美国能源部认为，电力产业是国家经济的战略性产业，它是国家经济系统中最大、最重要的资本扩张部门。这一产业的整个资产评估值高达8000亿美元，其中60%的投资在电厂，30%的投资在配电网设备，10%的投资在输电设备上。美国电力系统中有1310万美国用电客户，每个年度他们支付给电力公司的费用大约在2470亿美元，大约每度电7美分，其中包括区域管制费、发电成本和用户费用。
2020年，美国将有10000座电厂大约350GW的新发电装机容量快速建设起来，其热效率约为33%，不论是资本、股票或与生俱来的负荷中心发电厂的低效率等与1960年相比没有多大的突破，仍然是一种非循环的热力系统。
对于电力工业来说，发电商所进行的投资是长寿命周期投资，一般的折旧年限长达30年或更长。按照美国能源信息署公布的《2002世界能源展望》数据粗略显示，典型的联合循环将有5600个分布式电源系统投入，其热效率可以高达65%~90%，在2001年，这类分布式能源装置大约只占6%的比例。
所以，未来智能电网对我们的第一份挑战是一项庞大的承诺——关于电力系统技术的、电力市场交易的、电力公司财务的、人力资源的一份沉甸甸的承诺。面对如今的能源资源存量逐渐减少和气候变化，全世界无论如何都要立即行动起来，而其关键的战略目标是需要我们去独辟蹊径，继续走常规的老路是难以摆脱目前世界能源消耗和温室气体排放现状的。
2.3.1输电网投资与运营规模问题
在电力系统中，即便有足够的发电容量，瓶颈还是在于可靠性、效率和足够的传输需求对输电系统能力的压力。美国大约有15.7万英里的高压输电线(大于230kV电压等级)，自1995年到2002年计算，输电投资减少了25%，统观过去25年之内，年度投资逐渐衰退，所导致的结果是造成电网输电阻塞，消费者不能获得低成本的电力供应。由于电网的总线损较高，其中输电和配电的损失也都很高，而且需要电网来负担，线损从1970年的5%已经上升到2001年的9.5%，过重的利用程度和频繁的阻塞已经影响到跨州电网。除此之外，需要评估的停电成本和电能质量干扰成本，年度值已经高达2500万~18000万美元。对输电网进行投资是电力公司的职责之一，投资成本将通过使市场参加者受益或收取入网费得到回收。在加州，有独立系统调度员(Independent System Operator，ISO)负责协调输电网的投资和规划决策，美国联邦能源管制委员会(Federal Energy Regulation Conference，FERC)负责监管。
一般情况下，一个容载系统不能用一般化的设计思路去掌控它。美国的输电系统已经影响到了电力市场竞争性的发挥。对于这个单一的国家输电网来说，大量交易近年来持续增长。通过以下数据不难看出这一发展趋势，在腾里斯河谷的年度输电交易权威指数1996年底为20000，如今已经上涨25%，超过25000。即便是按照北美可靠性委员会的规划，输电运营商因为经济原因缩减交易的行为并保持可靠性，其指数也从1998年的300到2000年超过了1000，上涨了230%。这一系列数据说明了美国输电运营的规模在逐年增大，但是投资却在减少。
所以，通过智能电网的建设将解决如何利用信息和决策支持系统的建设和功能发挥，去保持电网电压的稳定和运营的高效率等问题。
2.3.2智能电网的主要功能定位在配电市场
智能电网的主要适用领域是配电市场。
在美国，配电网仍然由供电企业控制。配电网与输电网的区分是有原则的，整体上看，美国电网承载的电力交易分为跨州际和州内的电力交易两大类别，这之间的差异是联邦与州电网之间的差异，也是电力批发与零售之间的差异。联邦管制机构更加关注电力批发交易，美国的州管制机构负责监管配电企业，因为配电市场与零售电力消费关系更加密切。
通常联结输电和配电的传递过程是在变电站。美国的变电站通过不同的电压水平敏捷地将电能输送到低压配电系统，而且配电系统开始于变电站，结束于用户的计量电表。所以，发挥智能电网功能的区域主要是在配电环节。
