سياسة الشبكة الذكية في الولايات المتحدة

يُقدّم الباب الثالث عشر من قانون استقلال الطاقة وأمنها لعام 2007 شرحًا وافيًا لتقنية الشبكة الذكية وإمكانية تطبيقها في الولايات المتحدة. وينص هذا الجزء من القانون على موقف الحكومة الأمريكية الداعم لتحديث نظام نقل وتوزيع الكهرباء في البلاد، بهدف الحفاظ على بنية تحتية موثوقة وآمنة للكهرباء قادرة على تلبية الطلب المتزايد مستقبلًا، فضلًا عن تحقيق العديد من السمات المميزة للشبكة الذكية. ^{[ 14 ]} تشمل هذه السمات العدادات الذكية، واستخدام أنظمة التحكم الرقمية لتحسين كفاءة الشبكة وموثوقيتها وأمنها، ونشر التقنيات الذكية، وغيرها من التطورات الرئيسية التي من شأنها تعزيز شبكة الكهرباء الأمريكية.

وفقًا للمادة 1302 من الباب الثالث عشر، تُقدَّم تقارير إلى الكونغرس بعد عام من سنّ القانون، ثم كل عامين بعد ذلك، لتوضيح "حالة نشر الشبكات الذكية على مستوى البلاد، فضلًا عن أي عوائق تنظيمية أو حكومية تحول دون استمرار نشرها". ^{[ 14 ]} وستساعد فرقة العمل المعنية بالشبكات الذكية، المنشأة بموجب المادة 1303، في هذا الشأن، وستُقدِّم معلومات عن الوضع الراهن وآفاق الشبكة الذكية، بما في ذلك "معلومات عن انتشار التكنولوجيا، وقدرات شبكة الاتصالات، والتكاليف، والعقبات". ^{[ 14 ]} ويمكن لفرقة العمل هذه تقديم توصيات بشأن السياسات أو الإجراءات التي تتخذها الولايات والحكومة الفيدرالية لتسهيل الانتقال إلى الشبكة الذكية.

ينص البند 1303 (أب) من الباب الثالث عشر على إنشاء فريق عمل ولجنة استشارية معنية بالشبكة الذكية. يهدف فريق العمل إلى إجراء البحوث والتطوير في مجال الشبكة الذكية، ووضع المعايير والبروتوكولات ذات الصلة، وتحديد العلاقة بين تقنيات وممارسات الشبكة الذكية واللوائح التنظيمية الحالية لشركات الكهرباء، بالإضافة إلى دراسة تطوير البنية التحتية للشبكة الذكية. ^{[ 14 ]} ويهدف فريق العمل إلى التعاون مع اللجنة الاستشارية للشبكة الذكية، التي تُعنى بتقديم المشورة لصناع السياسات بشأن تطوير تقنيات الشبكة الذكية وتقدم الدولة في تبني هذه التقنيات والانتقال إليها. ^{[ 14 ]} وينص البند 1302 من الباب الثالث عشر على إعداد تقرير نصف سنوي عن نظام الشبكة الذكية من قِبل وزير الطاقة وفريق عمل الشبكة الذكية، بمساهمة من اللجنة الاستشارية للشبكة الذكية، لإطلاع الكونغرس على حالة نشر الشبكة الذكية في جميع أنحاء البلاد، بالإضافة إلى "أي عوائق تنظيمية أو حكومية أمام استمرار نشرها". ^{[ 14 ]} ويتناول التقرير الوضع الراهن وتوقعات تطوير وتنفيذ الشبكة الذكية.

ينص البند 1304(أ) أيضًا على تنفيذ برنامج لتطوير تكنولوجيا المعلومات الرقمية لشبكة الطاقة، مثل تطوير تقنيات متطورة لتحديد تخفيضات ذروة الأحمال وتوفير الطاقة من خلال العدادات الذكية ومكونات الشبكة الذكية الأخرى. تشمل مسؤوليات هذا البرنامج أيضًا إنشاء خوارزميات لاستخدامها في تطبيقات برامج نظام نقل الطاقة الكهربائية، ودراسة إمكانية وصول شركات الكهرباء إلى الطاقة المخزنة في المركبات البديلة لتلبية أحمال ذروة الطلب. كما أُنشئت مبادرة تجريبية إقليمية للشبكة الذكية بموجب البند 1304(ب) من الباب الثالث عشر من قانون استقلال الطاقة وأمنها، وتتألف من مشاريع تجريبية تهدف إلى تطوير تقنيات متقدمة في شبكة الطاقة. تشمل أهداف هذه المبادرة إظهار الفوائد المحتملة للاستثمار في الشبكات المتقدمة وتسهيل الانتقال من نظام الشبكة الحالي إلى الشبكة الذكية. سيتم تنفيذ هذه الأهداف وغيرها من خلال عروض توضيحية في مناطق مختلفة للتحكم في الكهرباء.

