產業簡介

第四章 第四章

第四章 產業分析 產業分析 產業分析 產業分析

第一節 第一節 第一節

第一節 產業簡介 產業簡介 產業簡介 產業簡介

壹 壹

壹 壹、 、 、 、產業背景 產業背景 產業背景 產業背景

本節將由幾個角度概略描述智慧型能源管理平台的產業背景：能源管理的重要性﹑

分佈式發電(DG，DES)與微電網﹑社區概念的形成﹑EICT 背景，與 ESCO 概述。

一﹑再生能源與節能減碳

聯合國全球綠色新政概念的精神，是配合各國各地的獨特條件之下，在經濟 (Economy)﹑能源(Energy)與環境(Environment)這三個 E 之間尋求出均衡點，以得到最佳 的最地化永續發展策略，若是過度強調或只著眼於其中部份環節，例如若是政策偏重宣 導節能低碳的道德理念而忽視經濟，或是偏重發展再生能源而忽略在地產業特性與地區 環境的適切程度，都稱不上是完整均衡，且能夠永續的策略。

圖 4-1 聯合國「Global Green New Deal」綠色新政的永續發展策略

資料來源：UNEP, Global Green New Deal, February 2009

一般而論，綠能產業就是再生能源產業及市場應用，是一個結構性的系統產業；其 產業端包括太陽能、風能等，而應用端則含發電、輸電、配電、服務、電網系統及綠能 應用。簡單得說，再生能源產業不等於綠能產業，尤其是再生能源本身也是系統結構性 產業，而同時也是極端耗能產業，甚至於在製造環節更是污染性產業，亦即，只宣導推

能源安全 能源安全 能源安全能源安全 (

E

環境保育 環境保育環境保育 環境保育 (

E

經濟繁榮經濟繁榮 經濟繁榮

( E

最佳永續發展策略 最佳永續發展策略 最佳永續發展策略 最佳永續發展策略

(Optimal Sustainable Strategy) 推動低碳經濟 推動低碳經濟 推動低碳經濟 推動低碳經濟 邁向低碳社會 邁向低碳社會 邁向低碳社會 邁向低碳社會

廣了多少太陽能、風能等的再生能源示範應用，或是只談上游太陽能光伏產業產值，而 沒有討論如何落實到地方配電網銜接，中介的電網系統如何串連，用電政策或電價方案 如何配套落實，沒有由系統面來談這些議題都會是以管窺天，見樹不見林，並不足以用 系統的觀點涵蓋綠能產業的範疇。

要把再生能源納入市場應用並發揮節能減碳的目的，需要的是推動能源管理，而不 是一昧推廣再生能源，參見圖 4-2 國際能源署(IEA，International Energy Agency)於 2008 年發布之降低二氧化碳排放之技術評估資料，可以發現依照 IEA 在當年的預測，未來供 應側(再生能源﹑發電效率﹑核能)的投入效益，只佔減少碳排放量的不到一半，再生能 源只佔 21%，碳捕獲與封存 19%，而反觀需求側藉著能源管理提高使用效率可以佔到 47%的比重，由此可能源管理的關鍵性。

資料來源 : IEA, Energy Technology Perspective, 2008, 以及申永順，“能源管理暨溫室氣體減量國 際發展趨勢”

圖 4-2 能源管理對節能減碳的重要性 二﹑分佈式發電與微電網

再生能源發電有其諸多不利的特性，再生能源多屬於地區性﹑分散式的小型發電來 源，也就是所謂的分佈式發電(DG，Distributed Generator)或分散式能源(DES，Distributed Energy Source)，其發電特性為間歇性﹑隨機性﹑發電動態特性多樣，從而導致不穩定﹑

不可控制﹑不易控制﹑發電斷續﹑難以調度，簡單得說：DG 的併網會威脅電力系統的 安全穩定，現有的大多數集中式或大型配電網都無法適應 DG 的大規模併聯，但是分散 式電源也有其不可忽視的優勢：容易尋覓設置地點、設備投資靈活度高、易對應峰載之 時空間、可作為孤島運轉或緊急發電電源、較高的綜合能源利用效率、較低的故障率、

