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智慧電表:完善能源生態系的關鍵,開啟台灣能源轉型的第一步

2024 / 01 / 23
NextDrive 致力於提供更優質、有系統性的能源產業內容,近期我們將公司過去文章的全面編輯與更新。以更清晰、易懂的方式向讀者介紹有關能源的相關知識!

台灣智慧電表的推行腳步

智慧電表在能源業界早已不是新興的詞彙,撇除在亞洲能源改革領跑的日本不談,台灣其實早在2010年經濟部就已經開始研擬「智慧電表基礎建設推動方案」,然而截至2024年底的預測,全台僅完成300萬具的低壓智慧電表建置,建置成果顯然距離全民普及還有一大段距離。

除了通訊技術問題外,造成智慧電表普及率偏低的另一大原因,是沒有看見更換智慧電表背後的價值。智慧電表直觀來看,除了可以降低人工抄表所產生的數據誤差外,另一個重要的功能是用電戶可以即時取得用電資訊,進而達到了解用電,甚至節電的好處。

但對於住宅電價位居世界第三便宜的台灣而言,節電這個議題在非夏季時,一般民眾大多無關痛癢,這也間接導致了智慧電表在台灣的推動不斷延宕,畢竟羊毛出在羊身上,更換電表這類的基礎建設革新對台電而言也是巨大的財政支出,在民眾不買單的情況下,自然不會被放在優先順位。

然而,業內人士都曉得能源轉型乃至於效率化的配置電力,智慧電表都是不可或缺的基礎,難道沒有了節電這個誘因,智慧電表就沒有存在的價值了嗎?答案絕對是否定的。事實上,智慧電表所蒐集到的電力數據,除了能應用在能源領域外,還大大影響到我們生活的不同層面,至於如何影響,就必須從智慧電表的組成說起。

智慧電表解密:客製化服務與資訊推送

建置智慧電表,獲取更精確、即時的電力資料後,電力公司就有機會能根據數據延伸出更多元的電力服務。除了在用戶端能推行HEMS家庭能源管理系統,結合多種創能、儲能、節能裝置實現聰明用電外,透過App、Web等用戶端介面,電力業者也能一次整合電費帳單、氣象、環境資料,經過運算後提供用電預測、用戶電力圖表等更加個人化的能源分析報告,再推送時間電價等適合的電力服務給用戶。用戶在使用HEMS介面時的習慣也能生成行為數據,幫助業者進行更精確的用戶負載、用電量分析,並產生更符合用戶生活情境的個人化報告。

利用比以往更豐富完整且有精確數據佐證的報告,電力公司便能進行更精準的用戶分群,並提供用戶最合適的電力方案與內容,如更適合家庭人口組成與作息的電力方案、家電耗電資料分析,或是推薦合適的低耗能家電,甚至依照季節、時間,結合用電狀況客製化的節能小撇步,以及停電通知、停電地圖等資訊。透過Route B採集的HAN電力數據,用戶可以接收到更多自身所需要,並且與用戶行為特徵與偏好更相符合的電力資訊,協助用戶提升生活品質。

力拚服務差異化,HAN電力數據才是關鍵

FAN 和 HAN,台、日智慧電表的關鍵差異

一般家用的低壓智慧電表除了電表管理系統外,還具備了「無線通訊模組」,而這個通訊模組又還可以細分為「FAN (Field Area Network)」、「HAN (Home Area Network)」2種路徑。其中前者是智慧電表必備的元素,功能是將透過外部網路,將用戶的用電數據回傳給電力公司,約15分鐘更新一次;而後者則是透過HAN藉由家用內部網路對應到用戶端,最快可每秒更新一次用電數據 。這也表示相較於FAN,HAN電力數據具備更高的商業利用價值,也能提供更多電力衍伸服務。

目前台電規劃的智慧電表並沒有將HAN列為必要條件,原因除了電力數據的精確性對於民眾而言並無誘因外,加入HAN無線通訊模組更會使智慧電表的單位成本提高,讓電表更新更加困難。但與我們鄰近的日本,卻將HAN列為電表必備元素,不妨可以借鏡日本,來看他們究竟是怎麼看待這些用電數據背後的價值。

在電力自由化的日本,售電市場百家爭鳴,其中透過HAN電力數據衍伸的「家庭能源管理系統(HEMS)」便是各大電力公司做出差異化的方式。藉由家庭能源管理系統,顧客除了可以即時暸解家庭用電資訊外,還可以連結家庭的電力設備如:太陽能板、蓄電池、電熱水器、冷暖氣等家電,進行遠端或智慧調控,取得省電舒適的生活。

