شکل ۲-۱۴: افزایش قابلیت اطمینان سیستم با اجرای برنامه پاسخگویی بار
علاوه بر موارد ذکر شده، پاسخگویی بار مزایای دیگر نیز دارد که اندازه گیری آن ها چند تن ساده نیست و مقدار تاثیر پذیری آن در مناطق مختلف، متفاوت است. این مزایا را می توان را به صورت زیر بیان کرد:
قوی تر شدن بازار خرده فروشی: اعمال قیمت واقعی^[۵۰] بازار به مصرف کنندگان برای خرده فروشان، ‌انگیزه­ های جدیدی را ایجاد خواهد کرد و توانایی مصرف کنندگان را نیز برای رسیدن به سودهای مالی از طریق کاهش مصرف افزایش خواهد داد .

فراهم کردن ابزارهای اضافی برای مدیریت مصرف بار: پاسخگویی بار ابزارها و گزینه های مختلفی را برای مصرف کنندگان فراهم می کند تا آن ها بتوانند در شرایط گوناگون (‌چه با وجود رقابت های خرده فروشی و چه بدون حضور آن )، بر هزینه های خود مدیریت کنند.
مدیریت ریسک: پاسخگویی بار به مصرف کنندگان، خرده فروشان و شرکت های برق این اجازه را می دهد و از بی ثباتی قیمت ها و خطراتی که در شرایط اضطراری برای سیستم وجود دارد مصون بمانند.
سودهای اجرایی بازار: پاسخگویی بار همچنین می تواند نقش مهمی را در محدود کردن قدرت تولید کنندگان ( که باعث افزایش قیمت در بازار عمده فروشی می شوند )، ‌داشته باشد. شرکت های تولیدی ممکن است برای رسیدن به سود بیشتر و فروش توان تولیدی خود با قیمت بالاتر، ‌از ارائه بخشی از توان تولیدی خود، ‌خودداری کرده و از این طریق باعث افزایش قیمت در بازار شوند. اما با اجرای برنامه ­های پاسخگویی بار و اعمال قیمت بازار به مصرف کنندگان، آن ها در مقابل این قیمت ها واکنش نشان داده و مصرف خود را کاهش می دهند. این موضوع ممکن است سبب به فروش نرفتن برق شرکت­های تولیدی که دسته به اعمال قدرت بازار زده اند، شود. بنابراین، اجرای برنامه ­های پاسخگویی بار، شرکت های تولیدی را ( به خاطر ترس از به فروش نرفتن توان تولیدی خود )، از انجام این کار و تبانی با یکدیگر برای بالا رفتن قیمت برق بر حذر می دارد.
ارتباط بین بازار خرده فروشی و عمده فروشی: پاسخگویی بار می تواند از طریق افزایش پاسخگویی مصرف کنندگان به تغییرات قیمت در بازار عمده فروشی و افزایش فرصت های برای جلوگیری از ضرر و زیان^[۵۱]، به ارتباط بین بازار به ارتباط بین بازار عمده فروشی و خرده فروشی کمک کند .
مزایای زیست محیطی :‌پاسخگویی بار می تواند به صورت مستقیم و غیرمستقیم زمینه رسیدن به این مزایا را فراهم کند. نوع مستقیم بیانگر این واقعیت است که می توان با کاهش میزان مصرف و تبع آن کاهش تولید، میزان آلودگی را کاهش داد، شرایط آب وهوایی را بهبود بخشید، ساخت نیروگاه های جدید سوخت فسیلی و خطوط انتقال را به تعویق انداخت و از کاهش منابع طبیعی جلوگیری کرد. همچنین با تشویق مصرف کنندگان به مشارکت در برنامه هایی پاسخگویی بار، آن ها به افزایش آگاهی از شرایط سیستم مقدار انرژی مصرفی خود اثرات کاهش مصرف و مقدار هزینه های برق، نیز ترغیب شده و می توان آن ها را به استفاده درست از منابع سوق داد و به این ترتیب به صورت غیرمستقیم زمینه دستیابی به سودهای زیست محیطی را فراهم کرد .
در یک نگاه کلی می توان مزایای برنامه های پاسخگویی بار را بصورت زیر خلاصه کرد:
تاثیر در کاهش هزینه های شرکت های برق و مزایای اقتصادی
تاثیر در بهبود قابلیت اطمینان شبکه
تاثیر در کاهش مبلغ قبض برق مشترکین
تاثیر در کاهش خاموشی شبکه
تاثیر در افزایش میزان فروش برق
تاثیر در کاهش آلودگی محیط زیست
پرواضح است که به منظور اجرای برنامه های پاسخگویی بار و دستیابی به این مزایا، در نظر گرفتن قیود برنامه ها حائز اهمیت می باشد. از جمله ی این قیود که می بایست در برنامه ریزی در نظر گرفته شوند، می توان به موارد زیر اشاره کرد:
تعداد دفعاتی که بار می تواند در یک مدت مشخص قطع شود .
