实现节能低碳愿景的智能电网
- DigiTimes企划
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随着经济的快速发展，台湾的电力消费比重逐年增加，根据经济部能源局统计，预计至2025年时，电力需求将占总能源消费需求之55.7%；然而，台湾传统能源的蕴藏量极为缺乏，进口比重达99%以上。为了确保台湾未来能源供应的安全性、避免能源供应短缺情况发生，以及减少对环境的冲击，除了持续追求全新、低污染之再生能源及替代燃料外，寻找更有效率的供电方式及管理技术，更是当务之急。
台湾电力来源主要为火力(包含燃油、燃煤和燃气)及核能，占总发电量之96.5%，加上部分的水力与再生能源，占总发电量之3.5%。由于发电厂与用户端距离遥远，必须藉助输变电系统提高电压、透过电力线输送、最终变压供给用户使用，过程常会造成大量的能量耗损。此外，由于都会区及工业区的负载集中、电力需求急速成长，但变电所寻址及兴建困难，时常遭遇民众抗争，集中式电源无法输送到电力需求端，造成地区性供电瓶颈。
更重要的是，由于线上离输电与大电网互连，往往让系统难以快速追踪负荷变化，故障问题容易透过电网扩散，进一步造成电力系统瘫痪，且庞大的电网和过于集中的发电厂，极易遭到攻击而造成国安问题。因此，为考虑国家安全及能源问题，导入分散式电源及提高电网效率，便成为我国的既定政策及发展方向。
此外，剧烈气候对电力供应的影响，也是与日俱增，如11月初的珊蒂飓风重创美国东部，导致纽约和纽泽西州部分地区超过10天不能正常供电，更让用电网络的问题再度受到重视，智能电网(Smart Grid)，也因此成为今日科技最重要的课题之一。
全球纷纷投入智能电网建置
2012年IEEE智能电网通讯国际会议主席、成功大学工科系教授庄哲男指出，智能电网是指将供电端到用电端的所有设备，透过传感器连接，形成绵密完整的用电网络，并对其中信息加以整合分析，以达到电力资源的最佳配置，借此降低成本、提升可靠性、提高用电效率；如果我们能有效的分散供电，就不怕天灾地变，美国因为遭受珊蒂飓风，造成纽约大停电，最主要是因为电线都被吹倒了，如果发展风能、太阳能，就不怕电线被吹倒的问题。
2009年十月，美国总统欧巴马宣布提拨34亿美元的预算在美国49个州建构智能电网，并协助1800万个家庭装设智能电表。此外包括大陆、日本、意大利、加拿大、澳大利亚等国也正积极推动智能电网的试行计划。美国政府大力推动的智能电网政策，已经成为业者眼中的新商机，目前市场预估智能电网20年内全球商机高达1830亿美元，台湾许多业者也已纷纷宣布跨入智能电网产品研发。
而在亚洲市场方面，中国大陆、日本及韩国智能电表和先进读表系统(AMI)市场渗透率也将大幅增长。如日本震后修正能源环境基本计划，以积极推动智能节能措施，已将智能电表、AMI、家用能源管理系统(HEMS)及大楼能源管理系统(BEMS)列入推动智能电网的需量反应(Demand Response)管理措施的指标；且为推动需量反应，2012年日本政府补助5,794亿日圆，针对家庭用户计划于5年内完成AMI建置达80%，至2020年将全面导入；至于企业用户则力推需给调整契约，计划于5年内AMI安装量达100%。
工研院产业经济与趋势研究中心(IEK)能源研究组产业分析师黄雅琪表示，分析，在日本311核灾后，为达能源供需安定，日本政府从无强制性转向积极推动安装AMI，甚至开放国际厂商竞标，显见有投入的急迫性。
至于中国大陆，今年则已将智能电网正式纳入十二五计划，中国国家电网则计划将在2020年前全数转换为智能电表，亦即至少有1亿个以上传统电表汰换的商机，估计投入人民币2,000亿元。韩国亦发布5年期智能电网计划，预定于2016年实现智能电表普及率达50%(约1,000万户)，以确保1,200百万瓦(MW)需求管理市场规模，提升电网可靠度10%。
值得注意的是，智能电网的建置过程，不仅有助于提升电力应用的价值，更可能因此形成新一波的产业发展趋势，如中国大陆厂商目前正致力与国际大厂展开策略结盟，以厚实技术能量，如中国西电和奇异(GE)成立战略联盟、Echelon及华立仪表集团合资成立公司等；另一方面，中国国家电网也藉由收购外商及与外商结盟模式，协助国内制造商掌握更多海外的订单，如中国国家电网收购西班牙ACS下属的七家巴西输电特许权公司100%的股权、购并葡萄牙国家能源网(REN)25%股权成为大股东、及与巴西国家电力调度中心(ONS)签署合作备忘录等。
面临挑战的电力系统与产业
根据「能源国家型科技计划－智能电网与读表主轴计划」报告指出，台湾电机产业市场对整体制造业之产值贡献率约2.1%，约新台币2251亿元。然而由于国内电机产业所需关键技术或零组件大部分自国外引进，在国际市场上，品质和成本难与国际大厂竞争。而加入WTO后，电机产品国产化政策将改变，因此需使国内技术升级或建立自主性技术。
我国信息电子产业的蓬勃发展，使得国内传统电机技术人才难觅，加上缺乏电力产业相关标准测试平台与研发平台皆为电力产业发展的障碍。根据美国智能能源中心(CES)的推估，全球整体电力基础建设市场于2005年约为810亿美元，其中约有一半是智能电网产品未来可发展的项目。如何将既有的信息电子产业利基扩大至电力产业，发展电力自动化与其它新兴电力产业与相关衍生服务型产业，将是智能电网乃至于整个电力产业发展的重要课题。