ينصّ البند 1305(ae) من الباب الثالث عشر على إطار عمل قابلية التشغيل البيني للشبكة الذكية، والذي يهدف إلى تطوير بروتوكولات ومعايير لإدارة المعلومات بما يُمكّن أجهزة وأنظمة الشبكة الذكية من العمل بشكل متكامل ضمن الشبكة الكهربائية القائمة. ويتمثل الهدف الرئيسي لهذا الإطار في "مواءمة السياسات وأساليب العمل والتكنولوجيا بطريقة تُمكّن جميع موارد الكهرباء، بما في ذلك موارد جانب الطلب، من المساهمة في شبكة كهربائية فعّالة وموثوقة". ^{[ 14 ]}

تنص المادة 1306(أ) على إنشاء صندوق تمويل اتحادي مُطابق لتكاليف الاستثمار في الشبكات الذكية، حيث يُسدد برنامج المنح 20% من تكاليف الاستثمارات المؤهلة في الشبكات الذكية. ^{[ 14 ]} تشمل الاستثمارات المؤهلة المنصوص عليها في المادة 1306(ب) بعض الأجهزة المنزلية، ومعدات متخصصة تستخدم الكهرباء مثل المحركات ووحدات التحكم، وأجهزة القياس، ومعدات النقل والتوزيع. كما يُعتبر برنامج الحاسوب الذي يُمكّن الأجهزة من أداء وظائف الشبكة الذكية من الاستثمارات المؤهلة، بالإضافة إلى المركبات الهجينة.

تنص المادة 1307 على أنه يتعين على شركات الكهرباء في كل ولاية على حدة دراسة الاستثمار في نظام شبكة ذكية مؤهلة وتقديم تقرير بذلك إلى الولاية، وذلك بناءً على مجموعة متنوعة من العوامل الاقتصادية والاجتماعية والتكنولوجية. وتشمل هذه العوامل، المذكورة في المادة 1307(أ)(16)(أ)، التكاليف الإجمالية وفعالية التكلفة، و"تحسين الموثوقية والأمان وأداء النظام والفائدة المجتمعية". ^{[ 14 ]} كما تسمح المادة 1307(أ)(16)(ب) لشركات الكهرباء في الولايات باسترداد أي نفقات رأسمالية أو تشغيلية أو غيرها من التكاليف التي تتكبدها الشركة فيما يتعلق بنشر الشبكة الذكية، من المستهلكين. ويحق لمشتري الكهرباء أيضًا الوصول المباشر إلى المعلومات من مزود الكهرباء الخاص بهم حول الشبكة الذكية، مثل الأسعار والاستهلاك والفترات الزمنية والتوقعات ومصادر توليد الطاقة. كما يُسمح للمشترين بالوصول إلى معلومات الطاقة الخاصة بهم عبر الإنترنت أو غيرها من الوسائل الممنوحة بموجب المادة 1307(أ)(17)(ب).

يتضمن هذا الجزء من التشريع دراساتٍ حول تأثير قوانين الأسلاك الخاصة على تطوير محطات توليد الطاقة والحرارة المشتركة، بالإضافة إلى دراسةٍ حول خصائص أمن أنظمة الشبكات الذكية. ويُشترط إجراء دراسةٍ للقوانين واللوائح التي تُنظّم مواقع أسلاك توزيع الكهرباء المملوكة للقطاع الخاص على الطرق العامة وعبرها، وفقًا للمادة 1308(أ)(1). ويجب أن يتناول التقييم المطلوب أهداف القوانين و"تأثيرها على تطوير محطات توليد الطاقة والحرارة المشتركة ". ^{[ 14 ]} كما يجب أن تُحدّد الدراسة ما إذا كان لتغيير القوانين أي آثارٍ جوهرية على شركات الكهرباء وعملائها. وأخيرًا، يجب أن تُقيّم ما إذا كانت أسلاك توزيع الكهرباء المملوكة للقطاع الخاص ستؤدي إلى "مرافق مُكرّرة"، وما إذا كانت هذه المرافق ضرورية أو مرغوبة.

