智能电网 新能源经济的推动者改-finalhrts

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1、智能电网网：新能能源经济济的推动动者电力咨询询委员会会报告20008年年12月电力咨询询委员会会电力咨询询委员会会职责电力咨询询委员会会职责是是给美国国能源部部门提供供以下几几方面的的意见：执行220055的能源政政策法案案，实施施20007能源源独立和和安全法法案以及及逐步现现代化电电力传输输基础设设施。电力咨询询委员会会目标电力咨询询委员会会目标是是提供以以下几方方面的意意见：l 与美国能能源部门门有关的的电力政政策问题题l 美国能源源部门电电力项目目和行动动方面的建建议l 关于当前前和未来来电力传传输设备备容量（发发电，输输电以及及配电，区域的以及国家的）的问题l 协调美国国能源部部门、

2、国国家和地地区官员员以及私私营部门门之间有有关电力力供应、需需求和可可靠性方方面的问问题l 协调联邦邦，州和和电力公公司主管管部门之之间的要要求，以以应付停停电或其其他有关关的电力力发电、输输电以及及配电方方面的紧紧急情况况报告目的的该报告的的目的是是使我们们了解要克服的障障碍，意意识到智智能电网发展的的机遇，从而增强强国家的的电力输输送系统统，以迎迎接211世纪的的挑战。该报告告着重于于美国能能源部可可以采取取的智能能电网措措施。智能电网网：新能能源经济济的推动动者20088年12月电力咨询询委员会会主席的的信20088年12月作为电力力咨询委委员会全全体成员员的代表表，我十十分乐意意提供这

3、这份报告告，智能能电网：新能源源经济的的推动者者。美国国能源部部应采用用本报告告的建议，以以确保可可以在今今后几个个月中资资助和执执行一个个成功的的智能电电网项目。这里的建建议经电力咨咨询委员员会于20008年通通过。电电力咨询询委员会会的成员员代表着着电力领领域中各各部门的的专家，包包括来自自工业界界，学术术界，以以及国家家政府的专专家。我我要感谢谢IBMM公司全球球能源和和公用事事业的总经理理，智能电电网联盟盟的主席席以及智智能电网小组组委员会会的主席席Guiido Barrtells，在在他的领领导下完完成了这份报报告。我我也要感感谢在小组委委员会服服务的所所有成员员。也要要感谢美美国能

4、源源部电力力传输和和能源可可靠性助助理秘书书长，Kevvin，以以及美国国能源部部电力传传输和能能源可靠靠性办公公室的高高级政策策顾问，电力咨咨询委员员会指定定的联邦邦官员DDaviid MMeyeer。电力咨询询委员会会的成员员认为美美国能源源部在国国家电网网的现代代化方面面能起到到举足轻轻重的作作用。这这些建议议提供给给能源部部，希望能能源部可可以考虑虑将它作作为开发发和发展展的政策策和方案案，以保保证211世纪的电电力系统统。诚挚的Lindda SStunntz，主主席电力咨询询委员会会电力咨询询委员会会成员*代表智智能电网网小组委委员会成成员Lindda SStunntz*Robber

5、tt Grramllichh主席政策策主任发起者合合作人 美国国风能协协会Stunntz，DDaviis 和和Staaffiier ,P.CC.Yakoout Mannsouur*DDiann Grreueeneiich*副主席加加州公用用事业委委员会总裁兼首首席执行行官专员员加州独立立系统运运营商Paull Alllenn* MMichhaell Heeyecck高级副总总裁美国国电力传传输企业事务务和行政政环境全全球能源源高级副总总裁官员Guiddo BBarttelss Huunteer HHuntt智能电网网小组委委员会的的主席亨亨特石油油公司智能电网网联盟主主席高级级副总裁裁IBM公

6、公司全球球能源和和公用事事业总经经理Greeey CCaulley Sussan Kellly电力监管管委员会会可靠性性公司美美国公共共权力协协会总裁兼首首席执行行官政策策分析和和法律顾顾问副总裁Ralpph CCavaanagghIrrwinn Koowennskii能源资源源计划自自然防御御理事会会西方能能源企业业公司主任总裁裁Josee Deelgaado Barrry Lawwsonn美国输电电公司国家家农村电电力合作作社协会会总裁兼首首席执行行官电力力传输经经理Jeannne Foxx*Raalphh Maasieelloo*新泽西州州公用事事业委员员会克马马总裁高级级副总裁裁Jos

7、eeph Garrciaa Joohn McDDonaald*美洲印第第安人全全国代表表大会 通用能能源市场场营销，传传总裁输以以及分配配总经理理DaviidMeeyerrBarrry Smiitheermaan美国能源源部电力力传输和和能源可可靠性德德州公用用事业委委员会办公室高高级政策策顾问主主席电力咨询询委员会会电力咨咨询委员员会指定联邦邦官员Stevve NNadeel TTom Staandiish*美国节能能经济会会员主席席执行主任任智能电电网联盟盟高级副副总裁兼兼集团总总裁中心心能源监监管业务务Daviid NNeviius Rooberrt TThommas北美电力力可靠性性公

8、司康康奈尔大大学电子子和计算算机工程程执行主任任教授Bradd Rooberrts VVickkie Vann Zaandtt*电务电力力公司电电能质量量系统主主任传输输业务线线博讷维维尔电力力管理电力储存存系统协协会主席席高级副副总裁Enriiquee Saantaacanna* Brrucee Waalkeer*ABB北北美公司司区域经经理国家家电网资资产战略略和政策策主席和首首席执行行官 副副总裁Tom Slooan* JJonaathaan WWeissgalll堪萨斯州州众议员员代表中中美能源源控股公公司立法和监监管事务务副总裁裁Malccolmm Wooolff*马里兰能能源管理理

