北美地区智能电网最新发展情况剖析 - 图文

编者按：随着智能电网时代的到来，世界各国的智能电网建设已经全面启动。在智能电网理念逐步成为业界共识的进程中，许多国家都确立了智能电网建设目标、行动路线及投资计划，但鉴于不同地区的监管机制、电网基础设施现状和社会经济发展情况的不同，各地的智能电网发展战略也有所不同。

为了更好地了解和把握全球智能电网发展现状，从而为我国智能电网建设及智能电网产业发展提供借鉴与启示，本网站编辑组特整理总结了国外智能电网发展的最新情况，并于即日起陆续刊登，敬请关注。

北美地区的智能电网建设工作主要集中在美国与加拿大。两国智能电网建设工作的相同点是均起步于安装智能电表。不同的是，美国智能电网建设注重于提升其电网的可靠性及用电效率，而加拿大由于可再生能源比较丰富，如何提升电网对大规模可再生能源的接入能力与传输能力则成为其智能电网建设的重点。

（OFweek智能电网配图，点击放大）

1. 美国

为升级日益老化的电网，并在提升电网可靠性和安全性的同时提高用电侧的用电效率、降低用电成本，美国于本世纪初提出了智能电网的概念。迄今，美国智能电网建设从理论研究到实践探索都积累了丰富的经验。

(1) 美国政府提供的政策支持包括整体规划、出台法律、成立专门机构等 美国政府自2003年开始出台的一系列包括规划、经济法案、输电规划路线图等宏观规划，这些政策为智能电网的产业发展提供了科学的规划和严谨的法律支 持。这其中包括《电网2030规划》、《建设电网 2030的路线图》、《能源政策法》、国家输电技术路线图、《能源独立与安全法案2007》、《复苏与再投资法案》、《能源独立安全法》以及奥巴马政府施 政计划等。

为推进智能电网的建设，美国政府还积极探索组建智能电网相关机构。其中包括：能源部建立了一个专门致力于智能电网领域研究的 咨询委员会（Smart Grid-Advisory Committee），用于为政策制定提供咨询建议。能源部还建立了一个智能电网特别行动小组（Smart Grid Task Force）。其主要任务是：确保、协调和整合联邦政府内各机构在智能电网技术、实践和服务方面的各项活动。该小组在 2008—2020年间通过政府的资金资助维持有效运转。

在直接投资及财政补贴政策方面，2009年2月，奥巴马政府成立之后不久即获通过的《美国复苏与再投资法》推出7870亿美元的经济刺激计划，其中有45亿美元专门用于扶持智能电网的发展；除了直接投资之外，美国政府还出台了购买太阳能光伏系统、电动汽车以及建筑节能改建的补贴与减免税等一系列智能电网相关的财政补贴政策。

另外，基础研究方面也有来自美国政府的强有力扶持。例如，美国国家可再生能源实验室（NREL）与俄亥俄州的巴特尔研究院等都在美国政府的支持下对智能电网项目进行着大规模研发。

(2)美国智能电网的发展现状

智能电网互操作性和安全性等方面75项标准的出台：以美国商务部下属的国家标准技术研究院（NIST）为主，研究了智能电网的互操作性与网络安全等各项技术标准。目前为止已经提出75项标准，包括《智能电网互操作标准》、《可再生能源配额标准》等。其中25项已经于2010年1月确定。这25项标准包括了智能电表与家用电器可进行双向无线通信的ZigBee技术的智能能源规范。此外，2010年9月2日还公布了《网络安全指南（初版）》。至今，美国国家标准技术研究院的智能电网标准化制定工作仍在持续推进中。

智能电网用户侧相关需求响应程序得到迅速发展：美国联邦能源管理委员会(FERC)2008年做的关于需求响应(DR)和自动计量设施(AMI)的调查 表明：高级计量设备的使用率为总电表数的4.7% （这一数字在2006年还不到1%），而目前全美有8%用户参与到了需求响应程序中。借助各种州际立法鼓励措施和电厂政策规定，需求响应程序将会继续得到 普及。关于需求响应的巨大潜力，可以在美国联邦能源管理委员会2009年6月所做的《关于需求响应潜力的全国评估——员工报告》和2010年6月所做的 《关于需求响应的全国行动计划书》中得以体现。

IT企业与高科技企业纷纷参与智能电网的建设：智能电网建设项目的主力军表面上是电力公 司或者地方政府。但是,实际主导“智能化”的却是在世界各地拥有众多分支机构的大型IT企业以及在特定领域内拥有核心技术的高科技企业。这些美国企业或机 构无一不拥有强大的全球业务分布。

这些IT企业和高科技企业包括思科（Cisco）、英特尔（Intel）、谷歌（Google）、IBM和微软（Microsoft） 等，它们都希望从这一未来最具商业前景的领域分得一杯羹。从全球百万亿美元的市场潜质看，智能电网可与互联网相媲美，它是加快电动汽车和充电式混合动力电 动汽车应用部署过程中的必要基

础设施。此外，由于用户会对设备供应商所提供的服务做出回馈，他们很可能成为未来智能电网技术市场塑性过程中的驱动力量。

智能电网的相关风险投资持续增加：风险投资也适时地进入了智能电网领域，旨在为自动计量设备(AMI)领域、通信和网络技术领域等带来更多、更集中的技 术创新。目前已有多达10亿美元风险投资基金拨发给了以GridPoint公司和银泉网络公司等为代表的新兴关键公司。

以美国银泉网络公司为例。成立于2002年的这家公司主要为电力公司提供面向智能电网的高级电表架构（AMI）搭建与运用的解决方案。该公司具有美国硅谷的Google风险投资公司与全球首屈一指的顶级风险投资机构美国凯鹏华盈（KPCB）公司等多个大型投资公司的股份。

