2.1 北美地區

2.1.1 美國

1.發展智能電網的目的

美國是最早提出智能電網概念的國家。美國的電力系統面臨著設備及基礎設施老化等嚴重問題。近20年來，電網吸引投資困難，更新升級的投資嚴重不足，難以滿足電力需求不斷增長的需要，其結果是發生阻塞的輸電走廊大大增加，停電事故發生的幾率不斷增大，造成巨大損失。1996～2003年，每年的停電及電能質量事件造成的損失在250億～1 800億美元。1998年，美國電科院(EPRI)開展“復雜交互式網絡/系統”( CIN/SI)研究，目的在于打造高可靠、完全自動化的美國電網，這是美國智能電網的最初原型。2002年，EPRI正式提出并推動了“Intelli grid”項目研究，致力于智能電網整體的信息通信架構開發、配電側的業務創新和技術研發，開展電能和通訊系統框架整合項目研究(Integrated Energy and Communications Systems Archi-tecture，1ECSA).18個月后，項目正式命名為智能電網框架(Intelli Grid Architec-ture)。由此可見，美國發展智能電網的目的主要有兩點：一是升級和改造日益老化的電網，提升電網的可靠性和安全性;二是提高用電側的用電效率、降低用電成本，實現電能的高效利用。

2.美國發展智能電網的相關支持政策

美國發展智能電網相關政策主要包括自2003年開始出臺的一系列規劃、經濟法案、輸電規劃路線圖等宏觀規劃，這些政策為智能電網的產業發展提供了科學的規劃和嚴謹的法律支持。

2002年5月，美國能源部(DOE)公開發布了《國家輸電網研究報告》，提出了實現美國現代化電網建設51條建議以消除輸電“瓶頸”。該報告明確指Ⅲ，如果在下一個10年，美國全國輸電系統沒有明顯的改造和升級，其可靠性落后于經濟的要求，并會使用戶遭受巨大的損失。

2002年9月，美國部長顧問團提出了《輸電網解決方案報告≯，強調國家輸電關鍵“瓶頸”問題，提出了一系列建議以改善美國電力基礎設施。

2003年4月，美國能源部(DOE)召開了南電力公司、制造廠家、高校、研究和咨詢單位等高層研討會，主題是展望美國未來的電力系統，該研討會形成了《電網2030規劃》報告，明確了美國未來電力系統發展愿景。

2007年12月，美國國會頒布《能源獨立與安全法案》，其中第13號法令為智能電網法令。該法案用法律形式確立了智能電網的國策地位，并就定期報告、組織形式、技術研究、示范工程、政府資助、協調合作框架、各州職責、私有線路法案影響以及智能電網安全性等問題進行了詳細和明確的規定。

2008午11月，美國前副總統戈爾提出《統一國家智能電網》提案，指出該方案對于優化配置能源資源、提振經濟、推動就業的巨大效益。目前，美國啟動了北美同步相量計劃( NASPI)，在全國統一部署同步相量測量裝置，期望以此打破州際壁壘，推動和建立跨區域的數據集成和共享機制。

2009年1月25日，美國白宮發布《復蘇計劃尺度報告》，宣布：將鋪設或更新3 000英里輸電線路，并為4 000萬戶美國家庭安裝智能電表一美國行將推動互動電網的整體革命。

2009年2月，美國國會頒布《復蘇與再投資法案》，美國政府將在未來兩三年向電力傳輸部門投資110億美元，其中能源部所屬電力傳輸與能源可靠性辦公室(OE)獲得45億美元，主要用于智能電網項目資助、標準制定、人員培養、能源資源評估、需求預測與電網分析等，并將智能電網項目配套資金的資助力度由2007年的20%提高到50%。能源部的BPA電力局和WAPA電力局各獲得32.5億美元的國庫借款權，主要用于加強電網基礎設施，尤其是新建線路，以適應清潔能源并網的要求。

2009年7月，美國能源部首次向國會遞交《智能電網系統報告》，制定了由20項指標組成的評價指標體系，提出了美國智能電岡的范疇、特征與指標體系，系統分析了美國智能電網發展的現狀及面臨的挑戰。

2009年9月，美國商務部長駱家輝在GridWeek大會上宣布了NIST標準制定進展情況，明確了需要優先制定14個方面標準。

2009年10月底，美國奧巴馬政府發布了由9個政府部門聯合簽署的諒解備忘錄，旨在簡化和加速建沒新輸電線路的審批過程，破除建設堅強網絡的體制壁壘。

2010年6月，美國能源部發布《2010戰略規劃》，提出要在10年內實現電網現代化升級改造，并提出推廣智能電網技術、提高系統可靠性和可再生能源并網能力、提高電網安全性和抗災能力、發展儲能沒施、提高系統輸送能力5項重要戰略行動。

