廣域智慧能源管理平台應用推廣計畫

﹁廣域智慧能源管理平台應用推廣計畫﹂ 成果報告 內政部建築研究所業務委託計畫報告 年度 107

「廣域智慧能源管理平台應用推廣計畫」

業務委託計畫

成果報告

受 委 託 者 ： 財 團 法 人 台 灣 建 築 中 心

研 究 主 持 人 ：楊冠雄

研

究

員 ：葉琮勤

研 究 助 理 ：蔣鎮宇

內 政 部 建 築 研 究 所 業務委託計畫報告

中華民國 107 年 12 月

（本報告內容及建議，純屬研究小組意見，不代表本機關意見）

「廣域智慧能源管理平台應用推廣計畫」

業務委託計畫

受 委 託 單 位 ： 臺灣建築學會 計 畫 主 持 人 ： 楊 冠 雄 協 同 主 持 人 ： 王 輔 仁 研 究 助 理 ： 丁 偉 能、王 薇 淇 研 究 期 程 ： 中華民國 107 年 5 月 至 107 年 12 月 計 畫 經 費 ： 新臺幣參佰柒拾捌萬陸仟元整

內政部建築研究所業務委託計畫成果報告

中華民國 107 年 12 月

（本報告內容及建議，純屬研究小組意見，不代表本機關意見）

目 次

目 次 ... 1

表 次 ... III

圖 次 ... V

摘 要 ... IX

第一章 緒 論 ... 1

第一節

計畫主旨與目標 ... 1 

第二節

研究的背景與願景 ... 5 

第二章 建立廣域智慧能源管理平台之參與及應用推廣機制 ... 9

第一節

建立廣域智慧能源管理技術應用之產官學研合作

機制架構 ... 9 

第二節

研提參與廣域智慧能源管理平台之申請相關文件 .. 17

第三節

舉辦申請參與說明會 1 場 ... 27

第三章 進行廣域智慧能源管理平台之技術輔導、系統調校與

成效分析 ... 29

第一節

辦理入選參與單位之現場勘查、空調主機性能

測試與廣域智慧能源管理平台系統調校等作業 ... 29 

第二節

擴增中央空調系統尖峰用電電力需量反應集中

卸載之實驗平台 ... 61 

第三節

辦理廣域智慧能源管理技術應用之擴散與深化 ... 83 

第四節

整合成至少 3 類（如：醫院類、辦公類及校園類

等）不同應用場域之廣域智慧能源管理平台參與案

目 次

例之成效分析 ... 93 

第五節

辦理廣域智慧能源管理技術應用之擴散與深化 ... 95 

第四章 廣域智慧能源管理平台技術之成果推廣與應用 ... 103

第一節

舉辦成果說明會 2 場 ... 103 

第二節

研擬鏈結大型電力需量反應計畫之可行性建議 ... 117 

第五章 結論與建議 ... 119

第一節

結

論 ... 119 

第二節

建議事項 ... 131 

 

附錄一 評選會議廠商回應表與期中、期末審查會議委員意見

回覆 ... 133

附錄二 廣域智慧能源管理平台應用推廣之專家諮詢會議 ... 147

附錄三 廣域智慧能源管理平台應用推廣之申請參與說明會 ... 155

參考書目 ... 165

表 次

表 2-1

參與廣域智慧能源管理平台之自主評估檢核表 ... 13

圖 次

圖 3-1

為國產新型磁浮式冰水主機之現場安裝現況(1) ... 16

圖 3-2

為國產新型磁浮式冰水主機之現場安裝現況(2) ... 16

圖 3-3

本主機容量為 240

USRT，所需運轉電壓為 380

V 三相，運

轉電流為 269

A，使用冷媒為 R134

A

... 17

圖 3-4

本主機為離心磁浮變頻式，確定具有回水溫度及冰水供應

溫度控制之運轉模式，如主機上之人機介面所顯示，其壓縮機 1

與壓縮機 2 可分別進行不同之設定溫度範圍，具備良好之操控能

力，節能效益可期 ... 17

圖 3-5

本主機具備雙壓縮機。除了可具體進行變頻運轉與節約能

源外，其卸載後之負載比率亦可即時線上顯示，極為先進 ... 18

圖 3-6

此圖顯示冰水主機上之人機介面展示之主機運轉參數，包

含最重要之功率

K

W 軸速 RPM 及負載比率%等 ... 18

圖 3-7

確認本 BEMS 系統為開放式網路架構。可進行自動排成、

近端監控、即透過網路之遠端監控 ... 19

圖 3-8

確認本 BEMS 系統可支援 TCP/IP。可進行主機冰水供應溫

度調變及回水溫度調變而進行電力需量管制卸載，確實可行 ... 19

圖 3-9

經由網路可進行本主機之實際運轉狀況監視及操控 ... 20

圖 3-10

S 大學 2018 年 6 月 12 日未實施「強制限制主機運轉電

流」，負載百分比 100%

之「主機耗電量(

K

W)」與「負載百分比(%)」

呈現大幅追逐現象 ... 22

圖 3-11

S 大學於 2018 年 6 月 14 日開始實施「強制限制主機運轉

電流」之 BEMS 監控畫面 ... 22

圖 3-12

S 大學 2018 年 6 月 14 日實施「強制限制主機運轉電流」

，

圖 次

負載百分比 80

%

之「主機耗電量(

K

W)」與「負載百分比(%)」 ... 23

圖 3-13

S 大學 2018 年 6 月 15 日實施「強制限制主機運轉電流」

，

負載百分比 70

%

之「主機耗電量(

K

W)」與「負載百分比(%)」 ... 24

圖 3-14

S 大學 2018 年 6 月 16 日實施「強制限制主機運轉電流」

，

負載百分比 60

%

之「主機耗電量(

K

W)」與「負載百分比(%)」 ... 24

圖 3-15

S 大學 2018 年 6 月 17 日實施「強制限制主機運轉電流」

，

負載百分比 50

%

之「主機耗電量(

K

W)」與「負載百分比(%)」 ... 25

圖 3-16

S 大學 2018 年 6 月 19 日實施「強制限制主機運轉電流」

，

負載百分比 90

%

之「主機耗電量(

K

W)」與「負載百分比(%)」仍

呈現大追逐情形 ... 26

圖 3-17

S 大學 2018 年 6 月 20 日實施「強制限制主機運轉電流」

，

主機先以 90

%運轉，10:30 至 14:30 再以 60

%

運轉，之後以 80

%

運

轉

...

27

圖 3-18

S 大學 2018 年 6 月 21 日實施「強制限制主機運轉電流」

，

主機先以 75

%運轉，13:00 至 14:30 再以 55

%

運轉，之後以 75

%

運

轉

...

27

圖 3-19

S 大學 2018 年 6 月 22 日實施「強制限制主機運轉電流」

，

主機先以 75

%運轉，13:00 至 14:30 再以 55

%

運轉，之後以 75

%

運

轉

...