9、主任特别感谢谢能量纳纳入公司司的高级级顾问PPegggy WWelssh 以以及能源源政策分分析师AAmannda Warrnerr 对电力咨咨询委员员会的大大力帮助助。目录内容概要要第一章 智能电电网的定定义1.1 奥斯汀汀能源1.2 南加州州爱迪生生电力公公司1.3 奥克和和中点公公司第二章 智能电电网的意意义2.1 经济方方面2.2 环境方方面2.3 电力公公司2.4 用户第三章 挑战与与机遇3.1监监管方面面带来的的挑战3.2 实用的的商业模模型 3.3协协调战略略的缺乏乏3.4 费用3.5 用户的的影响3.6 关键的的基础设设施问题题3.7 安全方方面3.8 信贷危危机影响响3.9

10、结论第四章 建议附录附录A缩缩略语附录B220077能源独独立和安安全法案案智能电电网部分分内容概要要应美国能能源部的的请求，电电力咨询询委员会会所提交的这这份报告告与国家家电网的目目标有关关。国家电网网目标是是使电力力输送系系统（能能源网）成成为更加加智能化化的，更更灵活，更可靠靠，能够够自我平平衡和交交互的网网络，从从而使电电网能够够提高经经济增长长，改善善环境管管理，增增强运营营效率，加强能源安全，同时它也可以作为用户的选择。这份报告中，电力咨询委员会给美国能源部所提供了关于怎样转变才能使国家电网满足这个目标的建议。大量的技技术和政政策都在在讨论未未来怎样样才会有可持持续的能能源，主主要

11、集中中在能源源效率，新新能源，能能源储存存以及插插入式电电动车几几个方面面，却忽忽略了或或者没有有足够重重视这些些方案只只有依靠靠智能电电网才可可以实现现规模经经济和成成本效益益。因此，智智能电网网是未来来实现可可持续能能源的基基础，如果有有越来越越多的共共识意识识到清洁洁能源是是重建美美国经济济的一个平平台，那那么智能能电网的的实现也也对经济济增长有有着举足足轻重的的作用。这个报告告也谈论了了电网进进入211世纪所所面对的的机遇与与挑战。电电力传输输系统大大量的问问题需要要去解决决。这些些问题包包括：l 资本，原原材料和和劳动力力成本上上升l 基础设施施的老化和和劳动力力的老龄龄化l 持续的

12、国国家安全全问题l 全球经济济扩张所所造成的的提高能能源效率率的必要性性和可行行性l 成本上升升的能源源的替代选择择l 包括全球球变暖的的环境问问题的日日益关注注l 监管压力力l 社会压力力l 能源效率率的要求求l 能源日益益增长的的需要l 用户越来来越高的的期望l 技术方面面的创新新智能电网网应该能能够应对对这些挑挑战。在智能电电网的定义方方面已经经做了许许多工作作，正在在实施的的许多例例子和措措施也可可能被看看成是智智能电网网项目。尽管如此，从这份报告的目的来讲，智能电网可以定义为优化能源价值链的广泛的解决方案。这个报告主要用四个不同的电力公司所建设的智能电网项目作为例子，项目由相关监管部

13、门支持和投资。这份报告告证实电电网更加加智能化化不仅对对电力公公司和电电网运营营人员有有利，并并且对用用户和社社会这个个整体都都有利。研究表明，智能电网可以给经济和环境带来的回报潜力非常巨大。从经济学角度来讲，通过用户教育和参与能量效率以及需求响应/负荷管理的项目，智能电网能够实现整体能量损耗的减少。将用电需求转移到比较便宜的非繁忙时段就可以更好地利用设备和容量。从环境的角度来说，智能电网能够通过最大化需求响应/负荷管理，尽量减少使用峰荷电量以及新能源替代传统形式发电可以减少二氧化碳的排放。智能电网也有希望增强国家电力系统的可靠性和安全性。从根本上上来说，所所面临的的挑战来来自于能能源部门门从

14、现有有的和正正在转变变的能源源操作模模式向智智能电网网的转变变。这些些挑战包包括用户户越来越越多的关关注与参参与，利利益相关关者之间间的费用用适当公公平的分分配，商商业案例例模型的的发展和和执行，整个行业最佳措施和标准的确定和实施，以及能利用智能技术构建智能电网的战略的协调统一。这个报告告给出了了能源部部可以采采取的应应对这些些挑战的的措施，能源部部在制定定一个协协调的，具具有成本本效益的的国家智智能电网网战略中需要发挥挥其关键键的和迫迫切需要要的领导导作用。电力咨询委员会给能源部提供以下的建议：1.能源源部内部部建立一一个智能能电网项项目办事事处。这这个办事事处应处处理以下下事务：l 基于网

15、络络的自助助服务工工具，建建立全球球智能电电网的信息交交流中心心l 提供信息息，至少少提供最最好的智智能电网网实际工工程，有有效的智智能电网网商业模模型，存存在的技技术以及及高效的的监管模模型l 为电力监监管、电电力公司司、消费费者权利利维护者者以及其其他相关关人员编编写并提提供学习习材料l 如果可能能，组织织或者支支持不同同部门之间间的关于于智能电电网的活动l 督促国家家标准与与技术研研究所按按照20007能能源独立立和安全全法案113055部分的的授权，完成标标准框架架的制定定工作2.到220099年12月为全国范范围内统统一高效效的实施施智能电电网建设设确定一一个路线线图。这个发发展路线

