美國智能電網(wǎng)走向微型化

智能電網(wǎng)的建設(shè)和普及讓整個(gè)電力系統(tǒng)更加的穩(wěn)定，智能電網(wǎng)的目的就是完善現(xiàn)代化電網(wǎng)系統(tǒng)，給工業(yè)和居民提供更穩(wěn)定，更便捷的電力服務(wù)。在穩(wěn)定電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)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(shè)智能電網(wǎng)，美國甚至還在嘗試著將智能電網(wǎng)微型化。

根據(jù)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。

2009年2月，美國總統(tǒng)奧巴馬發(fā)布的《經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇計(jì)劃》中提出投資110億美元，建設(shè)可安裝各種控制設(shè)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(biāo)準(zhǔn)，美國智能電網(wǎng)項(xiàng)目正式啟動。新一屆美國政府將智能電網(wǎng)項(xiàng)目作為其綠色經(jīng)濟(jì)振興計(jì)劃的關(guān)鍵性支柱之一。奧巴馬總統(tǒng)將智能電網(wǎng)視作降低用戶能源開支，實(shí)現(xiàn)能源獨(dú)立性和減少溫室氣體排放的關(guān)鍵措施。隨著配電系統(tǒng)進(jìn)入計(jì)算機(jī)時(shí)代，現(xiàn)代化的數(shù)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(jié)省800億美元新建電廠的費(fèi)用。據(jù)美國能源部西北太平洋國家實(shí)驗(yàn)室的研究結(jié)果表明，僅使用數(shù)字電表設(shè)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(shè)，重點(diǎn)推進(jìn)了核心技術(shù)研發(fā)，著手制定發(fā)展規(guī)劃。美國政府為了吸引各方力量共同推動智能電網(wǎng)的建設(shè)，積極制定了《2010―2014年智能電網(wǎng)研發(fā)跨年度項(xiàng)目規(guī)劃》，旨在全面設(shè)置智能電網(wǎng)研發(fā)項(xiàng)目，以進(jìn)一步促進(jìn)該領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。(1)技術(shù)領(lǐng)域研發(fā)項(xiàng)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(tǒng)、先進(jìn)控制方法和先進(jìn)系統(tǒng)布局技術(shù)、決策和運(yùn)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(tǒng)和客戶端傳感系統(tǒng)技術(shù)，發(fā)展電網(wǎng)與汽車的互聯(lián)技術(shù)，在創(chuàng)造高滲透性能源配送和充電網(wǎng)絡(luò)條件的過程中發(fā)展安全、高效和可靠性強(qiáng)的保護(hù)和控制性技術(shù)，發(fā)展運(yùn)作支持工具技術(shù)等。(2)建模領(lǐng)域研發(fā)項(xiàng)目。主要集中在準(zhǔn)確建立電網(wǎng)、從發(fā)電到運(yùn)輸、再從運(yùn)輸?shù)脚渌偷恼麄�(gè)過程中，其運(yùn)作情況、配送成本、智能電網(wǎng)資產(chǎn)以及電網(wǎng)運(yùn)行所產(chǎn)生的各種影響的模型構(gòu)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(yùn)行模型，建立智能電網(wǎng)電力運(yùn)輸和發(fā)電系統(tǒng)的準(zhǔn)恒定和動態(tài)反應(yīng)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)市場模型和可再生能源模型等。

為推進(jìn)智能電網(wǎng)的建設(shè)，美國積極探索組建相關(guān)的機(jī)構(gòu)。從功能上而言，大致包括以下幾類：(1)政策制定和咨詢。按照美國政府的要求，能源部建立了一個(gè)專門致力于智能電網(wǎng)領(lǐng)域研究的咨詢委員會(SmartGrid-AdvisoryCommittee)，用于為政策制定提供咨詢建議。該委員會的責(zé)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(yīng)用和服務(wù)、智能電網(wǎng)技術(shù)和使用標(biāo)準(zhǔn)及協(xié)議的制定與改革(以支持智能電網(wǎng)設(shè)備間的互聯(lián))，以及聯(lián)邦政府使用何種激勵(lì)手段來促進(jìn)這些領(lǐng)域的發(fā)展等方面提供咨詢意見。在實(shí)際操作中，這項(xiàng)任務(wù)由電力咨詢委員會(ElectricityAdvi- soryCommittee)執(zhí)行。(2)協(xié)調(diào)、組織和運(yùn)行。能源部還建立了一個(gè)智能電網(wǎng)特別行動小組(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(dǎo)，其中的專家成員分別來自美國能源部(DOE)、商務(wù)部(DOC)、國防部(DOD)、國土安全部 (DHS)、環(huán)境保護(hù)局(EPA)、聯(lián)邦通信委員會(FCC)、聯(lián)邦能源管制委員會(FERC)和農(nóng)業(yè)部(USDA)等七個(gè)聯(lián)邦機(jī)構(gòu)。其主要任務(wù)是：確保、協(xié)調(diào)和整合聯(lián)邦政府內(nèi)各機(jī)構(gòu)在智能電網(wǎng)技術(shù)、實(shí)踐和服務(wù)方面的各項(xiàng)活動。其具體職能包括：智能電網(wǎng)的研發(fā);智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)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(guī)范之間，與基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展、系統(tǒng)可靠性和安全性之間，與電力供應(yīng)、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(diào)。該小組在2008—2020年間通過政府的資金資助維持有效運(yùn)轉(zhuǎn)。

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(xiàn)33%電力供應(yīng)來自可再生能源的目標(biāo)嗎?可再生能源利用的間歇性很難適應(yīng)采取集中統(tǒng)一方式輸電的傳統(tǒng)電網(wǎng)。微型智能電網(wǎng)的概念由此應(yīng)運(yùn)而生。

智能電網(wǎng)的微型化能讓能源更加的高效的被運(yùn)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(dāng)做節(jié)約能源的重大舉措，勢必會花費(fèi)巨大的精力繼續(xù)研究的。