美國智能電網(wǎng)微型化之路

智能電網(wǎng)的建設和普及讓整個(gè)電力系統更加的穩定，智能電網(wǎng)的目的就是完善現代化電網(wǎng)系統，給工業(yè)和居民提供更穩定，更便捷的電力服務(wù)。在穩定電力系統的基礎上還提高了電力能源的利用效率。各個(gè)國家都在大力建設智能電網(wǎng)，美國甚至還在嘗試著(zhù)將智能電網(wǎng)微型化。

根據美國能源部數據顯示，雖然目前美國電網(wǎng)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(lái)的損失。因此美國有人提出，即使投資上萬(wàn)億美元，將現有電網(wǎng)升級成智能電網(wǎng)，把剩余0.03%故障率排除在外，美國也能在10年以?xún)仁栈爻杀尽?/p>

2009年2月，美國總統奧巴馬發(fā)布的《經(jīng)濟復蘇計劃》中提出投資110億美元，建設可安裝各種控制設備的新一代智能電網(wǎng)。美國商務(wù)部和能源部已經(jīng)共同發(fā)布了第一批智能電網(wǎng)的行業(yè)標準，美國智能電網(wǎng)項目正式啟動(dòng)。新一屆美國政府將智能電網(wǎng)項目作為其綠色經(jīng)濟振興計劃的關(guān)鍵性支柱之一。奧巴馬總統將智能電網(wǎng)視作降低用戶(hù)能源開(kāi)支，實(shí)現能源獨立性和減少溫室氣體排放的關(guān)鍵措施。隨著(zhù)配電系統進(jìn)入計算機時(shí)代，現代化的數字電網(wǎng)將使美國能耗降低10%，溫室氣體排放量減少25%，并節省800億美元新建電廠(chǎng)的費用。據美國能源部西北太平洋國家實(shí)驗室的研究結果表明，僅使用數字電表設定家庭溫度及融入價(jià)格信息，每年可減少15%的能耗。

美國政府圍繞智能電網(wǎng)建設，重點(diǎn)推進(jìn)了核心技術(shù)研發(fā)，著(zhù)手制定發(fā)展規劃。美國政府為了吸引各方力量共同推動(dòng)智能電網(wǎng)的建設，積極制定了《2010―2014年智能電網(wǎng)研發(fā)跨年度項目規劃》，旨在全面設置智能電網(wǎng)研發(fā)項目，以進(jìn)一步促進(jìn)該領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展和應用。(1)技術(shù)領(lǐng)域研發(fā)項目。主要集中在傳感技術(shù)、電網(wǎng)通信整合和安全技術(shù)、先進(jìn)零部件和附屬系統、先進(jìn)控制方法和先進(jìn)系統布局技術(shù)、決策和運行支持等方面，包括建立“家用配送水平”、 “低耗”、“安全通信”的概念，發(fā)展配送系統和客戶(hù)端傳感系統技術(shù)，發(fā)展電網(wǎng)與汽車(chē)的互聯(lián)技術(shù)，在創(chuàng )造高滲透性能源配送和充電網(wǎng)絡(luò )條件的過(guò)程中發(fā)展安全、高效和可靠性強的保護和控制性技術(shù)，發(fā)展運作支持工具技術(shù)等。(2)建模領(lǐng)域研發(fā)項目。主要集中在準確建立電網(wǎng)、從發(fā)電到運輸、再從運輸到配送的整個(gè)過(guò)程中，其運作情況、配送成本、智能電網(wǎng)資產(chǎn)以及電網(wǎng)運行所產(chǎn)生的各種影響的模型構建等方面，包括建立電力配送工程方面的智能電網(wǎng)元件和運行模型，建立智能電網(wǎng)電力運輸和發(fā)電系統的準恒定和動(dòng)態(tài)反應的降維模型，發(fā)展和示范整合通訊網(wǎng)絡(luò )的模型、批發(fā)市場(chǎng)模型和可再生能源模型等。

為推進(jìn)智能電網(wǎng)的建設，美國積極探索組建相關(guān)的機構。從功能上而言，大致包括以下幾類(lèi)：(1)政策制定和咨詢(xún)。按照美國政府的要求，能源部建立了一個(gè)專(zhuān)門(mén)致力于智能電網(wǎng)領(lǐng)域研究的咨詢(xún)委員會(huì )(SmartGrid-AdvisoryCommittee)，用于為政策制定提供咨詢(xún)建議。該委員會(huì )的責任是：向有關(guān)官員就智能電網(wǎng)的發(fā)展、智能電網(wǎng)技術(shù)的應用和服務(wù)、智能電網(wǎng)技術(shù)和使用標準及協(xié)議的制定與改革(以支持智能電網(wǎng)設備間的互聯(lián))，以及聯(lián)邦政府使用何種激勵手段來(lái)促進(jìn)這些領(lǐng)域的發(fā)展等方面提供咨詢(xún)意見(jiàn)。在實(shí)際操作中，這項任務(wù)由電力咨詢(xún)委員會(huì )(ElectricityAdvi- soryCommittee)執行。(2)協(xié)調、組織和運行。能源部還建立了一個(gè)智能電網(wǎng)特別行動(dòng)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(lǐng)導，其中的專(zhuān)家成員分別來(lái)自美國能源部(DOE)、商務(wù)部(DOC)、國防部(DOD)、國土安全部 (DHS)、環(huán)境保護局(EPA)、聯(lián)邦通信委員會(huì )(FCC)、聯(lián)邦能源管制委員會(huì )(FERC)和農業(yè)部(USDA)等七個(gè)聯(lián)邦機構。其主要任務(wù)是：確保、協(xié)調和整合聯(lián)邦政府內各機構在智能電網(wǎng)技術(shù)、實(shí)踐和服務(wù)方面的各項活動(dòng)。其具體職能包括：智能電網(wǎng)的研發(fā);智能電網(wǎng)標準和協(xié)議的推廣;智能電網(wǎng)技術(shù)實(shí)踐與電子公共事業(yè)規范之間，與基礎設施發(fā)展、系統可靠性和安全性之間，與電力供應、電力需求、電力傳輸、電力配送和電力方面政策等之間關(guān)系的協(xié)調。該小組在2008—2020年間通過(guò)政府的資金資助維持有效運轉。

加州是全美最早提出發(fā)展智能電網(wǎng)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(shí)現33%電力供應來(lái)自可再生能源的目標嗎?可再生能源利用的間歇性很難適應采取集中統一方式輸電的傳統電網(wǎng)。微型智能電網(wǎng)的概念由此應運而生。

智能電網(wǎng)的微型化能讓能源更加的高效的被運用，還有智能電網(wǎng)微型化讓電力服務(wù)更加的全面和有保障，美國是把微型智能電網(wǎng)當做節約能源的重大舉措，勢必會(huì )花費巨大的精力繼續研究的。