在美國，旨在提高輸電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施性能的各種舉措方興未艾。從借助電力IT技術(shù)提高電力網(wǎng)性能這個角度來看，這些輸電網(wǎng)可以稱為“智能電網(wǎng)”。目前，不僅是美國的電力運(yùn)營商及電力設(shè)備類企業(yè)，就連美國IBM、谷歌及思科系統(tǒng)等IT類廠商，美國英特爾及美國德州儀器（TexasInstruments，TI）等半導(dǎo)體廠商，以及美國VerizonWireless等通信運(yùn)營商，都在大力宣傳各自采取的措施。
用通信技術(shù)管理能源
智能電網(wǎng)的概念是指，從發(fā)電運(yùn)營商的發(fā)電設(shè)施，直到輸電、變電以及用戶（企業(yè)、工廠以及普通家庭），均采用通信/IT技術(shù)來解決問題。
智能電網(wǎng)的具體用途極其廣泛。在輸配電網(wǎng)處設(shè)置傳感器，以便及早檢測到停電等故障；將太陽能發(fā)電等可再生能源接入電力系統(tǒng)時※1所需的控制；針對電動汽車及插電式混合動力車完善基礎(chǔ)設(shè)施；在電力使用高峰時調(diào)整家庭及工商部門用電量的“用電需求管理（DemandSideManagement）”※2；以及保證上述控制順利實(shí)施的網(wǎng)絡(luò)控制型儀表“智能儀表”等，不一而足。這些用途的共同點(diǎn)是都積極采用了通信技術(shù)。
1電力系統(tǒng)，指處于電力公司管轄之下，在電力公司的指令下，從可進(jìn)行供需控制以及電壓和頻率調(diào)整的電源供給的電力。又稱為系統(tǒng)電力。
2用電需求管理，指通過電力需求方的調(diào)整及控制，以均衡用電量的方法。有的業(yè)內(nèi)人士將其理解為與“DemandResponse（需求響應(yīng)）”同義。
例如智能儀表，通過在電表中增加廣域無線（3G網(wǎng)、或者900MHz頻帶的多跳型（Multi-hop）通信等）及近距離無線/電力線通信功能，便可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療以及宅內(nèi)設(shè)備控制，其研發(fā)工作目前正以此為目標(biāo)日益推進(jìn)。僅在加利福尼亞州，預(yù)計今后就有多達(dá)數(shù)千萬臺的儀表將更換成智能儀表。“目前，我們每天安裝6000臺智能儀表，累計已安裝了230萬臺。所有這些儀表的數(shù)據(jù)統(tǒng)計工作只需3個半小時即可完成”（加利福尼亞州電力運(yùn)營商——美國太平洋天然氣和電力（PacificGasandElectric，PG＆E）負(fù)責(zé)人）。
電力運(yùn)營商追求“智能”
美國IT類企業(yè)之所以對智能電網(wǎng)概念趨之若鶩，理由大致有兩個（圖1）。即：①美國電力運(yùn)營商已開始著手通過導(dǎo)入通信/IT技術(shù)，來解決與輸配電網(wǎng)相關(guān)的眾多難題，②美國奧巴馬政府撥出的多達(dá)100多億美元、投向智能電網(wǎng)關(guān)聯(lián)業(yè)務(wù)的巨額投資。
圖1智能電網(wǎng)在美國方興未艾的理由
美國電力運(yùn)營商在來自聯(lián)邦政府的各種壓力下，正著手導(dǎo)入智能電網(wǎng)。聯(lián)邦政府計劃向相關(guān)業(yè)務(wù)最多投資1萬1千億日元，這最終吸引了眾多企業(yè)的參與。
首先，第①項的電力運(yùn)營商的難題中，包括“輸配電網(wǎng)可靠性的提高”“溫室氣體減排義務(wù)”“為電動汽車/插電式混合動力車普及做準(zhǔn)備的基礎(chǔ)設(shè)施的完善”等。其中，輸配電網(wǎng)可靠性的提高，意味著減少停電等故障。
在美國，由于輸配電網(wǎng)維修體制以及網(wǎng)絡(luò)完善狀況較差，很容易發(fā)生停電等事故。2000年在加利福尼亞州一帶發(fā)生的“加利福尼亞電力危機(jī)”、以及包括5大湖周邊在內(nèi)的美國東北部大面積停電的史上最大規(guī)模停電事故“北美大停電（NorthEastBlackout）”等仍記憶猶新（圖2）。由于此類非常事態(tài)屢次發(fā)生，因此，聯(lián)邦政府要求電力運(yùn)營商及作為其研究機(jī)構(gòu)的美國電力科學(xué)研究院（ElectricPowerResearchInstitute，EPRI）※3等對輸配電網(wǎng)進(jìn)行根本性改革。