28

圖 3-20

P 醫院利用 BEMS 建築能源管理系統實施多項節能措施 ... 29

圖 3-21

P 醫院 2018 年 6 月 21 日改善前，無法確實於用電尖峰時

段，對於電力需量反應集中卸載，發揮應有降低負載之功能 ... 29

圖 3-22

P 醫院於 2018 年 7 月 9 日起開始實施「強制限制主機運

轉電流」之 BEMS 監控畫面 ... 30

以及 13:00 至 15:00 間，呈現電力需量反應集中卸載非常成功 ... 3 1

圖 3-24

P 醫院於 2018 年 7 月 10 日於用電尖峰時段 10:00 至 12:00

以及 13:00 至 15:00 間，呈現電力需量反應集中卸載部分成功 ... 31

圖 3-25

G 醫院冰水主機硬體方面之修改與精進---

冷媒回收與高

低壓調整 ... 32

圖 3-26

G 醫院冰水主機硬體方面之修改與精進---

SV 閥安裝完成

的情形(1) ... 33

圖 3-27

G 醫院冰水主機硬體方面之修改與精進---

SV 閥安裝完成

的情形(2) ... 34

圖 3-28

G 醫院冰水主機硬體方面之修改與精進---

現場電機線路

修改(1) ... 35

圖 3-29

G 醫院冰水主機硬體方面之修改與精進---

現場電機線路

修改(2) ... 35

圖 3-30

G 醫院冰水主機軟體方面之修改與精進---

主機控制軟體

修改(1) ... 36

圖 3-31

G 醫院冰水主機軟體方面之修改與精進---

主機控制軟體

修改(2) ... 37

圖 3-32

G 醫院冰水主機硬體與軟體方面之修改與精進完成後之

系統試俥(1) ... 38

圖 3-33

G 醫院冰水主機硬體與軟體方面之修改與精進完成後之

系統試俥(2) ... 38

圖 3-34

G 醫院冰水主機硬體與軟體方面之修改與精進完成前之

「主機耗電量(

K

W)」與「負載百分比(%)」仍呈現大追逐情形(1).... 39

圖 3-35

G 醫院冰水主機硬體與軟體方面之修改與精進完成前之

圖 次

「主機耗電量(

K

W)」與「負載百分比(%)」仍呈現大追逐情形(2)... 40

圖 3-36

G 醫院 2018 年 7 月 11 日實施「強制限制主機運轉電流」

，

負載百分比 80

%

之「主機耗電量(

K

W)」與「負載百分比(%)」已

無大追逐情形 ... 41

圖 3-37

G 醫院 2018 年 7 月 12 日實施「強制限制主機運轉電流」

，

負載百分比 80

%

之「主機耗電量(

K

W)」與「負載百分比(%)」，

顯示電力需量反應集中卸載非常成功 ... 41

圖 3-38

G 醫院 2018 年 7 月 13 日實施「強制限制主機運轉電流」

，

負載百分比 80

%

之「主機耗電量(

K

W)」與「負載百分比(%)」，

顯示電力需量反應集中卸載非常成功 ... 42

圖 3-39

G 醫院 2018 年 7 月 14 日實施「強制限制主機運轉電流」

，

負載百分比 80

%

之「主機耗電量(

K

W)」與「負載百分比(%)」，

顯示電力需量反應集中卸載非常成功 ... 42

圖 3-40

空氣側、冰水側、主機側熱質量效應（T

HERMAL

I

NERTIA

）

之影響 ... 44

圖 3-41

DR 卸載策略之現場主機 HMI 操控

(1) ... 45

圖 3-42

DR 卸載策略之現場主機 HMI 操控

(2) ... 45

圖 3-43

DR 卸載策略之現場主機 HMI 操控

(3) ... 46

圖 3-44

DR 卸載策略之現場主機 HMI 操控

(4) ... 46

圖 3-45

DR 卸載策略之 BEMS 操控 ... 47

圖 3-46

DR 卸載策略之 BEMS 系統自動讀表操控

(1) ... 47

圖 3-47

DR 卸載策略之 BEMS 系統自動讀表操控

(2) ... 48

圖 3-48

DR 卸載策略之 BEMS 系統自動讀表操控

(3) ... 48

摘 要

關鍵詞：廣域智慧能源管理平台、電力需量反應、全尺度實驗印證 106 年完成之「廣域智慧能源管理平台建置與運轉評估計畫」，係藉由廣域智慧能 源管理平台 WABEMS 之建立，整合及分析區域內各單棟建築耗能之不同參差需求，導 入節能策略與進行電力需量反應（Demand Response，以下簡稱 DR）計畫。從單一建 築之空調等耗能系統最佳化，擴大推展至整體大區域系統節能最佳化技術，使建築節 能由傳統的單棟建築規模邁向廣域規模，並已獲得良好之成果。 本年度計畫之目標係透過產官學研合作機制，將前揭計畫成果擴大應用推廣，以 整合區域內不同棟建築物之能源管理系統，驗證尖峰用電電力需量反應之效益，並將 驗證成功之相關電力需量反應案例，邀請有興趣參與之單位，共同合作進行技術擴散 與經驗分享，本計畫廣域智慧能源管理平台將扮演能源管理調度中心之角色，強化區 域內建築能源使用管理，達到推動智慧綠建築與社區之技術擴散與應用目標。 本案完成遴選於 9 個案例之現廠勘查、討論與初步空調主機進行 DR 反應測試過 程中，不但可真正試驗出該單位之大型中央空調主機性能，是否足以參與並勝任需量 反應之角色；且此診斷服務過程本身，經由本研究團隊將前期之 WABEMS 成功經驗， 加以複製、傳承至此新案之中，即為良好之技術擴散與交流之機制。9 個案例包括： 1. 嘉義市政府南棟大樓（辦公類） 2. 屏東縣政府北棟大樓（辦公類） 3. 高雄市政府鹽埕區公所（辦公類） 4. 雲林縣政府斗六地政事務所（辦公類） 5. 國立屏東科技大學綜合大樓（校園類） 6. 國軍高雄總醫院屏東分院（醫院類） 7. 國立中山大學圖書資訊大樓（校園類） 8. 國立高雄科技大學燕巢分部圖資大樓（校園類） 9. 國軍高雄總醫院岡山分院（醫院類） 摘 要

本案已擴增納入各參與單位之 BEMS 系統，整合包括軒捷公司平台與盛益公司平 台，完成中央空調系統尖峰用電電力需量反應集中卸載之實驗平台。上述醫院類、辦 公類及校園類不同應用場域之廣域智慧能源管理平台參與案例，同時於尖峰用電時段 上午 10:30 至 11:30 與下午 13:30 至 14:30 兩個時段，各案例冰水主機同時進行中央空 調主機限制電流之卸載策略，共同完成電力需量反應聯合運轉測試，此為我國第一次 完成之創舉！ 最後，本計畫於北部、南部各辦理 1 場成果說明會，針對參與廣域智慧能源管理 平台技術應用之案例，進行成果說明與宣導。 經由本計畫之執行，已獲得如下之成果： 1. 完成廣域智慧能源管理平台合作機制架構之建立。 2. 完成廣域智慧能源管理平台之申請文件，並舉辦 1 場專家諮詢會議。 3. 完成舉辦 1 場申請參與說明會。 4. 完成遴選新增至少 8 個具電力需量反應示範潛力之參與單位。 5. 完成入選參與單位之廣域智慧能源管理平台系統調校等作業，並擴增中央空調系統尖 峰用電電力需量反應集中卸載之實驗平台。 6. 完成尖峰用電之電力需量反應聯合模擬運轉測試，並完成整合成至少 3 類不同應用場 域之廣域智慧能源管理平台參與案例之成效分析。 7. 完成舉辦 2 場成果說明會。 8. 完成鏈結大型電力需量反應計畫之可行性建議。

ABSTRACT

Keywords: WABEMS, Demand Response, Full-scale Experimental Investigation

In recent years, IEA has been focusing on promoting the Energy in Buildings and Communities Programme, EBC, which forms the most important direction toward a community energy conservation and sustainable development. In that program, the specific BEMS system in each building should be integrated into a Wide-Area BEMS, or WABEMS, and promotes with the top priority. This is inline with the National ICT Development Program, and the Sustainable Intelligent Cities – Intelligent Green Buildings and Communities Promotion Programme in our nation, through the larger-scale implementation from singular points to wider area with demonstrative projects and full-scale experimental investigation.

Through the establishment of the WABEMS, the diversity factors in operating each single building energy system can be considered and managed, so that energy conservation strategies can be inputed, to reach an optimal solution, from a local, microscopic scale to a wider area and macroscopic scale.

Especially, during the summer, the energy consumption by the commercial buildings are the root cause of the stringent power peak demand. The implementation of the Demand Response (DR) program, is a vivid and effective counter-measure strategy to face this challenge, without the necessity to construct new power plants. It is the goal of this project, to perform a systematic study in establishing a WABEMS system to analyze the feasibility to perform a larger-scale DR program through full-scale experiment. A demonstrative project, selected from the existing 200 BeeUp projects, either a general hospital or an university campus, will be performed where its central HVAC system will be unloaded as a means to answer the DR instruction, so that the establishing, testing, adjusting, balancing,

and operating of the WABEMS platform can be analyzed with energy and peak power saving effect realized, to form a solid ground for future larger-scale application.

In this project, a formal seminar will also be organized to gather all the interested parties, such as experts from architectural and HVAC specialties, and general audiences to join, as a preparation for future implementation.

Through the execution of this project, the following results can be realized:

1. To establish a WABEMS ICT platform as an experimental tool to validate the Demand Response effectiveness during the summer.

2. To perform a quantitative analysis and full-scale experimental investigation on the technical feasibility in implementing

Demand Reponses projects, especially in developing feasible unloading technologies for central chillers in HVAC systems.

3. To establish a demonstrative project, which will indicate the effectiveness and results in meeting a Demand Response call during the summer under Taiwan’s ambient conditions and power demand situations. It will form a vivid picture of such a program, to evaluate the supporting resources needed, to make this program sustainable in the future.

