目前,美國智能電網相關規(guī)劃主要有如下幾個方面:電力基礎設施戰(zhàn)略防護系統(tǒng)、Grid Wise與Grid Works、現代電網計劃、《能源自主與安全法案2007》中智能電網規(guī)劃和經濟刺激計劃中的智能電網研發(fā)計劃。
1.電力基礎設施戰(zhàn)略防護系統(tǒng)。為使美國電網達到現代化,保證經濟安全和國家安全,從1999年起,美國國防部牽頭,組織美國電力科學研究院(ERPI)和華盛頓大學等機構,投資3000萬美元開發(fā)電力基礎設施戰(zhàn)略防護系統(tǒng)(strategic power infrastructure defense system,SPID)。該系統(tǒng)采用AO技術的三層Multi-Agent結構:底層為反應層(包括發(fā)電和保護);中層為協作層(包括事件/警報過濾、模型更新、故障隔離、頻率穩(wěn)定和命令翻譯);高層為認知層(事件預測、脆弱性評估、隱藏故障監(jiān)視、網絡重構、恢復、規(guī)劃和通信)。主要功能有電力和通信系統(tǒng)的快速在線評估、故障分析、自愈戰(zhàn)略、信息和傳感等。用以防護自然災害、人為錯誤、電力市場競爭、信息和通信系統(tǒng)故障、蓄意破壞等對電力設施的威脅。項目前期工作歷時5年,整個項目將于2025年完成。
2.Grid Wise與Grid Works。在《Grid 2030》和《國家輸電技術路線圖》這二份文獻的指導下,自2003年起,在能源部的牽頭組織下,美國開展了一系列智能電網相關工作,主要包括:
(1)創(chuàng)立美國智能電網聯盟(Grid Wise Alliance)。美國智能電網聯盟最初由7家電力公司組成,目前已經發(fā)展成為擁有100多家會員,涵蓋整個能源供應鏈的行業(yè)組織,這使得該組織在智能電網領域有了舉足輕重的發(fā)言權,從而成為現今北美地區(qū)最具影響力的智能電網行業(yè)聯盟。聯盟中大型科技公司如思科、谷歌、通用電氣等占24%,小型科技公司與軟件公司分別占會員比例的21%與11%,而傳統(tǒng)的電力公司只占19%。聯盟日常工作一是與政府決策層及行業(yè)監(jiān)管機構溝通,為智能電網發(fā)展提供建議和反饋意見,二是教育公眾提高公眾對智能電網的認知。
(2)啟動GridWise和GridWorks研發(fā)項目。2004年,美國能源部和智能電網聯盟簽訂了《行動計劃》(GridWise™ Action Plan.),美國國會在2005財年預算中通過了GridWise和GridWorks兩項研發(fā)項目撥款計劃。GridWise項目由美國能源部和電網智能化聯盟(GridWise Alliance)主導,主要針對“軟件”,指的是信息系統(tǒng)集成技術和數字技術等在電力系統(tǒng)中的應用。GridWorks項目主要針對“硬件”,包括電纜導線、變電站、保護系統(tǒng)和電力電子等領域,關注相關技術產業(yè)化。自2007財年開始,這兩個項目經費列入“可視化和控制”(Visualization and Controls)項目經費中,不單獨核算。可視化和控制研發(fā)項目旨在開發(fā)通信和控制系統(tǒng),支持自適應、智能化和集成分布式能源設備的電網運營。
(3)建立美國智能電網架構委員會(GridWise Architecture Council,GWAC)。該委員會不是DOE正式的咨詢部門,但在GridWise項目中,DOE向GWAC提供有限的資助。委員會致力于促進和提升全美電力系統(tǒng)相關實體間的協同工作能力。
3.現代電網計劃。2005~2006年,美國能源部國家能源技術實驗室(NETL)負責發(fā)起了“現代電網計劃”(Modern Grid Initiative,MGI),目的是對電網現代化愿景進行細化,并力爭在全國范圍內達成共識。計劃流程包括:制定現代電網的定義和愿景;分析技術和研究差距;確定技術和工藝需要;引導先進的技術項目;評估項目結果;激勵部署。
