氣候組織2008年的一項研究數據指出，“到2020年，智能電網的應用可以減少全球電力系統二氧化碳排放量的14%。”英國能源及氣候變化部也預測，未來五年內全球智能電網市場規模將達270億英鎊。本文作者對美國當前發展智能電網可能遇到的障礙和亟須發展的關鍵技術進行了研究，提出智能電網應上升至國家戰略進行頂層設計，充分利用和整合我國現有的基礎，網絡“堅強”和智能并重，政府必須履行監管責任，把握好智能電網投資建設節奏……

　　美國智能電網：新技術帶來的潛在效益

　　美國皮尤研究中心(PEWresearchcentre)發布的名為“智能電網”的報告，對美國當前發展智能電網需要處理好的多方面產業關系和亟需發展的關鍵技術進行了研究，在全景式展示的基礎上，提出了有借鑒意義的政策建議。

　　現有電網存在的問題

　　美國電網是一個龐大和極復雜的系統，包括集中電廠、輸電線路和配電網絡，承載和持續保持著8500億瓦電力的供求平衡。它的運行可靠性達到了99.97%，每年停運的時間約為160分鐘。

　　然而，傳統電網的設計沒有采用最新技術，不能為提高能源效率、節能和實現低碳經濟目標提供保障。

　　智能電網可以處理以下問題，但這些問題同溫室氣體減排并不直接相關。

　　首先，電力中斷和電能儲運損失耗資每年超過1500億美元。對消費者而言，每年平均有2.5小時的電力中斷，這是相當大的經濟損失。對于普通消費者，電力質量干擾可能只是燈光閃爍或燈光變暗，但對于依賴高品質電力(如通信網絡和管線)的高科技制造業和關鍵基礎設施來說，這些事件則會破壞運營和花費數百萬的經費。

　　其次，對電網峰負荷管理效率低。峰負荷是指一天、一季或一年之內最高的電力需求時段。電力需求表現為周期性和多變性，為滿足這種需求的變化，電力成本也不斷變化。但由于發電企業需求管理的工具有限，因此電力供應必須不斷跟蹤需求進行調整。此外，電網必須不斷保持超額供應的緩沖儲備，從而導致效率低、排放高和更高的成本。

　　第三，難以管理和處理復雜的信息。例如，接到消費者電話通知發電企業才能發現停電狀況。此外，消費者很少了解電力如何定價以及他們正在使用的能源在不同時段具有不同價格等方面的信息。這些也是限制提高效率、節約能源和需求響應的因素。

　　第四，使用可再生能源的挑戰。可再生能源發電由于其特點會產生比較大的波動(如風能和太陽能)。現有電網對可再生能源發電的支持水平，使超過大約20%的能量難以確定。

　　第五，對分布式發電支持不足。由于現有電網是以發電站為中心，輸送電流到最終用戶的單向設計，因此為支持小型分布式發電，它必須升級到支持雙向電流的設計。添加如屋頂太陽能或微型風力發電等分布式發電單元，對現有的電網來說，都會使管理更為困難。

　　第六，插件式混合動力車的部署對電網壓力大。在未來幾十年，插件式混合動力車的部署是電力系統面臨的主要壓力。由于插件式混合動力車周期充電的特性，對現有的電網來說，不僅成本高昂而且技術實現也比較困難。

　　美國智能電網進一步發展的障礙

　　在美國，大部分智能電網所需要的技術都在積極開發或已經可以商用，其實用性目前正由數百個在全國各地開展的先進測量基礎設施項目實踐反饋。至少有10個不同的聯盟正在提高智能電網技術，并進行研發、組織標準和互操作性的研究。市場占有率也有所增加，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達到20%。

   南加州愛迪生市，通過它的智能連接計劃，計劃給所有的家庭和小企業客戶安裝智能電表(大約530萬塊)，并開始進行動態定價和需求縮減的嘗試；該項目預計可以避免增加十億瓦的電力消耗和相應降低消費者的電費。

　　佛羅里達電力與照明、通用電器、思科系統和銀泉網絡合作投資兩億美元，建立了一個包括100萬家庭和企業的、基于互聯網和開放式標準的智能電網系統。該系統有望為消費者節省10%到20%的電費，智能電網投資費用的一半由發電廠支付，另一半由“2009美國復蘇與再投資法”支付。

　　但智能電網的進一步發展仍將遇到以下幾方面的障礙：

　　預付消費開支

　　2009年，對200家發電企業經理的調查顯示，42%的受訪者將“預付消費開支”作為智能電網發展的主要障礙。而這項因素在消費者的調查中得到印證，95%的受訪者表示，他們更傾向于在確認他們的電力消費信息后才付費；只有20%的人愿意預付消費開支。通過法規批準增加用于智能電網的投資總是比較困難的，而且各州的接受程度也不相同。

　　缺乏標準化

　　30%的發電企業經理將“缺乏技術標準”作為部署智能電網的主要障礙。關于互用性和技術標準的不確定是目前發電企業面臨的最大風險。

　　監管障礙

　　發展智能電網的許多障礙涉及到監管問題。電力是國家傳統的監管領域。但現行監管結構和監管權限只能松散地協調關系，當項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。由于當地(市，縣)、州級和聯邦司法管轄權限的重疊，相互矛盾的決策可能導致數年的監管延誤問題。一些監管決定也可以在法庭上受到挑戰，導致在各環節上出現更多的潛在延誤。這一系列的延遲會大大增加智能電網項目的成本和監管風險。

　　缺乏普遍認識

　　因為智能電網是一個新的概念且有關技術發展迅速，因此在消費者、管理者、決策者之間，對其成本和收益的理解上還有誤差。在不同理解的基礎上構建的利益相關者聯盟可能會得出不同的結論。

　　美國：政策傾斜為智能電網開道

　　美國2007年頒布的能源安全法提出，由國家標準與技術研究院同產業界協商為智能電網技術制定全國性的技術標準，如電網智能化聯盟，并同其他標準組織保持密切聯系，如電氣和電子學研究工程師協會。對發電企業來說，標準改變所帶來的技術風險是最大的風險。對于產業鏈上的所有利益相關者，只有制定切實可行的國家標準并使之制度化才可能加速發展。標準將涵蓋智能電網的設備通訊及其安全等技術領域。

   美國2007年頒布的能源獨立和安全法和2008年與2009年先后出臺的有關經濟刺激法案，都授權聯邦基金要資助智能電網項目及其研發。其中，2009美國復蘇與再投資法要求撥付43億美元用于智能電網項目。同時，該法要求提供一億美元用于智能電網技術工人的培訓，向國家標準與技術研究院提供1000萬美元經費，用于同產業集團協商制定智能電網互操作框架協議。

　　盡管目前電網滿足行業標準要求的可靠性平均達到了99.97%，但在各發電企業中存在差異。聯邦政府可以運用直接的激勵工具，為投資智能電網技術的發電企業提供賦稅優惠，或將智能電網技術裝備的折舊期縮短到五年。

　　許多從事智能電網項目的發電企業發現，他們用在通信和IT基礎設施方面的成本花費，要遠大于在智能電網本身組件方面的投入。因此，創建一個全國性的寬帶基礎設施，同時發揮智能電網的杠桿作用，可以讓通信和電力部門同時受益。

　　因為各州負擔了智能電網的項目審批和發電企業成本補償的主要責任，所以各州的智能電網部署水平存在顯著差別。對州一級水平謹慎的成本補償，制定聯邦鼓勵措施有助于加快智能電網的部署。