從IEC智慧電網看兼容並蓄的能源轉型
從IEC智慧電網看兼容並蓄的能源轉型

專業的基礎,往往來自於學術論文或研究報告。我這一系列的智慧電網文章,會根據IEC所出版的報告書來做論述,並非自己獨創。

IEC智慧電網七欄六列16區塊

為了方便廣大讀者學習,我把IEC智慧電網架構圖簡化(如圖一)。

這是一個矩陣式架構,一共是七欄六列16區塊。七個縱向的欄位分別是:發電、輸電、配電、分散式能源資源(DER)/分散式發電、用電、通訊與跨領域(crosscutting)。六個橫向列位分別是:流程、變電站所、現場、營運、企業與市場。

IEC智慧電網架構定義了16個區塊,散佈在七欄六列當中,分別是:(集中式)發電廠、通用變電站、電纜與架空線、配電自動化、現場人力、電力系統營運、企業、批發能源市場、分散式能源資源/分散式發電、先進讀表建設(AMI)、工業自動化、電子移動建設、家庭與建築自動化、零售能源市場(含虛擬發電廠Virtual Power Plant)與通訊建設與跨領域功能(電信、安全性、電磁相容性與電力品質)。寫到這裡,你可能已頭暈眼花,請不要難過,我自己也背不下來,充分理解這張圖片更重要。

IEC智慧電網架構圖 拷貝.jpeg
圖/ 陳世芳

圖一:IEC智慧電網架構簡圖。

「低密度集中式」而非分散式發電才是近年快速成長的領域

電力上規範集中式發電(Centralized Generation)需經過輸電網路再送到配電網路把電用掉。而分散式發電(Distributed Generation)則不需要經過輸電網路,直接連上配電網路。所以IEC特別把DER獨立成一個區塊,而不是放在發電這個項目上。

用個更直覺的方式表達電力流動的路徑(使用IEC定義的欄項目):
1.集中式發電:(集中式)發電→輸電→配電→用電。
2.分散式發電:分散式能源資源(DER)/分散式發電→配電→用電。

我從事多年的電力研究後,觀察到多數的論述在比較集中式發電與分散式發電的優缺點,造成對立或二選一的現象。其實,雙方各有千秋,最後兼容並蓄,不會互相取代。

這裡我想聊一個新的定義:用單位面積的功率(MW/Km2)區分高密度集中式發電(High Density Centralized Generation)與低密度集中式發電(Low Density Centralized Generation)。

電廠面積密度.jpg
圖/ 陳世芳

表一:高低密度集中式發電之比較

前者包括天然氣發電、燃煤發電、核能發電、燃油發電,後者包括地面型太陽能、陸上風電、離岸風電、水力發電與其他綠電(如表一)。

如果各位查詢全世界綠電成長相關研究報告,再參照我的分類方式,可以發現全世界裝置容量成長速度最快的領域是「低密度」集中式發電,而不是「分散式」發電,也就是說,部分人士把分散式發電當成主流市場,實為誤解。

表一中太陽能面積功率密度介於31.48至64.8MW/Km2之間,倘若太陽能的容量因素為15%,換算成有效發電功率密度約是4.72至9.72MW/Km2。而陸上風電的容量因素假設為30%,換算為有效發電功率密度約是11.41至12.74MW/Km2。

透過比較,我們可以約略看到陸上風電的發電效率比地面型太陽能高出許多,自然陸上風電發電成本比太陽能便宜許多。

如果假設離岸風電的容量因素為45%,換算為有效發電功率密度約2.32至3.74MW/Km2,可見得現階段離岸風電的成本遠大於陸上風電與地面型太陽能。

當然,這樣的計算是有瑕疵,並不能直接對應到成本上,只不過這是物理上面的限制,對於成本數字還是有一定程度的影響,所以特別拿出來說明,讓大家理解。

這個估計方式並不適用於高密度集中式發電,因為綠電沒有燃料費用,成本結構不同。同樣的概念可以估算,水力發電是目前成本最便宜的綠電。

離岸風機長大面積功率密度也會跟著長大

值得慶幸的是,離岸風機近年來有長大的趨勢,從3.6MW變成6MW、8MW,也許明後年西門子與MHI Vestas將推出10MW風機,而DONG Energy則預測2025年會看到15MW的風機。

我們看到西門子的風機從3.6MW長大到6MW時,面積功率密度從5.16 MW/Km2提高到8.31 MW/Km2,顯示風機長大確實提高了發電效率,當然也會降低發電成本。

風機長大與面積功率長大未必是線性關係,但是為了給大家一個直覺上的概念,姑且假設是線性關係。從3.6MW到6MW,風機長大67%,面積功率密度長大61%,換句話說面積功率密度長大的速度約為風機長大速度的91%。假如今天風機從6MW長大至15MW,風機長大150%,面積功率密度將長大137%,大約是11.35MW/Km2。

