智慧電網發展與機會

智慧電網是以現代ICT技術導入電力系統，利用更有效率的方式管理能源，達到節能目的。2009 年美國政府將智慧電網納入振興景氣方案，並規劃110 億美元於電力基礎建設更新；大陸政府亦預計在10年內打造現代化電力傳輸系統；歐洲與日本更把目標設定為2020 年智慧電錶普及率達80%。

智慧電網在供電時，則可依不同時段的實際需求用量加以調節分配，因而達到節能減碳的效果；即在電力傳輸之際，也透過「資訊流」讓所有用戶的用電狀況，透過配有「智慧電錶」的電網，及時回報給用戶及電力公司，使其精確了解實際需求，俾透過從發電到輸電到配電整個電力系統之彈性調節，有效達成供需之間的平衡。

從以上的描述，可以了解智慧電網就是數位化的電網。數位化後的電網可以從電網中擷取更精準的用電資訊，從而改變使用電力之習慣。使用者可以知道每天不同時間之使用量與相應之電費支出。為了降低電費支出，在離峰時間才使用高耗能的電器。透過智慧電網與分時電價的搭配，用戶可以自行進行『負載移轉』，降低用電尖峰和離峰之差異，讓供電端之備載容量減少，發電成本可以降低，電費跟著下降，用戶也因而受惠。這更代表了電網從過去電廠「被動」地提升「供給」以應付增加之用電需求，轉變成對消費「需求」之「主動」管理。

兼具有自動管理與控制能力的智慧電網運用各種感測器與智慧型儀表，蒐集從供電到用電所有電力網路上的資訊，再透過網路和軟體系統分析處理電力供需之資料，並根據此資料達到用電之最佳配置、降低電力鋪設成本、提高電力可靠性與提高用電效率等四大目標。

貳、智慧電網涵蓋的領域

一般的智慧電網包含下列之層面；AMI（先進讀表基礎建設）、AMR（自動讀表系統）、EMS（管理系統）以及電力品質控管之多元型態之資源管理。目前各國主要投入方向為AMI，好處在於方便電錶管理，隨時計算電費；用戶停限電等問題能迅速獲得改善。另外這些智慧設施之建置也吻合當前「雲端運算」之發展，相關ICT 之軟、硬體皆可能納入雲端運算之架構，以一體監控用電資訊流，並加以管制調配。

智慧電網誕生後，許多輸出電力的插座，均可以連通網際網路（透過『可程式化邏輯控制單元』；PLC），藉由遠端控制電器之啟動/關閉，甚至可以把家裡太陽能板所產生的多餘用不到的電力，在尖峰時段回售給電力公司。這個特性使得智慧電網得以整合不同之綠色替代電力能源到整個電網中，包含太陽能，如風力、小型水力發電等。

智慧電網技術架構圖

資料來源：工研院

參、各國建置智慧電網之現況

由於各國紛紛投入智慧電網，相關設備亦帶來龐大的商機。Morgan Stanley 預估2010 年全球市場規模將達200 億美元，智慧電錶裝置數量可達1 億台，且持續高速成長。ABI research預估2013 年全球智慧電錶出貨量將超過2 億台，其中歐美比重最高，亞洲則是成長最迅速的區域。Morgan Stanley 預估全球智慧電網市值到2030 年將達1000 億美元。2010 年可謂是智慧電錶的元年。

美國對智慧電網之支持始自 2007 年通過之「能源自主與平衡法案」（Energy Independence and Security Act of 2007），其中編列一億美元以協助建立智慧電網之能力，指定美國國家標準局（NIST）協調相關之標準，並由聯邦能源管制署（FREC）負責其實際施行。另外美國在2009 年10 月底宣布將依據美國「復原與再投資法案」（Recovery and Reinvestment Act of 2009）斥資110 億美元推動電網現代化相關專案。美國總統歐巴馬將此基礎建設比擬為1950 年代時艾森豪推動的州際高速公路網之建設。