4.《能源自主與安全法案2007》。為有效促進智能電網建設,美國國會于2007年12月通過了《能源自主與安全法案2007》(以下簡稱《法案》),其中專設第13章《智能電網》,首次從法律上確立了國家電網現代化政策并提出了多項措施,法案要求美國能源部在全國范圍內加快智能電網技術、服務與實踐的開發(fā)、示范與部署并起到核心作用。
《法案》首先分析了影響智能電網發(fā)展的政策法規(guī)壁壘,要求能源部長在該法案頒布一年后向國會進行匯報智能電網部署情況,并以后每兩年匯報一次,以減小相關影響。其次,《法案》明確指示美國國家標準與技術研究院(NIST)研究建立一個草案和標準,保證智能電網各個組成部分的互操作性,并指出美國國會有權在州際電力傳輸時使用這些標準。再次,提供資金支持智能電網的部署。聯邦政府將為執(zhí)行智能電網投資建設的公用事業(yè)機構提供最多50%的資金支持,還提出設立智能電網匹配撥款計劃,規(guī)定對于合格的智能電網投資項目補貼20%。
5.經濟刺激計劃中的智能電網研發(fā)計劃。美國總統(tǒng)奧巴馬就職后,其新政目標中的一個重要組成部分就是發(fā)展智能電網產業(yè),最大限度發(fā)揮美國國家電網的價值和效率,將逐步實現美國太陽能、風能和地熱能的統(tǒng)一入網管理。在總額高達7870億美元的經濟刺激計劃中,能源被列為優(yōu)先投資的第一個領域,總額為405.5億美元,其中投入110億美元用于“智能電網投資計劃”的研究與發(fā)展。
2009年4月16日,美國副總統(tǒng)拜登公布了能源部發(fā)展智能電網的詳細規(guī)劃。能源部將設立兩個專項計劃,分別為“智能電網投資撥款項目”(Smart Grid Investment Grant Program)和智能電網示范項目(Smart Grid Demonstration Projects),投資額分別為33.75億美元和6.15億美元。
5月18日,朱棣文宣布加強對智能電網研發(fā)項目的支持力度,單個智能電網投資項目資助最高額可達2億美元,是原來的10倍,旨在讓承擔智能電網項目的單位能夠在比較高的起點進行;智能電網示范項目資助最高額從4000萬美元提高到1億美元。
10月27日,美國總統(tǒng)奧巴馬宣布從經濟刺激計劃資金中撥出34億美元用于“智能電網投資撥款項目”,獲得撥款的包括私營企業(yè)、公用事業(yè)機構、城市和制造商等。加上項目承擔方的匹配資金,投資額將達到80億美元。
11月24日,美國能源部長朱棣文宣布投資6.2億美元資助先進智能電網技術示范項目和綜合系統(tǒng),共資助32個示范項目,包括大規(guī)模的儲能、智能電表、輸配電系統(tǒng)監(jiān)控設備及一系列其他智能化技術,這些將會成為在更廣的范圍部署綜合智能電網的范例。私營部門將匹配10億美元,總計超過16億美元。
美國智能電網相關規(guī)劃列表
序號 名稱 負責部門 時間 投入金額 內容
1 電力基礎設施戰(zhàn)略防護系統(tǒng) 美國國防部 1999~2025年 3000萬美元 開發(fā)電力基礎設施戰(zhàn)略防護系統(tǒng)
2 Grid Wise與Grid Works 美國能源部、美國智能電網聯盟 2004年開始 495~627萬美元/年 向現有電力基礎設施安裝遠程通信設備、傳感器和計算機裝置來改進國家電網的工程,以減少開支,減輕電網負荷
3 現代電網計劃 美國能源部國家能源技術實驗室 2005年開始 / 對電網現代化愿景進行細化,并力爭在全國范圍內達成共識
4 《能源自主與安全法案2007》第13章《智能電網》 美國國會 2007年.12月通過 / 從法律上確立了國家的電網現代化政策并提出了多項措施,法案要求美國能源部在全國范圍內加快智能電網技術、服務與實踐的開發(fā)、示范與部署并起到核心作用
5 經濟刺激計劃中的智能電網研發(fā)計劃 美國國會 2009年 110億美元 升級電網,逐步實現美國太陽能、風能、地熱能的統(tǒng)一入網管理,最終從降低用電成本、減少石油依賴并創(chuàng)造就業(yè)機會中獲得最大回報