La respuesta de la demanda es el cambio en el consumo de electricidad del cliente final en relación con su perfil de carga normal en respuesta a cambios en los precios de la electricidad a lo largo del tiempo o en respuesta a pagos de incentivos diseñados para reducir el consumo durante períodos de precios de electricidad al por mayor altos o cuando la confiabilidad del sistema es baja . en riesgo [1] . La gestión de la demanda puede reducir los precios de la electricidad en el mercado mayorista, lo que a su vez conduce a precios más bajos en el mercado minorista [2] . La gestión de la demanda ha sido ampliamente reconocida como un medio para garantizar la fiabilidad del suministro de energía, integrando fuentes de energía renovables , aumentando la competencia en el mercado de la electricidad y capacitando a los consumidores [3] .
Las características de la electricidad como mercancía , por sus propiedades físicas, determinan la necesidad de mantener continuamente un equilibrio entre producción y consumo. Los mercados de electricidad están diseñados de tal manera que animen a los participantes a mantener este equilibrio. Tradicionalmente, las centrales eléctricas han jugado un papel importante en el mantenimiento del equilibrio . En ausencia de medidas especiales para estimular a los consumidores (por ejemplo, como respuesta a la demanda), la demanda de electricidad no depende o depende poco de los precios del mercado, los consumidores no reducen el consumo cuando el precio sube. En condiciones de demanda inelástica , los productores son la parte activa que determina el precio de la electricidad. A medida que aumenta la carga, se incorporan generadores menos eficientes para satisfacer este aumento. Al reducir la carga durante dichos períodos, el sistema eléctrico y el mercado podrían evitar el uso de generadores menos eficientes para satisfacer la mayor demanda. En los últimos años, con la llegada de los medidores de electricidad de intervalo digital , el desarrollo de las telecomunicaciones y las " redes inteligentes " ("red inteligente"), se ha vuelto posible aumentar la elasticidad del consumo apuntando a los equipos de consumo cuando sea necesario. La gestión de la demanda es una herramienta eficaz para reducir los precios en el mercado eléctrico durante las horas punta , cuando se atraen instalaciones generadoras menos eficientes para satisfacer la demanda de electricidad. Al mismo tiempo, una disminución relativamente pequeña en el consumo puede conducir a una reducción significativa en el precio de la electricidad.
Los ejemplos típicos de gestión de la demanda de energía incluyen aumentar la configuración del termostato para que los acondicionadores de aire funcionen con menos frecuencia, reducir la velocidad o apagar un ciclo industrial, reducir o apagar las luces, es decir, cualquier acción directa para reducir la carga en respuesta a un aumento de precio o señal del operador del sistema . La gestión de la demanda no incluye cambios en el consumo de energía debido a las actividades operativas normales. Por ejemplo, reducir el consumo de electricidad de una empresa los fines de semana y días festivos no se considera en la mayoría de los casos como gestión de la demanda.
Los principales objetivos de la gestión de la demanda de electricidad son reducir la carga máxima en el sistema eléctrico, lo que es necesario tanto para reducir los precios en el mercado de la electricidad como para evitar la construcción excesivamente intensiva en capital de centrales eléctricas y redes eléctricas de máxima demanda, el control de emergencia de la energía y la integración de fuentes de energía renovables. La gestión de la demanda también se considera una de las herramientas para la transición hacia una economía baja en carbono [4] .
Por lo tanto, los beneficios de la introducción de mecanismos de gestión de la demanda pueden presentarse en forma de costos evitados (es decir, costos que se han evitado) por capacidad, electricidad, construcción de redes, reducción de la carga ambiental y otros beneficios asociados con una mayor flexibilidad. en la gestión de sistemas de potencia. Debido a que los costos eliminados no se pueden medir directamente, estimar los beneficios de la gestión del lado de la demanda requiere hacer suposiciones sobre la magnitud de estos costos en ausencia de mecanismos del lado de la demanda, lo que genera incertidumbre en la estimación. Debe tenerse en cuenta que los beneficios de la gestión del lado de la demanda pueden diferir significativamente según la configuración del sistema eléctrico, la metodología de evaluación y, especialmente, los enfoques adoptados para la construcción de capacidades de generación. Cuando la generación y las redes se construyen para manejar cargas máximas, la carga máxima puede ser más alta que la óptima si los precios del mercado no reflejan completamente el costo del suministro durante las horas pico. En tales condiciones, la gestión de la demanda puede abordar de manera efectiva la inadecuación de las señales de precios y ayudar a evitar la construcción de un exceso de generación [5] .
