第一章 緒論
1.1 研究背景
工業革命以來，石化能源與核能的長期開發使用，不斷持續侵蝕自然環境 ，以及 人類的健康與生活品質，1960 年代以前英國倫敦煙塵害，造成多人因呼吸道疾病及併發 症死亡，而核輻射外洩亦釀成恐慌與環境永久的傷害。1960 年代以後科學家發現溫室氣 體排放所導致全球暖化的重大危機，將帶來難以彌補的浩劫。高爾 2007 年所出版的《不 願面對的真相》以及紀錄片《±2℃》中也確實的指出全球暖化帶來的毀滅性後果。地球 的生態環境也由於開發手段的不當而日益惡化，因此人類開始提出並宣導節能減碳之概 念。
為解決全球暖化的議題，全球多國自 1997 年陸續簽署「京都議定書」(Kyoto Protocol)，希望對溫室氣體排放產生約束和規範，但基於「京都議定書」即將在 2012 年屆滿，為了延續「京都議定書」的約束效力，哥本哈根會議在 2009 年 12 月舉行，主 要議題包括發展再生能源與智慧電網、制定溫室氣體減排目標、碳足跡標籤等。但在爭 吵激烈的哥本哈根氣候大會上僅僅通過了一項不具法律約束力的協議。這項軟弱的協議 令國際社會感到失望，參加大會的 194 個國家沒有就 2012 年後的全球減排行動、資金 技術支持等方面達成共識。以無約束力協議收場。直到隔年的坎昆氣候會議才有顯著的 共識達成。
但依照統計，目前地球大氣層的二氧化碳濃度還是依舊持續的上升中，屏除各國是 否有確實執行合約內容之問題外，原因是二氧化碳的來源主要就是來自於石化燃料的燃 燒，而燃燒石化燃料的主要目的，便是用來發電。
圖 1-1 大氣層中CO2濃度 資料來源:CO2Now.org(2012)
除了氣候議題之外，全球也面臨了能源短缺的問題，一次性能源如石油、煤礦以及 天然氣的存量只能再供應人類一百年左右，因此各國在近年來也開始積極地著手發展再 生能源產業以及有效的發電系統，希望就此降低燃燒石化燃料所帶來的碳排放，以及其 消耗速度。自從日本 3 月 11 日發生地震海嘯，摧毀福島核能發電廠，導致大量輻射物 質外洩，嚴重汙染水、土壤、動植物等事件以來，發展分散式再生能源，以取代核能發 電的呼聲再度響起。
圖 1-2 石化燃料所帶來的排碳量及其分佈 資料來源:CO2Now.org(2012)
近年來倍受各國注目的智慧電網 (Smart Grid)，用來解決各類分散型電源加入電力 系統的障礙，是其主要功能之一。因為網絡中整合了新的 ICT 技術、電力電子技術、儲 能技術、升級的自動化電力系統技術、微電網和互操作性技術，以及電壓和需求回應電 力控制技術等，致使其具備多項功能。包括具有自我修復功能， 進而提升系統可靠性；
將各種電能和儲能技術整合在一起，確保供電穩定；用戶端能清楚掌握用電狀況並自我 控管，而供電端能落實時間電價的供電經營模式，有助於電力公司進行需求面用電管 理；並能降低輸配電成本，亦即產能和電網容量擴充的投資成本降到最低，促使力系統 資產運用最佳化、有效化；同時容許大量再生能源電能匯入系統，達到碳排放減量目標。
由於智慧電網功能的多樣性、有效性，遂成為各國積極發展的對象。
建立智慧電網產業從後端的管理系統角度來看，最為重要的就是智慧電表、電表資 訊管理系統、以及能源資通訊技術。此產業從微觀來看，目前相關技術非常多元，產業 現今並沒有建立共同標準。以台灣過去的技術優勢，將是發展「智慧電網」產業的最大 利基，但是本土的市場過小，可能無法產生規模經濟的效果，加上製造業方面，過去台 灣憑藉的是低成本的製造，與產業技術的模仿與改良，關鍵的核心技術往往掌控在其他 歐美大廠，為了避免日後技術必須依賴歐美，目前兩岸也積極地投入當中。
1.1.2 技術面
上述所提到智慧電網的管理系統主要包含：智慧電表、電表資訊管理系統以及能源 資通訊技術。由於各國政策起飛，近年來越來越多廠商開始投入生產，台灣企業自然也 搭上了這一股順風車。
在硬體設備方面，受到各國巨額投資，電力業者對投資電力設備態度轉趨積極的影 響，全球資通訊設備廠商也吹起了一股智慧電網旋風，零組件包括感測器、控制器、智 慧電表、網路通訊設備、電力監控設備等。
在電表資訊管理系統方面，採用智慧電網後，會遇到資料流量過於龐大的問題，原 因在智慧電表目前是每 15 分鐘會上傳其資訊，但未來的需求可能演進至以秒甚至是 MS 做為時間的單位，因此龐大的資料流量衝擊會大幅延宕原有系統的反應時間和可靠度，
進而影響整體的服務品質。因此在智慧電網的架構下，依靠軟體來進行資料的儲存、分 析、管理、傳遞、和資訊分析呈現等是有其必要。
有鑑於我國 ICT 產業的基礎，應用 ICT 技術於能源領域以拓展能源效率改善空間，
被行政院列為六大新興產業，稱為能源資通訊產業。能源資通訊之範疇包含上游能源監 控、中游能源管理，以及下游能源服務，目前各個領域皆有許多廠商投入。
1.1.3 市場面
2009 年美國政府將智慧電網納入振興景氣方案，並規劃 110 億美元於電力基礎建設 更新；大陸政府亦預計在 10 年內投入人民幣近 5 兆元，打造現代化電力傳輸系統；歐 洲與日本更把目標設定為 2020 年智慧電錶普及率達 80%。台灣在台電和政府的配合之 下，也預計在 2012 開始，陸續投入 1300 億美元以上的資金發展智慧電網。
根據美國能源局(DOE)分析，智慧電網從基礎建設建置到衍生出新商機的時程將超 過 10 年，其商機可分成兩階段：
第 1 階段為智慧電網基礎建設，此階段在電力系統端將著重在電力系統自動化，而 用戶端則重在已智慧電表為核心的先進讀表基礎建設。
第 2 階段為智慧電網基礎建設後所開啟的新產業與新服務，電力端的機會來自於節 能與新能源相關產業的興起，再生能源、電動車、大型儲能應用與新興能源服務都是在 智慧電網架構下的產業，用戶端的機會來自於電網通訊建設完成後，所發展的新服務與 新營運模式建立，預估第 2 階段商機規模將遠超過第 1 階段硬體建設投資
在兩岸方面，中國大陸將智慧電網納入十二五計劃的重點發展項目，預計可以帶來 上兆台幣的市場潛力。台灣自 2009 年也開始進行大規模的智慧電表布建計畫，後續相 關建設也一一在進行中。唯大型電網系統複雜度高，需要與其他廠商長期經營合作才能 成功，除了台灣國內的市場之外，台商也紛紛赴大陸搶食十二五計畫之商機，