HAN 電力數據的價值為何重要

完善電力調度生態系

從電力調度面來看,HAN除了可以提供使用者自家電表的即時資訊外,也是電力公司協同能源聚合業者,同步維持電網平衡的重要資訊。當產電出現臨時意外,備轉容量不足時,能源聚合業者(Demand Response Aggregator)便是居中協調的重要角色。

然而能源聚合業者,因缺乏電力公司用戶電力資料,也未有有效調度住戶電力的手段,往往在降載時沒有足夠的籌碼參與需量反應。無法評估調度的預計成效,也導致了難以提高電力公司與其合作意願。此時若能源聚合業者透過自身能源服務,取得使用者的家中用電資料,或是透過用戶授權開放給「情報銀行」等第三方數據平台,便可利用各區域用電型態平均值,評估降載的調度潛力,提升電力公司對於能源降載的信心水準。

另外以能源服務業者(Energy Service Company)舉例,改善能源使用效益,最重要的便是掌握用電型態的數據,才可準確評估電力節能效益。過往ESCO*業務的困難點在於,若節能缺乏參考基準,也難以驗證節能專案績效的成效做為收款依據。此時藉由HAN電力資料開放,ESCO業者便可以有公開數據做為節能基準,並以資料佐證節能成效。

*ESCO (Energy Service Company):協助工商業界擬定節能計畫為主要業務的企業,藉由改善能源使用效益中獲取營收。

未來電力公司結合能源服務商與物聯網業者,便可自動化調控住戶的大型用電裝置,如電熱水器、大型空調、蓄電池等等,並根據節省下的電力用量給予住戶回饋。其中HAN的即時電力資料,便成為串聯起能源生態系的橋樑,共同創造更加彈性多元的能源管理方式,促使「電力公司」、「能源服務業者」與「電力用戶」三贏的局面。

電力資料還權於民,從能源管理到便民服務,擴大能源生態系

HAN電力資料的價值,除了電力調度用途,HAN電力資料更強調於「用戶賦權」。不只是讓家庭理解用電,也幫助大型場域可以更容易透過能源管理系統理解電力使用情況。提供智慧城市相關政策,如「城市建築物電氣化」、「智慧移動」、「減少碳排放」、「長者照護」等施政方向的基礎數據。

說到「減少碳排放」,大多印象不外乎是隨手關燈關冷氣,環保愛地球。然而事實上,節電的目的諸如環保、經濟等面向,最終取決的因素還是在於我們所產電的方式,而產電的方式也取決於我們對於用電型態的了解。當能源服務業者可以透過HAN取得各區域用電、產電、儲電的數據,越理解每一度電的來源與去處,便有更充裕的彈性調整產電組合。利用分散式的區域能源管理提高自發自用效率,便可以從源頭減少碳排放量。

在「智慧移動」議題中,電動車是否能夠普及,取決於充電環境的友善程度。即使企業、政府組織為鼓勵員工購買電動車,建設充電樁於停車場,也可能因為其充電時交流電轉直流電的高功率,導致需量超約而受罰,降低其意願。此時場域內的智慧電表若具備HAN模組,便可輕易導入電力數據與區域能源管理系統,便可針對不同的充電時段調度能源,或是在需量高峰期啟動蓄電池等等綜合應用。

承上所述,開放HAN的電力資料是發展、完善能源生態系的關鍵,藉由HAN模組的資料共享,能源業者便可透過取得電力資料,建立區域能源管理系統。當中的電力使用行為,也可以提供第三方業者創造以往無法實現的新服務模式。

HAN 電力數據新應用

社會議題新解方 電力數據協助照護工作智慧化

除了提升用戶的電力使用品質,電力數據也可以延伸應用,針對當下的社會議題,提出更多元且智慧化的解決方案。日本許多電力公司和電力小賣業者即結合HAN電力數據,向用戶推出了許多電力加值服務,其中最具代表性的就是智慧照護以及智慧安防。

獨居老人、遠距長照、失智照護,以及孩童誘拐、走失等社會現況一直是日本社會長期關注的重要議題。利用家庭用電模式的歸納與分析,我們可以透過不合理時間的電力消耗或是家電狀況異常警訊即時察覺家中成員的異常,並能將異常警訊即時反應在用戶的HEMS介面上。用戶不需要透過監視器才能查看長者與孩童的情況,只要透過電力裝置就能接收異常警示,即時關懷長者及子女,透過能源科技減少社會事件的發生。