El potencial para reducir la carga máxima en el sistema eléctrico mediante el uso de programas de gestión de la demanda es, según diversas estimaciones, del 10 al 15 % de la carga máxima [4] [6] .
Mientras que la gestión de la demanda de electricidad se entiende principalmente como cambiar el consumo de los períodos punta a los períodos valle, la eficiencia energética se refiere a la reducción continua del consumo de electricidad mediante la introducción de equipos de consumo más eficientes y/o una mejor gestión de los equipos existentes manteniendo la funcionalidad requerida. Así, las medidas de eficiencia energética, en función del tiempo de uso de los equipos energéticamente eficientes, pueden reducir los picos de consumo. A su vez, la gestión de la demanda puede tener un impacto en el consumo total de energía. Por ejemplo, un metaestudio realizado en 2005 mostró que los programas de gestión de la demanda implícita conducen a una reducción del consumo en un promedio del 4%. Se cree que la gestión de la demanda más bien proporciona alguna reducción en el consumo total o no tiene ningún efecto sobre él. Sin embargo, algunos programas de gestión de la demanda pueden aumentar el consumo fuera de las horas punta y, en algunos casos, aumentar el consumo total de electricidad (sin embargo, dicho aumento en el consumo puede estar justificado desde un punto de vista económico debido a los menores costos de electricidad fuera de las horas punta, la reducción del consumo de combustible). costos, etc.) [7] .
La respuesta a la demanda y la eficiencia energética a menudo se consideran parte del concepto de racionalización de la demanda .[8] .
Hay dos enfoques principales para involucrar a los clientes en la gestión de carga:
El uso de tarifas diferenciadas es posible solo si el consumidor tiene un medidor de electricidad a intervalos y puede incluir los siguientes tipos de tarifas [9] :
El uso de incentivos conductuales para involucrar a los consumidores en los programas de gestión de la demanda se denomina respuesta conductual a la demanda. La gestión de la demanda conductual utiliza la comunicación personalizada con los consumidores, incluso en un modo cercano al tiempo real, con la formación de incentivos basados en comentarios, normas sociales , configuraciones predeterminadas, ludificación [11] .
El control directo de la carga del consumidor puede incluir tanto comandos (voz, texto) para cambiar la carga del equipo, cuya ejecución la realiza el consumidor, como control automatizado o automático de la carga del consumidor desde el despacho. centro (operador del sistema u organización agregadora).
La gestión de la demanda puede incluir una amplia variedad de equipos de clientes industriales, agrícolas, comerciales y residenciales. Los clientes industriales son particularmente diversos en el contexto de la gestión de la demanda. Las principales oportunidades de participación en la gestión de la demanda de los consumidores industriales están asociadas al cambio de horario de consumo a períodos de precios más bajos, la detención o reducción de la intensidad del proceso productivo, el cierre total o parcial de los sistemas de iluminación, ventilación y aire acondicionado, así como utilizando sus propias fuentes de electricidad y/o almacenamiento de energía . Centrales eléctricas virtualestambién se puede utilizar en la gestión de la demanda.
Los equipos para consumidores residenciales y comerciales también brindan oportunidades para la gestión de la demanda asociada a la introducción de nuevas tecnologías, como " hogar inteligente ", sistemas de alimentación ininterrumpida y dispositivos de almacenamiento de energía, interconexión de dispositivos en el " Internet de las cosas " y otros, que permiten para gestionar de forma rápida y remota el consumo de los equipos eléctricos.
