智慧電網的美夢與難關

「現在很多學校、公司都已導入節能系統，像教室冷氣隨課務系統運作，在上課的時候才有電；學校冷氣受大氣溫度控制，要達到一定標準才會啟動。」資策會ＭＩＣ資深產業分析師龔俊光說，這就是智慧電網概念的應用。
 

主要國家紛紛巨資投入

二○○九年十月，美國總統歐巴馬宣布斥資三十四億美元；中國則在「十一五規畫」及振興經濟方案中積極投入，金額估計超過人民幣三千億元；至於日本，同年二月通過的景氣對策法案中，確定將投入約一百一十一億美元。各主要國家不惜砸重金，有志一同瞄準智慧電網產業，這背後究竟有何吸引力？

簡單講，智慧電網就是積極使用資訊技術，解決供電者和用戶之間傳輸電力的各種問題；主要概念是將供電端到用戶端設備透過感測器連接，形成完整的用電網路，再針對其中資訊加以整合分析，以達到電力資源最佳配置。這樣不但能降低用電成本，也能提高用電效率。

換句話說，在智慧電網架構下，電表可雙向溝通。供電端可透過集中器，收集用戶端用電情況；電力公司不但能監控電力品質，還可配合工作流程及環境特性，以排程與遠端遙控方式達到節能目的。

例如，企業與電力公司簽約，當用電量超過契約所定標準時，電費就會立刻增加。企業為避免繳付較貴的電費，透過智慧電表提示，就能馬上改善用電狀況、降低用電量。

龔俊光解釋，目前一般所指的智慧電網系統，主要涵蓋四面向，包括ＡＭＩ（先進讀表基礎建設）、ＡＭＲ（自動讀表系統）、ＥＭＳ（能源管理系統）及電力品質控管等多元形態的資源管理。目前各主要國家積極投入的主要為ＡＭＩ，好處在方便電表管理、隨時計算電費，用戶停限電問題能盡速獲得改善。

以美國為例，智慧電網發展大致可分為三個階段：第一階段是○九年，各州政府計畫並著手發展；第二階段是二○一一年到二○年，家電設備能透過有線或無線方式遠距操作；第三階段是二○三○年，各種電器設備都能自行控制負荷量。

據美國電力研究所評估，到第三階段，全美用電量降幅可達到四％，換算下來，等於可節省二○四億美元的電費。
 

各國需求皆不相同

美國提倡智慧電網，是因為本身輸電網路脆弱。相較之下，日本的輸電網路健全，不像美國的感應器和網路控制功能較差，停電時復原須時較久。

東京電力公司指出，美國每年家戶平均停電時間是九十到一百分鐘，日本則是四分鐘，還不到美國的二十分之一。另外，東京電力一年的設備投資，有三到五成都用來投資輸電和配電網路，金額約六、七千億日圓；但美國小型電力公司多，又受到電力自由化影響，設備投資金額不會太高。

因此，日本智慧電網發展重點，在設法使像太陽能這種發電等不定時、不定量的能源，充分應用在電力上。例如，日本五月連續假期時工廠停工，電力需求減少，但若遇上大晴天，太陽能發電的電力供應量增加，供給遠超過需求時如何遠距調整，便是未來技術發展的重點。

大同公司能源事業處副總經理何明果指出，智慧電網範圍非常廣，各國都想做，但因為風土民情不同，每個國家努力的方向也不一樣。像美國的模式就很複雜，不但地大電網多，電力公司也多；中國政府則具壓倒性權力，情況單純許多，但仍有部分地區電力無法送達，所以標榜「堅強電網」，確保各地方都一定有電，且絕不中斷。

不過，電力相關產品畢竟與消費性電子不同，除了安全性要高，還要配合政策方向，最重要的是絕對不能「當機」。何明果說，資訊通訊產品容易當機，很多人的手機、電腦都有當機的經驗。但電力系統一旦當機，代價非同小可；除了造成像台積電這種世界級公司上億元損失外，嚴重一點還會鬧出人命，這也成為系統發展的門檻。

講得更直接一點，幾年前市場討論熱烈的「智慧家電」，也遇到同樣的問題。「原本電冰箱、洗衣機從沒有當機問題，交由電腦資訊處理後居然就當機了。」何明果說，就像家裡的電表鮮少更換，但電腦卻換過好幾台。把本來不會當機的東西，交給「容易當機」的電腦做資訊串聯，未來還有很多挑戰要克服。

