La demand response (DR) è un cambiamento pianificato nell'utilizzo di elettricità di un sito quando la rete o il mercato lo richiedono. Il sito riduce, sposta o aumenta il suo carico per un periodo prestabilito. Il programma paga per la flessibilità che il sito mette a disposizione e per la variazione che il suo contatore dimostra.
Nell’UE, l’articolo 17 della Direttiva 2019/944 impone agli Stati membri di consentire ai clienti finali di partecipare a tutti i mercati elettrici insieme ai produttori, senza discriminazioni, direttamente o tramite un aggregatore. I gestori del sistema nazionale definiscono poi i prodotti. Questa guida utilizza esempi provenienti dalla Gran Bretagna e dall'Irlanda. Un aggregatore che combina molti di questi siti in un'unica risorsa gestisce una centrale elettrica virtuale.
Tipi di demand response
Il tipo di programma decide la velocità con cui il sito deve rispondere e come viene misurata la risposta.
| Tipo | Cosa fa il sito | Tempo di risposta | Misurazione | Esempio |
|---|---|---|---|---|
| Basato sul prezzo | Sposta il carico dai periodi di prezzo elevato con una tariffa in base al tempo di utilizzo o dinamica | Da alcune ore a un giorno di anticipo | I dati ogni mezz'ora o 15 minuti del contatore di fatturazione | Tariffe dinamiche al dettaglio |
| Energia e capacità | Riduce il carico quando riceve un comando di dispacciamento, per una durata prestabilita | Da minuti a ore | Dati ogni mezz'ora o 15 minuti rispetto a un riferimento | Servizio GB Flessibilità della Domanda: misura mezz'ora, almeno 30 minuti di risposta |
| Risposta in frequenza statica | Fa scattare un carico quando la frequenza scende al di sotto di un setpoint | Entro 2 s o più velocemente | Record campionati rapidamente attorno a ciascun trigger, come specificato dall'operatore | DS3 Risposta in frequenza rapida (statica o dinamica): risposta entro 2 s, mantenuta per almeno 8 s |
| Risposta in frequenza dinamica | Segue la frequenza continuamente al di fuori della banda morta | Consegna completa entro 1 s | Dati prestazionali a 20 Hz e dati operativi a 1 Hz | GB Contenimento dinamico: avvio entro 0,5 s, completo entro 1 s |
| Flessibilità locale | Riduce o aumenta il carico per alleviare un vincolo sulla rete locale | Da minuti a ore | Dati sull'intervallo nel punto di connessione | Gare flessibilità DSO |
La guida alla risposta in frequenza dinamica copre i servizi di frequenza del Regno Unito in dettaglio, mentre la guida FCAS copre l'Australia. Il resto di questa guida riguarda gli eventi di energia e capacità, da cui inizia la maggior parte dei siti.
Il ciclo di demand response
Un evento di dispacciamento ha cinque fasi:
- Il sito o il suo aggregatore dichiara quanto carico può modificare e per quanto tempo.
- L'operatore del sistema o l'aggregatore avvia l'evento.
- Il controllo locale modifica i carichi selezionati entro i limiti di sicurezza.
- La misura registra il consumo prima, durante e dopo l'evento.
- Il programma confronta il consumo misurato con una baseline e remunera la differenza.
Un programma basato sul prezzo non prevede dispacciamento né dichiarazione di disponibilità. Il sito reagisce alla tariffa e la fattura costituisce la regolazione.
La dichiarazione di disponibilità è valida quanto i dati del sito. Se la dichiarazione è di 100 kW ma i carichi flessibili erano già spenti il sito non può erogare. Basare ogni dichiarazione sul carico corrente di ciascun circuito flessibile, non sul valore nominale della targa.
Ricevi le istruzioni
Le istruzioni arrivano in tre modi. Il più semplice è un contatto senza tensione o un segnale relè proveniente da un controller installato dall'aggregatore, che è ancora comune nei siti commerciali e industriali. La seconda è l'API dell'aggregatore, solitamente MQTT su TLS o HTTPS. Il terzo è uno standard aperto. OpenADR 2.0b è pubblicato come IEC 62746-10-1 e utilizza messaggi XML. OpenADR 3, lanciato nel novembre 2023, è un'API REST con messaggi JSON.