2.3.3零售电力市场是智能电网的用武之地
超出电表表计范围的是消费者的内部用电系统，那是一些大量由电线、用电设施、用电装置——是采用一种包括计算机系统和终端运营直流电流的电子装置组合而成的用电市场，在国内被称之为“用电”，这既是零售市场的服务对象，也是电力需求侧管理的重要领域，对这些零售客户的电力负荷进行预测、定价、负荷响应、协调、移峰填谷、节电、分布式供电、应急处理等业务，都需要灵敏而高效的零售信息决策支持系统来完成。例如，在美国得州的零售电力市场中，由得州电力管理委员会(Electrical Reliability Council of Texas，ERCOT)负责管理，该市场于2002年开放。ERCOT是美国最大的电力信息控制中心，在运营电力零售市场的同时还负责调度拥有700多万家用户的电网。智能电网技术最初的形成也是出于安全的考虑。1982年，一场突如其来的寒流使电力系统调度员误以为系统容量会发生暂时的短缺而切断了小部分负荷，事故发生之后，ERCOT调查了这一事件，发现其实不必切断负荷，而应在区域内进行更好的协调，于是1983年得州建立了两个新的安全监控协调中心，接管了ERCOT的安全监测和协调功能，新的安全监测协调控制中心配备有计算机控制的安全信息管理系统，通过信息系统全面提高了电网运营的安全性和可靠性。
零售电力市场依靠配电系统来支撑。在提高电网的功效和智能化的同时，美国存在2000个跨州电力交易的局部利益者以及865个配电合作公用事业。因此，联邦或州政府从制度设计上对以下四点加以保障：
第一，反对拥有较重的配电经营业务；
第二，反对管制价格；
第三，反对收益率限制；
第四，反对作为股东拥有配电的公用事业。
配电商目前面对的最大挑战是如何改变消费者的用电习惯。增加信息技术、计算机、电子产品的使用以降低人们忍受停电、电压和频率不稳定之苦，同时激发配电网内部的发电电源和蓄能新装置供电的兴趣，保证内部互联的安全运营的分布系统。这在智能电网中被称之为智能用电。
可以预见，一种信息技术的宽通道进入电力市场，它将给配电运营带来革命性的变化。例如，通过表计和影响每一位消费者的停电行为，实时地通过配电运营商根据电力需求作出更好的电力供应的搭配，以推进电力资产的最优化、改进服务质量、降低成本，以便更完善地整合配电能源和配电系统的需求侧资源管理。智能电网可以让消费者实现、选择适合自己用电方式的解决方案，从而促进人们生活的方便性、舒适性和高质量。
在美国佛罗里达州开始实施一项新计划——迈阿密智能能源。它将成为全美和全球的城市节电的榜样。迈阿密智能能源项目将成为全美最广泛的智能电网项目。
该项目试验的核心任务是为迈阿密-戴德县的居民提供更多的用电选择，帮助他们节约电费。迈阿密-戴德县的居民和企业因此将得到超过100万只“智能电表”，这些电表将帮助佛罗里达电力和照明公司(FPL)的用户节约用电，同时，电表提供的自动反馈信息将为FPL公司更有效地管理输出电力发挥作用。
这些智能电表的管理信息系统将是一个开放的平台，各种节电方案可以在这个平台上选择、决策和应用，比如，它可以管理和控制空调和家电设备的用电。同时，该项目可以在短期内创造800至1000人的就业，加强佛罗里达州在全国环保实践的领先地位，也将在长远意义上应对佛罗里达州特别是南部沿海地区气候变化的挑战。
迈阿密智能能源项目是对城市、居民和社区的一种未来投资，它将刺激产生绿色工作，建立以清洁能源为基础的经济。这一项目也是对美国政府投资可再生能源目标、减少对外国石油的依赖和应对全球气候危机目标的支持，参与这一项目的大企业共同创造一种有效运用政府经济刺激计划的范例。
据介绍，在项目实施中，佛罗里达电力和照明公司(FPL)将负责项目的总体实施，推动智能电网技术的应用，该公司在佛州有450万电力用户，其中包括在迈阿密-戴德县的100万用户；美国通用电气(GE)公司将为项目提供主要设备，包括智能电表，并可能提供先进家电和智能电力控制系统；银春网络公司将提供开放的无线网络系统；思科公司将负责设计和实施迈阿密-戴德县电力传输网的智能平台，并为家庭提供能源管理信息和控制方案。