De especial interés es la esperada introducción masiva de vehículos eléctricos en el futuro con el desarrollo de una infraestructura adecuada para asegurar su carga, que también puede ser utilizada en programas de gestión de la demanda eléctrica.
Dos fundiciones en Bélgica, una propiedad de ArcelorMittal y otra de Aperam(escindida de ArcelorMittal en 2011) participan en la gestión de la demanda proporcionando hasta 150 MW de capacidad de descarga. Las características del ciclo tecnológico de las empresas no les permitían cumplir los requisitos para participar en la gestión de la demanda en Bélgica. La solución fue incluir las capacidades de control de estas plantas en la cartera del agregador REstore, que incluye muchas empresas industriales de varios propietarios. En caso de indisponibilidad del recurso de las fundiciones durante el evento de gestión de la demanda, puede ser reemplazado por las capacidades de ajuste de otras empresas [12] .
Programa Midwest Energy Pump$mart para Midwest Energy, una empresa de energía y gas en el oeste de Kansas. El programa prevé la participación de los consumidores agrícolas en la gestión de la demanda, es decir, el apagado de las bombas de riego por orden del centro de control sin impacto negativo en la producción. La reducción de carga se puede realizar en los meses de verano de lunes a sábado, excepto festivos, de 14:00 a 21:00 horas mediante aviso enviado desde el centro de expedición con una antelación mínima de 2 horas, por teléfono o por correo electrónico. -correo. Las paradas de la bomba que no duren más de 4 horas no pueden ocurrir más de 20 veces durante el período del programa, mientras que la duración total de las paradas no debe exceder las 80 horas. Midwest Energy paga a los consumidores $20 por 1 kW de carga desconectada, mientras cambia el consumo de las bombas de riego de las horas pico a otras horas del día [13] .
Walmart es un ejemplo de participación empresarial en la gestión de la demanda de los consumidores . Walmart es uno de los principales actores en los mercados de gestión de la demanda de EE. UU., incluso debido al importante equipamiento de las tiendas con sistemas de medición inteligente [14] . Al recibir una señal para descargar , el sistema de gestión de consumo(energy management system, EMS) responde a ella de acuerdo con un determinado algoritmo de reducción de carga, afectando a los sistemas de ventilación y aire acondicionado, equipos de iluminación y refrigeración [15] [16] . Con la subsidiaria Sam's Club , Walmart participa en 17 programas de gestión de la demanda organizados por municipios, organizaciones de infraestructura y operadores de sistemas, incluidos ISO New England, California ISO y PJM. Estos programas involucran aproximadamente 1.300 tiendas ubicadas en 23 estados [17] .
Desde el punto de vista de mantener un equilibrio entre la producción y el consumo de electricidad, reducir la carga es totalmente equivalente a aumentar la generación [18] . Con una adhesión constante a este principio, no existen barreras a la participación de los recursos de los consumidores en la operación de los mercados de servicios de electricidad, capacidad o sistema. En la práctica, en la mayoría de los mercados de diferentes países, existen diversas barreras administrativas, regulatorias, técnicas y tecnológicas para la participación de los consumidores en la gestión de la demanda. Sin embargo, existen mercados con una amplia participación de recursos de consumo. Por ejemplo, en EE. UU. (en los mercados de PJM, misoy CAISO) los consumidores participan en los mercados de electricidad, capacidad y servicios del sistema. En Reino Unido en el área operativa del operador del sistema National Gridlos consumidores tienen la oportunidad de participar en el mercado de servicios de sistemas y en el mercado de capacidad lanzado recientemente [19] .
