美國智能電網的機遇與挑戰：

• 美國智能電網走向微型化
• 微型電網或是供電商的替代選擇
• 微型電網應用障礙仍存

美國智能電網的市場數據：

• 目前美國電網的可靠率高達 99.97%
• 每年花費1500億美元彌補0.03%故障率帶來的損失
• Pareto計劃投1500萬－2000萬美元改造該校的中央係統

智能電網
，又被稱為電網“高速公路”
，是shi當dang今jin國guo際ji最zui前qian沿yan的de新xin能neng源yuan產chan業ye之zhi一yi，已yi成cheng為wei許xu多duo發fa達da國guo家jia爭zheng相xiang研yan發fa的de熱re點dian。美mei國guo是shi智zhi能neng電dian網wang概gai念nian最zui早zao的de提ti出chu者zhe，也ye是shi發fa展zhan智zhi能neng電dian網wang最zui早zao的de實shi踐jian者zhe，經jing過guo多duo年nian的de發fa展zhan已yi積ji累lei了le一yi些xie成cheng功gong的de經jing驗yan。

美國的智能電網又稱統一智能電網，是指將基於分散的智能電網結合成全國性的網絡體係。這個體係主要包括：通過統一智能電網實現美國電力網格的智能化

，解決分布式能源體係的需要，以長短途、高低壓的智能網絡聯結客戶電源；在保護環境和生態係統的前提下，營建新的輸電電網

，實現可再生能源的優化輸配
，提高電網的可靠性和清潔性；這個係統可以平衡跨州用電的需求，實現全國範圍內的電力優化調度、監測和控製，從而實現美國整體的電力需求管理
，實現美國跨區的可再生能源提供的平衡。這個體係的另一個核心就是解決太陽能
、氫能

、shuidiannenghecheliangdiannengdecunchu，takeyibangzhuyonghuchushouduoyudianli
，baokuojiejuedianchixitongxiangdianwanghuishoufuyudianneng。shijishang，zhegetixijiushiyimeiguodekezaishengnengyuanweijichu，shixianmeiguofadian、輸電、配電和用電體係的優化管理。

美國發展智能電網重點在配電和用電上

，推動可再生能源發展，注重商業模式的創新和用戶服務的提升。它的四個組成部分分別是：高溫超導電網、電力儲能技術、可再生能源與分布式係統集成（RDSI）和實現傳輸可靠性及安全控製係統，這個電網發展戰略的本質是開發並轉型進入“下一代”的電網體係，其戰略的核心是先期突破智能電網

，之後營建可再生能源和分布式係統集成（RDSI）與電力儲能技術
，最終集成發展高溫超導電網。

美國智能電網發展現狀

根據美國能源部數據顯示，雖然目前美國電網的可靠率高達 99.97%
，但美國仍需每年花費1500億美元彌補0.03%故障率帶來的損失。因此美國有人提出，即使投資上萬億美元，將現有電網升級成智能電網
，把剩餘0.03%故障率排除在外
，美國也能在10年以內收回成本。

2009年2月，美國總統奧巴馬發布的《經濟複蘇計劃》中提出投資110億yi美mei元yuan，建jian設she可ke安an裝zhuang各ge種zhong控kong製zhi設she備bei的de新xin一yi代dai智zhi能neng電dian網wang。美mei國guo商shang務wu部bu和he能neng源yuan部bu已yi經jing共gong同tong發fa布bu了le第di一yi批pi智zhi能neng電dian網wang的de行xing業ye標biao準zhun，美mei國guo智zhi能neng電dian網wang項xiang目mu正zheng式shi啟qi動dong。新xin一yi屆jie美mei國guo政zheng府fu將jiang智zhi能neng電dian網wang項xiang目mu作zuo為wei其qi綠lv色se經jing濟ji振zhen興xing計ji劃hua的de關guan鍵jian性xing支zhi柱zhu之zhi一yi。奧ao巴ba馬ma總zong統tong將jiang智zhi能neng電dian網wang視shi作zuo降jiang低di用yong戶hu能neng源yuan開kai支zhi，實shi現xian能neng源yuan獨du立li性xing和he減jian少shao溫wen室shi氣qi體ti排pai放fang的de關guan鍵jian措cuo施shi。隨sui著zhe配pei電dian係xi統tong進jin入ru計ji算suan機ji時shi代dai，現xian代dai化hua的de數shu字zi電dian網wang將jiang使shi美mei國guo能neng耗hao降jiang低di10%
，溫室氣體排放量減少25%
，並節省800億(yi)美(mei)元(yuan)新(xin)建(jian)電(dian)廠(chang)的(de)費(fei)用(yong)。據(ju)美(mei)國(guo)能(neng)源(yuan)部(bu)西(xi)北(bei)太(tai)平(ping)洋(yang)國(guo)家(jia)實(shi)驗(yan)室(shi)的(de)研(yan)究(jiu)結(jie)果(guo)表(biao)明(ming)，僅(jin)使(shi)用(yong)數(shu)字(zi)電(dian)表(biao)設(she)定(ding)家(jia)庭(ting)溫(wen)度(du)及(ji)融(rong)入(ru)價(jia)格(ge)信(xin)息(xi)，每(mei)年(nian)可(ke)減(jian)少(shao)15%的能耗。

