臺灣能源資通訊產(chǎn)業(yè)

能源資通訊技術(shù)（EICT）是指涵蓋各類應(yīng)用于能源領(lǐng)域的信息和通訊技術(shù)，用來對能源系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測、分析及最佳操作，以節(jié)約能源，提高系統(tǒng)整體能源效率。其應(yīng)用范圍包括輸/配電自動化系統(tǒng)（T&DAS）、智慧電表系統(tǒng)（AMI）、能源管理系統(tǒng)（EMS），如表1所示。

臺灣能源資通訊產(chǎn)業(yè)簡述

信息和通訊為臺灣的優(yōu)勢技術(shù)，其個人電腦、顯示器、衛(wèi)星定位裝置、網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備等消費(fèi)性產(chǎn)品在全球市場占有率皆名列前茅，各項(xiàng)資通訊設(shè)備年產(chǎn)值超過新臺幣4萬億元。然而，相對于消費(fèi)性產(chǎn)品求新求變的趨勢，能源領(lǐng)域特別是電力領(lǐng)域的技術(shù)應(yīng)用則非常保守，通常以安全穩(wěn)定為最高原則，而優(yōu)先考量成熟技術(shù)。由于電力領(lǐng)域的調(diào)度系統(tǒng)常涉及發(fā)電設(shè)備操作整合，因此傳統(tǒng)電力調(diào)度系統(tǒng)市場為ABB、西門子、施耐德電氣（Schneider）等跨國公司所寡占，在確保穩(wěn)定供電的需求下，臺電公司多采用海外產(chǎn)品，島內(nèi)廠商往往僅供應(yīng)電表、配電變壓器等設(shè)備，缺乏系統(tǒng)發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，在能源管理領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展上也屬萌芽階段。

近年來，全球智慧電網(wǎng)建設(shè)逐步轉(zhuǎn)變能源產(chǎn)業(yè)特性，為了促成終端使用者參與，并整合分散式能源，電力系統(tǒng)資訊化與智慧化需求更為迫切，帶動能源資通訊技術(shù)在電網(wǎng)調(diào)度與整合領(lǐng)域的應(yīng)用。另一方面，能源成本上漲與二氧化碳減量需求也提高了使用誘因，而大量終端用戶資訊化并非傳統(tǒng)電力企業(yè)所能顧及，其他企業(yè)的參與機(jī)會大幅提高，使能源資通訊產(chǎn)業(yè)的發(fā)展更為多元化。

電力為最常見能源型態(tài)，與民生關(guān)聯(lián)最為緊密；而其他能源系統(tǒng)也可能直接運(yùn)用天然氣、煤、油等資源。電網(wǎng)通過高低電壓電力線路將所有供電設(shè)備與用戶連接在一起，構(gòu)成一個整合的電力系統(tǒng)，任何一個節(jié)點(diǎn)的供需變化都將影響其他節(jié)點(diǎn)；相對而言，其他能源系統(tǒng)多為獨(dú)立運(yùn)作，或與其他少數(shù)系統(tǒng)互動，以構(gòu)成整合生產(chǎn)體系。

在電力系統(tǒng)上，全域供需調(diào)度的需求極為顯著，也使得能源資通訊技術(shù)的應(yīng)用更加必要，資通訊技術(shù)導(dǎo)入，使傳統(tǒng)電網(wǎng)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橹腔垭娋W(wǎng)，通過電力資訊即時搜集分析、使用者參與、系統(tǒng)設(shè)備更新、以及最佳化調(diào)控，再生能源的導(dǎo)入將更為容易，使用者能獲得新型服務(wù)與優(yōu)惠方案，而電力系統(tǒng)運(yùn)作也將更有效率。

能源資通訊技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域及相關(guān)產(chǎn)品如圖1所示。在電力系統(tǒng)中，能源資通訊技術(shù)可概分為輸配電自動化系統(tǒng)、智慧電表系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)等3個群組，其中能源管理系統(tǒng)主要應(yīng)用標(biāo)的包括住宅、服務(wù)及工業(yè)等3個部門，而住宅與服務(wù)部門常通稱為建筑部門。其他能源系統(tǒng)則主要為燃燒系統(tǒng)，用以產(chǎn)生電力、蒸汽或熱能，相關(guān)的能源管理系統(tǒng)經(jīng)常是生產(chǎn)控制系統(tǒng)一部分，用以達(dá)成效率最佳化，實(shí)際上，電力系統(tǒng)中發(fā)電廠控制也屬于同類應(yīng)用。

目前臺灣配電自動化系統(tǒng)為利用電腦、電子和通訊技術(shù)對配電網(wǎng)設(shè)備以及用電負(fù)載進(jìn)行監(jiān)視、控制和管理，其目的為提高配電系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水準(zhǔn)，降低損耗電能，減少故障并提高供電質(zhì)量。而智慧電表系統(tǒng)為電力供應(yīng)端與使用端界面，也為資通訊發(fā)展的核心主軸，通過智慧型電表建設(shè)，收集完整且即時能源使用資訊，作為電力自動化供給調(diào)度和需求面管理基礎(chǔ)。另外能源管理系統(tǒng)則包括建筑能源管理系統(tǒng)、家庭能源管理系統(tǒng)，需量反應(yīng)服務(wù)包括負(fù)載削減、系統(tǒng)整合與咨詢等服務(wù)

由于島內(nèi)具有完整的資通訊產(chǎn)業(yè)與技術(shù)，在硬體競爭擁有優(yōu)勢，多項(xiàng)電腦與網(wǎng)通產(chǎn)品全球市占率高，嵌入式系統(tǒng)與強(qiáng)固型產(chǎn)品設(shè)計能力強(qiáng)，并結(jié)合電力電子系統(tǒng)技術(shù)能量，構(gòu)成極具全球競爭力的產(chǎn)業(yè)鏈（見圖2）。

