Управление спросом на электроэнергию — современное состояние и перспективы развития

74

Управление спросом на 
электроэнергию — современное 
состояние и перспективы развития

УДК 620.9:621.311

Управление

спросом

служит

важным

инструментом

для

обес

печения

гибкости

электро

-

энергетической

системы

, 

поскольку

обеспечивает

поддержание

и

регулирование

ба

-

ланса

выработки

и

потребления

электроэнергии

и

обладает

общесистемным

эффектом

, 

формирующимся

за

счет

снижения

цен

на

электроэнергию

для

потребителей

и

опти

-

мизации

загрузки

и

структуры

генерирующих

и

электросетевых

мощностей

. 

В

статье

рассматривается

современное

состояние

и

перспективы

развития

управления

спросом

, 

в

том

числе

с

учетом

такой

важной

составляющей

, 

как

распределенная

генерация

. 

Оце

-

нивается

его

потенциал

и

возможность

применения

различных

механизмов

развития

.

Ханаев

В

.

В

.,

к.т.н., ведущий 

специалист Института 

систем энергетики 

им. Л.А. Мелентьева 

СО РАН

В 

сфере развития электроэнерге-

тики  исторически  были  и  оста-

ются следующие приоритетные 

задачи [1]:

1)  повышение  качества  и  надежности 

энергоснабжения потребителей;

2) снижение числа аварий и отказов в ра-

боте энергетического оборудования;

3)  снижение  потерь  электроэнергии 

при генерации и транспортировке;

4)  уменьшение доли затрат в себесто-

имости электроэнергии.

Управление  спросом  (УС)  на  элек-

трическую  энергию  служит  важным  ин-

струментом  для  решения  указанных 

задач, поскольку обеспечивает поддер-

жание  и  регулирование  баланса  вы-

работки  и  потребления  электроэнергии 

и обладает общесистемным эффектом, 

формирующимся за счет снижения цен 

на  электроэнергию  для  потребителей 

и оптимизации загрузки и структуры ге-

нерирующих  и  электросетевых  мощно-

стей для энерго системы.

НАЗНАЧЕНИЕ

И

ИСТОРИЯ

ПОЯВЛЕНИЯ

УС

УС  является  разумным  компромиссом 

для  всех  участников  процесса  произ-

водства-передачи-потребления  электро-

энергии и предоставляет им определен-

ные выгоды [2]:

1.  Для  потребителей  предполагается 

улучшение  энергоэкономических  па-

раметров  производства  на  основе 

повышения  энергоэффективности, 

рационализации  режимов  электро-

потребления  и  снижения  стоимости 

электроэнергии.

2.  Для  энергокомпаний  устраняется 

угроза потери доходов из-за наращи-

вания  неэффективно  используемой 

генерации,  а  вследствие  снижения 

неопределенности спроса повышает-

ся  качество  планирования  развития 

энергомощностей в регионах.

3.  Происходит развитие и поддержание 

рынков  по  производству,  внедрению 

и  обслуживанию  энергоэффектив-

ного оборудования, а также услуг по 

энергосбережению.

4.  Общество  в  целом  выигрывает  за 

счет  экологического  эффекта  при 

производстве, передаче и потребле-

нии электроэнергии, получаемого за 

счет  снижения  количества  вредных 

выбросов и потерь электроэнергии.

По своей сути УС — это инициатив-

ная  форма  экономического  взаимодей-

ствия  энерго снабжающих  организаций 

с потребителями, обеспечивающая вза-

имовыгодное  регулирование  объемов 

и режимов электропотребления [2]. Сущ-

ность  УС  заключается  в  целенаправ-

ленном  и  планомерном  воздействии 

энергокомпаний  на  объемы,  структуру 

и режимы электропотребления в обслу-

живаемом регионе.