管理容易、可利用低碳能源，降低長距離輸配電的能源損失，及減少輸變電與配電線路

設備的投資，尤其是無可避免的，再生能源絕大多數就是屬於分散式小型發電源，唯有 分散式微電網才能充份使用再生能源。

於是微電網就成了再生能源發展的另一個關鍵點，世界各國之電源供應系統逐漸由 集中式電源朝向分散式電源發展，藉由微電網來整合區域性的供電端與需求端，推廣靠 近用戶端且容量小之分散式電源並且引進新能源，作為傳統大型集中式供電系統之輔助 性及替代性電力，更進一步的理由是，我們希望分解到最小使用發電及用電單位的電力 為雙向式動態傳輸(2-Way Dynamic Transmission)，發展低壓端再生能源併網技術及應 用，以提升再生能源使用效率，並減少輸選損耗，如此可確保配電網的效率﹑低損耗，

以及強固性(agility)及彈性(flexibility)，區域性的微電網發展更是重要，如何再安全與穩 定的前提下調控微電網中含有多個微電源與用電戶，各微電源之間的協調控制是一個需 要重點考慮的問題，這也將是未來智慧型電網控制系統應用裡面很重要的的服務範疇。

圖 4-3 微型電網與傳統電網的比較

另外整理現代電網的特性為表 4.1。

表 4-1 現代電網的特性

Conventional Grid

Centralized Generation

With Smart Grid (Micro) Distributed Generation Strategic Goals • Supply-side Management

• Regulated utility Prices

• High efficiency Utility Supply

• Demand-side Management

• Market Mechanism Prices

Value Proposition

• Low Cost Utility Supply • Lower Carbon Emissions & Green Society

• Viable Business Operations

Policy Support

& Subsidy for DER

• Regulated Prices for Guaranteed Profitability

• Infrastructure investment &

Legislation

• Feed-in-Tariffs and High-efficiency Demand-side Utility Management

• Infrastructure Development of Micro-grid

& Local Supply (DSOs)

Adoption of DER

• Integration via Grid (併網發電)

• Subsidies via Budgetary Legislation & Financial Support

• Additional Development costs for DERs

• 2-way Interactive Adoption of DERs

• Micro-Grid Operations: Extra Costs recovered through dynamic & Lower Power Losses and Greater Agility (with Cloud Technology)

• Capitalistic mechanism ensures efficiency

Pros & Cons • Stable & Low Cost Utility Supply

• Green House Effects & Inefficient adoption of DERs

• High Transmission Costs

• Financial Burdens

• Green Society & Emissions Reductions through DSM & Market Mechanism

• Additional Development & Mgmt Costs

• Lengthy and decentralized operations demand long-term commitment

三﹑社區概念的形成

微電網的興起，也帶動了「社區」概念的形成，諾貝爾經濟獎得主歐斯壯教授，提 出了以「社區」概念來管理公共財，以利他等倫理道德作為永續經營的基石，提供了台 灣綠能產業發展一個嶄新的思維模式: 以社區小型綠能應用為出發點，以微電網為基 礎，結合國家智能網系統、銀行融資、設備租賃、環保基金等機構，落實綠能產業在地 化。

由於節能減碳及環保的需求，結合資訊科技及電網技術的智慧型電網已成全球共同 發展的目標，而將再生能源納入分散式發電系統的智慧型電網，不但能達成環保及節能 減碳的需求，更可透過電網管理機制來減少輸電耗捐及彈性計價，實踐製造服務化、服 務科技化的產業目標，也就是「社區」概念的實踐。

隨著智慧電網(Smart Grid)觀念的逐漸成熟與擴張，其組成與牽涉的產業層面變得非 常龐大，在此之前大部分的研究著重於個別的產業與技術領域，例如物聯網 (Internet of Things，IOT)，電力系統自動化(Automation of Electric Power Systems)、能源管理系統 (Energy Management System：EMS)、智慧能源管理系統(Intelligent Energy Management：

IEM)、智慧型能源管理網路(Intelligent Energy Management Network：IEMN)、電源管理 (Power Management)、智慧電表(Smart Meter)、節能(Energy Efficiency)等等，另一方面 智能電網又與全球競合，國家藍圖與產業政策息息相關，要逐步使如此龐大的體系逐步 運作，絕不是只依靠技術提昇與硬體設備，就能順利進行的，還有很重要的，就是要有 適當的商業模式與中介服務支持，此商業模式必須能夠服務並整合個別的不同產業，讓 供應商能提供服務且獲利，讓使用者可以得到資源，從而使商機產生再推動智能電網繼 續發展。

