美國加州供電嚴(yán)重不足，引發(fā)了“電力危機(jī)”。當(dāng)?shù)卣畬?shí)施了輪流停電措施，但卻并非按計(jì)劃停電，而是經(jīng)常突然性地停電。
由于經(jīng)常短時間停電，許多人紛紛設(shè)置了計(jì)算機(jī)備用電源，小心防備空調(diào)、高層建筑電梯的停止運(yùn)行。這使居住于酷熱地區(qū)或高層住宅的居民非常困擾，對加州整體經(jīng)濟(jì)造成了嚴(yán)重影響。
當(dāng)時大規(guī)模電力不足主要是因?yàn)椋?1)1996年實(shí)施了電力自由化政策，結(jié)果形成了一項(xiàng)限制電費(fèi)漲價的制度，反而遏制了電力公司的設(shè)備投資，造成了發(fā)電能力的下降；(2)天然氣價格上漲；(3)互聯(lián)網(wǎng)泡沫帶動經(jīng)濟(jì)過熱，用電需求增大；(4)酷暑；(5)安然公司等德州能源聯(lián)盟進(jìn)行市場操縱等原因。
美國的“西電東輸”
實(shí)際上美國有3000多家電力公司(除了2000多家企業(yè)外，還有地方經(jīng)營的電力公司以及電力行業(yè)聯(lián)盟等)。早在1882年，發(fā)明大王愛迪生在紐約就成立了給電燈供直流電的電力公司。當(dāng)時由于尚不能進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電，所以就近設(shè)立了許多供電公司。
1896年采用特斯拉的交流輸電技術(shù)后，遠(yuǎn)途輸電成為可能。西屋電氣在尼亞加拉瀑布設(shè)立了大規(guī)模水力發(fā)電站，能夠?qū)h(yuǎn)在30公里外的布法羅供電。此后，許多電力公司開始大規(guī)模合并，在上世紀(jì)30年代大蕭條的復(fù)蘇期國有電力公司的比率得以增加，但是最終美國3000多家電力公司大多并沒有能夠完全合并，直至今天。
橫貫加州中央平原的高壓輸電線
這些電力公司為了實(shí)現(xiàn)電量的互相融通，長期推進(jìn)著輸電網(wǎng)的互聯(lián)工作。目前“東部”、“西部”、“德州”三大區(qū)域已經(jīng)能夠互聯(lián)。
美國三大輸電網(wǎng)互聯(lián)地區(qū)
美國輸電頻率都是60赫茲，但是只有在互聯(lián)區(qū)域內(nèi)，交流的頻率才可以同步，區(qū)域外則無法實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。盡管互聯(lián)設(shè)備可使交流電轉(zhuǎn)為直流后還能按照其它區(qū)域的需求再次轉(zhuǎn)換為交流，但是效率較差，只能轉(zhuǎn)換2GW。為此，從德州向加州輸電幾乎是不可能的。
德州有大量風(fēng)力發(fā)電、亞利桑那有大量太陽能發(fā)電，替代能源發(fā)電的中心地區(qū)大多位于美國西部地區(qū)。而電力的最大需求地區(qū)則是匯集了紐約、華盛頓特區(qū)等大城市的美國東北部。
遙遠(yuǎn)的亞利桑那州能不能低價向東北部供給太陽能發(fā)電站所產(chǎn)生的電量呢？為了實(shí)現(xiàn)從亞利桑那向東北部的輸電，互聯(lián)問題以及遠(yuǎn)途大量傳輸效率問題一直難以解決。
解決互聯(lián)問題的一個方法是推進(jìn)在與三個地區(qū)相交的新墨西哥州地下建設(shè)超級變電站。
被稱為“Tres Amigas”的這一超導(dǎo)超級變電站將花費(fèi)6億美元(約39億元)的建設(shè)費(fèi)用，從2012年開始建設(shè)，計(jì)劃在2014年開始投入使用。據(jù)稱，最初使用容量為5GW、未來容量可達(dá)30GW。
超導(dǎo)電力轉(zhuǎn)換點(diǎn)機(jī)制
Tres Amigas公司負(fù)責(zé)建設(shè)與運(yùn)營。該公司接受了美國電力公司與政府的資助，但是其本身為民營企業(yè)，希望通過電力交易每年獲得40億美元(約259億元)的營業(yè)額。
另一個方法是，通過直流進(jìn)行大容量傳輸。目前可變壓的交流是電網(wǎng)的主力，但是如果點(diǎn)到點(diǎn)輸送大容量電力，直流方式效率相對較高。
