以智慧電錶為核心 形成智慧能源管理大局

智慧電錶是一套用以建立按使用時間計算電價(TOU)的智慧型系統，可支援遠端遮斷或復歸。ET&T

肇因於全球暖化問題日趨嚴重，以及地球庫存能源逐步耗竭，導致近幾年來「節能減碳」議題始終是舉世矚目的焦點；在此前提下，如何藉助有效的管理工具與技術，實現用電需量抑制及用電量的減少，實為現今重大課題。

對於重視節能減碳的人們而言，若持續接收相關訊息，理當深覺憂喜參半。隨著政府祭出陽光屋頂百萬座計畫，近年來已有不少政府機關或公立學校熱情響應，隨時都有類似喜訊；比方說，日前彰化縣政府便與業者簽約，將縣內180所學校的校舍屋頂加以出租，藉以裝設太陽能板，預計未來一年發電量可望達到6,000萬度，相當於1.6萬戶家庭全年的用電量總和，堪稱是令人欣慰的訊息。

然而同樣在2015年，也有足以讓重視節能減碳人士為之氣餒的事件發生。5月期間，台電一度對外宣佈將暫緩家用智慧電錶安裝計畫，主要是受制於經費不足所致，且表示當時雖已累積裝設1萬戶低壓電錶，但卻只有700餘戶願意參與節電記錄，也有不少家戶反應訊號傳輸不穩、節能效益不顯著等種種問題。

所幸經濟部旋即滅火，強調政府推動智慧電錶的政策依然不變，且由經濟部成立「智慧電網推動小組」，持續針對智慧電錶及智慧電網相關議題進行討論與檢討，以落實台灣智慧電網建設目標。

智慧電錶市場緩漲  年複合成長率維持3.2%

經由這段波折，也讓人們對於智慧電錶重新燃起興趣與關注，亟欲瞭解這項幾年前便已大張旗鼓推廣的技術方案，迄今推動進展究竟為何。

可喜的是，全球智慧電錶市場並未出現雷聲大雨點小的窘況，市場規模仍然緩步增長。根據市場研究機構IHS所提出的報告顯示，2015年全球智慧電錶市場規模可望達到1.32億台，預估至2019年將增長至1.5億台，年複合成長率約3.2%；尤其值得一提的，綜觀一般電子系統產品，往往會隨著時序演進、產量遞增，使得平均售價(ASP)趨於走跌，但智慧電錶似乎反其道而行，至少在未來幾年，ASP將隨產量增加而同步走高。

探究智慧電錶產品要價上揚的主因，乃在於市場上的主流產品結構，已從過去成本偏低的8位元微處理器(MCU)，進階到價格相對較高的32位元MCU，藉以置入更多的記憶，以及具有更高安全性的SoC元件；由此觀之，電錶不僅走向智慧化，且蘊含的功能愈來愈豐富，不僅能游刃有餘地發揮資料隨選、遠端升級等功能，並可輕鬆支援可變電價，而業主一旦面臨緊急狀況、或者用戶未付費等情形，亦可從遠端加以遮斷。

持平而論，為有效貫徹節能減碳，最有效的解決方案便是智慧電網(Smart Grid)，正所謂萬丈高樓平地起，智慧電網賴以成型的核心基礎，即是先進智慧電表基礎建設(AMI)，意欲落實AMI，先決條件就是安裝智慧電錶；因此有人比喻，AMI就好比整個智慧電網的神經系統，至於智慧電錶，則是神經系統當中最為關鍵的細胞。

深究智慧電錶的主要內涵，算是一套賴以建立按使用時間計算電價(TOU)的智慧型系統，可支援遠端遮斷或復歸，因此內含內電錶通訊介面(MIU)，藉此與用電管理系統EMS有效串聯。而智慧電錶與傳統機械式電錶的最大差異，在於前者標榜多功能設計架構，以及相對較長的使用壽命，同時能夠支援即時雙向量測，可量測並記錄諸如無效功率、諧波等電力品質參數，終至展現負載曲線。

