節能時代─ 智慧電網

作者:C.Y   |   2016 / 01 / 26

文章來源:股感知識庫   |   圖片來源:Yeah


傳統電力網路從發電開始,經由電力運輸、配給,到供給終端應用,為單向式集中發電輸出。一般狀況下,國內電網傳輸量僅20% ~ 30%,電廠運轉效能僅不到40%,且電力在線路運輸過程中將平均有10%的損失,經常造成能源的浪費。節能意識的高漲,智慧電網成為新時代面對耗能問題的解答。

智慧電網的組成

智慧電網與傳統電網的主要不同在於 " 雙向溝通 “,能源的供輸配給從單向集中變成整合的發電。用最簡單的方式能將智慧電網畫分成三個區塊:

生活商機-綠能科技-智慧電網架構

  1. 發電與電力的輸運配給
    利用新發電技術與運輸材質,搭配智能控制進行配電,將產能效率最佳化,排碳量及運輸過程的線路耗損的最小化。
  2. 智慧電表基礎建設AMI
    以智慧電表為首,是系統的核心平臺,紀錄電力使用情況,承擔著對家庭內部能量來源資料採集、資料儲存、資料管理分析,對家庭各種設備自動化應用、家庭安全處理,與資料中心進行互動、接受社區服務資訊等功能,同時為用戶提供人機界面。將資料上傳至雲端,並依指令控制能源。
  3. 雲端運算資料庫
    如同智慧電網的大腦,通過對設備的遠端採集,實現對能源資料的統一管理、統計分析、異常監控、使用者互動、增值服務等各種功能。提供對家庭進行遠端能源管理、安全管理、家庭自動化應用等功能。
    將三者整合的發展成為智慧電網的關鍵,使得供需兩端能夠更有效的溝通,利用終端管理裝置將數據上傳至雲端資料庫進行運算,經由分析與計算後自動判斷最適合有效的配電方式,將多餘的電力輸往他處,減少能源的浪費,並能即時判斷電網情況,進行自我診斷,讓電網運作品質更為順暢與高效。

技術的發展

物聯網的範圍逐漸擴大,涉及人們日常最重要能源的智慧電網更是發展重心之一,現階段,核心技術之一的雲端運算基礎,對高度發展的資訊科技已不再是難以跨越的問題,並隨著網路速度的革新,為未來處理更巨量的資料做好準備,而現今的發展則進入能源的管控與來源。

分散式發電區域電網

不同於傳統的大型發電廠,歐美國家紛紛開始推廣小型且獨立的分散式綠能發電系統,家戶利用太陽能進行發電的自給自足,接著透過智慧能源系統的控管,讓雲端分析是否該從其他鄰近的發電站需求額外電力,或者將多餘電力轉送給他處用戶,藉以形成區域性緊密且多向的電力網,不僅優化電力使用的品質,鄰近的傳輸更大大減少輸電距離,降低了電力運輸過程必然的耗能,提升整體能源使用效率。

生活商機-綠能科技-智慧能源家庭應用

智慧電表可以依照用戶自己的設定,去幫用戶做到節能減碳的功能,

在2003-2004年間,美國加州曾進行一項實驗,將智慧電表分送給某一地區居民使用,並分別提供不同的訊息。

第一組: 僅提供每小時的電流量
第二組:利用每小時的電流量進行室內冷暖氣機的調節
第三組:配合智慧電表中的數據,將全部家電用品用電狀況做最適調節

實驗結果顯示,在用電尖峰時段的使用狀況,三組實驗分別省下了13%、27%、和43%的用電量。經過統計,如果全美都裝設這種智慧電表,一年可以節省30億美金的電費

市場調查機構IDC 曾發布《2010-2015全球智慧電網投資預測》,估計截至2015年全球智慧電網的投資將達到464億美元,較上次統計時間2010年增加17.4%,主要成長來自於歐美地區與亞洲市場,又以亞洲市場為未來需求展望最大的地區。

生活商機-綠能科技-智慧電表各國安裝量

產業鏈展望

  1. 儲能裝置的發展:

為減少電力因長距傳輸的線路耗損,需要小型儲能裝置做為能源運送的中間站,將可能是智慧電網中發展的重要項目之一,利用高效的儲能電池將多餘能源暫做存放,讓能源有更彈性的配置空間,能使發電設備更有效率的運作,減少不必要的發電,提高發電利用率。

  1. 資訊安全升級需求:

智慧電網的背後支撐為大數據資料的蒐集,資料中充滿著使用者的使用習慣、個人資料、甚至整個國家電網的布置分配等等,資訊的安全極為重要,一但被駭客入侵平台,將造成的傷害非同小可,對資安的疑慮也是目前全球許多地區民眾不願加入智慧電網的主因之一。

  1. 雲端網路IT產業:

市場研究機構IDC與Gartner均預估2020年時,全球物聯網相關應用裝置將達到250億個以上,背後隱含著龐大的雲端市場,不只做為智慧電網的大腦,雲端產業也是物聯網時代的重心,從各大企業都爭相踏入雲端領域的開發,便可知道其未來的發展性,目前世界前三大雲端IT公司(Alphabet、Microsoft、Amazon)市值已達900億。

  1. 智慧電表基礎建設(AMI):

要完成智慧電網的架構,智慧電表基礎建設為整體佈建上的核心,而智慧電表又是AMI中的要角,AMI就像是智慧電網的訊息溝通網路,而智慧電表則為其中資訊處理收發的關鍵。

目前全球一共約有17億台的電表,若全數更換為智慧電表,市場規模將相當龐大,根據市場研究機構IHS報告中所估計,2015年全球智慧電表市場將達1.32億台,並在2019年達1.5億台,平均年複合成長率3.2%。另外In-Stat研究也指出,全球智慧電表市場營收預估在2016年將超過120億美元,至2020年智慧電表滲透率將高達59%。

  1. 能源管理系統Energy Management System (EMS):

為智慧電網的一環,為使用者端能源的控制中心,透過網路將使用範圍內的所有耗能設備連結,匯總每項產品的使用情況,交由雲端分析回饋給使用者其能源使用及分布狀況,以利其做出最有效的電源配置,包含家庭能源管理系統(HEMS)、大樓能源管理系統(BEMS)及企業能源管理系統(EEMS)。目前此市場尚未成熟,處於起步階段,但外界普遍看好其5~10年後的成果,應有相當大的市場空間。

  1. 綠色替代能源:

除了節能之外,能源的來源與排碳量的下降也是智慧電網發展的議題,近年再生能源的轉換率及成本效益在政府的扶植下已有顯著提升,風力與太陽能為現今綠能中市場份額最大的兩個項目,約佔總體綠能發電超過九成,而其中太陽能發電為家戶分散式發電系統的發展的主要方向,目前成長相當快速,預估是未來50年成長最快的能源產業。

資料來源:
● MIC 公開報告
● 公開市場機構調查報告

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