За  рубежом  предпосылкой  к  созда-

нию  программ  по  реализации  УС  стал 

мировой  энергетический  кризис  1973–

1979  годов,  повлекший  за  собой  рост 

цен  и  дефицит  первичных  ресурсов, 

а  следовательно,  и  повышение  цен  на 

электроэнергию. В США в 1978 году был 

принят  закон  о  национальной  политике 

энергосбережения,  с  помощью  которого 

разрабатывался комплекс мер, получив-

ший название Demand Side Management 

ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ

Ключевые

слова

:

управление спросом на 

электрическую энергию, 

электроэнергетическая 

система, потенциал, 

перспективы

75

(DSM).  DSM  предполагал  два  направления:  повы-

шение  энергоэффективности  потребителей  (сниже-

ние электропотребления) и управление их нагрузкой 

(сдвиг  электропотреб ления  по  отношению  к  пикам 

и провалам графиков нагрузки). Оба направления ос-

новывались  на  финансовом  стимулировании  потре-

бителей, затраты на которое несли непосредственно 

энергокомпании,  получая  взамен  экономию  за  счет 

снижения  вводов  новой  и  отказа  от  эксплуатации 

устаревшей  и  неэкономичной  генерации.  Таким  об-

разом,  экономическая  эффективность  механизмов 

УС базируется на альтернативе строительства новых 

энергетических мощностей и обусловлена существен-

но более низкими затратами на энергосбережение по 

сравнению с дополнительным или пиковым производ-

ством  электроэнергии.  Разница  таких  затрат  может 

составлять от двух до десяти раз при сроках окупае-

мости инвестиций от одного до трех лет [2].

СОВРЕМЕННОЕ

СОСТОЯНИЕ

И

ПОТЕНЦИАЛ

УС

В  настоящее  время  лидером  по  привлечению  по-

требителей к УС также является Северная Америка, 

где в различных мероприятиях задействовано более 

500 энергокомпаний и используется порядка 21 ГВт 

мощности  промышленных,  а  также  7  ГВт  мелкомо-

торных и бытовых потребителей [3].

В  Европе  на  сегодня  в  УС  задействовано  около 

20 ГВт мощности потребителей, при этом общий по-

тенциал составляет 100 ГВт с перспективой роста до 

160 ГВт к 2030 году. Наибольшее распространение 

программ УС достигнуто в Финляндии, Франции, Ве-

ликобритании, Бельгии, Швейцарии, Монако.

В странах Азии УС активно используется в Южной 

Корее и Таиланде, где за период с 1993 по 2000 год 

удалось  добиться  снижения  пиковой  нагрузки  на 

556 МВт. Определенные успехи в данной области на-

блюдаются в Китае.

Последние современные тенденции показывают, 

что  УС  позволяет  привлечь  к  своим  целям  от  5  до 

10%  пиковой  нагрузки  потребителей.  В  перспек-

тиве  эта  величина  может  быть  увеличена  до  15%. 

Общемировой объем привлекаемой к УС мощности 

в 2016 году составил 39 ГВт, а к 2025 году способен 

вырасти до 144 ГВт (рисунок 1) [3]. 

По  оценкам  Международного 

энергетического  агентства  (МЭА) 

около  3900  ТВт∙ч  потребляемой 

сегодня  электроэнергии  потенци-

ально  доступно  для  управления 

нагрузкой,  к  2040  году  величина 

этих  показателей  может  достичь 

6900  ТВт∙ч,  что  составит  около 

20%  мирового  потребления  элек-

троэнергии.

В России по некоторым оценкам 

к мероприятиям по УС может быть 

привлечено от 4 до 6 ГВт мощно-

сти  потребителей  [3].  Основные 

факторы,  мешающие  масштаб-

ному  привлечению  потребителей 

к УС в отечественных условиях:

– большая  годовая  и  суточная  неравномерность 

графиков нагрузки в ряде объединенных энерго-

систем, что определяет краткосрочное и неэф-

фективное использование УС;

– противоречие  УС  интересам  энергокомпаний, 

нацеленных на рост объема продаж и прибыли от 

реализации электроэнергии;

– недостаток финансирования программ УС;

– трудности в распределении обязанностей между 

участниками УС;

– недостаточное внимание к возможностям УС при 

проведении реформ в электроэнергетике.

Старт массовых программ УС в России пришел-

ся  на  2017  год  —  период  профицита  мощностей 

в энергосистеме в размере 20 Гвт [4]. В связи с этим 

первый  опыт  применения  УС  оказался  скорее  не-

удачным. Так из 19 случаев разгрузки потребителей 

за 2017 год и первую половину 2018 года 13 прои-

зошли в тестовом режиме. Наибольшую активность 

участия в УС проявили активы ОК «РУСАЛ».

Тем  не  менее,  основываясь  на  общемировом 

опыте, потенциал УС находится в одном ряду с тра-

диционной  и  возобновляемой  генерацией,  а  также 

с  накопителями  энергии  и  способен  обеспечивать 

энергосистеме определенную гибкость.

