區域能源整合及電網輔助服務商業模式研究 1. 德國
(1) 德國的能源轉型
1980 年起德國就開始規劃能源轉型(Energiewende)，希望藉由再生能源的發展，減 少對石油、天然氣、煤炭及核電的依賴。德國自從 1999 年開放電力市場自由競爭，電 力公司不再是獨占型事業，在此同時也開始電力系統的轉型工程。2000 年德國公布再 生能源法(Renewable Energy Sources Act, EEG)，保證以固定費率收購再生能源電力，以 確保再生能源之發展。然而隨再生能源快速發展，龐大的補貼成本使德國一般住宅電價 逐年上漲，因此德國政府也多次調整躉購費率，最終於2017 年公布新版再生能源法(EEG 2017)，政府將不再以固定價格購買再生能源電力，而是採用拍賣競標機制。
2011 年日本福島核災事件後，德國政府規劃將核電廠於 2022 年前全數除役，並期 望再生能源發電占比於2020、2030、2040 及 2050 年分別達到 35%、50%、65%及 80%。
在國內能源轉型需求、以及響應歐盟政策的考量下，德國規劃三階段推動電網變革，以
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E.ON Netz GmbH 之規範訂定再生能源發電系統運轉功率因數限制在 0.95 落後(lagging) 至1.0。
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31 氣事業者(Power Producer and Supplier, PPS)與獨立發電業(Independent Power Producer, IPP)，供應日本全國電力。日本電力系統按頻率不同分為東、西日本電力系統，分別為 50、60HZ。1995 年前日本電力市場由 10 家傳統的綜合電業所控制，而後受到國際趨勢 的影響及電價過高等因素，進行了四次電業改革。1995 年開放獨立發電業市場，2000 年創設特定規模電氣事業者，並開放特高壓（2000kW 以上）的電力零售自由化，2005 年依序開放500kW 以上、50kW 以上電力零售，及日本電力交易所(Japan Electric Power Exchange, JEPX)開始營運，2008 年將再生能源納入電力交易的範疇中。
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圖二、日本10 大電力公司
(資料來源：日本經濟產業省資源能源廳)
日本在2003 年實施再生能源配額制度(Renewable Portfolio Standard, RPS)，規定電 力公司一定的再生能源發電比例，以促進再生能源的發展。然而 2011 年東日本大地震 造成福島核電廠事故，暴露了日本電力系統的局限與能源困境，也使日本政府大幅調整 能源政策。2013 年日本政府提出「電力系統改革方針」，積極推動電力系統改革，並將 電力改革分為三大階段。第一階段(2015 年)設立廣域電力系統運營機構，以解決擴大引 進再生能源造成的電力輸出波動，以及整備全日本之輸配電網路；第二階段(2016 年)開 放電力零售業全面自由化，用戶可以自由選擇供電業者，並將電業執照分為報備制的發 電業、許可制的輸配電業及註冊制的售電業；第三階段預計在 2020 年啟動，政府依法 將輸、配電部門切割並獨自營運，且撤除原本零售電價之上限，達成零售電價全面自由 化。
(2) 日本智慧型電表基礎建設(AMI)推動情形
日本311 核災過後，電力供給出現大缺口，日本政府於 2011 年 11 月通過「能源供 需安定行動計畫」，將推動智慧型電表建置列為行動計畫重點項目之一，規劃高壓用戶 5 年內全面建置 AMI，低壓用戶 5 年內 80%導入 AMI 及 2020 年全面建置，以落實電力 資訊透明化及有效運用市場機制。
關西電力為日本最早推動AMI 及推動速度最快之電力公司，截至 2012 年 10 月已 完成 160 萬具 AMI 建置(約 85%高壓用戶)，未來將依傳統機械式電表之汰換期程逐步 導入 AMI，預計 2016 年完成 650 萬具(半數導入)、2021 年完成 1,300 萬具(全數導 入)AMI 建置。關西電力智慧型電表分為通訊模組、計量模組及負荷開關模組，設計成 可獨立分開更換。通訊模組主要功能為30 分鐘用電資料讀取與儲存、傳輸功能，同時 具有無線與電力線通訊(PLC)介面，負荷開關模組必須具備遠端開/關功能。所採用之通
33 化的電力來源，並讓消費者擁有個人發電設施。第二為資訊通信技術（information &
communication technologies, ICT），其中，區塊鏈之訊息驗證技術為其核心技術之一。區 塊鏈可提供前瞻解決方案來控制管理日益分散之能源系統、微電網和用戶側市場。其擁
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4.基於資料倉儲(data warehousing)方法建構系統與電力用戶之間的關聯，並施以分 群及分類技術手段於沒有安裝智慧電表之用戶的總用電量估測。
Dynamic Stochastic Optimal Power Flow（DSOPF）演算法在 2009 年被提出作為智 慧電網中的重要元件，用以同時兼顧安全性及效率。另一基於同態加密的研究更同時在 安全性和隱私強度上有所進步。在資料保護方面，主要為客戶提供充分隱私的數據保護 原 則 ， 以 及 所 有 合 法 功 能 優 先 領 域 下 的 全面 邏 輯 接 口 進 行 分 析。 亦 有 研 究 使 用 Incremental Harsh Function（IHF）將客戶數據去識別化。除了改善了客戶的數據隱私和 授權方面的安全性，也不會對資料分析的完整性造成任何阻礙。而 Inconsistency robustness 技術在 2016 年被提出，其概念之應用亦有助於以偵測並減少數據中心的漏 洞。
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SCADA Strangelove 是在 2012 年由一群資安研究學者所贊助之一團體，主要專注 在工業控制系統與 SCADA 之安全評估。主要研究內容包括：發現系統之 Zero Day 漏 洞及套件安全評估。研究範圍包含了嵌入式系統、智慧家電及相關智慧電能等系統。組 織指出針對SCADA 系統所進行之阻斷服務攻擊之危害，將超越一般網路攻擊之損失。
有研究分析了可能造成阻斷服務之弱點並模擬了電力基礎設施遇到DDoS 攻擊時，所造 成之嚴重威脅。由於SCADA 的特性，會遇到(Multiple point of entry and failure)，SCADA 系統在物理上分佈範圍廣連接設備多樣化，如無線網路，ZigBee 和藍牙的通信網絡皆可 提供被攻擊者利用的多個入口點。
因此即時的監控、異常偵測及緩解的策略等都是重要的研究目標。Ten 等人提出的 安全SCADA 框架，可利實現實時控制功能，並通過監視和關聯系統日誌來完成異常檢 測和影響分析。而根據可採取的緩解措施，將產出排列為不同程度的攻擊風險。中間人 攻擊(Men-in-the_Middle)，亦是會出現於 SCADA 網路中，具有經驗的攻擊者可以通過 隱藏SCADA 服務器的故障情況來危害系統。 based Smart Contracts for Solar Electricity Exchanges,” in Proc. 2019 IEEE Power &