16、线应该包包括：l 智能电网网所包含含的基本本部分的描描述l 优先发展展智能电电网的基基本部分分l 确定需要要进一步步投资的的领域l 电力公司司及相关关人员所需需要的智智能电网网投资时时间表l 确定智能能电网中中需要无无缝交叉叉的领域l 确定适当当的标准准，以便便迅速部部署和利利用智能能网技术术3.要求求国会适适当给予予20007能源源独立和和安全法法案13305部部分授权权的智能能电网投投资和智智能电网网的区域域示范工工程所需需要的资资金支持持。4.对合合适的科科研项目和示范工工程进行行开发、管管理、实实施和交流，以以确定符符合智能能电网发发展蓝图图的下一一步计划划，并且且指导220077能源

17、独独立和安安全法案案13005部分分授权的的智能电电网的地地区示范范工程。5.确定定重点教教育活动动。这个个能源部部活动应应该主要要教育用用户有关关能源费费用以及及如何能能够更好好的管理理这些费费用方面面的东西西。6.建立立能够鼓鼓励学生生获取智智能电网网相关的的技术学学位的智智能电网网工程师师和技术术发展项项目。l 为下一代代工程师师提供合合适的大大学教育育，充分利利用各州州州立大大学普及及智能电电网知识识l 确定员工工培训计计划，以确保保工作的的技术人人员掌握握所需要要智能电网技术术7.与国国会、工业、国家监监管机构构和其他他利益相相关者合合作，建建立奖励励办法和和标准，推推动智能能电网设

18、备备市场走走得更远远。第一章 智能电网网的定义义尽管确切切定义方方面仍存存在很大大的争议议，智能能电网实实际包括括优化能能源价值值链的广广泛的解解决方案案。根据具具体的电电力公司司对这一一产业链链的具体体运作，我们可可以从建建设智能能电网的的某些功功能中受受益。为了更好好的实现现本报告告的目标标，我们参照照了美国能能源部的的两个出出版物，来来更好的的诠释智能能电网。“智能电网导论”这样解释智能电网“使用数字技术去改进可靠性，安全性和电力系统效率，从大规模的发电，通过传输设备输送到电力用户以及越来越多的分布式发电和储能元件”1。在即将出版的智能电网报告2里面，能源部进一步解释智能电网为“在其他区

19、域改变我们经济的信息网络，也可以应用于电力系统的优化运行，维护以及规划。以前资源与服务分开管理，现在又集中起来，并且使用新方法来处理传统的问题，改变系统去适应新的挑战，从而发现转换所能带来的更大的好处”。图1-1来自于美国能源部智能电网系统报告3表明智能电网有很多部分。附录B中的表格B-1更详细的定义了2007能源独立和安全法案中标题XIII所写到的智能电网元件4。尽管可能不全面，但是附录B中的表格B-2是标题XIII中智能电网相关技术列表以及元件的代表。图1-11 能源源部智能能电网组组成来源：美美国能源源部2000855许多电力力公司正正在制定定智能电电网的第第一个规规划阶段段。以下下例子

20、中中的一些些电力公公司已经经收到了了监管部部门的资资金和大大规模建建设智能能电网关关键部分分的授权权。这些些机构大大多从自自动计量量系统着着手。1 美国国能源部部，智能能电网：介绍 （华盛盛顿：美美国能源源部 220088）2美国能能源部，智智能电网网报告 （华华盛顿：美国能能源部 20008）3同前420007能源源独立和和安全法法案，也也成为HHR6，1100届国会会1533号记录录（20007年12月19日）：1110-1140页页5 美国国能源部部，智能能电网报报告 （华华盛顿：美国能能源部 20008）而且，众众多不同同领域的智智能电网网先行者者已经正在在测试技术术和用户户的接受度。

21、通过证证明智能能电网其其它部分分的价值值，这些些先行者者可以帮帮助使智智能电网网成为现现实。智智能电网网其它部部分包括括停电管管理系统统，变电电站自动动化，远远程设备备监控。所所有这些些部分可可以利用用通信系统嵌入入到自动计计量系统统里面。1.1奥奥斯汀能能源公司司奥斯汀能能源公司司的智能能电网初初步行动动源起于于一个企企业架构构项目，是为了了重新确确定公司司的业务务流程而而使用面面向服务务的架构。奥斯汀汀希望通通过不同同的需求求响应/负荷管管理，分分布式电源以以及新能能源项目目来提供供给用户户不同的的选择。6这些项目节省了奥斯汀能源公司的运行费用，这就意味着电力公司可以在不增加用户费用的情况

22、下进行新技术方面的投资。2008年8月的技术部署包括130，000个智能仪表和70，000个智能恒温仪表。到2009年1-2月，伴随着10，000个新的输电和配电传感器，需要增加270，000个智能仪表和70，000个智能恒温仪表。从这点来讲，智能电网技术将服务于奥斯汀能源公司100%的用户。1.2 南加州州爱迪生生电力公公司在20008年9月，加加州公用用事业委委员会批批准16.3亿美元资资金用于于南加州州爱迪生生电力公公司的智智能计量量项目即爱迪生生智能连连接。从从20009年到到20112年，南加州州爱迪生生电力公公司将为它的的用户和和小型企企业客户户安装价值值5300万美元元的新智能仪

23、仪表。南加州州爱迪生生电力公公司还设设计和部部署自己己的相邻邻供电线路，给14400个个客户供供电，称称此为“Avaantii”。南加州州爱迪生生电力公公司表示示“就像家家庭中的的电路，配电网就就是大电电网的一一部分，是是通过开开关开断断来控制制，断路路器来保保护的。它们从邻近的变电站送电给家庭和企业。”“在过去的五年里，公司已投资50亿美元用于基础设施扩展，以跟上日益增长的服务领域和淘汰老化的部件。南加州爱迪生电力公司在未来5年内计划投资90亿美元”7而且，南加州爱迪生电力公司正在机场，港口，卡车停车站推广基于电网连接的电力驱动技术以及电动汽车。1.3 奥克和和中点公公司德克萨斯斯州的公公用

