| 隨著風力、太陽能等可再生能源發電設備的布建日益普及，小型發電站如雨後春筍般四處林立的景象，在部分國家已隨處可見，日本甚至已有不少建商推出在屋頂安裝太陽能發電板的建案，以綠能住宅作為主要訴求。在發電廠分散化、小型化的趨勢下，以大型發電廠為中心設計的傳統電網，已到了必須徹底革新的時刻。 綠能/節能壓力排山倒 海傳統電網垂垂老矣  | | 圖1 台灣電力綜合研究所蒲冠志指出，電網智慧化在歐美形成熱潮，有其歷史背景。但最重要的成敗關鍵，還在於資金與商業模式是否到位。 |
台灣電力綜合研究所蒲冠志(圖1)表示，對許多先進國家而言，電網系統過於老舊，早已成為危害經濟穩定成長的絆腳石。例如美國本土，由於並未在二次大戰期間成為戰場，因此美國境內至今還有部分電力網路是二戰前的古董；歐洲的情況也好不到哪裡去，許多國家目前仍使用二戰重建時所部署的電力基礎設備。這些祖父級的電力網路設備，不僅年代久遠難以維修，更無法提供穩定的電力服務，區域斷電、跳電的消息時有所聞，早就該徹底換新了。
但由於歐美等地的電力事業已逐漸自由化，若更新基礎設備無法創造更多營收，對電力業者而言，便缺乏投資的誘因。畢竟，在自由市場上，電力公司就跟一般民營企業一樣，必須考慮到投資報酬率。蒲冠志一針見血的指出，電網更新的基礎就是資金，沒有政府挹注或是商業利益，電力公司很難進行規模動輒新台幣數百億元以上的投資，這也是歐美各國至今仍有大量骨董級電力設備在第一線服役的原因。 因此，政府出面投資點火，搭配法規制度調整，讓電網更新成為有利可圖的一項投資，勢在必行。而智慧電網所帶來的離尖峰差別費率與尖峰負載平衡、管理等功能，不僅有提升營收的短期效果，長期來看更可降低電力業者的資本支出，因此世界各地的電力業者均樂於配合政策。 除了協助電力業者提升營收、降低成本外，由於各國政府極力提倡可再生能源，因此智慧電網在設計規畫時，如何將太陽能、風力等新興可在生能源整合到智慧電網中，也是電力業者與政府主管機關重視的課題之一。 台灣電網智慧化只差臨門一腳 事實上，由於台灣只有台電一家電力公司，又屬於國營事業，因此在政府的大力支持下，台灣的電網現代化程度在全球名列前茅，早在10年前就已經開始進行輸、配電網路自動化建設，因此蒲冠志相當自豪地表示，台灣的電力網路不僅穩定度評比高居全球第三，在亞洲僅次於日本，更早已做好跨入智慧電網世代的準備工作。根據日前行政院核定的先進電表基礎設施(AMI)規畫與時程，預計2012年台電將完成全台二萬三千個高壓AMI用戶的布建，2010年的階段性目標為一千二百戶，低壓AMI系統的相關規範，則仍在修訂中，預計2010年底底定。 就台電估算，由於台灣電網的發電、輸電、配電作業早已高度自動化，因此目前只差最後的用戶端設備更新，就可將台灣的電網系統升級成智慧電網。以全台六百萬用戶計算，整個更新計畫的總預算約在新台幣320億元左右，與國外動輒數10億美元的投資規模相比，台灣的市場規模並不起眼。但蒲冠志也提醒，台灣的資通訊(ICT)業者不應只著眼於低壓AMI系統本身的建置，更應將思考重點放在後續衍生出的家庭區域網路(HAN)商機。待低壓AMI系統布建完成後，家中的各項電器用品都將進一步網路化，以協助用戶根據即時電價決定如何用電，進而達到分散尖峰負載、節能減碳的終極目標。 電網智慧化 網通產業挑大樑  | | 圖2 領特執行長Christian Wolff認為，待電網基礎設備智慧化後，家庭區域網路將可衍生出許多新的商業模式。 |
事實上，自英飛凌(Infineon)有線通訊事業部獨立而成的領特(Lantiq)，對於未來HAN應用所衍生出的新商機，便抱持著相當樂觀的態度。領特執行長Christian Wolff(圖2)指出，電力線通訊(PLC)原本被認為是一種用來串流影音多媒體內容的技術，但隨著智慧電網與HAN概念興起，電力線通訊或意圖統一有線電視纜線(Cable)、電話線與電力線的G.hn標準，在這類家庭自動化應用中的商機已開始廣受業界矚目。
