

デマンドレスポンスとは、電力需要と供給をより一致させるために、電力会社の顧客の電力消費量を変更することです。 [ 1 ] 21世紀に揚水発電とバッテリーのコストが低下するまでは、電気エネルギーを容易に貯蔵することができなかったため、電力会社は従来、発電所の発電率を絞ったり、発電ユニットを稼働または停止したり、他の電力会社から電力を輸入したりすることで、需要と供給を一致させてきました。供給側で達成できることには限界があります。なぜなら、一部の発電ユニットはフルパワーに達するまでに長い時間がかかる場合があり、一部のユニットは運転コストが非常に高くなる場合があり、需要が利用可能なすべての発電所の容量を合わせたものよりも大きくなることがあるからです。エネルギー需要管理の一種であるデマンドレスポンスは、供給を調整するのではなく、電力需要をリアルタイムで調整することを目指しています。
電力会社は、電力料金が特定の時間帯に安くなるシンプルなオフピークメーターや、明確な要求や価格変更を顧客に伝えることができるスマートメーターなど、さまざまな方法で顧客に需要要求を伝えることができる。
顧客は、大量の電力を必要とする作業を延期することで電力需要を調整したり、より高い電気料金を支払うことを選択したりすることができます。また、一部の顧客は、太陽光発電パネルや蓄電池などの代替電源に電力消費の一部を切り替えることもあります。
多くの点で、デマンドレスポンスは、電力供給のための技術を活用した経済的な配給システムと簡単に説明できます。デマンドレスポンスでは、ピーク時の電力消費量を削減する代わりに、より低い正味単価を提供するという価格インセンティブによって、自主的な配給が行われます。つまり、ピーク時に電力使用量(負荷)を削減しない電力利用者は、直接的または一般料金に上乗せされる形で、「サージ」単価を支払うことになります。
強制的な配給制が実施される場合、それはピーク負荷時の輪番停電によって行われる。実際には、インセンティブによる自主的な配給制が総電力供給量に見合うだけの負荷削減に至らない場合、夏の猛暑や冬の厳しい寒波の際には、消費者や企業向けに計画停電が実施される可能性がある。
2011年時点で、米国連邦エネルギー規制委員会によると、デマンドレスポンス(DR)は次のように定義されていました。「電力価格の経時的な変化、または卸売市場価格が高い時や系統の信頼性が損なわれている時に電力使用量を減らすように設計されたインセンティブ支払いに応じて、エンドユーザーによる通常の消費パターンからの電力使用量の変化」[ 2 ] DRには、タイミング、瞬間需要のレベル、または総電力消費量を変更することを目的とした消費パターンのすべての変更が含まれます。[ 3 ] 2013年には、デマンドレスポンスプログラムは、消費者の好みやライフスタイルに応じて、電力消費を削減するか、ピーク時とオフピーク時の期間をずらすように設計されると予想されていました。[ 4 ] 2016年には、デマンドレスポンスは「ピーク時のネットワーク混雑や高価格など、電力系統内の特定の状況に応じて、電力メーターの顧客側で実行できる幅広いアクション」と定義されました。[ 5 ] 2010年、デマンドレスポンスは、ピーク需要を削減したり、系統の緊急事態を回避したりするために設計された需要の削減と定義されました。これは、ピーク需要や一時的な需要の急増に対応するために発電能力を追加するよりも費用対効果の高い代替手段となる可能性があります。DRの根本的な目的は、価格シグナルに応じて消費を変更するよう顧客に積極的に働きかけることです。目標は、消費者の価格シグナルまたは制御を通じて供給の期待を反映し、価格に応じて消費の動的な変化を可能にすることです。[ 6 ]
