AMI让电表变聪明了？

读者是否常收到电费账单时常质疑电费金额的正确性? 的确，台电今年发生乌龙账单的新闻时有所闻，若民众没有核对账单的习惯，一旦账单有争议，往往可能会让民众吃了闷亏，求偿无门。

电表，虽然是每个家庭用来计算电力耗用的标准量测设备，但是相信一般人对它的印象大多停留在只是一个不停转动的圆盘与不断累积的数字的机器；事实上，在现在的使用情境中，只有在看到电费账单上的台电抄表度数时，才能了解电表计费与日常生活的链接。若是民众想要知道「我现在总共享了多少电?」、「我跟上个月比起来总共省下多少电费?」相关问题的解答，就不能不知道智能电表与传统电表有何不同、智能电表具有什么样的创新功能，同时又可解决哪些能源问题，未来又将可能为我们的用电习惯造成多大的改变。

在了解智能电表带来的影响之前，不得不先了解智能电网一词。所谓智能电网，包含发电、输配电及客户端装设量测监控设备及系统，而在客户端所装设的智能电表即为智能电网的一环。智能电网最大的效益，在于透过自动化与信息化的方式，随时监控、操作电网的运作，可以整体管控用电量，进而透过实时信息的传递，让用电户减少用电量，达到节能减碳的目标。根据Morgan Stanley的预估，2010年全球智能电网市场规模将达200亿元，预测至2030年将可成长至1,000亿美元以上。而由于整个智能电网牵涉的范围相当广，因此各国在执行上往往先从与用户相关的智能电表基础建设（AMI）开始，也让智能电表成为近年来的热门话题。

所谓智能电表，简单来说就是赋予传统电表实时通讯功能，但是智能电表的应用重点在于大幅改变用户用电的行为。对电力公司而言，采用智能电表直接好处在于可省去人工抄表的成本，并透过实时用电数据进行供电、配电方面的管控，减少断电意外发生。对一般消费者而言，智能电表可以让民众实时掌握用电信息，了解家中的用电状况，一旦发现用电量超出预期，可马上关掉部分电器，透过耗电量的变化与用电的效率的调整，进而鼓励民众「主动」节能。透过智能电表取代人工抄表，可每15分钟记录一次用电信息，除了可提供消费者更精确的用电信息外，也可协助电力公司用电负载更为稳定，相对也能减少发电厂的待机容量及燃料成本，并可作为长期负载预测、施行时间电价（Time of Use, TOU）等依据。

《图一 AMI设备与通讯组成》 数据源：资策会

所谓AMI系统是一套以能源资通讯技术为基础之感测、信息收集、控制、管理之大型系统，是由智能电表、读表界面单元（Meter Interface Unit；MIU）、电表数据集中器（Concentrator）、用户需求端节能装置及公用事业端读表管理中心所组成。由下图可知，智能电表是AMI系统除了通讯之外一重要核心，相较传统机械式电表，智能电表重要特性在于：

具有时间元素，可实施时间电价

以我国为例，传统低压用户机械式电表因不具时间元素，只能累计瓦时用量，全年只分一般用电与夏季用电，采用每两个月人工抄表一次进行计费。对智能电表而言，时间电价是基本功能，以台电公司现有时间电价计费模式，采每十五分钟一笔计费区段，一天有九十六笔计费区段，如果采用类似美国动态电价机制时，对尖峰负载抑制及负载时间转移效果会十分显著，只是我国电价需经审查机制才能变更，只要AMI基础设施完备时，随时都能实施。

双向计费

智能电表另一选择性功能是双向计费，典型用户是向电力公司买电来使用，只需单向计费电表足敷使用，未来用户自备微电网发电设备（如太阳能、风力、生质能源）时，若有多余电力时，可反向卖电给电力公司，具双向计费功能智能电表可记录用户使用多少电力公司电能，回卖给电力公司多少电能，此机制可在未来推动绿色能源时发挥效益。

远程操作

智能电表具有远程遥控开关功能，此功能可由电力公司管理中心执行停复电操作，国外有两种常见应用，配合帐务系统提供快速复电，或住户出远门无法确定电器是否已全部关闭，请电力公司远程断电确保居家安全，其他如超载用电、异常用电模式，有安全疑虑时均可启动安全保护模式，远程操作是以安全为前提之新功能。

台湾智能电表基础建设推动现况

根据经济部能源局的评估，藉由建构智能电表基础建设的推动，可抑低尖峰负载65.2万瓩，节约电力97.5亿度，同时降低二氧化碳排放439万吨，对于国家、电业、民众与产业界具有相当高的成本效益。因此，我国的AMI推动，在经济部能源局与台电公司的主导之下，分成11,000V以上高压AMI（高压电力用户）及一般家庭之低压AMI（含低压电力及电灯用户）两大阶段来分头进行。根据台电公司2008年的统计，我国的高压电力用户目前约为2万3000户，但所占的用电比例高达59%，电费收入约57%；低压用户总数为1200万左右，用电量为占41%左右，电费收入约43%，如图二所示。