МЕХАНИЗМЫ

РАЗВИТИЯ

УС

На  энергетических  рынках,  где  имеется  многолет-

ний опыт УС, динамика развития данного сегмента 

происходила от «простого к сложному», то есть сна-

чала охватывались крупные потребители и в даль-

нейшем постепенно привлекались все более мел-

кие нагрузки. 

Теоретически  к  участию  в  мероприятиях  по  УС 

на электрическую энергию могут быть привлечены 

различные потребители, отличающиеся между со-

бой как режимами работы и технологическими про-

цессами  потребления  электроэнергии,  так  и  уста-

новленной  мощностью  своих  электроприемников. 

Приоритетными  же  для  участия  в  мероприятиях 

по УС являются потребители, нагрузка которых мо-

жет быть кратковременно снижена или сдвинута во 

времени  без  ущерба  для  основной  деятельности, 

например,  потребители  из  сферы  эксплуатации 

Рис

. 1. 

Объем

УС

на

мировых

рынках

 2016–2025 

гг

. (Navigant Research, 2016)

2016

160 000

140 000

120 000

100 000

80 000

60 000

40 000

20 000

–

2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025

МВт

Северная Америка
Европа
Азиатско-Тихоокеанский регион
Латинская Америка
Ближний Восток и Африка

№

 5 (62) 2020

76

Рис

. 2. 

Типы

конфигурации

управления

спросом

VI

III

V

II

IV

I

зданий, такие как электропотребляющие установки 

для обогрева и кондиционирования.

Крупные системообразующие потребители в силу 

величины своей мощности имеют возможность пря-

мого  выхода  на  оптовый  рынок  электроэнергии. 

Мелкомоторные  же  потребители  из-за  своего  от-

носительно  небольшого  электропотребления  такой 

возможности лишены. Также в силу большого коли-

чества и разнообразия технологических параметров 

они практически не поддаются прямому управлению 

(диспетчеризации)  со  стороны  электроэнергетиче-

ской системы. В связи с этим весь пласт мелкомо-

торных потребителей долгое время был практически 

отрезан от участия в мероприятиях по УС.

В то же время именно мелкомоторные потреби-

тели  (малые  производственные  и  торговые  пред-

приятия,  административные  здания,  бюджетные 

учреж дения и бытовые потребители) в силу отсут-

ствия жестких ограничений по своим технологиче-

ским  процессам  после  упорядочивания  режимов 

своей  работы  являются  наиболее  маневренным 

классом  потребителей  и  представляют  наиболь-

ший  интерес  для  организованного  привлечения 

к реализации программ УС. 

С  целью  решения  данной  проблемы  20  марта 

2019  года  было  утверждено  Постановление  Прави-

тельства  РФ  №  287  [5],  в  котором  определены  пра-

вила действия механизма УС с участием агрегаторов 

УС — организаций, объединяющих ресурсы различ-

ных потребителей для предоставления услуг по УС. 

Согласно этому постановлению в ряде регионов Рос-

сии были образованы и заработали в пилотном режи-

ме работе агрегаторы УС [3], призванные обес печить:

– поиск потребителей, обладающих возможностями 

изменения  графика  своего  электропотребления 

без ущерба или с минимальным ущербом своей 

деятельности (производство, режим работы, быт 

и т.д.);

– проведение  оценки  имеющихся  у  потребителей 

возможностей  изменения  электропотребления 

и разработку оптимальных алгоритмов их участия 

в программах УС;

– оснащение  потребителей  необходимыми  систе-

мами автоматизации;

– выполнение функции представительства на опто-

вом рынке;

– предоставление  на  оптовом  рынке  ресурсов 

упорядоченного совместного изменения нагруз-

ки групп потребителей в виде единого элемента 

(например, виртуальной электростанции) — пула 

регулируемых по нагрузке потребителей, объек-

тов  ВИЭ  и  распределенной  генерации,  а  также 

накопителей,  связанных  между  собой  единым 

программным  обеспечением  и  находящихся 

в общей системе управления (примером вирту-

альной электростанции может служить успешно 

работающий Британский Limejump);

– несение  ответственности  за  взаимное  исполне-

ние  обязательств  сторон-участников  рыночных 

отношений.

