建立智慧電網：您應知道的5種智慧電網解決方案

在討論智慧電網時總是眾說紛紜，人們大多認為「電網」一詞是指供電網路，並認為智慧電網和電力網路都是相同的事情；其實兩者之間有很大的差異，這些差異與電力網路為順應客戶的當下需求而在時間軸上所產生的自然演化有關。

 

追根究底，第一代電力網路在十九世紀誕生。如今，世界上共有9,200個電網，負責將約百萬兆瓦的電力輸送給各式各樣的用戶。那麼，智慧電網又是什麼？要建立有效的智慧電網又該知道哪些事情呢？

 

 

什麼是智慧電網

智慧電網是一種能在連接的系統內調整電力的產生、分配及儲存方式的能源管理系統（EMS）。智慧電網技術的前導是類比電網技術的延伸，能以雙向通訊方式控制各器具的運作。簡言之，智慧電網是在電力網路中加入能監看發電端至各電力消耗點之間電力流量的組件，並能配合即時的需求控制流動電力。

• 自動化
• 通訊
• 資訊技術（IT）系統

 

智慧電網與電力網路的差異

傳統的電力網路缺乏對電力流動的故障及各種問題的可見度，電力供應商只能在消費者打來抱怨電話時才會知道電網發生了問題，也就是說，電力網路是以被動反應的方式依照系統通知來處理電力流動的失調。憑藉消費者的回應，電力網路系統無法解決電力流量的任何相關問題，因為系統不知道或看不到消費者能否接收到供應的電力。

 

另一方面，智慧電網具備監看電力流的設備，因此可自動確認電力供應發生故障的可能問題點。服務提供者具備自動化回應設備，以防止問題影響到不同的消費區域。這是因為智慧電網主要組件的設計可透過對發電與電力消耗之間的不同層面進行數據收集與監看，從而提供充分深入的瞭解。

• 來自電力變壓器的數據
• 來自主要輸電線路的數據
• 來自配電系統的數據
• 來自電表 (或稱家戶供應系統) 的數據

 

智慧電網的前瞻性反應可確保電力流量的事故與問題能被即時處理，無需經過外部通知。藉由數位技術進行監看、控制及反應，智慧電網能在公用事業與消費者之間建立直接的連結。

 

是什麼使電網變得聰明

美國能源部描述4種特定的技術進步可協助移轉電力網路成為智慧電網，說明如下：

• 精準的測量技術，包括感應器
• 管理面板技術，連帶決策支援軟體與機制
• 針對電力分配、故障及修理的自動控制
• 電力網路組件之間完全整合且自動化的雙向通訊

 

為了提高效率、降低能源消耗與成本並提升能源供應鏈的透明度與可依賴性，有了智慧電網系統就能對整個供應鏈進行監看、分析、控制及通訊。透過使用網路智慧電表，建立智慧電網的初衷正是要針對傳統電力網路的缺點進行改善，重要的是必須體認智慧電網是對現有電力網路的改版更新。

 

智慧電網方案的主要特性為何

智慧電網方案的多項特性不僅嘉惠電力業者，也對消費者好處多多。

 

• 即時監看
• 自動化管理停電事故及迅速復電
• 強化能源管理
• 能源用途得以追蹤管理
• 能降低及節約用電
• 有效追蹤的內部顯示
• 透過入口網站與行動應用程式的智慧型與自動化追蹤與監督
• 獎勵消費者改變能源使用習慣以降低費用
• 動態計價機制
• 更理想的再生能源發電整合

 

值得一提的是環境與能源研究所（EESI）早在2009年就已認識到智慧電網的角色對建立高能源效率電力網路的重要性。智慧電網解決方案是在電力網路中執行再生能源系統的重要基礎。事實上，由於太陽能與風力發電等再生能源資源的變動性高，故對能順應需求並能有效利用可用能源的電網需求至為迫切。

 

建構智慧電網方案有何益處

從傳統電力網路轉型為更能應付現代能源消耗各種挑戰的智慧電網方案，自有其道理存在：

• 能源成本高漲及對抗能源缺乏
• 傳統發電方式環境衝擊大
• 碳足跡及氣體排放目標
• 消費者數量龐大
• 個別消費者的高能源需求
• 對電網的壓力增大，導致電力故障的風險