第一章 緒 論

第一章

緒 論

第一節

計畫主旨與目標

近年來國際能源總署（International Energy Agency, IEA）推動建築及社區能源計畫 （Energy in Buildings and Communities Program, EBC），為全世界揭諸了邁向建築與社 區節能與永續發展之最重要趨勢與方向。該計畫指出，亟需將區域內各單棟建築物之 能源管理系統（BEMS）加以整合，使進一步成為廣域智慧能源管理平台（Wide-Area BEMS, WABEMS），且列為最優先推動項目之一。內政部建築研究所依據「永續智慧 城市-智慧綠建築與社區推動方案」之政策方向，亦已於 106 年度辦理「廣域智慧能源 管理平台建置與運轉評估計畫」，相當切合國際能源管理發展趨勢，推動智慧居住空 間逐步擴大至永續智慧社區實證及示範，並由點而面邁向永續智慧城市之願景。 106 年完成之「廣域智慧能源管理平台建置與運轉評估計畫」，係藉由廣域智慧能 源管理平台 WABEMS 之建立，整合及分析區域內各單棟建築耗能之不同參差需求， 導入節能策略與進行電力需量反應（Demand Response，以下簡稱 DR）計畫。從單一 建築之空調等耗能系統最佳化，擴大推展至整體大區域系統節能最佳化技術，使建築 節能由傳統的單棟建築規模邁向廣域規模，並已獲得良好之成果。 廣域智慧能源管理平台於民國 106 年完成多項跨不同場域之多棟建築同時進行大 型中央空調主機卸載之具體實驗成果。具體而言，於 P 大型綜合醫院正常商業運轉中 之情況下，共進行了四輪於電力尖峰情況下之需量反應卸載實驗，分別獲致之實際總 量卸載成效各為18.7 %、16,8 %、19.7 %、及 20 % 之具體顯著成果。 同樣的，於C 大型綜合醫院，共進行了 2 輪卸載實驗。於電力尖峰情況下之需量 反應卸載46.1 %~49.2 %。於電力尖峰情況下之需量反應卸載 56 %。

經進一步推廣至K 大學，將 3 棟個別建築之中央空調系統同步納入需量卸載管控， 經全尺度實驗結果顯示，可獲致總電力需量卸載量高達總空調電力需量之 50%之優良 成效。此成果可與獲頒獲選為世界6 大智慧城市之一之 YCHP 計畫之總電力需量卸載 成果14.9 % 進一步相比較；若以日本夏天空調用電佔一般總建築用電量之約 40 %推 估，相當於YCHP 計畫之總空調卸載量，約為其空調總需量之 37.25 % 左右。本計畫 之成果與其比較，不煌多讓，值得進一步擴大計畫參與範圍加以推廣應用。 本年度計畫之目標係透過產官學研合作機制，將前揭計畫成果擴大應用推廣，以 整合區域內不同棟建築物之能源管理系統，驗證尖峰用電電力需量反應之效益，並將 驗證成功之相關電力需量反應案例，邀請有興趣參與之單位，共同合作進行技術擴散 與經驗分享，本計畫廣域智慧能源管理平台將扮演能源管理調度中心之角色，強化區 域內建築能源使用管理，達到推動智慧綠建築與社區之技術擴散與應用目標。 綜合上述內容，本研究進行之步驟流程，如下所列： 1、建立廣域智慧能源管理平台之參與及應用推廣機制 1.1 建立廣域智慧能源管理技術應用之產官學研合作機制架構  1.2 研提參與廣域智慧能源管理平台之申請相關文件  舉辦 1 場專家諮詢會議 1.3 舉辦申請參與說明會 1 場  1.4 辦理遴選作業 

第一章 緒 論 2、進行廣域智慧能源管理平台之技術輔導、系統調校與成效分析 2.1 辦理入選參與單位之現場勘查、空調主機性能測試與廣域智慧能源管理平台 系統調校等作業。  2.2 擴增中央空調系統尖峰用電電力需量反應集中卸載之實驗平台  2.3 進行尖峰用電之電力需量反應聯合模擬運轉測試  2.4 整合成至少 3 類（如：醫院類、辦公類及校園類等） 不同應用場域之廣域智慧能源管理平台參與案例之成效分析  2.5 辦理廣域智慧能源管理技術應用之擴散與深化  3、廣域智慧能源管理平台技術之成果推廣與應用 3.1 舉辦成果說明會 2 場  3.2 研擬鏈結大型電力需量反應計畫之可行性建議 經由本計畫之執行，可獲得如下之成果： 1. 完成廣域智慧能源管理平台合作機制架構之建立。 2. 完成廣域智慧能源管理平台之申請文件，並舉辦 1 場專家諮詢會議。 3. 完成舉辦 1 場申請參與說明會。 4. 完成遴選新增至少 8 個具電力需量反應示範潛力之參與單位。

5. 完成入選參與單位之廣域智慧能源管理平台系統調校等作業，並擴增中央空調系統 尖峰用電電力需量反應集中卸載之實驗平台。 6. 完成尖峰用電之電力需量反應聯合模擬運轉測試，並完成整合成至少 3 類不同應用 場域之廣域智慧能源管理平台參與案例之成效分析。 7. 完成舉辦 2 場成果說明會。 8. 完成鏈結大型電力需量反應計畫之可行性建議。

第一章 緒 論

第二節 研究的背景與願景

推動智慧綠建築為全世界邁向永續發展的重要策略 推動智慧綠建築為全世界邁向永續發展的重要策略與手段之一。於此推動過程 中，世界各先進國家無不聚焦於兩大主軸： 其一，為進行 建築物節能策略之推動與實現。尤其是既有建築物之建築節能改善 計畫之推動以獲得kWh 之節約。經大幅度提升建築物之能源使用效率（Building Energy Efficiency Upgrade Program，簡稱為 Beeup 計畫），以節約運轉電量及電費 。此種策 略之推動，頗類似於我國內政部建築研究所自民國92 年至今，仍持續推動之「建築節 能與綠廳舍改善補助計畫」。該計畫由於成果豐碩，已於民國 107 年再加碼一倍，並 納入地方政府單位進行，其影響既深且遠。

第 二 大 應 用 主 軸 方 向 ， 則 為 進 行 大 型 之 建 築 物 空 調 系 統 電 力 需 量 反 應 計 畫 （Demand Response，簡稱為 DR 計畫）。以便於夏季電力尖峰不足之時，啟動虛擬電 廠（Virtual Power Plant）之概念，而迴避大型發電廠之建置，減少環境汙染，以舒解 我國夏季電力尖峰備載容量（kW）不足之困境。此總策略之實施雖然僅為短短的兩三 小時就結束，卻立竿見影，為國家電網負載端管理（Demand Side Management）之重 要策略。 在此推動過程中，最重要而最困難的，就是將單棟建築之建築節約能源策略與實 施成果，予與放大、擴大範圍到區域化與都市化，使形成由點、而線、而面的「大規 模」擴散成果。 成果擴散與經驗複製所面對之困境與突破方式 上述優良成效無法具體擴大，，其主要原因為傳統的被動式資訊平台皆以大量冰

冷的統計資訊揭露之方式，很難進行有效的經驗大量複製。且缺乏一個可真正進行合 作與交流整合之機制，甚至於其上集體進行大型電力需量反應計畫全尺度實驗之 WABEMS 平台。 本計畫揚棄上述傳統的被動式資訊平台之方式，改為建立具創新性之互動式區域 產學研合作交流機制；進行既有建築節能改善案例成功經驗之分享與快速大量複製， 及本計畫第一期計畫所進行之電力需量反應之成果協調、卸載與調配及經驗分享。 本計畫之主要工作內容，為將 WABEMS 平台所建立的合作交流機制，逐步發展 成為扮演 廣域跨社區之智慧綠建築節能協調、調度中心的角色。 以提供及統合參與單位之中央空調系統進行建築節能改善與電力需量反應之協 調、卸載與調配及經驗分享之重要平台。 WABEMS 扮演協調、調度中心之特色分析 協調、調度中心（Aggregator）就像是旅行社在整個旅遊活動中，所扮演的組織、 管理者角色。Aggregator 一般被翻譯成「需量反應聚合商」或「用戶群代表」。是台電 公司自2017 年 5 月期間，依據新通過之電業法所對外開放申請的新電力營運項目之一。 旅行社對外，向國際旅遊集團及大飯店簽訂合約，以較低之價格躉購大量之住宿 房間。對內，再對參與的旅行團分配住房。這中間賺取的差價就是旅行社自己的利潤。 而參加的旅行團也獲得較低的成本。對於國際飯店業而言，則永遠有基本客源之存在， 形成可共生的良好環境。 在這個例子中，若轉移到電力需量反應計畫，國際旅遊集團，就像台電公司；客 戶群代表就是旅行社，而參與的旅行團，就是所有的參與電力需量反應計畫的客戶與 單位。

