрузки сократилось на 15%.
Сегодняшние умные городские сети
Xcel Energy хочет превратить Боулдер, штат Колорадо, в первый умный город в США. Город получит модернизацию своей существующей энергетической инфраструктуры от слепой, измерительной сети до электрической системы, способной обеспечить двустороннюю связь в режиме реального времени через новую интеллектуальную сеть.
Реагирование на спрос и окружающая среда
Преимущество реагирования на спрос заключается не только в экономической экономии, но и в экологических затратах. Хотя еще нет точных исследований того, как системы реагирования на спрос повлияют или не повлияют на окружающую среду, можно ожидать некоторых положительных эффектов.
Во-первых, многие полевые эксперты предполагают, что если людям будет предоставлен выбор между сохранением или отказом от сохранения, они выберут сохранение, потому что это хороший вклад в экологию.
Помимо возможных психологических эффектов, реагирование на спрос приводит к очень реальным экологическим результатам. В то время как технология реагирования на спрос переключает мощность с одного источника на другой, она также снижает количество потребляемой энергии. Меньшее потребление энергии, в свою очередь, снижает уровень вырабатываемых загрязняющих веществ. Без учета спроса системы, используемые для обогрева и охлаждения домов в Соединенных Штатах, выделяют в окружающую среду 150 миллионов тонн углекислого газа (CO2), известного парникового газа, и около 30 000 000 американцев умирают каждый год от загрязнения, вызванного производством электроэнергии.
С реакцией на спрос интеллектуальная сеть 21-го века может стать зеленой сетью. Установки, которые генерируют пиковую мощность, часто также генерируют высокие уровни загрязняющих веществ. Интеллектуальная сеть легче справляется с источниками питания, которые могут быть непостоянными по мощности и не всегда могут быть под рукой. Когда спрос на электроэнергию достигает пика, интеллектуальная сеть сможет изменить тип используемого топлива, уравновешивая ископаемое топливо и возобновляемые источники энергии.
В следующий раз, когда будете смотреть телевизор, готовить ужин и стирать белье, взгляните на часы. Время пик?
Зеленая сетка Google
Google, которая ранее инвестировала в геотермальные энергетические системы, недавно объявила, что будет сотрудничать с General Electric для инвестирования в технологию интеллектуальных сетей. Почему? Центры обработки данных Google потребляют много электроэнергии. Благодаря внедрению технологии управления спросом через интеллектуальную сеть Google может сэкономить немного денег.
Как работает Demand Response: Примечание автора
Написать об ответе на спрос означало больше, чем узнать о потребностях потребителей в энергии - это означало узнать об электросети, о том, как сеть реагирует на потребление потребителей и как она могла бы реагировать, если бы была немного умнее. Выяснилось, что нынешняя энергосистема не слишком умна и не имеет большого отношения к коммуникациям. Реагирование на спрос - это способ, с помощью которого потребители могут принимать более разумные решения о потреблении энергии, а сеть может делать то же самое. Интеллектуальная сеть может сообщить вам, что вы используете посудомоечную машину в пиковое время энергопотребления, и если вы подождете несколько часов, спрос уменьшится. Интеллектуальная сеть также может переключать мощность от одного источника к другому, чтобы избежать истощения энергии, вызывающего отключения и отключения электроэнергии. Интеллектуальная сеть также может быть «зеленой» сетью, уравновешивающей выработку энергии генераторами, работающими на ископаемом топливе, и возобновляемыми источниками энергии. Почему мы не реализовали это?