你應該要知道的智慧電網標準地圖
你應該要知道的智慧電網標準地圖

台灣有許多人談論智慧電網,媲美諸子百家爭鳴的春秋戰國時代,可是卻很少有人認真把國際電工協會(IEC)的智慧電網規範好好拿出來講一講(關於IEC背景可詳見筆者另一篇文章:當電力緊張時,若台灣要把智慧電網做好,怎能忽略IEC?),筆者覺得十分可惜。

IEC在2008年成立智慧電網策略小組(Smart Grid Strategic Group),這個小組現在被視為智慧電網的指標。

為了幫助智慧電網的初學者學習,IEC提供了一個入門網站。 網站裡面包括智慧電網的標準地圖、全球智慧電網論壇、路徑圖、洞悉、IEC標準、背景、挑戰與發展。智慧電網頗為複雜,所以少有人可以說清楚。筆者建議大家參考IEC網站中給我們的智慧電網標準架構圖(如下圖),做為入門。

智慧電網標準架構圖

iEC智慧電網標準地圖
IEC智慧電網標準地圖
圖/ iEC

這麼複雜的圖片很難消化,IEC提供了一個次系統列表,方便我們理解:先進配電管理系統(Advanced Distribution Management System)、先進讀表建設(Advanced Metering Infrastructure)、資產管理與狀態監控系統(Asset Management and Condition Monitoring System)、停電預防系統(Blackout Prevention System)、時間參考系統(Clock Reference System)、通訊網路(Communication Network)、通訊網路管理系統(Communication Network Management System)、資料模型(Data Modeling)、需量反應(Demand Response) 或負載管理(Load Management)、 分散式能源資源營運系統或稱分散式發電系統(Distributed Energy Resources Operation System)、配電自動化系統(Distribution Automation System)、電子移動系統(E-mobility System)、電磁相容性與電力品質(EMC & Power Quality)、電力儲存系統(Electrical Storage System)、能源管理系統(Energy Management System)、彈性交流輸電系統(FACTS for Grids)、發電管理系統(Generation Management System)、工業自動化系統(Industrial Automation System)、市場位置系統(Market Place System)、電表相關後台系統(Meter-related Backoffice System)、安全(Security)、智慧家庭與建築自動化系統(Smart Home & Building Automation)、變電所自動化系統(Substation Automation System)、天氣預測(Weather Forecast)。

台灣發展綠能所面臨的挑戰,IEC已有解方

舉例來說,許多人說綠電大量併網,會造成電力系統不穩定,IEC智慧電網裡面,「電磁相容性與電力品質」這個次系統,正好是解決方案,因為電力品質的目標就是讓電力系統更穩定。按照IEC的規範來做,可望消除大部分不穩定的問題。

也有人擔心大量的綠電會造成停電,IEC提供了「停電預防系統」,提早預告未來的停電風險,因此,我們或許可以避免這次815大停電的遺憾。「天氣預測系統」會影響後面的發電預測、用電預測,一日前與一小時前的電力調度計畫,非常非常重要。

發電設備可用率決定投資報酬率

可用率(availability)是一個發電設備一年之內發電的時間除以一整年的時間所得到的比率,可用率越高,表示系統維護良好,多數的時間發電設備可以正常發電,我們使用可用率檢驗維護運轉的品質。

台電的陸上風機時常不運轉,主因是可用率約88.293.8%,相較於民間業者的9799%,實在太低。善用IEC提供的「資產管理與狀態監控系統」,可以提早更換將損壞的零件,提高風機可用率,提高風場的投資報酬率。

根據台電離岸風電示範計畫的資料,台電的目標是89%可用率,然而歐洲營運商可達到95~99%,台電的財務模型顯示離岸風電因為會小幅虧損,而不具備投資價值,但是離岸風電的巨擘DONG Energy公司的財務表現卻極為優良。

