產業簡介

2.6.1 智慧電網產業定義與範疇

根據美國能源部(Department of Energy，DOE, 2008)的國家能源技術實驗室(National Energy Technology Laboratory，NETL)對智慧電網的定義，智慧電網應具備以下功能:

1. 用戶參與(customer participation)：智慧電網可提供給客戶更多且更直接的參與及 選擇權利，藉由雙向電表的即時通訊，提供消費者直接的用電資訊且即時的電費資 訊。

2. 資產使用率最佳化(optimizing assess utilization)：智慧電網能使電廠、輸配電系統 等重要資產設備的使用效率最佳化，利用尖峰與離峰電價差異可以降低非必要性的 電力需求。智慧電網的建立也有助於電力業者監看、控制、調整發電、輸電、配電 設備，以降低能源損耗，提升營運效率。

3. 自我恢復(Self-healing)：智慧電網藉由感應器以及自動化的控制系統，傳送即時 的資訊，用來快速的感測、分析、或阻斷有問題的相關設備，對發生的問題提供立 即的處理，透過這樣的機制避免或減輕電力品質不佳以及斷電等問題。

4. 提供更多電力選項及儲存方式：智慧電網必頇能夠與各種型式的能源提供相容，

不論是太陽能、風力或是區域型分散式發電所(Distributed generation; DG)產生的電力 都能夠完全相容，並藉由電力管理如客戶需求(Demand response: DR)的機制降低尖峰 時刻的發電力或啟動備用能源等。

5. 提供符合二十一世紀數位經濟使用需求的電力品質：智慧電網能夠提供持續以及 高品質的電力供應，以符合今日消費者以及工業上的需求。

6. 對天然災害及人為攻擊的防範能力：智慧電網重視分散式的電源架構管理，這比 傳統的集中式電力管理更具分散風險管理。分散式的處理將有助於降低天然災害及 人為攻擊一次性的毀滅。

目前電網及智慧電網的差異主要是改善網路、資訊及控制系統，使得以往單向傳輸 的電網轉變成雙向傳輸，集中式管理變成分散式管理發電系統。對電力業者來說，資產 使用率提高，營運效率提高，掌握供給與需求的即時資訊。對消費者來說，獲得了更多 的即時電價的資訊去做選擇與更穩定的用電品質。

因此我們可以歸納出應用智慧電網的優點:

1. 經濟面: 藉由需求回應(Demand Response; DR)機制及尖峰離峰彈性電價的調整，

降低尖峰時刻的負載以降低備轉容量。提高分散式電源或再生能源佔整體發電量比 例以增加供電彈性。

2. 效率面: 提高整體能源使用效率，降低輸配電損失，提高電力系統的穩定度及供 電品質。

3. 安全面: 提高能源安全，分散式發電管理，防止單一天然事故及人為攻擊造成全 面性電源供應癱瘓。

4. 社會面: 減少碳排放，降低對環境的影響。

2.6.2 智慧電網效益 1. 經濟效益

依照國際能源署(International Energy Agency; IEA)估計:2003 年至 2030 年全球能源 部門的投資為 16 兆美元；根據美國國家能源技術實驗室(NETL)估計未來 20 年需再投入 9,360 億美元將電力設備升級成智慧電網，其中包含累計新投資約 7,300 億美元及折舊更 新部分 20 年約 2,060 億美元，但是若以每年高達 800 億到 1500 億美元的商業損失，如 此的投資是值得的；此外，根據美國能源部(DOE)的研究顯示，建設智慧電網並搭配相 關的潔淨能源與節能政策的推行，預計將使每個家庭每年減少約 350 美元的電費支出，

更可以減少納稅人 20 億美元的能源支出。

2. 碳排放效益

國際能源總署(International Energy Agency; IEA 2009)指出，若 2050 年之 CO2 排放 量要由 620 億噸減量至 140 億噸，除了利用可再生能源之外，開發智慧節能技術使提高 電力設備使用效率，將是未來全球節能減碳技術發展的關鍵議題，例如更換消費者的智 慧電表，可以減少 12%的碳排放量。同時台灣的台電綜合研究所也對智慧電網之綜合效 益展開評估，其預估 2012 年將節省約 214 萬噸的二氧化碳量，2020 年更將節省 409 萬 噸的二氧化碳排放量。

2.6.3 智慧電網發展及現況

智慧電網涵蓋非常廣泛，其範圍包含從發電至用電端之多項監控與管理功能，而主 要由智慧電表(Automatic Meter Reading; AMR)與先進讀表基礎建設(Advanced Metering Infrastructure; AMI)組成其整體系統架構。藉由資通訊網路技術，使能達到電力品質控 管、故障偵測與排除、尖峰離峰差別費率及時資訊，電力供需監測與調度管理等，智慧 電表是發展智慧電網很重要的第一步。

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電力公司必頇先投資更新先進讀表基礎建設，將用戶端之傳統類比電表更換為數位 化智慧電表以達到雙向傳輸能力，藉此實現能源管理之需量反應(Demand Response;

DR)，透過此管理能達到電力供需效益之最佳化。先進讀表基礎建設主要目的為監測與 控管用戶端與配電端之用電資訊，其建設包含智慧電表、通訊設備、電表資料庫、電表 資料分析及電費管理系統。AMI是建構未來智慧電網的前置工程，用來提供足夠的資訊 給分散式電網之電力供需分配與應用。

對於電力公司而言，AMI可提供其客戶管理與電網管理能力，例如：用戶端之電表 管理、用戶端停電或限電管理，將來也可配合時間電價，動態彈性調整用電戶費率計算。

對於整體電網而言，則具有電力量測與控管、電力品質監控、故障偵測與停電與復電管 理、警示非法盜電等功能，有助於電力公司提高供電效率與減少發電成本，並縮短尖峰 與離峰負載差距。

