美國根據(jù)2009年頒布的《美國復蘇與再投資法案》(American Recovery and Reinvestment Act：ARRA)，向智能電網(wǎng)(新一代供電網(wǎng))領域提供了約30億美元的補貼。受其帶動，截至2012年5月，全美智能儀表(新一代電表)的安裝數(shù)量達到了約3600萬只。在加拿大，智能儀表在安大略省和不列顛哥倫比亞省也基本實現(xiàn)了普及。雖然原本目的是通過少量投資，改善脆弱的系統(tǒng)電網(wǎng)，但現(xiàn)如今，智能電網(wǎng)已經(jīng)開始成為大量建設可再生能源的應對措施。以吸納可再生能源為前提發(fā)揮著作用，使可再生能源不再因為導致系統(tǒng)電網(wǎng)不穩(wěn)而遭到拒絕。

加利福尼亞州于2012年6月，基本完成了為所有客戶安裝電力和燃氣智能儀表的工作。其中電表在1000萬只以上，煤氣表在500萬只以上(表1)。

表1：加利福尼亞州三大電力公司的智能儀表設置數(shù)量

第一大電力企業(yè)太平洋煤氣電力公司(PG&E)共計安裝了940萬只智能儀表，其中電表510萬只、煤氣表430萬只。該公司已經(jīng)借此開啟了新的嘗試和服務。其提供的新服務是，消費者可以通過該公司的網(wǎng)站“My Energy”，以小時為單位，查看家中的耗電量，與同規(guī)模的其他住宅進行比較，而且還可以按照自家的情況，查看合適的節(jié)電計劃，便于消費者開展節(jié)電。

作為新嘗試，該公司在2012年啟動了經(jīng)由家庭局域網(wǎng)(HAN，Home Area Network)，從智能儀表向室內的顯示器及智能手機發(fā)送耗電量信息的實驗。接收到信息的消費者可以通過智能手機等終端控制恒溫器。雖說使用智能手機和平板電腦等終端控制家電在技術上并不困難，但對于電力公司把服務范圍擴大到住宅內部的嘗試，仍值得關注。

150萬戶家庭實現(xiàn)分時定價

南加州愛迪生公司(SCE，Southern California Edison)也推出了與太平洋煤氣電力相同的電力“可視化”服務。作為新的嘗試，還可以向大約150萬客戶提供分時定價(TOU：Time Of Use)和避峰優(yōu)惠(PTR：Peak Time Rebate)。之所以說可以提供，是因為雖已做好準備可供消費者選擇，但實際進行選擇的消費者幾乎為零。

圣地亞哥煤氣電力公司 (SDG&E)對純電動汽車充電實施分時定價，成功實現(xiàn)了錯峰。如果沒有分時定價，普通純電動汽車用戶從公司回家后，就會把純電動汽車連接在充電器上，從而使電力需求集中在傍晚5時～7時。于是對部分純電動汽車用戶實施分時定價，從夜晚12時開始提供優(yōu)惠電價，結果電力需求高峰又出現(xiàn)在了夜晚12 時。因此只要把用戶分組，通過分時定價錯開優(yōu)惠時間，就能夠使電力需求平均化。

對于需求響應的市場需求增加

在美國，針對需求響應(DR)的市場需求正在逐年攀升。推行需求響應的目的原本是為了限制電力需求，避免因夏季白天電力需求增加而造成的發(fā)電能力短缺。但最近，隨著太陽能、風力等不穩(wěn)定電源所占比率的增加，電力供需平衡崩潰的情況越來越多，為了解決這一問題而采用需求響應的市場需求也越來越大。其作用是在可再生能源供電猛增時，實施降低火力發(fā)電的輸出功率等控制。

加利福尼亞州推行的可再生能源配額標準(RPS，Renewable Portfolio Standard)制度規(guī)定，電力公司必須在2020年之前，使可再生能源發(fā)電的比例達到33%。為了達標，加利福尼亞州的三大電力公司正在積極采用可再生能源。在住宅屋頂設置太陽能發(fā)電設備的情況也在增加。因此，在某些地方，已經(jīng)出現(xiàn)了容量中可再生能源比例超過30%的配電線，會使供電可靠性降低的風險浮出了水面。

建議三大電力公司設置1325兆瓦蓄電系統(tǒng)

今后，隨著可再生能源的增加，系統(tǒng)電網(wǎng)所受的影響將變得不可忽視。加利福尼亞州獨立系統(tǒng)運營機構(California ISO)通過鴨狀曲線，提出了一個新的問題(圖1)。

圖1：電力需求減去太陽能發(fā)電量的實際電力需求曲線

比方說，在春天的假日，如果天氣晴朗，太陽能電池板的發(fā)電量將大幅增加，但是由于需求不大，白天的電力需求極少。而到日落西沉，在外出的人們回家的時候，太陽能發(fā)電量驟減，回家的居民則打開電燈、觀看電視，電力需求增加。也就是說，與白天相比，電力需求猛增，必須大幅提高發(fā)電站的運轉率才能滿足需求。這對于發(fā)電站是沉重的負擔，甚至會令發(fā)電站無法招架。

