美國、歐洲、日本及中國大陸都積極投入智慧電網的發展,預期2011年將是智慧電網的起飛年,商機則將延續到2020年。至於台灣相關供應商,從智慧電表廠商士電、亞力,智慧電網傳輸設備商正文、中磊,以及跨智慧電錶及PLC(電力線傳輸)的康舒,都將因此受惠。
商機延燒 台灣受惠
據了解,智慧電網帶動的商機,從感測控制元件、網通模組、能源管理系統、晶片及智慧電表等都含括在內。台灣在供應鏈中的廠商,包含製造智慧電表的士電、亞力、中興電工以及華城,以及智慧電網傳輸設備供應商如正文、中磊、訊舟、康舒等。
專家指出,智慧電表系統是將由每戶的電表資訊,搭配無線或有線的通訊網路,將資訊傳送到電力公司的自動讀表控制中心進行資訊分析。智慧電網的商機,包含初期的智慧電表及變壓器,未來更將延伸到電力調配、綠色能源,例如太陽能及風力等替代性能源。
目前台灣的電表分為電子式及機械式兩種,高壓用戶全部採用電子式電表,低壓用戶則多為機械式電表。在高壓部分,資策會已經成功研發高壓核心技術,技術移轉給大同公司。至於低壓核心技術,康舒則可在未來參與台電公司低壓AMI建置計畫。隨著未來推廣高、低壓AMI之後,用戶電表將逐步全面更新為智慧電表。
(表一) 台灣科技業在智慧電網的布局<製表、整理:王岫晨>
應用端 |
相關產品 |
相關廠商 |
發電端 |
發電機 |
台灣電力公司、風力、太陽能等再生能源供應商 |
輸電、配電端 |
配電變壓器、智慧化開關等 |
亞力、中興電工、華城、康舒、台達電等 |
傳輸設備 |
有線、無線模組 |
正文、中磊、訊舟、康舒、友旺等 |
用戶端 |
智慧電表 |
大同、中興電工、訊舟、中磊、正文、玖鼎、旺玖、士電、亞力、華城等 |
智慧電表成敗關鍵就在零組件
智慧電網的發明,徹底改變人類對電力的認識,目前西歐、美、日等國皆為節能減碳而積極發展智慧電網。整體的智慧電網包括發電、輸電、配電及用戶端。在國際市場上,台灣的產品,已經逐漸打入智慧電網的供應鏈,但都集中在屬於智慧電網末端的「用戶端」,也就是智慧電表。
智慧電表基礎建設(AMI)主要由智慧電表(Smart Meter)、通訊系統、電表資訊管理系統(MDMS)所組成,除了能取代人工抄表外,還可支援各種不同電價費率、提供用戶能源使用資訊,並具有讓用戶自發性節能、停復電管理、進行電表設備資產管理等優點。
智慧電表跨入門檻高
智慧電表表體的製造技術門檻雖然不高,但是跨入該市場的門檻很高。首先,智慧電表的主要客戶不是電力公司,不然就是公共事業業者,這些業者長年提供電力給下游客戶,對於電表規格有自己一套需,這對於新進業者而言便形成一道無形的門檻,很難跨越。
此外,智慧電表需要的零組件,與台灣擅長生產的電子零組件,在功能上的重疊度非常高,主要差異在於環境的耐受能力。電表設備對於環境的要求十分嚴苛,畢竟電表裝設的位置不是在戶外,就是在地下室,這些地方可能是高溫或低溫環境,可能是潮濕或乾燥的地區,更可能經年累月受海風侵蝕,或是接觸到各類化學藥劑或氣體。而智慧電表必須要求在這些環境下都能正常運作。這與一般室內用的資通訊產品有非常大的差異。因此,智慧電表或許可視為一個需在惡劣環境下運作,且具有通訊模組的微型電腦,這使得有興趣投入智慧電表領域的業者,必須要具備生產高環境耐受度零件的能力。
目前,台灣有能力生產整組智慧電表的廠商,主要為大同和中興電工。另外,智慧電表所需的感測元件、網通模組、晶片等關鍵零組件,也是台廠目前著力最多的地方,如訊舟已經打入日本關西電力公司的供應鏈,負責生產智慧電表上的無線通訊模組;而生產家電通訊晶片的旺玖、智慧電網傳輸設備供應商正文、中磊,以及投入智慧電表表頭和電力線通訊技術研發已久的康舒,目前都名列在全球智慧電表供應鏈之中。
美歐中日韓率先推動智慧電網
節能減碳已是各國政府推動下一階段基礎建設的重點工作項目,如何更有效使用能源將是刻不容緩的挑戰。目前日本、歐洲、美國與中國大陸等國的政府與電力事業單位,都已經積極推出建置智慧電網(Smart Grid)的相關政策,並直接投資相當於數百億新台幣的資金。台灣電力公司則將在5年內編列334億元,將台灣600多萬用電戶更換成智慧型電表。在即將到來的2011年,如何有效運用資通訊技術,整合發電、輸電、配電及用戶端的現代化電力網路,來提升能源使用效率及降低整體耗電量,將成為重要課題。
