而智慧電網的作用,可以作為動態掌握相對供應量不穩定、需看天候而定的綠能源,適時轉移綠能源作為市電供應的一部分,藉此降低火力發電或核能發電的能源浪費。而在智慧電網之下,包含數位電表、分散式電力系統、儲能設備、輸配電網路、資訊分析與管理軟體及電路安全保護機制等關鍵技術,都可藉由精密整合,透過精確調節、調度供電達到節能目標。
傳統電網能源損失大 區域型綠能源紓解能源使用壓力
而在已開發或開發中國家中,多數的電能來源可能仍以仰賴火力發電或是核能發電為多,必須使用大量的能源去轉換為電能,加上配輸電設備的老舊與線路的問題,光是傳輸造成的耗損就相當可觀。智慧型電網成形的關鍵,在於整合整合發電、輸電、配電及用戶端電力系統各個層面的資料流,以往會出現電力傳輸效益偏低,或是錯估用電現況,讓發電機組發出高於所需的電力,導致電力浪費。
例如,以往家庭用電尖峰多會出現在夏季,而在傳統的輸/配電環境中,電力的終端的真實使用現況礙於人工抄表的技術困難,區域的電力使用現況評估,通常無法取得相對精確的用電資料,想要拿到終端用戶的電力使用狀況還要等上2個月才能取得,而若僅以歷史資料搭配電力中繼站的輸電現況進行電力配置,往往仍無法精確掌握的區域用電需求,自然在調配發電機組發電量評估,礙於需要提供較穩定的供電資源,自然就會採取相對大的評估寬容值進行規劃,但如此一來多出來額外預估負載,就形成發電端的資源浪費。
此外,目前電力網絡中,多數中繼電站已有結合網通技術的整合設計,但也不盡然能跟上最新的網通技術進行整合,這也會影響發電評估的資訊掌握精確度,尤其是配輸電的網絡相對複雜,過往的系統架構很難察覺精確的配輸線路配輸電力損耗現況,雖能大致掌握區域的配輸損耗現況,但管理者也無法在發現電力異常的第一時間,隨即派工至現場進行相關改善或維修,從每個環節大大小小的能源耗損,若能節省下來,讓用電現況監控更為智慧,也可讓節能、減碳不致流於口號而無實質作為。
整合發電、輸電、配電及用戶端電力系統
智慧電網建置過程中,擔任配輸電樞紐角色的變電站,其自動化是整體智慧電網能否發揮效益的關鍵,而變電站的規劃,必須考量相當多的技術規格和通訊協定,尤其在節能減碳議題持續發燒,政府單位把建置智慧電網當做節能減碳的重要手段,以先進電錶基礎設施(Advanced Metering Infrastructure;AMI)來說,在規劃布建進程中,2010年短期目標會以高壓AMI設置數達1,200戶以上,2012年預計台電會完成23,000組高壓AMI用戶設備。
以台灣的環境來觀察,台電要將供輸電系統朝智慧化發展已為重點工作,初步會先朝高壓用戶優先,逐步再將升級重點移轉到一般終端用戶,如果以全台600萬用電戶去計算,光是AMI的更新政策,就可以創造新台幣320億元的產值,而完成AMI系統建置後,讓整體配輸電的用電環境更智慧,也可達到分散用電尖峰負載,減少發電機組在離峰時段的不必要能源耗費,甚至未來還可搭配綠能源發電協同供電,讓整體用電需求所製造出來的碳產量可進一步壓低,發揮節能減碳政策的真正效益。
電網智慧化 網通產業扮要角
事實上,在整個電網智慧化發展下,要能讓各個端點與相對複雜的供電網路,能達到資訊通透,其關鍵在於完善的網通技術整合與奧援,甚至智慧電網與家庭區域網路(Home Area Network;HAN)技術銜接,更可謂終端用電戶達到更精確去掌握家電用電現況的應用設計,先讓用電習慣可以透過視覺化的操作UI呈現,搭配更具效益的節能手段,讓家庭終端用戶不是僅能空喊「隨手關燈」這類相對效益較低的節能手段,而能透過智慧化的網通技術去確認真實的用電現況,找出家中耗能的裝置元兇。
而家庭終端的智慧電網銜接,也不是僅有AMI設置的問題,在每個家用裝置或是控制端點,其實可用的通訊技術也相對多元,例如ZigBee、Wi-Fi、GSM/GPRS、Bluetooth甚至發展中的WiMAX,都可以為智慧電網做到銜接裝置與電網最後一哩的關鍵角色,確實讓AMI的設置能有更具實質的效益,甚至搭配家庭閘道器或是新一代的行動裝置、平板電腦,即可延伸更豐富的電力控制應用價值。