24、事业业委员会会批准奥奥克公司司20008年88月的先先进的计计量系统统计划。8该计划要求到2012年底，在奥克公司的服务范围内安装超过300万的先进计量仪表，还要求对客户进行全面的教育，并且规定低收入者也可以享受先进计量系统的好处。每月住宅用户的服务费将为2.21美元，其它类型的用户将在2.41美元到5.18美元之间。奥克公司计划将安装户内显示器作为其AMS项目的一部分。通过一个独立的项目，奥克公司正在安装世界上最大的静止无功补偿器群。9静止无功补偿器允许交流线路可以有很大的负载而没有可靠性方面的风险，因此它可以用于提供快速的电压支持，极大地增加传输容量和效率。静止无功补偿器是一种先进的技术设

25、备。这就减少了系统负荷附近所需要运行的发电厂数目，从而减少了大气污染。静止无功补偿器也有助于电网运行条件变化的快速响应和控制，并且能够适应风力发电和其他形式的远距离输电。德克萨斯州的公用事业委员会也批准了中点能源公司在休斯顿地区部署127，000个先进的计量仪表。10德克萨斯州的公用事业委员会还批准了一项计划，待审号35639，这项计划将着眼于给休斯顿地区其余的客户安装先进的计量仪表。6奥斯汀汀能源，“奥斯汀汀能源-超越电力”奥斯汀汀能源7南加州州爱迪生生电力公公司，“家电：电路的的未来”爱迪生生国际8奥克能能源公司司，“奥克”9奥克使使用新的的静止无功功补偿技技术提高高电网可可靠性，输电与与

26、配电世世界，20008年10月7日10“中中点能源源休斯顿顿电气有有限责任任公司批批准在公公共事业业中应用用先进的的计量仪仪表信息息网络”待审编号号352260，20008年8月29日第二章 智能电电网的意意义 高尔文电电力行动动计划和和电力科科学研究究院认为为将当前前电力系系统转变变为智能能电网将将给经济济和环境境带来多多方面的的好处。智能电网网将网络化化的力量量，交互互式的技术引引入电力力系统，给给电力公公司和用用户带来来前所未未有的对对能源使使用的控制，改改善电网网运行，并最最终降低低用户的的费用。表表2-33总结了了建设智能能电网给不同同的利益益相关者者所带来来的价值值。2.1 经济例

27、例子电力科学学研究院院电力部部门估计计智能电电网这个个更有效效和更可靠的的电网到20220年每年会会增加大大约1.8万亿亿美元税税收收入。11根据高尔尔文电力力行动计计划制定定，“智能电网技术术每年能给美国国经济降降低4990亿美元能能耗成本本，未来200年内大规规模的基基础设施施投资所所需要的的费用也也将减少少4600亿美元元到11770亿美美元之间间。”12“技技术的广广泛应用用，使用户户能够很很容易地地控制他他们的耗耗电量，到20115年这将为为美国经经济每年年增加550亿美美元到70亿美元，到到20220年每年可可增加1150亿亿美元到到2000亿美元元之间.”13 假假设有10的普及

28、及率，在居民住宅宅和小型型商业用用户中应应用分布布式发电电技术和和智能交交互式存存储技术术，到20220年，每年可可以增加加1000亿美元元的收入入。14此外，高高效的技技术，可可大大降降低总的的燃料消耗耗，从而而有可能能降低燃燃油价格格。实际上，国国家的整整个经济济依赖于于可靠的的能源。提提供高品品质的电电能有助于于美国未未来的经经济。表表2-1列出了了坚强电电网的价价值。此外，智智能电网带来新的的市场，比如高效利用能源的私营企业和智能家电，智能仪表，新型传感和通信，以及电动客运交通工具。2.2 环境的的例子全球各地地的国家家都在推推行或考考虑推行行温室气气体的立立法，这这表明公众众对温室室

29、气体产产生问题题的认识识达到前所未有高度。11电力力科学研研究院，电电力部门门的未来来框架第第一卷：实现221世纪纪的转型型，（华盛盛顿：电电力科学学研究院院，20003年年）。12高尔尔文电力力行动计计划，“改造的的案例，” 高尔文电力行动计划13同上上14同上上表2-11坚强电电网的价价值20000 20225 参参数基准通常业务务坚强电网网基于BAAU的改改进电力消耗耗（100亿千瓦瓦时）380005800049000-52200减少100%-115%电量消耗耗率（千千瓦时/美元GGDP）0.4110.2880.200减少299% 峰荷时可可削减负荷荷6% 115%25%增加666%高质

30、量电电能的需需求10%30%50%增加666%二氧化碳碳排放（亿公吨碳）590 9000720减少200%生产效率率增长（%/每年年）2.92.53.2增加288%实际GDDP（10亿美美元，119966）92000207000243000增加177%电力扰动动费用（10亿美元，1996）10020020减少900%来源：美美国电力力科学研研究院 20003166国家可再再生能源源实验室室认为，“电力公公司被要要求在许许多方面面采取商商业惯例例以应对全全球环境境问题。根据国家家可再生生能源实实验室220088年财政政年度的的预算要要求，如果我我们什么么也不做做，美国的的二氧化化碳排放放量预计计

31、将从今天每每年177亿吨增长为20330年的23亿吨。在在同一研研究中，他他们证明明，电力力公司通通过实施施能源效效率项目目和利用用可再生生能源，不不仅可以以不让其其增长，甚甚至有机机会使到20330年的二氧氧化碳产产量减少少到低于100亿吨。”15智能电网网可以通通过以下下方式减减少二氧氧化碳的的排放：l 凭借需求求响应/负负荷管理理，尽量量减少使使用昂贵贵的峰荷电量，这这些电量量通常使用用的是比较较低效的的燃料l 通过对用用户的教教育，用电信息息程序，以以及分时时电价，促进能能源效率率的提高l 减少可再再生能源源发电出出力的变变化，这也是是可再生生能源发发电并网网的主要要障碍l 采用混合合

