氣候組織2008年的一項(xiàng)研究數(shù)據(jù)指出，“到2020年，智能電網(wǎng)的應(yīng)用可以減少全球電力系統(tǒng)二氧化碳排放量的14%。”英國(guó)能源及氣候變化部也預(yù)測(cè)，未來五年內(nèi)全球智能電網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)270億英鎊。本文作者對(duì)美國(guó)當(dāng)前發(fā)展智能電網(wǎng)可能遇到的障礙和亟須發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，提出智能電網(wǎng)應(yīng)上升至國(guó)家戰(zhàn)略進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)，充分利用和整合我國(guó)現(xiàn)有的基礎(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)“堅(jiān)強(qiáng)”和智能并重，政府必須履行監(jiān)管責(zé)任，把握好智能電網(wǎng)投資建設(shè)節(jié)奏……

　　美國(guó)智能電網(wǎng)：新技術(shù)帶來的潛在效益

　　美國(guó)皮尤研究中心(PEWresearchcentre)發(fā)布的名為“智能電網(wǎng)”的報(bào)告，對(duì)美國(guó)當(dāng)前發(fā)展智能電網(wǎng)需要處理好的多方面產(chǎn)業(yè)關(guān)系和亟需發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，在全景式展示的基礎(chǔ)上，提出了有借鑒意義的政策建議。

　　現(xiàn)有電網(wǎng)存在的問題

　　美國(guó)電網(wǎng)是一個(gè)龐大和極復(fù)雜的系統(tǒng)，包括集中電廠、輸電線路和配電網(wǎng)絡(luò)，承載和持續(xù)保持著8500億瓦電力的供求平衡。它的運(yùn)行可靠性達(dá)到了99.97%，每年停運(yùn)的時(shí)間約為160分鐘。

　　然而，傳統(tǒng)電網(wǎng)的設(shè)計(jì)沒有采用最新技術(shù)，不能為提高能源效率、節(jié)能和實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)目標(biāo)提供保障。

　　智能電網(wǎng)可以處理以下問題，但這些問題同溫室氣體減排并不直接相關(guān)。

　　首先，電力中斷和電能儲(chǔ)運(yùn)損失耗資每年超過1500億美元。對(duì)消費(fèi)者而言，每年平均有2.5小時(shí)的電力中斷，這是相當(dāng)大的經(jīng)濟(jì)損失。對(duì)于普通消費(fèi)者，電力質(zhì)量干擾可能只是燈光閃爍或燈光變暗，但對(duì)于依賴高品質(zhì)電力(如通信網(wǎng)絡(luò)和管線)的高科技制造業(yè)和關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施來說，這些事件則會(huì)破壞運(yùn)營(yíng)和花費(fèi)數(shù)百萬的經(jīng)費(fèi)。

　　其次，對(duì)電網(wǎng)峰負(fù)荷管理效率低。峰負(fù)荷是指一天、一季或一年之內(nèi)最高的電力需求時(shí)段。電力需求表現(xiàn)為周期性和多變性，為滿足這種需求的變化，電力成本也不斷變化。但由于發(fā)電企業(yè)需求管理的工具有限，因此電力供應(yīng)必須不斷跟蹤需求進(jìn)行調(diào)整。此外，電網(wǎng)必須不斷保持超額供應(yīng)的緩沖儲(chǔ)備，從而導(dǎo)致效率低、排放高和更高的成本。

　　第三，難以管理和處理復(fù)雜的信息。例如，接到消費(fèi)者電話通知發(fā)電企業(yè)才能發(fā)現(xiàn)停電狀況。此外，消費(fèi)者很少了解電力如何定價(jià)以及他們正在使用的能源在不同時(shí)段具有不同價(jià)格等方面的信息。這些也是限制提高效率、節(jié)約能源和需求響應(yīng)的因素。

　　第四，使用可再生能源的挑戰(zhàn)?？稍偕茉窗l(fā)電由于其特點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生比較大的波動(dòng)(如風(fēng)能和太陽能)?，F(xiàn)有電網(wǎng)對(duì)可再生能源發(fā)電的支持水平，使超過大約20%的能量難以確定。

