智能的年代,什么都要加上智能,能源的使用也不例外,智能電網(wǎng)(Smart Grid)概念由此而生。在智能電網(wǎng)下,輸出電力的插座未來可以上網(wǎng)、控制電器,甚至能把太陽能電池、風力發(fā)電機、能源采集所產(chǎn)生的電力再回傳給電力公司。智能電網(wǎng)已經(jīng)成為全球最熱的能源話題之一。
美國、歐洲、日本及中國都積極投入智能電網(wǎng)的發(fā)展,預期2011年將是智能電網(wǎng)的起飛年,商機則將延續(xù)到2020年。智能電網(wǎng)主要涉及感測控制組件、網(wǎng)絡通信模塊、能源管理系統(tǒng)、芯片及智能電表等領域。智能電表系統(tǒng)是由每家每戶的電表信息搭配無線或有線的通訊網(wǎng)絡,將信 息傳送到電力公司的自動讀表控制中心進行分析。智能電網(wǎng)的商機,包含初期的電表及變壓器,未來更將延伸到電力調(diào)配、綠色能源,例如太陽能及風力等替代性能 源。
智能電表成敗關鍵在零組件
智能電網(wǎng)將徹底改變?nèi)祟悓﹄娏玫恼J識,目前西歐、美、日等地區(qū)都為了節(jié)能減排而積極發(fā)展智能電網(wǎng)。整體的智能電網(wǎng)包括發(fā)電、輸電、配電及客戶端等部分。
智能電表基礎建設(AMI)主要由智能電表、通訊系統(tǒng)、電表信息管理系統(tǒng)(MDMS)所組成,除了能取代人工抄表外,還可支持各種不同電價費率,提供用戶能源使用信息,并具有讓用戶自發(fā)性節(jié)能、停復電管理、進行電表設備資產(chǎn)管理等優(yōu)點。
智能電表表體的制造技術(shù)雖然不難,但是跨入該市場的門檻卻很高。
首先,智能電表的主要客戶不是電力公司就是公共事業(yè)機構(gòu),他們長年提供電力給下游客戶,對于電表規(guī)格有自己的一套需求,這對于新進入者而言便形成一道無形的門檻,很難跨越。
其次,智能電表需要的零組件對于環(huán)境的耐受能力要求較高。電表設備對于環(huán)境的要求十分嚴苛,畢竟電表裝設的位置不是戶外就是地下室,這些地方可能是高溫或 低溫環(huán)境,也可能是潮濕或干燥的地區(qū),更可能經(jīng)年累月受海風侵蝕或接觸到各類化學藥劑及氣體。而智能電表必須要求在這些環(huán)境下都能正常運作,與一般室內(nèi)用 的資通訊產(chǎn)品有非常大的差異。因此,智能電表或許可視為一個需在惡劣環(huán)境下運作且具有通訊模塊的微型計算機,這使得有興趣投入該領域的制造商必須要具備生 產(chǎn)高環(huán)境耐受度元件的能力。
智能電網(wǎng)商機大,美國欲掌控主導權(quán)
節(jié)能低碳已是各國政府推動下一階段基礎建設的重點工作項目,如何更有效地使用能源將是刻不容緩的挑戰(zhàn)。目前日本、歐洲、美國、中國等國家地區(qū)政府與電力事 業(yè)單位都已經(jīng)積極推出建設智能電網(wǎng)的相關政策,并直接投資相當于數(shù)百億元的資金。例如臺灣電力公司將在5年內(nèi)編列334億元新臺幣,將該地區(qū)600多萬用 電戶更換成智能型電表。在2011年,如何通過有效運用通訊技術(shù)來整合發(fā)電、輸電、配電及客戶端的現(xiàn)代化電力網(wǎng)絡以提升能源使用效率及降低整體耗電量將成 為重要課題。
據(jù)了解,智能電網(wǎng)全球總市值數(shù)年內(nèi)可達428億美元。因此智能電網(wǎng)不僅是國家政策,也成為企業(yè)經(jīng)營與產(chǎn)品開發(fā)的焦點。它將帶動以舊換新的趨勢,未來變電站 將更具智能特性和更有效率的用電分析能力,并帶動電子監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展。這些應用使得廠商在元器件、控制組件、網(wǎng)絡通信設備、管理軟件、相關裝置、系統(tǒng)規(guī)劃 建設等領域都有機會切入智能電網(wǎng)產(chǎn)業(yè),分享龐大商機。
智能電網(wǎng)的推行,當然需要政府部門的政策協(xié)助。目前美國、歐盟、中國、日本、韓國等國政府都已經(jīng)積極推動智能電網(wǎng)相關政策的制定,其主要政策如下表所示。
隨著節(jié)能低碳的時代來臨,美國欲通過抓住這波綠色商機來掌握智能電網(wǎng)的國際化標準,以控制該市場的主導權(quán)。美國能源部的報告指出,智能電網(wǎng)具有比投資金額 高出四倍的獲利空間。因此,美國計劃在未來20年內(nèi)陸續(xù)投資1,650億美元,其獲利有望高達約7,000億美元。但是,在很多領域中,不掌握標準是很難 真正獲利的。例如日本盡管在數(shù)字電視、導航裝置及手機等產(chǎn)品與技術(shù)領域具有世界一流水平,但因缺乏國際共通標準,一直無法有效地將其推廣至全球市場。換句 話說,擁有技術(shù)而無法掌握全球共通標準是沒有建樹的,必須手上握有標準,才會成為獲利的來源。