Wolff表示，待家庭閘道器(Gateway)普遍支援電力線通訊功能後，由於基礎設施到位，家電廠商只要在產品設計中添加電力線通訊功能，就能實現家電上網的目標，落實科技業者期待已久的聯網家庭遠景。屆時，使用者不僅可以透過網際網路即時掌握電器的用電狀況，更可發展出許多目前還不存在的商業、服務模式。例如電器產品的售後服務、維修等，目前都還必須由消費者告知家電廠商派員前來現場維修，相當曠日費時，但若家電產品普遍具備上網功能，家電業者便可透過網路進行遠端診斷或故障排除。 除了電力線通訊技術外，ZigBee、無線區域網路(Wi-Fi)與整體封包無線電服務(GPRS)、3G無線通訊技術，同樣被視為是實現智慧電網不可或缺的重要技術，但不同的技術有不同的優劣勢，因此實際整合到智慧電網時，仍須因地制宜。  | | 圖3 訊亦無線通信上海分公司總經理吳慶華指出，由於各種有線、無線通訊技術特性與優劣勢不同，因此都能在智慧電網中找到應用契機。 |
訊亦(Cinterion)無線通信上海分公司總經理吳慶華(圖3)分析，電力線通訊技術擁有電表成本低、無額外通訊費用、無安裝成本等優勢，但由於電力線路上的每一個負載都有可能會對通訊訊號產生干擾，且無法實現即時通訊，因此應用上必須審慎評估；ZigBee、Wi-Fi或藍牙(Bluetooth)等技術，同樣有電表成本與通訊成本低廉的優勢，但由於網路環境亦不甚穩定，可能受建築、地形、天候等影響，因此在應用時也須考慮網路可靠度的問題；而GPRS或3G技術，由於技術穩定、可靠，因此電力公司基本上無須擔心網路環境的問題，但要在智慧電網中採用GPRS或3G，硬體成本與通訊費用卻是一不能忽視門檻。
據了解，以台灣二萬三千個高壓智慧電表的網路布建為例，每年的3G通訊費用便高達新台幣7,000萬元，但吳慶華認為，這與規模和網路布建的方式有關，像是在中國大陸，由於智慧電表部署量龐大，且智慧電表與控制中心之間，還有GPRS或3G閘道器以一對多的方式收集電表資料，再統一回傳給控制中心，因此中國大陸的智慧電網通訊費用，遠較台灣低廉許多。 智慧電表需求大 MCU廠商大力布局 除了發電、輸電、配電等設備須因應電網智慧化潮流更新外，配置於用戶端的智慧電表，由於市場規模極為龐大，無疑是各家半導體晶片廠商布局的重點所在。 德州儀器(TI)亞洲區市場開發經理陳俊宏指出，一部智慧電表中所使用的微控制器(MCU)數量相當可觀，除了扮演主機(Host)角色的主控制器外，提供電力度量(Metrology)、ZigBee、窄頻電力線通訊等功能的專用晶片，基本上也都會內含MCU核心。當然，目前市場上也有些不以MCU為基礎的專用晶片，例如窄頻電力線的通訊協定軟體，是可以交由主機執行的，但這種系統架構有利有弊，電表製造商應依照客戶的規格需求審慎評估。  | | 圖4 意法半導體大中華暨南亞區產品行銷經理楊正廉指出，中國大陸的智慧電表市場是MCU業者不能缺席的戰場。 |
陳俊宏分析，由於智慧電網強調節能，若智慧電表本身必須消耗大量電力才能運作，就與布建智慧電網的原意背道而馳。因此，有不少電力公司所開出的電表標案，均對電表本身的功耗訂下相當嚴格的規範。當電表製造商遇到客戶對功耗預算要求較為嚴格時，應考慮使用內建MCU的窄頻電力線通訊方案，因為若採用軟體式的媒體存取控制(MAC)，會加重主機MCU的運算負荷，且窄頻電力線通訊本身的功耗較ZigBee高。
意法半導體(ST)大中華暨南亞區產品行銷經理楊正廉(圖4)亦認為，對MCU業者而言，智慧電表是未來10年絕不能缺席的重要應用，因為智慧電表不僅出貨量龐大，每一部智慧電表最保守估計至少使用兩顆MCU元件，因此是MCU業者不容錯失的市場。就產業現況而言，目前智慧電表最大的市場為中國大陸，全球最大的電表設計、製造基地也同樣在中國大陸，因此，若想搶賺智慧電表財，在中國大陸進行縝密的布局，絕對是必要之舉。 ICT業者轉型EICT 摸清電力產業遊戲規則是首務 但不可諱言的是，台灣的電力電子產業的發展軌跡，一直都是伴隨著資通訊的腳步，扣除不斷電系統(UPS)、個人電腦(PC)/伺服器電源之外，並沒有太多投入其他電力電子產品開發的知名業者。因此，對台灣產業界而言，如何從資通訊產業轉型跨入能源資通訊(EICT)，才是關鍵所在。  | | 圖5 研華資深經理黃宜平表示，智慧電網實為ICT技術與電力電子的結合，台商雖有不錯的優勢，但跨足前應先入境問俗。 |
