智慧電網(wǎng)的議題，在近年來成為綠能科技產(chǎn)業(yè)中相當(dāng)火紅的概念技術(shù)，由於再生能源的推動需要更為完整的電網(wǎng)做為整合系統(tǒng)，歐巴馬以智慧電網(wǎng)做為經(jīng)濟(jì)振興方案之一環(huán)，正是以此做為綠能整合推動的基礎(chǔ)建設(shè)。

預(yù)防與輔助同步發(fā)展

智慧電網(wǎng)的推動，主要基於預(yù)防與推廣兩個(gè)層面，全球發(fā)展智慧電網(wǎng)的原因不甚相同，但主要仍然脫不出「預(yù)防大規(guī)模停電」與「輔助再生能源推動」兩個(gè)部份，在歐美主要與「預(yù)防」有關(guān)，尤其在美國，其電網(wǎng)幅員廣，設(shè)備亦相當(dāng)老舊，若在任何一個(gè)環(huán)結(jié)發(fā)生錯(cuò)誤，可能造成大規(guī)模的連環(huán)效應(yīng)，推動智慧電網(wǎng)，可以透過先進(jìn)的電力管控能力，將反應(yīng)時(shí)間縮短，並可將災(zāi)害控制在小範(fàn)圍內(nèi)，避免擴(kuò)大。

另一方面，目前再生能源議題正夯，包括風(fēng)力、太陽能設(shè)備，在電網(wǎng)內(nèi)都屬於變動性的能源規(guī)劃，不像傳統(tǒng)系統(tǒng)可以直接控制電力備載，一方面推動智慧電網(wǎng)，可修正傳統(tǒng)電網(wǎng)僅能單向管控的問題，對發(fā)展再生能源有一定的助益：此外，再生能源這類變動性能源的併網(wǎng)，需要更嚴(yán)格的監(jiān)控，智慧電網(wǎng)的設(shè)置，可監(jiān)控電網(wǎng)是否有能力併網(wǎng)並做出適當(dāng)處分，避免系統(tǒng)崩潰反造成損害。

這兩個(gè)層面刺激出目前智慧電網(wǎng)的榮景，在全球各大國家同步發(fā)展的態(tài)勢下，智慧電網(wǎng)的腳步有點(diǎn)分歧，不過整體趨勢仍算一致，以下就從標(biāo)準(zhǔn)、基礎(chǔ)建設(shè)、應(yīng)用、控制晶片、管理等5個(gè)面向來看為來的發(fā)展與臺灣廠商可以注意的商機(jī)。

智慧電網(wǎng)中較具指標(biāo)性的產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟，主要包括美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院NIST、國際電工委員會IEC、中國大陸國家電網(wǎng)三大陣營。

由於智慧電網(wǎng)算是較新興的技術(shù)，百家爭鳴之下，其研發(fā)標(biāo)準(zhǔn)的聯(lián)盟組織也相當(dāng)?shù)亩啵^具指標(biāo)性的產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟，主要包括美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院NIST(National Institute of Standards and Technology）、國際電工委員會IEC(International Electrotechnical Commission)，以及中國大陸國家電網(wǎng)三大陣營。

雖然各組織針對智慧電網(wǎng)均有標(biāo)準(zhǔn)訂定，但基本上仍然照著兩階段進(jìn)行，第一階段主要是整合既有與智慧電網(wǎng)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，並以之為基礎(chǔ)進(jìn)行後續(xù)發(fā)展，其主要的目的在讓智慧電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)與國際現(xiàn)有的規(guī)格配合，並從中改進(jìn)使其更符合智慧電網(wǎng)的需求，以利後續(xù)發(fā)展；另外新訂定的標(biāo)準(zhǔn)，則多與配電及用戶端需求為主，尤其是資通訊居多，由於傳統(tǒng)電網(wǎng)的「智慧」程度較低，包括配電也只有40%自動化，如此發(fā)展智慧電網(wǎng)，勢必在這兩部分層面上著墨更多，才能因應(yīng)後續(xù)發(fā)展。

雖然NIST與IEC同為全球智慧電網(wǎng)的主流標(biāo)準(zhǔn)，但兩者仍然有些不同的地方，NIST的標(biāo)準(zhǔn)制定相對完整，但內(nèi)容較多，較無法確定中心標(biāo)準(zhǔn)為何；但I(xiàn)EC則是為了能讓各國政府有較大的彈性，因此制定的標(biāo)準(zhǔn)較少。

以身份識別的概念，給予每個(gè)電表一個(gè)ID，在管理上就會相對容易，資通訊上也較為安全。

相對於NIST與IEC，大陸又是另一種做法，相對於前兩組織較重視既有標(biāo)準(zhǔn)的整合，大陸以「發(fā)電」、「輸電」、「配電」三個(gè)領(lǐng)域分析編製《智慧電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系規(guī)畫》報(bào)告，其中提出8個(gè)專業(yè)分支、26個(gè)技術(shù)領(lǐng)域、92個(gè)標(biāo)準(zhǔn)系列的智慧電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，明確指出可以直接採用、需要修訂及需要制定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，相對來說比較有系統(tǒng)的做法。

相較之下，臺灣廠商面對新技術(shù)的發(fā)展，智慧電網(wǎng)的領(lǐng)域必須認(rèn)定是一個(gè)新的技術(shù)來進(jìn)行規(guī)劃，密切關(guān)注此類標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)及變化，是增加臺灣廠商國際競爭力的重要工作。