在與特斯拉的交流電進(jìn)行的競爭中落敗的愛迪生的直流電在經(jīng)歷100多年后再次復(fù)活。
節(jié)電的“智能電網(wǎng)”
繼發(fā)電、輸電之后，“智能電網(wǎng)”是用電史上的一大技術(shù)創(chuàng)新。
在家庭與辦公場所設(shè)置“智能電表”，能夠自動讀取電表數(shù)據(jù)并無線發(fā)送出去，從而進(jìn)行自動抄表，讓電力公司實(shí)現(xiàn)實(shí)時的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。
進(jìn)而，電力公司通過分析讀取來的每個用戶的使用數(shù)據(jù)，了解用戶的電力使用狀況，可以向用戶提示如何最有效節(jié)電，在電力高峰到來時，還可以讓電力公司通過遠(yuǎn)程操作調(diào)節(jié)空調(diào)的溫度設(shè)置。
數(shù)據(jù)采集與分析加工是硅谷最擅長的信息技術(shù)，再加上奧巴馬政府的推動，其未來值得期待。美國的“政府扶持政策”主要是2009年制定的《美國復(fù)蘇與再投資法案》(ARRA)，該法案包含了將能源與通信基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)代化、降低能源海外依賴度等一系列經(jīng)濟(jì)刺激計(jì)劃。對象涉及范圍較廣，但是能源領(lǐng)域最大一項(xiàng)是建設(shè)“智能電網(wǎng)”的補(bǔ)貼，總預(yù)算額約35億美元(約227億元)。
智能電表是建設(shè)智能電網(wǎng)的第一歩。目前在美國已經(jīng)廣泛推進(jìn)著智能電表的安裝工作。例如，電力公司PG＆E的智能電表系統(tǒng)由美國銀泉網(wǎng)絡(luò)公司提供，設(shè)備硬件由通用電氣公司制造。
美國銀泉網(wǎng)絡(luò)公司總部位于雷德伍德市，由著名風(fēng)險(xiǎn)投資商與Google聯(lián)手出資，是一個典型的硅谷高科技企業(yè)。
在產(chǎn)生對綠色環(huán)保領(lǐng)域風(fēng)險(xiǎn)投資熱潮的2008年，大型風(fēng)險(xiǎn)投資商Kleiner Perkins公司籌集了巨額資金，目前為14家電力公司提供聯(lián)接智能電表的無線網(wǎng)絡(luò)、采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的軟件、虛擬主機(jī)服務(wù)等系統(tǒng)。
PG＆E基于該系統(tǒng)提供“能源預(yù)警服務(wù)”。在用戶電量使用增加后，電力公司上調(diào)一個電價計(jì)費(fèi)段之前，通過電話或短信、電子郵件告知用戶。盡管是一個簡單的機(jī)制，但是未來雙方向?qū)崟r用電量數(shù)據(jù)的用途必將出現(xiàn)許多擴(kuò)展。
那么，對于電力公司來說，不是希望用戶盡可能多用電嗎？采用智能電網(wǎng)進(jìn)行節(jié)電對電力公司來說有什么好處呢？
電力公司保證一定利潤的同時，有義務(wù)保障電力穩(wěn)定供給與推進(jìn)可再生能源發(fā)展。對電力公司來說，在發(fā)電量難以增加的現(xiàn)狀下，有效調(diào)整電量供給，充分利用可再生能源或許對自己更為有利。
啟示
總是號召家庭或企業(yè)自主節(jié)電來進(jìn)行節(jié)電，效果極為有限。辦公場所也經(jīng)常會有一些諸如少開燈、設(shè)置空調(diào)溫度上限等讓員工去忍受痛苦的節(jié)電措施。而長途的交通通勤、較長的工作時間卻沒有什么改變，如果采取遠(yuǎn)程在家辦公與電視電話會議等通過IT技術(shù)改變工作方式的做法，或許會有更大的節(jié)電效果。
為解決高峰期的電力不足，需要按照“短期節(jié)電、中期輸電、長期發(fā)電”的順序?qū)嵤┙M合方法，其中相對于懲罰性管制或讓企業(yè)分擔(dān)，政府更應(yīng)該靈活運(yùn)用激勵性措施，形成讓企業(yè)自發(fā)進(jìn)行節(jié)電的有效機(jī)制。
此外，在中、長期的電力政策方面，我們也可以參考美國的做法，并加以研究和改進(jìn)。
