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智慧型電網將撐起能源供需模式變革的新時代
 
智慧型電網(Smart Grid/Smart Electric Grid),這些年來是一個熱門的詞彙,不管是行政機關、學術論壇、政治人物或環保人士,談及能源議題,總是無法繞過這個名詞,它就如同近年來在各領域的「智慧型」事物一樣,象徵著當前的「智慧化」風潮和趨勢。
 
撰文:王奕超 分享到 Facebook
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美國未來學大師傑瑞米.里夫金(Jeremy Rifkin)更斷言它會是承載、推動「第三次工業革命」的基礎平台。本期我們特別造訪交通大學光電工程系,專訪了任教於該學術單位的台灣智慧型電網產業協會榮譽理事長紀國鐘教授,由他來向我們解說,什麼是智慧型電網?它有什麼重要性?以及會為台灣帶來什麼樣的變化?

改善傳統供電弊端的新型電網
「目前台灣就跟大部分的國家一樣,都是以傳統型電網作為供電系統,它就是一個中央集權式的架構,由大電廠統一供電。」詢問起什麼是智慧型電網,紀國鐘教授倒是先從現行的傳統型電網開始說明。紀國鐘舉台灣為例,即使除了台電的電廠,還存在著民間電廠或自用發電設備,但他們所發的電力,也必須先轉售給台電的電廠再統一供應出去。由於大電廠的分布不均,而用電密集區又未必是大電廠密集區,因此電力的供應往往需要長途運送,而長途運送又無可避免的會造成電力的損耗。以台灣來說,南部的電廠比北部多一些,然而用電量卻又是北部比較多,所以必須「南電北送」,但這樣的過程卻會白白損耗大約20%的電能。而所謂的智慧型電網正是一種能克服這些缺陷的新型電網。

所謂的智慧型電網,紀國鐘解釋,其實就是結合資通訊系統與分散式供電來源的輸電、配電網路,它可以利用基層設置的感測器收集各用戶端的用電資訊,然後將這些資訊傳送到管理端的電腦,利用電腦系統自動運算出最適當的電力配置。由於各用戶平時的用電情況都被系統充分掌握,因此電力將能獲得最佳的安排和運用,不至於浪費。而分散的電源供應,更能讓供電不再壟斷於大電廠之手,使得地區性、小規模的電廠或發電體能直接派上用場,也免去遠距離傳輸的無謂消耗。

由於具有上述優勢,智慧型電網近年來獲得各國重視,美國總統歐巴馬(Barack Obama)從2009年上任以來推動的振興經濟方案,就包含了智慧型電網的佈建計畫,另外像是中國也宣示在2020年前完成智慧型電網的佈建,韓國及日本則預計在2030年將智慧型電網普及全國。至於台灣,台灣電力公司這些年也有將傳統電網朝智慧化的方向轉型的規劃。

穩定綠能、市電併網供電的重要基石
對於近來頗熱門的、被視為永續發展之能源方向的再生能源發電設備運用來說,智慧型電網更是不可或缺的基礎建設,紀國鐘指出,因為再生能源發電的產出依靠的是陽光、風浪的強度,因此有其間歇性(Intermittency),也就是說並不穩定,當這種不穩定的供電來源的數量達到一定程度,又與電網併接時,其供電不穩,如果沒有即時的調配往往會衝擊到供電系統,造成骨牌性的跳電,而要做到靈活調配隨時都在變動的電力輸出,讓各地電能可以即時盈缺互補,也只有智慧型電網能達到。他舉丹麥北海電廠為例子,他說當地採用離岸式海上風力發電,供應附近城市60%的電力,用的就是智慧型電網。紀國鐘笑道,就是因為智慧型電網如此重要,2010年他才會跳出來、糾集相關廠商和學界成立協會,積極推動相關產業的發展。

電業自由化下的重要基礎建設
紀國鐘說,目前行政院已通過《電業法》的修正草案,這個會期將送交立法院審議,電廠與電網分離已被確定是未來電業的修正方向,原本囊括發電、輸電、配電的台電,預期將被拆分,未來除了電網部分維持公營,將開放發電市場與售電市場給民間業者經營,在這樣的電業架構下,公營電網的維運成本可從收自各電廠的「電力過路費」來負擔,而各電廠則致力於發電成本和發電品質的競爭,甚至一般家戶的餘電或自用發電設備所產出的電力也可以自由販售。紀國鐘認為,在這樣的自由市場競爭中,必將刺激各廠商創造出便宜、最有效率、高品質的發電方式。此外,由於多了售電業這個行業,未來電價將不會如同現今單一,勢必也會出現各式各樣的電力銷售的商業模式,提供用戶多元的選擇方案。他強調,智慧型電網正是支援這些電業改革的重要基礎建設,尤其是售電業更是需要智慧型電網的搭配才能讓他們所提供的多元電價方案充分被運用,帶來更好的社會效益。

