电力系统是任何现代经济的生命线。在大约120年的存在之后，它处于收到重大改造的早期阶段，构成了巨大的挑战和机遇。由经济学驱动的三种明显的趋势以及对温室气体排放的政策，导致这种范式转变 - 深度渗透天然气;大型公用事业尺度可再生能源的开发和集成;越来越广泛地使用分布式能量装置。能源效率和保护具有悠久的影响历史，对深脱碳性非常重要;但是，我们将为以后的文章留下那个主题。在这里，我们专注于网格。
天然气的影响
美国天然气便宜，丰富丰富，涡轮机，将其热能转化为电力的效率高于60％，从天然气的电力很便宜［1]．这是从燃煤发电厂取代电力[2]，这是减少颗粒状空气污染以及二氧化碳和其他温室气体排放。不幸的是，天然气也在经济地从核能中脱离碳电力。与现有核植物的老龄化相结合，缺乏足够的新建筑物，我们面临着核电电力下降的令人遗憾的未来。如果我们要长期贬低我们的网格，我们的国家将为保留多样性的选择，包括核。经济上竞争核电的选择需要一个良好的考虑路线图，现在正在制定[3]．
高渗透公用事业规模可再生能源
深度脱碳的第二个趋势正在整合大规模可再生资源产生的电网电力[4]．风是最便宜的[5]今天生产电力的方式，而来自太阳能的方式稳步下降[6]到这一点可能在这十年结束时没有与天然气补贴的平价。加利福尼亚州已通过立法[7]要求到2030年，我们的电网将有50%的电能来自可再生能源。世界上许多其他地区也处于类似的发展道路上。其中大部分将通过大规模的风能和太阳能发电场实现，这些发电场将电力直接输送到输电网络［８］．整合太阳能和风能具有挑战性，因为它们常常在一小时内增加或减少数吉瓦的电力［9］．我们目前的Tesla-Edison Grid从未设计用于此类瞬态电力。
在加州和美国的大部分地区，平衡这种瞬态电力是独立系统运营商(iso)和区域传输组织(rto)的工作，它们的业务遍及多个州，而平衡这种瞬态电力相当具有挑战性。有哪些选择?在可再生能源发电如此廉价的情况下，重要的是整合的成本。也许最便宜的是建造长距离的超高压输电线路[10]这一事实利用了电力可以在这些区域中分享电力远离瞬变不相关的事实。在美国建设新传输方面已经进行了重要的迈进[11]．然而，允许和选址这些传输线是长，绘制和昂贵的过程，需要多种联邦和州机构之间的分辨率，以及对需要和成本分配的广泛分析。迫切需要加强和精简这一过程，这需要资源支持决策者的分析。
第二种选择是使用电力储存或天然气植物[12]平衡。如今，主要和最便宜的储存电力方式是通过泵送水电大坝，但这仍然在地理上限制，有时在社会上不可接受的环境影响。虽然电池成本稳步降低，但电池和天然气厂的关键问题是：平衡瞬态所需的最小容量是多少？最小容量转化为最小化成本。第三个选项是使负载动态跟踪生成的瞬态。这与我们过去120年的电网使用的情况完全相反，这一代总是始终追踪负载。最有可能的是，将需要所有三种选择的组合。关键将是找到最大限度地减少社会成本的组合，同时实现了我们预期的新电力系统的可靠性和环境效益。
无论采用何种方法，瞬态的存在都需要快速而明智的行动，以尽可能低的集成成本进行平衡。由电力电子、通信、计算和控制系统组成的信息基础设施的覆盖和无处不在的使用将是特斯拉-爱迪生电网现代化的显著特点之一。但它也需要新的批发市场结构和定价机制，以使这些平衡资产得到利用和财务补偿。大量零边际成本能源(风能和太阳能)和储能的存在，违反了构成当前批发市场结构的关键假设。引进新市场[13]能源需求方面的综合资源已经在进行中，我们很可能在未来看到更多。最高法院最近的决定[14]还提供了对这种需求响应计划的急需支持。
分布式能源资源
如果以前的问题声音挑战，这里就是一个偶然的问题。随着成本降低，创新融资和有利的客户体验，消费者从经济和环境观点越来越有吸引力，在屋顶上安装太阳能光伏（PV）面板，并拥有或租赁电动车（EVS）。消费者还在购买和集成智能恒温器，可在其房屋中控制加热和冷却。这些新能源服务的使用是由消费者选择驱动的，有时有利于政府激励措施。注意的关键点是这些设备位于仪表后面。它们也被联网到各自的私有云数据中心（例如，巢穴和霍尔韦尔为智能恒温器，日产和EVS的Tesla等），其中包括消费者偏好，计划和活动，并记录。云连接允许以自动化方式远程监控和控制设备。私有云还可以汇总仪表后面这些设备的装载或产生集合，以销售批发市场的有价值的平衡服务，以换取收入流。
这是挑战。尽管仪表后面的EVS，PV和恒温器产生或消耗大量功率，但该实用程序在很大程度上是它们的存在和/或活动，因为效用的域在仪表处停止。然而，由于房屋与效用电线绑定，因此仪表后面的这些设备打开和关闭可以推动或绘制大量电源。如果没有任何内容，这种动力可能会导致效用线上的多个房屋的可靠性问题。这些问题有工程解决方案，但实用程序通常不会激励使用该技术。销售仪表背后的设备和服务的私营公司不会在公用事业线上做任何事情。这是一种力量斗争，两者都在字面和比喻。
不幸的是，今天可用的仪表的唯一接合机制是用于电表后面的发电的“净能量计量（NEM）”，这是一种相当钝的仪器。Some versions of NEM require the utility to buy the electricity generated by the home at the utility’s retail price, which is attractive to the consumer and companies behind the meter but heavily contested by the utilities, since they could have purchased the same at a cheaper rate from the wholesale market through bilateral contracts or via self-generation. And, consumer advocates see such pricing of NEM as providing significant subsidies that are paid for by “non-participating” consumers, often low-income. Many utilities, not all, are trying to block and tackle using a variety of means, including political ones, to increase the costs for rooftop PV or setting a limit on penetration within a service area. If this is an issue now, the situation will get aggravated further in the future with the increasing use of energy devices and services behind the meter. Unfortunately, innovation in the consumer energy space will likely get caught in the crossfire. If this seems confusing and convoluted, let us reassure the reader – it is indeed so. We desperately need a new policy framework that is simple, transparent and fair to both sides of the meter.
