本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
2011年2月1日，一场突如其来的寒流和严重的冬季风暴使德克萨斯州的电力需求激增。在一个小时内，气温骤降近30度。而且，随着气温下降，该州的发电厂无法跟上不断增长的需求。由此产生的一系列停电影响了数百万客户。它们也说明了美国各地公用事业行业转向分布式需求控制的原因。这一举措是国家电网更大规模演变的一部分，公用事业公司正在从能源供应商转变为能源合作伙伴。
图：德克萨斯州电网（需求）（ERCOT）和德克萨斯州奥斯汀的温度，时间范围从1月31日午夜至2011年2月8日晚上11点
今年夏天，相反的问题——创纪录的高温——再次给德克萨斯州电网带来了压力。但是，公用事业公司通过州居民的自愿节能，在一定程度上避免了更多的停电。通过与客户进行实时通信，德克萨斯州的公用事业公司成功地削减了部分峰值需求。以下是奥斯汀能源公司在8月5日发布的一系列推文，当时德克萨斯州中部的气温达到了106华氏度，阳光明媚。
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图：奥斯汀能源公司2011年8月5日的推文
未来，这些节能努力可能会向前迈进一大步。通过启用住宅电力需求的积极管理，通过远程控制和家庭系统，公用事业公司可以减少甚至消除像2月份停电事件的影响。分布式需求响应通常在“智能电网”的框架下讨论，它可以让居民更好地控制他们的能源使用，并帮助加速电力行业从能源供应商向能源合作伙伴的演变。
需求响应——大型电力用户
公用事业公司已经在工业和商业领域广泛使用管理客户能源需求的能力。在许多地方，大型商业和工业设施同意根据其所在地区的总体需求（和供应）以及紧急情况，减少或转移其用电量。2008年2月，德克萨斯州就出现了这种类型的削减用电，当时风力发电量下降导致公用事业公司在10分钟内减少了1100兆瓦（MW）的需求，其中大部分来自大型可中断客户。公用事业公司通常会补偿公司这种“需求响应”服务，无论客户是否被实际调用，都会支付待命费用，并在发生需求响应事件时支付额外费用。这种安排可能是互利的，因为它支付给消费者以减少峰值电力需求，这反过来又有助于公用事业公司降低发电成本。
但是，这些需求响应安排传统上仅限于大型电力用户，例如炼油厂或制造中心。随着技术变得更加先进，负载控制在较小客户中的广泛应用潜力已成为现实。在住宅领域，它占德克萨斯州（ERCOT）电网夏季峰值需求的48%，公用事业公司开始将分布式需求响应纳入管理电力需求的一种手段。
分布式住宅需求响应
今天，分布式住宅需求响应以初步形式存在。例如，马里兰州的巴尔的摩天然气和电力公司（BG&E）提供Peak Rewards Cycling计划，以减少夏季峰值负荷。在该计划中，居民同意允许BG&E在短时间内关闭他们的空调机组，以换取免费的可编程恒温器和其他货币激励措施。更先进的分布式住宅需求响应方法目前正在德克萨斯州奥斯汀的山核桃街项目的穆勒智能电网示范项目中进行测试。该示范项目的目标是评估家庭能源管理系统和基于客户的需求响应在减少电力使用和管理峰值需求方面的有效性。
像山核桃街项目这样的研究将有助于开发知识库，这将使公用事业公司能够为住宅用户提供更有针对性的激励措施，以减少或转移他们的能源使用。收集的信息可以优化诸如电能和热能存储等技术，从而进一步实现分布式需求响应。该项目拥有1000个家庭和企业，是美国同类项目中规模最大、最全面的项目，它提供了电力（和建筑）行业未来发展方向的缩影。
从供应商到合作伙伴
住宅需求响应表明人们对电力的看法正在缓慢转变。生产者和消费者之间传统上存在脱节；人们没有从公用事业公司收到关于他们能源使用行为的任何反馈，除了每月账单上的总数。新技术可以帮助公用事业公司从能源供应商的角色转变为能源合作伙伴的角色，在这种角色中，客户和公用事业公司都从更智能的能源管理中受益。
在2月份的风暴期间，德克萨斯州的公用事业公司在减少电力消耗方面几乎没有选择，与公司和制造设施的传统需求响应伙伴关系是不够的。未来，公用事业公司可能能够更精确地管理住宅用电，以最大限度地减少另一次寒流（或热浪）的影响。这可能有助于保持公用事业价格低廉，同时开辟远程控制和家庭能源管理的新领域——让客户更好地控制他们的能源使用。
本文的撰稿人包括查尔斯·R·厄普肖（机械工程博士生）和约书亚·D·罗兹（土木工程博士生）。他们都是德克萨斯大学奥斯汀分校韦伯能源集团的成员。
图片来源
1. 电力线照片©Unhindered by Talent，根据此知识共享许可使用。
2. 男人浇铸铁水照片© tinkerbrad，根据此知识共享许可使用。
3. 空调机组照片© DaynaT，根据此知识共享许可使用。
本文的类似版本于2011年7月发表在德克萨斯州全州性报纸《建筑新闻》上。