第一章 緒 論 本計畫所建立之WABEMS 合作交流機制以經驗累積為主，獲取經濟效益為輔。 在這個前提之下， 本交流機制與平台將擁有許多良好的特性。其中之一，就是自 己擬定模擬試驗的特性。對於 Beeup 建築節能成功案例的技術推廣與複製，平時就可 以橫向進行。另一方面，若要參與正式的台電公司電力需量反應計畫，則該方案成功 時雖有電費的優惠，也一定有萬一不達標的時候被罰款的可能性，具有一定的風險。 在本交流平台上，可揪集所有願意參加的單位，隨時進行模擬試驗。 也就是假設 作參加台電電力需量反應，訂定DR 題目，然後於本計畫之 WABEMS 平台上集體進行 自主性卸載，但並未實際參與台電DR 計畫。 如此，經過一次，兩次，多次的修正，最後才考慮正式來參加台電之需量反應計 畫 。如此所可以累積的經驗顯著，具體而可觀，一直到真正完全準備好了，再參加 真 正的台電公司需量反應計畫。採循序漸進的方式，不但將使本合作交流機制參與的單 位獲得成長，技術及成效獲得擴散；而且合作交流平台本身，未來將可發展成為國家 級的旗艦型智慧綠建築節能技術與應用之推廣交流與實際電力需量卸載之模擬實驗中 心，產生深遠的影響。 此項策略為我國首度提出，具創新性與可行性，也是本計畫執行之主流思想所在， 成果可期。

第二章 建立廣域智慧能源管理平台之參與及應用推廣機制

第二章

建立廣域智慧能源管理平台之參與及應用推廣機制

第一節

建立廣域智慧能源管理技術應用之產官學研合作機制架構

2.1.1 蒐集國內外廣域智慧能源管理平台之參與者合作模式相關文獻

依據 Siemens Building Technologies 手冊【參考文獻 1】之規劃，當 DR 通知自 WABEMS 下達 Aggregator 及用戶端時，必須有指令送達並已分送執行之回朔確認之機 制（Echo Check），以確保用戶端已經確實準備妥當。

IEEE Xplore Digital Library, IEEE Journal on Selected Area in Communications，進一 步在其The Role of Aggregators in Smart Grid Demand Response Markets 之文獻中【參考 文獻2】 定位 Aggregator 之角色，並詳細規範廣域智慧能源管理平台之參與者合作模 式。共分為：電力公司（Utilities），「需量反應聚合商」或稱用戶群代表（Aggregator） 及用戶群（User）共 3 個層級，如下圖 2-1 所示。

電力公司負責分配DR 電價優惠，Aggregator 進行卸載調度最佳化，追求 DR 電價 優惠最大化，為承上啟下的重要角色。用戶群則接受之電力調度指令，進行卸載，達 成所需之電力需量抑減，並獲得電價之優惠。 因此綜上所述，廣域智慧能源管理平台之參與者，主要包含三大區塊：上游為發 電端，中游為媒合與管理端，下游則為用戶端。 於上游發電端，在國內外國營發電廠大量的被解除專營權（Deregulation）之後， 開始出現許多較小規模、中小型的發電業者參與。尤其在中游的管理端，也就是 Aggregator 的角色，更多的民間業者，憑藉着較高端的 ICT 技術，較敏銳的市場反應 手段，大量的參與此管理者的角色。 協調、調度中心（Aggregator）就像是旅行社在整個旅遊活動中，所扮演的組織、 管理者角色。Aggregator 一般被翻譯成「需量反應聚合商」或「用戶群代表」。是台電 公司自2017 年 5 月起，依據新通過之電業法所對外開放申請的新電力營運項目之一。 旅行社對外，向國際旅遊集團及大飯店簽訂合約，以較低之價格躉購大量之住宿 房間。對內，再對參與的旅行團分配住房。這中間賺取的差價就是旅行社自己的利潤。 而參加的旅行團也獲得較低的成本。對於國際飯店業而言，則永遠有基本客源之存在， 形成可共生的良好環境。 在這個例子中，若轉移到電力需量反應計畫，國際旅遊集團，就像台電公司；客 戶群代表就是旅行社，而參與的旅行團，就是所有用戶端，亦即參與電力需量反應計 畫的客戶與單位。 而用戶端則發揮群聚的力量，作為發揮聚沙成塔的節能與躉售電力 Bargaining power 的最重要基礎 與電力需量反應 實際執行者角色。因此，此三者之良好配合，是

第二章 建立廣域智慧能源管理平台之參與及應用推廣機制 2.1.2 研擬產官學研合作機制，界定各參與者間之角色與建構架構圖 於上述 3 大區塊中，產官學研各有其獨特之貢獻領域與範圍，而整體形成完整之 體系。具體而言，於產業界可再細分為大型能源、空調工程與 ICT 等工業，包含：發 電業、輸配電業、空調主機生產廠商、BEMS、電腦資通訊與控制工程業等、涉及我國 龐大的產業鏈。 其次，官方代表則扮演著重要的建築節能與電力需量反應等政策推動方向之推手； 並為國家此方面旗艦計畫之主要執行單位，成為重要之實驗實證案例之主要催生者與 重要來源。最後，學研單位則扮演著技術開發與實驗執行者之角色，並可對整體計畫 之執行與優化提出寶貴之建議。 (1) 大型電力需量反應計畫將牽動我國龐大之產業界參與，其各扮演之角色極為重要 空調電力需量反應 DR 計畫所可帶動我國之相關產業界極其龐大，將對於我國之 相關產業升級，產生顯著之提振與催生作用。同時，DR 計畫之主要調控對象為空調冰 水主機，因此，冷凍空調產業於本計畫扮演著極關重要之角色。 電力需量反應 DR 帶動之相關空調產業界，包含：大型中央空調主機製造廠如堃 霖、力菱、東元、大同、揚帆、王牌、中興電工等大型製造業。同時，亦包含中小型 空調系統製造廠如日立、東元、聲寶、大同、大金、禾聯、歌林、國際、三洋等大型 製造業。 換言之，電力需量反應計畫之推動將催生我國大量之大、中、小型空調系統汰舊 換新商機！新採購機種則直接升級及智慧化，成為可直接接受 DR 卸載之新一代空調 系統。此舉，將使傳統空調製造業擺脫傳統整體產業低價競爭之劣勢，而具體轉型之 良機。對於整體產業界競爭力之提升，產生顯著而深遠的影響！

(2) 主辦官署於 DR 計畫扮演之角色 主辦官署可進行每 4 年 1 期計畫之規劃，成立大型空調電力需量反應計畫。直接 帶動我國之DR 相關計畫及產業界參與擴大實施規模，將對於我國之 DR 產業與未來之 國家智慧電網總體發展奠定重要基礎，並產生極重要之催促作用。 內政部建築研究所自民國92 年以來所推動之 BEEUP 1.0 計畫，成績斐然，並將於 108 年邁向 to BEEUP 2.0 之新計畫時程。從此，將由建築物節約能源為主軸(Energy Efficiency, EE) EE only, 邁向建築物節約能源+空調電力需量反應（Demand Response, DR）EE + DR 並重並行之方向邁進。計畫更為全面而具體，成果效益將更為顯著。而 此BEEUP 計畫之受補助單位，正好構成了的最佳進行空調卸載群控之最重要案例群基 本對象。二計畫緊密結合，相輔相成，相得益彰。 而WABEMS 2.0 計畫，因擴大至地方政府單位實施並進一步擴大規模，亦將於 108 年度邁向同步納入更多數量之中小型空調系統，並結合Living 3.0 作實質現場展示。如 此，兩計畫可持續多年期之相輔相成推動下，成效可期。目前BEEUP 1.0 計畫已累積 完成612 個成功節能改善案例，每年節省運轉電費高達 2.5 億元以上，全部改善投資皆 於5 年內回收，未來之 BEEUP 2.0 推動成果或將數倍於此數值！精彩可期！ WABEMS 1.0 從建築物大型空調為調控卸載主軸，亦即大型空調、大出力、大卸 載量、較小數量參與用戶，大約數十或百戶級別之數量。將逐步邁向WABEMS 2.0 大 型空調 + 中小型空調電力需量反應（Demand Response, DR）小出力、小卸載量、未 來極大數量，大約數百戶至百萬用戶數量級的參與，而逐步發揮聚沙成塔之力量！ (3) 學術研究單位於 DR 計畫扮演之角色 學術研究單位為實際執行每 4 年 1 期之大型空調電力需量反應研發計畫之主力部

