Рынок вспомогательных услуг электроснабжения США, сегментированный по типу услуг (вспомогательные услуги с регулируемой частотой, вспомогательные услуги с регулируемой сетью и другие), по применению (регулирование частоты, компенсация напряжения, интеграция возобновляемых источников энергии, оперативное управление и другие), по конечному пользователю (жилой, коммерческий и промышленный), по регион

Обзор рынка

Рынок вспомогательных услуг в сфере электроэнергетики в США оценивался в 6,09 млрд долларов США в 2022 году и, как ожидается, будет прогнозировать устойчивый рост в прогнозируемый период с среднегодовым темпом роста 6,14% до 2028 года.

Ключевые драйверы рынка

Увеличение интеграции возобновляемых источников энергии

Одним из основных драйверов дополнительных услуг в секторе электроэнергетики в США является непрерывная интеграция возобновляемых источников энергии в сеть. Переход к более чистым и устойчивым вариантам энергии, таким как энергия ветра и солнца, привел к изменчивости и прерывистости в системе. Вспомогательные услуги играют решающую роль в решении проблем, связанных с этими колебаниями.

По мере увеличения доли возобновляемой энергии в общем энергобалансе потребность во вспомогательных услугах быстрого реагирования становится все более выраженной. Услуги балансировки, включая регулирование частоты и отслеживание нагрузки, необходимы для поддержания стабильности сети. Кроме того, интеграция систем хранения энергии, ключевой компонент вспомогательных услуг, помогает смягчить непостоянство возобновляемых источников за счет хранения избыточной энергии в периоды высокой генерации и ее высвобождения, когда спрос высок или возобновляемая генерация низкая.

Этот драйвер отражает более широкую национальную цель перехода к более чистому энергетическому будущему. Политики и операторы сетей признают важность вспомогательных услуг в содействии надежной и безопасной интеграции возобновляемых источников энергии, обеспечивая устойчивую и устойчивую энергосистему для Соединенных Штатов.

Повышение устойчивости и надежности сети

Увеличение частоты и серьезности экстремальных погодных явлений, таких как ураганы, лесные пожары и полярные вихри, подчеркивает критическую необходимость в устойчивости и надежности сети. Вспомогательные услуги играют ключевую роль в повышении общей надежности электросети, предоставляя механизмы быстрого реагирования на непредвиденные сбои.

Регулирование частоты, контроль напряжения и поддержка реактивной мощности являются важными вспомогательными услугами, которые способствуют устойчивости сети. Эти услуги помогают поглощать и смягчать нарушения, предотвращая каскадные сбои и сценарии отключения электроэнергии. Поскольку в Соединенных Штатах погодные условия становятся все более непредсказуемыми, спрос на вспомогательные услуги, которые повышают устойчивость сети, будет продолжать расти.

Движущая сила устойчивости сети совпадает с более широкими национальными интересами в обеспечении энергетической безопасности и надежности. Политики и операторы сетей инвестируют в передовые технологии и рыночные механизмы для укрепления способности сети выдерживать сбои и восстанавливаться после них, делая вспомогательные услуги краеугольным камнем в достижении этой цели.

Развивающиеся рыночные структуры и реформы регулирования

Развитие рыночных структур и продолжающиеся реформы регулирования в энергетическом секторе США являются значительным фактором для вспомогательных услуг. Традиционно энергетический сектор работал централизованно и вертикально интегрированным образом, при этом коммунальные предприятия контролировали генерацию, передачу и распределение. Однако отрасль претерпела существенные преобразования с введением конкурентных рынков, региональных организаций по передаче электроэнергии (RTO) и независимых системных операторов (ISO).

Эти рыночные структуры создают возможности для поставщиков вспомогательных услуг участвовать и конкурировать, способствуя инновациям и эффективности. Рыночные механизмы, такие как рынки мощности и рынки вспомогательных услуг, стимулируют развертывание ресурсов, которые способствуют надежности сети. Реформы регулирования также направлены на оптимизацию интеграции новых технологий и мер реагирования на спрос, повышая общую отзывчивость и гибкость энергосистемы.