電力網における DR は、供給状況に応じて顧客の電力消費を管理する動的需要メカニズムに似ています。たとえば、電力顧客が重要な時間帯や市場価格に応じて消費量を削減します。 [ 7 ]違いは、需要応答メカニズムは明示的な停止要求に応答するのに対し、動的需要デバイスはグリッドのストレスが感知されると受動的に停止することです。需要応答には、実際に電力使用量を削減したり、グリッドと並列に接続されている場合と接続されていない場合があるオンサイト発電を開始したりすることが含まれます。[ 8 ]これは、同じタスクを継続的に、またはそのタスクが実行されるたびに、より少ない電力を使用して実行することを意味するエネルギー効率とは全く異なる概念です。同時に、需要応答はスマートエネルギー需要の構成要素であり、これにはエネルギー効率、家庭および建物のエネルギー管理、分散型再生可能エネルギー、電気自動車の充電も含まれます。[ 9 ] [ 10 ]
現在のデマンドレスポンス制度は、大小の商業顧客および住宅顧客を対象に実施されており、多くの場合、電力会社からの要請や市場価格の状況に応じて負荷を削減するために専用の制御システムを使用しています。サービス(照明、機械、空調など)は、重要な時間帯に事前に計画された負荷優先順位付けスキームに従って削減されます。負荷削減の代替手段として、電力網を補完するためのオンサイト発電があります。電力供給が逼迫している状況では、デマンドレスポンスによってピーク価格、ひいては電力価格の変動を大幅に低減できます。
デマンドレスポンスとは、一般的に、消費者に需要を減らすよう促し、それによって電力のピーク需要を減らすメカニズムを指します。発電および送電システムは通常、ピーク需要(予測誤差や予期せぬ事態に対する余裕を含む)に対応するように設計されているため、ピーク需要を下げることで、プラントおよび設備投資の全体的なコスト要件が削減されます。ただし、発電容量の構成によっては、デマンドレスポンスは、生産量が多く需要が少ない時に需要(負荷)を増やすためにも使用できます。一部のシステムでは、需要が少ない期間と多い期間(または価格が低い期間と高い期間)の間で裁定取引を行うためにエネルギー貯蔵が促進される場合があります。ビットコインマイニングは、コンピュータハードウェアインフラストラクチャ、ソフトウェアスキル、および電力を電子通貨に変換する電力集約型のプロセスです。[ 11 ]ビットコインマイニングは、より安価な電力を消費することで、余剰時間帯の需要を増やすために使用されます。[ 12 ]
デマンドレスポンスには、緊急デマンドレスポンス、経済デマンドレスポンス、および補助サービスデマンドレスポンスの 3 つの種類があります。[ 13 ]緊急デマンドレスポンスは、供給不足時に意図しないサービスの中断を回避するために採用されます。経済デマンドレスポンスは、電力消費の生産性や利便性が電力料金を支払うよりも価値が低い場合に、電力消費者が消費量を削減できるようにするために使用されます。補助サービスデマンドレスポンスは、送電網の安全な運用を確保するために必要な多数の特殊サービスで構成されており、従来は発電事業者によって提供されていました。

ほとんどの電力システムでは、消費者は消費時の生産コストとは無関係に、電力1単位あたり固定料金を支払います。消費者価格は政府または規制当局によって設定され、通常は一定期間(例えば1年間)における生産単位あたりの平均コストを表します。したがって、消費量は短期(例えば時間単位)の生産コストに左右されません。経済学的に言えば、消費者は実際の生産価格に直面しないため、短期的な電力使用量は非弾力的です。消費者が短期的な生産コストに直面すれば、価格シグナルに応じて電力使用量を変更する傾向が強まるでしょう。純粋な経済学者は、この概念を拡張して、固定料金制の消費者は電力に関する理論上の「コールオプション」を持っていると仮説を立てるかもしれませんが、実際には、他のビジネスと同様に、顧客は合意された価格で提供されるものを購入しているだけです。[ 15 ]午前 9 時に百貨店で 10 ドルの商品を購入する顧客は、売り場に 10 人の販売員がいることに気付くかもしれないが、実際に接客しているのは 1 人だけかもしれない。一方、午後 3 時には同じ 10 ドルの商品を購入し、10 人の販売員全員が接客していることに気づくかもしれない。同様に、午前 9 時の百貨店の売上原価は午後 3 時の売上原価の 5 ~ 10 倍になるかもしれないが、午前 9 時に午後 3 時よりも大幅に高い金額を支払っていないからといって、顧客が 10 ドルの商品に対して「選択権」を持っていると主張するのは無理があるだろう。
