美國能源部數(shù)據(jù)顯示，雖然目前美國電網(wǎng)的可靠率高達(dá)99.97%，但美國仍需每年花費(fèi)1500億美元彌補(bǔ)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(xiàn)有電網(wǎng)升級(jí)成智能電網(wǎng)，把剩余0.03%故障率排除在外，美國也能在10年以內(nèi)收回成本。當(dāng)然中國也不會(huì)在這樣的新興領(lǐng)域甘于人后，于是國家電網(wǎng)提出全面建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)為基礎(chǔ)，以信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化、互動(dòng)化為特征的自主創(chuàng)新、國際領(lǐng)先的“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”。此外，歐盟也提出了發(fā)展跨越歐盟、北非、中東等國家和地區(qū)的“超級(jí)智能電網(wǎng)”。可以說現(xiàn)在是智能電網(wǎng)國際標(biāo)準(zhǔn)，甚至國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)都未達(dá)成的“亂世”，誰又會(huì)成為這亂世中的英雄?在奧巴馬上任1周年之際，美國的智能電網(wǎng)發(fā)展又取得了怎樣的成就?
美國智能電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀
2009年1月25日，奧巴馬上臺(tái)5天之后，美國白宮發(fā)布了《經(jīng)濟(jì)復(fù)興計(jì)劃進(jìn)度報(bào)告》，宣布未來3年以內(nèi)將為美國家庭安裝4000萬個(gè)智能電表，同時(shí)投資40多億美元推動(dòng)電網(wǎng)現(xiàn)代化。
2009年6月3日至5日，在美國加州舉行的會(huì)議上，英特爾公司制定“2030年能源技術(shù)、信息技術(shù)及電力系統(tǒng)與終端用戶負(fù)荷互動(dòng)的智能電網(wǎng)信息互操作導(dǎo)則”(IEEEP2030)。以此推動(dòng)電力工程、通訊和信息技術(shù)的融合，并冀望這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)成為全球標(biāo)準(zhǔn)。
2009年12月4日，通用電氣(中國)有限公司與揚(yáng)州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)在揚(yáng)州舉行簽約儀式，在揚(yáng)州建立智能電網(wǎng)“示范中心”，美國智能電網(wǎng)技術(shù)開始進(jìn)入中國市場(chǎng)。
眼下，美國已開始向部分家庭安裝帶有通訊功能的智能電表(SmartMeter)，目標(biāo)是以家庭為單位，隨時(shí)監(jiān)測(cè)電力消費(fèi)和管理，更加有效地實(shí)現(xiàn)輸電和供電。在推廣智能電網(wǎng)的過程中，美國政府讓商務(wù)部下屬的國家標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)研究所(NITS)在《能源獨(dú)立及安全法案》的規(guī)定下，評(píng)估目前美國所有的智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)量方法、技術(shù)以及其他的支持服務(wù)。
美國智能電網(wǎng)技術(shù)特點(diǎn)
美國的智能電網(wǎng)又稱統(tǒng)一智能電網(wǎng)，是指將基于分散的智能電網(wǎng)結(jié)合成全國性的網(wǎng)絡(luò)體系。這個(gè)體系主要包括：通過統(tǒng)一智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)美國電力網(wǎng)格的智能化，解決分布式能源體系的需要，以長(zhǎng)短途、高低壓的智能網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)客戶電源;在保護(hù)環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的前提下，營建新的輸電電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)可再生能源的優(yōu)化輸配，提高電網(wǎng)的可靠性和清潔性;這個(gè)系統(tǒng)可以平衡整合類似美國亞利桑那州的太陽能發(fā)電和俄亥俄州的工業(yè)用電等跨州用電的需求，實(shí)現(xiàn)全國范圍內(nèi)的電力優(yōu)化調(diào)度、監(jiān)測(cè)和控制，從而實(shí)現(xiàn)美國整體的電力需求管理，實(shí)現(xiàn)美國跨區(qū)的可再生能源提供的平衡。
這個(gè)體系的另一個(gè)核心就是解決太陽能、氫能、水電能和車輛電能的存儲(chǔ)，它可以幫助用戶出售多余電力，包括解決電池系統(tǒng)向電網(wǎng)回售富裕電能。實(shí)際上，這個(gè)體系就是以美國的可再生能源為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)美國發(fā)電、輸電、配電和用電體系的優(yōu)化管理。而且美國的這個(gè)計(jì)劃也考慮了將加拿大、墨西哥等地電力整合的合作。
美國發(fā)展智能電網(wǎng)重點(diǎn)在配電和用電側(cè)，推動(dòng)可再生能源發(fā)展，注重商業(yè)模式的創(chuàng)新和用戶服務(wù)的提升。
