節能生活的重新想像(下)：時間電價、需量反應與智慧電網

上篇文章「節能生活的重新想像(上)：HEMS家庭能源管理系統」提到，透過家用能源管理系統(HEMS)與智慧電表為基礎，大小管理系統層層相接，電網就能即時反應出電力需求和時間分布，從而將電力做妥善且高效的分配。然而現今的電力輸送系統，電力由少數大型電廠單向輸送至終端用戶，因是單向輸出，終端用戶無法透過電網，將自產電力輸送回復進電廠或是其他終端用戶家中。如何將現今單向且集中發電的電力輸送系統，升級成區域型且分散式發電的智慧電網，是現在全球電力市場的趨勢。

未來透過智慧電網，所有的電力資源將可以透過端對端的方式交易，大幅改變我們使用電力的生活型態。對個別家戶而言，時間電價使電價可以根據電力需求量調整，尖峰時段時，HEMS會使用家中的電能儲存裝置、電動車與太陽能發電系統供應用電。離峰時，HEMS透過雲端分析，是否該從鄰近的發電站、城市內的電動車充電樁或家中有剩餘電力的鄰居購買額外電力，藉以形成區域性緊密且多向的電力網。

對於電力公司，當一區的變電站飽和時，智慧電網可透過自動需量反應(Automated Demand Response；ADR)，請每個區域管理系統去調度建築能源管理系統，建築能源管理系統再去調度家戶的HEMS暫時關閉家中大耗電量的電器，例如空調系統。如果能讓每一戶都減少幾瓩，降低尖峰時段的用電需求，區域供電的壅塞就可以解決，而配合需量反應的用戶，則會拿到電費補助款，將綠能理念與經濟利益結合。

智慧電網運轉模式又分為孤島與併聯兩種，在孤島運轉模式時可不與傳統電網相連結而獨立運行。因此智慧電網中若任何一件設備發生問題無法運作時，控制系統均可自由切斷與該裝置的聯繫，使電網中其他元件裝置可保持運作，等該裝置恢復正常後再行連結，藉此能達到更佳的能源網路穩定性，不會因為部分元件的故障，導致整個電網停擺。

在311福島核災發生時，日本仙台市的微型電網因為能依據電力需求調度配送，在電力公司斷電時，依然能將儲備的電力持續供應至不能斷電的地方(如醫院)，甚至維持數月之久，可見微型電網對於災難應對可以發揮很大的效用。

我們正處於這一波產業革命的浪尖上，無論是從節能的觀點切入，或是在嚴峻環境下建置的全新型態城市與建築，智慧電網的確扮演著舉足輕重的角色，有了建置完整的「端」系統集結回報，統一分配控管，將會是能源極度緊縮的未來城市建設上的重要考量。

電力管理不僅是國家政策，也成為企業經營、產品開發的焦點，更有效率的能源使用方式刻不容緩。智慧電網背後潛藏龐大市場，從零組件、控制元件、網通設備、管理軟體、相關裝置、系統規畫建置，相關產業鏈的產值保守估計可達千億元以上，是各領域廠商都有機會切入的長期商機。