美國能源部初期將投資34 億美元於一百件相關專案。智慧電網除提升原有電網供電效率外，也可以整合再生能源及電動車，預估未來全美半數用戶使用智慧電網，每年可節省800億元的電能，相當於800 萬輛汽車所消耗之電能。美國德州Austin 市從2003 年即以無線網路大量取代傳統電錶，至今已有約五十萬之使用裝置服務近百萬家庭用戶與數萬商業用戶。

歐洲智慧電網之發展始自2005 年，源自歐洲科技平台（ETP）計畫之一部分，其目標為發展與推廣至2020 年以後之歐洲電網願景，提供彈性、綠色、經濟與可靠之電力供應。其實始自1950 年代，「超級智慧電網」更為歐盟長久來的願景，希望連結歐洲、中東與北非（EMEA）等地成為一個超級智慧電網。經過不同時期之發展與改進，歐盟並已更新其時程於2020 年前至少更新80%的電錶為智慧電錶，並與再生能源並聯（目標為20％電力來自再生能源），實現「智能化」能源整合，讓電力多元，調度更加靈活。

目前某些歐洲國家已規定新建築之住家用戶必須裝置智慧電錶；另有若干政府已承諾於十年內為住家與商業用戶全面改裝智慧電錶。義大利電力公司（ENEL）早在2005 年即啟動全世界最早，迄今也是最大的智慧電網 – Telegestore 專案，自己設計並製造電錶，整合不同之硬體系統，而且完全獨立開發特有的系統軟體。同時於2006 年將2700 萬個傳統電錶改裝成智慧電錶。英國則已決心實施能源量表，即整合性電錶與瓦斯表（全國約共約4700 萬個）之智慧化，並尋求顧問公司之協助找出最經濟之實施方式。預計於2020 年前，歐盟、美國與英國安裝智慧電錶之滲透率超過50％。

中國於2010 年初發表智慧電網發展規劃綱要，以及關鍵技術研究框架，做為發展之指導；其具體之十年規劃為在2020 年之前分三個階段實施，第一個階段為2009-2010 年，主要是研究和試點；第二個階段是2011-2015 年，智慧電網將大規模實施；第三階段是2016-2020 年，實現整體的完善和提升。

同時國家電網公司正在加緊制定智慧電網的技術標準，包括近200 多項標準，相關細節正在討論中。同時因為智慧電網的建設已經超越傳統電力領域，涉及到製造業、資訊電子與服務等領域，需要產業政策協調與財政支援，一旦啟動，諸多產業也均將受惠。從中國政府對此一新興技術之積極度，不難看出智慧電網在中國能源戰略之重要地位，近期更定調為未來十年預計每年平均投入三千億元人民幣，2011 年~2015 年的『全面建設階段』總投資金額更接近20 兆元人民幣。

中國國家電網公司則計畫三至五年內投入人民幣六百億元建設智能電網。在目前的五年計畫下，大陸已在建置一個廣域監測系統，並將於2012 年前計畫對三百萬瓦之發電廠與五十萬伏特以上之變電站全面實行相位測量感測器（PMU）之安裝。不過大陸由於東、西部電力供給與東部負載之不平衡，必須優先投資輸電系統，使得西電（如長江三峽之水力發電）可以東輸（東南沿海為主要之工商業所在區域），有如其另一重大建設之「南水北調」。

亞洲其他國家則以韓國最為積極，將於今年內完成相關立法，與明年新增測試城市，於2014 年完成主要七大城市之智慧電網，並於2017 年連結其他城市。其投資將創造一個高達五百億美元之市場與五十萬人之工作機會。由於有堅強之重工業與電機材料等基礎，韓國政府致力於發展一個與智慧電網相關之大產業，除供給自身之電力產業需要外，並有做為世界智慧電網設備產業領導國家之企圖心。

肆、我國廠商之機會

在主要發電設備部分，如中、大型發電機組等，以往我國廠商著墨甚少，相關之機會反而在於用電端之管理服務系統，例如中華電信與中鋼在能源管理服務（Energy Service Company, ESCO）之經驗，台塑集團在能源調度服務，新鼎與帆宣等在區域系統整合服務。

