智慧電網的應用與挑戰／胡耀祖
電力是能源使用最普遍的形式，由於用電量的成長以及穩定供電的重要性，二十世紀初，各國即開始投入智慧電網建設，近年來環保意識抬頭，為了氣候變遷及永續發展的減碳需求，以及發展再生能源成為趨勢。而各國依其電力系統狀況，智慧電網發展涵蓋不同的重點，除了平衡再生能源的間歇性與電力品質衝撃之外，也可能包含長距離的電力輸送、尖峰用電的抑低、區域性的供需調節、電網韌性的強化、資產的有效管理、電力交易的活化等等。
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| 胡耀祖／工研院綠能所所長 |
因應節能減碳的全球趨勢，我國規劃2025年達成20%的再生能源發電量占比，光是太陽光電與風力發電的總裝置容量就會成長到26.9GW，再生能源擾動對於電網運作可能帶來嚴重的影響，近年的電力系統事故與供電裕度變化也促使台電重新檢視智慧電網的發展目標。
因此，目前研議中的總體規劃修訂方案將以解決問題為目標，包含大幅增加再生能源併網量；快速排除故障，提升供電品質；以及引導用戶參與，支援電力調度。
大量再生能源併網之後，為了確保電網穩定運行，再生能源發電量的預測非常重要，結合氣象預報模型與發電系統的物理模型，甚至引進人工智慧演算法，獲得隔日的發電量預測，以進行傳統機組發電排程，特別是所謂鴨子曲線的補償；而即時的發電預測則可以協助電力系統調度，避免再生能源驟降造成系統事故。另一方面，輔助服務需求將有變化，除了增加快速反應的燃氣機組與抽蓄水力機組的運轉調整之外，儲能系統與用戶端的需量反應都將扮演重要的角色。
為了提升供電可靠度，配電系統的軟硬體需要進一步整合，加速故障判斷與控制決策，發生故障時，透過配電系統備援設計與即時線路調整，大多數受影響的用戶可以在5分鐘內復電，而不像以往耗時50分鐘以上；同時，饋線電壓也可以調控得更準確，確保用戶的用電品質。智慧電表是智慧電網的基礎建設，也是推動需求端管理的重要工具，智慧電表讓台電與用戶瞭解用電細節，對台電而言，能夠支援配電系統運轉優化，並改善時間電價與需量反應方案的設計，提升整體運轉效率；對用戶而言，能夠發掘節能潛力，並評估參與各類需量反應的機會與做法。
智慧電網以資通訊技術提升電力系統的效率與可靠度，並且容納大量再生能源。系統整合控制的基礎是正確的量測資訊與系統模型，而大型系統往往需要蒐集大量資訊才能進行運算決策，因此，在資通訊層面上的基本挑戰有六個：終端感測與控制裝置的正確運行；足以蒐集大量分散資料的可靠通訊系統；次系統之間的快速資料交換；高效率的資料儲存與演算；階層式或分散式控制架構的選擇及整合；資通訊系統的安全性。
此外，未來的電網還面臨許多其他方面的挑戰，例如更高效率的再生能源設備與施工方法、低成本高安全性的儲能系統、高可靠度的設備及其故障預警、更快速而準確的負載與發電預測技術等。展望未來，智慧電網是國家永續發展的必經之路，我們面臨各種挑戰，而許多機會也在其中。
轉載來源:經新聞
https://www.economic-news.tw/2019/12/Smart-Grid.html?m=1
2019 / 12 / 17