為加速推動島內(nèi)AMI建設(shè)工程，2010年臺當(dāng)局行政主管部門核定“智慧型電表基礎(chǔ)建設(shè)推動方案”。島內(nèi)AMI設(shè)置分為69千伏以上高壓用戶與一般家庭的低壓用戶；依據(jù)規(guī)劃，優(yōu)先推動占全臺灣用電量58%的高壓用戶24，000戶全部裝設(shè)；而一般家庭的低壓用戶，由于用電量僅占42%且投資金額較大，因此規(guī)劃以600萬戶裝設(shè)為目標(biāo)，并分成四階段布建，規(guī)劃如表2所示。

2013年臺灣能源資通訊產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值達(dá)到新臺幣182億元，較2012年增長29%。2013年完成剩余1.2萬戶高壓AMI安裝并與控制中心連線，累計已完成全面24，000戶高壓AMI建設(shè)。低壓AMI部分，2012年累計完成約1200戶示范系統(tǒng)，帶動島內(nèi)AMI產(chǎn)業(yè)；另外，臺電公司2013完成建設(shè)1萬戶低壓AMI系統(tǒng)，藉此評估時間電價的效益。并結(jié)合廠商推動家電共通的能源資通訊標(biāo)準(zhǔn)，2013年累計完成14類家電的通訊控制協(xié)定（冷氣、冰箱、除濕機(jī)、電視、洗衣機(jī)、烘衣機(jī)、空氣清凈機(jī)、微波爐、熱泵熱水器、電鍋、開飲機(jī)、電磁爐及烘碗機(jī)、全熱交換器），以作為未來島內(nèi)推動智慧家電的基礎(chǔ)。

在能源管理系統(tǒng)（EMS）應(yīng)用部分，至2013年底，臺灣已建成1570座便利商店能源管理系統(tǒng)，并在嘉義建成全臺灣第一座導(dǎo)入可再生能源、LED照明及電動摩托車充電系統(tǒng)的綠色智慧便利商店，及協(xié)助廠商建設(shè)公路上第一座綠色智慧服務(wù)區(qū)，且配合業(yè)界需求，推動EMS服務(wù)海外應(yīng)用，包括便利商店能源管理系統(tǒng)在中國大陸上海的試點(diǎn)計劃，以及中華電信公司在福建的iEN服務(wù)推廣。

此外，針對高耗能場域如百貨公司及量販店開發(fā)特用的能源管理系統(tǒng)，并進(jìn)行技術(shù)測試驗(yàn)證，節(jié)能效益可達(dá)10%；推動高科技廠導(dǎo)入冰水與空調(diào)最適化控制技術(shù)，平均可降低3%～5%的冰水與空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能量；發(fā)展燃燒爐優(yōu)化控制技術(shù)應(yīng)用于60兆瓦汽電共生廠，于兩批煤源測試期間，節(jié)能效益在0.6%～3%，年可節(jié)約5000噸燃煤，另應(yīng)用于提升加熱爐的溫度控制品質(zhì)與能源效率；結(jié)合代操作廠商將熱泵系統(tǒng)動態(tài)最適化運(yùn)轉(zhuǎn)控制技術(shù)應(yīng)用于科學(xué)園區(qū)污水處理場，并導(dǎo)入水利署的鳳山污水處理場。

臺灣能源資通訊技術(shù)發(fā)展目標(biāo)與策略

臺灣能源資通訊技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)為促成節(jié)能減碳與產(chǎn)業(yè)發(fā)展，在節(jié)能減碳層面，依既定政策，自2008年起，島內(nèi)能源密集度應(yīng)每年降低2%，并使2020年碳排放回歸到2005年排放水準(zhǔn)；2025年回歸到2000年排放水準(zhǔn)。

除了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、設(shè)備效率提升之外，能源資通訊技術(shù)是另一個節(jié)能減碳的主要手段，一方面在能源的需求端建立能源管理系統(tǒng)，提高能源效率，節(jié)約5%～15%的能源消耗；另一方面通過智慧電表系統(tǒng)鏈結(jié)供應(yīng)端與需求端，進(jìn)行最佳化系統(tǒng)調(diào)度管理，整合分散式能源，改善不穩(wěn)定再生能源發(fā)電對電網(wǎng)沖擊，降低電力供應(yīng)端整體排碳，同時抑制尖峰用電，降低電力系統(tǒng)營運(yùn)成本。

在產(chǎn)業(yè)發(fā)展層面，借著市場轉(zhuǎn)變契機(jī)，發(fā)展利基關(guān)鍵技術(shù)，培植系統(tǒng)服務(wù)廠商，并爭取海外商機(jī)，以期臺灣能源資通訊產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值在2015年達(dá)到新臺幣260億元；2020年達(dá)到新臺幣600億元。

根據(jù)臺灣工研院發(fā)布的最新研究報告，認(rèn)為現(xiàn)階段島內(nèi)廠商的能源資通訊技術(shù)與應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)仍需強(qiáng)化，而島內(nèi)節(jié)能應(yīng)用市場驅(qū)動力量仍未完全展現(xiàn)，為推動技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展，需采取積極策略。

臺灣島內(nèi)電價偏低，不利于節(jié)能服務(wù)推廣，也造成現(xiàn)段再生能源導(dǎo)入持續(xù)貼補(bǔ)。臺電雖已提供時間電價方案，一般低壓用戶采行意愿偏低。未來通過時間電價及其他彈性電價方案推行，一方面提高使用者節(jié)能意愿，降低其總用電量；另一方面抑低尖峰用電，降低電網(wǎng)調(diào)度困難與成本。電價制度的合理化可望大幅提升能源管理系統(tǒng)導(dǎo)入比例，帶動能源資通訊應(yīng)用技術(shù)發(fā)展與產(chǎn)業(yè)增長。