3EPRI（ElectricPowerResearchInstitute），全美國最大規(guī)模的電力研究機(jī)構(gòu)。
圖2美國聯(lián)邦政府在智能電網(wǎng)相關(guān)領(lǐng)域的動向
以加利福尼亞州電力危機(jī)以及紐約大停電為契機(jī)，要求完善輸配電網(wǎng)的呼聲日益增大。
美國電網(wǎng)問題頻發(fā)的背景原因是，電力交易實(shí)現(xiàn)自由化以后，電力運(yùn)營商間的競爭加劇，“輸配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備投資被壓縮”（某電力運(yùn)營商負(fù)責(zé)人）注1）。因此，發(fā)生了停電等故障后，要查明問題發(fā)生在輸配電網(wǎng)的哪個地方需要花費(fèi)大量時間。而以日本的電力運(yùn)營商為例來看，運(yùn)營商甚至?xí)檩斉潆娋W(wǎng)每年投入3000億日元規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備投資，這就導(dǎo)致了日美兩國電網(wǎng)狀況的差異。
注1）例如在加利福尼亞州，電力被允許在市場上買賣之后，電力需求猛增。但是，根據(jù)各州的規(guī)定，電力的零售價格固定不變，由此需求與供給的平衡被打破，陷入了嚴(yán)重的供給不足。加利福尼亞電力危機(jī)時，為了應(yīng)對這種供給不足，出現(xiàn)了各地區(qū)按順序停電一定時間的“輪番停電”現(xiàn)象。
奧巴馬政府的投資成為導(dǎo)火索
美國電力運(yùn)營商除了輸配電網(wǎng)可靠性的提高之外，還背負(fù)著“溫室氣體減排義務(wù)”的壓力注2）。為了防止新增建設(shè)溫室氣體排放量較多的火力發(fā)電站，促使電力高峰需求下降的措施勢在必行。這就增大了利用智能儀表來節(jié)能、用電需求管理、以及為了減少電能浪費(fèi)而向用戶告知電力使用狀況的機(jī)制（即“可視化”）的必要性注3）。
注2）美國電力運(yùn)營商被政府規(guī)定了嚴(yán)格的溫室氣體減排義務(wù)，許多州必須在2020年之前實(shí)現(xiàn)總發(fā)電量的15～25％來自可再生能源。
注3）與新建輸電線及輸電鐵塔之類的投資額相比，對智能儀表及通信設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備投資只需很少的資金。因此，有業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，“對于我們想少花錢實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的來說，智能儀表是再合適不過了”（某電力運(yùn)營商負(fù)責(zé)人）。
導(dǎo)入可再生能源、以及進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)備投資等，對電力運(yùn)營商而言勢必產(chǎn)生龐大的費(fèi)用負(fù)擔(dān)。如果通過轉(zhuǎn)嫁到用戶電費(fèi)中的方式來收回這些費(fèi)用，那么將花費(fèi)很長時間。奧巴馬政府對智能電網(wǎng)相關(guān)業(yè)務(wù)的投資就是為了避免這種狀況，并迅速地啟動市場。作為奧巴馬政府經(jīng)濟(jì)刺激政策“美國復(fù)蘇與再投資法（ARRA：AmericanRecoveryandReinvestmentAct）”的一環(huán)而作出的此項投資，加上直接以及間接的投資，總計將達(dá)到100億美元還要多。
在政府巨額投資、以及對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備投資表現(xiàn)積極的電力運(yùn)營商的影響下，美國的通信/IT設(shè)備廠商間掀起了一股“智能電網(wǎng)旋風(fēng)”（表1）。
谷歌的“目的”何在？
在著手開展智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)的美國IT類企業(yè)中，谷歌的舉措尤為引人矚目。除了開發(fā)可以圖形化方式掌握消費(fèi)者用電狀況的軟件技術(shù)“GooglePowerMeter”之外，谷歌還加入了智能儀表相關(guān)業(yè)界團(tuán)體“DemandResponseandAdvancedMeteringCoalition”。為了爭取到技術(shù)及政策（私下游說等）方面的協(xié)助，該公司不僅與美國通用電氣（GeneralElectric，GE）進(jìn)行合作，還在美國聯(lián)邦議會的聽證會上強(qiáng)調(diào)了制定智能電網(wǎng)領(lǐng)域開放標(biāo)準(zhǔn)的必要性。