儲電為必要,只是佔比不高

儲電是必要的,但是佔比非常非常低。

這麼大的智慧電網架構圖當中,儲電僅佔一小部分,IEC配置在DER與Consumption兩區塊內,細看只有分散式能源、工業自動化、家庭與建築自動化三塊有小小的儲能系統。

少數人以為只要配置大量的儲電系統,冬電夏移、夜電日移,就可以解決多數的電力問題,實為大謬。

電力控制技術的進步,遠比儲電系統還要來得重要(這部分留待日後分解)。

用系統性方法解決電力問題

智慧電網與智慧電力系統是非常複雜的問題,正確的觀念是用系統性的方式體檢,找出每一個可能存在的風險。

同時,IEC智慧電網的次系統都要面面俱到缺一不可。如果認為只要有芭樂就可以得到雞腿,肯定會造成悲劇。

我們以這次815大停電為例,這次事故的主角中油,正是分散式控制系統(Distributed Control System)。可見「只要是分散式系統就一定比較安全」的說法,需要修正。

如果只有分散式發電,但其他智慧電網重要系統都沒有,照樣完蛋。

筆者認為把集中式發電廠做得分散會更安全,例如在「停電預防系統」加上一個限制,每一個集中式發電廠佔比不得超過3%,我們的熱備轉容量維持在6-9%,用2-3倍的備援預防發電廠意外停機時的電力短缺,會讓整個電力系統更強韌安全。

參考資料:

  1. IEC, 2010, “IEC Smart Grid Standardization Roadmap”, Prepared by SMB Smart Grid Strategic Group (SG3), Edition 1.0
  2. IEC, Elements of the Smart Grid,
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青年如何跨出改變社會的第一步?Impact Star 3 組首獎團隊從教育到減塑,把想法帶進真實現場
青年如何跨出改變社會的第一步?Impact Star 3 組首獎團隊從教育到減塑,把想法帶進真實現場

許多年輕人懷抱熱忱,期盼透過行動讓社會變得更好,卻在起步時感到茫然,不知道該從何著手,也難以確認自己的想法是否回應真實需求。為了接住這份想要改變社會的熱情,「2026 Impact Star 青年影響力啟動賽」為青年搭起一個動手實作的舞台。

Impact Star 由新北市政府青年局主辦、社企流共同推動,邀請 5 個社會創新組織提出第一線問題,並安排專業導師陪伴 10 組青年團隊展開兩個月的實作,從訪談、理解需求開始,把點子一步步做成能進入現場測試的方案。

新北市政府青年局
圖說:新北市青年局 邱兆梅 局長分享「Impact Star 青年影響力啟動賽」的辦理初衷
圖/ 新北市政府青年局

把科學教材放進 LINE,協助老師更快完成備課

「LIS 情境科學教材」長期製作國中小科學影片與教學資源,這次競賽以「跨科教學減壓」為題,希望青年找出方法,協助非自然科背景的老師更容易使用這些教材準備科學課程。

本次獲獎團隊「EDU」成員劉子瑤、梁秭萁訪談一名剛進入教育現場的老師後,發現對方同時教授近 9 個科目,還要兼顧行政工作與班級經營,備課時間格外珍貴。因此決定把解決方案聚焦在備課流程最佳化,協助教師更快找到適合的教材。

「EDU」 決定利用教師們最熟悉的 LINE 官方帳號,整合 LIS 影片、投影片與教案,再把教材內容製作成視覺化備課卡。使用者只要透過手機,就能簡單掌握教學重點、課程流程及所需材料,直接放進既有的備課流程。

透過吸收教師的回饋,「EDU」 在競賽過程中持續調整,讓操作方式更貼近實際使用情境。最終作品在 3 名教師參與的初步測試中,於系統易用性方面獲得 82.5 分,反映受測教師對操作體驗的正面評價。