يشترط هذا البند تقديم تقرير إلى الكونغرس يتضمن "تقييمًا كميًا وتحديدًا للآثار الحالية والمحتملة لنشر أنظمة الشبكة الذكية على تحسين أمن البنية التحتية للكهرباء في البلاد وقدرتها التشغيلية" وفقًا للمادة 1309(أ). ^{[ 14 ]} وينبغي أن يتناول التقرير كيفية تحسين الشبكة الذكية أو تعطيلها لأمن شبكة الكهرباء الوطنية، وموثوقيتها، واستقرارها أثناء حالات الطوارئ، والمخاطر المحتملة التي قد يتعرض لها النظام.

في عام ٢٠٠٩، اختارت وزارة الطاقة الأمريكية تسعة مشاريع تجريبية لعرض تقنيات الشبكات الذكية المختلفة ضمن برنامج تكامل الأنظمة الموزعة. ومن المتوقع أن يُسهم كل مشروع في خفض ذروة الأحمال بنسبة ١٥٪. وتتوزع هذه المشاريع في هاواي، وكاليفورنيا، ونيفادا، ويوتا، وكولورادو، وإلينوي، وفرجينيا الغربية، ونيويورك. وتختلف التقنيات التي يتم اختبارها في كل مشروع اختلافًا كبيرًا بناءً على الموارد المتاحة في المنطقة. فعلى سبيل المثال، في لاس فيغاس، نيفادا، حيث يرتفع الطلب على الطاقة السكنية نظرًا لمناخها الصحراوي، يهدف مشروع "المنزل الهجين" التابع لجامعة نيفادا، لاس فيغاس، إلى خفض ذروة الطلب على الطاقة السكنية من خلال تطوير أنظمة الخلايا الكهروضوئية وتخزين الطاقة مع عدادات متطورة للاستجابة الآلية للطلب. أما في إلينوي، فيهدف مشروع "النموذج الأولي للطاقة المثالية التي لا تفشل أبدًا" التابع لمعهد إلينوي للتكنولوجيا إلى دمج العدادات المتطورة وأنظمة التحكم في الطاقة ووحدات التحكم في الاستجابة للطلب لإنشاء شبكة توزيع أكثر قوة تُقلل من ذروة الأحمال وتُخفف من مخاطر انقطاع التيار الكهربائي. تُعدّ هذه المشاريع التجريبية فرصاً بحثية مهمة لتطوير التكنولوجيا الجديدة ولتسليط الضوء على المخاوف المتعلقة بالسياسات واللوائح التي يجب معالجتها. ^{[ 18 ]}

إضافةً إلى تمويل البحوث والبرامج التجريبية، تتولى وزارة الطاقة الأمريكية مهمة رصد تطور الشبكات الذكية وتقديم تقارير دورية إلى الكونغرس كل عامين. وفي تقريرها الأول عام ٢٠٠٩، حددت الوزارة ٢٠ معيارًا لتقييم وقياس مدى انتشار الشبكات الذكية الحالية. وخلص التقرير إلى أن التقدم في السياسات واللوائح التنظيمية لا يزال في مراحله الأولى، ولكنه يشهد نموًا بوتيرة معتدلة. كما أكد التقرير على ضرورة التركيز على السياسات واللوائح التنظيمية لتمكين تطوير منتجات وخدمات وأسواق جديدة للشبكات الذكية. ^{[ ١٩ ]}

تتطلب مسؤوليات واختصاصات لجنة تنظيم الطاقة الفيدرالية (FERC) الأساسية تحديد أسعار وشروط نقل وبيع الكهرباء بالجملة بين الولايات. وبموجب قانون استقلال الطاقة وأمنها (EISA)، مُنحت اللجنة صلاحية وضع المعايير، ولكن لم يُلزمها القانون أو يمنحها صلاحية جعلها إلزامية. ولذلك، انصبّت جهودها على جمع المعلومات والملاحظات من الجهات المعنية، مثل الرابطة الوطنية لمفوضي المرافق التنظيمية، ومساعدة المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) في وضع معايير ذات صلة باختصاصات اللجنة. وحددت اللجنة قضيتين رئيسيتين في مجال السياسات العامة، وهما أمن النظام والتواصل بين الأنظمة. إضافةً إلى ذلك، حددت اللجنة ستة مجالات وظيفية يجب إعطاؤها الأولوية، وهي: الوعي الظرفي واسع النطاق، والاستجابة للطلب، وتخزين الطاقة الكهربائية، والمركبات الكهربائية، والعدادات الذكية، وأتمتة نظام التوزيع. ^{[ 20 ]}