事実上すべての電力システムでは、電力はメリットオーダーでディスパッチされる発電機によって生産されます。つまり、限界費用が最も低い(生産の変動費用が最も低い)発電機が最初に使用され、次に安い発電機が使用され、瞬間的な電力需要が満たされるまで続きます。ほとんどの電力システムでは、電力の卸売価格は、エネルギーを注入している最もコストの高い発電機の限界費用に等しくなります。これは需要レベルに応じて変化します。したがって、価格の変動は大きくなる可能性があります。たとえば、オンタリオ州では、2006 年 8 月から 9 月の間に、生産者に支払われた卸売価格 (カナダ ドル) は、ピークで 318 ドル/ MW·h、最低で - (マイナス) 3.10 ドル/ MW·h の範囲でした。[ 16 ] [ 17 ]日々の需要サイクルにより、価格が 2 倍から 5 倍に変動することは珍しくありません。マイナスの価格は、発電事業者が送電網に電力を供給するために料金を請求されていたことを示しています(リアルタイム料金を支払っている消費者は、この期間中に電力を消費したことで実際に払い戻しを受けていた可能性があります)。これは一般的に夜間に発生し、需要がすべての発電機が最小出力レベルで稼働し、一部の発電機を停止しなければならないレベルまで低下します。マイナスの価格は、これらの停止を最小コストで実行するためのインセンティブです。[ 18 ]
2006年にカーネギーメロン大学で行われた2つの研究では、電力業界における需要応答の重要性を一般的な観点から検討し[ 19 ] 、また、米国で6500万人の顧客に180ギガワットの発電容量でサービスを提供するPJMインターコネクション地域送電公社における消費者向けリアルタイム価格設定の具体的な適用についても検討した[ 20 ] 。後者の研究では、ピーク需要のわずかな変化でも消費者の節約と追加のピーク容量のコスト回避に大きな効果があることがわかった。ピーク需要が1%変化すると、システムレベルで3.9%、数十億ドルの節約になる。ピーク需要が約10%減少すると(需要の弾力性に応じて達成可能)、システム全体で80億ドルから280億ドルの節約になる。
ブラトル・グループのプリンシパルであるアフマド・ファルキ氏は、討議資料の中で、米国のピーク電力需要を5%削減すると、20年間で約350億ドルのコスト削減が見込めると推定している。ただし、この削減を実現するために必要な動的価格設定を実施するために必要な計測と通信のコストは含まれていない。純便益は主張されている350億ドルより大幅に少ないものの、それでもかなり大きなものとなるだろう。[ 21 ]カナダのオンタリオ州では、独立電力系統運用機関が、2006年にピーク需要が25,000メガワットを超えたのはわずか32時間(0.4%未満)であり、年間最大需要は27,000メガワット強であったと指摘している。したがって、信頼できるコミットメントに基づいてピーク需要を「削る」ことができれば、同州は建設容量を約2,000メガワット削減できるだろう。[ 22 ]

