2015/09/05
經濟部能源局
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撰文／梁佩芳、陳俊宇 圖片、資料提供／財團法人工業技術研究院
隨著社會高度開發，人類耗用能源的速度也越來越快，生活中的食衣住行育樂每一項都要消耗可觀的電力。如今，先進國家已紛紛導入資通訊科技，用最新科技協助達成節能績效，而我們，也正準備迎頭趕上。
能源資通訊之定義與應用範圍
能源資通訊（Energy Information and Communication Technology, EICT）係指利用資通訊技術對能源使用進行即時監控，達成最佳化管理，以節約能源或提高能源使用效率，技術應用範圍主要包括電力系統之輸／配電自動化系統（Transmission and Distribution Automation System, T&DAS）、智慧電表系統（Advanced Metering Infrastructure, AMI） 及能源管理系統（Energy Management System, EMS）等。
國際發展現況
智慧電網為能源資通訊技術應用的整體呈現，近年來全球主要國家均投入智慧電網的發展，以擴大再生能源的占比並帶動電力系統之效率提升。智慧電表系統被視為智慧電網系統建置的切入點，是連結電力供應端與需求端的基礎架構，為啟動下一代節能減碳所需。目前瑞典、義大利及芬蘭已完成全國布建，歐盟多數國家、美、日、韓等國均展開大規模建置，其他國家亦多啟動示範計畫。智慧電網之發展與全球減碳之趨勢亦帶動能源管理之需求，各國政府透過政策推動建築物能效提升與產業節能，除系統大廠施奈德（Schneider）、西門子（Siemens）、漢威（Honeywell）、江森自控（Johnson Controls）等既有領導廠商外，亦吸引資通訊、電信、建商、保全、家電等多元廠商投入。EnerNOC、Opower 及Energy Pool等新興廠商透過能源資訊整合與分析決策管理用戶負載，協助電業進行供需調度。
我國發展現況
一、智慧電表系統
智慧電表除了用電量測外，另具備雙向通訊功能，可定時將用電資訊回傳電力公司，用戶可透過APP或網站獲得用電資訊，以利用戶進行能源資訊分析與用電管理。AMI之系統架構如圖1所示。我國電表產業已有相當之基礎，為協助產業爭取國際AMI建置之市場商機，能專計畫發展符合歐規（IEC 62056）及美規（ANSI C12.22）之通訊軟體堆疊、電表網路通訊與安全技術及電表資訊管理系統，完成自主化AMI全系統建置方案，相關技術成果技術移轉予國內廠商，團隊授權廠商發展之歐規智慧型電表請見圖2。
二、工業節能管理應用─工業燃燒系統優化操作
工業耗能可區分製程耗能與非製程耗能（公用系統）兩大部分，然而其次系統種類眾多，各次系統之耗能型態與特性又因業別差異會有所不同。依據美國能源部ITP（Industrial Technologies Program） 計畫統計，工業能源使用的生產製程耗能約占35%，而公用系統（Utility System）則占約65%。能源局為提升工業加熱系統能源效率，發展不同波長光強度校正與換算技術，以可見光攝影機達成二維場域之溫度量測，溫度量測範圍涵蓋攝氏700度至1,200度，可根據實際溫度量測資訊進行自我校正，平均相對量測誤差≦3%；並對工業燃燒系統之需求，發展自我優化操作技術，透過尾氣濃度量測，自動推斷燃燒狀態資訊，並自動建議最佳操作策略，以解決傳統操作所遭遇的問題，包括量測資料延遲、火焰行為資訊不足、手動操作無法即時及系統化運作等，透過優化提升燃燒效率在1%以上。本技術已應用於石化業之燃煤鍋爐，藉由自動化的總燃燒空氣調整，在兩批不同煤源之測試期間，可提升汽煤比0.6 ∼ 3%，對於60百萬瓦（MW）汽電共生爐，每年約可減少1,000噸的用煤量與2,500噸二氧化碳排放，相當於節省新臺幣500萬元／年，優化操作流程如圖3。
三、建築節能管理應用
2014年建築耗能約占我國電力總消費的19%，其中用電最高之次系統包括空調與照明。為即時掌握各次系統之用電狀態，用戶多以電力盤表量測設備耗能，分析其耗電量、累積用電、運轉效率，以調整其操作方式或維護保養排程，為進一步提高系統之運轉效率，能專計畫針對空調冰水系統之特性，發展優化操作技術，首先建立空調整體能耗模型，以室內影響能耗之關鍵因素進行參數分析，並持續進行模型之自適應修正。依據現場需求，優化平臺將自動調整空調設備運轉狀態，在維持室內舒適度之條件下，降低中央空調系統之運轉能耗，單位能耗（kW ／ RT）可由1.3 ∼ 1降至1.0 ∼ 0.75。目前已應用於多家企業總部，並與廠商合作發展適於物聯網應用之能源管理套件，系統功能架構如圖4。
四、智慧家電互通協議
家庭能源管理系統之架構設計與建築能源管理系統類似，但由於家電缺乏共通通訊界面，以致系統整合工序複雜且成本高昂，使得用戶導入家庭節能應用之意願不足。為了建立跨廠牌之智慧家電聯網互通性，能源局自2012年與家電大廠共同推動智慧家庭物聯網通訊協定，至2014年，累計完成冷氣機、除濕機、冰箱等15類家電通訊協定草案。該草案交由台灣智慧能源產業協會進行產業標準之研議，於今（2015）年1月30日發布「智慧家庭物聯網通訊標準TaiSEI 101」，協會會員包括家電及網通廠商，而國內五大家電廠商包括大同、東元、台灣日立、台灣松下及聲寶，已依循此一標準，陸續推出合乎產業標準之產品，產品類別包括冷氣、熱泵熱水器、除濕機等。
資通訊為我國產業之優勢領域，能源局引領資通訊產業投入能源服務之發展與應用，並觸發智慧電表與能源管理應用之成長，產值規模由2008年新臺幣80億元成長到2014年新臺幣224億元，未來將持續投入關鍵技術之開發與應用推動，協助達成我國之產業發展與節能減碳目標。
關鍵字：能源資通訊,智慧電網,智慧電表,節能