خلافاً لما سبق عرضه من دراسات تختص بجانب الإمداد بالطاقة الكهربائية Supply-side فإن هذه الدراسة تحديداً تختص بجانب الطلب عليها Demand-side بما يمثل توازناً وتكاملاً فى عملية تخطيط نظم القوى الكهربائية.
إدارة الطلب على الطاقة – المفهوم والتطور والأهداف:
إن إدارة الطلب على الطاقة أو إدارة جانب الطلب Demand Side Management, DSM كما عرّفها مبتدع هذا المصطلح C.W. Gellings هى: “تخطيط وتطبيق ومتابعة (تقييم) أنشطة مؤسسات الكهرباء المصممة للتأثير على استخدام المشترك للكهرباء بطرق ينتج عنها تغيرات مرغوبة فى شكل حمل المؤسسة أى تغيرات فى نمط وقيمة حمل المؤسسة”.
ببساطة، تشير إدارة الطلب على الطاقة إلى الأنشطة أو البرامج التى تهدف إلى تغيير نمط استهلاك الطاقة لدى المشتركين بما ينعكس إيجابياً على شكل منحنى الحمل الكهربائى الكلى لمؤسسة الكهرباء وما يستتبعه من التشغيل الاقتصادى والتوسع الأمثل للمنظومة الكهربائية وكذلك تطوير منظومة التخطيط وبناء القدرات وغيرها. من جهة أخرى، تتيح هذه الأنشطة أو البرامج تحقيق منافع للمشتركين مثل خفض قيمة فاتورة الكهرباء لكافة أنواع المشتركين وخفض تكاليف الانتاج ورفع درجة التنافسية للمشتركين الصناعيين فضلاً عن تنمية سوق المعدات والتقنيات عالية الكفاءة ودعم دور شركات خدمات الطاقة وغيرها فضلاً عن تحقيق منافع بيئية.
يضم مفهوم إدارة الطلب على الطاقة البرامج أو التطبيقات التالية:
– ترشيد الطاقة Energy Conservation: وهى برامج لا تستلزم أى تكلفة من جانب المشتركين حيث تعتمد على رفع الوعى لديهم للحد من إهدار الطاقة بفصل الأحمال الزائدة عن الحاجة مثل المصابيح وأجهزة التكييف فى الغرف الخالية.
– كفاءة الطاقة Energy Efficiency: وتختص باستخدام أجهزة ومعدات عالية الكفاءة بدلاً من الأجهزة والمعدات منخفضة الكفاءة حيث تستهلك طاقة أقل لأداء نفس الغرض من الاستخدام (مثل مصابيح الليد LED وأجهزة التكييف والتبريد والغسالات عالية الكفاءة) فضلاً عن تطبيقات العزل الحرارى.
– إدارة الأحمال Load Management: وتختص بخفض الأحمال فى أوقات محددة خلال اليوم وفى مواسم محددة خلال العام مثل قص الحمل الذروى Peak Clipping وإزاحة/ترحيل الأحمال Load Shifting بهدف تأجيل الاستثمارات اللازمة للتوسع فى النظام الكهربائى وبصفة خاصة فى مجال الإنتاج أو الحد من الإنقطاعات بالشبكة فى حالة محدودية السعات المتاحة بها فضلاً عن تحسين مستوى الخدمة للمشتركين بمختلف قطاعات الاستهلاك.
وتعتمد هذه البرامج إما على منح المشتركين حوافز Incentives أو دعم مالى Rebates أو بتطبيق هياكل سعرية Tariff Structures مثل تعرفة وقت الاستخدام Time-of-Use TOU Tariff. ويكون التحكم فى الأحمال إما مباشرةً بواسطة المشترك أو من خلال مؤسسة الكهرباء حسب نوع البرنامج وأهدافه.