在輸、配電部份而言，則為電動開關與配電變壓器等產品之生產，包含如台達電、中興電工、華城、亞力、康舒等廠商均有供應實績。

至於台商的主要機會與強項在用戶端之設備，集中於智慧電錶與相關之網通設備。國內已有大同、中興電工、士電等廠商著手於相關電錶表頭與零件之製作，目前已供應台電需求為主；玖鼎則主要為國外客戶代工。至於相關之網通設備，延續我國廠商在終端資通設備上的優勢，如正文、訊舟、中磊、合勤等加入研發製造。不過相關之晶片組與感測控制元件，過去多為國外電力設備大廠主導，如今在晶片組有盛群、偉詮電等公司，在感測元件則有台達電、碩天、康舒、新巨、研華等廠商。

我國台電亦看好智慧電網之效益，已對此進行規劃，智慧型電錶基礎建設(AMI)主要由智慧型電錶(Smart Meter)、通訊系統、電錶資訊管理系統（MDMS, Meter Database Management System）所組成，除可取代人工抄表外，尚具有支援各種不同電價費率、提供用戶能源使用資訊並引導自發性節能、停復電管理、進行電錶設備資產管理等優點。

台電低壓AMI 時程表

資料來源：臺灣電力公司

台電預計在民國101 年優先完成佈建約2 萬3 千戶高壓用戶AMI，至於台電公司的低壓AMI 建置計畫，基於成本效益考量，將以佈建率50% (600 萬戶)為建置目標，並分成四階段佈建。其中98 年至99 年為第一階段，將建置300~500 戶電錶，進行通訊技術測試。100 年至101 年為第二階段，將建置1 萬戶電錶(大台北建置9500 戶，澎湖500 戶)，針對時間電價、需量反應及成本效益加強驗證評估，以為後續擴大推動之準據。102 年至104 年為第三階段，將建置100 萬戶電錶。105 年起為第四階段，將建置500 萬戶電錶。四階段合計佈建600 萬戶，剩餘之600 萬戶，台電公司將配合每年電錶汰換時程逐年更換。

伍、智慧電網發展架構與延伸產業

智慧電網在近年才受到產業界的關注，其所涉及的產業與技術相當廣泛，各國也因其電力系統與產業發展特性，各有不同方向與重點。事實上，在智慧電網概念被廣為流傳之前，各國早在2005 年以前便開始著手電力系統更新規畫，包含電力系統自動化、先進讀錶基礎建設(Advanced Metering Infrastructure，AMI)乃至於能源與通訊相關產業的衍生與應用，都屬於廣義智慧電網的範圍。

分析智慧電網從基礎建設建置到衍生出新商機的時程將超過10年，其商機可分成兩階段，第1階段為智慧電網基礎建設，而第2 階段為智慧電網基礎建設後所開啟的新產業與新服務。

依照電力系統的架構區分，電力從發電廠產生後經過升壓成高壓電，透過高壓電塔傳輸到各區變電站，各級變電站依照其層級降壓將電力傳輸至下級變電站或進入變電箱導入終端用戶。

因此可將電力基礎建設分成2大區塊，一是發電、輸電、變電等環節屬電力系統端，此區塊的重點在電力系統自動化，電力系統自動化將發電、輸電、變電環節透過網路串連，以自動化監控取代過去人工維護，是實現智慧電網的第1步；未來在用戶端透過先進讀錶基礎建設的布建，電力網將成為另一個獨立的通訊網路。

然而後續發展效益應為第2階段為智慧電網基礎建設後所開啟的新產業與新服務，電力端的機會來自於節能與新能源相關產業的興起，再生能源、電動車、大型儲能應用與新興能源服務都是在智慧電網架構下的產業，用戶端的機會來自於電網通訊建設完成後，所發展的新服務與新營運模式建立，預估第2 階段商機規模將遠超過第1 階段硬體建設投資。