《图二 台电高压/低压用户数量、售电量与电费收入组成》 数据源：台电公司，2008年

另外在用户分布型态方面，高压与特高压用户较不集中，除工业区、科学园区等特定功能区域呈现较高集中度外，其他分散在不同区段，都会区、郊区都有；而低压与表灯用户大都较为集中在都会区，以集合住宅而言少则数十户，多则数百上千户。因台电评估AMI的建置于高压用户的效益较明显，故于96年开始进行台电高压AMI的建置规划，并于97年发包高压AMI系统，由大同公司得标，于98年1月完成系统功能项目的验收工作，后续高压用户使用的三相电表采购，则是在98年9月完成三相电表采购规划及测试项目的规范公告，并于99年1月完成第一批700具智能电表的采购。预计于99年底前完成高压1200个用户的智能电表换装，并于101年完成全台2万3000高压用户的全面换装。

台电已将高压用户的控制中心设置于台中区处，台电自动读表系统计量课林苍乔课长表示，目前将先完成智能电表的布建，而控制中心软硬件设备的采购将在下一阶段再着手进行。另外，因考虑高压用户分散，如要导入以电表数据集中器来连接智能电表之架构，因表与表距离遥远，本地网络布建困难，基于此原因改采读表界面单元（MIU）架构，每具电表搭配一具MIU，MIU经由GPRS网络连回公用事业端读表管理中心。此架构下表与表之间不需布线或架设低功率无线网络，只要能接收到GPRS讯号就能传输，只是此架构需支付电信公司通讯费用，根据台电的预估，高压AMI的建置费用约为16.9亿元，而GPRS通讯费用每年将高达7000万元，但与本地网络布建维护成本及每一具高压电表之电费收入相较下，通讯费用应是可接受的成本。

低压AMI系统因用户数多，且每具电表平均电费收入只有数百元，如采用高压AMI架构，通讯费用占电费收入比重过高，将造成低压AMI系统无法营运，从国外建置经验来看，从电表端至电表数据集中器间之通讯多采用LAN端通讯技术，尤其以IEEE 802.15.4/ZigBee无线感测技术为应用焦点，此技术以西方国家对其关注度更高，德州仪器在2009年就宣布已有公用事业业者采用其ZigBee解决方案进行AMI建置。依照ZigBee Alliance的统计数据，截至2009年底，ZigBee Alliance的会员在全世界约有超过新台币5亿元以上的智能读表应用在建置中。

感测网络具有低耗能、低成本、免通讯费之优势，但也有运算能力有限、数据传输带宽较窄、传输距离短、配套支持工具不足等劣势，全球厂商正火热投入研发资源，针对目标国家或地区，依据当地环境建构最适合AMI通讯方案，这也是目前低压AMI系统困境，当低压AMI系统在某一国家适用良好，移至另一国家却不适用，不是厂商技术能力不足，而是架构不适用。

因此经济部能源局在98年起开始着手进行我国低压AMI感测网络通讯实测研究，因考虑我国建筑环境特性，若以国外使用状况直接移植到国内，未能真正符合国内所需，故透过第一阶段小规模示范与测试系统的建立，以ZigBee通讯技术及电力线通讯技术（Power Line Communication；PLC）两种感测网络进行AMI读表网络通讯测试与评估报告，探讨国内在推行一般低压住宅用户AMI系统建置时所需面临的问题，了解我国推动AMI建置时所需考虑的通讯、电表及开放性等相关问题，可作为未来实际扩大布建推动时的执行方案及系统架构设计重要的参考依据。

结论

随着能源短缺及气候变迁议题发酵，智能电网技术成为全球能源领域发展的重要技术指针，各先进国家无不投入大量资源以发展相关技术来解决能源问题。随着经济部之「智能型电表基础建设推动方案」的进行，正式宣告我国智能电表基础建设时代的来临。

AMI的基础建设将是建构台湾低碳化生活环境的重要一环，透过我国高压AMI的建置及低压AMI之逐年推动，将可有效带动我国AMI产业链的推展，使国内技术水平能跟上世界潮流，预计可带动未来智能电网下需量反应、电力输配电自动化、弹性时间电价等相关应用产业的发展与普及，并协助国内业者争取国内外AMI建置的庞大商机，以提升国际能源应用服务市场竞争优势。

---作者任职于财团法人信息工业策进会网络多媒体研究所---