وفى بدايات القرن الواحد والعشرين توسع وبقوة استخدام وتطبيق مفهوم استجابة الطلب Demand Response, DR وهو ما يمكن اعتباره تطويراً لإدارة الأحمال، ويركز بالأساس على تغيير نمط استهلاك المشتركين من خلال التسعير وباستغلال عناصر البنية التحتية للشبكة الذكية Smart Grid مثل العدادات الذكية Smart Meters وشبكة الاتصالات ثنائية الاتجاه Two-way Communication والتى تتيح تبادل المعلومات بين مؤسسة الكهرباء والمشتركين فى الاتجاهين (مثل بيانات التسعير ووقت فصل الحمل وإشعار تأكيد الفصل وغيرها). يؤشر هذا المصطلح أيضاً إلى عامل السرعة فى تلبية طلب مؤسسة الكهرباء خصوصاً فى الحالات الحرجة بالشبكة مثل خروج وحدة إنتاج كبيرة أو خط نقل رئيسى.
أيضاً تم فى السنوات القليلة الماضية تطوير وتوسيع دور استجابة الطلب فيما يعرف بمرونة جانب الطلب Demand-side Flexibility, DSF كى يتواءم مع ديناميكية النظام الكهربائى كأحد حلول تحقيق التوازن بين الإمداد والطلب Supply-demand Balance خاصةً فى التعامل مع حالة التغير وعدم التأكد الذى يحدثه إنتاج الطاقة المتجددة المتغيرة (مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية) Variable Renewable Energy, VRE فى النظام الكهربائى بهدف تجنب فصل الطاقة المتجددة المتغيرة وكذلك الإمداد الموثوق للمشتركين بكامل الطاقة المطلوبة.
العناصر الأساسية لعملية تخطيط إدارة الطلب على الطاقة:
1- وضع الأهداف: والذى قد يشمل على سبيل المثال خفض الحمل الأقصى للشبكة، خفض الطاقة الكلية، تحسين معامل الحمل، وغيرها.
2- التخطيط: وضع الملامح العامة لعملية التصميم وقد يتم دمجها معه.
3- التصميم: تعتبر هذه العملية هى قلب خطة إدارة الطلب حيث يتم الآتى:
– تحديد معدات وأجهزة الاستخدام النهائى End-uses (مثل معدات الإضاءة، أجهزة التكييف، …) والتى تتواءم خصائصها (ظروفها) التشغيلية (من ناحية الحمل والطاقة المستهلكة بالأساس) مع متطلبات أهداف منحنى الحمل (التغيرات المطلوب إحداثها على منحنى حمل شبكة الكهرباء).
– إعداد قائمة موسعة (حصر) بمختلف إجراءات إدارة الطلب DSM Measures باستخدام مختلف الأجهزة أو المعدات بمختلف قطاعات الاستهلاك أو أنواع المبانى (السكنية – التجارية – الإدارية … مع تحديد ما إذا كانت هذه المبانى جديدة أو قائمة).
– يتم دراسة مختلف أنواع الجدوى: بالبدء بدراسة الجدوى الفنية لمختلف إجراءات إدارة الطلب فى ضوء القيود التقنية ثم الجدوى أو الفاعلية الاقتصادية Cost-effectiveness للإجراءات المجدية فنياً من عدة أوجه (مؤسسة الكهرباء، المشترك، …) وتحديد الإجراءات المجدية اقتصاديا أى التى تتسم بالفاعلية من حيث التكلفة ثم تحديد الإجراءات المجدية اقتصاديا القابلة للتحقيق Achievable أى التى يمكن تحقيقها فى ضوء القيود المجتمعية (رغبات المشتركين) وقيود السوق الفعلية (مثل إتاحة نوع معين من المعدات عالية الكفاءة).
– يتم دمج الإجراءات القابلة للتحقيق فى برامج على أساس قطاع الاستهلاك أو على أساس نوع التقنية.
