美国电网面临风电等可再生能源并网及大范围消纳问题。美国风能资源丰富,陆上风能资源主要集中在中部地区,远离东部负荷中心;海上风能资源集中在东、西海岸线,尽管距离负荷中心较近,但海上风电技术仍未成熟,开发成本较高。太阳能资源主要分布在地广人稀的西南沙漠区域。因此,大规模开发陆上风电和太阳能等可再生能源,需要建设更多跨越数州的远距离输电线路,输电网投资大大增加。此外,可再生能源发电出力稳定性差、可预报性低带来的运行问题,也是目前美国电网运行需要解决的基本问题。
美国电网安全可靠性有待加强。美国电网具有典型的分散化发展模式特点,全国共有500多家电网企业,分散化的产权结构和区域化的发展格局导致美国至今尚未形成全国性电网。这种分散式发展模式增加各区域电网间调度运行协调难度,对系统安全构成很大威胁。据统计,全球自1990年以来发生23次重大停电事故(损失负荷超过500万千瓦),美国就有5次,是发生次数最多的国家。其中,2003年8月14日发生的美加大停电事故,充分暴露了美国跨区电网运行不协调的问题,也表明输配电网的天然属性更适合统一的集中管理。
管理模式制约电网升级
美国联邦体制下难以整合形成协调统一的全国性电网。美国实行自由竞争的市场经济体制,美国电网建立在私有化基础上,由不同所有权属的电网逐步互联发展起来,由于输电网产权分散、难以整合,至今难以形成全国性电网。美国联邦政治体制下,各州电网监管权限大,而联邦职责有限,电网发展主要由各州主导,各州更多从各自利益出发,很难实现从全国能源布局及资源优化配置高度统筹规划电网发展。
美国经济和电力需求增速放缓,电网发展缺乏驱动力。美国已完成工业化、城镇化,经济发展速度趋于平缓,电力需求增长缓慢。由于驱动力不足,美国电网在20世纪中期完成快速扩张后开始停滞。美国电网投资在1975〜1999年逐年下降,投资额每年平均下降约8600万美元,直到2005年才恢复到1975年投资水平。近年来美国电网投资有所增长,主要是电网陈旧基础设施升级改造、适应可再生能源发展的输电线路投资,以及智能电网建设和技术应用等。
电网分散管理体制是制约美国输电网升级发展的最大障碍。美国跨州和跨区电网联系薄弱,存在输电阻塞,亟须建设新的输电线路。但是,近年来美国输电网建设缓慢,其根本原因是分散的电网管理体制。一方面,电网监管权分属联邦和州政府,这种体制下很难形成协调一致的管理政策;另一方面,各州电力市场化改革模式和进程不同,各州电网管理体制机制及规范标准也存在较大差异,输电网规划、建设和管理面临跨州协调困难、输电项目审批程序复杂、审批时间长、获批困难等问题。据北美电力可靠性公司(NERC)研究,美国输电网项目从许可、选址到建设通常需要7〜10年时间。