智慧安防 時刻監控家電狀況

到了夏季,冷氣、電扇等家用電器的使用率提高,家電因線路老舊或延長線超載而引發的案件在火災事故中也十分頻繁,2020年在台灣便有數起因電線走火而引發的火災事件,造成家庭破滅、天人永隔。除了隨時需要檢驗環境中的逃生設備,在事件發生前,我們其實可以利用電力數據進行更好的預防與應對措施。

智慧能源閘道器可以將HAN電力數據上傳到雲端再顯示於用戶的裝置中,透過與過去用戶家庭用電圖表的比較,若有不正常的用電情形發生,馬上就可以發出警訊,或透過裝置互聯將有可能發生問題的裝置關閉,同時啟動安防設施,並與消防單位直接聯繫,在第一時間做出最快速合適的應對,降低意外發生率。

業者用戶雙贏 數據應用讓智慧服務再升級

除了智慧照護、智慧安防,電力數據其實還有許多可以延伸應用的領域,像是智慧物流、智慧交通等等,等待大家去創造和發現。台灣的智慧電表已在2019年完成40萬戶佈建,更將在2020年完成100萬戶、2024年完成300萬戶低壓用戶的佈建,能源服務推行的進度已向前邁進了重要的一步。不過將裝置完成佈建,減少人力需求與人工錯誤只是第一步,更重要的其實是分析、應用智慧裝置所採集的數據,再轉化為新服務,才能創造業者多元發展、用戶生活品質提升的雙贏局面。

 

從智慧電表到 HEMS 家庭能源管理系統

智慧電表一手用電收據,促成電廠精準調/配電

有趣的是,現今我們使用傳統電網架構,和愛迪生在世時沒有太大的區別,一部分的原因在於過去我們無法準確地掌握電力的尖峰離峰值。無論是火力發電或核能發電,電力廠都需要提早一日,根據去年同月的資訊,來決定隔日的發電量,這樣一來生產電力的時程才趕得上民眾用電的時間。這樣的不確定性造成配電上的不效率與不穩定。而現在70% 的能源都來自大型的發電廠,集中的產電來源,進一步造成能源改革的困境。

要克服產電的低效率與不穩定,需要先了解社會大眾使用電力的時間分布。HEMS可以透過網路協定將電表資訊及時同步給發電、輸配電端,讓電力業者可以更精準的調/配電比例。同時也讓社會大眾透過App看見每天的用電度數與時間電價,有助於提高節能意識,間接降低電力的尖峰/離峰值,穩定電力需求,降低電力供給壓力。

但現今市場上的完整的HEMS皆需要在建造前就先將系統安裝進去,也就是說只有新建或改建才有可能安裝整套HEMS系統,對於社會大眾而言是一件困難且具負擔的事。也因此,我們思考是否可以透過物聯網(IoT)為這個問題提供解決方案。恰巧的是,日本政策近年大力推行智慧電表安裝,截至今日日本已安裝了超過4,000萬台智慧電表。 NextDrive透過Wi-SUN通訊協定,將我們的物聯網閘道器連接智慧電表,才能打造出Ecogenie這項產品,也是目前市場上少數不用透過建築改建,就可以安裝的HEMS系統。即時用電資訊除了可以幫助大眾節能外,用電資訊與AI分析結合,可以打造更多高附加價值的應用情境。

HEMS 建構智慧電網

然而現今的電力輸送系統,電力由少數大型電廠單向輸送至終端用戶,因是單向輸出,終端用戶無法透過電網,將自產電力輸送回復進電廠或是其他終端用戶家中。如何將現今單向且集中發電的電力輸送系統,升級成區域型且分散式發電的智慧電網,是現在全球電力市場的趨勢。 未來透過智慧電網,所有的電力資源將可以透過端對端的方式交易,大幅改變我們使用電力的生活型態。

對個別家戶而言,時間電價使電價可以根據電力需求量調整,尖峰時段,HEMS會使用家中的儲能存裝置、電動車與太陽能發電系統供應用電。對於電力公司,當一區的用電量飽和時,智慧電網可透過自動需量反應(Automated Demand Response;ADR),調度能源管理系統暫時關閉家中大耗電量的電器,例如空調系統。如果能讓每一戶都減少幾瓩,降低尖峰時段的用電需求,區域供電的壅塞就可以解決,而配合需量反應的用戶,則會拿到電費補助款,將綠能理念與經濟利益結合。