電力網では、電力の消費と生産は常にバランスが取れていなければなりません。大きな不均衡は、グリッドの不安定性や深刻な電圧変動を引き起こし、グリッド内の障害を引き起こす可能性があります。したがって、総発電容量は、ある程度の誤差と偶発事象(ピーク需要期間中に発電所が停止しているなど)を考慮した総ピーク需要に対応するように設計されます。オペレーターは通常、任意の期間において最も安価な発電容量(限界費用の観点から)を使用するように計画し、需要が増加するにつれて、より高価な発電所からの追加容量を使用します。ほとんどの場合、需要応答は、潜在的な障害のリスクを軽減し、追加の発電所に対する追加の資本コスト要件を回避し、より高価または効率の低い稼働中の発電所の使用を回避するために、ピーク需要を削減することを目的としています。[ 23 ]発電容量が高コストの発電源から使用される場合、電力消費者はより高い料金を支払うことになります。
デマンドレスポンスは、供給過多時と需要不足時の需要増加にも利用できます。発電所の種類によっては、ほぼフル稼働で運転する必要があるもの(原子力発電所など)もあれば、限界費用がごくわずかで発電できるもの(風力発電所や太陽光発電など)もあります。エネルギー貯蔵能力には通常限りがあるため、デマンドレスポンスは、電力系統の安定性を維持するために、こうした期間中に負荷を増加させようと試みることがあります。例えば、2006年9月のオンタリオ州では、一部の利用者にとって電気料金がマイナスになる期間が短期間ありました。揚水発電などのエネルギー貯蔵は、需要が少ない期間に負荷を増加させ、後で使用する方法の一つです。デマンドレスポンスによる負荷増加はあまり一般的ではありませんが、発電容量が大きく、容易に削減できないシステムでは、必要または効率的な場合があります。
電力網によっては、リアルタイムではないものの実装が容易な料金設定メカニズム(例えば、利用者は日中は高い料金を支払い、夜間は低い料金を支払う)を採用し、技術的な要件を抑えつつ、需要応答メカニズムの利点の一部を提供する場合があります。英国では、電気暖房に関連する需要を夜間のオフピーク時間帯にシフトしようとするエコノミー7や同様のスキームが1970年代から運用されています。最近では、2006年にオンタリオ州が「スマートメーター」プログラムを開始し、「時間帯別料金」(TOU)を導入しました。これは、オンピーク、ミッドピーク、オフピークのスケジュールに応じて料金を段階的に設定します。冬期は、オンピークが朝と夕方、ミッドピークが正午から午後遅く、オフピークが夜間と定義されます。夏期は、オンピークとミッドピークの期間が逆転し、夏期の需要の原動力がエアコンであることを反映しています。 2015年5月1日現在、オンタリオ州のほとんどの電力会社は、すべての顧客を「スマートメーター」による時間帯別料金制に移行させており、ピーク時の料金はオフピーク時の料金の約200%、中間ピーク時の料金は1kWhあたり約150%となっている。
オーストラリアにはデマンドレスポンスに関する国家規格(AS/NZS 4755シリーズ)があり、数十年にわたり電力配給会社によって全国的に導入されてきました。例えば、貯湯式給湯器、エアコン、プールポンプの制御などに活用されています。2016年には、蓄電池などの電力貯蔵の管理方法に関する規定が同規格シリーズに追加されました。
負荷損失(発電容量が負荷を下回る)が発生すると、電力会社は、特定の高使用量産業消費者と契約を結び、システム全体のピーク需要時に機器を停止させることにより、対象を絞った停電、輪番停電、または緊急負荷削減プログラム(ELRP ) [ 24 ]を通じて、サービスエリアに負荷遮断を実施することがあります。[ 25 ]
エネルギー消費者は、需要応答プロバイダーからのそのような要請に応じるための何らかのインセンティブを必要とします。需要応答のインセンティブは、正式なものと非公式なものがあります。電力会社は、電気料金の短期的な値上げを転嫁することで料金ベースのインセンティブを創設したり、熱波の際に特定の大口利用者に強制的な削減を課し、参加に対して補償したりする場合があります。他の利用者は、需要が高い期間に電力を削減するという確約に基づいてリベートまたはその他のインセンティブを受け取る場合があります[ 26 ] 。これは、ネガワット[ 22 ]と呼ばれることもあります(この用語は、1985年にアモリー・ロビンスによって造語されました)。[ 27 ]例えば、カリフォルニア州は独自のELRPを導入し、緊急事態宣言時に登録した顧客は、電力使用量を削減することでクレジットを受け取ります(2021年は1kWhあたり1ドル、2022年は2ドル)。 [ 28 ]
