智能的年代,什么都要加上智能,能源的使用也不例外,智能电网(Smart Grid)概念由此而生。在智能电网下,输出电力的插座未来可以上网、控制电器,甚至能把太阳能电池、风力发电机、能源采集所产生的电力再回传给电力公司。智能电网已经成为全球最热的能源话题之一。
美国、欧洲、日本及中国都积极投入智能电网的发展,预期2011年将是智能电网的起飞年,商机则将延续到2020年。智能电网主要涉及感测控制组件、网络通信模块、能源管理系统、芯片及智能电表等领域。智能电表系统是由每家每户的电表信息搭配无线或有线的通讯网络,将信 息传送到电力公司的自动读表控制中心进行分析。智能电网的商机,包含初期的电表及变压器,未来更将延伸到电力调配、绿色能源,例如太阳能及风力等替代性能 源。
智能电表成败关键在零组件
智能电网将彻底改变人类对电力应用的认识,目前西欧、美、日等地区都为了节能减排而积极发展智能电网。整体的智能电网包括发电、输电、配电及客户端等部分。
智能电表基础建设(AMI)主要由智能电表、通讯系统、电表信息管理系统(MDMS)所组成,除了能取代人工抄表外,还可支持各种不同电价费率,提供用户能源使用信息,并具有让用户自发性节能、停复电管理、进行电表设备资产管理等优点。
智能电表表体的制造技术虽然不难,但是跨入该市场的门槛却很高。
首先,智能电表的主要客户不是电力公司就是公共事业机构,他们长年提供电力给下游客户,对于电表规格有自己的一套需求,这对于新进入者而言便形成一道无形的门槛,很难跨越。
其次,智能电表需要的零组件对于环境的耐受能力要求较高。电表设备对于环境的要求十分严苛,毕竟电表装设的位置不是户外就是地下室,这些地方可能是高温或 低温环境,也可能是潮湿或干燥的地区,更可能经年累月受海风侵蚀或接触到各类化学药剂及气体。而智能电表必须要求在这些环境下都能正常运作,与一般室内用 的资通讯产品有非常大的差异。因此,智能电表或许可视为一个需在恶劣环境下运作且具有通讯模块的微型计算机,这使得有兴趣投入该领域的制造商必须要具备生 产高环境耐受度元件的能力。
智能电网商机大,美国欲掌控主导权
节能低碳已是各国政府推动下一阶段基础建设的重点工作项目,如何更有效地使用能源将是刻不容缓的挑战。目前日本、欧洲、美国、中国等国家地区政府与电力事 业单位都已经积极推出建设智能电网的相关政策,并直接投资相当于数百亿元的资金。例如台湾电力公司将在5年内编列334亿元新台币,将该地区600多万用 电户更换成智能型电表。在2011年,如何通过有效运用通讯技术来整合发电、输电、配电及客户端的现代化电力网络以提升能源使用效率及降低整体耗电量将成 为重要课题。
据了解,智能电网全球总市值数年内可达428亿美元。因此智能电网不仅是国家政策,也成为企业经营与产品开发的焦点。它将带动以旧换新的趋势,未来变电站 将更具智能特性和更有效率的用电分析能力,并带动电子监控系统的发展。这些应用使得厂商在元器件、控制组件、网络通信设备、管理软件、相关装置、系统规划 建设等领域都有机会切入智能电网产业,分享庞大商机。
智能电网的推行,当然需要政府部门的政策协助。目前美国、欧盟、中国、日本、韩国等国政府都已经积极推动智能电网相关政策的制定,其主要政策如下表所示。
随着节能低碳的时代来临,美国欲通过抓住这波绿色商机来掌握智能电网的国际化标准,以控制该市场的主导权。美国能源部的报告指出,智能电网具有比投资金额 高出四倍的获利空间。因此,美国计划在未来20年内陆续投资1,650亿美元,其获利有望高达约7,000亿美元。但是,在很多领域中,不掌握标准是很难 真正获利的。例如日本尽管在数字电视、导航装置及手机等产品与技术领域具有世界一流水平,但因缺乏国际共通标准,一直无法有效地将其推广至全球市场。换句 话说,拥有技术而无法掌握全球共通标准是没有建树的,必须手上握有标准,才会成为获利的来源。