智慧電網運轉模式又分為孤島與併聯兩種,在孤島運轉模式時可不與傳統電網相連結而獨立運行。因此智慧電網中若任何一件設備發生問題無法運作時,控制系統均可自由切斷與該裝置的聯繫,使電網中其他元件裝置可保持運作,等該裝置恢復正常後再行連結,藉此能達到更佳的能源網路穩定性,不會因為部分元件的故障,導致整個電網停擺。

在家善用每一度電,台灣能源轉型從智慧電表開始

從「善用每一度電」的願景出發,NextDrive 聯齊科技在 2021 年與台灣電力公司攜手舉辦「1% 能源行動家」免費體驗活動,首創用 LINE 「看見」家中用電,在電費帳單還沒寄來時也能時時刻刻掌握花費!消費者能一次享有電力報告隨點隨看、電費預算一鍵設定,以及能源行動御守貼心推播聰明用電小撇步等功能,讓用電變得簡單有感!響應全球減碳趨勢,NextDrive 鼓勵人人從 1% 簡單的目標開始,改變日常用電習慣與培養用電意識。以看見用電為基礎,未來將致力推動更全面且多元的家庭能源管理系統(Home Energy Management System,HEMS),透過電力與家居生活的結合,實現智慧生活新樣貌。

從「看見用電」到「善用每一度電」

面對全球能源需求成長與日益嚴峻的環境問題,潔淨能源、智慧電網已成國家發展關鍵。其中當綠電佔比提升,電力調度勢必更加挑戰,如何掌控用電需求將是時代所趨。

NextDrive 執行長顏哲淵表示:「世界各地面臨的最大挑戰,就是如何讓電網升級成即時且具備反應力的智慧電網,並讓廣大民眾接受。我們相信改變從看見開始,透過看見用電,提升日常生活中對用電的感知,自然就會善用每一度電。」NextDrive 將應用過去日本發展能源物聯網平台和家庭能源管理經驗,成為台灣電力公司邁向減碳永續的好夥伴。

NextDrive 五年前在日本能源市場深耕,其核心正是為解決能源數位轉型的挑戰。今年 NextDrive 獲得多家國際企業挹注共 3100 萬美元 C 輪資金(約 8.5 億新台幣),新一輪資金將有助於 NextDrive 針對台灣能源需求深化服務。除了家庭能源管理、NextDrive 也針對用電大戶與 ESG 企業打造場域型能源管理系統,提供系統導入、工程規劃到顧問服務的一站式解決方案。

 

社群時代,讓「節能」不再單打獨鬥

透過遊戲化與社群效應,讓過去各家庭閉門努力節能,也可變成互相競賽、共享目標的綠色行動。過去説到「節能」不外乎想到隨手關燈、少開冷氣,優點是執行簡單,缺點是缺乏比較基準,也沒辦法衡量成果,讓節能這件事只能憑感覺。NextDrive 透過「 1% 能源行動家」,幫助用戶設定預算與節能百分比。透過建立明確目標與簡單的追蹤圖表,用戶可以清楚了解「日常用電」是否符合預期。未來 NextDrive 的目標,是透過社群相互連結,共享目標,讓節能行動更具影響力。

 

跨領域 1% 行動,讓正向影響力循環

NextDrive 執行長顏哲淵說「我們的願景,是希望用戶以更聰明、直覺的方式使用能源,因此我們與台電共同推出了 1% 能源行動家,通過家庭能源管理,連結日常用電與永續共生的生活態度,也為未來開闢了能源數據應用的可能性。其中要特別感謝此次活動倡議夥伴『中美矽晶、綠藤生機、成真咖啡、馬修嚴選、走走家具』的協助。跨領域倡議可以連結更多面向,建立日常生活與永續的正向循環。在下一個十年,NextDrive 要讓家戶也能參與需量反應,讓人人都能成為能源轉型、為下一代改造城市的一份子!」

 

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NextDrive 編輯室

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能源轉型不難,讓 NextDrive 編輯團隊帶你從第一步到第N步,逐步解析能源轉型議題。透過 NextDrive 與重量級客座作者,帶你了解更多真實、可行的能源轉型案例、技術應用與行動方案。