　　第五，對(duì)分布式發(fā)電支持不足。由于現(xiàn)有電網(wǎng)是以發(fā)電站為中心，輸送電流到最終用戶的單向設(shè)計(jì)，因此為支持小型分布式發(fā)電，它必須升級(jí)到支持雙向電流的設(shè)計(jì)。添加如屋頂太陽能或微型風(fēng)力發(fā)電等分布式發(fā)電單元，對(duì)現(xiàn)有的電網(wǎng)來說，都會(huì)使管理更為困難。

　　第六，插件式混合動(dòng)力車的部署對(duì)電網(wǎng)壓力大。在未來幾十年，插件式混合動(dòng)力車的部署是電力系統(tǒng)面臨的主要壓力。由于插件式混合動(dòng)力車周期充電的特性，對(duì)現(xiàn)有的電網(wǎng)來說，不僅成本高昂而且技術(shù)實(shí)現(xiàn)也比較困難。

　　美國(guó)智能電網(wǎng)進(jìn)一步發(fā)展的障礙

　　在美國(guó)，大部分智能電網(wǎng)所需要的技術(shù)都在積極開發(fā)或已經(jīng)可以商用，其實(shí)用性目前正由數(shù)百個(gè)在全國(guó)各地開展的先進(jìn)測(cè)量基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目實(shí)踐反饋。至少有10個(gè)不同的聯(lián)盟正在提高智能電網(wǎng)技術(shù)，并進(jìn)行研發(fā)、組織標(biāo)準(zhǔn)和互操作性的研究。市場(chǎng)占有率也有所增加，家用和商用的智能電表從2006年占1%提高到了2009年的4.7%。某些州，智能電表占有率已經(jīng)達(dá)到20%。

   南加州愛迪生市，通過它的智能連接計(jì)劃，計(jì)劃給所有的家庭和小企業(yè)客戶安裝智能電表(大約530萬塊)，并開始進(jìn)行動(dòng)態(tài)定價(jià)和需求縮減的嘗試；該項(xiàng)目預(yù)計(jì)可以避免增加十億瓦的電力消耗和相應(yīng)降低消費(fèi)者的電費(fèi)。

　　佛羅里達(dá)電力與照明、通用電器、思科系統(tǒng)和銀泉網(wǎng)絡(luò)合作投資兩億美元，建立了一個(gè)包括100萬家庭和企業(yè)的、基于互聯(lián)網(wǎng)和開放式標(biāo)準(zhǔn)的智能電網(wǎng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)有望為消費(fèi)者節(jié)省10%到20%的電費(fèi)，智能電網(wǎng)投資費(fèi)用的一半由發(fā)電廠支付，另一半由“2009美國(guó)復(fù)蘇與再投資法”支付。

　　但智能電網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展仍將遇到以下幾方面的障礙：

　　預(yù)付消費(fèi)開支

　　2009年，對(duì)200家發(fā)電企業(yè)經(jīng)理的調(diào)查顯示，42%的受訪者將“預(yù)付消費(fèi)開支”作為智能電網(wǎng)發(fā)展的主要障礙。而這項(xiàng)因素在消費(fèi)者的調(diào)查中得到印證，95%的受訪者表示，他們更傾向于在確認(rèn)他們的電力消費(fèi)信息后才付費(fèi)；只有20%的人愿意預(yù)付消費(fèi)開支。通過法規(guī)批準(zhǔn)增加用于智能電網(wǎng)的投資總是比較困難的，而且各州的接受程度也不相同。

　　缺乏標(biāo)準(zhǔn)化

　　30%的發(fā)電企業(yè)經(jīng)理將“缺乏技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”作為部署智能電網(wǎng)的主要障礙。關(guān)于互用性和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的不確定是目前發(fā)電企業(yè)面臨的最大風(fēng)險(xiǎn)。

