來(lái)自美國(guó)加州戶用和小型企業(yè)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)供應(yīng)商Electriq Power的Aric Saunders表示，隨著越來(lái)越多的分布式能源并網(wǎng)，在全球各地，平衡供電系統(tǒng)都不是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的任務(wù)。為了保持電網(wǎng)穩(wěn)定，只要電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商需要減少需求，OpenADR就可以啟動(dòng)。

過(guò)去20年，電網(wǎng)運(yùn)行發(fā)生了很大變化。早在20世紀(jì)90年代，作為區(qū)域輸電資產(chǎn)的協(xié)調(diào)方，獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商(ISO)完全控制了美國(guó)大部分地區(qū)的電網(wǎng)發(fā)電，而到了2020年的今天，獨(dú)立客戶和市場(chǎng)參與方可以隨時(shí)隨地自由發(fā)電，這帶來(lái)了巨大的不確定性。系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)在必須學(xué)會(huì)處理這些問(wèn)題。

這一領(lǐng)域最重要的參與方之一是太陽(yáng)能。過(guò)去20年，美國(guó)各地廣泛使用的太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行產(chǎn)生了一種特殊的影響，即所謂的鴨子曲線。

鴨子曲線的最早記錄出現(xiàn)在加州，這是一種只有在廣泛采用太陽(yáng)能發(fā)電的電網(wǎng)中才會(huì)出現(xiàn)的現(xiàn)象。由于太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)發(fā)電不受能源需求的影響，多余的電力會(huì)被送回電網(wǎng)，由電力公司用于服務(wù)其他電力需求。
然而，大量的太陽(yáng)能發(fā)電輸送到電網(wǎng)會(huì)造成過(guò)度發(fā)電，電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商必須平衡過(guò)度發(fā)電。同樣，太陽(yáng)能發(fā)電量在下午5點(diǎn)以后開始迅速減少，這意味著為了滿足電力需求，大量發(fā)電必須迅速被傳統(tǒng)的、可控的電廠發(fā)電所替代。這一過(guò)程會(huì)產(chǎn)生額外成本。

太陽(yáng)能是電網(wǎng)中最重要的因素，尤其是在加州。雖然如此，風(fēng)力發(fā)電也在美國(guó)各地獲得了廣泛使用。風(fēng)速是不可預(yù)測(cè)的，一年四季，風(fēng)力會(huì)隨著時(shí)間不斷變化。因此，風(fēng)力發(fā)電同樣存在著很高的不確定性。這些情況往往比太陽(yáng)能更難以預(yù)測(cè)。

預(yù)計(jì)未來(lái)十年，電網(wǎng)中電動(dòng)汽車的電力需求將會(huì)迅速擴(kuò)大。這種新的交通技術(shù)將改變我們從一地到另一地的出行方式，將化石燃料拋在身后并提高我們的電力需求。然而，與典型的電力需求不同，電動(dòng)汽車的重要區(qū)別之處在于移動(dòng)性。

位于具體地點(diǎn)的大多數(shù)負(fù)荷的電力需求模式每個(gè)季節(jié)都是類似的，但電動(dòng)汽車消耗的大量電力可以根據(jù)消費(fèi)者的需求而大幅變化。電動(dòng)汽車也不一定依賴單一來(lái)源電力。與固定安裝在一個(gè)地點(diǎn)的大型空調(diào)不同，電動(dòng)汽車可以在家里、在整個(gè)城市或整個(gè)國(guó)家的電動(dòng)汽車站充電。

如果將這種分布外推到一個(gè)州的更高層面，那么基本來(lái)說(shuō)，根據(jù)電動(dòng)車用戶的意志，大量電力需求會(huì)不規(guī)則地從一邊轉(zhuǎn)移到另一邊。隨著社會(huì)大規(guī)模轉(zhuǎn)向使用電動(dòng)汽車，電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商面臨的問(wèn)題是如何準(zhǔn)確預(yù)測(cè)、或大致預(yù)測(cè)不同節(jié)點(diǎn)（消費(fèi)點(diǎn)）的電網(wǎng)能源和電力需求。

對(duì)OpenADR的需求，它是什么、是如何工作的

這種朝著更可持續(xù)方向發(fā)展的過(guò)程需要更為靈活的未來(lái)電力設(shè)施。就像新建筑物被設(shè)計(jì)為可以根據(jù)風(fēng)或地震的力度移動(dòng)一樣，電力公司必須不再使用僵化的、毫米級(jí)的預(yù)測(cè)模型，而是使用適應(yīng)性強(qiáng)的、可靠的系統(tǒng)。

預(yù)見到電力系統(tǒng)需要一種新運(yùn)行模式的技術(shù)開發(fā)人員已經(jīng)開始實(shí)踐智能電網(wǎng)的概念。這些電網(wǎng)與一個(gè)通信系統(tǒng)集成，電力公司可以直接與用戶設(shè)施中的設(shè)備通信，根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行需求自動(dòng)調(diào)整用電。這種新的通信協(xié)議被稱為OpenADR或Open Automated Demand Response（意為開放式自動(dòng)需求響應(yīng)）。

電網(wǎng)的運(yùn)行是多變的。如果想要穩(wěn)定運(yùn)行，需求、發(fā)電量和電能損耗就必須保持平衡。這意味著所有產(chǎn)生的能量都必須被消耗掉。由于在不久的將來(lái)，人們將極難預(yù)測(cè)負(fù)荷，所以多個(gè)組織和公用事業(yè)公司發(fā)起了OpenADR計(jì)劃，旨在開發(fā)一個(gè)可令公用事業(yè)公司加強(qiáng)對(duì)電網(wǎng)電流的控制，同時(shí)保持消費(fèi)者的靈活性和自由度的系統(tǒng)。