Этот драйвер отражает сдвиг в сторону более динамичного и адаптивного сектора электроэнергетики, где вспомогательные услуги являются неотъемлемыми компонентами рыночных операций. Политики признают важность нормативно-правовой базы, которая поощряет разработку и развертывание вспомогательных услуг, обеспечивая устойчивую и эффективную электросеть для Соединенных Штатов.

Ключевые проблемы рынка

Технологическая интеграция и совместимость

Одной из основных проблем, стоящих перед службой вспомогательных услуг в США, является бесшовная интеграция развивающихся технологий в существующую инфраструктуру сети. Энергетический сектор переживает фазу трансформации с внедрением интеллектуальных сетей, передовых датчиков и систем хранения энергии. Хотя эти технологии предлагают огромный потенциал для повышения гибкости и надежности сети, их интеграция создает существенные проблемы.

Разнообразный спектр технологий, используемых во вспомогательных услугах, таких как хранение энергии в аккумуляторных батареях, передовые системы управления и платформы реагирования на спрос, часто работают на разных протоколах связи и стандартах. Достижение совместимости между этими технологиями имеет важное значение для сплоченной и эффективной структуры вспомогательных услуг. Эта задача требует не только разработки стандартизированных протоколов связи, но и согласованных усилий по модернизации существующей инфраструктуры с помощью совместимых устройств.

Более того, быстрый темп технологического прогресса создает проблему устаревания. Поставщики дополнительных услуг должны постоянно обновлять свои системы, чтобы включать в себя последние инновации, гарантируя, что они остаются эффективными и соответствуют меняющимся требованиям к сетям. Преодоление проблемы технологической интеграции требует совместных усилий заинтересованных сторон отрасли, политиков и научно-исследовательских институтов для установления общих стандартов и продвижения технологически адаптивного сектора электроэнергетики.

Неопределенность регулирования и сложность проектирования рынка

Второй основной проблемой, с которой сталкивается служба вспомогательных услуг электроэнергетики США, является сложность нормативно-правовых рамок и проектирования рынка. Сектор электроэнергетики функционирует в соответствии с разнообразным набором правил, которые различаются на федеральном, государственном и региональном уровнях. Поскольку вспомогательные услуги становятся все более важными для стабильности сети, навигация в этом сложном нормативном ландшафте создает значительные препятствия для поставщиков услуг.

Непоследовательные нормативные подходы и отсутствие стандартизированных рыночных структур создают неопределенность для поставщиков вспомогательных услуг. Изменения в регулировании могут повлиять на динамику рынка, изменить механизмы компенсации или ввести новые требования к соблюдению, влияя на экономическую жизнеспособность вспомогательных услуг. Достижение ясности и единообразия регулирования имеет важное значение для содействия стабильной и привлекательной среде для инвестиций и инноваций в сфере вспомогательных услуг.

Проблема сложности дизайна рынка тесно связана с нормативной неопределенностью. Вспомогательные услуги работают на рынках, которые требуют прозрачных и эффективных механизмов распределения ресурсов и компенсации. Разработка рынков, которые надлежащим образом оценивают быстроту реагирования вспомогательных услуг, обеспечивая при этом честную конкуренцию и предотвращая манипулирование рынком, является сложной задачей. Решение этих проблем требует сотрудничества между регулирующими органами, заинтересованными сторонами отрасли и политиками для оптимизации процессов регулирования и разработки рыночных структур, которые соответствуют меняющимся потребностям энергетического сектора.

Кибербезопасность и устойчивость сети

Растущая цифровизация и взаимосвязанность электросети представляет собой критическое испытание для вспомогательных услуг — обеспечение надежных мер кибербезопасности для защиты от потенциальных киберугроз. Поскольку сеть становится все более зависимой от цифровых систем связи и управления, она становится целью для злоумышленников, стремящихся нарушить работу, манипулировать данными или поставить под угрозу целостность вспомогательных услуг.

Кибербезопасность сети — это многогранная задача, которая охватывает обеспечение безопасности сетей связи, защиту систем управления и обеспечение устойчивости цифровых активов. Взаимосвязанная природа электросети означает, что уязвимости в одной части системы могут иметь каскадные эффекты для вспомогательных услуг и общей стабильности сети. Достижение баланса между доступностью и безопасностью имеет решающее значение, поскольку чрезмерно ограничительные меры могут препятствовать эффективности вспомогательных услуг.