商業用および産業用電力利用者は、電力会社からの要請がなくても、自主的に負荷制限を実施する場合があります。一部の企業は自家発電を行っており、電力網からの電力購入を避けるため、発電能力の範囲内で電力供給を維持したいと考えています。電力会社によっては、顧客の電力使用量が最も多い時間帯、つまりピーク需要に基づいて月間の電力料金を設定する商業料金体系を採用している場合があります。これは、エネルギー需要管理と呼ばれる、利用者がエネルギー需要を平準化することを促すものであり、場合によっては一時的にサービスを削減する必要が生じます。
スマートメーターは、需要期間全体を通して固定料金制を採用する従来の方式とは異なり、あらゆるタイプの利用者に対してリアルタイム料金制を提供するために、一部の地域で導入されています。この方式では、利用者は需要が高く料金も高い時間帯に使用量を削減する直接的なインセンティブを得られます。しかし、多くの利用者は様々な時間帯に効果的に需要を削減できない可能性があり、また、ピーク料金が短期間の需要変動を促すのに必要な水準を下回る場合もあります(利用者の価格感応度が低い、つまり需要の価格弾力性が低い)。自動制御システムも存在しますが、効果的ではあるものの、一部の用途では費用が高すぎて実現不可能な場合があります。
スマートグリッドアプリケーションは、電力生産者と消費者が互いにコミュニケーションを取り、電力の生産と消費の方法とタイミングについて意思決定を行う能力を向上させます。[ 10 ] [ 29 ]この新興技術により、顧客は、電力会社が負荷削減を要求するイベントベースの需要応答から、顧客が常に負荷を制御するインセンティブを認識できる、より24時間365日ベースの需要応答へと移行できるようになります。この双方向の対話により需要応答の機会は増加しますが、顧客は依然として経済的インセンティブに大きく影響され、資産の完全な制御を電力会社に委ねることに抵抗があります。[ 30 ]
スマートグリッドアプリケーションの利点の1つは、時間帯別料金制です。従来、消費エネルギー(kWh)とピーク負荷に対して固定料金を支払っていた顧客は、しきい値を設定し、使用量を調整することで、価格変動を活用できるようになります。これには、機器や設備を制御するためのエネルギー管理システムの使用が必要となる場合があり、規模の経済が働く可能性があります。もう1つの利点は、主に発電設備を持つ大規模顧客にとって、負荷を綿密に監視、シフト、バランス調整することで、ピーク負荷を削減し、kWh/月とkW/月を節約できるだけでなく、節約した電力をエネルギー市場で取引できることです。これもまた、高度なエネルギー管理システム、インセンティブ、そして実行可能な取引市場が必要となります。
スマートグリッドの応用により、生産者と消費者にリアルタイムのデータを提供することで、需要応答の機会が増加するが、経済的および環境的なインセンティブが依然としてこの取り組みの原動力となっている。
将来のスマートグリッドにおける需要応答の最も重要な手段の1つは電気自動車です。この新しいエネルギー源は、電力システムにおける新たな不確実性の原因でもありますが、スマートグリッドの安定性と品質を維持するためには、このエネルギー源の集約が不可欠です。したがって、電気自動車の駐車場は需要応答の集約エンティティとみなすことができます。[ 31 ]
