智能化管理 让电力用在刀口上

前言：能源短缺造成全球电力吃紧，各地的电费节节高升，为解决此一问题，智能电网成为近年当红议题。智能电网颠覆传统电网单向、不透明的作法，让各类再生能源如太阳能、风能可以并网连结，而散居各处的用电设备也被纳入智能电网架构中，所有的用电信息将透明化、可视化，让电力管理更具智能。

内文：根据经济部能源局统计数据，工业部门的能源消耗量占整体消耗量的50%，是目前最主要的能源消耗单位，也是最需智能管理用电的产业。一般来说，厂区耗电设备种类繁多，其中以空调系统所占比重最高，约为整体耗电量50%~60%，因此，工厂节能应从用电量最大的设备，也就是空调系统开始，成效才会最显着。

精准控制空调  节能不只有一套

厂区空调系统大多根据最高使用量来设计，一般是设定在夏天外气温度最高、厂内工作人员最多、生产线产能最大的时候，但根据过往数据显示，一年365天里，很少有机会遇到这种最高标准的情况，甚至根本不会发生。

这也使得绝大多数冰水主机都在低负载的状态下运转，这种运转模式不只可能降低机器寿命，更会造成无谓的电力浪费；再加上每部主机的性能不一，运转时间愈久，性能差异愈大，电能浪费也就更多。尤其电子厂这种大型空调用户，其空调负荷冷冻吨数大都破万，主机数量多、容量又大，无谓的电力消耗也就更多，如果能做好节能控制，让冰水主机维持最佳运转效率，自然也就减少电力支出成本。

传统工厂是透过PLC进行空调控制，整合传感器及变频器进行控制，通常会使用的传感器有外气温度、外气含值、流量等三项。传感器将传感数值上传至PLC进行运算，再驱动变频器运作，由变频器去控制马达运转效率。由于PLC只单纯具备控制功能，必须整合人机界面，才能提供管理者浏览各项信息。

为提升空调控制系统的用电效率，必须整合PLC与HMI，以达节省系统空间与降低建置成本目标。另外就系统整合面来看，早期控制器、变频器、及马达三者间走硬件整合的模式，透过实体拉线让三者可以互相传递数据，如今随着网络技术成熟，三者倘若改走通讯整合模式，将能省去布线作业，惟前提条件是必须支持开放式通讯协定，而Micro Box具备支持以太网络通讯协定的特性，可以有效简化系统整合作业，比起传统PLC具备更高的扩充弹性。

空调控制器的种类相当多，在建筑自动化领域里，最常见的就是数码逻辑控制器(Digital Logic Controller；DDC)，不过DDC的控制精准度与整合能力不比嵌入式电脑或PLC。

导入空调节能控制系统  效益大幅提升

先就控制精准度来看，建筑空调系统当机并不会产生太严重的影响，最多只是造成大楼内工作者的抱怨及不舒服感受，但工厂空调系统当机就会影响生产进度，损失可能以新台币百万元或千万元为单位，所以工厂对于控制器的稳定性及精准度要求相当高，这是工厂采用PLC控制空调系统的第一个原因。

至于第二个原因则是考量到控制器的整合能力。工厂的驱动设备与控制系统未必是同一个厂牌，这意味着其所采用的通讯协定也都不同，而DDC通常都走封闭式通讯协定，不易整合不同厂牌的驱动设备，而嵌入式电脑整合能力较高，即便与驱动设备使用不同协定，也可以透过序列式通讯埠整合，达到空调节能控制目的。

工厂在导入空调节能控制系统后，将有三点效益：

1.降低用电量：平均而言，冰水系统用电量可以节省9.5%~28%，这得视各工厂情况而定，有些工厂原本就已经有节能措施，例如：定期保养冰水系统、加装变频器等，使用节能控制系统的效益就会比较不明显。

2.节省电费支出：用电度数下滑，最直接的影响就是节省电费支出。UPS大厂伊顿飞瑞曾比较过两个规模差异不大的厂房，在厂房面积、作业员数量、冰水主机数量、及产能都相近的情况下，导入节能空调控制系统前后的电费差异高达新台币800万元，当然这个数字也是因工厂而异，并没有绝对标准。

3.调整契约容量：以往企业总认为超约罚款是件不好的事情，所以在跟台电签订契约容量时，通常会设定在最高用量，但真正做法应该是设定在平约值。

虽然节能对企业、对社会都有帮助，但昂贵建置成本常会令企业里足不前，尤其经历金融风暴冲击后，企业对于投资的态度转趋于保守，连带让系统整合商在推动节能控制系统上变得较为辛苦。

因此采用ESCO(Energy Service Company)营运模式，由系统整合商提供硬件设备，企业不必负担建置成本，待节能控制系统发挥效益后再来付款。

ESCO的具体做法是，SI厂商必须每月验证节能效益，首先比较空调系统处于一般模式及节能模式的耗电量，透过用电量差异来计算电费，此即为企业导入空调控制系统的节能成效，之后再根据节能效益收取一定的比例做为收入，当总收入达到原先设定的金额时，客户就不必再付款。

举例来说，在一般模式下，某甲工厂空调系统的电费支出为100万元，节能模式下为80万元，两者相减得出节能效益为20万元，假若最初设定的收款比例为节能效益的10%，总金额为100万元，那麽某甲工厂要支付的金额就是20万元x10%=2万元，当付出总额达到100万元后，某甲工厂就可以不必再付款，也同时取得空调节能控制系统的所有权。

对系统整合商而言，ESCO模式虽然可以吸引客户，但自身却得背负庞大的资金压力，惟有加快成本回收速度、才能减轻资金压力，因此，在选择控制器时最好以高效能产品为主，控制器效能愈好、节能效益愈显着、成本回收速度就愈快。

从需求面出发  方能打造最适化系统

不过不管选择哪种控制器或系统，系统整合商都必须谨记，智能电力管理系统必须从使用者需求层面出发，从需求端出发，才可看出各阶层电力使用者遇到的困境，进而发展出相关解决方案。

就目前来看，各阶层电力使用者中，最常遇到的困境，包括在建置期间的资本投入、持续营运的开销及能源成本、环境议题的能源需求短缺，以及系统装置连结性与保全等问题，这些都要从最直接接触的使用者需求面，来解决相关的问题。

以现在全球各国竞相投入的智能电表为例，传统的电表，分为机械式与电子式两种，机械式多用于家户端，而电子式则在高压范围的工厂端领域为主；不论是电子或机械式，传统的电表多为单向传输，也就是将用电的信息记录起来，给电力公司做为计费的基准，说是信息，其实也就是用电量而已，但智能电网的兴起，从智能电表的变化中，的确可以清楚的看出端倪。

在传统电力系统架构下，游戏规则基本上是电力公司说了算，尤其在台湾，缴付的用电费用，通通都在一个封闭的公式中；但智能电表却不一样，智能电表可以让使用者「看到」电力是如何被使用。

智能电表的三个特徵，就是「可以看到」、「可以量测」，更「可以互动」。与传统电网单向的输送电力不同，透过智能电表，可以将无形的电力转化成有形的界面，当然，因为信息的透明化，争议也将会愈来愈多，这对用电习惯将造成冲击，但也是必要之痛，因为唯有透过电力数据的撷取与监控，才有可能制定出完善的用电策略，电力管理也才能智能化。