Qualunque sia l'interfaccia, le apparecchiature del sito devono:
- autenticare il mittente e rifiutare un'istruzione che arriva in ritardo o che ne ripete una precedente;
- confermare l’istruzione con una marca temporale;
- registrare ogni istruzione, conferma e azione sul carico.
Decidi il comportamento in caso di perdita di connessione prima del primo evento. Un’istruzione con ora di fine o durata esplicita consente al controllore di terminare l'evento senza il collegamento e quindi ripristinare i carichi al momento previsto. Senza un'ora di fine, il controllore deve scegliere tra due errori. Se mantiene i carichi disattivati, una cella frigorifera può oltrepassare il suo limite. Se ripristina subito tutti i carichi, il sito eroga meno e il programma riduce il pagamento. Un collegamento che fallisce prima di un evento è più semplice: dichiarare il sito non disponibile.
Cambia il carico in sicurezza
Un carico flessibile adatto dispone di una forma di accumulo: una cella frigorifera mantiene la sua temperatura, un serbatoio di acqua calda trattiene il calore, una batteria mantiene la carica e un bacino contiene acqua. La flessibilità disponibile è stabilito dallo stoccaggio e dalla condizione di arresto.
Ad esempio, una prova con i compressori spenti mostra che la sonda nella zona del prodotto registra un riscaldamento a 1,5 K/h da un set point di −22 °C. Il limite del prodotto è −18 °C e il sito mantiene 1 K di margine. La cella frigorifera può restare spenta per (4 K − 1 K) ÷ 1,5 K/h = 2 ore. Le sonde dell'aria si riscaldano molto più velocemente del prodotto, quindi il limite deve provenire da una sonda della zona del prodotto. La guida alla demand response di refrigerazione mostra i punti di misurazione.
| Carico | Come cambia | Condizione di arresto | Dopo l'evento |
|---|---|---|---|
| Refrigerazione | Compressori spenti o set point alzato | Limite di temperatura della zona del prodotto | I compressori funzionano a pieno carico finché la cella torna alla temperatura iniziale |
| Riscaldamento dell'acqua e caldaie elettriche | Riscaldamento sospeso o aggiunto in caso di produzione in eccesso | Temperatura minima di stoccaggio, spesso 60 °C in un piano di sicurezza dell'acqua | Il riscaldatore funziona finché il serbatoio non raggiunge la temperatura |
| Ricarica di veicoli elettrici | Corrente di carica ridotta o avvio ritardato | Ora di partenza e carica richiesta | I caricatori tornano alla loro allocazione |
| Batterie | Scarica per ridurre l'importazione del sito | Riserva stato di carica per l'evento successivo e limite di esportazione | Ricarica, che è una nuova importazione |
| Carichi di processo | Lotto o pompaggio spostato in un periodo successivo | Programma del processo o livello del serbatoio | Il carico spostato viene eseguito più tardi |
Due vincoli bloccano i siti. I caricabatterie per veicoli elettrici non possono ridurre la corrente al di sotto di 6 A per fase secondo la norma IEC 61851-1, quindi un caricatore trifase a 230 V non può erogare meno di circa 4,1 kW; al di sotto di tale valore deve sospendere la ricarica. Una batteria che si scarica più del carico del sito esporta la differenza. Se la connessione ha un limite di esportazione, come fanno molte connessioni G99, la batteria deve seguire il carico del sito durante l'evento.
I limiti locali hanno sempre la priorità su un'istruzione remota. Quando una condizione di stop pone fine all'evento, il controllore restituisce quel carico, registra la cessazione della riduzione con una marca temporale e lo segnala all'aggregatore. Rilasciare i carichi in ordine scaglionato dopo l'evento. Se ogni compressore si riavvia nello stesso minuto, il sito può registrare un nuovo picco e un addebito per la capacità o la domanda può costare più di quanto pagato per l'evento. Il Calcolatore della capacità di ricarica dei veicoli elettrici mostra la capacità rimasta per i caricabatterie alla connessione.
Misura la risposta
La misurazione deve registrare il consumo dell'impianto con la risoluzione e la precisione richieste dal programma. Registrare l'identità del misuratore, i rapporti CT, l'orientamento CT, la sorgente dell'orologio e ogni lacuna nei dati.