這裡面的關鍵在於風機的塔架是否能夠如預期般長大,長得更好還是長得更差,將明顯影響11.35 MW/Km2這個數字是否會成真。如果塔架長得很高,讓輪鼓高度接近200公尺,也許11.35 MW/Km2這個數字會變成真實。

兼容並蓄的能源轉型

表一的研究是我觀察到的現象,尚未變成一個非常堅實的學術研究,如果可以把台灣的電廠或全世界的電廠作一個完整的分析,會有很高的學術上的價值。這邊舉的例子都具備代表性與參考價值。

能源轉型是一個兼容並蓄的過程,最後是一個混合型的系統,同時存在高密度集中式發電與低密度集中式發電與分散式發電。但是從裝置容量成長發展過程,則呈現下面的趨勢:

1.能源轉型的過程(容量成長):高密度集中式發電→低密度集中式發電→分散式發電。
2.能源轉型最終的樣態:高密度集中式發電、低密度集中式發電、分散式發電三者並存。

少數人士認為分散式發電會取代集中式發電,這是個認知有誤。IEC的智慧電網架構裡面,並沒有拿掉集中式發電,暗示我們最後會並存。亦有少數人士認為能源轉型是直接跳到分散式發電,這個認知也有誤。因為中間還有一個低密度集中式發電正在興起且裝置容量遠遠超越分散式發電 。

低密度集中式發電正在快速興起,政府的20GW太陽光電計畫,其中地面型太陽能佔17GW(低密度集中式發電)、分散式太陽能佔3GW。台灣的風力發電,包括陸上風電與離岸風電多數屬於低密度集中式發電,僅有100KW以下的小型風機,屬於分散式發電,比例微乎其微。

大型高密度集中式發電廠將帶來嚴重的電力危機

前行政院院長林全曾在立院報告,備轉容量維持在7.2至15%比較適合,然而我們分析幾個台灣現存或已建好的高密度集中式發電廠,看到其所佔比例分佈在5至18%,其中大潭電廠最終階段將達18%(目前11%)、台中發電廠達14%。這兩個電廠萬一有意外,全台灣必定大規模停電。

815大潭電廠的教訓,已經驗證這個事實。也許,未來我們應該限制單一電廠的最高佔比,我認為如果是7.2至15%的備轉容量,則單一發電廠(非單一機組)的佔比應該限制在3%以下,保留充分的空間來應付突發狀況。如果用40,922.8MW的3%估計,單一電廠容量應該限制在1,228MW以下。

既有的大型電廠,未來機組可能開其中幾個就好,一方面可以降低空氣污染,另一方便也有減碳的效果。例如台中電廠十部機組,也許開幾台滿載發電就好,還給中南部地區一個乾淨的生活環境。大潭電廠本來的設計就是備轉使用,當我們的電力供給充裕,也就不需要全部的機組都打開,回歸原始設計目標。

參考資料:
1.IEC, 2010, “IEC Smart Grid Standardization Roadmap”, Prepared by SMB Smart Grid Strategic Group (SG3), Edition 1.0.
2.DWEA,2015,DWEA Distributed Wind Vision – 2015-2030: Strategies to reach 30 GW of “behind-the-meter” wind generation by 2030,
3.U.S.Department of Energy under Contract DE-AC05-76RL01830 PNNL-26540,2017,2016 Distributed Wind Market Report,
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7.維基百科,2017,龍門核能發電廠,
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12.維基百科,2017,日月潭,
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14.SolarInsure,2017,Top 5 Largest Solar Power Plants of the World,
15.South China Morning Post,2017, China’s world-beating solar farm is almost as big as Macau, Nasa satellite images reveal,
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22.4C Offshore, 2017,Gode Wind 1 and 2,
23.4C Offshore, 2017,Burbo Bank Extension,
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45 年製鎖老廠的智慧進化:金泰工業如何用數位轉型打造第二成長曲線?
45 年製鎖老廠的智慧進化:金泰工業如何用數位轉型打造第二成長曲線?

這是一場以成長為名的轉型故事,主角是成軍超過 45 年的製鎖大廠—金泰工業。

走過近半個世紀的製鎖歲月,金泰深知,在數位浪潮席捲下,守成即是退步。尤其當物聯網趨勢興起,讓鎖具不再只是單純的硬體,而是結合系統與服務的智慧管理平台,金泰敏銳地看見這場轉變背後的全新市場路徑,進而在原有 B2B 製造基礎上,創立全新品牌「安捷鎖( A Good Lock )」,進軍 B2C 智慧門鎖市場,為公司開拓第二成長曲線。