meiguozhengfuweiraozhinengdianwangjianshe，zhongdiantuijinlehexinjishuyanfa，zheshouzhidingfazhanguihua。meiguozhengfuweilexiyingefanglilianggongtongtuidongzhinengdianwangdejianshe，jijizhidingle《2010―2014年智能電網研發跨年度項目規劃》，旨在全麵設置智能電網研發項目
，以進一步促進該領域技術的發展和應用。（1）技術領域研發項目。主要集中在傳感技術
、電網通信整合和安全技術
、先進零部件和附屬係統、先進控製方法和先進係統布局技術、決策和運行支持等方麵，包括建立“家用配送水平”、“低耗”、“安全通信”degainian，fazhanpeisongxitonghekehuduanchuanganxitongjishu，fazhandianwangyuqichedehulianjishu，zaichuangzaogaoshentouxingnengyuanpeisonghechongdianwangluotiaojiandeguochengzhongfazhananquan、高效和可靠性強的保護和控製性技術，發展運作支持工具技術等。（2）建模領域研發項目。主要集中在準確建立電網、從發電到運輸、再從運輸到配送的整個過程中，其運作情況
、配送成本、智(zhi)能(neng)電(dian)網(wang)資(zi)產(chan)以(yi)及(ji)電(dian)網(wang)運(yun)行(xing)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)各(ge)種(zhong)影(ying)響(xiang)的(de)模(mo)型(xing)構(gou)建(jian)等(deng)方(fang)麵(mian)，包(bao)括(kuo)建(jian)立(li)電(dian)力(li)配(pei)送(song)工(gong)程(cheng)方(fang)麵(mian)的(de)智(zhi)能(neng)電(dian)網(wang)元(yuan)件(jian)和(he)運(yun)行(xing)模(mo)型(xing)，建(jian)立(li)智(zhi)能(neng)電(dian)網(wang)電(dian)力(li)運(yun)輸(shu)和(he)發(fa)電(dian)係(xi)統(tong)的(de)準(zhun)恒(heng)定(ding)和(he)動(dong)態(tai)反(fan)應(ying)的(de)降(jiang)維(wei)模(mo)型(xing)
，發(fa)展(zhan)和(he)示(shi)範(fan)整(zheng)合(he)通(tong)訊(xun)網(wang)絡(luo)的(de)模(mo)型(xing)、批發市場模型和可再生能源模型等。

為推進智能電網的建設
，美國積極探索組建相關的機構。從功能上而言
，大致包括以下幾類：（1）政策製定和谘詢。按照美國政府的要求
，能源部建立了一個專門致力於智能電網領域研究的谘詢委員會（SmartGrid- AdvisoryCommittee）

，用於為政策製定提供谘詢建議。該委員會的責任是：向有關官員就智能電網的發展、智能電網技術的應用和服務、智能電網技術和使用標準及協議的製定與改革（以支持智能電網設備間的互聯），以及聯邦政府使用何種激勵手段來促進這些領域的發展等方麵提供谘詢意見。在實際操作中
，這項任務由電力谘詢委員會（ElectricityAdvi-soryCommittee）執行。（2）協調、組織和運行。能源部還建立了一個智能電網特別行動小組（SmartGridTaskForce）。該小組由能源部下屬的電力提供和能源可靠性辦公室（OE）領導，其中的專家成員分別來自美國能源部（DOE）、商務部（DOC）、國防部（DOD)
、國土安全部（DHS）、環境保護局（EPA）、聯邦通信委員會（FCC）、聯邦能源管製委員會（FERC）和農業部（USDA）等七個聯邦機構。其主要任務是：確保、協調和整合聯邦政府內各機構在智能電網技術
、實踐和服務方麵的各項活動。其具體職能包括：智能電網的研發；智能電網標準和協議的推廣
；智能電網技術實踐與電子公共事業規範之間
，與基礎設施發展
、係統可靠性和安全性之間，與電力供應、電力需求、電力傳輸
、電力配送和電力方麵政策等之間關係的協調。該小組在2008—2020年間通過政府的資金資助維持有效運轉。