第二章 建立廣域智慧能源管理平台之參與及應用推廣機制 其主要任務之一，為開發在我國獨特之高溫高濕氣象條件與夏季空調電力需量負 載下之，具體可行DR 相關核心技術並付諸實驗印證！ 同時必須廣邀產業界參與，包含:空調主機製造廠、BEMS、TAB、軟體、IT 工程、 IT 服務業，對於我國之 DR 技術之突破與擴散應用產生極重要之提升作用。 本計畫之推廣策略為藉由開發新的核心技術，造成市場新風潮，推動產業技術提 升及擴散。 A. 對於大型空調主機製造業之產品競爭力之提升 2017 年本計畫進行之堃霖公司大型空調主機改造工程之啟發，可清晰的發現此積 極的產業競爭力向上提升力量與具體成效！ 2017 年 5 月，中山大學 F 棟電資大樓原先設置商轉中傳統式之 350 RT KL 堃霖主 機經與350 RT McQuay 主機運轉對比，發現其運轉無法對於需量卸載指令做出適當反 應。經本團隊與堃霖公司團隊合作改善主機控制硬體與軟體後，已由 ON/OFF 頻繁起 停追逐運轉（Hunting）模式，而躍昇為可平滑卸載（Unloading）運轉之模式，此對於 大型空調主機之操控彈性之直接影響層面是極其巨大的！ 堃霖公司經由實際參與本計畫之現場實驗後，2017 年 7 月公司開始因應此新的發 展局面，將其長期外包之意大利Corel 主機控制器項目，壯士斷腕，新主機機種全數改 為德國西門子 Siemens 之控制器，並堅持開始自行開發此控制器所需之軟體與控制邏 輯（Corel vs. Siemens Controller）。這其中就順勢加入了本計畫所成功突破之核心技術 之一，亦即限制主機運轉電流運轉模式 ( Demand Limit) 技術，智慧化大幅提升，形成 雙贏的局面。因為未來市場所要採購之大型空調主機皆必須具備此項性能！因此形成 了一股市場向上推升的力量。由市場端帶動產業升級，影響極其直接而深遠！

這個鮮明的例子，一方面指引了堃霖冷凍機械製造廠的新發展方向；另一方面， 也對於本計畫未來之推廣應用，舖陳了更寬廣的揮灑空間。尤其，堃霖公司所製造販 售之大型中央空調主機佔我國整體市場之份額達60 % 以上，其影響是極其巨大而深遠！ http://www.kuenling.com.tw/ 力菱公司有鑒於此，亦已宣布決定全力跟進，開發此種新智慧型主機之研發製造， 以應市場風向之變化而升級。http://www.leading-tw.com.tw/ 於2018 年 5 月，本計畫於國軍岡山醫院 KL450 RT 螺旋式主機 SV 閥改造又起動 另一新的啟發。由於，原堃霖主機仍然只能進行 ON/OFF 啟停運轉，經第一階段 SV 閥改造後，已可進行SV 100 %、75 %、50 % 等容量之卸載。 於2018 年 7 月國軍岡山醫院此 KL450RT 螺旋式主機，再進一步進行第二階段之 限制運轉電流之改造工程 i%，至此完成了最先進之 DR 控制策略導入。就有如賓士汽 車行駛於高速公路，可達到自動定速運轉模式之境界。已經將傳統主機大幅度智慧化， 其整體主機之價值與性能大幅度提升，真不可同日而語! B. 本計畫成果，帶動相關我國 BEMS 產業界大幅向上提升競爭力: 我國BEEUP 1.0 計畫，自 2003 年執行了 15 年期間，由於堅持採取支援 TCP/IP 之 開放式網路架構之BEMS 系統，而一舉突破了原先由國際大廠如 Honeywell, Siemens, Johnson Control, In Touch, 等寡佔的局面，具體扶植了我國本土 BEMS 廠商成長並取而 代之。如:軒捷公司 http://acsc.myweb.hinet.net/、盛益公司 http://www.setc.com.tw/、新 逸公司http://www.living3.org.tw/tw/smart/equipment/com/info/64 等等。

這些充滿活力的台灣中小企業，經過承接 BEEUP 計畫數十個、上百個 BEMS 系 統之建置及運轉，不但於國內業務蓬勃發展，而且已大量往東南亞開闢新市場，具備

第二章 建立廣域智慧能源管理平台之參與及應用推廣機制 本計畫由於必須經由 BEMS 系統 進行空調主機卸載，因此進一步深化其 BEMS 功能。尤其，可經由群呼群控之WABEMS 平台更是重點發展所在。本年度計畫，促使 軒捷公司,盛益公司,新逸公司,等經由參與今年度夏季成功之之 DR 需量反應聯合卸載 模擬測試實驗群呼經驗，成功的將他們的雲端小平台納入本計畫，成為未來BEEUP 2.0， WABEMS 2.0，可協調操控之對象。 更重要的，更反向激起這些公司開始積極思考，未來他們是否也可以像本計畫之 大雲端平台一樣，自行服務他們的客戶，而担當起如本計畫一般之DR Aggregator 之角 色。這種見賢思齊之想法，就是本計畫所最樂見的，也是計畫成果推廣與技術擴散之 具體落實方法與真諦之所在。 這個嶄新的新思考方向與新商機，事實上，就是造就了每年數百億美元市場潛力 的美國大電力調度市場的濫觴。這些當地的BEMS 公司，就是小雲端的提供者，以此 得以進入市場。 我國在兩年前電業法修正通過後，發電、輸配電、調度、售電可分屬不同公司進 行之。但因沒有實施成功的先例，發展緩慢。事實上，今年台電公司推動的優惠大型 需量反應計畫，真正參與可認購的總量，還不到公告總額的10 %，可以說是極為冷清。 常說賠錢的生意無人做，殺頭的生意有人做。只要有新商機，就會有企業願意去 考量。 本計畫由於成功印證了經由群呼群控之WABEMS 平台規畫之 DR 功能，已經促使 軒捷公司, 盛益公司, 新逸公司等開始部建其專屬之小型服務雲端平台，有計畫的來迎 接這個新商機的來臨。對這些企業而言，從原始單純承包客戶的BEMS 系統建置，現 在則延伸出新的能源服務與需量管制之新機會。

C. 本計畫成果， 亦帶動我國 TAB 產業界大幅向上提升競爭力: TAB 產業是 BEEUP 1.0 計畫所一手催生的我國新興產業。於此之前， 我國之工程驗收大抵皆著重數量之是否符合；至於性能是否合乎或優於應有之驗 收標準，則並不太在意，也無一套性能調適標準可資遵循。頂多，將購置之冰水主機 銘牌資料與發包工程圖說冰水主機工程採購規範性能對照比對。 然而，由於BEEUP 1.0 要求於系統改善完工查核時，需繳交完整的性能調校記錄， 並確認實際調校後之冰水主機性能須優於冰水主機出廠時之廠測性能，更應優於主機 工程採購規範性能!如此一條龍之設計、採購、安裝、TAB 服務，終於使系統真正達到 性能最佳化。 本計畫進一步深化此 BEEUP1.0 成果，要求大型冰水主機須加入需量卸載功能， 並於上述階段之所有測試數據中顯示出來! 同時，要求 BEMS 平台應與 TAB 搭配進行 同步調校，數據須同步上傳大雲端平台，終於形成完美的解決方案 (Total Solution) 。

全野公司 http://www.magiccool.com.tw/ 等長期服務 BEEUP1.0 計畫之 TAB 公司， 於參與本計畫實驗後，獲得極大之啟發，已積極擴大服務範圍，並將建築節能與電力 需量管制 (EE+DR)兩大內容擴大納入，並重並行。而此與 BEEUP2.0 及 WABEMS 2.0 之目標完全吻合。為來並將帶動更龐大數量之TAB 公司來＇投入市場參與。