為了支撐這條品牌升級之路,金泰經營管理層在智炬科技的輔導下,從經營思維、企業文化、商業模式到作業流程重新盤點,並導入叡揚資訊的雲端服務方案,逐步落實管理標準化、流程自動化與客戶資料整合。這場轉型不只是系統導入,更是一場由內部管理能力出發,支撐外部品牌成長的組織升級工程。

金泰早期以 OEM、ODM 模式經營
金泰早期以 OEM、ODM 模式經營,產品包括箱櫃鎖片鎖與電源開關鎖。
圖/ 金泰工業

早期金泰以箱櫃檔片鎖及電源開關鎖為核心產品,透過代工製造模式服務企業客戶。隨著物聯網趨勢興起,開始跨足電子鎖領域,在產品中導入指紋辨識,感應刷卡,密碼與手機連動等電子模組,成功敲開智慧生活的大門。

金泰副總經理曾慧芳表示,金泰在切入消費市場的過程中觀察到,目前市面上的智慧門鎖大致可分為兩類:一類是價格較高的歐美進口品牌;另一類則是透過網購流入、缺乏售後保障的產品。無論是哪一類,主要都以新建大樓為應用場景,較難滿足既有住宅的實際需求。

「臺灣老公寓常見木門、鐵門等配置,門型與結構條件較為多元,市面上主流智慧鎖未必能直接適用;另一方面,更換整片門板對不少家庭而言也是一筆不小的支出。基於這樣的在地住宅條件,金泰將自身長期累積的鎖具製造與研發經驗,結合外部夥伴的電子模組與應用技術,投入更符合臺灣住宅條件的智慧門鎖開發。目標不是單純把智慧鎖賣進市場,而是讓既有住宅也能在不大幅更動門體結構的前提下,以更便利、可負擔的方式完成智慧升級。

在通路策略上,金泰也展現了不同於業界的佈局。相較於仰賴大型零售賣場、電商平台等模式,金泰選擇與遍佈各地的社區鎖匠合作。曾慧芳認為,社區鎖匠是消費者心中具備高度信任感的服務節點,且具備專業知識,不僅能販售產品,更能提供安裝與售後維修服務,成為串聯原廠與終端用戶的重要服務橋樑。

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金泰工業副總經理曾慧芳表示,社區鎖匠是消費者心中具備高度信任感的服務節點,且具備專業知識,成為串聯金泰與終端用戶的重要服務橋樑。
圖/ 數位時代

築起品牌夢,金泰以內部升級鋪路,迎戰全新商業模式

因應智慧鎖帶來的全新商業模式,金泰意識到,未來面對的已經不只是企業客戶,也包含鎖匠以及終端使用者。這代表團隊需要更完整的客戶管理、服務追蹤與互動機制,才能支撐從代工製造走向品牌經營的轉變。

金泰早在 2022 年前後,便開始透過智炬科技輔導與政府相關數位轉型資源對接,例如中企署 N 世代課程,產發署精實蹲點計畫,系統性盤點企業營運流程與員工賦能與接班轉型佈局,並以內部產出的數轉藍圖,於 2024 年通過產發署中小製造業接班傳承數位轉型主題式研發計畫案的規劃案為啟動數位轉型布局的起點。

金泰製造經理黃智政說明,過去內部雖已使用 Excel 與 ERP 輔助日常作業,但多數流程仍仰賴紙本、人工記錄與部門間轉傳。 ERP 主要協助處理訂單、生產與進銷存等內部管理需求,卻難以完整承接業務拜訪、客戶互動、售後服務、鎖匠通路與終端消費者資料等外部市場資訊。當資料分散在個人電腦、紙本紀錄或不同部門手中,不僅增加重複抄寫與管理負擔,也讓企業難以及時掌握市場變化與客戶需求。

以客戶經營為例,客戶與公司的往來紀錄,多半保存在業務個人的電腦或筆記本中,難以被整合,也不容易在團隊之間透明共享。因此,若遇到業務同仁外務或請假時,客戶只能被動等待,而當公司要推新產品、找新市場,或需要其他同仁協助一起服務客戶時,也很難快速掌握客戶全貌。

面對這樣的挑戰,金泰管理團隊先透過外部課程與企業參訪,建立對數位轉型的共識,再回頭審視自身的商業模式、核心價值與關鍵活動,梳理銷售前中後、採購、生管到包裝等各職能的工作流程,找出卡點,隨後再導入叡揚資訊 Vital CRM 客戶關係管理系統、 C.ai 對話式服務平台聊天機器人、 Vital BizForm 智慧表單等解決方案,重新設計更符合實際習慣的運作方式。

建立客戶統一視圖、決策效率提升 30% ,用數據揪出商機

協助金泰推動數位轉型的智炬科技總經理歐俋伶指出,當金泰從接單生產逐步走向計劃性生產,更需要即時掌握市場需求、客戶回饋與銷售趨勢,才能反過來驅動產品開發與營運決策。因此,規劃金泰選擇以 Vital CRM 作為核心工具,運用成熟穩定的雲端服務架構,快速建立客戶資料整合、商機追蹤與管理報表機制,而非一開始就投入高成本、高維護負擔的客製化系統開發。