簡單得說，再生能源的供應端屬高科技系統整合的製造業，在台灣由經濟部工業局 掌管 (Cost-based, Investment, technology-intensive)；而需求端則屬結構性的服務業，是

經濟部能源局的業務範圍 (Price-based, Service infrastructure prevails)，有整體綠能產業 不可能存在的，再生能源的成功要素必須有智能電網為基礎(infrastructure)同時有類似 ESCO system 等等的商業運作機制的配合，如此才能落實綠能產業的產業端與應用端。

AMI, MDMS 家庭能源管理 HEMS

接著描述 ICT 相關的網路基礎建設(Network Infrastructure)與智慧化能源的關係，廣 義的智能電網 (Smart Grid) 泛指運用新一代數位通訊技術與電力技術，有別於傳統電網 的先進電網，藉由發電端(發電效率改善，分佈式發電)、輸電(電力品質改善，超高壓傳 輸)、(智慧型配電開關與 SCADA 系統監控與資料擷取系統)、配電(智慧變電所) 、微電

網，先進讀表基礎建設(Advanced Metering Infrastructure, AMI) 、智慧化家庭等電力網路 效率改善的方式，促進能源效率運用。

就實際執行面而言，EICT 提供的數據通訊功能是智能電網的基礎，在傳統的物理 電網之上，建立基礎的資訊溝通平台，將相關的設備、裝置、系統、用戶、員工、電能 等整合起來，互動起來。通過對用戶側和需求側的隨需訪問和智慧分析，從而實現更智 慧、更科學、更優化的電網運營管理，以達到提升更高的安全保障、可控的節能減排和 可持續發展的目標。

亦即，電子數據的管理，由監測、收集、傳輸、儲存、分析、決策、控制等所有流 程，是智能電網最直觀，直接且基礎的課題，有了數據資訊的傳輸基礎，才能實現智慧 能源的目的與功能，但是，智能電網的數據通信需求是高速性 (high speed)、雙向性 (two-way)、即時性 (real-time)，首先就面臨大量資訊數據處理技術與安全性的問題，現 有的 ICT 資通訊網路並不完全能滿足需求，網路通訊架構還需要進一步的變革。

廣義的智慧能源可視為傳統能源的有效新利用，基於 ICTs 技術，配合適當的硬體 對於能源的使用進行有效管理。包含電力、水、天然氣與汽油等能源的管理，透過監視、

通訊、控制、管理系統，達成能源使用的最適化。另一種智慧能源（Innovative Use of Conventional Energy）的定義，包括潔淨車輛（電動車、瓦斯車等）、汽電共生、燃料 電池、其他（如 IGCC、先進冷凍空調系統），並非本研究接受的定義。

電力建設與資訊建設是 IEMS 的兩大基礎建設，電力能源產業與資通訊產業兩者各 有其多年累積的知識與經驗 (Domain Knowledge) 以及產業生態，智能電網是要整合兩 者並產生新的應用，這並不容易，亦即，若要賦予所謂的智慧，智能電網不等於電網系 統加上通訊系統，同樣的，智慧能源也不等於新能源加上通訊系統，整合不是相加這麼 簡單。智能電網相關產業能夠配合並產生新的產業與應用，其關鍵點不在於技術，現階 段資訊通訊技術與電力硬體設備技術，事實上已足夠初期階段智能電網的需要，主要的

電力建設與資訊建設是 IEMS 的兩大基礎建設，電力能源產業與資通訊產業兩者各 有其多年累積的知識與經驗 (Domain Knowledge) 以及產業生態，智能電網是要整合兩 者並產生新的應用，這並不容易，亦即，若要賦予所謂的智慧，智能電網不等於電網系 統加上通訊系統，同樣的，智慧能源也不等於新能源加上通訊系統，整合不是相加這麼 簡單。智能電網相關產業能夠配合並產生新的產業與應用，其關鍵點不在於技術，現階 段資訊通訊技術與電力硬體設備技術，事實上已足夠初期階段智能電網的需要，主要的