谷歌表示，著手開發(fā)PowerMeter的目的是“建立有助于用戶減少耗電量的平臺”。然而，開發(fā)的理由似乎不止于此。有業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，“掌握用戶每天的用電狀況，并根據(jù)這一數(shù)據(jù)進(jìn)行用電模擬試驗。這些數(shù)據(jù)對新涉足電力業(yè)務(wù)的企業(yè)來說是夢寐以求的”（電力界人士）。
IBM及微軟也表現(xiàn)積極
IBM以及美國微軟都采取了積極措施。例如，IBM與得克薩斯州的電力運(yùn)營商聯(lián)手試制出了輸配電網(wǎng)自動故障檢測系統(tǒng)。另外，還著手進(jìn)行收集智能儀表讀取值的服務(wù)器及電力軟件的開發(fā)。
“我們的優(yōu)勢在于，能在硬件及軟件兩方面提供智能電網(wǎng)解決方案。這種系統(tǒng)不僅可用于電氣領(lǐng)域，還可用于自來水及煤氣領(lǐng)域，通用性很好”（該公司全球能源及應(yīng)用策略與發(fā)展部AllanSchurr）。
微軟已與德國PowerEconomizerGmbH聯(lián)手試制出了可在家庭PC屏幕上進(jìn)行顯示的能源管理用控件（Widget）等。“今后，本公司幾乎所有產(chǎn)品都將支持智能電網(wǎng)的能源管理功能”（該公司全球應(yīng)用常務(wù)董事JonArnold）。能源管理用控件方面，除微軟以外還有許多企業(yè)也在進(jìn)行研發(fā)（圖3）。
圖3在電視上顯示能源利用狀況
（a）為GE與英特爾聯(lián)手開發(fā)的能源管理用控件的試制版?？娠@示耗電量溫度調(diào)節(jié)器的設(shè)定值。（b）為Control4的能源管理用門戶界面。
此外，生產(chǎn)室內(nèi)家庭自動化設(shè)備的廠商、智能儀表用無線通信IC廠商以及電力控制設(shè)備廠商等也表現(xiàn)活躍。生產(chǎn)近距離無線通信標(biāo)準(zhǔn)ZigBee用IC的廠商、以及電力線通信標(biāo)準(zhǔn)“HomePlugPowerlineAlliance”的加盟企業(yè)等，正力圖面向室內(nèi)設(shè)備的能源控制用途展開推銷。
有望成為明日的“思科”
智能電網(wǎng)相關(guān)企業(yè)中堪稱為藍(lán)籌股的，是加利福尼亞州的風(fēng)險企業(yè)SilverSpringNetworks公司。該公司因原美國副總統(tǒng)艾伯特•戈爾（AlbertGore）擔(dān)任顧問而為人所知，因其發(fā)展前景光明，美國IBM風(fēng)險投資集團(tuán)策劃總監(jiān)DrewClark甚至預(yù)言它“將成為未來的思科”。目前，谷歌已向SilverSpring出資。
SilverSpring備受關(guān)注的理由是，該公司從北加利福尼亞最大的電力運(yùn)營商PG&E手中承包了智能儀表系統(tǒng)業(yè)務(wù)（圖4）。已接到了以中繼網(wǎng)用多跳型連接無線設(shè)備為代表，涵蓋客戶數(shù)據(jù)管理用服務(wù)器軟件、智能儀表控制底板等廣泛領(lǐng)域的PG&E公司系統(tǒng)訂單。“由于成本低、可靠性高等理由，我們選擇了SilverSpring公司”（PG&E智能電網(wǎng)資深總監(jiān)AndrewTang）。
圖4PG&E公司的系統(tǒng)
PG&E正在構(gòu)筑的智能電網(wǎng)系統(tǒng)。對通過各種傳感器及智能儀表測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理。（圖：本刊根據(jù)PG&E的資料制作）
PG&E曾派遣相關(guān)人員參加由美國能源部（DOE：DepartmentOfEnergy）官員StevenChu主辦的智能電網(wǎng)戰(zhàn)略會議等，目前已成為美國電力運(yùn)營商的領(lǐng)軍者。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，由于SilverSpring的系統(tǒng)被該公司所采用，因此，在制定美國的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)時SilverSpring將獲得有利地位。