في يناير 2010، نشر المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) إطار العمل وخارطة الطريق لمعايير قابلية التشغيل البيني للشبكات الذكية، الإصدار 1.0. حدد المنشور 75 معيارًا تغطي مجالات متنوعة من الاتصالات والإنترنت وصناعة الطاقة، قابلة للتطبيق على الشبكات الذكية. بالإضافة إلى ذلك، حدد 16 مجالًا ذا أولوية ضرورية لمعالجة الثغرات في السياسات واللوائح. كما شكّل المعهد لجنة قابلية التشغيل البيني للشبكات الذكية، تضم 22 جهة معنية، لتقديم مدخلات مستمرة حول اللوائح قيد التطوير. ستلعب هذه اللجنة دورًا رئيسيًا في الإصدار الثاني من المعايير، الذي بدأ العمل عليه في أكتوبر 2010. وفي مرحلة مستقبلية تتوافق تمامًا مع المهمة الأساسية للمعهد وتكليفه بموجب قانون استقلال الطاقة وأمنها لعام 2007، ستعمل منصة الاختبار المتكاملة أيضًا كمورد دائم ومستمر لقطاع صناعة الطاقة الكهربائية للتحقق من صحة معايير الشبكات الذكية وتطوير قياسات متقدمة للشبكات الذكية، بناءً على تطور الشبكة. ستنفذ منصة الاختبار اتصال الشبكة عبر بروتوكول الشبكة المصغرة المنزلية وبروتوكول بيانات شبكة أتمتة المباني والتحكم (BACnet). ستتضمن منصة الاختبار ما يقرب من 15 من موظفي المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا الذين يعملون بالفعل على مواضيع ذات صلة مع مكتب برنامج الشبكة الذكية والأنظمة السيبرانية الفيزيائية، والذين يشاركون في أنشطة لجنة قابلية التشغيل البيني للشبكة الذكية 2.0، Inc. ^{[ 21 ].}

على مستوى الولايات، سنّت عدة ولايات تشريعات لتسهيل تطوير الشبكات الذكية. ينص مشروع قانون مجلس شيوخ كاليفورنيا رقم 17 على إلزام لجنة المرافق العامة في كاليفورنيا (California PUC) بوضع خطة لنشر الشبكة الذكية بحلول 1 يوليو 2001، كما يُلزم شركات الكهرباء بتقديم خطة مماثلة إلى اللجنة بحلول 1 يونيو 2011. ويشترط القانون اعتماد معايير في كاليفورنيا تتوافق مع معايير المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST)، ومجلس هندسة الشبكات الذكية (Gridwise Architecture Council)، والجمعية الدولية لمهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE)، ومنظمة التعاون في موثوقية الكهرباء في أمريكا الشمالية (NAMA)، ولجنة تنظيم الطاقة الفيدرالية (FERC). وفي حال إخفاق شركات المرافق في الالتزام بهذه المعايير أو تقديم خطة لتحقيقها بحلول الموعد النهائي في 1 يونيو، ستتعرض لغرامات بملايين الدولارات.في ولاية إلينوي، يُلزم قانون وكالة الطاقة في إلينوي (مشروع قانون مجلس الشيوخ رقم 1592) شركات الكهرباء بخفض ذروة الأحمال بنسبة 0.1% سنويًا لمدة عشر سنوات. ورغم أن هذا القانون لا يُلزم صراحةً بتطوير الشبكات الذكية، إلا أنه دفع العديد من شركات الكهرباء في الولاية إلى الاستثمار فيها، بما في ذلك نشر مئات الآلاف من العدادات الذكية. وقد تم تطبيق سياسة مماثلة في ولاية ماريلاند. فبموجب قانون كفاءة الطاقة في ماريلاند (EmPOWER Maryland Energy Efficiency Act) لعام 2008 (مشروع قانون مجلس الشيوخ رقم 205)، يتعين على شركات الكهرباء خفض ذروة الطلب بنسبة 15% بحلول عام 2015. ويكلف القانون لجنة الخدمات العامة في ماريلاند بتحديد فعالية تكنولوجيا الشبكات الذكية، ويمنحها صلاحية إلزام شركات الكهرباء بنشرها. أما في ولاية كولورادو، فتُعتبر مدينة بولدر نموذجًا لدراسة تكنولوجيا الشبكات الذكية. ونظرًا لأن أمن المعلومات المنقولة عبر الشبكة يُمثل مصدر قلق رئيسي للهيئة التشريعية في الولاية، فإن نتائج بولدر ستلعب دورًا هامًا في وضع السياسات لبقية الولاية. ^{[ 22 ]}