大體來(lái)說(shuō)，每當(dāng)電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商需要減少需求以保持系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)，OpenADR系統(tǒng)就會(huì)通過(guò)需求響應(yīng)自動(dòng)化服務(wù)器（DRAS）自動(dòng)發(fā)出需求響應(yīng)事件通知信號(hào)。這一信號(hào)會(huì)與本地安裝的OpenADR設(shè)備或整個(gè)電網(wǎng)選定負(fù)載能源管理系統(tǒng)進(jìn)行通信，強(qiáng)制或鼓勵(lì)工業(yè)、商業(yè)乃至住宅減少負(fù)荷消耗。減少負(fù)荷的具體參數(shù)取決于事先商定的限制額定值，這一限制額定值還指明了全天的時(shí)段。

另一種情況是電網(wǎng)需要增加需求以保持系統(tǒng)穩(wěn)定并平衡每天過(guò)剩的太陽(yáng)能發(fā)電量。同樣，DRAS將向OpenADR設(shè)備發(fā)送通知，在特定時(shí)段內(nèi)激活或增加特定負(fù)荷。由投資人所有的加州公用事業(yè)公司——太平洋天然氣和電力公司的超額供應(yīng)DR試點(diǎn)計(jì)劃就是一例。

加州或是全球OpenADR技術(shù)最先進(jìn)的地區(qū)。多家公用事業(yè)公司，如太平洋天然氣和電力公司、南加州愛迪生公司、圣地亞哥天然氣和電力公司以及薩克拉門托市政公用事業(yè)項(xiàng)目區(qū)都已經(jīng)有了ADR項(xiàng)目。

需求響應(yīng)的不同類型方案

提供這一系統(tǒng)的公用事業(yè)公司實(shí)施了不同的需求響應(yīng)計(jì)劃，包括：

臨界峰值定價(jià)(CPP)

CPP電價(jià)方案的費(fèi)率結(jié)構(gòu)旨在鼓勵(lì)當(dāng)電力躉售市場(chǎng)價(jià)格高漲時(shí)（例如夏季），或在電網(wǎng)突發(fā)可靠性事件時(shí)減少消費(fèi)。當(dāng)電網(wǎng)需求或價(jià)格攀升時(shí)，在有限的數(shù)天或數(shù)小時(shí)內(nèi)，執(zhí)行預(yù)先規(guī)定的、相當(dāng)高的電費(fèi)。這一費(fèi)率的目的是鼓勵(lì)客戶將消費(fèi)轉(zhuǎn)移到非高峰期以避免更高的電費(fèi)。然后，客戶會(huì)收到賬單積分。根據(jù)不同的公用事業(yè)公司，客戶在一年中最多可以收到12個(gè)CPP事件通知。

裝機(jī)容量投標(biāo)計(jì)劃(CBP)

CBP是OpenADR項(xiàng)目的另一個(gè)范例。客戶每月向公用事業(yè)公司提交方案（即標(biāo)書）。根據(jù)方案，客戶同意在出現(xiàn)這些事件時(shí)降低能耗以獲得補(bǔ)償。取決于客戶在CBP事件中發(fā)生的實(shí)際能耗，不同的公用事業(yè)公司支付的費(fèi)用不同。這一計(jì)劃的最大優(yōu)點(diǎn)是可令客戶根據(jù)自己的喜好自由選擇每個(gè)月的降耗期。在事件發(fā)生的前一天或當(dāng)天，客戶仍會(huì)收到通知。

實(shí)時(shí)定價(jià)(RTP)或溫控器程序

根據(jù)這種方案，客戶授權(quán)公用事業(yè)公司在環(huán)境溫度較高時(shí)，遠(yuǎn)程控制客戶的電氣設(shè)備，特別是空調(diào)系統(tǒng)。這一計(jì)劃的目的是在高能耗期（夏季）降低空調(diào)系統(tǒng)的電力需求。這種程序會(huì)在短時(shí)間內(nèi)通知客戶。通常，享受實(shí)時(shí)定價(jià)(RTP)費(fèi)率的客戶只會(huì)在短時(shí)間內(nèi)得到通知。

戶用電動(dòng)汽車充電DR計(jì)劃

在當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)面臨壓力時(shí)，這一計(jì)劃會(huì)增加電動(dòng)汽車的充電成本，從而將客戶充電時(shí)間轉(zhuǎn)移到非高峰時(shí)段。OpenADR應(yīng)用可以延遲電動(dòng)汽車的充電時(shí)間，讓轉(zhuǎn)移消費(fèi)的客戶通過(guò)較低的費(fèi)率省錢并獲得降低負(fù)荷的補(bǔ)償。

OpenADR還可以通過(guò)向OpendADR設(shè)備或系統(tǒng)發(fā)送信號(hào)，根據(jù)電網(wǎng)情況或定價(jià)方案自動(dòng)優(yōu)化充電站。

OpenADR和電池儲(chǔ)能

利用OpenADR程序的最佳辦法之一是通過(guò)利用電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。這些設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)與電力公司的通信，后者可以向電池管理系統(tǒng)發(fā)送信號(hào)，根據(jù)電力系統(tǒng)的需要儲(chǔ)存電網(wǎng)發(fā)電（當(dāng)有多余電力時(shí)）或向電網(wǎng)供電（當(dāng)需要更多電力時(shí)）。智能逆變器也可以集成到程序中，當(dāng)電網(wǎng)中有多余太陽(yáng)能電力時(shí)，可以限制太陽(yáng)能發(fā)電輸入。這些解決方案允許業(yè)主通過(guò)OpenADR計(jì)劃為加州智能電網(wǎng)的未來(lái)做好準(zhǔn)備。