電力可視化將改變用電習慣
紀國鐘進一步解釋,因為智慧型電網的基礎設施—智慧型/先進型電表系統(Advanced Metering Infrastructure,AMI),除了是一個可以將用電累計度數回傳給業者,省去抄表人力的雙向型設備外,還是一個可以透過明晰的介面讓用戶了解自己的電力消耗狀況,也能基於用電情況為用戶估算電價的智慧型系統,藉由這樣的系統,用戶就能輕易了解自己最適用電價方案,主動做出最有利自己的選擇,有別於過去用電數據都掌握在電業方,用戶只能被動接受業者所給的方案,達到業者與使用端雙贏之局。如果再搭配能源管理系統(Energy Management System, EMS),那電力的流向、每個電器設備所承載的電力將完全透明可視,使用戶更可以在電力管控上,制定出最佳的電力卸載方針,而不再像過去電力的使用充滿神秘,要節電往往不知從何節起。

電網轉型,從社區試驗開始
有鑑於智慧型電網之於能源,不管是政策面、管理面或產業發展上是如此的重要,紀國鐘說,公部門很早就有推動上的規劃,在10年前他擔任行政院能源政策與科技發展指導小組執行秘書的時候,就曾撥一筆金費給核能研究所,讓他們去蓋最早的智慧微電網試驗場,去試驗再生能源與市電的最佳搭配,以及台灣廠商的一些相關產品。而過去三年,國科會主持的「智慧電網與先進讀表主軸專案計畫」也在台電綜合研究所樹林所區建立一個成功的示範點,獲得不錯的風評。在經過這些前期的試驗後,現階段則開始將試驗場域拓展到實際的社區,不只是實驗電網實際運作的可行模式,更期望藉此扶植相關產業,透過這些社區讓台灣與智慧型電網產業相關的廠商能在這裡「練兵」、發展一些自己的標準。

紀國鐘笑說,由於電力供應影響人們生活甚巨,從傳統電網轉型成智慧型電網,不可能全面進行試驗,也不可能一次性全面汰換,因此只能從新發展的社區或人口不多的離島開始試辦。像澎湖地區,配合經濟部的「澎湖低碳島專案計畫」,已被規劃為「智慧電網示範場域」,目前已有廠商投入試驗。

值得期待的機會
雖然一切才剛起步,但是紀國鐘卻對於未來的前景抱持著樂觀。他指出,以前電業相關產業都是依賴台電,因此現在面對包括智慧型電網、電業自由化等未來的新模式,難免需要一番摸索,但是他認為當前台灣產業最具實力的電子業、資通訊產業的許多廠商都積極想要跨進來,可說是熱鬧非凡,因此智慧型電網產業的未來是值得期待的。

紀國鐘尤其特別看好作為智慧型電網基礎的AMI產業,在他看來這個產業已相當成熟,因為國內的AMI業者已建立從通訊模組到資料管理系統,完整的產業供應鏈,具參與國際競爭的能力。雖說,其在國內居家社區的市場目前接受度仍不高,甚至計畫推動建置的台電也基於對成效的疑慮,而暫緩計畫,但紀國鐘認為這都只是過渡時期的現象。他強調,現在只有一種電價,AMI自然是一種可有可無、沒什麼效益的存在,頂多能讓用戶了解用電情形,最大好處或許是用電資訊回傳可以節省台電抄表的人力。可是即便能呈現用電情形,對於用電人來說不一定是必要之需,即便用電資訊回傳可以節省抄表的人力,但是在人事成本還比設備建置成本低的情況下,台電自然比較傾向維持人力抄表。等到將來售電市場開放,多到令人眼花撩亂的電價選擇出現,並且自用的餘電還能販售,用戶就會有需要藉助AMI幫忙,估算自己最適切的用電方案,到時候因為用戶有需要,AMI也有了它能真正發揮的環境,AMI將不同於今日,而成為家家戶戶必備、索求的設備。當設備的產量大,以及科技的持續發展,AMI的成本也將會降低。

面對智慧型電網這個能源控管的新可能和產業發展的新機會,紀國鐘如此總結,政府最要緊的協助,當然就是廣闢試驗場域,糾集相關廠商及技術,加緊進行測試與整合,一方面摸索未來的維運模式,另一方面則培育本土產業經略世界市場的實力。當然,盡快修正過時、缺乏靈活性的電業法規,讓電業市場得以多元、開放也很重要。不過,紀國鐘也提醒,自由開放的市場環境雖然重要,但市場開放後,政府仍應該制定一些規範和配套來避免市場被少數財團壟斷,畢竟電力終究仍需保有某種程度的公共性。而這方面的規範,最終還有賴產、官、學的共同關心和研議。
 

 
   

 
 
 
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