由于電力系統(tǒng)規(guī)模龐大，資訊系統(tǒng)間需有適當(dāng)?shù)慕缑孢M(jìn)行整合，而輸配電設(shè)備與終端耗能設(shè)備也必須依循適當(dāng)裝置界面，方能整合運(yùn)作。國際上常見的標(biāo)準(zhǔn)包括變電站自動化系統(tǒng)相關(guān)IEC-61850、智慧電表相關(guān)IEC-62056， ANSI C12.22、需量反應(yīng)相關(guān)OpenADR， SEP2.0、能源資訊系統(tǒng)相關(guān)IEC-61968，IEC-61970等。島內(nèi)能源管理系統(tǒng)尚未大量導(dǎo)入，原因之一為節(jié)能效益尚未滿足所有使用者期望；另一個主要原因則是系統(tǒng)界面缺乏一致標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致系統(tǒng)整合困難，成本居高不下。

因此，由使用者能源管理所需界面出發(fā)，包括家電設(shè)備、商用設(shè)備等裝置的能源資訊界面必須盡早制定共通標(biāo)準(zhǔn)，此外，能源管理系統(tǒng)彼此介接所需共通信息模型、電力設(shè)備整合的裝置與資訊界面、智慧電表系統(tǒng)的軟硬體界面等標(biāo)準(zhǔn)也須及早確立，以利各界投入技術(shù)發(fā)展與實(shí)務(wù)應(yīng)用?？傊?，能源資通訊產(chǎn)業(yè)為求順利進(jìn)入國際市場，島內(nèi)需大力推動以國際標(biāo)準(zhǔn)為依歸的共同標(biāo)準(zhǔn)。

傳統(tǒng)電力系統(tǒng)市場相當(dāng)保守，輸配電系統(tǒng)軟件長期為外商所壟斷，島內(nèi)企業(yè)由于技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)不足，短期內(nèi)難以切入。相對而言，使用者能源管理應(yīng)用市場較為開放，雖然工業(yè)/建筑自動化系統(tǒng)仍為少數(shù)海外大廠所主導(dǎo)，能源管理系統(tǒng)的建設(shè)需因地制宜，必然需要區(qū)域性系統(tǒng)整合商參與，島內(nèi)廠商所發(fā)展的軟硬件技術(shù)較易于引進(jìn)。島內(nèi)資通訊人才充沛，能源管理所需的感測、控制、通訊元件，以及分析決策軟件，均能自力發(fā)展。特別是能源管理系統(tǒng)軟件，預(yù)測、建模、分析、決策等流程都需要相當(dāng)?shù)念I(lǐng)域知識，才能發(fā)展為實(shí)用系統(tǒng)，技術(shù)研發(fā)方向應(yīng)由簡入繁，并由終端能源應(yīng)用逐步發(fā)展到系統(tǒng)調(diào)度。在過渡階段，宜適度引進(jìn)海外技術(shù)，以加速系統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)。

能源供應(yīng)與民生及產(chǎn)業(yè)運(yùn)作息息相關(guān)，尤其在輸配電系統(tǒng)上技術(shù)驗(yàn)證，動輒影響數(shù)千個用戶。因此，新技術(shù)開發(fā)驗(yàn)證與應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展都需要臺當(dāng)局支持。特別是電業(yè)相關(guān)產(chǎn)品或服務(wù)，若未建立足夠?qū)嵶C經(jīng)驗(yàn)，極難進(jìn)入國際市場，因此，如智慧電表系統(tǒng)、配電自動化系統(tǒng)、分散式能源調(diào)度管理等相關(guān)產(chǎn)品服務(wù)，尤其是電力相關(guān)產(chǎn)業(yè)進(jìn)入，臺當(dāng)局應(yīng)制定相關(guān)導(dǎo)入的法規(guī)，規(guī)定電力企業(yè)必須釋出場域，培養(yǎng)島內(nèi)企業(yè)實(shí)證經(jīng)驗(yàn)與業(yè)績，以扶持企業(yè)獲取整合實(shí)測場域，作為進(jìn)入國際市場基礎(chǔ)，而公共部門也可帶頭導(dǎo)入能源管理應(yīng)用。

臺灣能源資通訊產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展與時程

能源資通訊為整合應(yīng)用技術(shù)，其實(shí)用性關(guān)鍵往往不在單一技術(shù)突破，而在系統(tǒng)設(shè)計，也因此，技術(shù)發(fā)展團(tuán)隊(duì)必須同時具備足夠領(lǐng)域知識，并在實(shí)用中提升研發(fā)能力。在電網(wǎng)管理領(lǐng)域，海外重電大廠已累積數(shù)十年經(jīng)驗(yàn)，在電力設(shè)備與系統(tǒng)模型構(gòu)建、系統(tǒng)操作分析、故障診斷、自動化調(diào)度決策等領(lǐng)域皆有解決方案，尚未完全解決者為大量再生能源導(dǎo)入所面臨的問題。

基于資通訊技術(shù)基礎(chǔ)，島內(nèi)相關(guān)企業(yè)目前正在由智慧電表系統(tǒng)著手，并逐步提升重電技術(shù)，未來嘗試由微電網(wǎng)系統(tǒng)切入電網(wǎng)管理領(lǐng)域。在使用者能源管理領(lǐng)域，島內(nèi)外技術(shù)水準(zhǔn)差距有限，以負(fù)載預(yù)測為例，大區(qū)域預(yù)測誤差約為3%；小區(qū)域預(yù)測誤差約為5%；而對單一用戶，若無適當(dāng)感測器配合，則難以達(dá)成一般性的準(zhǔn)確預(yù)測。在節(jié)能實(shí)務(wù)上，目前海外大多數(shù)應(yīng)用案例仍以電力監(jiān)測為主，通用性的軟件難以發(fā)揮節(jié)能成效。軟件發(fā)展趨勢為模組化，依據(jù)不同場域特性，結(jié)合適當(dāng)模組，進(jìn)行簡單調(diào)校即可應(yīng)用。

基于能源資通訊應(yīng)用領(lǐng)域差異，以下概分電網(wǎng)管理、工業(yè)能源管理、建筑能源管理3個項(xiàng)目分別進(jìn)行說明：