Более того, меняющийся характер киберугроз требует постоянного мониторинга, адаптации и инвестиций в меры кибербезопасности. Поставщики вспомогательных услуг должны опережать возникающие угрозы, внедрять надежные протоколы безопасности и сотрудничать с экспертами по кибербезопасности для укрепления устойчивости своих систем. Решение проблемы кибербезопасности сети требует целостного и совместного подхода с участием государственных учреждений, коммунальных предприятий, поставщиков технологий и экспертов по кибербезопасности для разработки и внедрения строгих стандартов и практик кибербезопасности для энергетического сектора.

Основные тенденции рынка

Возрастающая роль искусственного интеллекта и расширенной аналитики

Значительной тенденцией, формирующей ландшафт вспомогательных услуг в сфере электроснабжения США, является растущая интеграция искусственного интеллекта (ИИ) и расширенной аналитики. Поскольку электросеть становится более сложной с интеграцией возобновляемых источников энергии, технологий хранения энергии и реагирования на спрос, потребность в интеллектуальных и адаптивных системах для управления вспомогательными услугами становится первостепенной.

ИИ и расширенная аналитика обеспечивают мониторинг, прогнозирование и оптимизацию работы сети в режиме реального времени. Алгоритмы машинного обучения могут анализировать огромные объемы данных для выявления закономерностей, прогнозирования сбоев оборудования и оптимизации распределения вспомогательных услуг. Например, предиктивная аналитика может повысить точность прогнозирования колебаний спроса на электроэнергию, что позволит более эффективно распределять ресурсы для регулирования частоты и балансировки нагрузки.

Кроме того, ИИ играет решающую роль в повышении устойчивости сети, обеспечивая быстрое реагирование на нарушения в работе сети. Автономные системы управления могут быстро выявлять и смягчать нарушения, снижая вероятность каскадных отказов и повышая общую надежность сети. По мере дальнейшего развития технологии ожидается, что вспомогательные услуги на основе ИИ будут играть все более важную роль в поддержании стабильности сети и оптимизации использования ресурсов.

Эта тенденция согласуется с более широкой цифровизацией энергетического сектора, отражая переход к более интеллектуальному и адаптивному управлению сетями. По мере того как ИИ и расширенная аналитика продолжают развиваться, поставщики дополнительных услуг и операторы сетей, скорее всего, будут инвестировать в эти технологии для повышения эффективности, точности и оперативности своих услуг, способствуя созданию более устойчивой и надежной энергосистемы.

Децентрализация и интеграция распределенных энергетических ресурсов

Значительной тенденцией, определяющей будущее вспомогательных услуг в сфере электроснабжения США, является растущая децентрализация производства электроэнергии и интеграция распределенных энергетических ресурсов (DER). Традиционно производство электроэнергии было сосредоточено на крупных централизованных объектах, а вспомогательные услуги были разработаны для решения проблем, связанных с такой структурой. Однако рост возобновляемых источников энергии, накопления энергии и малой генерации электроэнергии привел к более децентрализованному энергетическому ландшафту.

Распределенные энергетические ресурсы, включая солнечные панели на крышах, системы накопления энергии и инициативы по регулированию спроса, играют все более заметную роль в энергосистеме. Вспомогательные услуги адаптируются для учета уникальных характеристик этих распределенных ресурсов. Например, операторы сетей изучают новые механизмы для объединения и координации DER для предоставления дополнительных услуг, таких как регулирование частоты и поддержка напряжения.

Эта тенденция отражает переход от традиционного подхода «сверху вниз» к управлению сетями к более гибкой и динамичной системе, которая использует возможности распределенных ресурсов. Интеграция DER во дополнительные услуги дает такие преимущества, как повышение устойчивости сети, повышение локальной надежности и потенциал для большей энергоэффективности. По мере того, как такие технологии, как интеллектуальные инверторы и усовершенствованные системы управления, становятся все более распространенными, дополнительные услуги будут развиваться, чтобы использовать возможности этих распределенных ресурсов, способствуя более устойчивой и адаптивной энергосистеме. Эта тенденция совпадает с более широким переходом к более децентрализованной и устойчивой энергетической инфраструктуре в Соединенных Штатах.