32、动力汽汽车，分分布式风风能和光光伏太阳阳能资源源，和其其他形式式的分布布式发电电技术2.3电电力公司司的好处处电力公司司智能电网的建设设往往从从建立一一个AMMI或者者相关基基础设施施建设开开始。虽虽然条件件不是完完全相同同，通信信技术和和设备在在AMII中的设备备是智能电网技术术的关键。先进的的仪表可可以更好好地把“除仪表以外”的设备，如住宅能源储存单元，集成插入式混合动力汽车，分布式发电，以及各种控制或影响负荷的机械装置更好的集成为一体。在智能电电网产业升升级的推推动下，电力公公司的愿愿望，是是通过提高高技术来来保证他他们现有有的用户在在基础设设施可靠靠性和安全全性方面面的需要要。它们必须

33、须在技术淘汰汰与技术升级级之间进行行平衡。电力公公司将是开放性的的，以需要满足足不同的消消费群体体日益增增长的商商业、技术以以及环境境各方面面的需要要。15国家家可再生生能源实实验室，联联邦能源源效率和和可再生生能源计计划预计计效益- 20008年年财政年年度的预预算要求求， 220077年16电力力科学研研究院，电电力部门门的框架架未来第第一卷：实现21世纪的的转型， （华盛盛顿特区区：电力力科学研研究院，2003年） 可靠性的的改进据高尔文文电力行行动计划划，“美国电电力系统统按照满足足39可靠性性标准来来设计和和运行。也就是是说，供电可可靠性是是99.97。虽然然听起来来是个不错的的数字

34、，但是实际上由于于停电转转嫁到美美国消费费者身上上的费用用估计一一年15500亿亿美元。”17表2-22给出了了供电中中断一小小时的平平均估计计费用。表2-22 不同同行业供供电中断断一小时时的损失失 行业供电中断断一小时时的损失失蜂窝通信信410000美元元电话售票票720000美元元航空公司司保存系统900000美元元半导体制制造产业业200000000美元信用卡业业务258000000美元经纪业务务648000000美元来源：高高尔文电电力行动动计划220088 188高尔文电电力行动计计划中说说：“在在一个越越来越数数字化的的世界，哪哪怕是一一丁点的的电能质质量和可可靠性的的扰动，它它

35、所造成成的信息息，过程和和效率的的损失，即即使中断断和干扰扰测量不不到一个个周期（少于1/60秒）都足够使服务器，计算机，重症监护和生命支持设备，自动化设备和其他基于计算机的设备崩溃。”此外，计计划中说说，国家家电力基基础设施施老化的问问题可能能变得恶化化。“在美国国，发电电站建立立平均使用用的是200世纪600年代的技技术，甚甚至更早早以前的的技术。变变电站变变压器的的平均年年龄是42年，但但现在的变变压器设设计最多有40年的寿命命。”19智能电网网能够显显著改善电电能质量量和供电电可靠性性。智能能仪表将将确保仪仪表工作作在更加加合适的的工作状状态。全全网双向向通信将将让电网网工作人人员可以

36、以远程识识别，定定位，隔隔离故障障，并更更迅速的的恢复电电力供应应，而不不必通过过电话派派遣人员实地处理理。事实实上，智智能电网可以减少少高达500%的繁琐通通话.220通过积极极主动的的电网管理理和自动动响应，停停电的次次数和时时间可以以减少，这这将使得得客服中中心的紧急电话数量量减少，用用户的满满意度提提高。整整个系统统远程监监视和控控制设备备可以创创建一个个“自我修修复”网络，它可可以恢复复和防止止供电中断断，以及及延长变变电设备备和配电电设备的使用寿寿命。通通过这样样的自动动化，提提高消费费者对电电能质量量和可靠靠性的期期望，才才能满足足现在面对对的日益增增长的电电力需求求，并应应对老

37、化化的基础础设施和和工作人人员老龄龄化带来来的挑战战。发电，输输电，配配电投资资以及费费用支出出通过减少少峰荷需求，智智能电网可以减减少对新新建输电电线路和和电厂的需求。例如如，尽管管每年只只有0.65的时间间用电量量使用超超过4550000兆瓦，加州独独立电网网20005-220066年的峰荷荷是500085兆兆瓦。221这意意味着美美国必须须建立调调峰电厂厂，增加加输电线线路，配配电线路路，甚至至有可能能增加基基荷电厂厂产生足足够电量量以满足足出现概概率小于于1%的负荷需求求。通过过智能电电网消费费者需求响应应/负荷荷管理的的能力可可以减少少峰荷需求，这这就可以以推迟或或减少建建立大部部分

38、时间间都用不到的资资源。智智能电网也可以以通过利用用信息系系统对设设备进行行状态监监测与诊诊断这些些加强设备备管理的方法延长长现有设设备的使用寿寿命，从而推迟迟资本的的投资。17高尔尔文电力力行动计计划， “实况况报道：电力系系统是不不可靠的的，”高尔尔文电力力行动计计划18同上上19同上上20汤姆姆斯坦迪迪什，“智能能电网的视角角：解构构传统的的电力公公司来建建立虚拟拟的电力公公司， ” （华华盛顿：美国能能源部220088年智能电网讲习班班， 220088年6月19号） ，主题题演讲21吉姆姆代莫斯斯， “加加州独立立系统操操作业务务需要的的资源以以及需求求的响应应，”（加州州独立系系统操