電網(wǎng)管理

智慧電表系統(tǒng)構(gòu)建了電力系統(tǒng)中供應(yīng)端與需求端雙向資訊鏈結(jié)，往往被視為智慧電網(wǎng)建設(shè)的第一步，其關(guān)鍵為安全可靠通訊系統(tǒng)，不涉及重電技術(shù)，且市場增長快速，適合島內(nèi)產(chǎn)業(yè)急起直追；而電網(wǎng)整合調(diào)度則需逐步建立關(guān)鍵技術(shù)。

智慧電表系統(tǒng)需提供穩(wěn)定、可靠的雙向通訊，關(guān)鍵在于運(yùn)作相容性、通訊穩(wěn)定性，以及資訊安全性。就相容性而言，國際上巳有智慧電表應(yīng)用層標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)定，歐規(guī)為IEC-62056；美規(guī)為ANSI C12.22，產(chǎn)品需符合其協(xié)定方能進(jìn)入國際市場。就穩(wěn)定性而言，智慧電表不論采行有線或無線通訊，傳輸訊號的品質(zhì)都容易因環(huán)境變化而降低，實(shí)用的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)定必須能夠克服環(huán)境變化，達(dá)到99.9%以上的信息獲取成功率。就安全性而言，未來電表通訊網(wǎng)絡(luò)將密布電網(wǎng)供電區(qū)域，勢必?zé)o法構(gòu)建實(shí)體的網(wǎng)絡(luò)隔絕，因此加密驗(yàn)證技術(shù)與金鑰交換機(jī)制必須妥善，以確保信息與電力系統(tǒng)運(yùn)作安全。

短期發(fā)展策略為建立主站、集中器至智慧電網(wǎng)通訊系統(tǒng)解決方案，并配合海外電表信息管理系統(tǒng)或簡易版的電表資訊系統(tǒng)，盡快取得示范機(jī)會或建設(shè)實(shí)績，進(jìn)入東歐、中東、東南亞等新興國家市場；中長期則需建立自有電表信息管理系統(tǒng)，并強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制與資訊應(yīng)用系統(tǒng)，以擴(kuò)大市場版圖。

不論有線或無線，島內(nèi)通訊芯片商目前都無法提供智慧電表架構(gòu)（AMI）所需通訊芯片，為求提供集中器與電表整合解決方案完整性，亟需智慧通訊芯片與相關(guān)軟件技術(shù)開發(fā)，將一般通訊芯片提升至自動彌補(bǔ)通訊不良的完整芯片，此通訊芯片也可大量應(yīng)用于民間大廠域通訊網(wǎng)架構(gòu)，如路燈管理系統(tǒng)、社區(qū)能源管理系統(tǒng)，甚至工廠、校園通訊網(wǎng)建立。

電網(wǎng)管理涵蓋終端用戶、輸電層級、配電層級，以至發(fā)電廠。越向上游，調(diào)度的電量越大，調(diào)度失誤造成的損害越嚴(yán)重，技術(shù)與品牌門檻也就越高。就島內(nèi)產(chǎn)業(yè)生態(tài)與技術(shù)能力而言，短期內(nèi)應(yīng)由小區(qū)域或離島型區(qū)域能源調(diào)度管理著手，結(jié)合負(fù)載預(yù)測、再生能源發(fā)電預(yù)測、需量反應(yīng)系統(tǒng)等技術(shù)，整合分散式能源，驗(yàn)證區(qū)域性高占比再生能源整合技術(shù)，并建立小型示范系統(tǒng)。在落后地區(qū)或城鄉(xiāng)差距較大地區(qū)中，缺電區(qū)域即有應(yīng)用機(jī)會。中長期則應(yīng)提升微電網(wǎng)系統(tǒng)控制能力與規(guī)模，并強(qiáng)化重電技術(shù)或結(jié)合國際先進(jìn)技術(shù)，經(jīng)營輸配電自動化市場。

工業(yè)能源管理

世界各國工業(yè)部門耗能占比普遍高達(dá)50%以上，與其他部門主要差異有兩點(diǎn)：一為生產(chǎn)制造系統(tǒng)相當(dāng)復(fù)雜，節(jié)能手法不能影響生產(chǎn)，受到相當(dāng)大導(dǎo)入限制，而各個次系統(tǒng)又彼此關(guān)聯(lián)，若未能徹底厘清系統(tǒng)特性，便無法達(dá)到最大節(jié)能效益。二為工業(yè)部門除了使用電力之外，也大量使用煤、氣、油的燃燒以產(chǎn)生蒸汽或加熱材料，因此，除了節(jié)約用電之外，燃燒爐操作最佳化重要性不可忽視，甚至應(yīng)整合廠區(qū)或工業(yè)區(qū)所有能源供應(yīng)，以達(dá)到最大的整體能源效率。

半導(dǎo)體、面板、石化、鋼鐵等產(chǎn)業(yè)為臺灣重要工業(yè)，耗能也相當(dāng)大，以島內(nèi)資通訊技術(shù)人才，投入相關(guān)領(lǐng)域節(jié)能技術(shù)研發(fā)，一方面易結(jié)合其領(lǐng)域知識，并取得實(shí)證場域；另一方面可望對節(jié)能減碳產(chǎn)生重要貢獻(xiàn)。短期研發(fā)策略為確保次系統(tǒng)（空調(diào)、泵浦、空壓、燃燒爐）輸出維持不變，以系統(tǒng)建模分析手法，完成單機(jī)或多機(jī)并聯(lián)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)最佳化，使業(yè)主不需更換任何設(shè)備、不需調(diào)整制程即可導(dǎo)入節(jié)能技術(shù)，提升其應(yīng)用意愿，累積節(jié)能量與成功案例。

在元件發(fā)展方面，目前以可視化技術(shù)與利基型感測器為主，輔助前述節(jié)能軟件達(dá)成節(jié)能效果，整體目標(biāo)為建立優(yōu)勢節(jié)能核心軟件，吸引國際自動化大廠合作，排除切入國際市場品牌阻力。中長期策略則是建立資訊透明化全廠能源管理系統(tǒng)，也即建立完整系統(tǒng)模型與參數(shù)分析能力，使廠內(nèi)各次系統(tǒng)能夠協(xié)同運(yùn)轉(zhuǎn)，破除次系統(tǒng)邊界條件限制，以達(dá)到最大節(jié)能成效，進(jìn)一步提高節(jié)能核心技術(shù)的產(chǎn)業(yè)價值與市場占有率。

