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其他挑战
劳动力问题
电厂的劳动力正面临着严峻的挑战。在电厂50-60万工人中，有一半人将在未来5年内达到合法退休年龄，这就需要有一批训练有素、工作热情高的工人来接替他们的工作。引入智能电网需要工人们具有不同的技术来支持这种带有数字化组件的电网系统的推广、维护和运营工作。人员紧缺是个难题，具有很高技术经验的人员也很难获得。为了满足生产需求，必须找到高技术人力来弥补电厂人员的缩水问题。在本报告中，包含了与安装智能电网设备和软件以及差别维护相关的劳动力成本，但并不包括那些主要涉及数字设备和通信技术的劳动力成本。
通过区分用户设施的停电情况，停电管理系统可以节省停电误报的成本。[据美国宾夕法尼亚州费城电力公司(PECO)估计，2005年，由于该公司对用户停电误报的准确判断，避免了7500起不必要的人员外派检修任务](PECO，2006)。
智能电网在监管方面所面临的挑战
智能电网技术使监管者在鼓励和评审智能电网相关投资决定时，面临了前所未有的挑战。过去几十年里，电力系统运营过程中并未用到过“智能”技术手段。实际上，许多电力系统的99.999%运营依靠的是总体层面上的传输。只要这种可靠性得以在低成本下保持下去（过去几十年来费率一直保持平稳态势），让人从概念上理解这样一揽子的数字化技术可以提高如今电力系统的现有价值是非常困难的。
监管者正在考虑出台新的监管和运营模式，从而为注重能效的电厂提供更多奖励。在某些情况下,他们可能要面临着这样一种困窘，即靠降低费率来赢得智能电网的投资支持可能会造成收入的减损。受到监管的电厂在配电系统和涉及到终端用户的系统中，越来越多地用到了能效措施。
在监管方面所面临的另一项挑战是，如何让对智能电网投资额的增加抱以理解。通常情况下，出于逻辑原因，智能电网技术往往是按阶段进行推广的，且每一阶段需要通过相应的商业计划来赢得监管方的支持，但是，通过智能电网建设而获取的许都利益却是来自于智能电网技术投资组合的战略性应用的。
这一问题在伊利诺伊斯州商业委员会近期所做的报告中得到了很好的总结(ISSGC,2010)：
“关于智能电网的成本回收问题几年来一直是人们争议的话题，意见的分歧在于采纳‘传统的’费率基准办法还是采纳‘非传统的’办法对电厂的智能电网成本回收进行限制。
一些利益相关者担心电厂关于回收智能电网投资成本的提议可能会导致每月电费的大幅增加，他们还担心投资风险会转嫁给纳税人。另一些利益相关者认为非传统的成本回收方法将在加快智能电网技术部署过程中起着关键性的作用。”
最终，监管方和电厂将电厂资产的寿命规定在30-50年范围内，受到监管的各大电厂的商业计划和费率情况一般都以上述推断作为基础。（特别是在智能电网建设的前期阶段）引入数字设备时，大量资本投资的折旧率将会是5-15年。为了避免资产更新成本的不必要增加，必须允许适当的贬值折旧率。
总之，为了使智能电网的建设大获成功，各大电厂和监管方在技术方面必须具有前瞻性观点。
智能电网投资的驱动因素
现在已有大量各式政策和经济趋势开始激励和驱动美国智能电网技术方面的各种投资，其中包括：
1.2007年的《能源独立安全法》（The Energy Independence and Security Act，EISA）为电网现代化制定了国家政策，成立了新的联邦委员会，为其界定了角色和职责，并为投资提供了奖励措施。
2.2009年的《美国经济恢复与再投资法案》（The American Recovery and Reinvestment Act）提供了34亿美元的资助鼓励用于智能电网技术的发展与示范工程，另外6.15亿美元用于智能电网储能。截至2009年10月，共颁出了一百项关于智能电网的投资拨款。这些三年期经费的补助比例为50%比50%，主要针对的是那些可以被他人效仿沿袭的智能电网投资项目，补助额总计将达到70-80亿美元。
3.《可再生能源配额标准》（Renewable Portfolio Standards，RPS）已经在美国的30个州和哥伦比亚地区得以施行，旨在鼓励新能源技术的快速发展，加快电网整合过程中对智能电网技术的需求。美国电科院在其Prism分析中预测到，截至2030年，可再生能源量将达到135兆瓦(EPRI1020389)。此外，许都州还针对各自具体的环境问题，制定实施了相应的法规政策。
4.《能源独立安全法》呼吁建立了《智能电网互操作标准》
（Smart Grid Interoperability Standards），同时，美国科学和技术研究院借助于美国电科院2009年8月发布的中期路线图草拟报告，于2009年9月发布了关于互操作标准的路线图。虽然这些标准本身不能驱动智能电网的投资，但却可以用于辅助智能电网的部署发展。