В  задачи  агрегаторов  УС  входит  и  обеспечение 

затрат на подготовку потребителей к участию в УС, 

к основным задачам относятся [3]:

– капзатраты на превращение нагрузки из пассив-

ной в управляемую;

– капзатраты  и  операционные  затраты  на  инте-

грацию потребителей в информационно-измери-

тельный контур;

– капзатраты и операционные затраты на налажи-

вание коммерческого учета электроэнергии, обе-

спечение расчетов и платежей;

– издержки  посреднической  деятельности  (оплата 

услуг  банков,  биллинговых  компаний,  текущего 

обслуживания оборудования и т.д.).

Данные затраты, как правило, являются решаю-

щим фактором при формировании программ УС.

В  качестве  основных  походов  к  потребителям 

агрегаторами  спроса  предполагается  использовать 

их,  так  называемые,  явное  (explicit,  dispatchable) 

и  неявное  (implicit,  nondispatchable)  вовлечение 

в управление спросом [4].

В программах явного УС нагрузка изменяется под 

действием команд либо с помощью системы автома-

тического  управления  нагрузкой  из  диспетчерского 

центра. Такое управление подразумевает финансо-

вое стимулирование участвующих в нем потребите-

лей и наиболее подходит для промышленного, ком-

мерческого и сельскохозяйственного секторов.

Неявное УС основано на ценах (price-based) или 

на  времени  (time-based)  и  предполагает  использо-

вание  потребителями  различных  видов  дифферен-

цированных  по  времени  тарифов,  которые  отража-

ют стоимость электроэнергии в различные периоды 

времени. Неявное УС, в первую очередь, направле-

но на секторы небольших коммерческих и бытовых 

потребителей.

Условно можно выделить шесть типов конфигура-

ции УС (рисунок 2) [6]:

1)  отсечение  пика  —  снижение  пика  нагрузки  без 

перераспределения спроса на другие часы суток;

2)  электросбережение — пропорциональное сниже-

ние графика спроса во все периоды;

3)  стимулирование  электропотребления  —  пропор-

циональное  повышение  графика  спроса  во  все 

периоды;

4)  сдвиг  нагрузки  —  почасовое  управление  пиком 

графика нагрузки;

5)  заполнение доли — покрытие минимумов нагруз-

ки для выравнивания с пиковыми периодами;

6)  гибкая форма управления — гибкое непрерывное 

изменение конфигурации графика спроса.

Значительные  изменения  привычной  концепции 

УС начали происходить относительно недавно в свя-

зи с наметившимся ростом привлекательности перед 

централизованными  системами  энергоснабжения 

ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ

77

распределенной генерации (РГ). Во многом это объ-

ясняется следующим [7]:

– расположение генерации непосредственно в зоне 

потребления;

– сравнительно  малые  капиталовложения  и  сроки 

ввода генерирующего оборудования;

– возможность  использования  в  качестве  топлива 

отходов  или  побочных  продуктов  производства, 

а также местных видов топлива.

На  сегодняшний  день  лидерами  по  использова-

нию распределенной генерации являются:

– предприятия  нефтегазовой,  горнодобывающей,

металлургической,  целлюлозно-бумажной  и  хи-

мической  отраслей,  основная  особенность  кото-

рых  —  наличие  собственных  энергоресурсов 

и отдаленность от основных энергоисточников;

– агрокомплексы,  предприятия  по  переработке 

растительной  продукции,  лесозаготовительные 

и  деревообрабатывающие  предприятия,  имею-

щие  большое  количество  подлежащих  утилиза-

ции технологических отходов;

– хладокомплексы,  склады  —  предприятия,  для 

которых наличие собственной генерации необхо-

димо в качестве резервной, а зачастую и более 

выгодно  по  отношению  к  централизованному 

энергоснабжению;

– производства  с  четкими  планами  выпуска  про-

дукции и перспективами развития с относительно 

большими объемами электропотребления, позво-

ляющими  обеспечить  эффективную  загрузку 

и  эксплуатацию  собственной  генерации,  делаю-

щие ее выгоднее электропотребления от внешних 

источников.

