這裡僅討論傳統電力需求可以提供的彈性能力。新興電力需求(電動載具、新型態電供熱、電生氫等等)具有的彈性能力潛力,請參考 部門耦合與彈性效率 一頁。
Demand side flexibility for power sector transformation
https://www.youtube.com/watch?v=gUaOw0fDBSI
產業部門提供需量反應、節能等需求端管理已經是十分常見的事情。根據國際再生能源總署在2019年發布的Demand-side flexibility for power sector transformation,利用工業需量反應,提供慣性與初級頻率控制等時間尺度較小的彈性能力,是所有需求端彈性中相對較成熟的。
國際再生能源總署2019年需求端彈性的報告中,提及工業需量反應提供即時性的彈性,是相對較成熟的技術。
德州自2002起便允許需量反應資源加入輔助服務市場,也在過往順利提供適當的初級頻率控制:下圖為2006年12月22日,德州電網迅速損失1GW之供電能力後,工業負載迅速做出需量反應,有效穩頻的示意圖。截至2018年為止,德州已有4.2GW的工業負載加入參與輔助服務。
Demand-side flexibility for power sector transformation,國際再生能源總署,2019年。
另一方面,2019年2月開始,德州允許需量反應提供反應時間和慣性控制相若的快速頻率反應(fast frequency response)。隨著變動型再生能源佔比增加、電力系統等效轉動慣量減少,利用需量反應提供快速頻率反應,可以有效減少突發事件當下電網頻率變動的幅度。
Demand-side flexibility for power sector transformation,國際再生能源總署,2019年。
在2021年1月8日歐陸同步電網(synchronized grid,指頻率一致的電網)發生輸電線解聯被分成兩個供需失衡的子同步電網後,事前和輸電業者簽約的大型工業用電戶,為供不應求的西北半部子電網,提供了低頻卸載的初級頻率控制,其量值達1.7GW,約為事件發生當下立即性供需失衡總量(6.3GW)的27%。詳情請參見 2021年1月歐陸電網解聯事件整理 。
System separation in the Continental Europe Synchronous Area on 8 January 2021 - 2nd update
需求端彈性也能提供次級與三級控制,在英國,需求端彈性已經是三級頻率控制平衡能量的主要供給來源,英國輸電業者National Grid ESO在其2019年的需求端彈性年度報告(Demand Side Flexibility Annual Report 2019)指出需求端彈性提供三級頻率控制的成本較低,影響備轉容量市場中平衡能量的競價順位(merit order),可能是主要原因;而2019年開始,需量反應也開始提供英國的次級頻率控制。台灣在2020年開始也接受需量反應參與輔助服務市場,提供次級、三級與補充備轉容量。
在英國,需求端彈性已經是三級頻率控制的主要供給來源。Demand Side Flexibility Annual Report 2019,National Grid ESO。
除了頻率控制,需求端彈性對於尖峰殘餘負載的壓低當然也能有貢獻。
產業用電的需求端彈性對德州尖峰負載的降低效果。https://mobile.twitter.com/douglewinenergy/status/1549891901175861255/photo/1