設置的太陽能電池板越多，白天與夜間對于發(fā)電站的電力需求差距就越大，California ISO估算，在2020年這一差距將從2013年的6000兆瓦左右擴大到1.4萬兆瓦。

雖然可以通過需求響應加以解決，但程度畢竟有限，加利福尼亞州正在研究設置蓄電池。加利福尼亞州公共事業(yè)委員會(CPUC，California Public Utility Commission)已于2013年6月，向三大電力公司提出了在2020年之前，設置1325兆瓦蓄電系統(tǒng)的建議。包括是否設定采用目標在內，該委員會預定于2013年10月決定關于設置蓄電系統(tǒng)的推進措施。

在2年多前已完成智能電表設置

加拿大也構筑起了智能電網(wǎng)。安大略省在2010年底完成了470萬臺智能電表的設置，實現(xiàn)了抄表自動化、電費計算及發(fā)送賬單自動化、停電時間減少以及對系統(tǒng)電網(wǎng)的監(jiān)視。作為需求響應的手段，還提供分時定價。

每 6個月變更一次分時定價的電價表，通過進行控制使電力供需保持平衡。在2013年5月的電價表上，用電高峰時的價格幾乎達到夜間低廉電價的2倍。由此成功地實現(xiàn)了錯峰用電。變更電價表后，消費者會采取相應行動?，F(xiàn)已證實，通過分析消費者的行動并積累信息，便可在某種程度上控制消費行為。

安大略省提出了增加可再生能源、取消煤炭火力發(fā)電的方針。即使采用不穩(wěn)定的可再生能源，也不會損害系統(tǒng)電網(wǎng)的可靠性，這就是構筑智能電網(wǎng)的目的。安大略省斷定，要想減少二氧化碳排放量，不這樣做就行不通。

培育風險企業(yè)

安大略省于2011年設立了500萬加元的智能電網(wǎng)基金。以此推進智能電網(wǎng)領域的研究開發(fā)。其目的在于借此培養(yǎng)國際競爭力，同時創(chuàng)造就業(yè)機會。在此之前，Enbala Power Networks公司及Temporal Power公司等風險企業(yè)已經(jīng)誕生。

Enbala Power Netrworks開展的是輔助服務(Ancillary services)。輔助服務是指，為了將電力頻率控制在一定范圍內，以分鐘為單位調整輸出功率，或者對需求調整做出響應的服務。

輔助服務大多使用天然氣火力發(fā)電，而Enbala Power Networks則是通過控制用電戶的設備進行供需調整。用電戶的設備包括污水處理場、冷藏倉庫、工廠、學校等。如果能對可進行負荷控制的用電戶進行統(tǒng)籌管理，那么就無需建設火力發(fā)電站等初始投資，從而相應降低成本。Enbala Power Netrwork借助較為廉價的服務這一賣點開拓客戶，已開始在以安大略省等北美5個地點提供服務(圖2)。

圖2：Enbala Power Networks的服務區(qū)

Hydrostor 公司將在安大略湖開始進行壓縮空氣蓄能(CAES)(圖3)。2010年，該公司利用輸出功率為50千瓦(kW)的小規(guī)模系統(tǒng)開始進行實驗，已確認可以低成本實現(xiàn)蓄能。該公司計劃在年內啟用輸出功率為1兆瓦(MW)的系統(tǒng)，目前已開始進行建設。該公司還計劃2014年在加勒比海建設壓縮空氣蓄能設備。水中壓縮空氣蓄能設備可將單位能源費用降低到鋰離子電池的約三分之一。盡管單價比抽蓄發(fā)電方式要高，但與抽蓄發(fā)電相比，在規(guī)模上有較大的自由度，可設置場所的候選地也較多。如果條件具備，這是蓄能的有力候選方式之一。

圖3：Hydrostor的水中空氣壓縮蓄能概念圖

簡易大廈能源管理系統(tǒng)將普及

Regen Energy公司正在提供只需將控制器設置在要進行控制的裝置上即可的簡易大廈能源管理系統(tǒng)(BEMS)。所設置的控制器通過相互交換數(shù)據(jù)，使整個樓房的能源效率實現(xiàn)最大化。因為多個控制器一邊交換信息一邊向同一個目的前進的樣子與蟻群及蜂群的行動十分相似，所以這種技術被稱為SWARM(群)(圖4)。

圖4：控制器實現(xiàn)聯(lián)動的大廈能源管理系統(tǒng)“SWARM”技術

至于控制器的設置，平均每個僅需20～40分鐘，所以只要不是很大的樓宇，1～2天便可完成施工。因為如此簡便，所以訂單近期以來迅速增加。自2008年至 2013年5月底，設置的控制器數(shù)量只有約2300臺，但Regen Energy計劃在此后截至8月底的3個月內設置約4000臺。這3個月的設置量相當于過去5年的1.7倍。

北美國家力爭形成事實標準

無論在美國還是在加拿大，智能電表的設置都取得了進展。利用其基礎設施，新的服務應運而生，相關風險企業(yè)也已登場。這兩個北美國家非常擅長制造這種市場活力。就像在電腦及互聯(lián)網(wǎng)領域那樣，在智能電網(wǎng)領域，他們也在走著形成事實標準、從而主宰市場的路子。