5.由北美电力可靠性委员会（The North American Electric Reliability Corporation,NERC）维护的《关键基础设施保护(CIP)网络安全标准》[Critical Infrastructure Protection(CIP)Cyber Security Standards]2006年获得了美国联邦能源管理委员会(The Federal Energy Regulatory Commission,FERC)的许可，旨在确保控制和影响北美大规模电力系统可靠性的关键网络资产的安全问题。《关键基础设施保护(CIP)网络安全标准》是在大规模电力系统的所有用户、所有者和运营商之间强制执行的。
6.需求响应程序得以加快发展。美国联邦能源管理委员会(FERC)2008年所做的关于需求响应(DR)和自动计量设施(AMI)的调查表明：高级计量设备的使用率为总电表数的4.7%（这一数字在2006年还不到1%），目前全美有8%用户参与到了需求响应程序中。借助各种州际立法鼓励措施和电厂政策规定，需求响应程序将会继续得到普及。关于需求响应的巨大潜力，可以在美国联邦能源管理委员会2009年6月所做的《关于需求响应潜力的全国评估—员工报告》（A National Assessment of Demand Response Potential–Staff Report）和2010年6月所做的《关于需求响应的全国行动计划书》（National Action Planon Demand Response）中得以体现。
7.智能电网技术的市场需求已经引起了许多大型信息公司的关注，其中包括思科（Cisco）、英特尔（Intel）、谷歌（Google）、IBM和微软（Microsoft）等，它们都希望从这一未来最具商业前景的领域分得一杯羹。从全球百万亿美元的市场潜质看，智能电网可与互联网相媲美，它是加快电动汽车和充电式混合动力电动汽车应用部署过程中的必要基础设施。此外，由于用户会对设备供应商所提供的服务作出回馈，他们很可能成为未来智能电网技术市场塑性过程中的驱动力量。
8.风险投资也在很大程度上进入了智能电网领域，旨在为自动计量设备(AMI)领域、通信和网络技术领域等带来更多、更集中的技术创新。目前已有多达10亿美元风险投资基金拨发给了以Grid Point公司和银泉网络公司（Silver Spring Networks）等为代表的新兴关键公司。
9.为了优化未来的投资策略，许多电厂都制定了关于智能电网的路线图，但是每个公司的目标和起点却不尽相同，最优路线也很难实现。为此，美国电科院联合美国SCE公司、第一能源公司（First Energy）、SRP公司以及其他公司一起制定了一个智能电网投资的路线图。那些得益于智能电网示范工程的可靠数据是当下最关键的，随着智能电网项目部署的不断推进，我们需要采取各种努力对那些通过智能电网示范工程中得到的实际数据进行测量。
10.国家输电走廊已经确立。美国2005年《能源政策法》(The Energy Policy Act)授权美国能源部（DOE）对国家电力输送拥塞问题进行研究，并在适当情况下指定国家输电走廊。2007年，美国能源部分别指定了中部大西洋全国输电走廊和西南地区全国输电走廊。
11.在以信息服务为基础的经济环境下，停电保护的意义变得愈发重要。过去40年共发生过5起大停电事故，其中3起发生在过去十年间。2003年东北部地区大停电使该地区造成约了70-100亿美元的损失。而那些虽然破坏力较小但是发生更为普遍的电力质量问题，估计每年也会造成全美1190-1880亿美元的损失(EPRI1006274)。（未完待续）（国网信通国电通公司 高晶 廖薇 樊莹莹 万芳芳 张曦娟 柳絮 编译
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智能电网的概念模型
关于智能电网概念模型的图解和描述是讨论智能电网特点、用途、性能、接口、需求和标准的基础。虽然该图不能代表智能电网的最终架构，但却可以把它当成描述、讨论和发展智能电网架构的工具。这一概念模型为本报告下文所述的以及智能电网架构发展中关于互操作性和标准的分析提供了参照。
图2-3智能电网的概念模型-顶层
（取自：美国电科院对美国科学和技术研究院的报告，2009）
该概念模型中包含多个域，每个域中又包含多个应用域和执行者（每个末端配有接口）通过不同的关联进行着相互连接：
1.执行者指的是设备、计算机系统、软件程序和/或拥有这些东西的机构团体。执行者可以做出决定，并通过接口与其他执行者进行信息交换。
2.应用指的是这些执行者在域中执行的各项任务。有些应用是由单一执行者完成的，而另一些应用是由多个执行者合作完成的。
3.域群执行者可以发现用于定义接口的共通性。总体而言，同一域中的执行者有类似的目标，同一域内的通信可能具有相似的特性和需求，某些域也可能包含在其他域内。
4.关联指的是不同执行者之间通过逻辑联系所建立的双边关系。在每个关联的末端，对应的是一个执行者的接口。