為推進智能電網的建設，美國政府還積極探索組建智能電網相關機構，其中包括能源部建立了一個專門致力于智能電網領域研究的咨詢委員會(Smart Grid-Adviso-ry Committee)，用于為政策制定提供咨詢建議。能源部還建立了一個智能電網特別行動小組(Smart Grid Task Force).其主要任務是確保、協調和整合聯邦政府內各機構在智能電網技術、實踐和服務方面的各項活動。該小組在2008～2020年通過政府的資金資助維持有效運轉。

另外，基礎研究方面也有來自美國政府的強有力扶持。例如，美國國家可再生能源實驗室( NREL)與俄亥俄州的巴特爾研究院等都在美國政府的支持下對智能電網項目進行大規模研發。

3.美國智能電網的進展

美圍智能電網建設在政府的強力支持下已在穩步推進中，主要體現在投資、標準制定、實際應用三個領域。

(1)授資方面。2009年1月，奧巴馬政府將智能電網作為其新能源經濟“救市計劃”中至關重要的組成部分，并制定了雄心勃勃的短期和長期目標：到2012年，實現可再生能源發電占到總發電量的10%;到2025年，這一數字將達到25%。奧巴馬宣稱，將鋪設或更新3 000英里輸電線路，在未來3年內為美國家庭安裝4 000萬個智能電表。隨后于2009年2月頒布的總投資達7 870億美元的“美國經濟重建和再投資計劃”(The American Recovery and Reinvestment Act)中，聯邦財政在清潔能源和效能項目上的投入超過400億美元，智能電網獲得了其中投入最大的一筆資金110億美元。

2009年4月，美國副總統拜登又公布了一項總數約40億美元的智能電網投資資助計劃，以協助電網管理者轉變運行方式、增加儲能以及加快風能、太陽能等可再生資源與電網的集成。其中，智能電網撥款項目(Smart Gricl Investment Grant Pro-gram)總投資33. 75億美元。根據計劃，能源部將為智能電網技術開發項目提供50萬--2 000萬美元不等的資助，為智能監控儀器開發項目提供10萬～500萬美元不等的資助。該項目還將為電力公用事業和其他機構實施智能電網技術的投資計劃提供最高50%的資金匹配。

智能電網示范項目(Smart Grid Demonstration Projects)總投資6.15億美元。能源部確定了3個示范領域：一是智能電網地區示范，對智能電網成本和收益進行量化，驗證技術可行性和新的商業模式;二是公用事業規模儲能示范，包括與先進蓄電池系統.超級電容器、飛輪和壓縮空氣儲能系統相關的技術，風電和光伏發電集成和電網阻塞疏導的應用;乏是電網監控示范，鼓勵高分辨率同步相量測量單元( PMU)的安裝和聯網。能源部規定，上述每個示范項目必須與有電網設施的電力公用事業機構合作開展，鼓勵由產品和服務供應者、終端用戶、州和市級政府組成聯合開發團隊，同時項目承擔方須分擔至少50%非聯邦資金。

2009年5月，能源部又宣布對參與智能電網建設的硬件和軟件企業提供1000萬美元資助，智能電網投資項目資助最多可達2億美元，較原來提高10倍。智能電網示范項目的資助也從4 000萬美元提高到1億美元。

此外，美國政府每年財政預算中部有6 000萬--7 000萬美元用于支持電力技術研發工作。美國國家科學基金會還在2008年9月建立了未來可再生電能傳輸和管理( FREEDM)系統中心。這是一個研究即插即用型一體化分布發電和蓄電技術的工程研究中心，主要研究方向為應用寬能隙電力電子技術控制并保護電網。

(2)標準方面。美國負責智能電網標準制定的機構有15家.包括美國國家標準與技術研究所( NIST)、美國電力研究所(EPRI)、美閏電氣電子工程師學會(IEEE)、美國國際電工委員會(IEC)、美同機動車工程師學會(SAE)、美國同家可再生能源實驗室( NREI》等。其中.NIST承擔“智能電網互操作性框架”(Smart Grid Interoper-ability Framework)項目，全面負責美國智能電網標準的制定，項目總金額為1 000萬美元;IEEE主要致力于互通入網、計量設備的接人(如智能電表)和時間同步性的標準制定;SAE主要關注機動車接入智能電網的標準;IEC主要負責信息自動化的模式和環境標準的制定等。