目前NIST(美國國家標準技術(shù)研究所)已就智能電網(wǎng)的發(fā)展議題與日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省展開標準化討論,而IEC(國際電工委員會)也在美方的主導下展開了研 究。未來美國將陸續(xù)投資1,000億美元推動再生能源等綠色產(chǎn)業(yè),目標是在2020年之前讓溫室氣體比2005年減少14%。實現(xiàn)該目標需加速發(fā)展節(jié)能、 再生能源及電動車等產(chǎn)業(yè),而其基礎設施則以智能電網(wǎng)最具發(fā)展?jié)摿Γ@才使得美國急欲搶得智能電網(wǎng)市場的主導權(quán)。
另外,美國互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)Google也開始跨界涉足智能電網(wǎng)軟件研發(fā),目前已發(fā)布了可顯示各家電數(shù)分鐘內(nèi)用電量的家用Web應用程序測試版。Google表 示,這種將能源使用量化的技術(shù)可讓用戶對使用了多少電一目了然,有望刺激用戶更加節(jié)約用電,并因此改變其用電方式,最高可減少5~15%的用電量。
積極建構(gòu)AMI,技術(shù)積累成發(fā)展后盾
智能電網(wǎng)是將從供電端到用電端的所有設備通過傳感器連接形成綿密完整的用電網(wǎng)絡,并對其中用電信息加以整合分析以達到電力資源的優(yōu)化配置,藉此降低成本、提升可靠性、提高用電效率。
目前由于油電價格飆升,因此將IT技術(shù)與傳統(tǒng)電力配送系統(tǒng)結(jié)合的智能電網(wǎng)或?qū)⒊蔀楣?jié)能的最新解決方案。采用智能電網(wǎng),不僅能夠讓電力公司完全掌握用戶的用電情形,個別用戶也可以通過自家電表掌握該區(qū)域的用電情形,從而對自家用電進行更合理的規(guī)劃。
為了邁向低碳經(jīng)濟,建設智能電網(wǎng)成為臺灣地區(qū)在節(jié)能減排策略上的重要環(huán)節(jié),未來傳統(tǒng)電表將逐步更新為智能型電表系統(tǒng),加上拓展大陸等市場,將可帶來龐大的 產(chǎn)業(yè)商機。目前臺灣地區(qū)“經(jīng)濟部”能源局及臺電公司正積極規(guī)劃AMI項目,將充分運用該地區(qū)在通訊產(chǎn)業(yè)上的優(yōu)勢,開發(fā)核心組件帶動產(chǎn)業(yè)發(fā)展,并通過大規(guī)模 建設與測試吸引相關廠商投入,拓展龐大的智能電網(wǎng)商機。
據(jù)了解,AMI規(guī)劃重點包括:研究制訂AMI相關功能規(guī)格與標準;建立開放性測試平臺,提供廠商測試電表、通訊網(wǎng)絡、電表信息管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)安全性及可用 性等。預定在2010年高壓用戶先完成初期1,200戶電表,再于2011至2012年完成所有(2.3萬戶)高壓AMI建設,并將先驗證技術(shù)可行性及制 定規(guī)格標準,輔導相關廠商生產(chǎn)內(nèi)建通訊模塊的數(shù)字電表,再逐步推動低壓用戶(1,200萬戶)建設。
根據(jù)該機構(gòu)的評估,臺灣地區(qū)預計每年投入62.8億元(新臺幣,下同)用于建構(gòu)智能型電表基礎建設,可望創(chuàng)造每年68億元的效益,減少用戶每年253.5億元電費支出,并帶動相關產(chǎn)業(yè)781.9億元總產(chǎn)值,具有相當高的成本效益。
臺灣地區(qū)本身完整的通訊技術(shù)基礎也有利于自主開發(fā)AMI技術(shù)。目前高壓AMI電表除電力測量芯片(含軟件)無法生產(chǎn)之外,其余組件如通訊模塊、電池、電表 信息管理系統(tǒng)等,當?shù)貜S商均可自行開發(fā)生產(chǎn)。基于未來智能電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的龐大商機,臺灣廠商可在既有基礎上持續(xù)努力,積極把握用電端管理服務系統(tǒng)、電動開關 與配電變壓器等輸配電產(chǎn)品、智能電表相關網(wǎng)通設備以及芯片組與感測控制組件等領域的發(fā)展機會。
智能的年代,能源的使用也要更聰明。智能電網(wǎng)不只會在發(fā)展過程中衍生出龐大商機,更將成為未來實施節(jié)能減排的一大利器。不過,科技的智慧終究還是冷冰冰的 零件,智能電網(wǎng)、智能電表都只是測量工具,并非安裝后即可節(jié)省電力;而透過這些工具來了解自己的用電情形,進而改變習慣節(jié)省不必要的用電,這才是真正節(jié)能 的方式。
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