現代の電力網は、再生可能エネルギー発電の導入率が高まるにつれて、従来の垂直統合型電力会社構造から分散型システムへと移行しつつあります。これらのエネルギー源は、多くの場合、分散して存在し、本質的に断続的です。これらの特徴は、電力網の安定性と効率性に問題を引き起こし、電力網に効果的に追加できるこれらのリソースの量に制限をもたらします。従来の垂直統合型電力網では、電力は需要の変化に対応できる電力会社の発電機によって供給されます。再生可能エネルギーによる発電出力は環境条件によって左右され、一般的に需要の変化に対応できません。電力網に接続されている重要でない負荷に対する応答制御は、これらの再生可能エネルギーによってもたらされる望ましくない変動を緩和できる効果的な戦略であることが示されています。[ 32 ]このように、発電が需要の変化に対応するのではなく、需要が発電の変化に対応します。これがデマンドレスポンスの基本です。デマンドレスポンスシステムを実装するには、センサー、アクチュエータ、通信プロトコルを介して多数の分散型リソースを協調させる必要があります。効果的な制御を実現するには、デバイスは経済的で堅牢であると同時に、制御タスクを効率的に遂行できる必要がある。さらに、効果的な制御には、大規模なデバイスネットワークを連携させ、これらの分散システムを経済面とセキュリティ面の両方から管理・最適化する強力な能力が求められる。
さらに、変動性の高い再生可能エネルギー発電の普及が進むにつれ、電力系統のバランスを保つために、当局がより多くの補助サービスを調達する必要性が高まっています。これらのサービスの1つが予備力であり、これは緊急事態時に系統周波数を調整するために使用されます。多くの独立系統運用者は、需要応答が従来の供給側リソースと並んで参加できるように補助サービス市場のルールを構築しています。発電機の利用可能な容量は、設計どおりに運用されるとより効率的に使用できるため、コストが削減され、汚染も少なくなります。インバータベースの発電と従来型の発電の比率が増加すると、周波数を安定させるために使用される機械的慣性が減少します。インバータベースの発電は過渡周波数に敏感であるため、発電機以外のソースからの補助サービスの提供がますます重要になります。[ 33 ] [ 34 ]
デマンドレスポンスのプロセスを自動化する技術は既に存在し、さらに多くの技術が開発中です。これらの技術は、負荷遮断の必要性を検知し、参加ユーザーに需要を伝え、負荷遮断を自動化し、デマンドレスポンスプログラムへの準拠を確認します。GridWiseとEnergyWebは、これらの技術開発を推進する米国の主要な連邦政府イニシアチブです。大学や民間企業もこの分野で研究開発を行っています。拡張性と包括性を備えたデマンドレスポンス向けソフトウェアソリューションは、ビジネスと産業の成長を促進します。
一部の電力会社は、産業、商業、住宅ユーザーに接続された自動システムを検討・試験運用しており、これによりピーク需要時の消費量を削減し、実質的には需要の引き込みをわずかに遅らせることが可能になる。遅延される需要量は小さいかもしれないが、系統安定化計画では極端なピーク需要事象に備えて容量を確保し、さらに予備の安全マージンを設けることが一般的であるため、系統(財務面を含む)への影響は大きい可能性がある。このような事象は年に数回しか発生しないかもしれない。
このプロセスには、特定の電化製品やシンクを下げたり切ったりすること(そして、需要が予想外に低い場合は、使用量を増やす可能性もある)が含まれる場合があります。たとえば、暖房を下げたり、エアコンや冷蔵庫を上げたり(温度を上げると消費電力が少なくなる)して、使用量のピークが過ぎるまで消費を少し遅らせることができます。[ 35 ]トロント市では、特定の住宅利用者がプログラム(Peaksaver AC [ 36 ])に参加でき、システムオペレーターがピーク需要時に温水器やエアコンを自動的に制御できます。グリッドはピーク需要を遅らせることで(ピーク発電所がサイクルアップする時間を与えたり、ピークイベントを回避したりすることで)利益を得、参加者はピーク需要期間後まで消費を遅らせることで利益を得ます。ピーク需要期間後は料金が安くなるはずです。これは実験的なプログラムですが、大規模に実施すれば、これらのソリューションはピーク需要を大幅に削減できる可能性があります。このようなプログラムの成功は、適切な技術の開発、適切な電力料金体系、および基盤となる技術のコストに依存します。ボンネビル・パワーはワシントン州とオレゴン州の住宅で直接制御技術の実験を行い、送電網への投資を回避できることで、その技術のコストが正当化されることを発見した。[ 37 ]