工業(yè)制程必然應(yīng)用感測器以進(jìn)行產(chǎn)線調(diào)控，多數(shù)感測器已有成熟產(chǎn)品。然而，部分感測系統(tǒng)仍有大幅改善空間，如加熱爐溫度分布若倚賴紅外線攝影機(jī)，則成本極為高昂；若采熱電耦或紅外線測溫槍，則測量資訊不足，難以進(jìn)行即時調(diào)控，因此，利基感測系統(tǒng)開發(fā)則有其商機(jī)。感測與控制資訊傳輸也為重要議題，由于工業(yè)控制對于資訊傳輸可靠性要求高，而感測器數(shù)目龐大，工業(yè)環(huán)境可能充斥干擾雜訊，使通訊系統(tǒng)傳輸能力備受考驗(yàn)。在既設(shè)工廠裝設(shè)新感測器時，為了減少布線成本與空間需求，無線傳輸可能取代傳統(tǒng)有線傳輸，無線感測網(wǎng)絡(luò)的各類技術(shù)問題在工業(yè)應(yīng)用上也需解決。

工業(yè)應(yīng)用的能源種類多樣，包括電、動力、燃料、壓縮空氣、水與其他類型能源，節(jié)能技術(shù)開發(fā)針對能耗與節(jié)能空間大的工業(yè)單一系統(tǒng)，進(jìn)行節(jié)能技術(shù)開發(fā)，將能源使用量有效降低，在工業(yè)環(huán)境下，系統(tǒng)間能源供給與需求有著交互作用因素，跨系統(tǒng)與全廠能源節(jié)能技術(shù)，甚至某一工業(yè)區(qū)域間能源的有效運(yùn)用，將可使整廠或整體區(qū)域能耗降低，達(dá)到有效節(jié)約能源。

推動能源供給與需量平衡控制技術(shù)，建立廠內(nèi)能源流與損失分析技術(shù)，可有效評估廠內(nèi)系統(tǒng)能源使用效率或碳足跡的計算，并減少能源損失，供應(yīng)合理的能源予系統(tǒng)或制程；開發(fā)能源使用與負(fù)載預(yù)測技術(shù)，可使能源管理員充分獲得能源使用狀態(tài)，可有效進(jìn)行能源與設(shè)備運(yùn)用與提升用電效率，智能化能源動態(tài)平衡與整合能源供應(yīng)與需求，更可有效運(yùn)用再生能源搭接廠內(nèi)能源使用，形成廠內(nèi)小型智慧電網(wǎng)，開創(chuàng)新節(jié)能減碳新方法。

分短中長期推動開發(fā)小中大型能源監(jiān)控管理平臺，逐步進(jìn)入市場，與國際大廠競爭。為對能源信息收集、儲存、管理、控制、顯示與報表的平臺，推動開放式通訊協(xié)定對信息收集與控制面，可降低設(shè)置與維護(hù)成本，并提高整合性與擴(kuò)充性，突破島內(nèi)市場由海外產(chǎn)品壟斷的局面與提升產(chǎn)品自主性，信息管理與控制，可結(jié)合節(jié)能技術(shù)應(yīng)用獲得節(jié)能成效，能源與效能信息可視化顯示，可誘發(fā)非能源管理員的主動性節(jié)能。智慧型工業(yè)節(jié)能監(jiān)控技術(shù)可降低人為管理失當(dāng)導(dǎo)致耗能因素，工業(yè)能源云端管理平臺技術(shù)建設(shè)，更可降低企業(yè)管理平臺建設(shè)與維護(hù)成本。

建筑能源管理

臺灣建筑部門總耗電占比約為40%，雖然不及工業(yè)用電，然而其用電調(diào)節(jié)較具彈性，易于導(dǎo)入能源管理系統(tǒng)，也易于配合需量反應(yīng)措施，平抑尖峰用電。一般而言，家庭節(jié)能潛力可達(dá)10%～15%，成本效益依電價計費(fèi)不同而有差異，因單一家庭耗電不高，降低耗電量所節(jié)省電費(fèi)相對有限，投資回收期程往往過長。降低建設(shè)成本與提高經(jīng)濟(jì)誘因是大量推廣所面對的課題，解決方式為建立智慧家電標(biāo)準(zhǔn)化界面，降低設(shè)備整合成本，提升操作彈性，并以需量反應(yīng)措施提高經(jīng)濟(jì)面誘因。

島內(nèi)服務(wù)業(yè)耗能依其營業(yè)內(nèi)容而有差異，校園、商場、百貨公司、辦公室等皆有不同用電模式，氣候與其他因素也可能造成系統(tǒng)設(shè)計巨大差異，例如島內(nèi)商場冷氣機(jī)幾乎全年運(yùn)轉(zhuǎn)，而在高緯度地區(qū)，冷氣機(jī)可能每年只運(yùn)轉(zhuǎn)2個月。服務(wù)業(yè)導(dǎo)入能源管理系統(tǒng)主要控制標(biāo)的多為空調(diào)與照明，并依情境進(jìn)行自動調(diào)節(jié)控制，以維持正常營運(yùn)。

建筑部門能源管理系統(tǒng)復(fù)雜度較工業(yè)部門低，然而解決方案須因地制宜，變化相當(dāng)多，并且潛在客戶數(shù)量龐大，因此，區(qū)域性系統(tǒng)整合商易于取得主導(dǎo)地位。短期發(fā)展以建立成功應(yīng)用案例與關(guān)鍵元件IP布局為主；中長期則應(yīng)基于IP布局，發(fā)展關(guān)鍵元件，并構(gòu)建模組化系統(tǒng)解決方案，配合在地伙伴與通路，推動海外系統(tǒng)建設(shè)與服務(wù)。