حداکثر زمان فعالیت
سرعت در پاسخگویی
۲-۲-۵- هزینه های پاسخگویی بار
اجرا و توسعه برنامه های پاسخگویی بار هزینه های در پی دارد. هزینه های پاسخگویی بار را می توان به دو دسته ی هزینه های شرکت کنندگان در برنامه و هزینه ی سیستم تقسیم بندی کرد. مصرف کنندگانی که به تنهایی در برنامه های پاسخ تقاضا مشارکت می کنند، هزینه های شرکت کنندگان را متحمل می شوند. اجرا کننده ی برنامه های پاسخگویی بار به منظور شروع و اجرای این برنامه ها متحمل هزینه های سیستم میشود، این هزینه ها شامل پرداخت هزینه ی تشویقی به شرکت کنندگان در برنامه نیز است. هزینه ی سیستم معمولا از طریق مالیات و یا از طریق هزینه ی مزایای عمومی ^[۵۲]و در قبض برق از مصرف کنندگان دریافت می شود. هزینه ی شرکت کنندگان شامل هزینه ی اولیه و هزینه ی تحمیلی ^[۵۳]می باشد.
هزینه­ های اولیه: این هزینه­ها شامل هزینه های هستند که شرکت کنندگان قبل از شرکت در برنامه ­های پاسخگویی بار متحمل آن می­شوند. این هزینه ها شامل سرمایه گذاری در تکنولوژی هایی که در پاسخگویی بار نیاز است، این تکنولوژی­ها شامل سیستم ترموستات هوشمند، کنترل کننده های بار اوج، کنترل مدیریت انرژی مصرفی و نصب ژنراتور تولید داخلی به عنوان پشتیبان و همچنین ایجاد استراتژی­ های برای تخمین سود و هزینه می باشد. پر واضح است که مصرف کنندگان برای شرکت در این برنامه­ ها و این سرمایه گذاری باید آموزش داده شوند.
هزینه­ های تحمیلی: این هزینه ها شامل هزینه های است که با شرکت در برنامه های پاسخگویی بار به سیستم تحمیل می­ شود. برخی از این هزینه ها از لحاظ اقتصادی قابل اندازه گیری می باشد (‌از دست دادن فعالیت اقتصادی، پرداخت اضافه کار به کارمندان، هزینه­ سوخت و بهره برداری از ژنراتور پشتیبان) ‌اما برخی از این هزینه ها نیز قابل اندازه گیری نمی­باشند (مانند از دست دادن راحتی ناشی از کاهش بار).
با اجرای برنامه های پاسخگویی بار هزینه های به سیستم نیز تحمیل می شود. این هزینه ها ممکن است توسط مالیات و یا سهام داران شرکت برق تامین شوند. این هزینه ها نیز شامل هزینه های برنامه می باشد.
هزینه ی اولیه را می توان به چند دسته کلی تقسیم کرد :
بهبود سیستم اندازه گیری: استفاده از تعرفه های برق متغیر با زمان مثل RTP و CPP نیازمند استفاده از سیستم اندازه گیری­ای است که بتواند مصرف برق در زمان را مشخص کند. به عبارتی دیگر برای اجرای برنامه های پاسخگویی بار مبتنی بر زمان، استفاده از سیستم های اندازه گیری هوشمند که امکان تعیین و حفظ مقدار مصرف برق در بازه­ی زمانی یک ساعت و یا کمتر و همچنین امکان دستیابی شرکت برق به اطلاعات مصرف را (از راه دور و هر زمان که نیاز شد) داشته باشد، ضروری به نظر می رسد. چنانچه هزینه نصب این تجهیزات خیلی بالا باشد، این هزینه ممکن است مانع بزرگی برای اجرای برنامه ­های تعرفه های متغیر با زمان به ویژه برای بارهای کوچک به حساب آید.
بهبود سیستم محاسبه ی صورت حساب برای برخی از برنامه ها پاسخگویی بار ( مثل RTP و CPP ) ضروری می باشد. زیرا سیستم های سنتی محاسبه صورت حساب، امکان محاسبه ی هزینه برق با تعرفه ی متغیر با زمان را دارا نمی باشد. تعرفه ی برق ساعتی ( RTP ) و یا متغیر در ساعات خاص (CPP ) نیازمند تغییر در نحوه ی اندازه گیری، ‌جمع آوری، پردازش و ذخیره ی داده ها می باشد. برای اجرای
برنامه ­های پاسخگویی بار، آموزش دادن به مصرف کنندگان در رابطه با طبیعت متغیر قیمت برق با زمان
استراتژی­ های پاسخگویی بار و نشان دادن انتخاب­ها و موقعیت های مختلف این برنامه­ ها به مصرف کنندگان ضروری می­باشد. هزینه­ های تحمیلی برای سیستم، شامل هزینه­ مدیریت و بهره برداری و هزینه مشارکت شرکت کنندگان (هزینه های تشویقی) می باشد. در برنامه های پاسخگویی بار مبتنی بر تشویق، هزینه­ های اضافی برای تشویق بارها نیز نیاز می­باشد که این هزینه غیر از قیمت برق می باشد. اما در
برنامه ­های تعرفه متغیر با زمان، این هزینه­ مشارکت وجود ندارد. شایان ذکر است که نوع تجهیزات اندازه گیری و تکنولوژی ارتباطات بکار رفته، بر هزینه ی بهره برداری از این تجهیزات تاثیر گذار می باشد.