39、作作，20006年11月） ， PPoweerPoointt幻灯片片 运行和维维护费用用的减少少智能电网网技术允允许远程程自动开断断，这就可可以消除除不必要要的现场故故障处理理，减少少停电和故障处处理电话话，并最最终降低低运营和和维护的的费用。也可以采用远程实时设备监控技术，使电力公司对设备的维护从按照时间进行转变为依据设备状态来进行，这样也可以降低成本。利用智能电网提供的强大的设备信息，电网运营商可以降低设备特别是传输电力变压器超载问题的风险。这些价值数百万美元的设备有一个预期40年的使用寿命，但有相当比重的美国电力变压器正在接近或已经超过了这个时间。这些服务中的变压器的存在增加了故障率，其

40、停运将产生更大的停电费用，系统剧烈的扰动，甚至造成其他设备更严重的损坏。然而，超期服役有时也是迫不得已，随着铜和铁磁钢铁的价格的上升，更换变压器的花费也迅速增加。如今，多功能传感器可以用来连续监测一些物理参数来提示变压器的早期故障（例如，绝缘击穿，绕组紧固件的松动）。综合分析这些设备信息和从保护变压器的断路器上得到的故障信息，可以帮助确定这些设备何时需要保养维修，何时退役。电能传输输效率的的增加从最佳功功率因数数和系统统平衡来来看，高高达300配电损耗是可能能的。222现在在，这个个问题可可以通过过可控或自动动的电容容器组来解决决。利用更好好的实时时信息，可以极大地地改善对对这些设备备的控制制

41、。几乎所所有的高高效率设设备，供供暖，通通风和冷冷却系统统，消费费电子，照照明和其其它负荷的设设备，由“阻性性的”（如如白炽灯灯泡）或或“旋转转的”（如如电动机机）变化为为“逆变器器为基础础”。负载由“阻性”到“基基于逆变变器”的过渡渡意味着着整个系系统的性性能，尤尤其是对对功率因因数和无无功功率率的需求求，在一一段时间间内会急剧变变化。智智能电网技术术提供快快速功率率变化的的监测，帮助电力力公司采采用控制策略略和安装电容容器和其其他功率率因数控控制装置置，包括括在变电电站补偿偿的电力电电子设备备。新能源和和分布式式资源的的整合智能电网网技术将将使电网网更好地地适应可可再生能能源和分分布式发发

42、电的动动态变化化，帮助助电力公公司和用户更方方便地得得到这些些资源，并并从中获获益。现现在的电网是将电能能集中起起来供应应给固定定的，可可预见的的负荷；这使得得电网会会受到分分布式能能源并网网的挑战战，并且由由于可再再生能源源，如太太阳能和和风能是是间歇性性的，电网也需要要类似于于变电站站自动化化系统的的监控系系统来控制潮流并规划备用用容量来来补充分布布式发电电的间歇歇性。智能电网功能，将将使得对对双向潮流流的控制制，以及及对分布布式电源的监控和支持更加容易易。系统安全全的改善善电力公司司在变电电站越来来越多地地采用数数字设备备提高保护护性能，实现变电电站自动动化并提提高可靠靠性和控控制性。然

43、而而，这些些远程访访问和可可编程器器件可能能带来网网络的安安全问题题。虽然然北美电电力可靠靠性公司司发展并并公开了了关键基基础设施施保护标标准，以以解决这这些问题题。智能电网技术术和能力力将更好好的整合合这些设设备，增增加传感感器的使使用，并并引入控制制层。但但是，智智能电网技术术也会带带来自己己的网络络安全问问题，其其在应用用过程中需要全全面的内内部安全性性。智能电网网技术可可以做到到以下几几点：l 实现更高高水平的的投资和和电网信息息技术更更大程度度的普及及，使电电力公司司更有效效地解决网网络安全全问题。l 增加电网网承受元元件故障障的鲁棒性性，无论论是由于于自然事事件，设设备的使用时时间

44、/条件，或或有意的的破坏。 l 允许网络络及信息息系统及时时检测入入侵，并并向网络安安全组织织实时通通报。22 XXcell能源，XXcell能源智智能电网：白白皮书（明明尼阿波波利斯，美美国明尼尼苏达：Xceel能源源， 220088年）2.4 对用户户的好处处20077年IBMM公司对19000个能能源用户户进行的的调查显显示，由于增增长的可可靠性问问题，担心环环境的可可持续性性，以及及能源支支出费用用的提高，用用户有了了更多的的控制自自己的能能源消耗耗决定的的需求。23智能电网项目，是一个更具有参与性的网络，包括智能网络连接设备，分布式发电，能源管理工具，消费者将能够更好地规划和管理其能

45、源消耗。24其他的好处概述如下。消费管理理智能电网网技术通通过在家家庭或楼宇自动动化的方方式让消费者者能够管理自己己的消费习习惯。高级仪表表告诉消消费者在在其家中中或企业业中如何使使用能源源，使用用费是多多少，以以及使用用会对环环境造成成什么样样的影响响。他们们可以使使用交互互管理或将设定偏好好告诉电力力公司，以以便电力力公司可可以在用户选择择基础上上自动做出调整整。用户可以以建立智智能设备备，恒温温器，安安全系统统，以及及电子的的家庭区区域网络络，这样就就能够和和电网通通信并可可以得到到反馈。消费者者将进一一步能够够远程管管理这些些设备。双双向通信信设施甚甚至允许许在家庭和和企业业业主离开开

46、后，设备备和安全全系统以以启动会会话的方方式通知知他们存在在的问题或或安全警警示。这这些智能能住宅和和智能楼楼宇方便便，高效效，可帮帮助用户户做出更节节约能源源的决定定。峰荷减少少的费用用节省电力工业业界已经早早就知道道，用于于减少峰峰荷的需求响应应/负荷荷管理程程序对电力公公司和用户有经经济效益。正如如电力咨咨询委员员会的报报告“点亮新世世界”中所说说的，一一些调峰峰燃气轮轮机在一年负负荷最高高时仅运行几几个小时时，而在在市场角角度可能能意味着着每兆瓦瓦小时的的电量能能源成本本为10000美元元。在监管环境境中，系统的的平均成成本仍然然包含这些些设备的年均费用用，即使使这些费费用并不不昂贵。

