1988年一篇关于“电力现货定价”的文章说明了电力成本如何因地点、时间和季节而变化。自从这篇有影响力的论文发表以来，公用事业公司一直在创建新的市场机制，例如能源批发市场，以使电力更可靠，成本更低。随着电网上的间歇发电机越来越多，公用事业公司正在利用智能电网技术的能力将TOU(使用时间)提高到一个新的水平。
为什么您的公用事业公司要用TOU或“使用时间”账单来复杂化您和他们的生活?有几个很好的原因，本文将解释为什么您的实用程序会远离简单的固定计费费率。公用事业公司希望以最低的成本为客户提供可靠的电力，并向无碳排放的能源过渡。可靠性、成本和环境责任是公用事业通宵达旦的三大支柱。也许你没有意识到，公用事业公司的电力成本在白天、在各个季节都在变化，而且越来越多地受到风和阳光的影响。当你每月支付电费时，公用事业公司需要支付提供电力的费用。在本文中，我们将仔细研究新英格兰地区一个市政电力公用事业的TOU。
电力成本
ISO新英格兰管理新英格兰的“能源批发”市场。你可以使用“每小时LMP曲线图”查看该价格的实时情况:https://www.iso-ne.com/isoexpress/web/charts．LMP代表“本地边际价格”，这是公用事业公司在所谓的实时市场上购买或出售电力的价格。
下图显示了ISO-NE区域夏季月份和冬季月份的实际LMP价格。这个图表显示了一些有趣的事情。最值得注意的是，该图表显示了夏季和冬季能源批发价格的巨大差异，它还表明，你可以可靠地在凌晨1点购买电力，并在下午5点出售，以获利，因为价格是基于电力需求的。注意，每条网格线以24小时为间隔，峰值价格几乎发生在每天相同的时间。如果你能在早上1-5点之间购买和储存电力，第二天在晚上5-9点之间出售，你每天都能赚钱。正如您将看到的，这种“套利方法”只是使用储能设备赚钱的一种方式。它还显示，价格可能会跌至零甚至负值，就像1月13日凌晨4点(当月第292小时)的情况一样。正如你所猜测的那样，随着新英格兰地区在未来五年增加更多的风能和太阳能发电，这种波动将会增加。公用事业公司哀叹道:“如果我们的客户在LMP价格较低时购买电力，在LMP价格较高时减少用电，就会使我们的电网更容易运行，降低电力成本，并使我们能够增加更多的风能和太阳能。”当然，是公用事业公司必须给顾客这样做的动力。
公用事业公司及其客户如何从分时电价中双双受益?
每个公用事业公司的分时电价政策各不相同，这取决于该公用事业公司如何选择费率、时段、智能计量系统以及公用事业公司如何评估客户行为。在制定分时使用电价政策时，电力公司必须考虑为客户购买电力的合同的具体细节。很少有公用事业公司仅仅从实时市场购买电力。PPA或电力购买协议可能差异很大，购买的电力可能是化石、核能、水力、太阳能、风能、生物、地热的混合，可能还会有一些来自LMP的电力来填补空白。随着越来越多的公用事业转向风能和太阳能，LMP价格似乎有时会变得非常高。在新英格兰，电力成本(以兆瓦时或千瓦时为单位的实际能源)以小时为单位与ISO-NE进行计算结算。
传输和能力
当公用事业公司从本镇以外的实体购买电力时，还有一个非常重要的成本。使用传输线将电力从发电源传输到连接点是有成本的。此外，输电系统的所有用户必须缴纳服务基金，以确保电网始终保持发电储备能力，以便电网运营商在需要发电资源时，如在炎热的夏季或寒冷的冬夜满足峰值负荷需求时，可以使用这些发电资源。与能源的批发成本不同，这些传输和容量费用是服务成本。公用事业公司根据每个月用电高峰期的用电量收取传输服务费。容量服务的收费是根据我们地区的单日高峰时间计算的。因为传输和容量往往是与峰值负荷一致的动态收费，所以分时使用单位费率结构往往会减少这些昂贵的收费。对于许多新英格兰的公用事业公司来说，使用柴油发电机或电网规模的电池是很常见的，并运行发电机或电池只是为了减少他们的峰值传输和容量功率峰值。这意味着电池一直是充满电的，但只有在预计该月出现新的高峰时才会放电。如果你的时机不对，就有可能错过这个高峰。
贝尔蒙特TOU系统试点计划
在讨论了一些TOU选项后，贝尔蒙特已经在一个试点项目中招收了一些客户，该项目将于2022年12月31日结束。贝尔蒙特大学的政策如下图所示。
