Unlocking value from demand-side flexibility in power systems

Abstract

Οι πρωτόγνωρες αλλαγές διαταράσσουν τα σημερινά δρώμενα στο τομέα της ηλεκτρικής ενέργειας, δημιουργώντας νέες προκλήσεις στους διαχειριστές ηλεκτρικών συστημάτων και σε κυβερνήσεις σε όλο τον κόσμο. Η εξισορρόπηση της διαλείπουσας παραγωγής και η αύξηση της μέγιστης ζήτησης, καθώς και η ενσωμάτωση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας για την επίτευξη των κλιματικών στόχων καθιστά την εξισορρόπηση παραγωγής και ζήτησης δυσκολότερη και ακριβότερη από ό, τι στο παρελθόν. Ένας από τους πιο καλά ερευνημένους τομείς της ευελιξίας του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας είναι η Διαχείριση Ενεργειακής Ζήτησης, η οποία στοχεύει στη βελτίωση της ευελιξίας από την πλευρά των ενεργειακών καταναλωτών. Η Διαχείριση Ενεργειακής Ζήτησης μπορεί να εφαρμοστεί με δύο τρόπους: μέσω Ενεργειακής Απόδοσης ή Απόκρισης Ζήτησης, η οποία αναφέρεται σε προγράμματα που ενθαρρύνουν τους τελικούς χρήστες να κάνουν βραχυπρόθεσμες μειώσεις στη ζήτηση ενέργειας. Η συμβολή αυτής της διατριβής έγκειται στην εισαγωγή μιας καθολικά εφαρμοσμένης μεθοδολογίας για την ανάπτυξη ενός οικονομικά αποδοτικού συστήματος Διαχείρισης Ενεργειακής Ζήτησης που εστιάζει στην εξαγωγή ευελιξίας μέσω κινήτρων στη μορφή δυναμικής ενεργειακής τιμολόγησης. Αυτή η διατριβή εξετάζει περαιτέρω την πιθανή μεγιστοποίηση της ευελιξίας παρουσιάζοντας ένα καινοτόμο πλαίσιο Απόκρισης Ζήτησης που στοχεύει στην ελαχιστοποίηση του κόστους Σωρευτικής Εκπροσώπησης λαμβάνοντας υπόψη τεχνικές παραμέτρους αλλά και παραμέτρους απόδοσης. Το προτεινόμενο πλαίσιο Απόκρισης Ζήτησης λειτουργεί ως ένα ολιστικό πλαίσιο το οποίο είναι έτοιμο να εφαρμοστεί σε χώρες όπου οι κανόνες της αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας και οι τεχνολογίες αυτοματισμού είναι ώριμες και προηγμένες. Το προτεινόμενο σύστημα Διαχείρισης Ενεργειακής Ζήτησης μαζί με το αναπτυγμένο πλαίσιο Απόκρισης Ζήτησης αποσκοπούν στο να ξεκλειδώσουν πλήρως τη διαθέσιμη ανεκμετάλλευτη ευελιξία φορτίου με βάση τις δομικές ιδιαιτερότητες της ηλεκτρικής αγοράς που εφαρμόζεται.

Profound changes are disrupting the electricity sector, bringing about new challenges for utilities, system operators and governments around the world. Balancing intermittent generation and increasing peak demand while integrating renewables to meet climate goals make balancing supply and demand harder and more expensive than it used to be. One of the most well-researched fields of electricity system flexibility is Demand Side Management (DSM), which aims to improve flexibility on the consumer side. DSM can be implemented in two ways: through Energy Efficiency or Demand Response (DR), which refers to programs that encourage end users to make short-term reductions in energy demand. The contribution of this work lies in the introduction of a universally-applicable methodology for deploying a cost-effective DSM scheme that focuses on flexibility extraction through price incentives. This thesis delves further into flexibility potential maximization by presenting an innovative framework for DR that aims to minimise the Aggregator's cost by considering technical and performance parameters. The proposed DR framework serves as a holistic framework that is ready to be applied in countries where the electricity market rules and automation technologies are mature and advanced. The proposed DSM scheme along with the developed DR framework aim to fully unlock the available untapped flexibility potential based on the market structure specificities of each area of deployment.