做座美国引进智能电网新技术颠覆传统电网

美国引进智能电新技术 颠覆传统电

气候组织2008年的一项研究数据指出， 到2020年，智能电的应用可在浸油光滑条件下以减少全球电力系统二氧化碳排放量的14%。 英国能源及气候变化部也预测，未来五年内全球智能电市场规模将达270亿英镑。本文作者对美国当前发展智能电可能遇到的障碍和亟须发展的关键技术进行了研究，提出智能电应上升至国家战略进行顶层设计，充分利用和整合我国现有的基础，络 坚强 和智能并重，政府必须履行监管，把握好智能电投资建设节奏

美国智能电：新技术带来的潜在效益

美国皮尤研究中心(PEWresearchcentre)发布的名为 智能电 的报告，对美国当前发展智能电需要处理好的多方面产业关系和亟需发展的关键技术进行了研究，在全景式展示的基础上，提出了有借鉴意义的政策建议。

现有电存在的问题

美国电是一个庞大和极复杂的系统，包括集中电厂、输电线路和配电络，承载和持续保持着8500亿瓦电力的供求平衡。它的运行可靠性达到了99.97%，每年停运的时间约为160分钟。

然而，传统电的设计没有采用最新技术，不能为提高能源效率、节能和实现低碳经济目标提供保障。

智能电可以处理以下问题，但这些问题同温室气体减排并不直接相关。

首先，电力中断和电能储运损失耗资每年超过1500亿美元。对消费者而言，每年平均有2.5小鼠标操作虚拟按钮时的电力中断，这是相当大的经济损失。对于普通消费者，电力质量干扰可能只是灯光闪烁或灯光变暗发展具有自主知识产权的原创性技术和产品；，但对于依赖高品质电力(如通信络和管线)的高科技制造业和关键基础设施来说，这些事件则会破坏运营和花费数百万的经费。

其次，对电峰负荷管理效率低。峰负荷是指一天、一季或一年之内最高的电力需求时段。电力需求表现为周期性和多变性，济南实验机的同轴度是指实验机试样夹持装置在任意位置上和施加力的进程中为满足这种需求的变化，电力成本也不断变化。但由于发电企业需求管理的工具有限，因此电力供应必须不断跟踪需求进行调整。此外，电必须不断保持超额供应的缓冲储备，从而导致效率低、排放高和更高的成本。

第三，难以管理和处理复杂的信息。例如，接到消费者通知发电企业才能发现停电状况。此外，消费者很少了解电力如何定价以及他们正在使用的能源在不同时段具有不同价格等方面的信息。这些也是限制提高效率、节约能源和需求响应的因素。

第四，使用可再生能源的挑战。可再生能源发电由于其特点会产生比较大的波动(如风能和太阳能)。现有电对可再生能源发电的支持水平，使超过大约20%的能量难以确定。

第五，对分布式发电支持不足。由于现有电是以发电站为中心，输送电流到最终用户的单向设计，因此为支持小型分布式发电，它必须升级到支持双向电流的设计。添加如屋顶太阳能或微型风力发电等分布式发电单元，对现有的电来说，都会使管理更为困难。

第六，插件式混合动力车的部署对电压力大。在未来几十年，插件式混合动力车的部署是电力系统面临的主要压力。由于插件式混合动力车周期充电的特性，对现有的电来说，不仅成本高昂而且技术实现也比较困难。

美国智能电进一步发展的障碍

在美国，大部分智能电所需要的技术都在积极开发或已经可以商用，其实用性目前正由数百个在全国各地开展的先进测量基础设施项目实践反馈。至少有10个不同的联盟正在提高智能电技术，并进行研发、组织标准和互操作性的研究。市场占有率也有所增加，家用和商用的智能电表从2006年占1%提高到了2009年的4.7%。某些州，智能电表占有率已经达到20%。

南加州爱迪生市，通过它的智能连接计划，计划给所有的家庭和小企业客户安装智能电表(大约530万块)，并开始进行动态定价和需求缩减的尝试；该项目预计可以避免增加十亿瓦的电力消耗和相应降低消费者的电费。

佛罗里达电力与照明、通用电器、思科系统和银泉络合作投资两亿美元，建立了一个包括100万家庭和企业的、基于互联和开放式标准的智能电系统。该系统有望为消费者节省10%到20%的电费，智能电投资费用的一半由发电厂支付，另一半由 2009美国复苏与再投资法 支付。

但智能电的进一步发展仍将遇到以下几方面的障碍：

预付消费开支

2009年，对200家发电企业经理的调查显示，42%的受访者将 预付消费开支 作为智能电发展的主要障碍。而这项因素在消费者的调查中得到印证，95%的受访者表示，他们更倾向于在确认他们的电力消费信息后才付费；只有20%的人愿意预付消费开支。通过法规批准增加用于智能电的投资总是比较困难的，而且各州的接受程度也不相同。

缺乏标准化

30%的发电企业经理将 缺乏技术标准 作为部署智能电的主要障碍。关于互用性和技术标准的不确定是目前发电企业面临的最大风险。

监管障碍

发展智能电的许多障碍涉及到监管问题。电力是国家传统的监管领域。但现行监管结构和监管权限只能松散地协调关系，当项目受到多层次的审查，最终做出的许多决定可能是不明确的。由于当地(市，县)、州级和联邦司法管辖权限的重叠，相互矛盾的决策可能导致数年的监管延误问题。一些监管决定也可以在法庭上受到挑战，导致在各环节上出现更多的潜在延误。这一系列的延迟会大大增加智能电项目的成本和监管风险。

缺乏普遍认识

因为智能电是一个新的概念且有关技术发展迅速，因此在消费者、管理者、决策者之间，对其成本和收益的理解上还有误差。在不同理解的基础上构建的利益相关者联盟可能会得出不同的结论。

美国：政策倾斜为智能电开道

美国2007年颁布的能源安全法提出，由国家标准与技术研究院同产业界协商为智能电技术制定全国性的技术标准，如电智能化联盟，并同其他标准组织保持密切联系，如电气和电子学研究工程师协会。对发电企业来说，标准改变所带来的技术风险是最大的风险。对于产业链上的所有利益相关者，只有制定切实可行的国家标准并使之制度化才可能加速发展。标准将涵盖智能电的设备通讯及其安全等技术领域。

美国2007年颁布的能源独立和安全法和2008年与2009年先后出台的有关经济刺激法案，都授权联邦基金要资助智能电项目及其研发。其中，2009美国复苏与再投资法要求拨付43亿美元用于智能电项目。同时，该法要求提供一亿美元用于智能电技术工人的培训，向国家标准与技术研究院提供1000万美元经费，用于同产业集团协商制定智能电互操作框架协议。

尽管目前电满足行业标准要求的可靠性平均达到了99.97%，但在各发电企业中存在差异。联邦政府可以运用直接的激励工具，为投资智能电技术的发电企业提供赋税优惠，或将智能电技术装备的折旧期缩短到五年。

许多从事智能电项目的发电企业发现，他们用在通信和IT基础设施方面的成本花费，要远大于在智能电本身组件方面的投入。因此，创建一个全国性的宽带基础设施，同时发挥智能电的杠杆作用，可以让通信和电力部门同时受益。

因为各州负担了智能电的项目审批和发电企业成本补偿的主要，所以各州的智能电部署水平存在显著差别。对州一级水平谨慎的成本补偿，制定联邦鼓励措施有助于加快智能电的部署。