為因應淨零碳排趨勢促使國內外政策對企業排碳定價要求日益嚴苛，卻在生成式AI問世後，面臨GPU及AI資料中心耗費龐大電量，市面上各種冷卻散熱方案終究是治標不治本，而有國內外電源大廠開始從電網的中載變壓器、終端人與物料維運模式溯源減碳的全方位解決方案。
基於歐盟已從2023年10月試行CBAM（碳邊境管理機制），要求申報產品碳排量數據之後，在今年二月首次試截止的申報名單中，臺灣卻名列碳密集產品排序前5名，未來勢必要加強降低碳排，以維持市場競爭力。臺灣環境部也在日前對內公告3大碳費徵收子法上路，預計最快將在2026年將首次收取碳費，推進企業更積極節能減碳已刻不容緩。
然而，隨著「電氣化」等需求，導致在交通、建築和工業領域推動電力需求快速成長，並產生新的負載模式，例如AI資料中心的動態負載，以及短時間、高強度的電動車輛充電需求。卻面臨可再生能源發電滲透率的提升、跨領域電氣化的加速推進以及儲能技術的廣泛應用，「去中心化」能源政策發酵，促使電力系統正從集中化、單向傳輸的架構，轉型為分散化（DERs）、雙向傳輸的網路演變，對傳統電網帶來了重大挑戰，包括：電壓不穩定、電力品質問題和電網擁塞等。
加上傳統電網基礎設施逐漸老化，迫切需要新的解決方案來確保電力供應的可靠性、效率與永續性，電網正以前所未有的速度和規模進行轉型。除了新建基礎設施外，在升級或更換老化電網，勢必要謹慎考量其「強韌性」，以及可預測威脅、承受極端事件、適應干擾，並快速恢復正常運行的能力，也導致人們對直流（DC）配電網的關注日益增加。
同時須借助「數位化」技術整合，如智慧電表基礎設施和電網自動化等來提升電網的可視性與控制能力，這也是智慧電網的核心特徵。為了加強網路安全並防範網路攻擊，除了採用安全通信協議外，配電設備也必須更具智慧，以應對前所未有複雜和多變的環境。
| 圖一 : AI資料中心、電動車輛的充電需求，對傳統電網帶來了重大挑戰。 |
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臺達固態變壓器 由下而上打造低碳智慧電網
臺達電腦及網通事業部資料中心產品經理彭德智表示，臺達其實自2018年開始與4大美國雲端服務供應商（CSP）合作，並首創「智能型電源機櫃」，以滿足CSP業者對性能的嚴格要求，不容供應資料中心的電力系統、電網出現降載或跳機等閃失。
彭德智進一步分析，目前AI伺服器的核心配置，包含GPU圖形處理器、PCB印刷電路板、高頻寬記憶體HPM、冷卻液分配裝置CDU、電源供應器PSU，以GPU耗電量最大，需要從電網到晶片（Grid-to-Chip）AI電源解決方案。
為了確保用電穩定，下一代AI伺服器機櫃的集中式AI直流電源供應器，將轉換高壓直流供電系統（HVDC）的高電壓至GPU板端所需的電壓，所聚焦於發展下一代高壓直流供電系統及中頻變壓器MFT。臺達正積極推廣的固態變壓器（Solid-State-Transformer，SST），則屬於一種創新性的智慧電力轉換技術。
除了利用固態高性能半導體功率元件取代傳統鐵芯損耗，僅占原有體積1/10、不受銅排限制，可以數十到數百kHz的高頻運作調配電網電壓，提升在中壓（MV）電網與低壓（LV）應用之間，電壓升降時傳輸的交（AC）/直流（DC）電力轉換效率而減少耗能。進而由上而下，提升電網的智慧化管理和穩定性，估計在輕載條件下效率比傳統變壓器高出5%。
並通過內部的高頻變壓器，實現電氣隔離，進而控制減少非線性負載產生的諧波、補償電壓波動，以改善電力品質；擁有精確穩健的數位輸出控制技術與遠端管理能力、更高的效率及靈活性，即使電壓在變化的負載條件下驟降或驟升，SST也能快速響應電網條件的變化而精確調節，以提升系統穩定性，減少設備損壞。
藉此促進分散式能源（DERs）的整合，為微電網提供關鍵的電力轉換和控制功能，使其能夠獨立運行或與電網連接模式下運作。進而通過提供高功率輸送和雙向充電能力，支援電動交通基礎設施快速充電；協助提升數據中心的電力品質、效率和可靠性。
| 圖二 : 為了確保用電穩定，臺達正積極推廣的固態變壓器（SST），則屬於一種創新性的智慧電力轉換技術。（攝影：陳念舜） |