新的机遇
传统的实用程序监管框架中缺席的是，如果仪表背后的设备可以提供实用性需求的服务，则可以使用多种机会来避免对实用程序的成本。例如，太阳能或电池逆变器可以在公用事业价值观上容易地用于电压控制。这是今天尚未实施的，因为该实用程序没有机制和拥有/操作变频器以有意义的方式进行操作的机制。展望未来，人们可以设想一个场景，其中可以有多个由公用事业线连接的多个房屋仪表后面的各种设备。例如，如果一个屋顶上的PV具有过多的功率，则可以在同一实用线上略微增加多个EVS或热水器的充电率。如果仪表后面的设备的消耗或发电时间表可以通过私有云共享，该实用程序可以规划和运营其资产，从而可以更明智地更加明智地运营，从而降低到消费者的成本，最终必须支付该效用费用通过提高利率来投资。目前由公用事业佣金监管的零售率结构（分层或使用时间）和NEM不充分，因为它们不是旨在识别此值。
我们需要的是透明机制，在一方面的公用事业和私营公司（EVS，PVS，恒温器等）之间的公用事业之间的透明机制。一种方法可以是形成分配系统运营商（DSO），其被一些州考虑。我们也应该探索其他选择。无论我们所谓的如何，订婚机制必须看看能量和计算的技术趋势。它应该识别仪表中提供的服务，尊重网格限制和重估成本，真实和避免。它将允许估值和定价这些服务，基于服务的实体之间的金融交易。它还将涉及尊重私营企业专有性和消费者隐私的数据共享协议，但允许共享足够的信息，以便可以向消费者提供能源服务和米的实体之间。最后，它还将定义这些私有云实体和公用事业公司如何与ISOS / RTOS和其他网格运营商互动，以便在批发市场中提供辅助服务的行为并不能破坏分配网格或忽略消费者偏好。
值得注意的是，由ISOS / RTOS运营的批发市场的接合机制是透明的，并且理解。它们涉及多个涉及负载，生成或两者的玩家。定价机制不仅考虑燃料成本，还考虑传输线和应急计划的拥堵。没有理由在分配水平的接触不能以与仪表上的各种服务和消费者相似的方式框架。虽然接近的框架大致如上概述，但实际机制可以通过多种可行的选择来制定 - 例如，基于市场的定价与各种服务的固定定价;应用程序接口（API）用于各种服务的数据共享。每个此类选项都需要深入和客观分析，以了解建筑和利弊，以及成本和福利。
鉴于此问题的重要性在为消费者提供新的清洁能源服务的同时为脱碳脱碳，现在是生态系统的时间，并识别和分析这些选项。
致谢：作者要感谢Dian Grueneich，Stanford大学的斯蒂芬Comello和Michael Wara的意见和建议。10博官网10bet bwin
［1]每千瓦时约5-6美分。
[2]十年前大约50％，今天约为25-30％。
[3]追随工作的工作能源部长咨询委员会核能未来工作小组．
[4]虽然来自水力发电厂的电力廉价（每千瓦时3-4美分）并且已经存在于几十年，地理位置上是有限的。尽管如此，正在探索新的水力发电设备，允许和建造。
[5]电力购买协议已签署为每千瓦时2-3美分，其中包括每千瓦时23美分的联邦生产税收抵免
[6]电力购买协议已签署为每千瓦时4美分，其中包括联邦投资税额为30％。
[7]加州参议院第350号法案, 2015年10月。与许多政府一样，加州在其可再生能源投资组合标准(RPS)的定义中，只将可再生能源纳入公用事业的电表。因此，我们在下面讨论分布式能源时，从客户的角度来解决屋顶太阳能。
［８］生物质、现有的水力发电和地热能也将发挥重要作用。
［9］这相当于在一小时内打开或关闭少量核电站。
[10]这是中国在超高压技术上走在世界前列的做法。
