畫說Smart Grid智慧電網

智慧電網（Smart Grid）這個名詞，每當經濟不景氣或是選舉牛肉大放送的時候，大家總會談論到這個字眼，到底什麼是Smart Grid呢？多了個「Smart」真的比較變的比較聰明了嗎？它跟我們的日常生活又有什麼關係呢？在政治人物大似宣揚以及專家學者的極力鼓吹之下，智慧電網一夕間變成了當紅炸子雞。但一般民眾卻摸不著頭緒，不知這名詞跟自己的生活有何關聯。工業界廠商不停的觀望，亦不知該從何下手才能分食這塊大餅，因此智慧電網教育勢在必行。

目前電力系統多為數十年前的建設，所面臨的難題要透過智慧電網（Smart Grid）來解決。它的定義如下：應用最新的IT（Information Technology）及IA（Industrial Automation）技術於現有的電力系統（Power Grid）中。用以解決目前既有電網系統老舊、無法遠端控管、不易升級及維護、能源消耗浪費、環境議題及全球暖化等問題。

在台灣，民眾對用電的知識明顯不足。關於電力系統發、輸、配、用的過程，必須深植於我們的教育之中，才是長久之道。當大家都能有意識的主動關心自己的用電情況與環境的連結，人們對電力的需求及依賴便可以獲得控制，進而「有感的」及「自發的」節約用電，以及愛護我們的生活環境。

本書特色 

從一般民眾的角度來看，Smart Phone、Smart Card等名詞對一般人來說是相當的熟悉，但Smart Grid這名詞似乎相當的遙遠，因此我們以圖畫搭配文字來解釋智慧電網，並從智慧電網出發檢視地球的資源系統，再用以分析過去及未來的能源發展趨勢，讓您一次掌握完整的智慧電網資訊。

郭策

國立台灣海洋大學系統工程暨造船學系畢，現任職於MOXA四零四科技。致力於工業自動化領域與智慧電網推廣多年，文章曾刊載於Control Engineering、機電整合、電工通訊等雜誌。

序言 

智慧電網（Smart Grid）這個名詞，從2008年金融海嘯後就一直非常的「夯」，每當經濟不景氣或是選舉牛肉大放送的時候，大家總會談論到這個字眼，到底什麼是Smart Grid呢？多了個「Smart」真的比較變的比較聰明了嗎？它跟我們的日常生活又有什麼關係呢？

金融海嘯後，美國總統歐巴馬在振興經濟演說中提到，將會把美國的國家電網（National Grid）進行大改造，不但可以創造無數就業機會，提升能源轉換效率，擴大美國內需與外銷市場，讓更多的廠商能從中獲利以及達到節能減碳的終極目的等等。除了美國之外，中國亦將智慧電網列入「十二五」計劃，俄羅斯亦極力開發遠東（Far East）地區並將電力外銷中國，日本、韓國和台灣紛紛投入節能科技以及電動汽車的研究。德國、法國等亦將智慧電網列為國家發展重點項目，世界各國無不信誓旦旦要數年內投資並建設完成，以刺激經濟並減緩全球暖化的問題，智慧電網已成為經濟發展的一項重要指標。

但民眾的角度來看，Smart Phone、Smart Card等名詞對一般人來說是相當的熟悉，但Smart Grid這名詞似乎相當的遙遠，在政治人物大似宣揚以及專家學者的極力鼓吹之下，智慧電網一夕間變成了當紅炸子雞。但一般民眾卻摸不著頭緒，不知這名詞跟自己的生活有何關聯。工業界廠商不停的觀望，亦不知該從何下手才能分食這塊大餅，智慧電網教育勢在必行。

智慧電網其實跟我們生活密不可分，但在台灣，民眾對用電的知識明顯不足。關於電力系統發、輸、配、用的過程，必須深植於我們的教育之中，才是長久之道。當大家都能有意識的主動關心自己的用電情況與環境的連結，人們對電力的需求及依賴便可以獲得控制，進而「有感的」及「自發的」節約用電，以及愛護我們的生活環境，而不是流於口號而已。