5.接口指的是电力连接或者通信连接。在图示中，黄线表示电力接口，蓝线表示通信接口，每种接口都是双向的。通信接口表示的是两个域及域内执行者之间的信息交换，而非物理连接。在智能电网的信息网络中，它们表示各种域之间的逻辑互联（如图2-1所示）。
表2-1智能电网概念模型中的域
表2-1中简要罗列的是智能电网的各个域，更详尽的内容将在下一章中有所涉及。在图2-3中，各域是用云来表示的。
值得注意的是，这里所指的域并非是某一具体组织机构。比如说国际标准化组织（ISO）或地区输电组织（RTO），他们可能在市场域和运营域中都有执行者。同样道理，配电厂可能并不完全包含在配电域内，它很可能在运营域中具有配电管理系统这样的执行者，在用户域中具有电表这样的执行者。（未完待续）（国网信通国电通公司 高晶 廖薇 樊莹莹 万芳芳 张曦娟 柳絮 编译）
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第二章 内容介绍
智能电网愿景
此部分内容包含了智能电网的定义、收益大纲、智能电网的特点，以及美国电科院在向美国科学和技术研究院（NIST）所作报告中提出的建设智能电网所遇到的相应挑战。对此原景的描述，可以在美国电科院在向美国科学和技术研究院（NIST）所作报告(EPRI, 2009)中找到。
何为智能电网？
本报告对智能电网的定义是基于2007年《能源独立与安全法》（the Energy Independence and Security Act）中的相应描述而得出的。“智能电网”一词指代的是一种能够进行自我监测与保护的现代化电力传输系统，它能将各个相互关联的环节进行自动优化——通过高压输电网络和配电系统，把中央电源和分布式电源与工业用户、楼宇自动化系统、能量储备装置以及终端用户的温控器、电动汽车、家用电器及其他家用设备串连在一起。
智能电网具有电力和信息的双向流动特点，可以构建一种自动的、广泛分布的能量输送网络。它可以将分布式计算和通信的内容整合进电网，输送实时信息，确保设备端的供需瞬时平衡。
智能电网的特点：驱动因素和机遇
关于智能电网的定义，是基于以下来源得到的：美国电科院发起的“IntelliGrid项目(intelligrid.epri.com )”，美国能源部（DOE）与美国国家能源技术实验室（NETL）合作发起的“现代电网计划（MGI）”(NETL, 2007)，和美国电网智能化架构委员会（GWAC）(gridwise.org)。通过这些相关项目组织和机构所付出的辛勤努力，关于智能电网的愿景描述、架构原理、障碍因素、收益好处、技术与应用、政策条款以及有助于定义智能电网的框架结构等内容，都得到了很好的发展与阐释。
智能电网的好处
智能电网的好处可分为以下五类：
1. 电力可靠性和质量。利用数字信息、自动控制和自治系统，智能电网可以提供可靠的电力供应，减少停电次数和停电时间，它是“更加清洁”的、具有自愈性的电力系统。
2. 物理安全与网络安全。智能电网可以进行持续的自我监测，对那些影响可靠性和安全运营的不安全情况进行检查。所有的系统和运营模式中都能保证高度的网络安全，其中包括物理监测、网络安全、以及对所有用户的隐私进行保护等。
3. 提高能效。智能电网能效水平更高，可以有效减少用能总量、降低用电峰值需求、减少能耗，它还可以诱导终端用户减少用电量。
4. 促进环保。智能电网可以促进环保，通过减少低效能源发电、支持可再生能源发电，推动电动汽车取代传统汽车，有效帮助减少温室气体和其他污染物的排放。
5. 直接的经济收益。智能电网可以带来直接的经济收益。运营成本将会有所下降或被抵消。用户可以获悉用电信息，并有多种购电价格可供选择。企业可以加快发展发电、配电、储能和协调等相关技术。
利益相关者的好处
智能电网所带来的好处可以按三种利益相关者类别进行如下划分：
1. 用户。用户可以根据实时的能量供应情况对自己的用电进行权衡。多种购电价格选择可以鼓励用户安装与智能电网配套的相关基础设备。这些智能电网的相关信息基础设备还可提供目前没有的增值服务。
2. 电厂。通过加强能效和信息管理，电厂可以提供更加可靠的电能，这一点在应对应急情况时尤为重要。
3. 社会。更加可靠的电力供应可以确保政府服务、商业运营和那些对停电影响敏感的部门得以顺利运行，使全社会从中获益。应用可再生能源、提高能效，支持电动汽车的使用，可以减少对自然的破坏（例如碳足迹标示的耗碳量等）。
上文所述的三类利益相关者所获得的好处是具有共通性的。电厂成本减少可以降低电价或防止电价上涨，基础设备成本下降可以增加用户的用电价值，用电成本下降可以促进益于社会的经济活动。智能电网对全社会的好处虽然是间接的、难以量化的，但也是不容忽视的。
其他利益相关者也能从智能电网中获益。监管者可以得益于智能电网信息的透明性和审核能力，供应商和集成商可以得益于智能电网产品及相关系统的商业运作和产品机会。（未完待续）（国网信通国电通公司 高晶 廖薇 樊莹莹 万芳芳 张曦娟 柳絮 编译）
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