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美國電網是地球上最大的互聯機器：200,000 英里的高壓輸電線路和 550 萬英里的本地配電線路，將數千座發電廠連線到工廠、家庭和企業。 美國國家工程院將其列為 20 世紀最偉大的工程成就。它無法做到的是支援向低碳能源的大規模轉變，科學家警告說，為了避免災難性的氣候變化影響，這種轉變是必要的。
專家表示，為了縮小電力部門的碳足跡，美國需要在未來 20 年內建設數千英里的新輸電線路，將更多的可再生資源連線到電力需求中心。21 世紀的電網還必須平衡來自風能和太陽能發電、小型分散式電源和插電式電動汽車的波動電力流量。而且它必須是互動式的，以便客戶可以管理他們的用電量。
轉型已經在進行中，儘管它對不同的公司意味著不同的事情。運營長途輸電線路的公司，例如管理紐約、新英格蘭和中西部地區電網的獨立系統運營商，正在增加感測器、相量和其他非工程師看不見的裝置，這些裝置使他們能夠更精確地控制系統。更好的控制將有助於公用事業公司增加更多的可再生能源，這是一個挑戰，因為風能和太陽能是間歇性資源，而且當它們的輸出波動時，電網運營商並非總能快速做出反應。
能源顧問彼得·福克斯-潘納（The Brattle Group 的負責人，《智慧電力：氣候變化、智慧電網和電力事業的未來》（島嶼出版社，2010 年）的作者）表示：“整個電力系統的設計目的是每秒平衡需求和供應，這意味著對發電機的控制非常重要。”“但是，如果你掌握電網所有流量的最新資訊，你就可以容忍更多的波動。智慧電網將在非常非常精細的細節水平上監控一切，並做出非常快速的反應，因此，如果風速下降或大片雲層減少太陽能輸出，運營商將有時間啟動另一座發電廠。”
直接向家庭和企業輸送電力的公用事業公司等供應商正專注於智慧電網更可見的要素：電錶。如今，電網以一種方式傳輸資訊 - 從公用事業公司到客戶 - 而且大多數電錶只顯示當前計費期間的用電量。更重要的是，電力公司對每千瓦時的耗電量收取相同的費用，儘管發電成本在一天中可能會發生巨大變化。由於使用者看不到他們正在使用多少電力，或者即時發電需要多少成本，因此他們幾乎沒有動力節約能源或將用電量轉移到非高峰時段。
為了解決這個問題，零售電力供應商正在安裝先進的計量系統（智慧電錶以及支援它們的無線通訊系統和資料庫）。先進的計量系統使公用事業公司可以向客戶顯示他們在一天中不同時間使用了多少電力，以及這些電力的成本是多少。在監管機構的批准下，電力公司還可以使用基於時間的定價，根據實際電力成本向客戶收費。有許多方法可以構建基於時間的定價：一些供應商對通常需求較高的時間段（如工作日下午）收取更高的費用，而另一些供應商則在電網承受巨大壓力的選定日子（如夏季最熱的日子）大幅提高價格。但所有這些計劃的目標都是將消費從高需求時期轉移出去。
巴爾的摩天然氣和電力公司預計到 2014 年將高峰需求減少約 1,500 兆瓦，或佔總高峰負荷的 20% 以上。“這相當於一座新的核電站，而且成本只是建造新發電廠的一小部分，”該公司戰略和監管事務高階副總裁馬克·凱斯說。該公司正準備在未來四年內在馬里蘭州中部地區部署 200 萬個智慧電錶和其他能源管理裝置，並啟動基於時間的定價。
去年秋天，BGE 從奧巴馬政府獲得了 2 億美元的刺激資金，這是全國智慧電網刺激撥款 43 億美元的一部分。該公司預計在該專案上的總支出約為 5 億美元，並預計這將為 BGE 客戶節省超過 26 億美元。