根据贝尔蒙特的网站:“贝尔蒙特照明实行分时电价有三个主要原因。如果操作正确，TOU费率:对于能够将用电时间转移到非高峰时段的客户来说，成本更低;降低整个贝尔蒙特照明公司的成本，减少高峰时段所需购买的能源总量;并为更环保的电力供应创造更多机会，因为能源更可能在高峰时期来自化石燃料来源。”
贝尔蒙特为试点项目的参与者提供了一个门户网站，以监测他们的消费模式。为了帮助试点项目参与者了解TOU的运作方式，贝尔蒙特创造了软件工具这是客户用来根据上一年的耗电量历史估算节电量的工具，也是计算转移负荷节省的工具，也是为太阳能用户提供的计算器。如果你查看下面的分时用电时间表，太阳能业主会喜欢夏季下午1点到7点的峰值负荷，因为这与光伏生产重叠，尽管在非夏季月份，下午4点到8点的光伏生产是最小的。
马萨诸塞州贝尔蒙特市使用时间计划
优势
- 公用事业客户在用电时进行调整可以减少电费。无视分时电价而在高峰时段使用电力的客户可能会看到他们的账单增加。简单的时间表容易理解。总的来说，在没有任何资本投资的情况下，电力成本更低。
- 的马萨诸塞州贝尔蒙特镇仔细建模他们的成本和分时电价结构，并使用试点计划收集客户反馈并做出调整。这使得试点项目的推出更加顺利，客户、公用事业公司和地区电网都从中受益。客户喜欢的一个重要方面是访问数据，这样他们可以直观地看到他们是如何做的，并监视他们的进展。智能电表的AMI(高级计量基础设施)包在客户如何清楚地了解自己的电力消费历史和情况方面存在很大差异。
缺点
- TOU必须简单，这样客户才能理解它，它必须提供足够的差异来激励行为。这种简单性不能处理我们在LMP定价中看到的许多动态定价事件，也不能处理在一个月内的一个高峰小时内最小化负载的复杂问题。TOU没有解决“辅助服务”领域的许多机会。
- 分时电价不能取代储能，但可以减少对储能的需求。有许多负荷不是自由支配的，如冰箱、冰柜、烹饪和一些空间供暖负荷。简单的应用是带有调度工具的电动汽车充电器，但一些设备如电热水器需要自动化，这样房主就不用切换断路器了。这可以是一个简单的计时器，但新的智能电网自动化选项正在开发中。
未来
是什么阻碍了我们?分时电价只是需求响应的一个方面，它需要智能电表、智能电表AMI以及愿意投入时间开发分时电价计量和计费系统的创新公用事业公司。
- 未来需要对耗电设备进行更有效的管理和自动化。贝尔蒙特试点项目的参与者可以监控他们的门户，查看他们的智能手表，然后手动调整他们的耗电设备的运行模式。像TOU这样的项目将鼓励更多的自动化，而像OpenADR这样的通信标准可以实现这一点。今天，电动汽车充电器(充电点，果汁盒，特斯拉)，太阳能光伏逆变器(Enphase, Generac, Solar Edge, Sungrow)和迷你分体HVAC系统(三菱，Daiken，富士通)都有自己的专有通信，通常使用WiFi。热泵热水加热器现在才变得智能化，大多数安装的设备只是由一个愚蠢的断路器供电。
- 由于全球的公用事业公司正在努力确保用于协调和管理客户de(如太阳能光伏、电池存储、电动汽车和其他需求侧管理(DSM)资源)的通信标准的多样化和不断增长的集合OpenADR联盟已经看到了对OpenADR实现越来越多的兴趣和采用。公用事业公司正在寻找帮助客户管理耗电设备的方法，他们需要找到一种具有成本效益和安全的方法，通过负载管理、需求响应和动态定价程序来管理电网上的资源需求周期。
- 伊顿有新的WiFi断路器，以及新的断路器面板，如跨度面板有完整的wifi断路器，使自动化。许多电动汽车公司承诺，未来的电动汽车车型将实现“双向充电”或V2G或车到网。公用事业公司热衷于将电动汽车可能加剧高峰负荷的威胁转化为机会，在可用的情况下以低成本消耗DER电力。
- 需求响应和能源储存可以提供许多现有市场目前无法货币化的好处，这是一个失去的机会。在需求响应和能源储存方面，仍然需要新的联邦、州和地方政策最佳实践。由于每个公用事业是不同的，这是一个具有挑战性的问题。能源市场通常是为提供单一服务的发电机和减压机等资源而设计的，但需求响应和能源存储可以根据它们的运行方式提供多种效益。可以这么说，我们将看到更多创新的公用事业政策、法规、市场和像TOU这样的项目，这些项目将能够将需求响应和储能所能提供的许多好处转化为金钱。