デマンドレスポンスを実装する他の方法としては、サーモスタットの設定温度を下げるのではなく、デューティサイクルを微妙に減らすというアプローチがあります。[ 38 ]これらは、カスタマイズされたビルディングオートメーションシステムのプログラミング、または施設内の複数の負荷を調整する群知能ロジック方式(EncycleのEnviroGridコントローラーなど)を使用して実装できます。[ 39 ] [ 40 ]
同様のアプローチは、夏のピーク地域における空調のピーク需要の管理にも適用できます。予冷やサーモスタットの設定温度を少し高めに保つことで、ピーク需要の削減に役立ちます。[ 41 ]
2008年には、電力網の周波数を監視して冷却サイクルを遅らせたり早めたりする動的な需要を感知する電気冷蔵庫が英国で販売されることが発表されました[ 42 ]が、2018年現在、それらは容易に入手できるものではありません。
産業顧客もデマンドレスポンスを提供しています。商業用および住宅用負荷と比較して、産業負荷には次の利点があります。[ 43 ]産業製造工場の電力消費量と供給可能な電力の変化は一般的に非常に大きいです。さらに、産業工場は通常、制御、通信、市場参加のためのインフラストラクチャを既に備えており、デマンドレスポンスの提供を可能にしています。さらに、アルミニウム製錬所[ 44 ]などの一部の産業工場は、電力消費の迅速かつ正確な調整を提供できます。たとえば、アルコアのウォリック事業所は、適格なデマンドレスポンスリソースとしてMISOに参加しており[ 45 ]、トリメットアルミニウムは製錬所を短期的な負電池として使用しています。[ 46 ]デマンドレスポンスの提供に適した産業の選択は、通常、いわゆる損失負荷の価値の評価に基づいています。[ 47 ]一部のデータセンターは冗長性のために遠く離れた場所に配置されており、デマンドレスポンスを実行すると同時に、それらの間で負荷を移行できます。[ 48 ]
ピーク需要時に負荷を削減することは、新しい発電所の必要性を減らすため重要です。電力会社は、高いピーク需要に対応するために、非常に資本集約的な発電所と送電線を建設します。ピーク需要は年に数回しか発生しないため、これらの設備は容量のごく一部でしか稼働しません。電力利用者は、この遊休設備の費用を電気料金に上乗せして負担しています。デマンドレスポンススマートグリッド連合によると、米国の電気料金の10%~20%は、年間わずか100時間のピーク需要によるものです。[ 49 ] DRは、電力会社が大規模な設備投資の必要性を減らし、料金を全体的に低く抑える方法ですが、消費者は消費されなかった電力の生産性や利便性の価値を失うため、このような削減には経済的な限界があります。したがって、消費者がその過程で何を犠牲にするかを考慮せずに、デマンドレスポンスによって得られるコスト削減だけを見るのは誤解を招きます。
2000年から2001年にかけてのカリフォルニアの電力危機のピーク時には、需要が5%減少すれば価格が50%低下したと推定されている[ 14 ]。消費者がピーク価格に直面し、需要を減らすことで、市場は供給側からの意図的な供給停止に対してより回復力を持つようになるはずである。
住宅用および商業用電力使用量は日中大きく変動することが多く、デマンドレスポンスは価格シグナルに基づいてその変動を抑制しようとするものです。これらのプログラムには、以下の3つの基本原則があります。
さらに、大きなピークは年に2、3回程度しか発生しない場合もあり、そのような稀な事象に対応するためには多額の設備投資が必要となる。