以电科院为主的研究机构积极推进投资路线图的制定工作：为了优化未来的投资策略，许多电厂都制定了关于智能电网的路线图，但是每个公司的目标和起点却不 尽相同，最优路线也很难实现。为此，美国电科院联合美国SCE公司、第一能源公司（FirstEnergy）、SRP公司以及其他公司一起制定了一个智能 电网投资的路线图。

（3） 美国智能电网的发展趋势

2011年4月7日，美国电科院在对其2007年的报告进行更新 的基础上，形成了《智能电网成本与收益评估报告》。该报告进一步商定了建设功能完备的智能电网所需投资水平的基本框架，并在此基础上阐述和分析了美国智能 电网发展必须解决的问题以及未来的发展趋势。现将该报告对美国智能电网未来发展趋势的研究成果概括如下：

美国电科院会进一步明确投入和 收益。该报告估算，美国全面落实现代化电力系统和智能电网的花费在3380亿美元到4760亿美元之间，而收益将达到13000亿美元到20000亿美 元。但这只是对基本框架的测算，并不是对包括增强输电系统属性和成本的明确分析，因此需要进一步明确投入和收益，以打消投资者的顾虑。

下一步智能电网发展的重点是配电侧。在报告中电科院研究人员提到，“刨除用于发电的成本、为满足可再生能源及负荷增加而进行的输电设施扩张成本、以及智能电网配套家居设备的客户成本外，这些投资成本将主要用于建设接入分布式电源和全面普及客户端接入的基础设施”。

会继续加大输电系统和变电站的成本投入。概括而言就是在输电线路的稳定性和高效性方面继续加大投资，具体就是：输电系统的投入主要包括输电线路传感器，包括动态热容等级(DTCR)；用于整售输电服务的储能；灵活交流输电系统(FACTS)设备和高压直流(HVDC)终端；短路电流限制器；支持输电线路和变电站的通信基础设施；IT专用关键变电基础设施；网络安全；智能电子设备(IED)；用于大范围监控的相量测量技术等。

继续关注智能电网用户方面。用户侧的关注范围也将继续延伸，不仅包括用户能源管理系统门户和面板、家庭用电显示器等能效管理设备，也包括住宅储能、工业商业储能等大规模储能设备和系统。

（OFweek智能电网配图）

2.加拿大

加拿大智能电网建设还处于起步阶段。由于其电力管理体制为分省管理，所以目前暂无全国性的智能电网规划，而其全国智能电网建设的协调工作由加拿大国家自 然资源署承担。截止2010年5月，加拿大共有70个智能电网项目处于建设或规划阶段。项目主要涵盖智能电表、需求响应、辅助服务、电网自动化和电网监控5种类型。

(1) 加拿大对智能电网的政策支持

加拿大电力工业采用分省管理制，各省电网自成系统进行调度运 行，而跨国电力问题则由加拿大政府统一处理。其中，国际输电线路的架设须得到国家能源委员会批准。国家能源委员会是一个独立的联邦机构，通过自然资源部部 长向国会报告其工作进展状况。各省的能源委员会负责颁发其权限范围内的能源管理条例。如安大略省能源委员会与独立市场经营商、加拿大和美国的其他机构密切 合作来控制该省的电力市场，建立和执行发电企业、输电企业和用电企业公平、公开的管理制度。

2009年5月，加拿大安大略省发布《绿色能源法案》。该法案包括智能电网计划，具体涉及到2010年所有住宅和商业建筑中需安装智能电表等相关发展规划。

(2) 加拿大智能电网的发展现状

目前，加拿大尚未形成全国统一的电网，其现有电网分为两大部分，西部电网采用 500 kV 和 138 kV 的联络线将不列颠哥伦比亚省和阿尔伯达两省的各电网连接起来。中东部地区采用了 115 kV 和 735 kV 联络线将萨斯喀切温、马尼托巴、安大略、魁北克和纽芬兰等地区电网连接起来。此外，加拿大与美国有联网运行、交换电力的协议。加拿大6个省与美国10个州 间已建有输电线路，输送能力在1890万 kW 以上。

目前，加拿大安大略省和加利福尼亚省引领着加拿大乃至整个北美的智能电网发展。加拿大两个最大的风电场坐落在安大略省，安大略省40个亿的可再生能源项目投资已经投产或正在进行中。

另外，安大略省多伦多市Hydro One Networks公司正在安大略省实施其智能电网计划，采用的是Trilliant公司的通信基础设施方案。2006年年末，该公司开始进行第一次智能电 网部署。截至2008年5月，该公司已经安装了400000台智能电表。

(3) 加拿大智能电网的发展趋势

继续推进智能电网建设，加强各省可再生能源入网能力和电力传输能力已经成为加拿大电力系统下一步的发展重点。目前，加拿大不列颠哥伦比亚省和阿尔伯塔省已经开始效仿安大略省做法，着力于智能电表的安装以及可再生能源项目的推广。

总结：美国作为智能电网的发起者和先行者，在智能电网的发展和部署中一直占据着先机。在发展格局中，美国的先进的配用电侧与落后的输电网络形成了鲜明的 对比，因此在成为标准制定者的光环背后，美国必然会加快输电网络和变电站的建设工作。同时由于智能电网巨大的成本投入，许多电力公司参与的积极性并不是非 常高，这也是IBM、google等IT及高科技企业成为智能电网生力军的重要原因之一。因此下一步美国政府或将继续加大智能电网的先期投入和相关研究工 作，打消广大投资者，尤其是电力行业的投资者的顾虑。

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