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分析:美国智能电网的研究与发展

导读: 美国并不是智能电网技术最先进的国家,但却是准备最为充分、计划最为系统、推动最为有力的国家。从理论研究到实践探索都积累了丰富的经验。

  美国并不是智能电网技术最先进的国家,但却是准备最为充分、计划最为系统、推动最为有力的国家。从理论研究到实践探索都积累了丰富的经验。

  (一) 美国智能电网理论的沿革

  1.EPRI(美国电力科学研究院)的“Intelligrid”(智能电网)概念。ERPI是智能电网研究的先行者之一,早在1998~2002年间,该研究院即推动“复杂交互式网络/系统”(CN/SI),试图为电网开发一个中央神经系统,提高调度员对电网事故的预判能力。2001年,EPRI开始对智能电网的系统研究,并将其称为“Intelligrid”,项目目的是创建一个将电力与通讯、计算机控制系统集成起来的架构。2004年,EPRI公布了《Intelligrid用户指南与建议》、《Intelligrid功能需求》、《Intelligrid模型》以及《Intelligrid技术分析》等一系列文档,并提出了公开的智能电网架构(Intelligrid Architecture),为公用事业机构提供了参照。此外,EPRI还开展了快速仿真与模拟、分布能源资源通讯协议等方面的研究。

  2.《Grid 2030》。2003年2月初,美国政府根据前两年对能源和电力问题研究的成果,包括国家能源政策发展组报告(2001年5月)、《国家传输电网研究》(2002年5月)和电力咨询委员会部长报告(2002年9月),提出有必要对国家电力传输系统进行现代化改造,以保障国家经济安全和国家整体安全。

  2003年4月,美国能源部召集了来自电力企业、设备制造商、信息技术厂商、联邦政府有关部门、大学和国家实验室的65名资深人士共同探讨美国电网的未来,并将会议成果归纳形成了题为《Grid 2030》的报告,指出要建设现代化电力系统,以确保经济安全,同时促进电力系统自身的安全运行。该规划的主要内容包括:为所有用户提供高度安全、可靠、数字化的供电服务,在全国实现成本合理、生产过程无污染、低碳排放的供电方式,经济实用的模式,建成超导材料的骨干网架。《Grid 2030》还提出要将美国电网建设成为由全国性骨干网、区域电网、地方配电网和分布式微型电网构成的综合性电网。《Grid 2030》是一份具有里程碑意义的重要文献,它首次从国家战略高度对美国电网的远景进行了全面系统地规划和阐述,此后,美国智能电网的建设部署实际上都源自于此。

  3.《国家输电技术路线图》。为实现《Grid 2030》的目标并进行战略部署,2003年7月,美国能源部再次组织电力行业相关单位召开会议,探讨如何实现美国电力传输系统的现代化,并基于会议讨论结果,于2004年发布了《国家输电技术路线图》(National Electricity Delievery Roadmap),总结了美国实现电网现代化的主要问题和挑战,并提出相关建议。

  路线图提出通过五种途径实现《Grid 2030》愿景,包括:设计“Grid 2030”体系结构;发展“关键”技术;加速市场接受度;加强电力市场运作;建立更强有力的公共和私营之间的合作关系。路线图还详细介绍了国家电网实现现代化需要开展的一系列活动,但还有一些问题没有涉及到,例如保障这些活动能顺利完成的具体细节、截止日期以及所需要的资源等。这些补充计划还需要电力行业相关单位做进一步思考。《国家输电技术路线图》具体实施路径见下表:

美国国家输电技术路线图实施途径

  4.《智能电网系统报告》。随着2009年美国政府大规模开展智能电网研发和建设,2009年7月,美国能源部公布了《智能电网系统报告》(Smart Grid System Report),全面检视了美国智能电网发展状况以及发展过程中存在的问题。报告指出,目前美国智能电网发展最大的问题就是费用问题,据统计,美国仅智能电网测量体系就需要投入270亿美元,到2030年美国整个智能电网投入需达到1.5万亿美元。此外,智能电网标准的互操作性以及发展过程中相关政策的变化,也是智能电网发展面临的问题。

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