1988年一篇關於“電力現貨定價”的文章說明了電力成本如何因地點、時間和季節而變化。自從這篇有影響力的文章發表以來，公用事業公司一直在創造新的市場機製，例如能源批發市場，以使電力更可靠，成本更低。隨著電網上的間歇性發電機越來越多，公用事業公司正在利用智能電網技術的能力將TOU(使用時間)提高到一個新的水平。
為什麼你的公用事業公司想要用TOU或“使用時間”賬單來複雜化你和他們的生活?有幾個很好的原因，本文將解釋您的公用事業為什麼要遠離簡單的固定計費費率的一些原因。公用事業公司希望以最低的成本為客戶提供可靠的電力，並過渡到無碳排放的能源。可靠性、成本和環保責任是讓電力公司夜不能寐的三大支柱。也許你沒有意識到，公用事業公司的電力成本在白天、在不同的季節都在變化，而且越來越多地受到風和陽光的影響。當你每個月支付電費時，公用事業公司需要支付提供電力的成本。在這篇文章中，我們仔細研究了新英格蘭地區一家市政電力公司的分時電價。
動力成本
ISO新英格蘭管理新英格蘭的“能源批發”市場。你可以在“小時LMP曲線圖”上實時看到這個價格:https://www.iso-ne.com/isoexpress/web/charts。LMP代表“局部邊際價格”，這是公用事業公司在所謂的實時市場上可以買賣電力的價格。
下圖顯示了ISO-NE區域夏季月份和冬季月份的實際LMP價格。這張圖展示了幾件有趣的事情。最值得注意的是，該圖顯示了夏季和冬季能源批發價格的巨大差異，它還表明，你可以可靠地在淩晨1點購買電力，並在下午5點出售，以獲利，因為價格是基於電力需求。請注意，每條電網線以24小時增量為間隔，每天的電價峰值幾乎發生在同一時間。如果你能在早上1-5點之間購買和儲存電力，第二天在晚上5-9點之間出售，你每天都能賺錢。你會發現，這種“套利法”隻是你利用儲能設備賺錢的一種方式。它還顯示，價格可以跌至零甚至負值，就像1月13日淩晨4點(當月第292小時)的情況一樣。正如你可能猜到的那樣，隨著未來5年新英格蘭地區預計增加更多的風能和太陽能發電，這種波動將會增加。公用事業公司哀歎道:“如果我們的客戶在LMP價格低時購買電力，在LMP價格高時減少使用電力，就會使我們的電網更容易運行，降低電力成本，並使我們能夠增加更多的風能和太陽能。”當然，是公用事業公司必須給客戶這樣做的動力。
公用事業公司及其客戶如何從TOU中雙雙受益?
每個公用事業公司的分時電價政策都是不同的，這取決於該公用事業公司如何選擇費率、時段、智能計量係統以及公用事業公司如何評估客戶行為。在製定分時電價政策時，公用事業公司必須考慮為客戶購買電力的合同的具體細節。很少有公用事業公司僅僅從實時市場購買電力。PPA或電力購買協議可能差異很大，購買的電力可能是化石、核能、水力、太陽能、風能、生物、地熱的混合，可能還會有一些來自LMP的電力來填補空白。隨著越來越多的公用事業轉向風能和太陽能，LMP的價格似乎有時會變得非常高。在新英格蘭，電力成本(以兆瓦時或千瓦時為單位的實際能源)以小時為基礎與ISO-NE進行計算結算。
傳輸和能力
當公用事業公司從本鎮以外的實體購買電力時，還有一個非常重要的成本。使用傳輸線將電力從發電源轉移到接入點是有成本的。此外，輸電係統的所有用戶必須繳納服務基金，以確保電網始終保持發電的儲備能力，以便電網運營商在需要發電資源時，如在炎熱的夏日或寒冷的冬夜滿足峰值負荷需求時，可以使用這些發電資源。與能源的批發成本不同，這些輸電和容量費用屬於服務成本。公用事業公司根據每個月用電高峰期的用電量收取輸電服務費。容量服務費是根據我們地區每年一天的高峰時段收取的。由於傳輸和容量往往是與高峰負荷相一致的動態收費，TOU費率結構傾向於減少這些昂貴的收費。對於許多新英格蘭的公用事業公司來說，使用柴油發電機或電網規模的電池並運行該發電機或電池隻是為了降低其峰值傳輸和容量功率峰值，這是很常見的。這意味著電池一直是充滿電的，但隻有在預計該月出現新的峰值時才會放電。如果你沒有計時，就有可能錯過這個高峰。
貝爾蒙特TOU係統試點計劃
在討論了一些TOU選項後，貝爾蒙特在一個試點項目中招收了一些客戶，該項目將於2022年12月31日結束。貝爾蒙特的TOU政策如下圖所示。
