再生能源與電動車將考驗電網的韌性，發展新一代電網迫在眉睫。（製圖：RECCESSARY）
隨著能源轉型腳步加速，太陽能、風力發電等間歇性再生能源發電占比逐年增加，考驗電網供電穩定性與調度能力，發展智慧電網刻不容緩。《RECCESSARY》特別整理新一代智慧電網的特點與必要性，帶您一次了解。
2050年淨零目標下，能源轉型為台灣重要政策，除了發展多元綠能，關鍵在於電力基礎設施升級，尤其電網身為串聯發電、輸電、配電，及用戶端的重要「快速道路」，也需要同步轉型。
傳統能源多為燃煤發電、燃氣發電與核能等基載集中式電力機組，隨著太陽能、風力等間歇性、不易預測的再生能源進場，加上電動車的普及，發電與用電習慣逐漸改變，各國正如火如荼透過資通訊科技、新興電力技術，建構新世代智慧電網系統，確保電力穩定供應。
什麼是智慧電網及架構
所謂智慧電網（Smart grid），是種現代化的電力輸送網路，利用資通訊科技來偵測、收集供應端的電力供應，以及使用端的電力使用狀況。
簡言之，便是傳統電網再升級，傳統電網雖然具有監視、運轉與分析用電功能，但智慧電網導入資通訊技術之後，最大優勢在於擁有預測能力，讓能源業轉型成為高科技產業。
依據行政院核定的「智慧電網總體規劃方案」內容中，智慧電網涵蓋智慧調度與發電、電網管理、儲能系統、需求面管理、資通訊基礎建設、產業發展及法規制度等7項構面。
智慧電網應用更廣，架構更加複雜。（圖片來源：工研院）
智慧電網與傳統電網的差別
智慧電網跟傳統電網最大的差別是，需要從傳統電表改裝成「AMI智慧電表（Advanced Metering Infrastructure，AMI）」，由智慧型電表搭配通訊系統（含通訊網路）及電表資料管理系統組成，取代人工抄表。根據台電資料，透過智慧電表回傳的大量數據，可協助電網改善傳輸效率、提高用電可靠度及提供再生能源併網計量服務。
藉由智慧電表的自動回傳，導入能源資通訊技術，可以串聯再生能源、燃煤發電等發電廠、儲能系統、用戶端的電力調度，甚至發展成微電網或虛擬電廠，加上預測與分析最佳化能力，類似物聯網與初階人工智慧應用，用來降低耗電量。
智慧電網的優點
保持供電穩定比什麼都重要，有別於傳統的火力發電，再生能源因為發電量隨天氣、季節變化，電力供需與發電變化瞬息萬變，因此透過智慧電網的自動化、通訊與資訊技術，可以帶來更方便與迅速的電力調度。
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企業電力有效過渡與分配
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降低消費者成本，也降低操作、保養及管理成本
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因減低峰值需求而減低電價與費率
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減少峰值需求
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饋線及線路擾動後迅速提供復電
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與再生能源全盤整合
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大規模負載分享與降載
智慧電網能有效提升能源運用效率、穩定且安全的增強電力供給，也包含在許多國家的基礎建設計畫中。像是美國電網逐漸因老化與投資不足而出現問題，加上隨著極端氣候事件頻繁，更常出現大規模的故障，因此美國總統拜登在2021年11月簽署的1兆美元基礎建設法案中，也投資於電網現代化工程。
研究機構Precedence Research報告指出，2024年全球智慧電網市場規模為445.6億美元，預計到2034年將達到2,151.1億美元左右，10年複合年增長率達到17%。
智慧電網已成趨勢，預計到2034年將達到2,151.1億美元市場規模。（圖片來源： Precedence Research）
智慧電網如何應用
智慧電網是傳統電網的升級版本，根據供電流程可分為發電、輸配電與售電3大部分應用，涵蓋整體電力供應與電力使用範圍。
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發電、調度：首先發電業者能將電力送往電網的電力調度中心或是電力市場。
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輸電、配電：輸電系統是指發電廠送電至高壓變電所等次級本地負載中心，路途經過架空電纜、地底輸電等；配電系統則是輸電系統送電至儲能、售電業者或家戶等用戶端，智慧電網在此過程可進行電力交換，依據用戶端的電量需求配電，如有多餘的電力則會進入儲電系統，減少電力浪費。
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售電：智慧電網能收集用戶端的用電數據，用戶端也能透過智慧電網了解電力的供應情形、電能品質以及電價的浮動情況。
過去發電機組主要是火力發電、核能等集中式基載電力，電力只能往單方向運送，使得電力的供需調度缺乏彈性、韌性不足，未來隨著分散式能源如再生能源、電動車、儲能設備的加上，透過智慧電網能雙向運送電力，配電上更具彈性，能將電力過剩與短缺的區域進行電力交換，減少電力浪費。
台灣智慧電網的現況與未來趨勢
根據台電資料，目前台灣電網的輸電系統包含 345kV、161kV、69kV 等電壓等級，配電系統則有 22.8kV、11.4kV 等電壓等級，其中全國電力即以南北向的三路345kV作為整體電力系統的核心骨幹。
只是2022年303高雄興達電廠事故，曝露出長久以來電網過度集中、過度強調融通效率的隱藏風險，因此台電也在同年9月公布「強化電網韌性建設計畫」，將於10年內投入5645億元，以「力求分散、持續強固、加強防衛」3大主軸、10大面向，全面提升全國電網面對突發事故的因應能力。
為穩定供電，台電推出電網強韌計畫。（圖片來源：台電）
除了加速布建太陽能、風力發電輸電線路與興建變電所，台電也逐年分批布建低壓AMI智慧電表，先以用電量較大及供電瓶頸地區等具節電潛力地區作為優先布建目標。
依照目前行政院核定的智慧電表布建期程，台電將在今年完成300萬、2030年完成600萬智慧電表布建目標，另外依照2050淨零排放路徑規劃，也要在2035年全面換成智慧電表。
傳統電網輸送電力較為單純，僅由變電站直接運輸至用電所端，但因應未來能源轉型，以及電動車、虛擬電網應用增加，電網必須要更加「聰明」。如果想了解更多智慧電網發展，歡迎加入訂閱《RECCESSARY》電子報，掌握最新電力發展趨勢，共同邁向零碳、永續的未來。
