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国外智能电网研究与发展（一）▪出处：国家能源局能源节约和科技装备司日期：2010-05-10▪▪分享到：新浪微博一、美国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。
美国怎么建设智能电网系统作者：宋晓明来源：《中国电子报》2015年第48期工业和信息化部国际经济技术合作中心宋晓明编译美国电网正经历着巨大的变革，包括鼓励可再生能源和分布式能源发展政策推动下的数字技术应用，重视极端天气过后的恢复以及电力用户和商家越来越多的参与到能源管理和生产中。
《2009年美国复苏与再投资法案》颁布后，自2010年以来，超过90亿美元的大型公共和私人投资加快了先进智能电网技术的部署，提供了有关技术成本和收益的真实数据以及最佳实践。
上述部署的成效正在逐渐显现，电网运行、能源效率、资产利用率和可靠性都在逐步改善。
智能电网实现多方面进步智能电网正在普及，截止到2015年，美国将安装6500万个智能仪表，超过电力客户的1/3。
智能电网包括先进的通信、控制技术应用和电力输送基础设施，其技术正在全部电网系统中应用，包括输电、配电和基于消费者的终端系统。
其中，先进测量基础设施（ AMI），包括智能电表、通信网络和信息管理系统，正在提高公共事业的运作效率，为电力客户提供信息以更有效地控制能源消费。
据估计，截止到2015年，美国将安装6500万个智能仪表，超过电力客户的1/3。
基于消费者的技术，比如住宅用户的可编程通信控制器以及商业和工业用户的建筑能源管理系统，与智能电表共同使用，为消费者提供了能源的使用数据。
在美国俄克拉荷马州天然气与电力公司，AMI与家用终端显示技术相结合，大大降低了电站的峰值需求。
智能电网应用可以实现自动定位、隔离错误，从而减少故障，动态地优化电压和无功功率，提高用电效率、监测并指导维修。
2012年7月5日，美国查特怒加市曾遭受严重风暴袭击，但很快通过使用自动馈电开关恢复了一半居民的供电。
此外，公用事业正在升级和整合计算机系统，从而提高电网合并运行的效率。
先进的传感器和高速通信网络在传输系统中的应用提高了高压变电站和整个输电网的检测能力和控制运行能力。
同步相量技术通过相量测量单元在整个输电网的应用，使数据传输速度提高了100倍，并且使电网运营商能确定和校正系统的不稳定性，增大电力传输量。
美国、欧洲、日本智能电网发展模式分析由于国情不同，各国发展智能电网的基础和侧重点有所不同，发展模式也存在一定的区别，以下将对各地区的智能电网发展模式进行分析：一、美国智能电网发展模式美国智能电网发展战略推进过程，较清晰地表现为3个阶段，可归纳为“战略规划研究+立法保障+政府主导推进”的发展模式，是一个典型的美国国家发展战略推进模式，如下所示：(1)前期战略研究与规划阶段(2001-2007年)在美国前总统布什以及美国能源部(DOE)的大力推动下，2002-2007年，美国依次形成了“国家输电网研究(2002)”、“Grid2030——美国电力系统下一个百年的国家愿景(2003)”、“国家电力传输技术路线图(2004)”、“电力输送系统升级战略规划(2007)”等具有延续性的系列战略研究与规划报告，为后续立法和政府主导实施奠定了良好基础。
(2)立法保障阶段(2007-2009年)在美国智能电网发展进程中，2份法案起到了至关重要的作用，分别是2007年年底由美国前总统布什签署的《能源独立与安全法案》(EISA2007)和2009年年初由美国现总统奥巴马签署的《美国恢复和再投资法案》(ARRA2009)。
EISA2007第13章标题就是智能电网，它对于美国智能电网发展具有里程碑意义。
它不仅用法律的形式确立了智能电网发展战略的国策地位，而且设计了美国智能电网整体发展框架，就定期报告、组织形式、技术研究、示范工程、政府资助、协调合作框架、各州的职责、私有线路法案影响以及智能电网安全性等问题进行了详细和明确的规定。
ARRA2009进一步加大了智能电网战略推进力度：①提供45亿美元财政拨款用于智能电网相关工作，以及65亿美元财政贷款权用于建设电网基础设施;②对EISA2007进行了修订，包括把智能电网投资的政府补贴由20%提高至50%，把补贴对象范围拓宽至电力公司以外参与方，要求加强智能电网建设过程中的开放透明度等。
美国智能电网建设概述《中国计算机报》记者姜洋国际金融危机爆发以来，美国把新能源产业发展提升到了前所未有的高度。
智能电网（Smart Grid）建设更是被奥巴马政府选择为刺激美国经济振兴的核心主力和新一轮国际竞争的战略制高点。