D. 本計畫成果，將帶動各級雲端服務、IT 資訊服務、工程服務及軟體製作業者加入新商機

WABEMS 將運用到各不同等級之雲端服務、IT 資訊服務、工程服務及軟體製作， 這無疑的，是新一波因智慧化而迎來的新商機，未來發展潛力巨大。

第二章 建立廣域智慧能源管理平台之參與及應用推廣機制

第二節

研提參與廣域智慧能源管理平台之申請相關文件

為了使廣域智慧能源管理平台未來的發展能夠大衆化與普及化，本計畫將採取由 下至上之申請模式，建構完整之申請程序與相關文件，提供公開化，透明化之申請程 序。 上述所提及之各項國家建築節能計畫，尤其是「建築節能與綠廳舍改善補助計畫」， 自民國92 年執行至今，已近 15 年。可提供良好之經驗作為本計畫之參考。 2.2.1 研訂申請參與之文件、遴選原則、執行期程與程序及參與單位應配合事項 如上所述，本項工作將建立完整之申請程序，研訂申請參與之文件、遴選原則、 執行期程與程序及參與單位應配合事項。初步想法及架構如下： A. 研訂申請參與之文件 申請參與之文件將包含下述幾大項： A.1 申請單位基本資料： 1、申請機關全銜： 2、申請機關地址： 3、改善單位完整名稱： 4、改善建築物地址： 5、本案承辦組室： 6、本案聯絡人：

7、聯絡電話：

A.2 建築物基本資料：樓層數、建築面積、空調面積、建築物用途、使用人數

A.3 空調系統概述含：設備規格、數量、配置情況

A.4 BEMS 系統概述含：是否支援 TCP/IP、是否為開放式網路架構、與空調系統 之監控現況 B. 遴選原則以申請案具下列條件者得優先列入： B.1 具備開放式網路架構之 BEMS 系統。 B.2 具備大型中央空調主機且可調變冰水供應及冰水回水溫度而卸載者。 B.3 實施後具備明顯節能及需量管制效益者。 B.4 改善單位改善需求高，具有高度配合意願及工程發包與執行能力者。 B.5 位處宣導效益高、往來人員眾多之重要辦公場所或大型展覽空間，醫院或學 校等。 B.6 申請機關具備良好之財務規劃與支持者。 B.7 改善單位申請改善之廳舍，於補助預算年度內有執行其他節能改善措施，且 能提出辦理預算（含自有財源及其他單位補助經費）之佐證者。 C. 執行期程與程序及參與單位應配合事項 C.1 執行期程與程序，包含：辦理通知、受理申請、申請審查、結果通知、辦理 建置、進行模擬實驗、辦理結案等。

第二章 建立廣域智慧能源管理平台之參與及應用推廣機制 C.2 參與單位應配合事項，包含：硬體設備之修改，軟體系統之修改、財物經費 之規劃、模擬實驗之進行與配合。 2.2.2 研訂參與單位之自主評估檢核表，供欲參與廣域智慧能源管理平台之單位，自 我評核參與可行性。 參與本計畫之單位，必須具備某些重要之基本條件，其參與成功之可行性，才得 以提高。主要包含3 大區塊： 1. 目前 BEMS 系統之架構，是否為開放性之網路架構。其相關之 ICT 系統配套現況。 2. 大型中央空調主機，是何種型式，是否可執行經由冰水溫度之調變，而進行卸載， 必須進行現場全尺度實驗。 3. 使用單位之財務規劃。確認所需進行修改之項目及所需經費額度與來源。 本計畫所草擬的自主評估檢核表，如下表2-1 所列： 表2-1 參與廣域智慧能源管理平台之自主評估檢核表 1.  是否具備開放式網路架構之 BEMS 系統，可直接支援 TCP/IP，不必安 裝其他公司專屬軟體即可監看運轉 數據。

是 、

否 2.  冰水主機屬於何種型式？ 容量為多少RT？ 螺旋式 或 往復式 或 其他型式 容量為 ______ RT 或 ______ Kcal/hr 3.  是否具備大型中央空調主機，且可調 變冰水供水溫度而進行卸載。

是 、

否 4.  是否具備大型中央空調主機，且可調 變冰水回水溫度而進行卸載者。

是 、

否

5.  是否具備大型中央空調主機，且可限 制運轉負載比率或運轉電流值而進 行卸載者。

是 、

否 6.  是否位處宣導效益高、往來人員眾多 之重要辦公場所或大型展覽空間，醫 院或學校等。

是 、

否 7.  是否申請機關具備良好之財務規劃 與支持。

是 、

否 另外，參與單位自我檢核表圖面化之完成，為本計畫之一項特色。揚棄傳統之冰冷的只填 表格之方式，而採圖文並茂 ，簡單具體舉例之方式，使每一份自我檢核表皆是具體可用而正確 的有效問卷，寧缺勿濫。而且，每一步驟需進行照相、截圖等，以留下完整之記錄。參與空調 需量反應DR 單位自我檢核表，以 N 大學校園為例，加以說明： 1. 大型中央空調主機，是何種型式，是否可執行經由冰水溫度之調變，而進行卸載，必 須進行現場全尺度實驗。

第二章 建立廣域智慧能源管理平台之參與及應用推廣機制

圖2-3 自我檢核表圖 2：為國產新型磁浮式冰水主機之現場安裝現況 (2)

圖2-4 自我檢核表圖 3：本主機容量為 240 USRT，所需運轉電壓為 380 V 三相，運轉電 流為269 A，使用冷媒為 R134a

圖2-5 自我檢核表圖 4：本主機為離心磁浮變頻式，確定具有回水溫度及冰水供應溫 度控制之運轉模式，如主機上之人機介面所顯示，其壓縮機1 與壓縮機 2 可分別進行

不同之設定溫度範圍，具備良好之操控能力，節能效益可期。

圖2-6 自我檢核表圖 5：本主機具備雙壓縮機。除了可具體進行變頻運轉與節約能源 外，其卸載後之負載比率亦可即時線上顯示，極為先進

第二章 建立廣域智慧能源管理平台之參與及應用推廣機制 圖2-7 自我檢核表圖 6：此圖顯示冰水主機上之人機介面展示之主機運轉參數，包含 最重要之功率kW 軸速 RPM 及負載比率%等 2. 目前 BEMS 系統之架構，是否為開放性之網路架構。其相關之 ICT 系統配套現況。 圖2-8 自我檢核表圖 7：確認本 BEMS 系統為開放式網路架構。可進行自動排成、近 端監控、即透過網路之遠端監控

圖2-9 自我檢核表圖 8：確認本 BEMS 系統可支援 TCP/IP。可進行主機冰水供應溫度 調變及回水溫度調變而進行電力需量管制卸載，確實可行

第二章 建立廣域智慧能源管理平台之參與及應用推廣機制 2.2.3 舉辦 1 場專家諮詢會議，針對上述研訂文件內容進行討論。 由於本項廣域智慧能源管理平台，為我國首度進行之產官學研交流平台。因此， 對於上述工作內容，將召開 1 場專家諮詢會議，針對上述研訂文件內容進行討論，以 求完備。 本計畫之專家諮詢會議，已於107 年 6 月 27 日，在新北市新店區大坪林聯合開發 大樓13 樓之內政部建築研究所簡報室舉行。共邀請多位專家參與諮詢，包含本計畫相 關承辦人員、建築與空調工程從業人員、學校研究人員等等。 請參閱本報告書附錄一之詳細內容。

第二章 建立廣域智慧能源管理平台之參與及應用推廣機制

第三節

舉辦申請參與說明會 1 場

本年度目標係透過產官學研合作機制，將前揭計畫成果擴大應用推廣，以整合區 域內不同棟建築物之能源管理系統，驗證尖峰用電電力需量反應之效益，並將驗證成 功之相關電力需量反應案例，邀請有興趣參與之單位，共同合作進行技術擴散與經驗 分享。本計畫廣域智慧能源管理平台將扮演能源管理調度中心之角色，強化區域內建 築能源使用管理，達到推動智慧綠建築與社區之技術擴散與應用目標。 為了分享改善實務經驗，讓大家有機會了解廣域智慧能源管理平台應用與電力需 量反應策略，進一步起而效尤，實際參與，達到擴散效應，期望對於國內節約能源有 所助益，因而舉辦一場申請參與說明會。 本申請參與說明會，已於107 年 10 月 12 日，在高雄市鳳山區大東文化藝術中心 之藝文教室舉行。主要之邀約對象為實際將參與後續共同卸載之工作團隊。 請參閱本報告書附錄二之詳細內容。