福克斯-潘納表示，轉移峰值的主要原因是經濟方面的：它可以降低公用事業公司在高需求時期提供電力的成本。但轉移峰值也可以減少碳排放，儘管氣候影響取決於公用事業公司在滿足峰值需求時會呼叫哪種型別的發電廠。例如，凱斯說，BGE 的峰值減少將減少對舊的和相對較髒的燃煤電廠的需求，從而消除大量的碳排放。
智慧計量帶來的更大的氣候回報來自於客戶全年減少用電量。美國、加拿大和澳大利亞的研究表明，提供有關用電量和成本的即時資訊可以減少能源使用，儘管一些客戶比其他客戶更容易接受智慧計量和基於時間的定價。
製造商正在設計智慧恆溫器和電器，這些裝置將根據智慧電錶的價格訊號自動調整用電量，這種方法稱為“價格到裝置”。通用電氣已經開始銷售可以連線到智慧電錶的家用熱水器。惠而浦計劃在 2011 年之前生產 100 萬臺智能幹衣機，並承諾到 2015 年，其所有電子控制的電器都將在全球範圍內與智慧電網相容。
儘管公用事業公司正在美國各地執行智慧電網試點專案，包括紐約、德克薩斯州、佛羅里達州、科羅拉多州和加利福尼亞州的城市，但最近的民意調查顯示，只有大約 20% 到 30% 的美國人知道什麼是智慧電網。但大多數聽說過它的人認為，看到他們的用電量資料將有助於他們節省能源。這些觀點得到了證實，研究表明，擁有能源使用即時資訊的消費者平均將總用電量減少約 5%。
美國憂思科學家聯盟高階顧問艾倫·萬科（Ellen Vancko）曾在電力行業工作，他說：“當客戶獲得足夠多的關於他們的用電量如何影響賬單的資料時，他們就會感興趣。” “你在其他購買中也能看到這種情況——人們會開車經過三個加油站，到每加侖汽油少收一美分的加油站買汽油，因為他們可以看到價格。客戶獲得的資訊越多，他們採取行動的能力越強，智慧計量計劃就越成功。”
隨著電動汽車開始進入市場，智慧計量還將幫助公用事業公司管理不斷增長的電力需求，以在家中和工作場所為汽車充電。“一輛以 220 伏電壓充電的汽車可以將家庭的峰值用電量翻一番，因此確保它們不會都在下午 6 點接入電網至關重要，”凱斯說。“這將成為家庭能源管理包的一部分，如果需要確保電網可靠執行，我們也可能會中斷充電。”
1 月份，能源部太平洋西北國家實驗室釋出了一項研究報告，估計到 2030 年在美國開發全面智慧電網可以將電力部門的年碳排放量減少約 4.42 億公噸，約佔 12%，相當於 66 個平均燃煤電廠的產量。智慧電網將透過多種方式減少排放，包括連線更多的可再生能源和教育消費者瞭解自己的能源使用情況。在某些地區部分部署智慧電網將產生比例較小的回報。
一些利益集團不太熱情，特別是低收入和老年消費者的倡導者，他們擔心先進的計量系統會更容易切斷客戶的電力，而且管理家庭能源使用對他們的成員來說太困難了。例如，美國退休人員協會認為，使用者應該能夠選擇是否轉向動態定價，而且退休人員、病人和殘疾人可能無法將他們的能源使用轉移到非高峰時段。
美國退休人員協會的宜居社群主管迪恩·薩加說：“難以負擔的家庭能源對越來越多的低收入和中等收入家庭老年人的健康和福祉構成了嚴重且日益增長的威脅。對於許多這些家庭來說，高波動性的家庭能源價格危及家庭供暖和製冷的使用，並增加了在夏季暴露於過熱溫度，在冬季暴露於過冷溫度的可能性。”
智慧電網倡導者表示，精心設計的試點專案和廣泛的測試（由公共事業委員會的強有力監督支援）可以最大限度地減少這些負面影響。此外，他們認為，公用事業公司別無選擇：如果沒有更復雜的能夠整合低碳資源的電網，電力行業將無法實現州可再生能源目標（要求到 2030 年可再生電力使用量增加五倍）或容納大量的電動汽車。“智慧電網不可避免地會到來，”福克斯-潘納說。“唯一的問題是轉型過程會有多坎坷。”
詹妮弗·威克斯是一名自由記者，居住在馬薩諸塞州波士頓附近。DailyClimate.org 是一家報道氣候變化的非營利新聞服務機構。