微電網標準與台灣技術發展方向

中央大學林法正教授。

目前智慧電網正如火如荼地在世界各地進動中。中央大學林法正教授表示，智慧電網建置的第一步，是透過智慧電錶及AMI系統的建置，讓智慧電網能夠提高整體能源的使用效率。在這個系統中，透過配電自動化作法，能夠提升供電的彈性；透過自我修復功能，能夠提高電力系統的穩定度與供電品質。此外，智慧電網也有助於降低輸配電損失、提高能源安全及促進能源資通訊產業的發展。

當電網具備智慧性的雙向溝通及彈性供電能力，就能透過需求回應(Demand Response)和時間電費等方式來降低尖峰負載，這將有助於減少備轉容量。林法正教授指出，在智慧電網發展的藍圖中，其中很重要的一環就是將微電網整合進來，並透過微電網系統來提高分散式電源或再生能源佔整體發電量的比例。

傳統的電力結構中採用火力、核能、水力等集中式電廠提供特高壓電網，再輸配電到高壓電網及低壓電網，也由於是集中式架構，只要電廠發生問題，影響範圍就很廣大。未來的電網將連結分散式發電設備，包括太陽能、風力和燃料電池等，並形成一個個的微電網系統。此一微電網系統既可與大電網並聯運轉，也可以獨立運作。

林法正教授表示，微電網可在孤島運轉及併聯運轉之間轉換，但重點在於需做到平穩地與大電網的併網與切離，而新的微電源併入不致於現行系統造成影響。理想的微電網架構中，設備之間是對等的(peer to peer)，因而不需主控設備，而且能做到即插即用。在管理上，要能有效進行功率管理及控制，並根據動態負載的要求對實功、虛功進行獨立監控。

微電網的建構上，目前遭遇到一些問題。例如，以最有潛力的太陽能及風力發電來說，因出力不穩定而可能影響大電網的供電質；目前尚無專屬的技術規範，尤其是通信標準，因此相關設備缺乏相容性，不過IEEE、UL、IEC正在進行微電網規範的整合工作；此外，分散型電源，尤其是再生能源的建置成本仍偏高，成本效益也還很難加以評估。

未來隨著小容量分散式電源的比例增加，若要併入傳統電力系統中，勢必對電力產業造成很大的衝擊。因此，為了兼顧安全及電力品質，如何進行分散式電源整合運轉控制，已成了非常被重視的議題。林法正教授表示，目前包括歐盟、美國電力研究所(EPRI)、日本電力中央研究所(CRIEPI)與NEDO等，均已開始先導性研究計畫。

在國內，台電也在98年10月12日提出了再生能源併聯技術的要點修訂，主要內容包括(1)風力發電機組加裝低電壓持續運轉設備；(2)允許併接於高壓系統逆送電力至特高壓系統最大不得超過併接主變額定容量30%。關於未來屋內線路裝置，必須考慮建置低壓用戶AMI的影響，相關規則目前由能源局委託台灣綜合研究院在研究中。另一個發展中的議題則是電動車充電站對配電系統管理的影響，目前電動車充電站的設置要點也在研議當中。

此外，在一個變電所自動化系統(SAS)中有三個層級，分別是設備層、間隔層(如IED)和變電所管理層(如RTU)，常用的通訊協定有Modbus、LON以及DNP3.0等，因此一個典型的SAS必須面對多種通訊協定，很容易發生不相容的情況。這對於SAS系統的維護產生很大的困擾，因此將通訊協定標準化，就成為各電力設備大廠及電力公司的共識，而IEC 61850則成了眾望所歸。

林法正教授表示，做為「變電所通訊網路和系統」通訊協定，IEC 61850採用開放式應用資料結構，可利用通訊服務傳輸任何一種資料。此協定可將變電所產生的資料分為快速、中速和低速等不同等級要求的信息、同步資料及大量的文件傳輸。IEC 61850以TCP/IP為基本架構，可應用於電力工業及標準化的各式有線及無線通訊設備，能有效降低通訊成本。