Поскольку выход возобновляемой энергии, такой как фотоэлектрическая генерация, имеет тенденцию колебаться, энергосистему можно рассматривать как крупномасштабную сложную систему с неопределенностью. Чтобы стабилизировать баланс спроса и предложения электроэнергии, нам нужна система управления энергопотреблением, чтобы контролировать это. В последние годы системы энергоменеджмента активно исследуются на фоне либерализации электроэнергетики и распространения интеллектуальных счетчиков, визуализирующих потребление электроэнергии. Коити Кобаяси, доцент Университета Хоккайдо, Шун-ичи Адзума, профессор Университета Нагоя, и Нобуюки Ямагучи, доцент Токийского научного университета и др., разработали технологии анализа и управления спросом, ориентированные на изменяющиеся во времени затраты на производство электроэнергии.
Реагирование на спрос является одним из методов в системах управления энергопотреблением. Реакция спроса определяется как «когда баланс спроса и предложения жесткий, потребители экономят потребление энергии и меняют модель потребления энергии в соответствии с установленной ценой на электроэнергию или выплатой стимулов (вознаграждений)». Экономическая эффективность не уточнялась.
Внедрение «агрегатора», контролирующего энергопотребление потребителей, привлекло большое внимание. В этих рамках агрегаторы торгуют между электроэнергетическими компаниями и потребителями вместо прямой торговли между потребителями и электроэнергетическими компаниями. Агрегаторы управляют сотнями потребителей и контролируют их энергопотребление в ответ на запросы электрических компаний. С внедрением агрегаторов упрощается управление всей энергосистемой.
В течение дня рентабельность реагирования на спрос колеблется в зависимости от спроса и предложения электроэнергии. Ожидается, что это колебание станет больше за счет распространения возобновляемых источников энергии. Реагирование на спрос направлено на поддержание баланса между спросом и предложением, и его экономическая эффективность не была сфокусирована. Однако в будущем будет важно оценивать экономическую ценность реагирования на спрос, уделяя особое внимание стоимости производства электроэнергии и стоимости корректировки (стоимости, необходимой для корректировки энергопотребления) в каждый момент времени. Кроме того, необходимо разработать стратегии контроля, которые максимизируют экономическую ценность реагирования на спрос.
Для того чтобы реакция спроса создавала экономическую ценность, удельная цена затрат на производство электроэнергии должна сильно колебаться в течение дня. Если разница между самыми высокими и самыми низкими затратами на производство велика по сравнению с затратами на корректировку, то реакция спроса создает экономическую ценность. В частности, в этом исследовании мы вывели условие, согласно которому «реакция спроса создает экономическую ценность, если разница между самой высокой и самой низкой ценой более чем в два раза превышает стоимость корректировки». Поскольку это простое условие, его также можно использовать в качестве руководства для расчета вознаграждения для потребителей.
Далее, чтобы максимизировать экономическую ценность, разрабатывается метод управления реакцией на спрос на основе модельного прогнозирующего управления, в котором оптимальная стратегия управления находится путем прогнозирования с помощью математической модели. При моделировании эффективность предлагаемого метода представлена с использованием данных Японской биржи электроэнергии в качестве прогнозного значения стоимости производства электроэнергии и энергопотребления.