構(gòu)建全面智慧感知環(huán)境被視為是降低建筑耗能的必要關(guān)鍵技術(shù)，然在構(gòu)建過程中，隨著使用感測器數(shù)量增加，對能源的需求也會增長，為加速環(huán)境構(gòu)建并降低因構(gòu)建智慧環(huán)境能耗，將開發(fā)具能量采集功能的感測器，以降低布建的能耗及維護(hù)的困難度。

為降低尖峰用電對電力系統(tǒng)的沖擊，及時間電價對使用者能源使用行為的改變，傳統(tǒng)需量管理已無法因應(yīng)設(shè)備使用與能源管理的需求，因此，開發(fā)具即時需量反應(yīng)功能的控制模組與智慧家電，以因應(yīng)電價及即時環(huán)境條件改變的關(guān)鍵技術(shù)。

為擴(kuò)大節(jié)能減碳效益，再生能源及儲能設(shè)備的導(dǎo)入建筑能源管理被視為未來必然的趨勢，然而再生能源發(fā)電不確定性會影響建筑對市電的需求，為提升再生能源設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電的經(jīng)濟(jì)效益，并降低發(fā)電的不確定性影響，將通過再生能源發(fā)電預(yù)測與耗能預(yù)測技術(shù)開發(fā)，降低再生能源系統(tǒng)導(dǎo)入建筑能源管理系統(tǒng)的沖擊與提升能源效益。

除了活動類型，不同族群的使用者，其耗能型態(tài)與趨勢也不相同，為有效誘發(fā)使用者的節(jié)能意識，需藉由耗能分析，得知其所使用的設(shè)備，并將相關(guān)資訊導(dǎo)入節(jié)能控制策略，整合于勸誘式邏輯，通過互動式人機(jī)界面呈現(xiàn)于使用者，以提升節(jié)能意愿及節(jié)能效率。

臺灣能源資通訊產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與成果

為鼓勵島內(nèi)研究機(jī)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)界陸續(xù)投入能源資通訊技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用，臺當(dāng)局有關(guān)部門除了以“科技專案”引導(dǎo)進(jìn)行技術(shù)研發(fā)之外，于2009年制定“綠色能源產(chǎn)業(yè)旭升方案”，將能源資通訊列為7項(xiàng)重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)之一，提出整體的產(chǎn)業(yè)發(fā)展構(gòu)想。2010年核定“智慧型電表基礎(chǔ)建設(shè)推動方案”，展開島內(nèi)智慧電表布建，帶動市場商機(jī)，2011年又核定“智慧電網(wǎng)總體規(guī)劃方案”，制定智慧電網(wǎng)建設(shè)時程與產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。在各界努力下，已有初步成果，以下就3個應(yīng)用領(lǐng)域分別說明，并略述未來規(guī)劃。

電網(wǎng)管理

在電網(wǎng)管理領(lǐng)域，智慧電表系統(tǒng)技術(shù)為研究機(jī)構(gòu)及產(chǎn)業(yè)界近年投入重點(diǎn)，2011年完成1，200戶低壓智慧電表示范系統(tǒng)建設(shè)，企業(yè)也取得臺電公司1萬戶建設(shè)項(xiàng)目，逐步發(fā)展臺電所需產(chǎn)品。著眼于國際市場的快速增長，臺當(dāng)局以科技專案計劃先期投入電表網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開發(fā)，完成智慧電表通訊系統(tǒng)原型開發(fā)。

以歐規(guī)智慧電表的標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)定IEC-62056為基礎(chǔ)，完成應(yīng)用層軟件堆迭、網(wǎng)絡(luò)層強(qiáng)化模組、網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)，并發(fā)展集中器與主站軟件。其中ZigBee網(wǎng)絡(luò)層強(qiáng)化模組在測試環(huán)境中，將通訊成功率由平均約95%提升至100%。網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)則配合智慧電表特性與IEC-62056-53規(guī)范，在電表與集中器之間采用對稱式加密，并開發(fā)系統(tǒng)初始化與金鑰交換機(jī)制，以便在運(yùn)算能力較弱的電表上，建立實(shí)用的安全通訊；在集中器與主站之間則采用非對稱式加密，并開發(fā)完整的憑證配發(fā)、驗(yàn)證與廢止的架構(gòu)，配合集中器韌體編碼確認(rèn)機(jī)制，除了確保廣域網(wǎng)絡(luò)的通訊安全，在集中器韌體遭受竄改時，也能即時發(fā)覺而將其自安全網(wǎng)絡(luò)剔除。此外，研究機(jī)構(gòu)已建立IEC-62056驗(yàn)測平臺，可協(xié)助企業(yè)確認(rèn)智慧電表通訊軟件相容性，以便快速取得DLMS認(rèn)證。

整體而言，歐洲規(guī)范智慧電表、集中器至通訊主站的電表網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在島內(nèi)已完成技術(shù)開發(fā)；美國規(guī)范（ANSI C12.22）基礎(chǔ)系統(tǒng)也將在兩年內(nèi)陸續(xù)完成，技術(shù)成果如圖3所示。島內(nèi)廠商已具備爭取國際智慧電表標(biāo)案的基本能力，惟有設(shè)置于電力公司內(nèi)部的電表信息管理系統(tǒng)技術(shù)仍未完整。目前廠商已積極接洽東南亞、東歐、中東等地標(biāo)案，短期內(nèi)可搭配國際合作伙伴的資訊系統(tǒng)共同競標(biāo)，或自行開發(fā)簡易版資訊后臺，以進(jìn)行小規(guī)模示范系統(tǒng)建設(shè)；就長期來看，應(yīng)完成自有整體解決方案開發(fā)，以提升產(chǎn)業(yè)競爭力。