47、消费者者将能源使使用高峰峰期推迟迟几个小时时或以其其他方式式减少高高峰消耗耗就可以以节省成成本昂贵贵的发电电高峰期期能源。所有用户都受益于市场环境中减少的尖峰电价，或从监管的环境中平均费用的降低中受益。峰荷减少对所有用户来说是双赢。从长远来看，需求响应/负荷管理程序可以作为一个电源来避免建设昂贵的峰荷电源。实际上需求响应/负荷管理；告知用户峰荷电价、整合智能技术的应用、用户储能和分布式发电、智能建筑控制，都可以减少峰荷。智能电网是实现这些技术的关键因素。便利的分分布式发发电这些新的的能源模模式不仅仅仅使消消费者更更好地管管理他们们的消费费，减少少需求，并并帮助改改善环境境；通过分分布式发发电，

48、也也可以使使他们能能够成为为能源生生产者。分分布式发发电设备备通常是是用户拥有有的，能能够智能能提供电电力给用用户的发发电技术术。太阳阳能光伏伏板和小小型风力力涡轮机机都是常常见的例例子。新新兴的分分布式发发电资源源包括地地热，生生物能，无碳碳氢燃料料电池，插入式电动机车和电池储能。随着传统能源成本的继续上升和分布式发电技术成本的下降，这些新的能源资源将变得更加便宜。可再生能源资源，不仅环保，而且创建节约成本的机会，用户如果发电超过了他们自己的需要就可以向电网出售多余的电量。23迈克克尔维臣臣和其他他人，阻阻止消费费者：未未来创新新实用的的商业模模式（萨萨默斯，美美国纽约约： IIBM商商业价

49、值值研究院院，20077 24同上上通过提高高能源效效率节约约成本今天的新新型智能能仪表和和通信技技术可以以使消费费者和系系统运营营商每115分钟钟监测和和控制消消费和成成本一次。用户可可以通过过使用更高效的电器和灯灯泡，恒恒温器的的温度调调节，和和不使用用时关掉掉电灯和和其他能能源消耗耗设备来减减少能源源消耗。消消费者将将会更加积积极地参参与能源源市场，因因为他们们将能够够更容易易地根据据他们的的实际使使用情况况按照不同同零售商商的费率比较每每个月的帐单。改改善市场场透明度度将让消消费者能能很容易易地寻求求最佳的的零售价价格和服服务。根根据全国国试点的的数据，消消费者可可以减少少高峰期期间高

50、达达25的电力消消耗。25方便的先先进仪表表通过用户户的先进仪仪表和电力公公司之间间的双向向通信，自自动抄表表系统对对于用户户和电力力公司是是一样的的容易。数数字智能能仪表不不仅更准准确，而而且它们们也将大大大减少少不方便便读数的的仪表所所造成的的估读数数目目。智能电网技术术还允许许电力公公司实现现远程电气气开断服务，用用户可以以更容易易和更快快地启动动，停止止，或转转移服务务，以及及更换零售售电力供供应商。工业消耗耗成本的减少商业和工工业用户户将极大大地受益益于智能能电网。例如如，电动动机约占占65的工业业用电量量。这是是因为发发电，采油和采采矿，建建筑物取取暖或者者冷却需需要的压压缩和抽抽

51、水过程程，以及及传送带带的运动和制造造药品和和汽车的的过程，几乎每每一个运运动过程程都需要电动机功率率。26因此此改进电机机效率低低的现状可以以节省巨大大的能源源消耗费费用。仅仅有一小小部分大大型电机机采用变速速驱动，大多数数电机在在运行期期间都是是采用恒恒速驱动动的。美美国电机机挑战研研究表明明，使用变速高效的的电机，每每年可节节省8550亿千千瓦小时时的电量量。一个变速速驱动器器可减少少电机高达达60的能源源消耗。此此外，可可变速驱驱动器能能够自动动响应电电力公司司的定价信信号；这可能能会对公司的的总消费费需求和和费用，以以及对整个社社会能源源效率的的利益方方面产生生重大的的影响。27增强

52、的业业务消费费服务据电力科科学研究究院报道道，28智能能电网将允许许终端设设备的自动监监测和主主动维护护，它可可以是一一个节约约能源和和减少二二氧化碳碳排放量量的渠道。首次安装装或者更换时，设备有有时不能能正常工工作。随随着智能能电网基础设设施中双向通通信网络络的应用，电力公公司可以以通过先先进的间间隔性测测量以及能量监控控系统来监测主主要用户户设备的性能。这样电电力公司司就可以以对用户户设备的运运行情况况提供建议议。电力科科学研究究院估计计，这可可能每年年节约能能源为222亿-88亿千瓦时时，这取取决于市市场的占占有率水水平。29国际数据据公司认认为，从从能源的的角度，用户对于于智能电网所提

53、供供的机会会有兴趣趣。从20007年全国国住宅能能源调查查的结果中可可以发现现，大多多数受访访者对于于有这样样一个直直接反馈馈他们所所使用能能源信息息的功能是有兴趣趣的。约70表示高高度关注注，另外外20表示适适度的关关注。25能源源观点，汇汇编全国国试点数数据，（弗弗拉明哈哈姆： 国际数数据公司司，20008年年）26ABBB公司司，输配配电部门门途径，提提交给商商业圆桌桌会议能能源工作作组， 20006 27ABBB公司司，输配配电部门门途径，提提交给商商业圆桌桌会议能能源工作作组， 2000628电力力科学研研究院，绿绿色电网：电电力科学学研究院院报告1101669055（加州帕羅羅奧多

