需量反應技術掌握智慧建築能源資訊

使用資通訊技術監控能源狀況，已成智慧建築的重要設計。DIGITIMES攝

工業革命後，「電」逐漸成為生活中的「必需品」，也因此在近年能源成本直線飆升的情況下，「節能」變成全球重要挑戰，透過資通訊整合用電資訊的應用模式，也成為用電節能的一項不可避免的發展模式，「需量反應」(Remand Response)技術也因此成為節能的殺手級應用。

在日本311大地震後的福島核電危機後，能源的開源與節流更成為現在政府必須正視的問題，全球各國政府除尋找更多能源來外源，推動各類節能措施也成為重點策略。

各國政府對節能策略的重視，帶動了能源管理商機，而透過資通訊技術管理的「能源資通訊」(Energy information and communication technology；EICT)技術，也因此成為此類的應用主流之一。EICT主要是導入資通訊技術的能源營運系統，用以量測、擷取、校對資訊，再將之分析並制定決策，提供高效率與最適化的能源應用，以達成節能的目的；EICT系統中，開放式的自動化「需量反應」是其應用的最重要面向，此技術更是智慧建築的重點應用領域。

從需求面管理能源

「需量反應」簡單的定義，就是從需求面來進行能源的管理，透過終端用戶從正常消費模式中改變電力使用，以回應隨時間改變的電價，或在高零售市場價格或系統可靠度損害時，抑低電力使用的補助。

以需求端來看，使用者透過供給端提供的優惠方案，將設備主控權交給第三方控制，以最簡單的經濟學供需原理來說，需量反應就是供應方用動態調整的計價方式，使用戶需求量降低，減少用戶的總電費，以舒緩供電壓力。

需量反應是「本身不會產生能源，但可透過卸載或調度能源的方式，來達到供需平衡以達成節能」的技術。事實上，需量反應也是一種資源，或稱為需量反應資源(Demand response resource,；DRR)，美國聯邦法制委員會甚至把需量反應形容為智慧電網的殺手級應用；而在美國國家標準局所列出的8個智慧電網應用領域中，需量反應及能源使用效率則是名列第一。

以技術端來看，需量反應是一套資訊系統，藉著動態與及時的資訊流與電力流雙向溝通，平抑尖峰用電及改善離峰發電過剩等現象；但在服務上，需量反應是一套顧客導向的制度，藉著大大小小用戶的主動監控，來進行調整負載。因此，需量反應可視為一種虛擬電廠(Virtual Power Plant；VPP)，以美國佛州為例，透過需量反應應用，在執行過程中就省下了2,000 MW的電力，這相當於四座電廠的容量，顯示需量反應技術的確具有極高的節能可行性。

但傳統的需量反應主要是以「人為」來進行操控，它有點像是高速公路交通行控中心，當某些路段雍塞之時，行控中心會透過LED顯示幕通知駕駛前方路況，以及閘道儀控燈號管制車輛行駛的做法。

由於這樣的需量反應控管均是透過人工進行，不但溝通協調需要時間，如果判斷負載狀況錯誤，更可能會造成連鎖反應產生問題，因此有廠商導入自動化設備監控，成為自動化需量反應應用；而近年來「開放互通」成為主流需求，希望透過共通的標準將不同共用事業的需量反應系統彼此相容互通，因此整合資通訊的開放式自動化需量反應系統的規劃，就此應運而生，這也成為能源資通訊發展的一項契機。

解決用電資訊不對稱

開放式自動化需量反應，可說是打破供給與需求面的資訊不對稱的技術，它由配電端到用戶端建立統一而透明的需量訊息，並讓這些資訊可以在多種通訊媒介間穩定而安全的傳輸，讓雙方可即時知道電力用戶端的「可調節量」與「用電量」等相關資訊，以自動化的技術進行備載的調整。

要達成需量反應的自動化與透明化，有3個項目需要被考慮，第1部分是「即時感測、蒐集與校對」，由於整合性控管的需求，必須蒐集建築中每一設備之用電資訊，並檢查資料的有效性及合理性與修正超標誤差，這些工作是通訊系統所能介入的層面；第2部分則是「分析決策作動」，透過已蒐集及統整的資訊，分析建築內各用戶的用電行為來建立常態用電模式，並進行異常事件的判斷與決策，由於包括分析、預測、決策及控制的反應必須於短時間內完成，要靠高效能的資訊設備以達成目標。

至於最後一個層面，則趨於智慧建築內節能管理面向的最適化，在前端的資訊及後端的分析架構健全後，用戶端可針對其自身需求，與供電端來約定最適化的優先方案，不論是價格、效率、生產或是舒適要求，均可透過用電管理，達到「最適化」的目標，將無形的用電量「視覺化」，讓使用者具體感受用電的狀況，進而對用電行為提供具體精確的改善建議，利用資通訊技術讓用電設備自行調節，這是開放式自動化需量反應控管的最重要精髓，透過互相溝通、協調來調整用電，產生系統化管理綜效，將是整合能源資通訊系統與EMS的未來發展主要趨勢。