它的四個(gè)孿生兄弟分別是：高溫超導(dǎo)電網(wǎng)、電力儲(chǔ)能技術(shù)、可再生能源與分布式系統(tǒng)集成(RDSI)和實(shí)現(xiàn)傳輸可靠性及安全控制系統(tǒng)，這個(gè)電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略的本質(zhì)是開發(fā)并轉(zhuǎn)型進(jìn)入“下一代”的電網(wǎng)體系，其戰(zhàn)略的核心是先期突破智能電網(wǎng)，之后營建可再生能源和分布式系統(tǒng)集成(RDSI)與電力儲(chǔ)能技術(shù)，最終集成發(fā)展高溫超導(dǎo)電網(wǎng)。
美智能電網(wǎng)五大基本技術(shù)
第一，綜合通訊及連接技術(shù)，實(shí)現(xiàn)建筑物實(shí)時(shí)控制及信息更新，讓電網(wǎng)的每個(gè)部分既能“說”又能“聽”。第二，傳感及計(jì)量技術(shù)，支持更快更精確的信息反饋，實(shí)現(xiàn)用電側(cè)遙控、實(shí)時(shí)計(jì)價(jià)管理。第三，先進(jìn)零部件制造技術(shù)，產(chǎn)品用于超導(dǎo)、電力儲(chǔ)存、電網(wǎng)診斷等方面的最新研究。第四，先進(jìn)的控制技術(shù)，用于監(jiān)控電網(wǎng)必要零部件，實(shí)現(xiàn)突發(fā)事件的快速診斷及快速修復(fù)。第五接口改進(jìn)技術(shù)，支持更強(qiáng)大的人為決策功能，讓電網(wǎng)運(yùn)營商和管理商更具遠(yuǎn)見性和前瞻性。
進(jìn)展中的技術(shù)創(chuàng)新
夏威夷大學(xué)的配電管理系統(tǒng)平臺(tái)(DMS)：該能源管理平臺(tái)將由夏威夷大學(xué)開發(fā)，它讓消費(fèi)者實(shí)現(xiàn)了家庭能源管理，并讓發(fā)電廠的配電系統(tǒng)得到了升級(jí)。該平臺(tái)將與高級(jí)測(cè)量體系(AMI)相結(jié)合，實(shí)時(shí)接收用戶端的需求反饋(AMI是一個(gè)用來測(cè)量、收集、儲(chǔ)存、分析和運(yùn)用用戶用電信息的完整的網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng));同時(shí)，它與能源自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)能源節(jié)約。此外，該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了分散電力、儲(chǔ)存、電力分配系統(tǒng)中負(fù)載量的最優(yōu)化分配及管理，使分配系統(tǒng)成為一個(gè)有機(jī)整體，與整個(gè)電網(wǎng)中的其他整體更好融合。據(jù)悉，該平臺(tái)將在夏威夷州毛伊島上的一個(gè)變電站使用。
伊利諾伊理工學(xué)院的“完美能源系統(tǒng)”項(xiàng)目：“完美能源系統(tǒng)”是能滿足每個(gè)消費(fèi)者需求的電力系統(tǒng)，它十分具有彈性。該項(xiàng)目將設(shè)計(jì)微型電網(wǎng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)中的不同情況的及時(shí)回應(yīng)，同時(shí)增加電網(wǎng)可靠性、減少電力需求。研究人員表示，該系統(tǒng)能夠應(yīng)用在任何大都市中，并使消費(fèi)者真正成為電力市場(chǎng)中的一份子。
西弗吉尼亞州“超級(jí)電路”項(xiàng)目：在西弗吉尼亞州，阿勒格尼電力公司(AlleghenyEnergy)的“超級(jí)電路”項(xiàng)目將把先進(jìn)的監(jiān)測(cè)、控制和保護(hù)技術(shù)結(jié)合在一起，從而增強(qiáng)供電線路的可靠性與安全性。該電網(wǎng)將整合生物柴油發(fā)電、能量?jī)?chǔ)存以及AMI和通信網(wǎng)絡(luò)，迅速地預(yù)測(cè)、確定并幫助解決網(wǎng)絡(luò)問題。
不過，在以往的一次事故中，超級(jí)電路中的所有用戶都受到了影響，電力丟失、用電質(zhì)量下降。之后，阿勒格尼電力公司極力向公眾證明，他們有能力對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行重新安裝，使事故部分能夠盡快被隔離，使其他用戶不會(huì)受到影響，并從臨近的電網(wǎng)中調(diào)用剩余電力，使損失降到最低。
圣地亞哥“海濱城市微型智能電網(wǎng)”項(xiàng)目：該微型智能電網(wǎng)的性能是獨(dú)一無二的，它能在發(fā)生大規(guī)模電網(wǎng)故障時(shí)使電網(wǎng)與電站實(shí)現(xiàn)精確隔離，并在故障修復(fù)后精確再結(jié)合，對(duì)電力輸出幾乎不造成影響。在圣地亞哥，“海濱城市微型智能電網(wǎng)”項(xiàng)目將證明把多種分布式能源與先進(jìn)的控制和通信方法結(jié)合在一起是行之有效的。該項(xiàng)目的目標(biāo)是提高配電網(wǎng)饋線和變電站等電網(wǎng)組成部分的可靠程度并減低高峰負(fù)荷。不管是電站發(fā)電還是消費(fèi)者在家中利用太陽能發(fā)電、電力儲(chǔ)存都能通過AMI連接到變電站中去，并且高峰負(fù)荷不會(huì)超過5萬千瓦。
此外，科羅拉多州科林斯堡市及該市的公用事業(yè)部門也支持多項(xiàng)清潔能源計(jì)劃，其中一項(xiàng)涉及在5個(gè)用戶區(qū)域內(nèi)把太陽能和風(fēng)能等近30種可再生能源結(jié)合在一起。該計(jì)劃與其他一些分布式供電系統(tǒng)共同支持該市一個(gè)稱為FortZED的零能耗區(qū)。