基礎(chǔ)建設(shè)首重通訊與管理

從基礎(chǔ)建設(shè)面向來看，智慧電網(wǎng)宛如一個(gè)巨大的機(jī)器，從長遠(yuǎn)的角度說，其層面相當(dāng)廣泛，像用戶端與輸電端雙向溝通的能力，就是智慧電網(wǎng)需要具備的技術(shù)，因此電網(wǎng)系統(tǒng)的通訊能力與管理，相對來說就十分重要。

先進(jìn)電表系統(tǒng)AMI是智慧電網(wǎng)的最基礎(chǔ)建設(shè)，AMI主要由智慧電表、雙向通訊網(wǎng)路及自動讀表控制中心組成，最主要的功能，在於與家庭網(wǎng)路自動化結(jié)合，主動提供用戶用電資料，協(xié)助用戶進(jìn)行負(fù)載控制及節(jié)約用電的規(guī)畫，推動智慧電網(wǎng)，將可透過資通訊技術(shù)讓發(fā)電用電取得平衡，使電網(wǎng)系統(tǒng)更加穩(wěn)定。

現(xiàn)階段建構(gòu)智慧電網(wǎng)，其轉(zhuǎn)換過程中由於將影響每一個(gè)用戶，其面臨的挑戰(zhàn)更是全面性，智慧電網(wǎng)等於一部複雜的機(jī)器，電網(wǎng)間需要更良好的溝通能力；但宥於目前電腦安全技術(shù)，仍不足以支應(yīng)智慧電網(wǎng)的需求，這是需要再加以研究改善的重要面向。

圖1 : 居家電源管理設(shè)計(jì)若透過系統(tǒng)來進(jìn)行控制，不但可以節(jié)省人力成本，也能省下大筆電費(fèi)。(Source:GIZMODO)

在應(yīng)用層面，以居家電源管理設(shè)計(jì)來看，人力管理電網(wǎng)控制雖然簡單，但相對沒有效率，反而造成許多不必要能源損耗，若透過系統(tǒng)來進(jìn)行控制，不但可以節(jié)省人力成本，也能省下大筆電費(fèi)，透過物聯(lián)網(wǎng)M2M技術(shù)與後端伺服器連結(jié)，整合建築物內(nèi)各種設(shè)施的運(yùn)作及分享資訊，將可以提升改善能源運(yùn)作效率，在全球能源的消耗比重上，建築物的比例高達(dá)37%，建築物在智慧電網(wǎng)的架構(gòu)中，扮演相對重要的角色，目前全球的綠能建築標(biāo)準(zhǔn)，都有一定程度的智慧用電要求，而從供給面來看，居家環(huán)境也被智慧電網(wǎng)業(yè)者視為最重要的市場，不過住宅領(lǐng)域的數(shù)量多、設(shè)備老舊，要全面汰換需要時(shí)間，因此目前各國都先將商業(yè)大樓作為先行目標(biāo)，家庭應(yīng)用則被視為第二波應(yīng)用。

控制晶片需兼顧成本與生命週期

圖2 : 智慧電網(wǎng)層面相當(dāng)廣泛，像用戶端與輸電端雙向溝通的能力，就是智慧電網(wǎng)需要具備的技術(shù)。(Source: ECO Librium Energy)

就智慧電網(wǎng)控制晶片的角度，智慧電網(wǎng)是屬於電力與資訊互相傳輸?shù)木W(wǎng)路，相對而言整體網(wǎng)路架構(gòu)較為複雜，不論何種智慧電表系統(tǒng)，大致上必須具備運(yùn)算單元、通訊技術(shù)與週邊控制三大功能，就系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，MCU（微控制器）的選擇就相對來的重要，必須兼顧低成本、產(chǎn)品生命週期長等條件，就進(jìn)入門檻上，有一定的困難存在。

MCU能否發(fā)揮其功能，端視第三方軟體業(yè)者能否提供完整的技術(shù)支援，在開發(fā)工具套件的設(shè)計(jì)上，晶片本身必須盡量挪出空間，以第三方軟體業(yè)者或是工程師利用，盡可能在軟硬體的整合上達(dá)到最佳化，當(dāng)然這也需要業(yè)界能有愈來愈多的軟體業(yè)者能提供更為多元的軟體開發(fā)工具，以協(xié)助系統(tǒng)業(yè)者進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

圖3 : 智慧電網(wǎng)是屬於電力與資訊互相傳輸?shù)木W(wǎng)路，相對而言整體網(wǎng)路架構(gòu)較為複雜。(Source:DNV.GL)

基於此前提資訊安全上的保密，絕對是智慧電網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)上的一大挑戰(zhàn)；尤其是在電表龐大的數(shù)量來說，更是隱憂，但若以身份識別的概念，給予每個(gè)電表一個(gè)ID，在管理上就會相對容易，資通訊上也較為安全。

最後在管理的面向上，業(yè)界人士多認(rèn)為，智慧電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化必須加速推動標(biāo)準(zhǔn)大致底定後，半導(dǎo)體業(yè)者就有辦法針對業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，整合所需要的功能，只要晶片能夠被大量生產(chǎn)，自然建置成本就會壓低，目前智慧電網(wǎng)建制最大的難題，在於龐大的電網(wǎng)系統(tǒng)中，每一裝置都可雙向溝通，這會使得動態(tài)管理層面複雜化，再加上即時(shí)性的電網(wǎng)系統(tǒng)傳輸，無疑提高了管理上的難度，最可行的辦法，是透過歷史用電資訊的完整建檔，以提供系統(tǒng)在不同的時(shí)空環(huán)境下的評估，能在前一步作好不時(shí)之需的準(zhǔn)備，避免緊急電力的急迫需求問題。

**刊頭圖片來源(Source: Gronkalender)