據了解,智慧型電網全球總體市值預期數年內,可達428億美元。因此智慧電網不僅是國家政策,也成為企業經營與產品開發的焦點。智慧型電網帶動汰舊換新的趨勢,未來變電站將成為E化的連網指標,具備更有效率的用電分析能力,亦可帶動電子監控系統的發展。這些應用使得從零組件、控制元件、網通設備、管理軟體、相關裝置、系統規劃建置等領域,廠商都有機會切入智慧電網產業,分享龐大商機。
智慧電網的推行,當然需要政府單位的政策協助。目前包括美國、歐盟、中國、日本與韓國等國政府,都已經積極推動智慧電網相關政策,其主要政策如表二所示。
(表二) 主要國家推動智慧電網相關政策<資料來源:經建會經研處>
國家/區域 |
主要政策內容 |
美國 |
能源部2009年投資40億美元發展智慧電網:
1.智慧電網投資補助計畫(33.75億美元):普及智慧電網技術每件補助50~2000萬美元、普及輸電系統監測裝置每件補助10~500萬美元、電力業者投資智慧電網技術,提供最高50%的相對補助金。
2.智慧電網測試計畫(6.15億美元):智慧電網地區測試、實用規模的能源儲存測試、輸電系統監測測試等。
能源部提供1億美元推動智慧電網人力訓練計畫:3500~4000萬美元用於開發訓練計畫、策略和課程,並提供公用事業、高等院校,職業學校和勞動組織等參與申請;6000~6500萬美元用於電力公司新員工和人力的再培訓計畫,協助電力設備製造商深入理解及運用智慧電網技術。 |
歐盟 |
推動「歐洲科技平台(ETP)計畫」,制訂2020年以後發展與推廣智慧電網的願景,以及2020年智慧電表占80%之目標。 |
日本 |
日本經濟產業省2009年開始推動三項智慧電網相關計畫:
1. 離島智慧電網計畫(4500萬歐元):在沖繩偏遠離島推動示範計畫,並評估在更大範圍導入再生能源的結果,同時測試電池容量。
2. 智慧收費計畫(2000萬歐元):在停車場和加油站配置電動車輛充電容量,並建立配備 IT的收費系統,以滿足用戶需求。
3. 智慧住宅計畫(600萬歐元):連接太陽電池、燃料電池、智慧型家電和家用伺服器,實現先進的能源需求管理。 |
中國大陸 |
2009年11月正式將「智慧能源網」納入「十二五」計畫;並積極制訂智慧電網發展規劃綱要、關鍵技術研究框架,以及智慧電網的技術標準;國家電網公司將在3~5年內投入600億元人民幣建設智慧電網。
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韓國 |
制訂至2030年智慧電網長程計畫:「國家智慧電網路線圖」,預計至2030年為止,政府與民間將投資27兆韓圜,進行技術開發支援,並建設2萬7000座電動汽車充電站。
投入370億韓圜支持SK電信、LG電子、現代重工和韓國電力公司籌組的智慧電網測試聯盟,預計自2010年開始在濟州島進行測試,包括:針對電動汽車電力和通信的「智慧交通」系統、整合太陽能和風能發電的「智慧再生能源」,公用事業和需求者的雙向互動,以提升能源效率。 |
商機大 美國欲掌控主導權
節能減碳的時代來臨,美國也亟欲抓住這波綠色商機,掌握智慧電網的國際化標準,藉此控制智慧電網市場的主導權。
智慧電網未來將有龐大的市場商機。根據美國能源部的報告指出,智慧電網具有比投資金額高出四倍的獲利。也因此,美國計畫在未來20年內陸續投資1650億美元,其獲利將可望高達約7000億美元。
在很多領域中,不掌握標準是很難真正獲利的。例如日本儘管在數位電視、導航裝置及手機等產品與技術具有世界一流水準,但卻缺乏國際共通標準,因此一直無法有效推廣至全球市場。換句話說,擁有技術,卻無法掌握全球共通標準,也是沒有建樹的。必須手上握有標準,才會成為獲利的來源。
