你應該要知道的智慧電網標準地圖

2017.08.28 by
陳世芳
陳世芳 查看更多文章

陳世芳,麥斯管理顧問公司創辦人、佑勝光電監察人、天使投資人。2004年9月起進入創投行業,目前經營自己的管理顧問事業,幫忙新創公司打雜。專業能力包括但不限於企業發展、技術前瞻與預測、產業分析、募資。

Shutter stock
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,筆者覺得十分可惜。

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

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88.2~93.8%,相較於民間業者的97~99%,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,

《數位時代》長期徵稿,針對時事科技議題,需要您的獨特觀點,歡迎各類專業人士來稿一起交流。投稿請寄edit@bnext.com.tw,文長至少800字,請附上個人100字內簡介,文章若採用將經編輯潤飾,如需改標會與您討論。

(觀點文章呈現多元意見,不代表《數位時代》的立場。)

每日精選科技圈重要消息

本網站內容未經允許,不得轉載。 若有文章授權需求請填寫 申請表單