En una revisión publicada en 2009, la Comisión Federal de Gestión de la Energía (FERC, EE. UU.) identifica los siguientes grupos de obstáculos para organizar la gestión de la demanda en los mercados eléctricos:
Las barreras regulatorias son obstáculos para el desarrollo de la gestión de la demanda, debido a las peculiaridades de la legislación, la estructura y reglas del mercado y los propios programas de gestión de la demanda. Las principales barreras regulatorias incluyen la falta de un vínculo directo entre los precios en los mercados mayorista y minorista, las dificultades para desarrollar una metodología para medir y verificar el volumen de reducción de carga, el temor a la posibilidad de manipulación en el mercado por parte de los consumidores (sobrevaloración del consumo básico). para aumentar las ganancias de la participación en programas de gestión de la demanda), previsibilidad y confiabilidad insuficientes de los recursos del consumidor, falta de consenso en la evaluación de costos y efectividad . La participación de los consumidores minoristas puede ser difícil o imposible debido a la política tarifaria del estado, que determina estrictamente las tarifas eléctricas para dichos consumidores. Un programa de gestión de la demanda mal diseñado (requisitos técnicos inadecuados, incentivos económicos insuficientes, etc.) no genera suficiente interés por parte de los consumidores.
Las barreras económicas son situaciones en las que los incentivos financieros para las organizaciones de infraestructura, los agregadores o los consumidores no son suficientes para desarrollar programas de gestión de la demanda. Estos incluyen señales de precios inexactas que pueden conducir a la descarga de clientes durante períodos de precios bajos de la electricidad o la carga durante períodos de precios altos, así como casos en los que los beneficios de la participación en programas de gestión de la demanda no son suficientes para atraer consumidores.
Las barreras tecnológicas incluyen equipos insuficientes de instalaciones eléctricas de consumo con sistemas inteligentes de medición de electricidad, falta de tecnologías de apoyo rentables, que incluyen, en primer lugar, diversas herramientas de automatización y automatización que permiten gestionar eficazmente el consumo, así como la insuficiente interoperabilidad y la ausencia de estándares abiertos .
Entre otros obstáculos, juega un papel importante la falta de conocimiento de los consumidores sobre los programas de gestión de la demanda y la aversión al riesgo , que se manifiesta en el hecho de que es más importante para el consumidor reducir el riesgo de que aumente su factura eléctrica que obtener beneficios. de la participación en el programa de gestión de la demanda.
En un estudio revisado por FERC, la barrera más importante para la implementación de la gestión de la demanda en California fue la falta de infraestructura de medición avanzada., AMI), programas de gestión de la demanda ineficaces y bajo interés de los consumidores.
Los consumidores pueden operar en mercados que involucran consumidores con carga regulada, tanto de forma independiente (en algunos casos, principalmente consumidores relativamente grandes) como con la ayuda de organizaciones especializadas: agregadores de carga (agregadores de respuesta a la demanda). La necesidad del surgimiento de este tipo de organizaciones se debe a que los consumidores minoristas no son sujetos del mercado eléctrico mayorista, no están conectados a su infraestructura y, en su mayoría, desconocen las reglas del mercado. Al mismo tiempo, la capacidad unitaria del consumidor puede ser demasiado baja y el número de consumidores puede ser demasiado grande para la organización que controla el funcionamiento del mercado. Las empresas agregadoras combinan las capacidades de ajuste de varios consumidores en una unidad más grande que cumple con los requisitos para la cantidad de descarga requerida por el mercado y actúa como un intermediario entre los consumidores y la infraestructura del mercado. Además, los agregadores de carga pueden dotar al consumidor de los equipos necesarios para reducir el consumo, asesorar sobre tecnología de descarga, desarrollar planes óptimos para la participación del consumidor en la gestión de la demanda, etc. [21] . Las organizaciones de venta de energía o las empresas independientes pueden actuar como agregadores de carga .
En Rusia, la tecnología de respuesta a la demanda, como mecanismo para cambiar el consumo de electricidad de los consumidores finales en relación con su perfil de carga normal en respuesta a las señales de precios en el mercado diario, se denominó originalmente reducción del consumo dependiente del precio [22] [23] y estuvo disponible en 2017 exclusivamente para los participantes del mercado mayorista de energía eléctrica y capacidad.
