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推動再生能源 智慧電網持續佈建

  • 魏淑芳/整理報導

澎湖七美智慧電網示範園區。來源:台電
澎湖七美智慧電網示範園區。來源:台電

全球奉行節能減碳,再生能源的推動成為必然趨勢,然而,太陽能、風力發電等再生能源最為人詬病之處,就在於其發電時間及電量的無法掌控,簡而言之就是供電不夠穩定,解決方案除了能源儲存系統的建置外,透過智慧電網(Smart Grid)的雙向管理,有助於提高電網效率,減少「棄光」、「棄風」的浪費。

智慧電網的一大特性是雙向交換機制的導入,使得電力和資訊可以在電力公司和消費者之間雙向互動,利用資訊及通訊科技收集供應端的電力供應狀況,以及使用端的電力使用狀況,然後再利用這些資訊來調整電力的生產與輸配,或調整家電及企業用戶的耗電量,以此達到節約能源、降低損耗、增強電網可靠性的目的。

大同積極布局智慧電表市場。(來源:tatung.com)

大同積極布局智慧電表市場。(來源:tatung.com)

例子之一是台電甫於2018年5月宣布啟用的「澎湖七美太陽光電系統及低碳島智慧電網示範系統」。此一微電網包含控制主站、光纖通訊環路、儲能系統(ESS)、以及能源管理系統(EMS)等,具有穩定電壓與頻率的功能,可整合七美太陽光電、風力發電及七美電廠的柴油發電,來克服綠能發電的間歇特性,智慧輸配島嶼電力,維持穩定電力。

基礎建設升級 智慧電網穩定成長

根據工研院產業經濟與趨勢研究中心(IEK)的報告,由於各國積極推動電網基礎建設升級,在相關政策法令與財政的支持,以及再生能源與電動車加速導入及新商業模式發展等有利條件下,全球智慧電網市場規模持續穩定成長,預估將由2017年的731.1億美元,成長至2025年 的1197.4億美元,2017至2025年複合成長率(CAGR)約6.4%。

不過值得注意的是,智慧電網前景發展仍可能受到負面因素影響,包括政府預算縮減、電力公司退場、營運狀況不佳、標準互通性、效益不明確,以及民眾對隱私的疑慮,都可能延宕智慧電網的建置及發展速度。

智慧電網產業大略可分為先進高壓輸電技術、先進配電網管理、智慧電表系統
(AMI)以及需量反應(DR)等。就市場規模來看,IEK指出先進配電網管理的2017年市場占比達68.6%,居各分項之冠,不過若以成長速度來看,則以需量反應市場成長最為快速,預估2017至2025年CAGR達13.5%。

智慧電表大數據 創造多元應用

做為智慧電網(Smart Grid)的基礎元素,智慧電表(Smart Meter)市場的成長同樣前景可期。智慧電表與傳統電表有何不同?傳統電表通常必須使用人工定期抄表,因此僅能提供用戶的每月用電數據,無法提供即時的用電數據。

使用智慧電表,電力公司則能即時掌握用電的數據,且配合軟體分析,還能提供用電分析資料及節約用電建議給用戶。依據各國要求不同,智慧電表可以記錄每15分鐘~1小時的用電區間資料,並透過通訊系統即時回傳資料。再者,結合物聯網、雲端運算及大數據分析,預期將有更多的應用被創造出來

例如,NextDrive聯齊科技與日本關東學院大學中野幸夫教授合作,將以NextDrive的物聯網閘道器Cube J做為硬體基礎,共同開發在老人照護領域的機器學習相關應用。此應用是借助「電力可視化」的導入,關注高齡化社會獨居老人照護問題。具體方法是透過觀測電流諧波變化,分析當前電力使用狀況,觀察獨居老人用電是否異常,或有不正常使用頻率,藉此及早發現潛在的危險因子,及時給予獨居老人適當的探訪和援助。

NextDrive聯齊科技的Cube J物聯網閘道器,內建符合日本通訊規範的Wi-SUN模組,可無線連接智能電表並使「電力可視化」,讓使用者可藉由專用App觀測居家或店舖的電力使用狀況,藉此提升電力使用效率並達成節能的目標。未來,在雙方技術完成整併並通過實驗測試後,此合作項目預計能搭配日本經產省的智能電表2024年全面普及方案,順利導入一般家庭用戶,將能針對日本近600萬名獨居老人的安全照護問題,提供實際可行的解決方案。

政府政策推動 安裝滲透率上升

為推廣智慧電表應用,許多國家已宣布建政策,包括日本政府於2011年提出,在5年內智慧電表佈建率達80%、2024年全面普及;歐盟預計於2020年達到80%的智慧電表佈建率;印尼國家電力公司預計於2019年前針對全國6,590萬用戶安裝智慧電表。

我國政府則是於2016年提出智慧電表安裝,計畫在8年內裝設300萬台智慧電表。具體時程為2017 年起推動低壓智慧電表,預計今年(2018)安裝 20 萬戶、2020年 100 萬戶、2024年 300 萬戶。

智慧電表分為表體、通訊模組、控制中心三大部分,每具表體建置費用約5千元,初估僅表體部分,20萬戶智慧電表表體安裝就將創造將近10億元的商機。智慧電表表體佔整體採購金額約6至7成,通訊模組約佔2至3成,待2024年擴增至300萬戶,總商機將達250億元。智慧電表表體標案由中興電、大同奪下。

商機可期 電表廠商搶建佈局

在各國政府的推動下,智慧電表整體市場規模持續擴大,工研院IEK預估2020年全世界將有20億台智慧電表建置需求。智慧電表商機可期,吸引許多廠商投入,大同為其一。大同為目前國內唯一擁有高壓及低壓智慧電表AMI系統建置實績的公司,並開始擴展海外智慧電表市場,目前產品已包含美規、日規、歐規等智慧電表。

斯其大公司則是與全球最大智慧電表廠美商Itron合作,引進技術來台。Itron提供全方位解決方案,包括前端智慧電表、後端通訊網路及系統。斯其大長期與Itron合作並取得獨家代理權,也為其提供客製化生產,斯其大在台灣已建造一條生產線,由Itron授權生產Sentinel電表。

除了布局台灣市場外,斯其大也與ITRON前聯手搶進東南亞國家每年多達數百萬具的智慧電表標案,目前已在泰國合作投標、預計上半年開標;後續亦看好已開始試辦智慧電表的馬來西亞,及電表採購量不少的印尼市場。繼泰國後,預計將跨入馬來西亞及印尼等市場。

整體而言,節能減碳區是不可逆,因此,隨著技術增進、市場條件成熟及應用開發,智慧電網及智慧電表的市場將持續擴大,商機可期。