藉由智慧電錶  使用電資訊走向透明化

論及智慧電錶與節約用電之間的關係，可以這麼說，如果單就智慧電錶的功能來看，並不能直接幫助用戶實現節電目標，但是它可以發揮「知己知彼、百戰不殆」的功效，也就是讓能耗資訊可視化，如此一來，用戶即可藉此洞察其電力使用狀況，進而知所檢討用電行為。

根據英國牛津大學氣候變遷協會的研究報告顯示，無論一般家庭、社區、工廠或辦公大樓等各類型能源消費者，如果能夠自行掌握用電資訊、改變用電習慣，即使並未採取其餘任何節能措施，仍可望減少5%~15%用電量，成效堪稱顯著，意謂AMI與智慧電錶等機制確實重要。

著眼於智慧電錶潛力無窮，亦與公眾利益、福祉有著莫大關聯性，因此放眼全球，許多國家政府都將智慧電錶的推廣視為相當重要的計畫目標。例如美國總統歐巴馬，以往在競選過程中，即曾多次強調資訊通訊透明化、能源再利用的重要性，因此走馬上任後，便斥資34億美元藉以落實政見，藉此更新3,000英哩電力線路，並安裝200萬台智慧型電錶；而在英國方面，更規劃在2020年以前，針對全國所有家戶完整裝設智慧電錶，而在2015年底，預計先完成100萬個家庭的裝設動作。

觀察與台灣鄰近的日本，因為電力市場逐漸走向自由化，故而包括東京電力、關西電力等企業，都紛紛投入智慧電錶的裝設計畫，期盼未來能藉由智慧電錶、家庭能源管理系統(Home Energy Management System；HEMS)的整合運用，使家庭用戶有能力掌控自身的能耗資訊，有了清楚認知後，面對電力公司所提供的各種電力供應方案，才會有感。

2014年底，日本經產省投入40億日圓推動「大規模家庭能源管理系統資訊平台整備計畫」，自當年9月起完成1.4萬戶HEMS的裝設作業，並據此擴及家用太陽能餘電收購、水電瓦斯診斷、時間電價規劃與優惠、及老人守護與健康診斷等4項服務。

而在上述有關於日本電力公司的描述之中，我們看到了另一個重要辭彙，也就是HEMS，其與智慧電錶相同，皆擁有很高的發展潛力，都算是智慧電網公共建設以外的重要市場領域。

HEMS結合節能設備  推動智慧化電力控管

所謂HEMS，算是電力系統當中的一環，先將能源感測元件裝載於空調、冰箱、照明…等等家庭電器設備，再經由網路讓彼此互連，彙總不同感測器各自蒐集到的資訊，終至呈現完整的電力使用資訊，而相關數據亦可上傳雲端平台，以便外部專業團隊能針對各系統狀態進行深入剖析，甚至動用大數據分析技術產生運算結果，接著回饋給用戶，以作為電力控管的參考依據。

綜上所述，HEMS明顯具備能耗感知的能力，可幫助使用者了解實際能源消耗的分佈狀態，包括各個家電設備分別耗用多少能源、在什麼時間點產生能耗，以及這些總能耗將衍生何等電力支出，種種訊息，用戶都能透過HEMS而一目了然。專家預估，舉凡家庭能源管理、家庭區域網路、智慧家電、聯網家庭等相關技術，目前在市場上都處於萌芽階段，未來進步的空間相當大，因此至少還需要歷時5~10年的琢磨，才可望臻至成熟。

近期有一則新聞，指出日本的夏普，即將把全球第一款採用直流電的空調設備推向市場，標榜此產品固然名為直流電空調，但仍同時支援交流電與直流電，所以能夠連接電力公司透過電網轉送而來的交流電。這點與一般空調設備並無不同，然而差別在於另可直接採用來自於太陽能板或蓄電池的直流電力，得以省卻交流電與直流電轉換過程所產生約5%的電力耗損；此外若將直流電空調、HEMS二者整合運用，用戶即可視實際狀況而切換電源，例如在白天日正當中之時，採用太陽能板或蓄電池的直流電，發揮十足的智慧節能效益。