據(jù)預測，到2030年，美國能源消費總量將持續(xù)增長23%。在經濟、資源和環(huán)境三重約束下，美國聯(lián)邦政府和各州政府將滿足未來能源需求增長寄希望于大量清潔、高效的可再生能源。由于技術相對成熟，而且資源豐富，風能受到了美國聯(lián)邦政府和州政府的一致青睞。

目前，風力發(fā)電已經占美國總發(fā)電量的3%，在部分州這一比例已經超過10%。美國能源部的目標是在2030年年底前將這一比例提高到20%。對美國聯(lián)邦和各州如何在電網(wǎng)吸納風能，從而提高風電利用率進行探討，對中國和其他國家的風電資源利用具有重要的參考價值。

美國風電并網(wǎng)難

美國風電資源十分豐富，陸上風電資源約為11000吉瓦，相當于200億桶石油所包含的能量，海上風電資源約為4150吉瓦。美國風力發(fā)電起步于20世紀70年代的石油危機之后，20世紀80年代初美國風電曾顯赫一時，占全球風電裝機的90%。遺憾的是，80年代中期之后，世界石油價格下跌和政府削減經費，美國風電產業(yè)突然停頓。2000年以后，隨著全球清潔可再生能源發(fā)展日益強勁，美國也加快了風電產業(yè)發(fā)展步伐，在聯(lián)邦政府和德克薩斯等州州政府的推動下，美國風電新增裝機容量以每年30%的比例快速增長。從2005年開始，美國新增風電裝機容量超過德國，重新位居世界第一，直到2009年被中國超過。

截至2012年，美國風電新增裝機容量達到13124兆瓦，風電累計裝機容量達到60000兆瓦，每年的發(fā)電量占美國電力消費的3.5%，可以滿足約1500萬美國家庭的正常使用。隨著技術進步和規(guī)模擴大，美國風電價格已經下降到5?8美分/千瓦時，與火電價格基本齊平。雖仍面臨天然氣發(fā)電的強勢競爭，但已具備相當?shù)氖袌龈偁幜Α?/p>

盡管如此，美國風電也面臨著入網(wǎng)難的問題。2008年，美國地平線風能公司斥資3.2億美元，建成楓樹嶺風場，但由于區(qū)域電網(wǎng)過于擁擠，這個裝有200個風輪的風場最終被勒令關閉。無獨有偶，明尼蘇達州近年來在風電并網(wǎng)項目上投入較大，但該州的卡普克斯電網(wǎng)工程只能將水牛嶺風電站22兆瓦發(fā)電量中的2兆瓦并入電網(wǎng)，入網(wǎng)電量不到發(fā)電量的10%。

“地方割據(jù)”是入網(wǎng)難主因

美國電網(wǎng)“地方割據(jù)”嚴重。美國的電網(wǎng)系統(tǒng)十分分散，其2/3的輸電系統(tǒng)由地區(qū)輸電組織或獨立系統(tǒng)運營商管理，另外1/3的電網(wǎng)系統(tǒng)則由更小、更分散的電網(wǎng)組成，這些電網(wǎng)系統(tǒng)之間的聯(lián)接非常薄弱。

目前，美國已經形成了東部、西部和德克薩斯州電網(wǎng)3個主要的互聯(lián)電網(wǎng)，但是三大互聯(lián)電網(wǎng)之間只有非同步聯(lián)系。在美國，經營不同電網(wǎng)的電力公司有3000多個，絕大部分為私人所有。各電力公司對所屬的電網(wǎng)進行獨立調度，或是幾家電力公司對旗下的電網(wǎng)進行統(tǒng)一調度。