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智能電網建設是一項耗資大、跨kua時shi長chang的de巨ju大da工gong程cheng
，在zai建jian設she正zheng式shi實shi施shi前qian進jin行xing標biao準zhun的de製zhi定ding以yi及ji各ge項xiang評ping價jia體ti係xi的de完wan善shan對dui於yu智zhi能neng電dian網wang的de大da規gui模mo推tui廣guang是shi至zhi關guan重zhong要yao的de。美mei國guo政zheng府fu要yao求qiu美mei國guo標biao準zhun與yu技ji術shu研yan究jiu院yuan（NIST）為主管單位
，建立智能電網相關協議和標準，以提高智能電網設備和係統應用的靈活性；同時要求美國能源部在實施智能電網研發和部署工作時製定相關評價方法來評估節能成效
、研發項目及各方麵工作的落實情況。此外
，在《2010―2014年智能電網研發跨年度項目規劃》中也涉及了有關標準製定和評價體係建立的研究內容。美國能源部考慮到標準製定對於電子和通信互聯、電網整合、電網協同

、統一測試和推廣運行等各環節的重要性，配合NIST進行了一項關於製定發展維護電網互聯、整合、協(xie)作(zuo)和(he)符(fu)合(he)網(wang)絡(luo)安(an)全(quan)並(bing)且(qie)能(neng)夠(gou)在(zai)能(neng)源(yuan)配(pei)送(song)方(fang)麵(mian)進(jin)行(xing)統(tong)一(yi)檢(jian)測(ce)手(shou)續(xu)的(de)國(guo)家(jia)和(he)國(guo)際(ji)標(biao)準(zhun)的(de)研(yan)發(fa)項(xiang)目(mu)。在(zai)評(ping)價(jia)體(ti)係(xi)方(fang)麵(mian)的(de)研(yan)發(fa)項(xiang)目(mu)主(zhu)要(yao)集(ji)中(zhong)在(zai)智(zhi)能(neng)電(dian)網(wang)部(bu)署(shu)和(he)投(tou)資(zi)進(jin)程(cheng)的(de)評(ping)估(gu)、客戶端設施中使用的能源管理設備的能效影響的評價
、政府出台的商業政策和規則的考評、研發新部件和係統協議及方法的測試評價、消費者學習和接受各種政府實施項目（包括需求反應項目、現場發電項目、插入式電動汽車項目、儲能項目和提高能效項目等）的評價等。

美國智能電網走向微型化

加州是全美最早提出發展智能電網的地方，但其升級改造的步伐一直很緩慢，這讓人不禁生疑：加州2020年能實現33％電dian力li供gong應ying來lai自zi可ke再zai生sheng能neng源yuan的de目mu標biao嗎ma？可ke再zai生sheng能neng源yuan利li用yong的de間jian歇xie性xing很hen難nan適shi應ying采cai取qu集ji中zhong統tong一yi方fang式shi輸shu電dian的de傳chuan統tong電dian網wang。微wei型xing智zhi能neng電dian網wang的de概gai念nian由you此ci應ying運yun而er生sheng。

微型智能電網的概念最早是加州加爾文電力創新公司推出來的。該公司總裁約翰·kailicheng，weixingzhinengdianwangshiduidianlifuwudezhongxindingwei
，taranggongdianshangyudianlixiaofeizhezaidianlishebeishejiyuguihuaqijianjiugongtonggoutongchengweikeneng，congershixianzuidachengdudeshuangying。

微型電網或是供電商的替代選擇

目mu前qian大da部bu分fen正zheng在zai搭da建jian的de智zhi能neng電dian網wang都dou不bu能neng產chan生sheng和he儲chu存cun足zu夠gou用yong來lai直zhi接jie並bing網wang的de電dian力li
，必bi須xu通tong過guo連lian接jie裝zhuang置zhi才cai行xing。實shi際ji上shang智zhi能neng電dian網wang得de同tong供gong電dian商shang保bao持chi穩wen定ding和he複fu雜za的de關guan係xi，通tong過guo電dian力li的de買mai進jin賣mai出chu以yi及ji與yu電dian網wang的de連lian接jie和he斷duan開kai來lai調tiao節jie電dian量liang