根據貝爾蒙特的網站:“貝爾蒙特光實施分時電價有三個主要原因。如果操作正確，分時電價是:對於能夠將用電時間轉移到非用電高峰期的客戶來說，成本更低;通過減少高峰時段必須購買的總電量，降低貝爾蒙特照明公司的整體成本;並為更環保的電力供應創造更多機會，因為能源更可能來自高峰時期的化石燃料來源。”
貝爾蒙特為試點項目參與者建立了一個門戶網站，以監測他們的消費模式。為了幫助試點項目參與者了解TOU的運作方式，Belmont創造了軟件工具這是客戶用來根據他們前一年的電力消耗曆史來估計節省的電量，這是一種計算負載轉移節省的工具，也是一種為太陽能用戶提供的計算器。如果你查看下麵的分時用電時間表，太陽能用戶會喜歡夏季下午1點到7點的峰值負荷，因為這與光伏生產重疊，盡管在非夏季月份，下午4點到8點的光伏生產是最小的。
馬薩諸塞州貝爾蒙特鎮的使用時間計劃
優勢
- 公用事業客戶在用電時進行調整可以減少電費。無視分時電價而在用電高峰時段用電的客戶可能會發現電費增加。簡單的時間安排很容易理解。總的來說，電力成本更低，不需要任何資本投資。
- 的馬薩諸塞州貝爾蒙特鎮仔細建模他們的成本和分時電價結構，並使用試點項目來收集客戶反饋並作出調整。這使得試點項目的推出更加順利，客戶、公用事業公司和地區電網都能從中受益。客戶喜歡的一個重要方麵是訪問數據，這樣他們可以直觀地看到他們是如何做的，並監控他們的進展。智能電表的AMI(高級計量基礎設施)套件在客戶如何清楚地看到他們的電力消費曆史和情況的能力方麵存在很大差異。
缺點
- TOU必須簡單，以便客戶能夠理解它，並且必須提供足夠的差異來激勵行為。這種簡單性並不能處理我們在LMP定價中看到的許多動態定價事件，也不能處理一個月中單個高峰小時內最小化負載的複雜問題。TOU並沒有解決“輔助服務”領域的許多機會。
- 分時電價不能取代儲能，但可以減少對儲能的需求。有很多負荷不是可自由支配的，如冰箱、冰櫃、烹飪和一些空間供暖負荷。簡單的應用是帶有調度工具的電動汽車充電器，但一些設備，如電熱水器需要自動化，這樣房主就不會切換斷路器。這可以是一個簡單的計時器，但新的智能電網自動化選項正在開發中。
未來
是什麼阻礙了我們?分時用電隻是需求響應的一個方麵，它需要智能電表、智能電表AMI以及願意投入時間開發分時用電計量和計費係統的創新型公用事業公司。
- 未來需要對耗電設備進行更有效的管理和自動化。貝爾蒙特試點項目的參與者可以監控他們的門戶，查看他們的智能手表，然後手動調整他們的耗電設備的運行模式。像TOU這樣的項目將鼓勵更多的自動化，而像OpenADR這樣的通信標準可以實現這一點。今天，電動汽車充電器(Charge Point, Juice Box, Tesla)，太陽能光伏逆變器(Enphase, Generac, Solar Edge, Sungrow)和Mini-split HVAC係統(三菱，Daiken，富士通)都有自己的專有通信，通常使用WiFi。熱泵熱水加熱器現在才變得智能，大多數安裝的設備隻是由一個愚蠢的斷路器供電。
- 隨著全球公用事業公司努力確保用於協調和管理客戶DERs(如太陽能光伏、電池存儲、電動汽車和其他需求側管理(DSM)資源)的多樣化和不斷增長的通信標準集合的安全，該OpenADR聯盟已經看到了對OpenADR實現越來越多的興趣和采用。公用事業公司正在尋找幫助客戶管理其耗電設備的方法，他們需要找到一種具有成本效益和安全的方法，通過負載管理、需求響應和動態定價程序來管理電網上的資源需求周期。
- 伊頓有新的WiFi斷路器，以及新的斷路器麵板跨度麵板有完整的wifi斷路器，使自動化。許多電動汽車公司承諾，未來的電動汽車車型將啟用“雙向充電”或V2G或車到網。公用事業公司熱衷於將電動汽車可能加劇高峰負荷的威脅轉化為機會，在可用且成本較低的情況下，設法消耗DER電力。
- 需求響應和能源存儲可以提供許多好處，現有市場目前無法貨幣化，是一個失去的機會。在需求響應和能源儲存方麵，仍然需要新的聯邦、州和地方政策最佳實踐。由於每個公用事業公司都是不同的，這是一個具有挑戰性的問題。能源市場通常是為提供單一服務的發電機和減壓機等資源而設計的，但需求響應和能源存儲可以根據它們的運行方式提供多種效益。可以這麼說，我們將看到更多創新的公用事業政策、法規、市場和像TOU這樣的項目，它們將能夠將需求響應和儲能所能提供的許多好處貨幣化。