美国拥有7百万英里的输电和配电网络，是地球上最大的电网，估计价值高达2万亿美元。这个为世界上最大的经济体提供电力的电网已经构建了100多年，人们越来越担心它不能跟上时代的步伐。
　　
　　由于公共政策和良好的经济利益，美国公用事业公司正在为其电力系统增加更多的可再生能源和分布式电源，这将增加电网系统的复杂性。与此同时，美国的一些州正在加紧努力为其他经济部门供电，电动汽车等将成为公用事业公司可控巨大的电力负荷。
　　
　　世界上最大的电网需要升级，这为消费者带来更大的经济负担
　　
　　一份新的行业白皮书表明，输电系统采用先进的数字监控系统可以帮助其更好地适应这些变化。
　　
　　根据“先进输电技术工作联盟”（Working for Advanced Transmission Technologies，WATT）发布的一篇新论文，升级的数据通信、分析和控制系统可以使美国的输电系统每年为用户节约大约20亿美元的费用。
　　
　　先进输电技术工作联盟（WATT）认为，公用事业部门通过建设新的输电线路可以获得更高的收入，但这是一个漫长而昂贵的过程。但公用事业部门却很少用新技术优化现有系统。
　　
　　据WATT和其他倡导者称，这会限制公用事业部门的投资，并将其从系统所需的创新转移到具有更高水平的可再生资源发电的电力系统。
　　
　　美国联邦能源管理委员会（FERC）前任主席JamesHoecker表示，“可以确定合理的激励措施，但要做到这一点，FERC必须密切关注先进的输电系统技术能够提供什么，以及输电系统的目的究竟是什么。”
　　
　　输电拥塞和先进技术
　　
　　美国电力系统被美国国家工程院列为20世纪最伟大的工程成就之一。但是到了21世纪，需要可靠的先进技术增加可靠性和弹性。WATT认为，它们允许系统操作人员识别和使用隐藏的输电容量或更有效地使用输电线路。
　　
　　WATT认为，随着电力拥塞的增加，这些能力变得越来越重要。当系统运营商看到一组线路承载其全部容量时，就会发生拥塞。客户的成本上升是因为电力运营商被迫从不同的地点发电，这可能比采用电网的电力更加昂贵。
　　
　　WATT执行董事兼白皮书作者RobGramlich表示，在美国，由于主要的输电能力扩张，特别是德克萨斯州电力可靠性委员会（ERCOT），中大陆独立系统运营商（MISO）和西南电力联盟（SPP）的的输电容量扩张，其电力拥塞在2009年至2015年间有所下降。
　　
　　展望未来，美国的输电线路将会减少，这是由于老化线路将很快被淘汰，并且在偏远地区安装的公用事业规模可再生能源将占用更多的系统容量。Gramlich表示，其结果可能会导致全国电力传输堵塞，估计每年为电力用户造成60亿美元的损失。
　　
　　WATT认为，有三种先进输电技术可以将输电成本降低20亿美元。根据Brattle Group的调查研究，2014年至2017年间，先进输电技术支出仅占美国输电系统总支出的2％至4％。
　　
　　先进电力潮流控制（APFC）
　　
　　AFPC供应商Smart Wires公司法规事务总监Todd Ryan表示，其中一项技术是先进电力潮流控制（Advanced Power Flow Control），该技术可对超载线路的电力供应进行调整。
　　
　　输电线路上的APFC设备可以选择哪条线路应该承载电力，如果配备了APFC设备的线路中有一条拥堵或中断，其电力潮流仍然可能流过线路的其余部分。
　　
　　“这个设备通常安装在输电线路上，可以快速部署，并且轻松扩展以满足需求，或者在当前位置不再需要时重新部署到电网中。”WATT报告补充道。
　　
　　2016年太平洋燃气与电力公司(（PG＆E）试点项目展示了AFPC可以减少输电线路电力潮流和相位失衡，同时保持高可用性和可靠性，并将对主要保护通信的影响降至最低。PG＆E公司表示，其规模部署将比传统的输电系统升级的成本要低很多，能够提高大多数情况下的容量。该公司在明尼苏达州的电力试点项目正在实施中。
　　
　　动态提高输电线路容量(DLR)
　　
　　WATT确定的第二项先进技术是动态提高输电线路容量(Dynamic Line Rating，DLR)，该技术包含监控设备，用于读取或评估输电线路的实际容量。
　　
　　WATT报告称，在没有动态提高输电线路容量（DLR）的情况下，电力系统运营商认为当容量达到线路的“设定固定限制”时，其电力传输拥塞需要重新调度。
　　
　　DLR供应商Genscape公司电力市场副总裁Hudson Gilmer表示，“在95％到98％的时间内，影响输电线路的环境条件要比假定的条件还要好，并且仍有大量的实际产能。”
　　
　　“采用DLR有两个主要的好处：一是增加输电线路上的可用容量。另一个是可以通过监测显示输电线路状况。如今，智能冰箱都拥有更多的监控功能，对于投资几亿美元的输电线路如果没有相应的监控的话，这将是荒谬的。”Gilmer说。
　　
　　电网运营商SPP公司研发总监Jay Caspary表示，该公司现在正在进行动态提高输电线路容量（DLR）的现场测试。