2009年3月，美國聯邦能源管理委員會( FERC)發布了智能電網政策聲明與行動計劃提議( Smart Grid Policy)。聯邦能源管理委員會認為，應主要通過以下四個方面實現智能電網的標準治理。

一是信息安全《:ybersecurity)：要能夠保證可互操作性標準與協議能夠與所有現行的可靠性標準保持一致，如與現有的關鍵基礎架構保護( CIP)標準等的兼容。FERC同時還提…了智能電網技術必須解決的其他問題.如通信數據的完整性、智能網絡設備的物理保護、防止未經授權者使用等。

二是系統間通信和防凋能力( Inler-sysiem Communication and Coordination)：要開發通用框架標準和通信軟件模型，以使智能電網各組成部分能夠在巨大的能源泵統中順暢地通信。

i是廣域情景意識( Wide-Area Situational Awareness)：互聯的系統要能夠彼此實時可見，且保證可靠的相互協調性;要保證電力系統的T作人員擁有必要的設備和技術，可以完整地看到整個系統并進行有效地監控和操作;還要能夠分析系統中11：現的異常情況和事故等并有效地解決。各個區域性轉送組織(RT())之間要具有良好的通信和協同能力，FERC鼓勵區域性轉送組織在這方面起主導作用。

四是傳統電力系統與高新技術之間的協調《'oordination of Bulk Power Svs-tems with New and Emergiilg Tc-c:11nologies)：技術與標準要能夠幫助引人或者擴展可再生資源、響應需求和電能存儲技術，以解決電力系統運營的問題，順應技術發展的趨勢：

除此之外.FERC還要求智能電網的開發信息要與能源部的智能電網研究信息進行共享，在設計時要考慮電網的后續升級，公共事業機構要優先使用智能電網技術等。

在FERC加快智能電網標準制定進程的提議下，2009年4月，美國國家標準與技術研究所與美國電力研究所宣布，將共同制定智能電網結構及初步的關鍵性標準，并于年底向聯邦能源監管委員會上交標準建議書。同年5月，美國商務部和能源部共同發布了第一批16個智能電網的行業標準，標志著美國政府正式啟動了智能電網項日。成立于2009年3月的美國電氣電子工程師學會智能電網標準制定小組(IEEE P2030)也于同月啟動了一項名為《IEEE P2030指南：能源技術及信息技術與電力系統( EPS)、最終應用及負載的智能電網互操作性》的標準制定項目，并于6月召開首次會議，討論了這份智能電網指南。

(3)應用方面。美國智能電網技術將主要應用在智能電網平臺、電網監控和管理、智能計量、需求方管理、集成可再生能源、充電式油電混合車或全充電式汽車電網等方面。

早茌2008年8月，美國科羅拉多州的波兒德( Boulder)就完成了智能電網的第一期T程，成為全美第一個智能電網城市。波爾得的每戶家庭都安裝了智能電表，人們不僅可以直觀地了解即時電價，從而錯開用電量和電價的峰平谷階段，還可以優先使用風電和太陽能等清潔能源。變電站可收集每家每戶的用電情況，一旦出現問題，可以重新配備電力。該智能電網試點城市的運作模式是風險和利益共享的自負盈虧模式。由Xcel能源公司牽頭，聯合另外7家科技、工程和軟件公司組成了“智能電網聯合會”( Smart Grid Consortium)，共同投資智能電網城市項目。項目總投資1億美元.Xcel能源公司只Ⅲ很小的一部分，其余由7家公司分擔。其特點：①通過即時讀表、及時反饋信息、分時計價等干預手段，觀察消費者用電行為的變化;②讓消費者根據分時定價的消息預設家用電器;③通過網絡由電力公司根據需要，遠程控制用戶家的空調和電熱水器的溫度(爭議最大)。

在美國西弗吉尼亞州，阿勒格尼電力公司( Al-legheny Energy)的“超級電路”項日(Super Circuit project)把先進的監測、控制和保護技術結合在一起，增強了供電線路的亓r霏性與安全性。該電網整合了生物柴油發電、能量儲存及先進的計量基礎設施(智能儀表)和通信網絡，能迅速地預測、確定并幫助解決網絡問題。