至于電網(wǎng)整合調(diào)度應(yīng)用，目前仍處于技術(shù)研發(fā)與驗(yàn)證階段。研究機(jī)構(gòu)所發(fā)展的區(qū)域能源負(fù)載預(yù)測技術(shù)，逐日預(yù)測的誤差約在3%～5%，逐時預(yù)測的困難度稍高，需再強(qiáng)化軟件分析能力。風(fēng)力發(fā)電與太陽光電出力預(yù)測技術(shù)的準(zhǔn)確度與天氣變化及預(yù)測前置時間相關(guān)，電力調(diào)度特別需要短期預(yù)測信息，目前太陽光電發(fā)電量15分鐘前預(yù)測平均誤差已可降至10%左右，即使天氣變化快速，就長期來看，至少95%預(yù)測信息誤差低于15%，接近實(shí)用水準(zhǔn)。數(shù)10千瓦至100千瓦級分散式能源整合技術(shù)也有初步成果，結(jié)合市電、太陽光電、風(fēng)力發(fā)電、儲能系統(tǒng)的區(qū)域性能源調(diào)度已進(jìn)行原型系統(tǒng)驗(yàn)證，并可偵測市電故障，于并網(wǎng)及孤島運(yùn)轉(zhuǎn)模式之間順利轉(zhuǎn)換。

工業(yè)能源管理

工業(yè)用電中，廠務(wù)公用系統(tǒng)與制程系統(tǒng)大約各占一半，空調(diào)通常為公用系統(tǒng)中耗電最高的次系統(tǒng)；而泵浦、空壓機(jī)等馬達(dá)動力次系統(tǒng)則與公用及制程皆有關(guān)聯(lián)，耗電量也相當(dāng)高，因此，島內(nèi)最先投入的工業(yè)能源管理技術(shù)以這兩類次系統(tǒng)為標(biāo)的。其他類型能源系統(tǒng)能源管理則以燃燒爐為初期研發(fā)目標(biāo)。

為保持良好運(yùn)作效率，設(shè)備操作人員通常依據(jù)冰水機(jī)、泵浦等設(shè)備的出廠效率曲線進(jìn)行操作。效率曲線所代表為單一設(shè)備的出廠特性，當(dāng)設(shè)備彼此并聯(lián)，配管的差異必然造成特性變化，再加上設(shè)備老化、管路積垢等因素影響，大型空調(diào)系統(tǒng)極難倚賴人為操作達(dá)成最高系統(tǒng)效率，能源資通訊技術(shù)的導(dǎo)入即可解決此一問題。

最適化控制系統(tǒng)由3個主要模組所組成：

（1）設(shè)備性能自動建模：藉由運(yùn)轉(zhuǎn)信息搜集分析，自動建立設(shè)備與系統(tǒng)性能參數(shù)。

（2）自適應(yīng)誤差修正演算：當(dāng)系統(tǒng)特性因維修保養(yǎng)、長期運(yùn)轉(zhuǎn)而改變，系統(tǒng)模擬預(yù)期耗電量與測量值差距過大時，系統(tǒng)性能參數(shù)自行重新計算，以維持系統(tǒng)模型與真實(shí)設(shè)備一致性。

（3）運(yùn)轉(zhuǎn)最佳化演算法：依據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)與操作限制，求解最佳的節(jié)能運(yùn)轉(zhuǎn)操作組合。

此技術(shù)已運(yùn)用于島內(nèi)半導(dǎo)體廠與面板廠，對冰水空調(diào)系統(tǒng)平均節(jié)能量可達(dá)2%～3%。

馬達(dá)動力設(shè)備最適化運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)展緣由與冰水系統(tǒng)最適化控制技術(shù)類似，其目標(biāo)是提升馬達(dá)動力系統(tǒng)整體運(yùn)轉(zhuǎn)效率，應(yīng)用標(biāo)的包括機(jī)泵系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)與空壓系統(tǒng)，現(xiàn)階段成果包括手持式效率分析工具、多機(jī)并聯(lián)操作建模管理平臺及智慧型自適應(yīng)節(jié)能控制器等。

以機(jī)泵多機(jī)并聯(lián)操作建模管理平臺為例，依據(jù)廠商所提供機(jī)泵特性參數(shù)以及系統(tǒng)模型構(gòu)建工具，此一管理平臺能夠完整模擬機(jī)泵系統(tǒng)各項(xiàng)特性，也可輸入實(shí)際測量數(shù)值完成特性曲線繪制。機(jī)泵特性曲線、現(xiàn)場壓力、管路流量等信息為設(shè)備操作最佳化的基礎(chǔ)資訊，依據(jù)輸出目標(biāo)與管路配置資訊，演算法將迭代演算，自動分配最佳流量予各具機(jī)泵，也即設(shè)定各機(jī)泵的最佳操作頻率。

這項(xiàng)技術(shù)已導(dǎo)入島內(nèi)污水處理廠，在實(shí)測案例中，機(jī)泵最適化運(yùn)轉(zhuǎn)技術(shù)應(yīng)用于反沖廢水井，降低機(jī)泵耗電約20%；風(fēng)機(jī)最適化運(yùn)轉(zhuǎn)技術(shù)應(yīng)用于接氧池，降低風(fēng)機(jī)耗電約14%。

燃燒爐操作目標(biāo)為提升效率，減少NOx排放量，并保持其熱能輸出或產(chǎn)品品質(zhì)。不過由于燃燒為復(fù)雜物理問題，直接描述燃燒狀態(tài)相當(dāng)困難，而空燃比、蒸汽量、產(chǎn)品溫度等資訊雖可表達(dá)部分特征，對于最佳化控制往往力有未逮。傳統(tǒng)控制方法往往倚賴少數(shù)感測資訊，以試誤方式進(jìn)行調(diào)校，然后由資深操作人員觀察火焰或感測器，憑經(jīng)驗(yàn)持續(xù)調(diào)控。

能源資通訊技術(shù)應(yīng)用可解決此一最佳化問題，已完成燃燒爐溫度場測量、推論式感測器及循序最佳化演算模組技術(shù)，根據(jù)操作數(shù)據(jù)的持續(xù)更新，最佳化操作策略也可循序更新。