目前NIST(美國國家標準技術研究所)已就智慧電網的發展議題,與日本經濟產業省展開標準化討論,而IEC(國際電工委員會)也在美方的主導下展開了研究。未來美國將陸續投資1000億美元推動再生能源等綠色產業,目標是在2020年之前,讓溫室氣體比2005年減少14%。實現該目標需加速發展節能、再生能源及電動車等產業,而其基礎設施則以智慧電網最具發展潛力,因此才使得美國亟欲搶得其主導權。
另外,如美國廠商Google也開始跨足智慧電網軟體研發,目前已發表了可顯示各家電數分鐘內用電量的家用Web應用程式測試版。Google表示,這種將能源使用量化的技術,用多少電使用者都能一目了然,將可望刺激用戶更加節約用電,並因此改變其用電方式,最高可望減少5~15%的用電量。
(表三) 台電建置AMI之短期及長期目標
短期目標 |
(一)遠端自動讀表:減少抄表人力及往返交通耗能。
(二)節約用電:透過時間電價機制,引導用戶主動節約用電。
(三)帶動國內能源資通訊產業:協助國內資通訊產業跨入電力領域,建立AMI自主技術。
(四)加速停電偵測與修復:提供事故地點資訊,以利搶修。
(五)降低線路損失:比對用電歷史與異常事件紀錄,降低線路損失。 |
長期目標 |
(一)結合家庭自動化網路:因應數位家庭之實現,導入家庭能源管理系統,進一步減少電力消耗。
(二)建構智慧型電網:結合變電所自動化、饋線自動化、分散式電源等建設,提升用戶服務品質、電力系統運轉效率及供電可靠度。
(三)節約用電:導入需量反應及需求面管理等機制,進一步降低尖峰負載及電力使用量。
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台灣IT能量成為發展智慧電網後盾
智慧電網是將供電端到用電端的所有設備,透過感測器連接,形成綿密完整的用電網路,並對其中用電資訊加以整合分析,達到電力資源的最佳化配置,藉此降低成本、提升可靠性、提高用電效率。
目前由於油電價格飆升,因此將IT技術與傳統電力配送系統結合的智慧電網,預期可成為節能的最新解決方案。採用智慧電網,不僅相關主管機關可以對用戶的用電情形完全掌握,個別用戶也可以透過自家電表,掌握該區域的用電情形,為自家用電進行更適合的規畫。
為了邁向「低碳經濟」,建置智慧電網是台灣在節能減碳策略上的重要環節,未來台灣傳統電表將逐步更新為智慧型電表系統;加上拓展中國大陸等海外市場,將可帶來龐大的產業商機。台灣目前由經濟部能源局及台電公司積極推動規劃「智慧型電表基礎建設」(Advanced Metering Infrastructure;AMI),將充分運用台灣在資通訊產業的優勢,開發核心元件帶動產業發展,並透過大規模建置與測試,吸引相關廠商投入,拓展國內外龐大的智慧電網商機。
據了解,AMI規劃之重點包括:研訂AMI相關功能規格與標準;建立開放性測試平台,提供廠商測試電表、通訊網路、電表資訊管理系統、資料安全性及可用性等。預定在2010年高壓用戶先完成初期1200戶電表,再於2011至2012年完成所有(2.3萬戶)高壓AMI建置;並將先驗證技術可行性及訂定規格標準,輔導相關廠商生產內建通訊模組之數位電表,再逐步推動低壓用戶(1200萬戶)建置。
根據經濟部能源局的評估,台灣建構智慧型電表基礎建設,預計每年投入成本62.8億元,可創造每年68億元的電業效益,減少用戶每年253.5億元電費支出,帶動相關產業781.9億元總產值,具有相當高的成本效益。
台灣本身完整的資通訊技術基礎,有利於自主開發AMI技術。目前高壓AMI電表除電力量測晶片(含軟體)台灣無法生產之外,其餘組件如通訊模組、電池、電表資訊管理系統等,台灣廠商均可自行開發生產。看準未來智慧電網產業鏈的龐大商機,台灣廠商可在既有基礎上持續努力,積極掌握用電端管理服務系統、電動開關與配電變壓器等輸配電產品、智慧電表相關網通設備、晶片組與感測控制元件等領域的發展機會。
結語
智慧的年代,能源的使用也要更聰明。智慧電網不只會在發展過程中衍生出龐大商機,更將成為未來實施節能減碳的一大利器。只不過,科技的智慧終究還是冷冰冰的零件而已,智慧電網、智慧電表都只是量測工具,並非裝置後即可節省電力,而是透過這些工具來了解自己的用電情形,進而改變習慣,節省不必要的用電,這才是真正節能的方式。