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同時搭配DC to DC直流電源轉換器加裝高功率鋰電容機櫃，平時可儲存能源，減少電網電流的突波，強化系統穩定性，適用於AI伺服器與GPU的直流電源轉換，避免高重覆性的脈衝負擔衝擊電網、變壓器。臺達也會在設計階段就與客戶共同開發系統、模擬及驗證電源、確保伺服機櫃組合型態可正常運作。
臺達能源基礎設施暨工業解決方案事業群副總經理徐瑞源表示，面對現今低碳減排趨勢，國際間開始積極尋求潔淨替代能源；並隨著電力來源從傳統單向發電，逐步走向多樣化、分散式及雙向傳輸的智慧電網，衍生出微電網及AI技術，需要更高度整合、即時、彈性的能源基礎設施才能有效因應。
值得一提的是，雖然目前SST的初始資本支出可能高於傳統配電變壓器，但在長期營運下節省的成本相當可觀，既利用其高效性能降低了能源損耗，減少了資產所有者和公用事業的電費；且其模組化設計，也能在維護和佔地方面節省成本。
透過「模組化」設計，讓SST能依不同電力應用需求，進行輕鬆擴展和最佳化配置，節省20%~50%的安裝空間；使維護、更換升級和針對特定應用的適應變得更加容易，特別適合資料中心、電動車充電、工廠等高耗能領域因應現代電網的各種挑戰，打造更智慧、更強韌的電力基礎設施，為加速電網轉型，提供了一個潛在解決方案。
依臺達指出，目前全球平均約有1/3的電網損耗發生在變壓器上，即相當於2.9億噸的溫室氣體排放，改用SST不僅能有效提升整體能源效率，並減少溫室氣體排放；且相較於傳統變壓器的體積更小，既減少了生產所需的材料；使用先進材料和製造工藝，也進一步降低在SST生產過程中對環境的影響。
未來若採用寬能隙半導體，將進一步提高SST的效率和功率密度；納入AI將優化SST的運行，提升故障檢測能力、改善電網管理。因此讓SST變得越來越模組化和可定制，以滿足各種應用需求；結合雙向SST與儲能系統，將創建更具靈活性和韌性的電力系統。預計SST將成為未來電網的常見組件，有助於更環保、更可靠和更高效的能源未來，在推動世界向低碳經濟中扮演極為重要的角色。
進而加速可再生能源整合納入電網，並提升電力品質和電網穩定性，相比傳統變壓器更適合直流應用，加速邁向低碳能源的未來?；禨ST具備更高的靈活性，還能實現更精準的能量流動與分配控制，結合儲能系統，將加速新型能源服務的發展，如需求響應計劃、能源交易和能源即服務等商業模式，為消費者和企業創造節能商機。
伊頓提供儲能與電力管理方案 擁百年技術底蘊深耕臺灣
成立迄今逾百年的伊頓公司（Eaton）也長期深耕臺灣從大型製造業到中小企業市場，近期推出的一系列先進解決方案，則強調將可協助臺灣企業因應一連串能源挑戰，滿足AI數據中心減碳需求。不僅解決單一問題，背後隱藏的成本也是龐大負擔，須與供應鏈討論共享資訊。
伊頓公司臺灣與菲律賓總經理林鈺培表示：「為了提供臺灣客戶更完善的服務，伊頓不僅設立儲能實驗室，還擴編了客服團隊，透過在地化策略迅速回應市場需求，強化臺灣市場競爭力。」可為臺灣客戶提供適切的能源管理方案，協助實現能源轉型與永續發展目標。近期也發表多項創新產品與解決方案，協助各領域用戶建構最佳化能源系統。
其中包括業界創新技術「EnergyAware關鍵電力保護儲能系統」，整合了UPS與先進儲能功能，並透過削峰填谷、需量反應、時間電價管理等策略，在提供關鍵設備電力保護的同時，參與供電單位的電力調度，從而創造額外效益。在歐美Microsoft的資料中心已有實績，技術引進臺灣之後，也有多家本土企業與高科技廠正在評估採用。
兼具模組化與可擴展特色的Eaton xStorage Container電池儲能系統（BESS），則整合了電力轉換系統（PCS）、電池管理系統（BMS）、能源管理系統（EMS）等多種關鍵元件，透過容器化方式提供一體化解決方案，xStorage Container還支援併網及離網應用，適用於各種商業、工業及微電網情境。
「93Li智慧鋰電池系統」為伊頓針對現代資料中心與關鍵基礎設施開發的先進儲能解決方案，該系統採用三級BMS控制系統，提供多層次鋰電池保護，可大幅提升系統安全性與可靠性，現已獲得CE、IEC、UL等國際認證，安全性備受肯定，可與伊頓全系列UPS產品相容，提供穩定可靠的電力保護。
且其適用範圍廣泛，包括資料中心、交通運輸、教育機構、半導體產業、微電網等情境，還可支援新能源的綜合應用，實現高效能源管理，已成為歐美市場資料中心的新型供電方式，將成為推動AI與資料中心產業的電力後盾。