第三章 進行廣域智慧能源管理平台之技術輔導、系統調校與成效分析

第三章

進行廣域智慧能源管理平台之技術輔導、系統調校與成

效分析

第一節

辦理入選參與單位之現場勘查、空調主機性能測試與廣域智慧能

源管理平台系統調校等作業

本項工作，主要將前期辦理廣域智慧能源管理調控技術之經驗，擴大應用至各參 與單位（至少8 個），以達技術之擴散與深化。 於進行 9 個案例之現廠勘查、討論與初步空調主機進行 DR 反應測試過程中，不 但可真正試驗出該單位之大型中央空調主機性能，是否足以參與並勝任需量反應之角 色；且此診斷服務過程本身，經由本研究團隊將前期之 WABEMS 成功經驗，加以複 製、傳承至此新案之中，即為良好之技術擴散與交流之機制。9 個案例包括： 1. 嘉義市政府南棟大樓（辦公類） 2. 屏東縣政府北棟大樓（辦公類） 3. 高雄市政府鹽埕區公所（辦公類） 4. 雲林縣政府斗六地政事務所（辦公類） 5. 國立屏東科技大學綜合大樓（校園類） 6. 國軍高雄總醫院屏東分院（醫院類） 7. 國立中山大學圖書資訊大樓（校園類） 8. 國立高雄科技大學燕巢分部圖資大樓（校園類） 9. 國軍高雄總醫院岡山分院（醫院類） 以下就上述案例說明進行現場勘查、空調主機性能測試、與廣域智慧能源管理平 台系統調校等作業程序，詳細說明如下。

(1) 嘉義市政府南棟大樓 建築物概述： 地址：嘉義市中山路199 號 樓層數：地上10 層、地下 2 層 建築面積：37,303 m2 空調面積：21,441 m2 建築物用途：辦公類 圖3-1 嘉義市政府南棟大樓之建築物外觀與內部 空調系統概述： 本府辦公大樓於94 年完工啟用，當時大樓的空調設計為儲冰系統。於民國 100 年， 自行評估後停止使用儲冰系統，將冰水管線切換，自行停止使用儲冰系統，改為一般 冰水系統，反而用電量大幅降低，機器故障維修次數減少。嘉義市政府南棟大樓之空 調主機設備，如圖3-2 所示。

第三章 進行廣域智慧能源管理平台之技術輔導、系統調校與成效分析 圖3-2 嘉義市政府南棟大樓之空調主機設備 廣域智慧能源管理平台系統調校： 本項廣域智慧能源管理平台系統調校工作，將進行三種主機卸載模式之調校，包 括：回水控制、出水控制、與限制電流。嘉義市政府南棟大樓之廣域智慧能源管理平 台畫面，如圖3-3 所示。 圖3-3 嘉義市政府南棟大樓之廣域智慧能源管理平台畫面

主機卸載模式1 之調校：回水控制

第三章 進行廣域智慧能源管理平台之技術輔導、系統調校與成效分析

主機卸載模式2 之調校：出水控制

主機卸載模式3 之調校：限制電流

第三章 進行廣域智慧能源管理平台之技術輔導、系統調校與成效分析 (2) 屏東縣政府北棟大樓 建築物概述： 地址：屏東縣屏東市自由路527 號 樓層數：地上3 層、地下 1 層 建築面積：33,104 m2 空調面積：14,008 m2 建築物用途：辦公類 圖3-7 屏東縣政府北棟大樓之建築物外觀 空調系統概述： 於民國81 年設置 400 RT York 主機 x 2 台，冷卻水塔 500 RT x 2 台，冷卻水泵 40 hp x 3 台（2+1sp），冰水泵 30 hp x 3 台（2+1sp）。2 樓禮堂 AHU 35 RT x 2 台。FCU 設置於 B1F 至 3F 辦公室共計 455 台。屏東縣政府北棟大樓之空調主機設備，如圖 3-8 所示。

圖3-8 屏東縣政府北棟大樓之空調主機設備 廣域智慧能源管理平台系統調校： 本項廣域智慧能源管理平台系統調校工作，將進行三種主機卸載模式之調校，包 括：回水控制、出水控制、與限制電流。屏東縣政府北棟大樓之廣域智慧能源管理平 台畫面，如圖3-9 所示。 圖3-9 屏東縣政府北棟大樓之廣域智慧能源管理平台畫面

第三章 進行廣域智慧能源管理平台之技術輔導、系統調校與成效分析 主機卸載模式1 之調校：回水控制 圖3-10 屏東縣政府北棟大樓廣域智慧能源管理平台之回水控制調校 回水提高1℃ 09:30~10:00原始溫度(耗電量138.3kW) 10:00~10:30卸載模式(耗電量93.6kW) 主機用電量約降載32.3% 回水提高1.5℃ 10:30~11:00原始溫度(耗電量136.8kW) 11:00~11:30卸載模式(耗電量37.4kW) 主機用電量約降載72.6% 回水提高2℃ 11:30~12:00原始溫度(耗電量140.4kW) 12:00~12:30卸載模式(耗電量36.9kW) 主機用電量約降載73.7% 主機用電降載量為溫度提升,冰機瞬間卸載所節省的電,雖測試時間短，但由上 趨勢圖看得出卸載模式動作正常。

主機卸載模式2 之調校：出水控制 圖3-11 屏東縣政府北棟大樓廣域智慧能源管理平台之出水控制調校 出水提高1℃ 13:30~14:00原始溫度(耗電量160.3kW) 14:00~14:30卸載模式(耗電量81.3kW) 主機用電量約降載49.2% 出水提高1.5℃ 14:30~15:00原始溫度(耗電量169.5kW) 15:00~15:30卸載模式(耗電量48.4kW) 主機用電量約降載71.3% 出水提高2℃ 15:30~16:00原始溫度(耗電量165.2kW) 16:00~16:30卸載模式(耗電量45.2kW) 主機用電量約降載72.6% 主機用電降載量為溫度提升,冰機瞬間卸載所節省的電,雖測試時間短，但由上 趨勢圖看得出卸載模式動作正常。

第三章 進行廣域智慧能源管理平台之技術輔導、系統調校與成效分析

主機卸載模式3 之調校：限制電流

(3) 高雄市政府鹽埕區公所 建築物概述： 地址：高雄市鹽埕區大仁路6 號 樓層數：地上11 層、地下 2 層 建築面積：12,874.83 m2 空調面積：9,089.94 m2 建築物用途：辦公類 圖3-13 高雄市政府鹽埕區公所之建築物外觀 空調系統概述： 設置Trane 250 RT 2 台，搭配冷卻水塔 300 RT 2 台。高雄市政府鹽埕區公所之空 調主機設備，如圖3-14 所示。

第三章 進行廣域智慧能源管理平台之技術輔導、系統調校與成效分析 圖3-14 高雄市政府鹽埕區公所之空調主機設備 廣域智慧能源管理平台系統調校： 本項廣域智慧能源管理平台系統調校工作，將進行三種主機卸載模式之調校，包 括：回水控制、出水控制、與限制電流。高雄市政府鹽埕區公所之廣域智慧能源管理 平台畫面，如圖3-15 所示。 圖3-15 高雄市政府鹽埕區公所之廣域智慧能源管理平台畫面

主機卸載模式1 之調校：回水控制

第三章 進行廣域智慧能源管理平台之技術輔導、系統調校與成效分析

主機卸載模式2 之調校：出水控制

主機卸載模式3 之調校：限制電流

第三章 進行廣域智慧能源管理平台之技術輔導、系統調校與成效分析 (4) 雲林縣斗六地政事務所 建築物概述： 地址：雲林縣斗六市公園路79 號 樓層數：地上4 層 建築面積：3,470.09 m2 空調面積：3,412.91 m2 建築物用途：辦公類 圖3-19 雲林縣斗六地政事務所之建築物外觀與內部 空調系統概述： 現有空調系統主要是以兩套80 RT 冰水主機系統，供應至全棟各樓層之吊隱式冷 風機作為空調之輸送。雲林縣斗六地政事務所之空調主機設備，如圖3-20 所示。

圖3-20 雲林縣斗六地政事務所之空調主機設備 廣域智慧能源管理平台系統調校： 本項廣域智慧能源管理平台系統調校工作，將進行三種主機卸載模式之調校，包 括：回水控制、出水控制、與限制電流。雲林縣斗六地政事務所之廣域智慧能源管理 平台畫面，如圖3-21 所示。 圖3-21 雲林縣斗六地政事務所之廣域智慧能源管理平台畫面

第三章 進行廣域智慧能源管理平台之技術輔導、系統調校與成效分析

主機卸載模式1 之調校：回水控制

主機卸載模式2 之調校：出水控制

第三章 進行廣域智慧能源管理平台之技術輔導、系統調校與成效分析

主機卸載模式3 之調校：限制電流

(5) 國立屏東科技大學綜合大樓 建築物概述： 地址：屏東縣內埔鄉學府路 1 號 樓層數：地上5 層、地下 1 層 建築面積：4,407.96 m2 空調面積：3,526 m2 建築物用途：學校類 圖3-25 國立屏東科技大學綜合大樓之建築物外觀 空調系統概述： 本綜合大樓於87 年落成使用迄今已逾 18 年，其中設置有中央空調系統：(a)冰水 主機共兩台，螺旋式-160 USRT 1 台、螺旋式-120 USRT 1 台;(b)冷卻水塔共兩台，300 RT x 2 台; (c)冷卻汞浦 x 3 台;(d)冰水系浦 x 4 台;(e)區域冰水系浦 x 5 台;(f)負載側演藝廳 AHU-54 RTx1 台+FCU 小型冷風機。空調主機房設置於地下一樓，冷卻水塔安裝於樓 頂。國立屏東科技大學綜合大樓之空調主機設備，如圖3-26 所示。