日前，美同政府已經在多個州開始設計智能電網。從2003年開始一直致力于智能電網研究的得克薩斯州首府奧斯汀『阿已于r始試運行智能電網。

此外，通用、Xcel、IBM、西門子、符歌、英特爾、思科等企業都積極加入美國智能電剛建沒rl1.并展開了激烈的競爭。IBM將門己的軟件和服務器應用到智能電網系統中，參與各地的智能電網建設;思科主攻鏈接計量器、轉化器、數字化電站、發電廠之間的網絡系統;通用生產計量器和部分相關軟件;美國最大電力供應公司之一的Xcel在2008年3月在波爾得智能電網建設上投資了1億美元;谷歌2009年2月已開發成功利用電表節約電費的應用軟件PowerMeter，并在員工家庭試用。

4.美國智能電網的發展趨勢

2011年4月7日，美國電科院在對其2007年的報告進行更新的基礎上，形成了《智能電網成本與收益評估報告》，進一步商定了建設功能完備的智能電網所需投資水平的基本框架，并在此基礎上闡述和分析了美國智能電網發展必須解決的問題以及未來的發展趨勢。現將該報告對美國智能電網未來發展趨勢的研究成果概括如下：

美國電科院會進一步明確投入和收益。該報告估算，美國全面落實現代化電力系統和智能電網的花費在3 380億～4 760億美元，而收益將達到13 000億--20 000億美元。但這只是對基本框架的測算，并不是對包括增強輸電系統屬性和成本的明確分析，因此，需要進一步明確投入和收益，以打消投資者的顧慮。

下一步智能電網發展的重點是配電側。在報告中電科院研究人員提到：“刨除用于發電的成本、為滿足可再生能源及負荷增加而進行的輸電設施擴張成本，以及智能電網配套家居設備的客戶成本外，這些投資成本將主要用于建設接人分布式電源和全面普及客戶端接人的基礎設施。”

會繼續加大輸電系統和變電站的成本投入。概括而言，就是在輸電線路的穩定性和高效性方面繼續加大投資，即：輸電系統的投入主要是輸電線路傳感器，包括動態熱容等級( DTCR);用于整售輸電服務的儲能;靈活交流輸電系統(FACTS)設備和高壓直流( HVDC)終端;短路電流限制器;支持輸電線路和變電站的通信基礎設施;IT專用關鍵變電基礎設施;網絡安全;智能電子設備(IED);用于大范圍監控的相量測量技術等。

繼續關注智能電網用戶方面。用戶側的關注范圍也將繼續延伸，不僅包括用戶能源管理系統門戶和面板、家庭用電顯示器等能效管理設備，也包括住宅儲能、工業商業儲能等大規模儲能設備和系統。

2.1.2加拿大

1.發展智能電網的目的

加拿大具有豐富的可再生能源資源，加拿大發展智能電網的目的是提升電網對大規模可再生能源的接人能力與傳輸能力。

2.加拿大發展智能電網的相關政策

加拿大智能電網建設還處于起步階段。由于其電力管理體制為分省管理，所以目前暫無全國性的智能電網規劃，而其全國智能電網建設的協調工作南加拿大國家

2009年5月.加拿大安大略省發布《綠色能源法案》。該法案包括智能電網計劃，具體涉及2010年所有住宅和商業建筑中需安裝智能電表等相關發展規劃。

3.加拿大智能電網的發展現狀

目前，加拿大尚未形成全國統一的電網，其現有電網分為兩大部分：西部電網采用500kV和138kV的聯絡線將不列顛哥倫比亞省和阿爾伯達兩省的各電網連接起來;中東部地區采用了115 kV和735kV聯絡線將薩斯喀切溫、馬尼托巴、安大略、魁北克和紐芬蘭等地區電網連接起來。此外，加拿大與美國有聯網運行、交換電力的協議。加拿大6個省與美國10個州間已建有輸電線路，輸送能力在1 890萬kW以上。目前，加拿大安大略省和加利福尼亞省引領著加拿大乃至整個北美的智能電網發展。加拿大兩個最大的風電場坐落在安大略省，安大略省40億加元的可再生能源項目投資已經投產或正在進行中。另外，安大略省多倫多市Hydro One Networks公司正在安大略省實施其智能電網計劃，采用Trilliant公司的通信基礎設施方案。2006年年末，該公司開始進行第一次智能電網部署。截至2008年5月，該公司已經安裝了400 000臺智能電表。

4.加拿大智能電網的發展趨勢

繼續推進智能電網建設，加強各省可再生能源入網能力和電力傳輸能力已經成為加拿大電力系統下一步的發展重點。目前，加拿大不列顛哥倫比亞省和阿爾伯塔省已經開始效仿安大略省做法，著力于智能電表的安裝以及可再生能源項目的推廣。