2005年の米国エネルギー政策法は、エネルギー長官に対し、「需要応答の国家的利益を特定し定量化し、2007年1月1日までにそのような利益の特定のレベルを達成するための勧告を行う報告書」を米国議会に提出することを義務付けている。そのような報告書は2006年2月に公表された。[ 50 ]
報告書によると、2004年の潜在的な需要応答能力は約20,500メガワット(MW)で、米国の総ピーク需要の3%に相当する一方、実際に供給されたピーク需要削減量は約9,000MW(ピークの1.3%)にとどまり、改善の余地は十分にあると推定されている。さらに、負荷管理能力は1996年以降32%低下したと推定されている。この傾向に影響を与えている要因としては、負荷管理サービスを提供する電力会社の減少、既存プログラムへの参加率の低下、電力会社の役割と責任の変化、需給バランスの変化などが挙げられる。
米国における需要応答の利用と実施を促進するため、連邦エネルギー規制委員会(FERC)は2011年3月に命令第745号を発令し、卸売電力市場に参加する経済的需要応答の提供者に対して一定水準の報酬を義務付けた。[ 51 ]この命令は非常に物議を醸しており、ハーバード大学ケネディ・スクールのウィリアム・W・ホーガン教授をはじめとする多くのエネルギー経済学者から反対されている。ホーガン教授は、この命令は需要応答の提供者に対して過剰な報酬を与えており、それによって経済的価値が生産コストを上回る電力の抑制を助長していると主張している。ホーガン教授はさらに、命令第745号は反競争的であり、「…買い手カルテルを強制するための規制権限の適用」に相当すると主張している。[ 52 ]カリフォルニア州を含む複数の関係者が、連邦裁判所に命令745の合法性を問う訴訟を起こした。[ 53 ]命令745の経済効率と公平性に関する議論は、The Electricity Journalに掲載された一連の記事で取り上げられた。[ 54 ] [ 55 ] [ 56 ]
2014年5月23日、コロンビア特別区巡回控訴裁判所は命令745を全面的に無効とした。[ 57 ] 2015年5月4日、米国最高裁判所はコロンビア特別区巡回控訴裁判所の判決を再審理することに同意し、2つの問題について検討した。
2016年1月25日、米国最高裁判所はFERC対Electric Power Supply Ass'n事件において6対2の判決で、連邦エネルギー規制委員会は卸売エネルギー市場における「公正かつ合理的な」料金を確保するために権限の範囲内で行動したと結論付けた。[ 59 ]
FERCは2020年9月17日に命令第2222号を発令し、分散型エネルギー資源が地域卸売電力市場に参加できるようにした。[ 60 ] [ 61 ]市場運営者は2022年初頭までに最初のコンプライアンス計画を提出した。[ 62 ]
2009年12月現在、ナショナルグリッドはSTOR として知られる需要応答を提供するために2369MWの契約を結んでおり、需要側は89のサイトから839MW(35%)を提供している。この839MWのうち約750MWはバックアップ発電であり、残りは負荷削減である。[ 63 ]英国のさまざまな商業ビルと工業ビルの広範な30分ごとの需要プロファイルと観測された電力需要シフトに基づく論文は、負荷シフトと需要の減少に関与しているのはごく少数であり、需要応答の大部分はスタンバイ発電機によって提供されていることを示している。[ 64 ]
{{cite web}}: CS1メンテナンス: アーカイブサービスは非推奨になりました (リンク)CAISOの電力供給制限時間中に既存のデータセンター容量内で負荷移行を行うことで、年間113~239 KtCO 2eの温室効果ガス排出量を削減し、2019年には総電力供給制限の最大62%をマイナスの削減コストで吸収できる可能性がある。
{{cite web}}: CS1 maint: タイトルとしてアーカイブされたコピー (リンク)