| 圖三 : 「93Li智慧鋰電池系統」為伊頓針對現代資料中心與關鍵基礎設施開發的先進儲能解決方案，現已獲得CE、IEC、UL等國際認證，安全性備受肯定（source：伊頓） |
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伊頓飛瑞慕品企業業務經理黃哲宇進一步指出，目前伊頓除了提供企業主所需不斷電或儲能解決方案，以實現更好用電品質的環境；並透過併購策略，旗下自有117家工廠遍布全球，同樣有必要提高能效、優化生產狀態。進而為此提出3大領域解決方案：
1. Smart電力方案，強調「以人為本」，導入Eaton的預估優化經驗，利用智慧電表持續3~5年記錄應用場景數據，而不作任何修正，用來改善人為用電模式。至今已導入Eaton捷克廠進行智慧電力官理，成功降低了人力和能源成本15%。
2. AI優化供應鏈，則是依「以物料為本」，考量一旦短缺將增加設備怠機時間和人力成本，而由Eaton與大數據公司Palantir合作，記錄每個設備使用的變量，包含開關機時間、負載使用狀態及物料排程等，並利用AI進行供應鏈管理，以優化其能源使用效率。
3. Eaton工廠的數位分身技術，仍須仰賴大量真實數據為基礎，整合電力管理和供應鏈優化，以實現節能或導入AI應用?，F已更新德國廠一條生產線進行數位化及優化營運，使之能虛擬測試不同的生產配置，來找出更高生產效率的最佳組合。
針對高耗能產業製造過程中，能源需求不斷成長，除了認知的半導體業之外，還有鋼鐵、化工、製造等產業，未來3年隨著AI技術和自動化的發展，都承受著減少排碳和提升能源效率的壓力。儲存與電力管理技術正是應對此一關鍵的挑戰，Eaton認為，業者須能將自我掌控實際用電情況、契約容量，加以智慧化、可視化、可調控而維持穩定生產；並將所有數據回收來分配取捨、優先調度緊急電源，才能針對不同產業的需求規劃，從而提出完整解決方案來幫助企業降低碳排放，與保證生產穩定。
關鍵基礎設施針對不同產業都具備強大的電力韌性，則是順應現今政策與環境議題趨勢，導致再生能源的占有率不斷攀升，未來電網的不穩定性將會受到氣候環境牽制，一旦降頻/壓會影響企業的穩定成長。
微電網的解決方案還須能有效利用自然能、不斷電/儲能等系統，減少對於傳統能源的依賴，達成企業的碳中和目標。以上的軟硬體能力組合，也確保即使在意外停電時，也能無縫運行的高效與穩定性；同時兼顧電力品質、穩定生產的產品良率，搶下對手訂單。
另針對數據安全和隱私問題，將因智慧化技術仰賴大量數據的蒐集和分析、上傳雲端帶來挑戰，工廠也須要確保其數據安全可靠，以防數據洩漏或遭受網路攻擊。伊頓在2018年開始與UL合作，分別在美國、德國、印度建立不同資安實驗室；近幾年也與IEC延伸規範，目前所有網卡等產品，都通過市場上少見的雙認證。
此外，電力解決方案還須強調「可擴充性」，面對半導體廠與資料中心在擴建與升級過程中的動態需求，AI軟體算力、電力跳躍式發展，保障長期營運的穩定性與成本效益，可持續發展的滾動規劃。
其中「預置型」與「模組化」電器設備，將是未來發展主流，可分期建置單一設備，減少基礎工程用電量及資本支出的負擔，滿足變動較快的高耗能產業。前者是在設備廠內組裝完成後，快速出貨到客戶現場即插即用，不必等到裝機或測試完才能驗收結案；後者能讓客戶快速抽換設備系統，不必停機現場拆解，Eaton還特別將現有設備的大型模組精簡為單人可操作，同樣體積下的效能更佳。
| 圖四 : 兼具模組化與可擴展特色的Eaton xStorage Container電池儲能系統還支援併網及離網應用，適用於各種商業、工業及微電網情境。（source：伊頓） |
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基於系統升級複雜性的增加，對於系統維運和營運的挑戰隨之增加，業者需要確保有能力即時處理系統故障或升級，以免增加隱形成本；且前置溝通相當重要，減少員工感到不確定性。否則過往的管理層和員工，可能對於新型態的技術持保留態度或抗拒改變，造成文化上的摩擦和管理上的挑戰，需要時間和耐心來推動變革。如Eaton歐洲廠也是完成模組化、數位化後，才發現員工訓練不足，而先完成分區種子訓練後，再逐步向外擴散。