智能电网成美国经济新增长点根据美国2007年12月通过的《能源独立和安全法案》（EISA）第1305节的描述，智能电网是一个涵盖现代化发电、输电、配电、用电网络的完整的信息架构和基础设施体系，具有安全性、可靠性和经济性三个特点。
通过电力流和信息流的双向互动（two-way），智能电网可以实时监控、保护并自动优化相互关联的各个要素，包括高压电网和配电系统、中央和分布式发电机、工业用户和楼宇自动化系统、能量储存装置，以及最终消费者和他们的电动汽车、家用电器等用电设备，以实现更智慧、更科学、更优化的电网运营管理，并进而实现更高的安全保障、可控的节能减排和可持续发展的目标。
与传统电网相比，美国能源部（DOE）认为，智能电网具有七大不同功能：一是鼓励消费者在知情情况下的高度参与。
在智能电网中，用户要么改变以往的用电习惯，要么为高峰负荷时用电而承担高昂的电价。
而用户的节能行为和通过网络电量计量向电网卖电的行为将得到相应的补偿。
这样，企业用户及个人用户等能源消费者会选择最合适自己的供电方案和电价，既可以减少用户的整体电费开支，又可以降低电网设备容量，减少电网工程造价。
美国能源部西北太平洋国家实验室2008年的一项调查结果表明，利用智能电网技术监控并调整家中能耗后，家庭用户每年的电费平均降低了10%；如果智能电网得到广泛部署的话，每年能够将公用电网高峰负载降低15%，相当于超过100千兆瓦的电量。
而为了获取这些电量，在美国未来20年内就需要建设100座大型燃煤发电厂，也就是说，通过对电网的智能化改造，未来20年美国将节省新电厂和电网投资达2000亿美元，相当于减少了3000万路面行驶车辆。
二是能够适应所有的电源种类和电能储存方式。
美国智能电网相关技术2009-7—22 13：05:04信息来源:浏览次数：129电网运行与管理实时监测—传感器遍布电网，从发电机、线路到变电站和馈线.实时信息使多种功能都成为可能，包括电网问题的快速诊断和修正，确定输电线路何时达到容量上限的测量.缺少这些信息则意味着输电网运行人员无法充分利用线路，以确保其不会过负荷。
实时读取则允许对输电线路更充分的利用，从而改善电网可靠性和经济性。
快速仿真与建模—FSM，即快速仿真与建模,其目的是为“自愈”的电网提供数学上的支撑，使电网对将要发生的扰动具有一定的预见与反应能力，从而不断调整其状态.具体来说,FSM旨在开发一套开放的软件平台,使电网对扰动有一定的预见及自动响应能力；向系统运行人员提供精确的实时状态估计以辅助其作出决策;使电网运行人员能够根据历史数据与实时数据进行正确的预测和操作。
FSM可进一步分为TFSM（Transmission FSM）与DFSM(Distribution FSM)，即输电系统的FSM和配电系统的FSM。
TFSM在2004年2月开始由一个研发团队承担并签署了相关的合约，该团队由来自TVA、HP公司和华盛顿大学等机构的专家组成,由ABB公司领导。
该团队目前已经建立了TFSM的功能需求，并已经开发出一套计算机架构以支持这一系统。
DFSM在2004年9月开始由另一个团队承担并签署了相关合约，该团队由纽约联合爱迪生公司和法国EDF的专家组成。
该团队目前已经建立了DFSM的功能需求,并为关键功能设计了UML（统一建模语言)模块。
输电/配电自动化—自动化给予电网管理者遥控运行电网的能力,而以前运行人员只能在变电站或馈线现场对设施进行手动操作.自动化能够对电网状态作出更快的调整，有助于避免电网停电和快速恢复.一些电网研究人员预计，自动化电网更加灵活，能够在故障期间将电力输送至对可靠性具有绝对要求的用户中（如医院）.自动化变电站具有传统变电站缺少的能力，将新的智能信息技术和控制技术连接起来。
分析美国智能电网发展现状及前景美国智能电网走向微型化微型电网或是供电商的替代选择微型电网应用障碍仍存美国智能电网的市场数据：目前美国电网的可靠率高达99.97%每年花费1500亿美元弥补0.03%故障率带来的损失Pareto计划投1500万－2000万美元改造该校的中央系统智能电网，又被称为电网“高速公路”，是当今国际最前沿的新能源产业之一，已成为许多发达国家争相研发的热点。
美国是智能电网概念最早的提出者，也是发展智能电网最早的实践者，经过多年的发展已积累了一些成功的经验。
美国的智能电网又称统一智能电网，是指将基于分散的智能电网结合成全国性的网络体系。
这个体系主要包括：通过统一智能电网实现美国电力网格的智能化，解决分布式能源体系的需要，以长短途、高低压的智能网络联结客户电源；在保护环境和生态系统的前提下，营建新的输电电网，实现可再生能源的优化输配，提高电网的可靠性和清洁性；这个系统可以平衡跨州用电的需求，实现全国范围内的电力优化调度、监测和控制，从而实现美国整体的电力需求管理，实现美国跨区的可再生能源提供的平衡。
这个体系的另一个核心就是解决太阳能、氢能、水电能和车辆电能的存储，它可以帮助用户出售多余电力，包括解决电池系统向电网回售富裕电能。