54、：电力科科学研究究院，20007年）29同上上虽然消费费者都不不太热衷衷于了解解控制自自己能源源消费的的效果，仍有三分分之一的的人说，如如果自动动化设备备的使用效果果可以在在家中显示示，他们将将更有可可能申请请参加分分时电价价项目。30“能源分分析”中20008年全全国住宅宅网上小小组实时时定价的的调查显显示，大大部分的的用户对实实时定价价有兴趣趣。31阿曼曼瑞恩公公司以伊利诺诺伊州为为试点的的能源智智能定价价计划以以及随后的电电源智能能定价计计划还表表明，用户将会对价格格信号做做出反应应；事实上上，参与与者大大大减少了了他们的的高峰需需求和能能源消耗耗。32230能源源分析，全全国住宅宅在线

55、小小组显示示调查（弗弗拉明哈哈姆： 国际数数据公司司，20007年年）31能源源分析，2008年全国住宅网上小组实时定价调查（弗拉明哈姆： 国际数据公司，2008）32同上上表2-33 智能能电网收收益建造实施施智能电电网潜在在的和现现实的收收益 收益利益相关关者电力公司司独立发电电住宅商业工业后代系统可靠靠性和经经济性智能电网网技术，可可以快速速诊断配配网停电电和自动动恢复损损坏部分分的电网供电，减少整体体停电次次数，有有重大的的经济效效益。智能电网网的自动动诊断和和自我修修复能力力，延长长电气基基础设施施的寿命命。支持分布布式发电电，因为为电网有能能力动态态管理电电网中的的所有电电源。价格

56、敏感感的高峰用电需需求延长长了电网网扩大和和改造的的需要。价格敏感感的高峰用电需需求减少少峰时发电电容量的投投资。智能电网网技术可可能能够够更好地地利用传传输路径径，提高高能源长长距离输输送能力力。环境的积积极影响响智能电网网可以减减少配电电损耗，从而而减少了了发电需需求。可再生资资源高水水平的接接入电网要求求在许多多国家制制定智能能电网管理理广泛的的分布式式发电和和存储资资源的标准。插入式电电动车的的普及将将需要智智能电网支持持电动车车充电，插入式式电动车车的使用用也需要要智能电电网技术术。智能电网网中智能设设备能够够通过系系统反馈馈信息，在峰荷时时段减少少他们的的使用。先进的计计量技术术可

57、以用用来帮助助测量用用电和计计算所产产生的二二氧化碳碳。功率传输输效率的的提高通过使用用先进的的计量技技术，如如连接/断开，车车辆运营营和维护护，自动动抄表，员工赔赔偿保险险等减少少直接运运营成本本。智能网技技术，如如同步向量量技术可可以减少少传输阻阻塞经济的发发展支持互操操作性的的标准和和协议将将推动支支持智能能电网概念念的产品创创新和商商业机会会。用户选择择给用户提提供其电电力使用用资料，以以便他们们能够做做出明智智的能源源选择。实时定价价为消费费者提供供一个优优于层次次需求管管理计划划“选择择”的成成本和便便利的权权衡机会会。集成自动动化系统统可以提高高效率，推推迟电网网扩大，缓缓解调峰

58、峰。资料来源源：智能能电网表：新能源源经济的的驱动者者东非共共同体智智能电网小组组委员会会20008年第三章 挑战与与机遇智能电网网最大的的障碍既既不是技术问题题也不是是经济问题题，高尔尔文电力力行动计计划执行行主任和和电力科科学研究究院名誉誉总裁库尔特特克耶格格尔于20007年5月3日在众议议院能源源委员会会和商务务部听证证会上说说“限制现现在向智智能电网网转变的的是陈旧的的规章制制度的阻阻碍和更更早时期期制度的的阻挠。”33这些智能电网监管障碍和其他挑战，下面进行了详细的讨论。3.1 监管方方面的挑挑战国家的电电力输送送系统就就像过去去的电信信网络一一样设备老老化，且且用户的的应用成成本高

59、。三十年年前，美美国大部部分地区区的电话话公司服服务供应应处于垄断断地位，其他公司的电话和设备进入该公司的网络是非法的。今天，电信服务商和电信服务能够自由选择要更多的感谢立法和技术进步，打破了垄断，后来打开了电信业竞争的大门。2007能源独立和安全法案对于智能电网的研究和投资支持，对于类似电力行业的产业来说是向前迈出了重要的一步，尽管为进一步发展清除障碍仍需要政府很大程度的参与。34国家公用用事业委委员会有有责任确确保电力力设施在在其管辖辖范围内内提供安安全和可可靠价格格合理的的服务。国国家公用用事业委委员会分分析和确确定拟设设立的电电力基础础设施投投资，如智能能电网技术术的建设设，是否否为慎

60、重重的投资资。评估往往往是基于于实际的和可实现的利利益，而而未来的的利益也也要考虑虑，但必须给出出适当评价。每个州州的公共共事业委委员会可可以采用用修修补补补的办办法来创创建一个个审批程程序，因因为甚至至一个州州内的电电力公司司都可能能采取不不同的智智能电网网方案。国家公公用事业业委员会会还需要要发展智智能电网网特殊的的费率体体系，通通过建立立特殊时时段使用用费率，无无论是小小时费率率还是尖尖峰电价价，或者者对现有有的做法法进行改改进。随着技技术进步步和国家家智能电电网的建建立，用用户和电力公公司将有有更多的的机会根根据电价价和系统实实际情况况来控制制他们的的电能消消耗。33库尔尔特克耶耶格尔，“到智能能电网的的顺利过过渡，”（高尔文文电力行行动计划划， 20007年年）34高尔尔文电力力行动计计划，“实况报报道：完完美电力力之路：政策解解决办