بخش سوم
۲-۳- مرور مقالات
پاسخگویی بار(DR)^[54] یکی از تحولات جدید در حوزه مدیریت انرژی می باشد که به معنای مشارکت مصرف کنندگان در بهبود الگوی مصرف انرژی می باشد. استفاده از برنامه های پاسخگویی بار، سودهای مالی و کاربردی فراوانی هم برای مصرف کننده و هم خود شبکه دارد که از آن جمله می توان به کاهش میزان خاموشی، کاهش هزینه های بهره برداری، صاف و هموار شدن منحنی بار اشاره کرد. در این پایان نامه با ارائه پاداش و جریمه در قالب برنامه های پاسخگویی بار، میزان مصرف مشترکین کاهش می یابد که این کاهش مصرف، کاهش تولید، در نتیجه کم شدن هزینه های بهره برداری سیستم را در بر دارد.
مطالعات انجام شده در این راستا بیانگر این است که سیستم مدیریت انرژی برای یک ریزشبکه در مد کاری جزیره ای در [۲۵] مورد بررسی قرار گرفته است. در این مقاله Olivares و دوستان که در سال ۲۰۱۳ آن را تدوین کرده اند از تکنیک مدل پیش بینی کنترل (MPC)^[55] برای مدیریت انرژی استفاده شده است. این تکنیک با کنترل فرکانس و ولتاژ مقدار توان اکتیو و راکتیو شبکه را پیش بینی می کند و بعد از آن به اجرای سیستم مدیریت می پردازد. در این مقاله سیستم مدیریت انرژی به دو مسئله ی درمدار قرار گرفتن واحدها و پخش بار بهینه تجزیه شده است. در [۲۶] آقایان Kumar Nunna,Suryanarayana Doollaیک سیستم مدیریت انرژی در ریزشبکه با بهره گرفتن از بارهای پاسخگو به همراه سیستم ذخیره توزیع، تشریح کرده اند. در این مقاله سیستم مدیریت انرژی با بهره گرفتن از سیستم های چند عامله(MAS)^[56] و با لحاظ کردن بارهای پاسخگو به همراه ذخیره سازها قادر بوده است تا مقدار تقاضا را در پیک و همچنین هزینه های سیستم را در حالت متصل به شبکه کاهش دهد. این مقاله در سال ۲۰۱۳ تدوین شده است.
فصل سوم
مواد و روش های اجرای تحقیق
مدلسازی ریاضی سیستم مدیریت انرژی یک ریزشبکه
۳-۱- مقدمه
روش های گوناگون برای مشارکت مشترکین در تبادلات سیستم قدرت پیش بینی شده است که در این میان برنامه ­های پاسخگویی بار به عنوان ابزاری مناسب برای استفاده از پتانسیل مشترکین در مبادلات سیستم قدرت را فراهم می آورند. اجرای برنامه های پاسخگویی بار حاصل تعاملات درون گروهی و برون سازمانی در زنجیره ی تامین توان الکتریکی از نهاد تنظیم مقررات و اپراتور مستقل سیستم تا شرکت های توزیع و خرده فروشی ها است [۳۴].

شکل ۳-۱: روند حل مسئله
۳-۲- مفهوم کشش قیمتی تقاضا
مفهوم الاستیسیته ^[۵۷]و یا کشش تقاضا، ارائه حساسیت یک متغیر نسبت به تغییر در عوامل دیگر است. کشش تقاضا معیار سنجش واکنش تقاضا برای کالایی مشخص در برابر تغییرات دسته ای از عوامل تاثیر گذار بر آن است، به عنوان مثال در مقابل چند درصد تغییر در قیمت، جریمه و پاداش تخصیص داده شده برای یک کالا، چه مقدار تغییر در مقدار تقاضای آن کالا ایجاد می گردد. در کشش تقاضا، مفهوم نسبی دلالت بر این دارد که کشش مطلق مد نظر نیست؛بلکه حساسیت نسبی مقدار مورد تقاضا نسبت به تغییر در قیمت، جریمه و یا پاداش کالا را بیان می کند .