Así, para implementar el mecanismo, el Gobierno de la Federación Rusa emitió el Decreto No. 699 del 20 de julio de 2016 “Sobre las Modificaciones a las Reglas del Mercado Mayorista de Electricidad y Capacidad”. Según la resolución, los consumidores del mercado mayorista pueden presentar solicitudes de participación en la toma de fuerza competitiva (CTO) realizada por el operador del sistema, y al seleccionar la solicitud en la CTO, asumen obligaciones para reducir el consumo. Al mismo tiempo, para dicho participante en el mercado mayorista, el volumen de compras de capacidad formado al final del mes se reduce por el volumen de reducción del consumo dependiente del precio que se tiene en cuenta durante la CTO. Los compradores dependientes del precio deben mantener su equipo en un estado de preparación para una reducción dependiente del precio en la compra de electricidad. La capacidad de los compradores para cumplir con sus compromisos de reducción del consumo se supervisa mediante pruebas previas al compromiso. Además, se prevé probar la capacidad de llevar a cabo una reducción del consumo en función del precio si no hubo reducción en función del precio en el mes en curso. Los consumidores que no pasan la prueba no reciben pagos de reducción de consumo basados en el precio.
En 2016, por primera vez, la selección de compradores con consumo dependiente del precio para 2017 se realizó sin participación en el CCM (en 2017-2019, los consumidores con consumo dependiente del precio no están incluidos en el CCM), el volumen total de reducción dependiente del precio en el consumo de energía fue de 54 MW [24] . También en 2016, el consumo dependiente del precio se incluyó por primera vez en los procedimientos competitivos de toma de fuerza (CTO) para 2020. El 9 de febrero de 2017 se aplicó por primera vez en el mercado diario [25] el mecanismo de reducción del consumo en función del precio .
En 2019, de acuerdo con la hoja de ruta Energynet de la Iniciativa Tecnológica Nacional [26] , la oportunidad de participar en este mecanismo también se extendió a los participantes en los mercados eléctricos minoristas (que no tienen acceso directo al mercado mayorista). Esta posibilidad se brinda a través de la introducción del mecanismo de agregadores de gestión de la demanda.
El 20 de marzo de 2019, el Decreto del Gobierno de la Federación Rusa No. 287 “Sobre las Enmiendas a Ciertas Leyes del Gobierno de la Federación Rusa sobre la Operación de Agregadores de Gestión de Demanda de Electricidad en el Sistema Unificado de Energía de Rusia, así como sobre Mejorando la Reducción del Consumo Eléctrico Dependiente del Precio y la Prestación de Servicios para Garantizar la Confiabilidad del Sistema”, que prevé un proyecto piloto en 2019 para gestionar la demanda de los consumidores del mercado eléctrico minorista con la participación de organizaciones-agregadores [27] .
Los agregadores de gestión de demanda en Rusia son organizaciones que compran servicios de consumidores minoristas para cambiar la carga de sus receptores de energía, agregando su capacidad para cambiar el consumo en un recurso de importancia sistémica.
Al asegurar el uso de este recurso en los mecanismos del mercado mayorista, los agregadores de gestión de la demanda contribuyen a la reducción de los precios mayoristas de electricidad para todos los demás consumidores, recibiendo una remuneración por esto del operador del sistema de la UES de Rusia.
Así, el efecto positivo obtenido en el mercado mayorista se distribuye entre el agregador, el consumidor final y otros participantes del mercado mayorista.
A principios de 2020, el volumen del mercado ruso de gestión de la demanda para consumidores minoristas es de unos 230 MW.
Según estimaciones de expertos, el potencial económicamente justificado del mercado de gestión de la demanda en la UES de Rusia puede ser de unos 8 GW, lo que corresponde a las prácticas mundiales (3-6% de la demanda máxima de potencia en el sistema energético) [28] , cuyo uso abre oportunidades para extraer ingresos adicionales de los procesos de negocio ya existentes para los consumidores de energía eléctrica, así como nuevas oportunidades para optimizar el funcionamiento del sistema energético.