 

已實施智慧電網方案的群體已能順利應付傳統電力網路的挑戰。構建智能電網解決方案還可以為消費者及管理者帶來各種利多，例如：

• 電力的有效過渡與分配
• 降低消費者成本，也降低操作、保養及管理成本
• 因減低峰值需求而減低電價與費率
• 減少峰值需求
• 饋線及線路擾動後迅速提供復電
• 與再生能源全盤整合
• 大規模負載分享與降載

 

然而，智慧電網雖能解決電力網路的缺點，但也並非毫無挑戰。

 

 

建立智慧電網要面對哪些挑戰

智慧電網方案能有效解決一些關於電力網路的主要詬病，例如費用高、電力吃緊時缺乏反應能力及高環境衝擊。

 

然而，將數位技術整合到電力網路也產生了新的挑戰：

• 電網可靠度
• 電網效率
• 電網安全性

 

電網可靠度

保持智慧電網的穩定比什麼都重要。電網操作人員必須採取一切手段防止供電中斷，因為電力的消耗在這些困難時期是瞬息萬變。

 

唯有採用策略性故障管理與有效的故障定位、隔離及服務復原技術，才能達成確認、隔離及消除問題，並重新設定供電路徑以儘量避免更多終端使用者受到影響的目標。

 

電網效率

技術性損失逐漸成為智慧電網方案的重大威脅。這類損失經常與數種原因有關，包括：

• 龐大的配電網路
• 配電線路的導線太小
• 線路過載
• 配電變壓器離負載中心太遠
• 配電系統整體功率因數太低
• 饋線的相電流未予平衡
• 變壓器的設計(大小)及選用不當

 

電網的網路安全

能源區隔日趨數位化，但這也有其缺點。已多次發生駭客成群駭入能源公司的系統，造成受控制的停電而影響數千用電家戶。

 

 

智慧電網方案的應用

智慧電網可應用於整體社區階層或小型環境內，例如建立微型電網給臨時活動供電，且不論規模大小，智慧電網方案還可作為各式各樣的用途。

 

1. 永續性焦點：利用智慧電網方案進一步與再生能源整合以建立碳中和的前景。
2. 彈性應對天然災害：在容易產生暴風等極端氣候的地區，利用智慧電網方案降低停電事件及驅動自我修復功能。
3. 對需求與用戶數成長的可擴充性：仰賴智慧電網技術以符合人口密集地區成長中及多樣性的消費者需求。
4. 防禦恐攻：切斷電力可使整個區域淪陷，但在智慧電網環境中，微型電網的設置可提供迅速復電。
5. 成本降低策略：智慧電網方案對持續上揚的能源成本提供完美回應，讓消費者更易於管控成本。

 

 

全漢（FSP）智慧電網方案建議

您是否在考慮建設自己的智慧電網？在全漢企業，我們能自豪的為您提供可靠、高效率且擴充性良好的智慧電網系統技術建議。

 

用逆變器（inverter）整合再生能源

太陽能發電系統的最關鍵組件之一就是逆變器，這是將太陽能板產生的直流(DC)電力轉換成電力網路所需之交流(AC)電力的一種裝置。詳細內容請參閱PowerManager Hybrid 10kW。

 

可變能源的能量儲存

終究太陽能板可能成為再生能源的上選，但當太陽不照射在太陽能板上時您仍需要有個解決方案──那就是我們的電池組架箱（Battery Rack cabinet） 12U。

 

寧設多重小型電網也不要單一電網

微型電網的作用猶如可自行發電自給自足的獨立單元。微型電網可與大型電網並聯，也可完全與其解聯。微型電網可作多種用途。電網遭受攻擊時，微型電網能確保圍堵攻擊及其影響；再者，微型電網也都配備了採用再生能源的儀器。由於再生能源的點都是區域性的，因此使用微型電網作為穩定(毫無電壓起伏)回輸再生能源的節點是有其存在的意義。請參閱我們的微電網解決方案（microgrid solutions）。