金泰業務部經理楊順婷也認同表示, Vital CRM 不僅讓客戶資料從過去分散於個人手中,轉變為團隊共享的資產,更協助公司建立完善的代理人機制,確保客戶服務不中斷。更重要的是,隨著數據持續累積,管理層還能藉由 Vital CRM 中的 Insight 報表加速決策效率。

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金泰製造經理黃智政指出, Insight 的可視化圖表,讓管理決策效率提升約 30%。
圖/ 數位時代

「 Insight 的可視化圖表,讓管理決策效率提升約 30% ,」黃智政說,過去若要掌握市場分布、客戶類型與商機變化,往往需要由人員跨表單、跨部門彙整資料,不僅耗時,也容易因資料格式不一而影響判讀。智炬科技在協助金泰進行職能別流程梳理時,進一步將銷售前端的詢價、報價、客戶需求與商機標籤,串聯到後端物管、廠務與組立包裝出貨等支援流程,讓市場資訊不再停留於業務個人經驗,而能成為跨部門共同判斷的依據。導入 Insight 後,管理層透過可視化圖表即時掌握關鍵指標,包含市場需求變化、熱門產品類型、報價密集度與潛在備料需求,並同步拉動資源體系的物管與廠務端的監控看板。如此一來,會議討論不再只是「等待資料整理」,而是能根據數據判斷下一步,提前協調備料、生產排程與交付節奏,讓售前商機、內部支援與客戶服務形成更即時的決策閉環。

金泰 Insight 報表
金泰團隊藉由 Insight 報表即時洞察需求動態,協調備料、排程、交期,把各個環節變得清晰可控。
圖/ 金泰工業

此外, Vital CRM 也進一步擴大商機經營的可能性。過去從展會蒐集的名片,多半僅在特定產品推出時才會進行再行銷,如今透過多元標籤記錄客戶潛在需求,擴大再行銷的範圍與市場。同時,金泰也將客戶滿意度調查從傳統 Word 表單改為 Vital BizForm 線上表單,便利的填寫體驗不僅讓回收率提升 17% ,更藉助統計功能即時分析市場回饋。

跨入 B2C :整合 C.ai 、 Vital BizForm 與 LINE ,優化服務流程

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金泰以台灣人最熟悉的 LINE 作為服務入口,鎖匠與消費者的訂單及互動資料,透過 C.ai 建置的聊天機器人自動回傳 Vital CRM,省去人工轉填作業。
圖/ 金泰工業

在 B2B 基礎上,金泰進一步將 Vital CRM 延伸應用至 B2C 場景,並結合 LINE 官方帳號、Vital BizForm 與 C.ai 對話式服務平台,打造從鎖匠通路到終端消費者的完整服務流程。

以鎖匠通路為例,考量合作鎖匠日常最熟悉的工具就是 LINE ,金泰運用 Vital BizForm 製作電子化訂單,並整合 LINE 官方帳號,讓鎖匠可直接查詢產品規格、取得安裝指引並完成下單。訂單資料再透過 C.ai 建置的聊天機器人回傳至 Vital CRM ,減少人工重複登打,也讓通路資料能被系統化紀錄並能與製造廠內備貨機制同步。

在消費者端,金泰同樣透過 LINE 建立服務入口,提供產品介紹、操作說明與保固申請功能。其中,保固卡同樣以 Vital BizForm 來設計,消費者線上填寫完成後, C.ai 會將相關資訊傳至 Vital CRM ,更會同步標註負責服務的鎖匠資訊,未來若產品需維護或有操作疑問,就能立即追溯最初負責的鎖匠,快速進入服務流程。

透過這樣的數位串接,所有互動資料皆回流至 Vital CRM ,形成完整的客戶輪廓,包括產品型號、安裝紀錄與服務歷程,不僅降低了客服負擔,更幫助鎖匠持續經營回頭客,讓客人獲得更完善的服務,創造三贏局面。

展望未來,金泰也計畫在既有數位基礎上,持續深化資料治理與知識管理能力,例如導入叡揚知識管理系統,將產品知識、安裝經驗、售後紀錄與市場回饋進一步沉澱為企業資產。對金泰而言,數位轉型的目的不只是提升內部效率,更是為品牌經營、通路共創與海外布局奠定基礎。未來,隨著「安捷鎖」持續深耕台灣並拓展國際市場,金泰也將從傳統製鎖廠,逐步走向結合製造實力、在地服務與智慧科技的安防品牌。

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金泰工業以「安捷鎖」品牌切入智慧門鎖市場,並透過數位轉型為智慧鎖業務與新市場布局奠定基礎。
圖/ 金泰工業

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