研華資深經理黃宜平(圖5)認為，從更宏觀的角度來看，智慧電網的核心概念，就是把資訊化架構導入電網，透過各種數據採集技術取得原始數據，送到後端進行資料處理與分析、決策。因此，對台灣資通訊業者而言，切入智慧電網的突破點有二，一是智慧電網基礎建設到位後所產生的家庭自動化與家庭區域網路商機；二則是電力業者的資料中心。前者帶有消費性產品的色彩，後者則是和一般的企業資料中心相去不遠，兩者均為台灣資通訊業者的拿手好戲。
然而黃宜平也提醒，若台灣的資通訊業者想搶食電力產業的資訊基礎建設商機，還是必須先徹底研究電力產業的遊戲規則，因為電力產業有其獨特的標準與產品需求，業者必須先做好功課。此外，電力產業的規格標準有強烈的地域性，跟資通訊產業一套標準行遍天下的情況大不相同，且電力產業對設備安規的要求也比一般工業設備來得更嚴格。例如抗靜電、電壓、電流防護等，通常都比工業規格的要求高出一倍，因此相關業者若想投入開發，對於安規要求同樣不容輕忽。 舉例來說，歐盟國家的電力產業，多半遵循國際電氣委員會(IEC)所制定的相關標準；美國則是由美國國家標準局與技術研究院(NIST)負責制定相關標準。這兩大標準差異很大，以台灣業者的規模來看，很難有足夠的資源同時投入兩套標準，因此，選定自己想投入的市場，進而對當地標準做好充分的準備工作。也唯有如此，才能讓自己從資通訊成功跨足到能源資通訊領域。 eMeter/工研院攜手 智慧電網軟體到位 為加速台灣電表業者進軍國際市場，工研院日前與美國eMeter展開技術合作，希望借重eMeter的完整管理後台與前後段整合經驗，解決台灣產業重硬輕軟的生態所造成的發展困境。  | | 圖6 eMeter技術長Larsh Johnson認為，台灣在智慧電網的硬體設備生產上具有強大的競爭力，作為電網軟體方案供應商，必須和台灣業界保持緊密的合作關係。 |
eMeter技術長Larsh Johnson(圖6)表示，雖然台灣本地的市場規模較小，但由於擁有強大的電子產品製造實力，因此對於推動智慧電表的普及，仍將扮演重要角色。不過他也點出，由於台灣電子產業素來以硬體為重心，較缺乏軟體方面的累積，使得本地業者對電網系統整合的實務經驗往往不足，因此，eMeter決定與工研院合作，為台灣的電表製造商提供一套完整的後端平台，供系統整合測試、模擬之用。
智慧電網的本質在於將資通訊技術帶進傳統電網架構中，實現更強固，並可支援各種可再生能源的電力基礎設施。因此，在智慧電網中，除各種硬體設備外，亦包含大量軟體元素。 Johnson認為，這項合作不僅有助台灣電表業者進軍國際舞台，對於eMeter而言，因為電表與後台系統必須緊密配合、測試，才能確保實際部署後穩定運行，因此透過與工研院的合作，eMeter也獲得和許多電表業者早期互測的機會，創造雙贏局面。事實上，目前eMeter的智慧電網管理平台已經在全球許多國家獲得導入，與eMeter平台互聯的智慧電表數量，已超過兩千萬顆。 智慧電網商機誘人 進入門檻不容低估 由於全球絕大多數先進國家的電網基礎設備已經過於老舊，面臨不得不汰換更新的壓力，加上不論是工業先進國家或新興國家均把節能減碳視為長期施政國策，智慧電網的市場需求已經確立，吸引電子產業鏈的上下游業者紛紛投入。然誠如蒲冠志所言，電力公司由於肩負國家安全與推動經濟穩定發展的重責大任，對於新科技、新概念的態度必須保守、審慎，不能像資通訊業者一樣大膽擁抱創新。因此，若電子設備業者想搶食智慧電網大餅，必須先設法證明自家所提出的解決方案可以長期穩定運作。 也因為對產品的品質與穩定度要求極為嚴格，因此電力設備產品的驗證、審核時程相對延長，進入門檻亦隨之拉高。相關業者若想在電網市場上有所斬獲，必須先做好長期抗戰的心理準備。 | 
相關文章搜尋
留言
張貼留言