L'energia dell'intervallo viene convertita nella domanda media. Una lettura di 7 kWh in un intervallo di 15 minuti corrisponde ad una domanda media di 28 kW:
Sono comuni tre errori di misurazione e nessuno di essi è visibile in una singola lettura:
- Offset orologio. Un orologio del contatore in ritardo di 2 minuti inserisce 2 minuti di carico pre-evento nel primo intervallo di evento. Con una riduzione di 110 kW, si spostano circa 3,7 kWh, ovvero il 13% della riduzione in quell'intervallo di 15 minuti. Sincronizza ogni misuratore e controller su NTP o GNSS e registra l'offset.
- Rapporto TA. Un misuratore impostato su 400/5 su un TA 500/5 legge l'80% del carico reale. L’errore scala allo stesso modo i giorni della baseline e quello dell’evento, quindi i dati sembrano coerenti e il sito viene pagato per l'80% della sua riduzione. Confronta il totale sottocontatore con il contatore fiscale per trovarlo.
- Direzione del TA. Un TA invertito su un carico trifase bilanciato legge un terzo della potenza effettiva. Su un carico sbilanciato può risultare negativo in alcuni intervalli.
La misura dei carichi flessibili con sottocontatori non è sempre necessaria per la regolazione. Mostra quale carico ha fornito la risposta e quale si è ritirato in anticipo e ciò rende la successiva dichiarazione di disponibilità più accurata.
Calcola la baseline e la risposta fornita
La baseline è il consumo che il sito avrebbe avuto senza l'evento. Il programma definisce il metodo e il metodo decide il pagamento.
Il servizio GB Demand Flexibility utilizza il metodo P376 per impostazione predefinita. Per un giorno lavorativo, la baseline per ogni mezz'ora è la media della stessa mezz'ora nei 10 giorni lavorativi ammissibili più recenti, prelevati dai 60 giorni precedenti. Per un fine settimana o un giorno festivo, vengono presi in considerazione i 4 giorni idonei più recenti e viene calcolata la media dei 2 valori mediani. Non sono ammissibili i giorni in cui si verifica un evento DFS, un evento del mercato della capacità o un evento di flessibilità DSO richiamato con un preavviso pari o inferiore a 48 ore. Non è possibile utilizzare un punto di misura con meno di 5 giorni lavorativi idonei. La guida di agosto 2026 aggiunge una baseline facoltativa dichiarata dal partecipante per i siti industriali e commerciali.
Una correzione nello stesso giorno scala la baseline storica al consumo del sito appena prima dell'evento. Tiene conto di meteo e occupazione, ma può essere manipolata. Nell’inverno 2022/23 la baseline domestica DFS includeva una correzione nello stesso giorno basata sul consumo da 4 ore a 1 ora prima dell'evento. Un sito che aumenta il proprio carico in quella finestra aumenta la propria baseline e viene quindi pagato per ridurre il carico aggiunto. NESO ha eliminato tale correzione per l'inverno 2023/24. Se un programma mantiene un aggiustamento, controlla il suo limite e controlla che la finestra di correzione si chiuda prima che il sito riceva la notifica dell'evento.
I servizi a frequenza dinamica non utilizzano una baseline storica. La risposta prevista viene calcolata dalla frequenza misurata e dalla curva di risposta contratta e confrontata con la potenza misurata in ciascun intervallo.
La risposta fornita è la baseline meno il consumo misurato, intervallo per intervallo. Nell'esempio seguente, un sito con cella frigorifera ha impegnato 100 kW per un'ora e ha fornito tra 95 kW e 110 kW in ciascun intervallo di 15 minuti. Nei due intervalli successivi all'evento, i compressori hanno recuperato il raffreddamento e il sito ha utilizzato 85 kW e 45 kW oltre la baseline:
L'evento ha ridotto 106,3 kWh e il rimbalzo ha recuperato 32,5 kWh. La maggior parte dei programmi energetici paga solo per gli intervalli degli eventi. Il rimbalzo è ancora un costo se determina il picco della domanda del mese. La guida alla baseline confronta i metodi di baseline e i dati di cui ciascuno ha bisogno, e la guida al peak shaving copre lo stesso rimbalzo per i picchi tariffari.
Un evento parziale è comune. Se il limite del prodotto termina l'evento dopo 30 minuti, gli ultimi due intervalli non mostrano quasi alcuna riduzione e la consegna media scende a circa il 55%. Il DFS non applica penalità tra il 50% e il 120% del volume accettato. Riduce il pagamento tra il 25% e il 50% e non paga nulla al di sotto del 25%. Un sito che dichiara la durata effettiva guadagna di più di un sito che dichiara solo il caso migliore.