對於消費者而言，使用智慧電表可連結家中具節能功能的智慧家電，可即時了解用 電之相關資訊，並可以設定定時開關或是遠端網路或是手機方式來控制省電模式啟動或 關閉，亦能提醒用戶節約能源，例如：透過系統分析，使消費者瞭解電器使用狀態並改 善用電習慣、電費方案預估與計算等。目前各國的智慧電網發展如下所述：

1. 美國:

2009 年底安裝智慧電表比率約為 4.7%，而亞特蘭大及美中西部較高約佔 8%~11%，

最高的是賓州已經達到 23.9%，目前 Duke energy 已經安裝 80 萬用戶，加州的 Pacific Gas and Electric 已經安裝了 900 萬用戶。

2. 義大利:

至今已更換 3100 萬戶智慧電表。2004~2007 年間斥資 4.5 億歐元，新建 1,900 公里 長的輸電線，並增設 51 個變電站，以因應國內日趨增長的電力需求，並在輸配電網路 設置附 GPRS 通訊網路之監測器，使可無線傳輸供需電量資料。

3. 日本:

2005 年建立愛之智慧電網，為 2005 年愛知博覽會所建立；在以台建立多種電源併網 電力品質改善實驗室，主要的目的在測試及驗證分散式發電相容性以用作再生能源的環 境所使用。另外，由 NTT、東京瓦斯、大阪瓦斯、東邦瓦斯、Toshiba、Panasonic 等共 同開發，計畫於 2009 年 3 月開始以兩年時間，在東京作實際測試，以做為大規模佈建 參考的依據。

4. 中國：

2009 年貣，國家電網尌在北京和中國各城市推廣智慧電網，2011 年，已經有 11 個 城市，進行居家安全、智慧電網、以及智慧電表的用戶端測試。預計 2009～2020 年挹

注的資金將高達人民幣 3,841 億元。中國大陸智慧電網的發展除供應鏈尚未到位外，諸 多智慧電網產品間彼此溝通的傳輸協定標準也未底定。

5. 台灣:

台電公司已著手台灣智慧電網的規劃與推動，並於 2008 年開始建設計畫的推動，

是台灣智慧電表市場成長的重要推手，該計畫預計分為三階段推動：

(1) 第一階段 (2008~2009 年)：以特高壓用戶為主，並納入高壓和低壓用戶各 300 戶。此階段將完成含自動讀表系統應用軟體和讀表介面單元的控制中心。

(2) 第二階段 (2010~2011 年)：完成高壓用戶共約 23,000 戶之自動讀表系統 建置。此階段台電將輔導並採購國內電表廠產製具通訊模組之智慧電表，是台灣電 表產業發展的關鍵時段

(3)第三階段 (2011 年~未定)：檢討評估低壓用電戶系統推動方式，逐步推動 建置。

2.6.4 雲端運算科技

『雲端』一詞的概念是來自於資訊產業中習慣以雲狀圖形來表現網際網路基礎架構 的腳色，舉凡運用網路溝通多台電腦的運算工作或透過網路連線取得由遠端主機提供的 服務，皆符合雲端服務的精神。簡單來說，尌是讓網路上不同電腦同時幫你做一件事情，

大幅增進處理速度。「雲」即為我們最常使用的網際網路（Internet）；「端」則指使用 者端（Client）或泛指使用者運用網路服務來完成事情的方式。最終目標是沒有軟體的 安裝，所有的資源都來自於雲端，使用者端只需一個連上雲端的設備與簡單的介面（例 如瀏覽器）即可。

目前企業提供各式各樣的網路服務，如網站代管及應用軟體服務等，而雲端運算與 這些服務模式相比較，最主要的不同在於企業透過雲端運算科技提供更具有彈性的服務 方式及內容，此服務也包含計價方式。而客戶族群也廣泛延伸至終端消費者，如線上音 樂、電子書及電子付費等皆屬於雲端服務的範疇，由於雲端運算發展潛力相當大，因此 吸引了許多大廠競相投入此市場，目前具指標的國際大廠所進行的雲端運算計畫如下：

1. Google

在美國網路搜尋市場佔有率第一名的 Google，其實很早尌將這概念應用在自家提 供的服務上，諸如 Gmail、YouTube、Google Docs、Google Talk、Google Calendar、Google Gadget 等，Google 於 2007 年 10 月與 IBM 合資超過 1,500 萬美元，建立 Google 101 大型資料運算中心，並在 2008 年將雲端運算定為未來的發展策略，而這點，可從 Google

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為進軍通訊產業而推出的 G-phone 看出點端倪。因此從 Google 大舉佈局雲端應用下，

相信在加強「端」連到「雲」的入口和架構完整的商業模式後，是很有機會在未來市場 繼續保持領先地位。

2. IBM

主推 Blue Cloud「藍雲計劃」的主要切入點不在於如何提供消費端各種服務，他更 專注的是如何提供雲端運算所需擁有的硬體設備與管理軟體，允許企業將運算任務分成 不同組件，分別調至最有效率的電腦系統執行，解決企業尖鋒、離鋒時間的系統負荷量

主推 Blue Cloud「藍雲計劃」的主要切入點不在於如何提供消費端各種服務，他更 專注的是如何提供雲端運算所需擁有的硬體設備與管理軟體，允許企業將運算任務分成 不同組件，分別調至最有效率的電腦系統執行，解決企業尖鋒、離鋒時間的系統負荷量