目前NIST(美国国家标准技术研究所)已就智能电网的发展议题与日本经济产业省展开标准化讨论,而IEC(国际电工委员会)也在美方的主导下展开了研 究。未来美国将陆续投资1,000亿美元推动再生能源等绿色产业,目标是在2020年之前让温室气体比2005年减少14%。实现该目标需加速发展节能、 再生能源及电动车等产业,而其基础设施则以智能电网最具发展潜力,这才使得美国急欲抢得智能电网市场的主导权。
另外,美国互联网企业Google也开始跨界涉足智能电网软件研发,目前已发布了可显示各家电数分钟内用电量的家用Web应用程序测试版。Google表 示,这种将能源使用量化的技术可让用户对使用了多少电一目了然,有望刺激用户更加节约用电,并因此改变其用电方式,最高可减少5~15%的用电量。
积极建构AMI,技术积累成发展后盾
智能电网是将从供电端到用电端的所有设备通过传感器连接形成绵密完整的用电网络,并对其中用电信息加以整合分析以达到电力资源的优化配置,藉此降低成本、提升可靠性、提高用电效率。
目前由于油电价格飙升,因此将IT技术与传统电力配送系统结合的智能电网或将成为节能的最新解决方案。采用智能电网,不仅能够让电力公司完全掌握用户的用电情形,个别用户也可以通过自家电表掌握该区域的用电情形,从而对自家用电进行更合理的规划。
为了迈向低碳经济,建设智能电网成为台湾地区在节能减排策略上的重要环节,未来传统电表将逐步更新为智能型电表系统,加上拓展大陆等市场,将可带来庞大的 产业商机。目前台湾地区“经济部”能源局及台电公司正积极规划AMI项目,将充分运用该地区在通讯产业上的优势,开发核心组件带动产业发展,并通过大规模 建设与测试吸引相关厂商投入,拓展庞大的智能电网商机。
据了解,AMI规划重点包括:研究制订AMI相关功能规格与标准;建立开放性测试平台,提供厂商测试电表、通讯网络、电表信息管理系统、数据安全性及可用 性等。预定在2010年高压用户先完成初期1,200户电表,再于2011至2012年完成所有(2.3万户)高压AMI建设,并将先验证技术可行性及制 定规格标准,辅导相关厂商生产内建通讯模块的数字电表,再逐步推动低压用户(1,200万户)建设。
根据该机构的评估,台湾地区预计每年投入62.8亿元(新台币,下同)用于建构智能型电表基础建设,可望创造每年68亿元的效益,减少用户每年253.5亿元电费支出,并带动相关产业781.9亿元总产值,具有相当高的成本效益。
台湾地区本身完整的通讯技术基础也有利于自主开发AMI技术。目前高压AMI电表除电力测量芯片(含软件)无法生产之外,其余组件如通讯模块、电池、电表 信息管理系统等,当地厂商均可自行开发生产。基于未来智能电网产业链的庞大商机,台湾厂商可在既有基础上持续努力,积极把握用电端管理服务系统、电动开关 与配电变压器等输配电产品、智能电表相关网通设备以及芯片组与感测控制组件等领域的发展机会。
智能的年代,能源的使用也要更聪明。智能电网不只会在发展过程中衍生出庞大商机,更将成为未来实施节能减排的一大利器。不过,科技的智慧终究还是冷冰冰的 零件,智能电网、智能电表都只是测量工具,并非安装后即可节省电力;而透过这些工具来了解自己的用电情形,进而改变习惯节省不必要的用电,这才是真正节能 的方式。
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