Сегментарные данные

Тип услуги

Сегмент вспомогательных услуг с регулируемой частотой стал доминирующим сегментом в 2022 году. FCAS является важнейшим сегментом вспомогательных услуг, в первую очередь сосредоточенным на поддержании частоты энергосистемы в приемлемых пределах. С растущей интеграцией возобновляемых источников энергии, таких как ветер и солнце, которые могут вносить изменчивость в сеть, важность управления частотой возросла. FCAS помогает стабилизировать сеть, обеспечивая баланс между поставками и спросом на электроэнергию.

Стабильность сети является ключевой проблемой для операторов энергосистем, и FCAS играет ключевую роль в устранении внезапных дисбалансов, вызванных колебаниями в производстве возобновляемой энергии или неожиданными изменениями спроса. Он включает в себя быстрое реагирование на отклонения частоты системы, что помогает избежать сбоев и отключений электроэнергии.

Применение

Ожидается, что сегмент регулирования частоты будет испытывать быстрый рост в течение прогнозируемого периода. Электродвигатели играют важную роль в регулировании частоты в энергосистеме. Они могут использоваться как часть программ реагирования на спрос или стратегий стабилизации сети. Двигатели можно настроить так, чтобы они потребляли больше энергии или работали как генераторы на основе потребностей сети в частоте, поддерживая стабильность сети.

Регулирование частоты имеет решающее значение для обеспечения стабильности энергосистемы. Сеть должна поддерживать баланс между поставками и спросом на электроэнергию, чтобы избежать сбоев. Электродвигатели, особенно те, которые используются в промышленных процессах, можно настроить на поставку или потребление энергии в ответ на отклонения частоты, что помогает стабилизировать сеть.

На рынке электродвигателей наблюдаются достижения в технологиях, которые повышают их эффективность и управляемость. Частотно-регулируемые приводы (VFD) и другие технологии управления двигателями позволяют точно регулировать скорость двигателя и потребление энергии, что делает электродвигатели ценными активами в усилиях по регулированию частоты.

Региональные данные

Юг США стал доминирующим регионом на рынке вспомогательных услуг электроснабжения США в 2022 году, занимая самую большую долю рынка. Южный регион США известен своим сильным промышленным присутствием, включая обрабатывающую, аэрокосмическую, автомобильную и нефтехимическую промышленность. Эти секторы часто стимулируют спрос на электродвигатели для различных применений, таких как машиностроение, системы HVAC и промышленная автоматизация.

Некоторые южные штаты активно интегрируют возобновляемые источники энергии, в частности солнечную энергию. Электродвигатели играют роль в различных приложениях возобновляемой энергии, таких как системы слежения за солнцем и ветровые турбины.

Учитывая теплый климат во многих южных штатах, спрос на системы HVAC (отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха) высок. Электродвигатели являются неотъемлемыми компонентами систем HVAC, приводящими в действие вентиляторы, компрессоры и другие компоненты.

Текущие проекты по развитию инфраструктуры, включая строительство и транспортировку, могут стимулировать спрос на электродвигатели в таких приложениях, как насосы, конвейеры и электромобили.

Внедрение передовых технологий, таких как частотно-регулируемые приводы (VFD) и интеллектуальные системы двигателей, может различаться в разных отраслях промышленности на Юге. Эти технологии способствуют экономии энергии и повышению производительности двигателей.

Сельское хозяйство является важным сектором экономики в некоторых частях Юга. Электродвигатели используются в различных сельскохозяйственных машинах и ирригационных системах, способствуя общему спросу.

Последние события

• В марте 2023 года Федеральная комиссия по регулированию энергетики (FERC) выпустила окончательное правило, которое потребует от операторов сетей платить за услуги частотной характеристики из всех типов ресурсов, включая аккумуляторы и другие распределенные энергетические ресурсы. Ожидается, что это правило повысит спрос на вспомогательные услуги в Соединенных Штатах.

Ключевые игроки рынка

• AES Corporation
• Duke Energy Corporation
• Exelon Corporation
• California Independent System Operator (CAISO)
• PJM Interconnection
• ERCOT (Совет по надежности электроснабжения Техаса)
• General Electric (GE)
• Siemens Energy
• NextEra Energy
• Invenergy