В соответствии с «Энергетической стратегией Рос-

сии  на  период  до  2030  года»  доля  распределенной 

генерации  в  стране  может  достичь  20%  от  общего 

производства  электроэнергии.  Этому  будут  способ-

ствовать следующие стимулирующие факторы [6]: 

– неопределенности  развития  централизованной 

электроэнергетики;

– рост цен на «централизованную» электроэнергию;

– предсказуемость  затрат  на  эксплуатацию  соб-

ственной генерации;

– снижение рисков дефицита мощности;

– возможность маневров в развитии производства;

– повышение надежности и безопасности электро-

снабжения;

– снижение потерь в передающих сетях;

– развитие  возобновляемых  источников  энергии 

(ВИЭ).

Из этого следует, что полномасштабное развитие 

РГ должно тесно сочетаться с УС, в частности с по-

мощью технологий Smart Grid, обеспечивающих воз-

можности их совместной интеграции в единую энерге-

тическую систему [8].

ВЫВОДЫ

УС является сравнительно новым, но уже хорошо 

зарекомендовавшим себя инструментом для обес-

печения  гибкости  электроэнергетической  систе-

мы,  основное  назначение  которого  —  снижение 

электро потребления в пиковые часы взамен функ-

ционирования  наименее  эффективных  объектов 

генерации.

УС не включает в себя изменение электропотре-

бления,  обусловленное  распорядком  нормальной 

хозяйственной  деятельности  потребителей,  напри-

мер,  снижение  электропотребления  в  праздничные 

и выходные дни.

Происходящая  в  рамках  УС  продажа  управляе-

мой нагрузки осуществляется с помощью изменения 

цен на электроэнергию за счет сокращения общеси-

стемных затрат в обмен на стимулирующие выплаты 

потребителям.

Изначально  снижение  электропотребления  при

УС осуществлялось за счет изменения нагрузки по-

требителей с помощью мероприятий по электросбе-

режению или регулированию во временном разре-

зе. В последнее время возможности регулирования 

нагрузки  потребителей  существенно  расширились 

за счет использования средств распределенной ге-

нерации, а также накопителей электроэнергии. 

УС  имеет  большой  потенциал  и  до  сих  пор  не

изученные возможности, в связи с чем требует при-

стального внимания и изучения для повышения сво-

ей эффективности.  

ЛИТЕРАТУРА
1.  Сергеев  Н.Н.  Основные  направ-

ления  развития  и  модернизации 

электроэнергетики  //  Вестник  Уд-

муртского  университета.  Серия 

«Экономика и право», 2016, т. 26, 

вып. 1. С. 49–53.

2.  Гительман  Л.Д.,  Ратников  Б.Е., 

Кожевников  М.В.  Управление 

спросом  на  электроэнергию:  за-

рубежный опыт и адаптация к рос-

сийским  условиям  //  ЭАУ,  2012, 

№ 6. С. 61–65.

3.  Опадчий  Ф.,  Холкин  Д.,  Сидоро-

вич  В.  и  др.  Управление  спросом 

в  электроэнергетике  России:  от-

крывающиеся  возможности.  М.: 

Energinet, 2019. 100 с.

4.  Ишкова Е., Кулешов М., Рычков С. 

Поведенческое  управление  спро-

сом  //  Энергорынок,  2018,  №  4. 

С. 14–23.

5.  Постановление 

Правительства 

РФ от 20.03.2019 г. № 287 «О вне-

сении  изменений  в  некоторые 

акты  Правительства  Российской 

Федерации  по  вопросам  функци-

онирования  агрегаторов  управ-

ления  спросом  на  электрическую 

энергию в Единой энергетической 

системе  России,  а  также  совер-

шенствования  механизма  ценоза-

висимого  снижения  потребления 

электрической энергии и оказания 

услуг  по  обеспечению  системной 

надежности».  Москва.  27  марта 

2019.

6.  Дзюба  А.П.  Использование  на-

копителей  электроэнергии  в  ка-

честве  инструментов  управления 

спросом на электропотребление // 

Вестник Марийского государствен-

ного  университета.  Серия  «Сель-

скохозяйственные  науки.  Эконо-

мические  науки»,  2019,  т.  5,  №  2. 

С. 228–238.

7.  Куликов А.Л., Осокин В.Л., Папков 

Б.В. Проблемы и особенности рас-

пределенной  электроэнергетики 

//  Вестник  НГИЭИ,  2019,  №  11. 

С. 123–136.

8.  Волкова  И.О.,  Кобец  Б.Б.  Роль 

распределенной  генерации  в  ре-

ализации  концепции  Smart  Grid  // 

ЭКО, 2011, № 4. С. 87–94.

№

 5 (62) 2020