該技術(shù)采用一般可見光攝影機(jī)的影像，成本極為低廉，藉由不同波長光強(qiáng)度校正與換算，可構(gòu)建二維溫度場，溫度測量范圍涵蓋700℃～1200℃，平均相對測量誤差低于3%，對于鋼鐵業(yè)與燒窯的產(chǎn)品品質(zhì)監(jiān)控極有助益。而燃燒系統(tǒng)推論式感測，則為燃燒系統(tǒng)重要品質(zhì)參數(shù)預(yù)測技術(shù)，且具備信息遺失處理與模型自適應(yīng)能力?，F(xiàn)階段推論式感測的預(yù)測值與觀察值的相關(guān)系數(shù)大于0.9，對燃燒狀態(tài)描述已經(jīng)具備代表性。通過推論式感測演算法，制程管理者得以持續(xù)評估未來產(chǎn)品品質(zhì)，在提高能源效率同時，保持正常的良率與產(chǎn)量。

目前，燃燒爐二維溫度場構(gòu)建技術(shù)已在鋼鐵廠與長晶廠進(jìn)行實(shí)證測試，成效良好；而最佳化操化系統(tǒng)在某石化廠汽電共生爐（60兆瓦）進(jìn)行測試，燃料節(jié)約平均可達(dá)0.5%，相當(dāng)于每年節(jié)省新臺幣600萬元。

建筑能源管理

應(yīng)用電力管理插座進(jìn)行家庭能源管理，島內(nèi)已有完整解決方案，廠商甚至推出內(nèi)建電表耗能感知型智慧家電，而網(wǎng)通商也積極于市場上推動能源管理服務(wù)。現(xiàn)階段發(fā)展瓶頸為能源管理系統(tǒng)建設(shè)成本，除節(jié)能系統(tǒng)軟件技術(shù)持續(xù)改善外，簡易型電力量表與智慧家電互通協(xié)議也是關(guān)鍵因素。

2012年，島內(nèi)完成全球首創(chuàng)扣合式電力感測器，目前可測量的電流范圍為1～100安培，最高電壓為600伏。此創(chuàng)新的感測器稱為電表便利貼。元件架構(gòu)與應(yīng)用方式如圖5所示，其安裝為非侵入式，與傳統(tǒng)電表的安裝方式截然不同，可避免電流過載時電表燒毀風(fēng)險，并且在安裝過程，設(shè)備不需停電，也不需剝離設(shè)備的多股電源線，安裝極為簡便，適合一般使用者于家庭及服務(wù)業(yè)場域使用，未來三線式的扣合式電表對于工業(yè)應(yīng)用更為重要。電表便利貼體積與成本均優(yōu)于傳統(tǒng)插座電表，未來可與能源管理系統(tǒng)整合，達(dá)成自動化節(jié)能減碳。

臺灣研究機(jī)構(gòu)與島內(nèi)家電與網(wǎng)絡(luò)通訊廠商多年來歷經(jīng)數(shù)十次會議協(xié)商，已完成家庭節(jié)能網(wǎng)絡(luò)互通協(xié)議草案SAAnet 4.0，為智慧家電能源資通訊界面制定共通標(biāo)準(zhǔn)，以加速智慧家電的整合應(yīng)用。該互通協(xié)議已獲得島內(nèi)5大家電廠商參與支持，至今完成14類家電通訊標(biāo)準(zhǔn)，包括冷氣、除濕機(jī)、冰箱、洗衣機(jī)、烘衣機(jī)、熱泵熱水器、電視等。未來將陸續(xù)進(jìn)行其他家電互通協(xié)議制定與互通性測試平臺，落實(shí)于家電產(chǎn)品開發(fā)。

服務(wù)部門由于場域不同，所使用的設(shè)備與耗能分布也有差異，因此，感測器配置、控管設(shè)備標(biāo)的、最佳化演算法、以及軟件系統(tǒng)平臺設(shè)計均有差異?，F(xiàn)階段已完成便利商店、超市、百貨公司以及辦公建筑能源管理系統(tǒng)開發(fā)。便利商店能源管理系統(tǒng)已進(jìn)入商業(yè)建設(shè)階段，累計完成1400座，節(jié)電比例約5%，配合尖峰抑制，調(diào)降契約容量，節(jié)省電費(fèi)可達(dá)8%。其他場域的空調(diào)最佳化控制可達(dá)5%～10%的節(jié)能，若配合變頻設(shè)備更新，空調(diào)節(jié)能甚至可達(dá)15%～20%。在節(jié)能同時，必須維持環(huán)境基本舒適度，因此人員流量分析以及感測與控制網(wǎng)絡(luò)整合均需導(dǎo)入新資通訊技術(shù)。

目前臺當(dāng)局推動能源資通訊著重于關(guān)鍵節(jié)能模組開發(fā)，以厚植島內(nèi)產(chǎn)業(yè)實(shí)力，并結(jié)合大型場域的建設(shè)測試，評估其效益與加值服務(wù)的開發(fā)，對于AMI及能源管理采取不同的推動策略，以有效提升產(chǎn)業(yè)價值，改變傳統(tǒng)產(chǎn)品出口的方式，系統(tǒng)服務(wù)取代單一產(chǎn)品販?zhǔn)郏瑥?qiáng)化服務(wù)的價值與系統(tǒng)的品質(zhì)，并滿足市場的需求。

根據(jù)規(guī)劃，未來臺當(dāng)局將藉由培植島內(nèi)電表廠商爭取國際建設(shè)投標(biāo)項(xiàng)目，推動智慧電表出口，并通過家電共通資通訊標(biāo)準(zhǔn)以協(xié)助廠商開發(fā)智慧家電產(chǎn)品，另外也將推動能源管理技術(shù)海外應(yīng)用與工業(yè)應(yīng)用次系統(tǒng)的關(guān)鍵節(jié)能技術(shù)，建立自有核心技術(shù)以進(jìn)入國際供應(yīng)鏈體系。預(yù)期2016年島內(nèi)外AMI建設(shè)標(biāo)案將帶動智慧電表產(chǎn)出量達(dá)200萬部，年產(chǎn)值預(yù)估可達(dá)新臺幣320億元。