在本项目中，GE公司承诺不断开发和应用节能技术，为创造可持续能源的未来而努力。可以预言，“迈阿密智能能源”项目是一个优秀的范例，它将为人类揭示一个先进的、灵活和智能的电力系统如何帮助社会实现多种能源组合的远景并且为全球的城市树立可持续能源的榜样。
2.3.4智能电网如何实施电力需求侧管理
电力消费者的行为、需求、愿望和期望可以形成不同的时点、日、季节、年度的不同用电方式下的负荷形状，这些用电方式的典型结果是高度集中在尖峰负荷时期。电网最大负荷的尖峰用电时期意味着更多的电源供应与之相匹配，这里边包括配电、输电和发电的资产。
美国的电力负荷率大约为55%。说明这个系统的资产只有一半时间被利用。
从结果上讲，需要消费者从自身用电行为上去降低尖峰时期的用电，使电力系统的效率和经济性得到明显的改进。
通过信息和网络化的电力市场交易系统进行实时的价格和交易量信息发布，促进买卖双方讨价还价竞争机制的建立，实现降低尖峰负荷期的价格，增加需方的价格响应能力；其次，借助于信息技术改进负荷管理技术及其装置，如“智能”温控技术、负荷转移技术，电能储存、尖峰消除技术；又如通过配电网分布式发电装置、湿度控制等装置。
智能电网技术在电力需求侧管理领域的应用是广泛的，迈阿密智能能源项目中包括一系列提高电力输送效率和为消费者节约用电和电费的措施。
智能电网自动化和信息传输。新的智能电网与传统电网相比，更像一个互联网，它通过中央信息和控制系统连接智能电表、高效变压器、数字化变电所、发电厂和其他设备。该系统实时监测用电状况，识别并自动修复停电或派出人员检修，可整体提高用电效率和电厂的生产率。
智能电表。项目实施的第一阶段会在迈阿密-戴德县家庭安装100多万部智能电表，在未来5年，FPL公司会在佛罗里达州的400多万个家庭安装，这一扩展计划将会产生新的5亿美元投资。智能电表是一个多系统的交流平台，包括具有双向信息交流功能的读表器和一套操作管理系统和数据库。
用户可以通过上网方式，了解自己在某月、某日或者某个小时用了多少电，这样，用户就可以根据不同时段电费的高低，有效地调整家庭或单位的用电规模，从而节省电费。智能电表和网络还可以帮助用户管理家用电器的运转时间和方式。
可再生能源整合。一些本地大学和学校会安装太阳能、风能发电设备，通过蓄电池技术也可以储存太阳能电力，以供高峰时间使用。
即插式双燃料电动汽车(PHEV)。PFL公司将在迈阿密-戴德县投入使用300辆即插式双燃料电动车，并提供50个新的充电站。同时，还将有更多的PHEV在迈阿密-戴德大学、佛罗里达国际大学、迈阿密大学和迈阿密市投入使用。
消费者技术试用项目。政府将在迈阿密-戴德县的1000个家庭中进行新技术试验，以确定何种技术能够更好地达到节电效果和客户满意度。
2.4美国智能电网的运营
由谁来运营智能电网？是联邦能源管制委员会(Federal Energy Regulatory Commission，FERC)作为独立系统调度员(Independent System Operator，ISO)？
还是区域输电组织(Region Transmission Organization，RTO)？
智能电网管理者认为，智能电网的运营者应当是一个自然组合而成的利益集团，它能够通过对电力系统的合作式的控制和监督，使这一组织有能力充分地调节电力供应与需求。由于ISO拥有可以控制多个区域、多个电网甚至多个国家电网的电网调度职能，所以，运营智能电网的组织一定要能够代表智能电网的真实本质，它也可能是由多个ISO、RTO和多个国家组合而成的。它们相互共享智能化的配电网络和安全管理下的可再生能源及其最为经济的电力输送方式，通过“课程学习”的方式和方法，不断地总结自己在相关的建设、管理、流程和技术等方面的经验，并且直接应用到电网的短期和长期业务之中。