系統規格整合是大問題

最大的問題，在目前智慧電表的標準不夠，百家爭鳴。電力公司要推動系統前，勢必要對此提出解決辦法，一旦投入大筆經費建置完成後，還要搭配電價機制等配套措施，才能真正發揮節能效應。

舉例來說，目前的電表主要功能在讀表，若要加入通訊功能，成為電子表，目前家庭所用的電表就必須全面換新。因為每一個電表都要經過檢定、不能拆裝，否則就違反度量衡法。

而現在廠商製造出來的智慧電表，規格各異。電力公司如何在採購法限制，及各廠商角力下制定出一套標準，是全面發展智慧電表的第一步。

再來，ＡＭＩ建置完成後，電價就有調漲必要；例如搭配時間電價概念，利用尖離峰時段價格差異吸引用戶，達到節約能源目的。最重要的是，電價的配套措施，要為用戶與電力公司兩方面製造雙贏，才是真正可行的方案。

大同公司台電業務處處長葉斯雄補充，再生能源要看天氣的臉色，供電狀況不穩定。在歐洲，德國還會向法國買電，這中間涉及到的問題更廣，包括交易流程、電力穩定度，及網路協定等技術問題。像台灣夏季沒有什麼風，風力發電不足，但又非常缺電，未來在智慧電網架構下，就有辦法可解決。

目前市場上對智慧電網概念期待很深，但就算電表換裝完成，電力公司要提供什麼服務，現在也還沒有定論。像訊號傳輸方式究竟該採ＲＦＩＤ（無線射頻辨識系統）或Zigbee（一種無線網路協定），也引起討論。

另外，中興電工專案經理林紳運指出，智慧電網技術門檻不是特別高，但整合問題大，非得政府出面搞定才行。就美國而言，電力公司不願釋出產電權，就是一大難題。
 

家計單位使用成本太高

龔俊光比喻，就像記帳本，透過智慧電表能提醒家庭用電量狀況，及用電需求等相關數據，用戶可輕鬆掌握每月電費額度。如果用電量太高或電費嚴重「超支」，智慧電表也能幫用戶找出原因，立即反映並調整用電模式，以達到節約目的。兩大軟體龍頭微軟及Google，就與系統整合商合作，開發電力分析軟體供客戶使用。

像近期微軟在美國就開發出一套免費軟體，只要使用者在網路上登記住家郵遞區號，並填寫住家建築形狀、坪數、房間數、電器及插座數量、家庭總人口數等資料，系統就能自動模擬算出每月家庭需要多少用電。輸入資料愈詳細，軟體做出來的用電需求分析就愈精準。

但就一般家庭而言，智慧電表最大意義在提醒用戶用電狀況，對節省電費幫助其實不大；尤其是如果政府不補助，民眾要自掏腰包，添購居家節能應用產品，像智慧插座、六至七吋顯示螢幕、溫度調節器，及資訊收集器等，整套設備買下來少說上萬元。但實際省下來的電費，卻可能只有幾十元，對用戶來說未必划算。

因此，目前智慧電表的應用仍以工業用途為主，像不少超商、學校、餐廳及醫院就導入節能管理系統；包括電力監控系統可針對特定區域，進行電力需量控制及時間控制。這樣下班時間一到，公司就開始分批斷電，讓工作分量較多、事情做不完的人擔心加班沒電可用，也會努力提高工作效率，一舉兩得。

拓墣產業研究報告指出，目前台灣現有電表超過一千萬具，一旦全面汰換，市場產值將超過二百億元。長期來看，對已取得台電認證的廠商，像大同、中興電，潛在商機龐大。但在此之前，還是得靠政府政策帶頭推動，克服各種挑戰，智慧電網產業才能築夢踏實。

全球主要國家推動計畫
加拿大
2010年前完成80萬台智慧電表裝設

美國
歐巴馬提出經濟振興計畫，將投資110億美元

英國
2017年前完成2500萬台智慧電表裝設

荷蘭
2013年前完成700萬台智慧電表裝設

瑞典
2009年展開500萬台智慧電表裝設計畫

義大利
2003年展開全面換裝，現已完成3100萬低壓用戶智慧電表

日本
規畫建置Ubiquitous Metering System

中國
十一五規畫，預計投入3000至5000億元人民幣

澳洲
換置智慧電表預計至2013年達100萬台

資料來源．資策會MIC