实际上，这个体系就是以美国的可再生能源为基础，实现美国发电、输电、配电和用电体系的优化管理。
美国发展智能电网重点在配电和用电上，推动可再生能源发展，注重商业模式的创新和用户服务的提升。
它的四个组成部分分别是：高温超导电网、电力储能技术、可再生能源与分布式系统集成（RDSI）和实现传输可靠性及安全控制系统，这个电网发展战略的本质是开发并转型进入“下一代”的电网体系，其战略的核心是先期突破智能电网，之后营建可再生能源和分布式系统集成（RDSI）与电力储能技术，最终集成发展高温超导电网。
美国智能电网发展现状根据美国能源部数据显示，虽然目前美国电网的可靠率高达99.97%，但美国仍需每年花费1500亿美元弥补0.03%故障率带来的损失。
美国智能电网智能电网代表着当今世界电力系统发展变革的最新方向，在美国的经济复苏计划中，新任总统奥巴马提出了对美国电网进行大规模智能改造。
据美国媒体报道，美国商务部长与能源部长联合宣布了美国智能电网建设的第一批标准，标志着美国智能电网建设正式起步。
有关专家预测，在今后几年内，美国将有１０多个州、２０．３０个城市、１万个以上变压器、４０００多个变压中心启动智能电网改革——这预示着美国已经强行启动了制度性的智能电网改造计划，并力争占领这个领域的制高点。
一章义发编译工业和居民等能源消费者可以看到电费价格、有能力选择最适合自己的供电方案和电价。
安全——现代化的电网在建设时就要考虑保障彻底安全，提供适应２１世纪需求的电能质量——现代化的电网不会有电压跌落、电压尖刺、扰动和中断等电能质量问题，适应数据中心、计算机、电子和自动化生产线的需求。
适应所有的电源种类和电能储存方式——现代化的电网允许即插即用地连接任何电源，包括可再生能源和电能储存设备。
可市场化交易——现代化的电网支持持续的全国性的交易，允许地方性与局部的革新。
优化电网资产，提高运营效率——现代化电网可以在已建成系统中提供更多的能量，仅需建设少许新的基础设施，花费很少的运行维护成本。
智能电网架构智能电网的架构和体系：智能电政府支持网是一个完整的信息架构和基础设２００９年４月２４日，美国众议院施体系。
实现对电力客户、电力资产、能源和环境委员会对新的美国气候法电力运营的持续监视，利用“随需应案进行了激烈的辩论，这个法案是美变”的信息提高电网公司的管理水平、国２００年来有关气候问题最重要的法工作效率、电网可靠性和服务水平。
律，也是美国推行新能源变革的战略与传统的电网相比。
智能电网进一步基准。
众议院能源和环境委员会在发扩展对电网的监视范围和监视详细展智能电网、提高电网效率方面取得程度，整合各种管理信息和实时信息，集、数据传输、信息集成、分析优化了惊人的共识，这也将是奥巴马能源为电网运行和管理人员提供更全面、和信息展现五个方面。
美国智能电网发展概况美国智能电网发展概况2014-02-21 click → 能源杂志本文由【能源杂志】推荐文/Smartgrid1998年，美国电科院（EPRI）开展“复杂交互式网络/系统”(CIN/SI）研究，目的是打造高可靠、完全自动化的美国电网，这是美国智能电网的最初原型。
2002年，美国电科院正式提出并推动了“Intelli grid”项目研究，致力于智能电网整体的信息通信架构开发，配电侧的业务创新和技术研发，开展电能和通讯系统框架整合项目研究(Integrated Energy and Communications Systems Architecture, IECSA)，18个月后，项目正式命名为智能电网框架(IntelliGrid Architecture)。
这是世界上第一个智能电网框架研究，从而使得EPRI在智能电网领域研发迈开了坚实的一步。
其价值在于：1）为未来电网信息框架提供建设规范；2）为自愈电网提供快速仿真和建模工具；3）为实现需求侧响应和构建现代用户量测体系提供接口；4）建设了一个仿真实验室以进行设备、系统和相关技术的测试；5）与一些电力部门进行了工业应用研究。
因此美国智能电网在功能上希望适应未来数字化信息社会对电能的高可靠性、高质量的要求；适应灵活的发、用电方式，满足分布式、可再生能源发电接入和灵活的用户供、用的需求；电网具有自适应纠正和自愈能力，主动预防而不是被动地应对紧急情况；持续优化运行以最有效地应用各种资源和设备；电网信息整合更全面；鼓励需求侧响应和用户对电网的交互，提供相应的便利接口。
总体特点上具有交互性、自愈和自适应、优化能力、预测能力、包容能力、集成能力和更高的安全性。
2003年4月2-3日，美国能源部召集了65位电力行业和制造企业的专家在华盛顿聚会，会议的主题是讨论在电力的第二个百年里，美国应该建设一个什么样的电网，并将该计划命名为“Grid2030”。