– تقدير الخفض فى كل من الطاقة والحمل والانبعاثات المتوقعة (أو المستهدفة) على مستوى الخطة إجمالاً ومقسماً على مستوى البرنامج والإجراء وذلك سنوياً خلال فترة الخطة.
– إعداد التشريعات والقواعد اللازمة (على سبيل المثال: أكواد كفاءة الطاقة بالمبانى السكنية والتجارية والإدارية، مواصفات وبطاقات كفاءة الطاقة للأجهزة والمعدات مثل نظم الإضاءة والغسالات والثلاجات ونظم التدفئة والتهوية والتكييف وغيرها، …).
– إعداد خطة التدريب والندوات وورش العمل وبرامج رفع الوعى.
– إعداد خطط تطبيق ومتابعة وتقييم برامج خطة إدارة الطلب.
– تحديد الموارد البشرية والمالية والمعدات والأجهزة وبرامج الحاسب وغيرها اللازمة لعمليات التصميم والتطبيق والمتابعة والتقييم.
– تحليل المخاطر: حيث يتم تحديد كافة المخاطر المحتملة التى يمكن أن تواجه خطة أو برامج إدارة الطلب على الطاقة فى جميع عملياتها أو مراحلها، ويعقب ذلك تحديد وتحليل مدى تأثير هذه المخاطر على تحقيق الأهداف، ثم تحديد آليات تخفيف هذه المخاطر Risk Mitigation حال حدوثها.
– إعداد مستند الخطة التنفيذية لإدارة الطلب DSM Action Plan متضمنا الأهداف وتفاصيل عملية التصميم وخطط عمليات تطبيق ومتابعة وتقييم برامج الخطة.
4- أخذ الموافقات اللازمة: ويتضمن ذلك التصديق على مستند الخطة التنفيذية لإدارة الطلب (الخطة وبرامجها) وتعبئة الموارد البشرية والمالية والمعدات والأجهزة وبرامج الحاسب فضلاً عن إتاحة التدريب وتهيئة الاستعانة بالمؤسسات المهنية والمختصين من خارج المؤسسة (إن دعت الحاجة) طبقاً للتصميم الموضوع.
5- التطبيق: يتم تطبيق خطة أو برامج إدارة الطلب طبقاً للتصميم الموضوع وفى ضوء آليات التحفيز المذكورة.
6- المتابعة والتقارير المرحلية: يتم متابعة تنفيذ خطة إدارة الطلب وتقديم تقارير مرحلية عن مدى التقدم بها.
7- التقيم: تعد عملية التقييم عملية مستقلة يتم من خلالها تحديد النتائج والفوائد والدروس المستفادة من تنفيذ خطة أو برامج إدارة الطلب. يتم تقييم تطبيق خطة إدارة الطلب بهدف:
– تقييم جودة التصميم وهو مايعرف بتقييم الإجراءات Process Evaluation.
– التحقق من أن برامج إدارة الطلب قد حققت الأهداف الموضوعة وهو مايعرف بتقييم الأثر Impact Evaluation.
– التحقق ما إذا كانت برامج الخطة قد أحدثت تغيرات إيجابية بالسوق نحو تبنى المعدات والأجهزة عالية الكفاءة أم لا وهو مايعرف بتقييم تحول السوق Market Transformation Evaluation.
8- التقرير النهائى: بعد الانتهاء من تطبيق خطة إدارة الطلب يتم إعداد تقرير نهائى عنها يتضمن الأهداف الموضوعة والمنجزات والصعوبات والمصروفات والدروس المستفادة والتوصيات.
المراجع:
- Clark W. GELLINGS, The Smart Grid: Enabling Energy Efficiency and Demand Response, https://www.academia.edu/35403948/The_Smart_Grid_Enabling_Energy_Efficiency_and_Demand_Response.
- Lecture 7: Demand Side Management, https://www.benardmakaa.com/wp-content/uploads/2021/05/Lecture-7.Demand-Side-Management-ECM.pdf.
