1.2.1 美国
一个多世纪以来，美国的电力基础设施一直以高可靠性服务于社会需要，然而，目前它却面临着新的巨大挑战，这主要表现在以下三个方面。
（1）负荷增长。1988年到1998年，美国负荷需求增加了近30%；而电网传输能力仅增加了15%，这导致电网运行越来越逼近传输极限，也更易发生稳定性破坏事故。
（2）设施陈旧。美国能源部对美国和加拿大两国于2003年发生的“814”北美大停电事故原因进行了分析，发现陈旧老化的电力设施与信息技术、自动化技术脱节等是其主要因素之一。
（3）环境约束。美国仅拥有世界4%的人口，却排放了25%的温室气体。如今美国50%以上的电能来自于燃煤发电，它是造成温室气体排放的主要原因之一。
为解决上述问题，美国于21世纪初提出了智能电网的概念。迄今，美国的智能电网建设从理论研究到实践探索都积累了丰富的经验。
1.技术特点
美国将智能电网看做一种新的电网发展理念，通过利用数字技术来提高电力系统的可靠性、安全性和效率，利用信息技术来实现对电力系统运行、维护和规划方案的动态优化，并且对各类资源和服务进行了整合重组。该智能电网的范畴不仅涵盖配电和用电，还包括输电、运行、调度等方面。美国提出智能电网要具备以下七大特征，以引导发展方向。
1）自愈
通过安装的自动化监测装置，可以及时发现电网运行的异常情况，及时预测可能发生的故障；当故障发生时，可以在没有或少量人工干预下，快速隔离故障、自我恢复，从而避免大面积停电的发生，减少停电时间和经济损失。
2）互动
消费者可以在知情的情况下与电力系统互动，有能力选择最合适自己的供电方案；也可以向电力公司提出个性化的供电服务要求，以满足特殊需求。
3）兼容
可接入各种分布式电源，如太阳能、风能等可再生能源和电能储存设备。
4）高效
提高电网输送效率，提高能源利用率。
5）创新
鼓励并推动创新性的产品、服务和市场的发展。
6）优质
优质即电压、频率波动符合供电质量要求，谐波污染可以有效控制，从而满足数据中心、计算机、电子和自动化生产线等特殊行业对供电质量的严格需要，保障用户电能质量，并实现电能质量的差别定价。
7）安全
通过坚强的电网网架，提高电网应对物理攻击和网络攻击的能力，可靠处理系统故障。
2.发展进程
2001年，美国电力科学研究院（Electric Power Research Institute，EPRI）开始对智能电网进行系统研究，并将其称为“Intelligrid”，目的是创建一个将电力与通信、计算机控制系统集成起来的架构。此后，EPRI陆续公布了《智能电网用户指南与建议》、《智能电网功能需求》、《智能电网模型》及《智能电网技术分析》等一系列文档，并提出了公开的智能电网架构，为公用事业机构提供了参照。
2002年5月，美国能源部（Department of Energy，DOE）公开发布了《国家输电网研究》报告，提出了实现美国现代电网建设的51条建议。
2003年4月，美国能源部发布了《Grid2030》报告，指出要建设现代化电力系统，以确保经济安全，同时促进电力系统自身的安全运行。《Grid2030》首次从国家战略高度对美国电网的远景进行了全面、系统地规划和阐述。
2004年，美国能源部发布了《国家输电技术路线图》，提出通过5种途径实现《Grid 2030》愿景，包括设计“Grid 2030”体系结构，发展“关键”技术，加速市场接受度，加强电力市场运作，建立更强有力的公共和私营之间的合作关系。
2007年9月，美国能源部发布了《电力输送系统升级战略规划》，对高温超导、可视化和控制、可再生能源、储能和电力电子等技术领域提出了明确的时间表和预期目标。
2009年7月，美国能源部发布了《智能电网系统报告》，提出了美国智能电网的范畴、特征与指标体系，系统分析了美国智能电网的发展现状与面临的挑战。
2010年6月，美国能源部发布了《2010战略计划》，提出了推广智能电网技术、提高系统可靠性和可再生能源并网能力、提高电网安全性和抗灾能力、发展储能设施、提高系统输送能力5项重要战略行动。
2011年4月，美国电力科学研究院发布了《智能电网成本与收益评估报告》。该报告进一步提出了建设功能完备的智能电网所需投资水平的基本框架，并在此基础上阐述和分析了美国智能电网发展必须解决的问题及未来的发展趋势。
2011年7月，美国电气和电子工程师协会（Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE）发布的《IEEE2030 能源技术和信息技术与电力系统、终端应用及负荷的智能电网互操作性指南（草案）》（以下简称IEEE P2030）提出了智能电网标准和互通原则。IEEE P2030支持EISA（Extended Industry Standard Architecture，扩展工业标准结构）、NIST（National Institute of Standards and Technology，国家标准技术研究院）框架协调工作、IEC（International Electrotechnical Commission，国际电工委员会）的需求及其他智能电网应用。IEEE P2030致力于从系统层面理解和指导通信、电力系统和信息技术平台各个组件之间的互操作性。智能电网互操作性的演变如图1-1所示。
3.主要研究与实践活动
在标准制定方面，美国以NIST为主管单位开展了一系列工作。2010年1月，NIST发布了《NIST智能电网互操作标准框架和路线图》，确定了75项已经基本具备推广应用条件的标准内容（包括标准、规程及指导原则）；确定了15 个优先领域，这些领域的大部分标准已经在2010年年底编制完成；成立了智能电网互操作委员会（Smart Grid Interoperability Panel，SGIP），开展了智能电网的测试和认证体系的研究工作。这些都为智能电网的发展提供了有效的技术支撑。
图1-1 智能电网互操作性的演变
在应用方面，美国智能电网技术主要应用在智能电网平台、电网监控和管理、智能计量、需求侧响应、集成可再生能源、插电式混合动力汽车或纯电动汽车等方面。
在《Grid2030》和《国家输电技术路线图》的指导下，自2003年起，在美国能源部的牵头组织下，启动了GridWise和GridWorks研发项目，GridWise项目由美国能源部和电网智能化联盟（GridWise Alliance）主导，主要针对信息系统集成技术和数字技术等在电力系统中的应用；而GridWorks项目则主要关注包括电缆导线、变电站、保护系统和电力电子等领域在内的相关技术的产业化。
2008年8月，美国 科罗拉多州的波尔得（Boulder）完成了智能电网的第一期工程，成为全美第一个智能电网城市。波尔得的每户家庭都安装了智能电表，人们不仅可以直观地了解即时电价，从而错开用电量和电价的峰平谷阶段，还可以优先使用风电和太阳能等清洁能源。波尔得的变电站可以收集到每家每户的用电情况，一旦出现问题，可以重新配备电力。目前，美国政府已经在多个州开始设计智能电网，从2003年开始一直致力于智能电网研究的得克萨斯州首府奥斯汀市便已经开始试运行智能电网。