Lista di controllo per la messa in servizio
I servizi di frequenza come il contenimento dinamico richiedono un test delle prestazioni prima che un’unità possa partecipare e i programmi energetici possono richiamare eventi di test. Controlla questi punti prima del primo test o evento dal vivo:
| Verifica | Criterio di superamento |
|---|---|
| Orologio contatore | L'offset da NTP o GNSS viene registrato ed è piccolo rispetto all'intervallo di liquidazione |
| Rapporto e direzione dei TA | Il totale del sottocontatore concorda con il contatore fiscale entro la precisione combinata di entrambi i contatori |
| Buffer dei dati | Il sito conserva le letture per un periodo più lungo rispetto all'interruzione di rete più lunga prevista e le ritrasmette in ordine quando il collegamento ritorna |
| Consegna dei dati | Le letture raggiungono l'aggregatore in tempo per la scadenza del programma, ad esempio la presentazione settimanale dei dati di regolazione DFS |
| Limiti locali | Ogni condizione di arresto pone fine all'evento in una prova e la cessazione della risposta compare nel registro eventi |
| Collegamento perso | Disconnettere la rete durante un evento di prova e confermare il rientro dei carichi all'orario previsto |
| Ordine di rilascio | I carichi ritornano gradualmente e il picco post-evento rimane al di sotto della domanda massima del sito |
Come EpiSensor supporta la demand response
EpiSensor fornisce la misurazione e il controllo locale sul sito. I monitor di energia elettrica ZEM misurano il punto di connessione e i circuiti flessibili. Ogni ZEM viene calibrato con i suoi sensori di corrente prima della spedizione, quindi la Classe 0.5S descrive insieme il misuratore e i suoi TA. Il controller di demand response ZDR misura la stessa classe e risponde alla sottofrequenza entro 100 ms. ZDR-20 e ZDR-21 commutano un carico tramite un relè e ZDR-22 invia un setpoint a una batteria o a un UPS tramite Modbus. ZDR-21 e ZDR-22 aggiungono tempo GPS e registrazioni di eventi di 20 ms.
Il Gateway esegue Edge sul sito. Edge archivia le letture localmente e le inoltra tramite MQTTS o HTTPS quando il collegamento è disponibile. Le automazioni Edge applicano condizioni di arresto locali, come un limite di temperatura del prodotto. Un'automazione temporizzata salva la sua azione finale prima di iniziare, quindi i carichi tornano puntuali dopo la perdita del collegamento o un riavvio. Un aggregatore invia comandi tramite l’API autenticata dei comandi Edge o un topic MQTTS concordato. Il modello di comando viene concordato per ciascun progetto. Il server Edge Modbus TCP può fornire letture a un controller del sito, ma non accetta comandi di controllo.
La pagina Demand Response e VPP mostra l'architettura completa. In Germania, anche le pompe di calore, le wallbox e le batterie controllabili rientrano nella Sezione 14a EnWG, che ha le proprie regole di controllo.
Domande frequenti
Qual è la differenza tra demand response e centrale elettrica virtuale?
La demand response è la variazione del consumo di un sito. Una centrale elettrica virtuale è un portafoglio di siti e risorse (carichi, batterie, generatori e caricatori EV) che un aggregatore controlla insieme e offre al mercato come una sola risorsa. L’aggregatore regola il portafoglio, ma ogni sito conserva le proprie misure e i propri limiti locali.
Per quanto può restare spenta una cella frigorifera durante un evento?
Misuralo sul sito. In una prova con carico e apertura delle porte normali, ferma i compressori e registra una sonda nella zona del prodotto. Se il prodotto si scalda di 1,5 K/h partendo da −22 °C e mantieni 1 K di margine sotto il limite di −18 °C, la cella può restare spenta per 2 ore. L’aria si scalda molto più in fretta del prodotto: non basare il limite su una sonda dell’aria.
Perché un sito ha erogato meno del previsto?
Verifica prima quattro cause: un limite locale ha chiuso l’evento in anticipo; nei giorni della baseline c’erano consumi insoliti; l’orologio del contatore era sfasato rispetto agli intervalli di regolazione; il rapporto o l’orientamento di un TA erano errati, scalando insieme baseline ed evento e nascondendo l’errore.