序
第1章 電網以及智慧電網
1 電的歷史
2 用電安全
3 談一輩子的戀愛
4 考生的前三志願：電子、電機、電腦資訊
5 人們的衣食父母
6 能源從那來？
7 熄燈一小時
8 電價漲與不漲？
9 除了草皮與柏油路之外，就它管最大
10 何謂智慧電網？
11 智慧電網的組成
12 智慧電網的關鍵技術
13 穿著西裝的黑手
14 變電站內的高速公路，高效能通訊網路
15 一隻滑鼠遊台灣
16 漫步在雲端
第2章 電網優化
17 傳統火力發電
18 發電效率的提升
19 全年無休的壓力鍋
20 燃料、空氣、水，──火電廠的系統結構
21 神經中樞、分散式控制系統
22 企業好幫手，汽電共生廠
23 核能並不可怕
24 核能的未來
25 善用但不濫用乾淨的水力發電
26 你不可不知的變電站
27 統一度量衡──IEC-61850大變法
28 無人變電站
29 從南到北，400km接力賽
30 指揮若定的智慧電力調度系統
31 送電到你家
32 電筒爆炸
33 電力品質──洗澡不能忽冷忽熱，用電不能有時來
有時沒有
第3章 分散式發電與微型電網
34 發電廠離我家好遠
35 日頭赤炎炎──太陽能發電
36 輕風涼呼呼──風力發電
37 微風力、水力發電系統
38 溫泉鄉的能源──地熱
39 搞懂化學實驗，高效率的燃料電池
40 當玉米都變成了燃料，那人們要吃啥呢？
41 人類能源的新希望──可燃冰
42 創新思維，沒有所謂的不可能！
43 自給自足──微電網
44 移動式電網
45 電力儲存大不易
46 Test Bed新技術測試場
第4章 智慧用電
47 用多少電，電表告訴你──自動讀表系統AMI/AMR
48 省錢達人──即時電價、差異電價、獎勵電價
49 把家變聰明，智能居家
50 融入大自然，對地球好一點，綠建築
51 逛街吹冷氣，善用公共資源
52 節能電器
53 讓世界亮起來──LED
54 靜靜的⋯我走了！──EV電動車
55 到處找插頭？電動車充電站
56 Top Gear，電單車
57 鐵馬向前行
第5章 智能化交通運輸系統
58 當城市越來越大，當地球越來越擁擠
59 e-Bus智慧公車系統
60 高速公路暢通無比──ITS城際交通系統
61 Smart Rail 城市軌道交通系統
62 坐高鐵比坐飛機好？
第6章 智慧電網與全球暖化
63 碳足跡
64 碳交易
65 正負2度C──灣必須面對的真相
66 智慧電網能解決地球暖化問題嗎？
第7章 結　語
67 智慧電網的未來
68 台灣智慧電網發展願景
第8章 附　錄
69 全球智慧電網發展計劃
70 台灣智慧電網的發展沿革
71 台灣智慧電網的發展計劃
72 台灣智慧電網主軸計劃技術願景
73 台灣智慧電網主軸計畫執行目標
74 台灣智慧電網技術面與應用面規劃研究重點
75 台灣智慧電網的挑戰

何謂智慧電網？

目前電力系統多為數十年前的建設，所面臨的難題要透過智慧電網（Smart Grid）來解決。它的定義如下：應用最新的IT（Information Technology）及IA（Industrial Automation）技術於現有的電力系統（Power Grid）中。用以解決目前既有電網系統老舊、無法遠端控管、不易升級及維護、能源消耗浪費、環境議題及全球暖化等問題。

電力系統可區分為發電（Generation）、輸配電（Transmission &
Distribution）與終端用戶（End User）三大部份。輸配電線路是電力系統之高速公路，將電力透過龐大基礎建設（Infrastructure）如電線桿、變壓器、纜線、開關、設備與監控軟體等，由發電廠送至終端用戶。智慧電網技術就是將傳統的類比訊號（Analog）轉換為數位訊號（Digital）再應用於電力之輸配電系統中，也就是利用資通訊的整合與電力電子與先進材料等技術進行電力基礎建設的現代化與優化，進而達到減低能耗、提高效率、環保愛地球的目標。

智慧電網能夠「聰明」的關鍵，在於它具有「雙向通訊」的能力：電力公司不只是單向將電賣給用戶，用戶端的用電資訊也能透過通訊網路，即時傳回電力公司，客戶的用電習慣可以被紀錄並分析且可畫出一個使用習慣曲線。電力公司利用遠端監控系統，了解各地區的用電狀況，並進行合宜的電量調配，以減少發電量及能源浪費。用戶端也能隨時掌握自己的用電情形，並進一步調節使用時間及電量，達到省電、省錢的效果。這是智慧電網希望達成的終極目標。此外，透過智慧電網還支援許多不同的應用，讓電力系統的設備管理，危機處理及風險控管評估更加清楚且精準，接下來的章節中將會做更詳細的介紹。