　　
　　Gilmer说，部署DLR的成本一般为更新替换输电线路成本的1％或更少。他承认，即使在监测显示需要更换线路的情况下，其部署成本可能也会低于停机成本。
　　
　　Gilmer表示，运营不良的输电线路将带来三种挑战：首先，如果感知到输电线路拥堵压力，将迫使电力系统运营商削减产量，那么输电项目的成本效益降低。其次，电力市场将拥堵解释为供过于求，将会降低回报。第三，当实际现有容量不足以提供新一代产品时，可能需要新线路来连接新项目。
　　
　　拓扑优化
　　
　　第三项先进技术是拓扑优化，其中软件自动重新配置拥塞线路的电流。
　　
　　“重新配置是通过开启/关闭现有的高压断路器来实现的，”WATT表示。拓扑优化将电力潮流（power flow）更均匀地分布在电力系统上，以增加电网可移动的容量。
　　
　　Caspary表示，SPP公司正在模拟“压力情景”，并使用来自拓扑优化软件的数据来帮助操作人员理解供电系统的压力。
　　
　　Caspary说，“如果对模拟的分析证实该技术达到了设计目的，那么就会能更多的厂商跟随，这些都是我们传统的操作系统的重大变化，人们必须对它们保持保守的态度。”
　　
　　风险与价值
　　
　　SPP公司工程副总裁Lanny Nickell表示，部署先进技术的谨慎是因为风险和价值。“风险在于允许更积极的系统操作，理论值允许更高程度的系统使用，”他说。
　　
　　WATT的输电顾问Grid Strategies公司总裁Gramlich说，这三种先进技术面临两个挑战。一个挑战是公用事业激励措施的偏差有利于获得更大的资本支出，而这些选择权的成本显著降低。另一个挑战是他们还没有在输电规划过程中找到一席之地。
　　
　　SmartWires公司的Ryan也表达了其对公用事业激励的担忧。
　　
　　他表示，为了创新，企业必须承担投入大量的资源和时间，并承担一定的风险。在通常情况下，公用事业公司通过建立资产和获得回报率来获得这一承诺的激励措施，但他们在改进现有电网系统运营方面无法获得同等激励。
　　
　　Ryan补充说，公用事业公司面临更多的流程和更少的人力的挑战，他们以几乎“零风险容忍度”来保护电力可靠性。由于没有激励措施，先进技术的部署并不能使他们从建设新的输电线路中获得更高回报。
　　
　　“关键在于，公用事业公司没有采用这些先进技术，并不是因为他们试图获得最大化利润。”Ryan说，“这是因为没有任何创新成分，WATT希望解决其激励措施。”
　　
　　FERC可以做些什么
　　
　　SPP公司的Nickell表示，美国联邦能源管理委员会（FERC）将面临与电力公司相同的挑战，那就是“评估技术的优势与部署它们的风险。”
　　
　　据WATT称，2005年的“能源政策法案”提出了与这些先进技术相关的问题。它允许美国联邦能源管理委员会批准更高的激励措施，作为电网扩容提案的一部分，并且有一定的风险。如果美国联邦能源管理委员会认为是一种成熟的技术，那么电网扩容将不会有资格获得更高的奖励，尽管他们具有更多的好处。
　　
　　WATT列举了美国联邦能源管理委员会（FERC）可以支持这些技术的四种方式。一是提供更好的激励措施的文件。二是让电力系统运营商将他们纳入运营和规划。三是引入性能指标，允许回报以减少电力拥堵和其他成本。四是美国联邦能源管理委员会领导的技术会议和员工问询可能会推动公用事业的采用。
　　
　　调整激励措施
　　
　　美国联邦能源管理委员会（FERC）可以从正式提出WATT提出的问题开始，将邀请企业做出评论。在研究了这些意见之后，该委员会可以根据记录支持的结果宣布批准鼓励投资的激励措施。
　　
　　美国联邦能源管理委员会（FERC）前主席Hoecker表示，该委员会需要调整对激励机制的看法。
　　
　　“多年来，美国联邦能源管理委员会根据眼前的需求考虑了激励措施，但其规划的视野并不深远。”Hoecker说，“为了重塑电网并使之实现现代化，企业需要为更加电气化的经济中所面临的压力做好准备，而委员会需要确定它想要的电网类型。”
　　
　　他补充说，先进的数字技术在历史上使电力系统更有效率，这并不是公用事业的主要关注点，但是监测和控制以及态势感知更为重要。
　　
　　Hoecker说：“让电网更加灵活、适应性更强、更具弹性，这对消费者和整个行业都有很大的好处。我们需要使这些技术与其他类型的电力系统投资具有竞争力，并将其用于新的规划中。”
　　
　　他承认，不同的区域系统采用自己的方法来实现输电现代化。“但是，所有区域都需要做好准备，以应对更加活跃和多样化的市场和分布式系统的压力。它将在生产端拥有前所未有的竞争资源，以及以其前所未有的方式参与市场的大量消费者。”
　　
　　Hoecker说，“如今美国的电网还没有对如何处理这种电力系统做好准备。为了实现这一目标，美国联邦能源管理委员会必须明确自己的目标，而且电力经济需要在2030年或2040年才能实现。然后必须决定如何给予电力公司对构建该系统的激励机制。”
　　
　　编译：Harris