　　監(jiān)管障礙

　　發(fā)展智能電網(wǎng)的許多障礙涉及到監(jiān)管問題。電力是國(guó)家傳統(tǒng)的監(jiān)管領(lǐng)域。但現(xiàn)行監(jiān)管結(jié)構(gòu)和監(jiān)管權(quán)限只能松散地協(xié)調(diào)關(guān)系，當(dāng)項(xiàng)目受到多層次的審查，最終做出的許多決定可能是不明確的。由于當(dāng)?shù)?市，縣)、州級(jí)和聯(lián)邦司法管轄權(quán)限的重疊，相互矛盾的決策可能導(dǎo)致數(shù)年的監(jiān)管延誤問題。一些監(jiān)管決定也可以在法庭上受到挑戰(zhàn)，導(dǎo)致在各環(huán)節(jié)上出現(xiàn)更多的潛在延誤。這一系列的延遲會(huì)大大增加智能電網(wǎng)項(xiàng)目的成本和監(jiān)管風(fēng)險(xiǎn)。

　　缺乏普遍認(rèn)識(shí)

　　因?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)是一個(gè)新的概念且有關(guān)技術(shù)發(fā)展迅速，因此在消費(fèi)者、管理者、決策者之間，對(duì)其成本和收益的理解上還有誤差。在不同理解的基礎(chǔ)上構(gòu)建的利益相關(guān)者聯(lián)盟可能會(huì)得出不同的結(jié)論。

　　美國(guó)：政策傾斜為智能電網(wǎng)開道

　　美國(guó)2007年頒布的能源安全法提出，由國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院同產(chǎn)業(yè)界協(xié)商為智能電網(wǎng)技術(shù)制定全國(guó)性的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，如電網(wǎng)智能化聯(lián)盟，并同其他標(biāo)準(zhǔn)組織保持密切聯(lián)系，如電氣和電子學(xué)研究工程師協(xié)會(huì)。對(duì)發(fā)電企業(yè)來說，標(biāo)準(zhǔn)改變所帶來的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)是最大的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于產(chǎn)業(yè)鏈上的所有利益相關(guān)者，只有制定切實(shí)可行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)并使之制度化才可能加速發(fā)展。標(biāo)準(zhǔn)將涵蓋智能電網(wǎng)的設(shè)備通訊及其安全等技術(shù)領(lǐng)域。

   美國(guó)2007年頒布的能源獨(dú)立和安全法和2008年與2009年先后出臺(tái)的有關(guān)經(jīng)濟(jì)刺激法案，都授權(quán)聯(lián)邦基金要資助智能電網(wǎng)項(xiàng)目及其研發(fā)。其中，2009美國(guó)復(fù)蘇與再投資法要求撥付43億美元用于智能電網(wǎng)項(xiàng)目。同時(shí)，該法要求提供一億美元用于智能電網(wǎng)技術(shù)工人的培訓(xùn)，向國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院提供1000萬美元經(jīng)費(fèi)，用于同產(chǎn)業(yè)集團(tuán)協(xié)商制定智能電網(wǎng)互操作框架協(xié)議。

　　盡管目前電網(wǎng)滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求的可靠性平均達(dá)到了99.97%，但在各發(fā)電企業(yè)中存在差異。聯(lián)邦政府可以運(yùn)用直接的激勵(lì)工具，為投資智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)電企業(yè)提供賦稅優(yōu)惠，或?qū)⒅悄茈娋W(wǎng)技術(shù)裝備的折舊期縮短到五年。

　　許多從事智能電網(wǎng)項(xiàng)目的發(fā)電企業(yè)發(fā)現(xiàn)，他們用在通信和IT基礎(chǔ)設(shè)施方面的成本花費(fèi)，要遠(yuǎn)大于在智能電網(wǎng)本身組件方面的投入。因此，創(chuàng)建一個(gè)全國(guó)性的寬帶基礎(chǔ)設(shè)施，同時(shí)發(fā)揮智能電網(wǎng)的杠桿作用，可以讓通信和電力部門同時(shí)受益。

　　因?yàn)楦髦葚?fù)擔(dān)了智能電網(wǎng)的項(xiàng)目審批和發(fā)電企業(yè)成本補(bǔ)償?shù)闹饕?zé)任，所以各州的智能電網(wǎng)部署水平存在顯著差別。對(duì)州一級(jí)水平謹(jǐn)慎的成本補(bǔ)償，制定聯(lián)邦鼓勵(lì)措施有助于加快智能電網(wǎng)的部署。