電力公司投資者擁有公司80%的所有權，美國聯(lián)邦能源管制委員會擁有剩余20%的所有權，并負責規(guī)范電力的傳輸和銷售。同時，地方政府的公共事業(yè)委員會也對所屬區(qū)域的電力相關活動有監(jiān)管權�；ハ喾指畹碾娋W(wǎng)系統(tǒng)和經營單位，以及相互之間的市場競爭，使得電網(wǎng)之間的協(xié)調合作異常困難。同時，美國電網(wǎng)線路陳舊，傳輸能力，尤其是長途傳輸能力非常不足。

美國風電資源的空間分布很不均勻，風力資源主要集中在中部高原和西部沿海地區(qū)，而人口集中和能源消費最高的地方則在美國東部。據(jù)統(tǒng)計，28個東海岸州消耗了全國近80%的電力。即使同一個州內，風力資源也不均勻。以在德克薩斯州為例，風力最豐富的地區(qū)主要在西部高地和高原地區(qū)，而大城市如達拉斯和霍斯頓則在100多公里之外。

風力資源的空間錯位對電力資源的長途輸送能力提出了很高的要求。雖然美國聯(lián)邦政府早已知道電網(wǎng)設施的不足，但卻遲疑不決，原因之一就是不愿越權。美國各州州政府在輸電線路項目審批方面擁有很大的權力，而各州因為環(huán)境和經濟方面的利益不同，往往難以就跨州的重大項目決策達成一致，導致很多輸電項目被迫推遲，甚至擱淺。根據(jù)美國政府公布的數(shù)據(jù)，美國發(fā)電量的增長速度，超出電網(wǎng)傳輸建設速度4倍。新墨西哥州州長里察德森曾表示，美國的電網(wǎng)發(fā)展屬于第三世界，在沒有政府投資，缺乏政策支持的情況下，美國電網(wǎng)的現(xiàn)代化舉步維艱，尤其對于風力發(fā)電來說，這種情況更為嚴重。

應對這一困境，美國聯(lián)邦政府能源部2005年出臺新的能源法案，提出了“國家利益輸電走廊計劃”，以解決跨州的區(qū)域電力傳輸，同時，在2008年之后，美國總統(tǒng)奧巴馬力推智能電網(wǎng)工程，以促進電網(wǎng)的統(tǒng)一和智能化，增強電網(wǎng)對于可再生能源電力的調配和吸納能力。與此同時，德克薩斯和加利福利亞等州也結合各州特色，在風電入網(wǎng)和風電存儲方面進行了積極有效的探索。

“國家利益輸電走廊計劃”由美國能源部于2005年提出的，目標是根據(jù)可再生能源的分布和現(xiàn)有輸電系統(tǒng)中潛在瓶頸的位置，劃定若干“輸電走廊”。如果有在這些輸電走廊上修建新輸電線路的申請，能源部及其授權機構有權受理并批準這些申請，一旦這些項目獲得批準即可開始工程建設，這一措施避開了地方政治的干擾。

2007年，美國能源部依據(jù)該能源法案和“國家利益輸電走廊計劃”首次劃定了第一批兩個“國家利益輸電走廊”，包括中大西洋(600558,股吧)地區(qū)輸電走廊和西南地區(qū)輸電走廊。

其中，中大西洋國家輸電走廊經過了特拉華州、俄亥俄州、馬里蘭州、新澤西州、賓夕法尼亞州、弗吉尼亞州、西弗吉尼亞州和華盛頓特區(qū)等，主要連接紐約、新澤西和馬里蘭等負荷較大的州和北部及西部的風力發(fā)電富集地區(qū)。西南地區(qū)國家輸電走廊經過了南加州的7個縣和西亞利桑那州的3個縣，把西南地區(qū)的太陽能和地熱資源廣泛分布的加利福尼亞東部沙漠，以及亞利桑那、內華達等州與這些地區(qū)和美國西南的負荷中心——南加州的洛杉磯和圣地亞哥地區(qū)聯(lián)系起來。

德州應對風電并網(wǎng)難題

德克薩斯州是美國風力資源最豐富、風電發(fā)展最快