新北市政府青年局
圖說:劉子瑤、梁秭萁分享,未來也期待相同架構能延伸至其他科目,讓更多教學資源被帶進課堂。
圖/ 新北市政府青年局

把教育平權做成手機遊戲,讓青年找到參與方式

「TFT 為台灣而教」長期關注教育不平等,這次活動希望促進青年思考,如何讓高中生與大學生理解教育平權,並找到適合自己的參與方式。本次獲獎團隊「星築美少女」因此決定製作手機沉浸式遊戲《鐘響以前》,並將這些因素融入故事中。遊戲以一場為期 3 天的營隊為背景,玩家能在 15 至 30 分鐘內探索場景、與角色對話並蒐集線索。

遊玩過程中,玩家會發現一名叫做阿龍的孩子沒有出現在正式名單上;而阿龍未能參加營隊,背後牽涉交通、家庭照顧責任與行政程序等因素。玩家必須在有限的人力、時間與預算中作出選擇,透過安排阿龍的行程,切身理解教育不平等如何出現在孩子的日常生活中。

遊戲結束後,系統會依照過程中的選擇提供「行動者分類」,協助玩家了解自己適合投入陪伴、資訊整理或跨域解題,並附上 TFT 相關計畫與參與連結。在 67 名完成前後測的玩家中,認為自身專業難以對教育平權發揮作用的比例,由約 4 成降至約 2 成,顯示更多玩家在體驗後,看見參與教育平權的可能。

新北市政府青年局
圖說:星築美少女成員分享,自己曾在教育社會學課程中接觸相關議題,理解家庭、交通與經濟條件都可能影響一名孩子的求學歷程。
圖/ 新北市政府青年局

減塑求籤機走進飲料店,環保成為日常選擇

「海湧工作室」長期投入環境教育與廢棄物源頭減量,這次競賽希望讓民眾理解海洋廢棄物治理,並在日常生活中實際參與減塑。本次獲獎團隊「塑 per NOVA」從淨灘資料中注意到塑膠吸管造成的海洋廢棄物問題,也觀察到消費者即使知道減塑的重要,仍習慣於購買飲料時拿取塑膠吸管。

「塑 per NOVA」成員王姸儒、郭書睿,因此把實作場域選在手搖飲店,設計「減塑求籤機」。裝置設在消費者購買飲料的動線上,當消費者準備拿取吸管時,即提供可替代選項,讓減塑融入消費流程。

顧客投入 1 元後,可取得一支可自然分解的蒲草吸管,透過掃描 QR Code,可抽取線上環保籤詩。此求籤的趣味設計有效提升消費者嘗試意願,透過線上籤詩更進一步提供日常減塑方法介紹。

「塑 per NOVA」在 3 間飲料店測試兩週,累積約 150 次蒲草吸管取用。這段經驗讓他們直接觀察顧客如何操作裝置,也了解方案能否融入店家的營運流程,為後續拓展更多場域累積經驗。

新北市政府青年局
圖說:成員王姸儒、郭書睿設計「減塑求籤機」,讓減塑融入原本的消費過程。
圖/ 新北市政府青年局

前進新加坡,青年行動的下一步

獲得首獎的 3 組團隊,預計於 9 月底前往新加坡和南洋理工大學,與當地社會創新組織交流。團隊將延續這次實作累積的經驗,觀察新加坡如何回應相近議題,再思考哪些做法適合帶回台灣。

「EDU」希望了解新加坡如何支持非本科教師授課,以及當地社創組織有哪些能夠立即實踐的做法;「星築美少女」則將觀察教育政策的實際運作,及新加坡如何理解與推動教育平權。「塑 per NOVA」關注當地如何讓環保意識融入民眾生活,並希望從永續措施中找到減塑求籤機後續發展的方向。

頒獎典禮上,「星築美少女」成員王品然坦言:「一開始覺得社會影響力很遙遠,自己做不了什麼東西。」但參加完比賽後發現,踏出第一步就可能帶來改變,她說:「其實做一小步,你就可以改變一些東西。」

從起步時不知道該從何著手,到把方案帶進真實場域,3 組團隊在兩個月的實作中找到答案:青年不必等到有完整的解法才開始,只要先走近一個真實需求,並根據回饋持續調整,對社會的關心就能逐漸成為具體行動。

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