一 引言

智能电网现在已经成为家喻户晓的名字。从美国总统到电视商业节目都在讨论智能电网，全世界范围内的工程师、政策策划者、企业家已经表现出了对智能电网的极大热情。在美国、欧洲、日本和中国有很多与智能电网相关的基金、工程、讲座、会议和培训项目。

智能电网虽然激起了政府、工业、商业、学者等社会方方面面的浓厚兴趣，但是对于什么是智能电网至今还没有一个统一的定义，因为智能电网是一个系统的工程，涉及太多技术层面，而且构建智能电网是一个循序渐进的学习过程，不是“一口气工程”，目前世界各国仍然处于边学习边建设阶段。

本文首先对智能电网在美国的定义进行了引用和概述，详细地讲述了智能电网的特点和优点。然后，重点介绍了智能电网的理论模型，以及智能电网各个终端层面的模型，为我们理解智能电网和进一步设计并搭建智能电网提供了理论规则参考。论述了智能电网在美国各州的工程项目，以及项目分析的比例。随后，举出了几大公司目前在美国智能电网方面的发展项目。最后，从建设程序和技术两个方面对智能电网所面临的挑战进行了列举和总结。

希望本文对智能电网在美国的定义描述、发展以及挑战的论述给关注智能电网发展的读者提供一些帮助和启示。

二 智能电网的定义及其特点

（一）智能电网的定义

对于智能电网的定义，目前仍然存在许多争议而没有一个明确的定义。智能电网的各种定义都是基于2007年《能源独立和安全法案》（Energy Independence and Security Act 2007）中对于智能电网的描述。该法案关于智能电网的描述为：智能电网是指电力传输系统的现代化即电力系统可以监控、保护和自动优化系统中各个内部元素的操作。电力系统现代化包括从中心和分散的电力发电厂到高压传输网络及其分散系统，到工业用户和建筑自动化系统，到能源储备安装，到终端客户包括温度计、电动车、电器设备及其家用的各种电器产品的现代化。

2008年美国能源部在“智能电网概述”中的定义是：利用数字技术提高电力系统的稳定性、安全和效率。此处的电力系统包括从大型电力发电系统通过传输系统到电力用户，以及越来越多的分散发电系统和储能元件。美国能源部2008年发表的“智能电网系统报告”进一步对智能电网做出了解释，它是一种信息网络，可以对电力系统操作进行动态优化、维护以及调度。在智能电网中，当我们用新的方法解决电力系统中已有的一些传统问题以使其适应新的挑战，并发现可以转变为新利润的潜能时，能源和服务业从原有的分开管理发展到现在可以被整合捆绑管理。另外，美国国家能源技术实验室所著的《从系统角度看现代网络》也给智能电网提供了一个框架概念，为智能电网在其他领域的应用提供了指导。为了更好地理解智能电网，表1对于智能电网和传统电网进行了比较。

表1 传统电网与智能电网的比较

（二）智能电网的特点

现代网络动机列出了智能电网的七大特点。

1.智能电网可以让更多的用户参与其中

智能电网可以激励更多的用电客户参与到整个电力系统的运作中。因为用电客户将被及时告知他们的用电量并且得到改善用电方式的指导，以便他们及时有效地购买和使用电力。智能电网系统将给予他们更多购电方式的选择。这些选择也将带来新的技术和市场。

2.智能电网可以容纳更多的发电和存储机构

智能电网将除了支持大型集中电力发电以外，还支持由新能源构成的分布式发电。这些分散能源既可以是风能，也可以是太阳能。当储备能源技术发展成熟的时候，智能电网也会支持所有的能源储备形式。

3.智能电网可以带来新的产品、服务和市场

智能电网将带来一个新的市场，这个市场提供给客户消费-利润的博弈。在这个系统里，规划者、操作者、用户可以尽可能地改变商业规则以适应市场机制。灵活的市场基础设施将保证连续稳定的供电服务，同时会给市场参与者带来利润或降低花费。创新的产品和服务将会给第三方机构更多进入市场的机会，给客户带来更多的选择和有效的工具以管理他们的用电情况。

4.智能电网为数字经济提供高质量的电力

智能电网将提供稳定和高质量的电力。高质量的电力是指较小的谐波、畸变、不平衡以及高峰。如今的全球化竞争需要相对无误差操作的数字服务，这样的需求也促进了21世纪经济的活力。

5.智能电网可