，並bing為wei電dian網wang減jian壓ya。供gong電dian商shang也ye能neng將jiang其qi用yong於yu節jie能neng項xiang目mu
，在zai用yong電dian高gao峰feng期qi的de時shi候hou調tiao動dong備bei用yong電dian力li。

借(jie)助(zhu)這(zhe)些(xie)迷(mi)你(ni)網(wang)絡(luo)
，電(dian)力(li)運(yun)營(ying)商(shang)能(neng)夠(gou)拉(la)近(jin)與(yu)學(xue)校(xiao)科(ke)研(yan)單(dan)位(wei)和(he)企(qi)業(ye)的(de)距(ju)離(li)，幫(bang)助(zhu)它(ta)們(men)找(zhao)出(chu)管(guan)理(li)分(fen)布(bu)式(shi)輸(shu)電(dian)的(de)最(zui)佳(jia)節(jie)能(neng)方(fang)式(shi)。可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)並(bing)入(ru)微(wei)型(xing)智(zhi)能(neng)電(dian)網(wang)相(xiang)對(dui)簡(jian)單(dan)
，並(bing)且(qie)儲(chu)能(neng)功(gong)率(lv)在(zai)供(gong)電(dian)商(shang)來(lai)看(kan)也(ye)比(bi)較(jiao)高(gao)。普(pu)通(tong)智(zhi)能(neng)電(dian)網(wang)所(suo)需(xu)的(de)設(she)備(bei)太(tai)沉(chen)不(bu)方(fang)便(bian)安(an)裝(zhuang)，因(yin)此(ci)微(wei)型(xing)電(dian)網(wang)就(jiu)成(cheng)了(le)最(zui)簡(jian)單(dan)的(de)替(ti)代(dai)方(fang)式(shi)。

高校
、軍方青睞微型智能電網

很多美國高校都宣布要搞微型電網項目。特別值得一提的是坐落在首都華盛頓的霍華德大學。該校剛同Pareto能源公司簽署研發一套能為校園發電和供暖供冷的裝置的協議。Pareto計劃投資1500萬－2000萬美元用於改造該校的中央係統
，工期2年。

加州的聖迭戈大學也主推微型電網。該校研發的被公認為世界最先進的微型電網之一

，規模預計為 1200英畝，可為450幢房屋供電
，涉及用戶4.5萬人。該研究項目是加州能源委員會主導的“社區可再生能源安全”項目的一部分，目的是測試地方能源尤其是校園內可再生能源並網的情況。校內安裝了2台單機容量13.5兆瓦的燃氣渦輪機，1台3兆瓦的蒸汽機和一套1.2兆瓦的光伏發電裝置，可滿足學校82%的電力需求。

另外美國軍方也對微型智能電網技術情有獨鍾，軍方嚐試在加州中部毗鄰美軍基地的亨特·利格特堡安裝太陽能微型電網。這套係統裝機容量1兆瓦
，造價預計500萬到1000萬美元。就算有霧天氣致發電效率下降，1兆瓦也能滿足200dongzhuzhaiyiniandeyongdianxuqiu。weixingdianwangnengbaozhangdangdidenengyuananquan，zaitingdiandeshihouweidangdigongdian，bingjiangdiyongdiangaofengqixiangzhugandianwangzhongxinfenpeidianlidefeiyong。jiezhuzidaidechucungongnengheshudianshebei，dianwangbiandegengjiakekao、更加安全
，並降低了該處對外界的能源依賴，這也是軍事基地最關鍵的優勢。

微型電網應用障礙仍存

要yao大da規gui模mo推tui廣guang微wei型xing電dian網wang
，還hai麵mian臨lin不bu少shao挑tiao戰zhan，最zui主zhu要yao的de障zhang礙ai停ting留liu在zai技ji術shu層ceng麵mian，即ji很hen難nan做zuo到dao與yu常chang規gui電dian網wang同tong步bu。為wei了le讓rang發fa出chu的de電dian力li能neng夠gou上shang網wang，電dian壓ya
、dianpinhegonglvdouyaoshoukongzhi。shenzhiyuweixingdianwangdeshebeiyeyaofuheyiyoudebiaozhun，haoweichidianwangfuhepingheng。youyuyilaidifangdianligongying，cunchuzhuangzhijiuchengleweixingdianwangzuiguanjiandezuchengbufen。muqiandechunengfangshidouhenanggui，yidanjiazhuanglechunengzhuangzhi，weihuchengbenjiujiangbeituigao。