第三章 進行廣域智慧能源管理平台之技術輔導、系統調校與成效分析 圖3-26 國立屏東科技大學綜合大樓之空調主機設備 廣域智慧能源管理平台系統調校： 本項廣域智慧能源管理平台系統調校工作，將進行三種主機卸載模式之調校，包 括：回水控制、出水控制、與限制電流。國立屏東科技大學綜合大樓之廣域智慧能源 管理平台畫面，如圖3-27 所示。 圖3-27 國立屏東科技大學綜合大樓之廣域智慧能源管理平台畫面

主機卸載模式1 之調校：回水控制

第三章 進行廣域智慧能源管理平台之技術輔導、系統調校與成效分析

主機卸載模式2 之調校：出水控制

主機卸載模式3 之調校：限制電流

第三章 進行廣域智慧能源管理平台之技術輔導、系統調校與成效分析 (6) 國軍高雄總醫院屏東分院 建築物概述： 地址：屏東市大湖路58 巷 22 號 樓層數：地上5 層、地下 1 層 建築面積：69,568 m2 空調面積：69,568 m2 建築物用途：醫院類 圖3-31 國軍高雄總醫院屏東分院之建築物外觀 空調系統概述： 目前國軍高雄總醫院屏東分院之空調系統，為250 RT 與 300 RT 冰水主機各 1 台。 500 RT 冷卻水塔 2 組，3CHP 及 3CWP 共 2 台泵浦。國軍高雄總醫院屏東分院之空調 主機設備，如圖3-32 所示。

圖3-32 國軍高雄總醫院屏東分院之空調主機設備

廣域智慧能源管理平台系統調校：

本項廣域智慧能源管理平台系統調校工作，將進行三種主機卸載模式之調校，包 括：回水控制、出水控制、與限制電流。國軍高雄總醫院屏東分院之廣域智慧能源管 理平台畫面，如圖3-33 所示。

第三章 進行廣域智慧能源管理平台之技術輔導、系統調校與成效分析

主機卸載模式1 之調校：回水控制

主機卸載模式2 之調校：出水控制

第三章 進行廣域智慧能源管理平台之技術輔導、系統調校與成效分析

主機卸載模式3 之調校：限制電流

第三章 進行廣域智慧能源管理平台之技術輔導、系統調校與成效分析

第二節

擴增中央空調系統尖峰用電電力需量反應集中卸載之實驗平台

整合參與單位之能源管理系統與其下管控之中央空調系統，擴增廣域智慧能源管 理調控平台。藉由參與單位共同於此平台上聚焦，準備進行電力需量反應聯合模擬測 試之整合過程中，同步進行所有各參與單位之BEMS 系統診斷，中央空調系統排序， 空調主機溫度調變方式，主機卸載結果實時線上（Real time online）統計等等重要需量 反應程序之技術教導，形成技術橫向擴散與經驗複製之有利合作交流機制與發展，達 到其橫向主要之交流功能。並逐步進行該項模擬測試之所有準備工作，完成縱向技術 深化功能。 本案已擴增納入各參與單位之BEMS 系統，整合包括軒捷公司平台與盛益公司平 台，完成中央空調系統尖峰用電電力需量反應集中卸載之實驗平台。圖2-37 為本案集 中卸載之實驗平台首頁畫面。 圖2-37 本案集中卸載之實驗平台首頁畫面 以下就本計畫所完成之中央空調系統尖峰用電電力需量反應集中卸載之實驗平台， 其模擬測試之情形，加以列舉案例詳細說明。

3.2.1 S 大學電力需量反應集中卸載實驗平台之模擬測試情形 S 大學校園內之圖資大樓於 2017 年接受 Beeup 建築節能與綠廳舍改善補助計畫， 將舊有耗能冰水主機，更換為一定一變節能高效率冰水主機；同時設置BEMS 建築能 源管理系統，併入全校園之建築能源管理系統中，加以監控與管理。 於2018 年 6 月 12 日，未實施「強制限制主機運轉電流」時，其負載百分比 100 %， 經由「主機耗電量(kW)」與「負載百分比(%)」所繪製之運轉結果圖面顯示，呈現大幅 追逐現象，如圖3-38 所示。 接著於2018 年 6 月 14 日開始實施「強制限制主機運轉電流」，以模擬測試 S 大 學電力需量反應集中卸載實驗平台之可行性。其實施「強制限制主機運轉電流」之方 式，為直接由BEMS 監控畫面控制。例如，圖 3-39 中顯示，其負載百分比控制在 75 %。 圖3-38 S 大學 2018 年 6 月 12 日未實施「強制限制主機運轉電流」，負載百分比100% 之「主機耗電量(kW)」與「負載百分比(%)」呈現大幅追逐現象!!!

第三章 進行廣域智慧能源管理平台之技術輔導、系統調校與成效分析 圖3-39 S 大學於 2018 年 6 月 14 日開始實施「強制限制主機運轉電流」之 BEMS 監控畫面 S 大學於 2018 年 6 月 14 日起連續 4 天實施「強制限制主機運轉電流」，其負載分 別為百分比80 %、70 %、60 %、50 % 等數值，經由「主機耗電量(kW)」與「負載百 分比(%)」所繪製之運轉結果圖面顯示，呈現電力需量反應集中卸載非常成功，分別如 圖3-40、圖 3-41、圖 3-42、與圖 3-43 中所示。

圖3-40 S 大學 2018 年 6 月 14 日實施「強制限制主機運轉電流」，負載百分比80 % 之 「主機耗電量(kW)」與「負載百分比(%)」

第三章 進行廣域智慧能源管理平台之技術輔導、系統調校與成效分析

圖3-42 S 大學 2018 年 6 月 16 日實施「強制限制主機運轉電流」，負載百分比60 % 之 「主機耗電量(kW)」與「負載百分比(%)」

圖3-43 S 大學 2018 年 6 月 17 日實施「強制限制主機運轉電流」，負載百分比50 % 之 「主機耗電量(kW)」與「負載百分比(%)」

S 大學於 2018 年 6 月 18 日實施「強制限制主機運轉電流」，其負載為百分比 90 % 時，經由「主機耗電量(kW)」與「負載百分比(%)」所繪製之運轉結果圖面顯示，又呈 現大幅追逐現象，如圖3-44 所示。此與負載為百分比 100 % 時，有相同的現象產生。 圖3-44 S 大學 2018 年 6 月 19 日實施「強制限制主機運轉電流」，負載百分比90 % 之 「主機耗電量(kW)」與「負載百分比(%)」仍呈現大追逐情形 其次，S 大學於 2018 年 6 月 20 日起連續 3 日，開始實施用電尖峰時段「強制限制 主機運轉電流」之電力需量反應集中卸載測試。2018 年 6 月 20 日主機先以 90 % 運轉， 用電尖峰時段10:30 至 14:30 再以「強制限制主機運轉電流」之 60 % 運轉，之後以 80% 運轉。呈現電力需量反應集中卸載非常成功，如圖3-45 所示。 接著，6 月 21 日主機先以 75 % 運轉，用電尖峰時段 13:00 至 14:30 再以 55 % 運 轉，之後以75 % 運轉。同樣呈現電力需量反應集中卸載非常成功，如圖 3-46 所示。 最後，6 月 22 日主機先以 75 % 運轉，用電尖峰時段 13:00 至 14:30 再以 55 % 運轉， 之後以75 % 運轉。再次呈現電力需量反應集中卸載非常成功，如圖 3-47 所示。

第三章 進行廣域智慧能源管理平台之技術輔導、系統調校與成效分析

圖3-45 S 大學 2018 年 6 月 20 日實施「強制限制主機運轉電流」，主機先以 90 %運 轉，10:30 至 14:30 再以 60 % 運轉，之後以 80 % 運轉

圖3-46 S 大學 2018 年 6 月 21 日實施「強制限制主機運轉電流」，主機先以 75 %運 轉，13:00 至 14:30 再以 55 % 運轉，之後以 75 % 運轉