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Jan4,2010太陽能美國智慧電網市場發展概況 美國因為輸配電網先天設計不良，加上網路系統建置不完善，以致經常發生停電問題，尤以2000年加州停電危機及2003年5大湖沿岸的北美大停電(NortheastBlackout)最嚴重，2003年美國總統布希(GeorgeW.Bush)即強調輸配電網現代化的必要性，並委託美國電力研究院(AmericanElectricPowerResearchInstitute；EPRI)及電力業者進行相關研究。2009年美國總統歐巴馬(BarackObama)上任後，曾於2009年2月提出美國復甦與再投資法案(AmericanRecoveryandReinvestmentAct)，其中，智慧電網投資額達110億美元，是能源總投資額的18%，重視程度可見一斑，歐巴馬政府將智慧電網視為綠色新政(GreenNewDeal)的一環，市場商機可期，不僅電力業者摩拳擦掌，通訊、IT(InternetTechnology)相關業者更是動作頻頻。2010/01/04-20100104-005-胡儀芳 內文目錄 美國發展智慧電網4大目標 美國智慧電網發展3部曲 以加速標準化作業制訂為首要任務 進軍智慧電網以IT業者最積極 結語：智慧電表發展熱絡 商機可期 圖表目錄 2009年至今美國智慧電網相關事件與投資動向 美國發展智慧電網4大目標 美國智慧電網發展3階段示意圖之1(至2020年) 美國智慧電網發展3階段示意圖之2(至2030年) 美國智慧電網標準化作業相關內容 進軍智慧電網的美國企業列舉共6個圖表2009年至今美國智慧電網相關事件與投資動向页码，1/9DIGITIMESResearch-友善列印2010-1-11=&C=太陽能美國發展智慧電網4大目標■優化輸配電網1992年美國通過能源政策法案(EnergyPolicyAct)後，進入電力自由化時代，有別於既有電力業者，從發電到買賣等過程完全一手包辦，如雨後春筍般出現的新進業者，依事業不同分成發電、輸電、配電、零售等，造成美國電力業者數高達3,000家以上，其中又以規模小的業者居多。新進業者需鋪設輸電線與用電端連接，大量鋪設的結果，輸配電網遍布美國各地，且趨向複雜化，導致電力流向掌握不易，供電狀況日漸不穩，而此類業者因資本額低，無力負擔設備維護，以致停電情形層出不窮，甚至出現大規模停電，如2000年加州電力危機及2003年北美大停電。對此，早在2003年2月美國總統布希即談及輸配電網現代化的重要性，並委託美國電力研究院進行相關研究，同時要求電力業者提高輸配電網可靠性，徹底改革電力系統供電狀況，因此，業者開始導入通訊、IT技術，提升既有系統在電力運作及調度狀況，以減少停電等災害造成的影響，智慧電網概念因此成形。■支援再生能源政策美國大力推動再生能源政策，其目的不僅在於，降低二氧化碳、減緩地球暖化，同時也將此視為振興經濟的方案，藉此創造更多就業機會，因此，電力業者亦負有減少溫室氣體排放的義務，如至2020年，再生能源供電比重需達總供電量的15~25%。註：DoE是DepartmentofEnergy；ARRA是AmericanRecoveryandReinvestmentAct。資料來源：DIGITIMES整理，2009/12页码，2/9DIGITIMESResearch-友善列印2010-1-11=&C=太陽能電力業者在導入太陽能、風力等再生能源，取代高污染的火力發電廠前，降低尖峰時段用電量、自動控制電力分配，成為首要推動的工作，因此，配合智慧電表(SmartMeter)或電力需求管理(DemandSideManagement；DSM)建構的智慧電網，有利將用電端用電透明化，並協助供電端進行調度。此外，風力、太陽能等再生能源的發電量易受天氣影響，尤其在供電比重提高後，現有電力系統根本無力負擔，供電不穩的情況恐將隨之加劇，因此，智慧電網能合理分配用電需求，避免因天候導致電力短缺，為導入再生能源的電力系統打好厚實基礎。■提高能源使用效率2008年下半金融海嘯衝擊全球，美國汽車工業遭逢重創，3大車廠通用(General）、福特(Ford)及克萊斯勒(Chrysler)無不積極發展電動車(ElectricVehicle；EV)、插電式油電混合車(Plug-inHybridElectricVehicle；PHEV)等新能源汽車，作為脫離產業困境的希望。美國政府亦大力扶持新能源汽車發展，以挽救受創嚴重的汽車工業，2009年8月宣布提撥24億美元獎勵EV、PHEV及相關電池研發，補助對象涵蓋電動車、車用電池及充電站廠商，並將目標訂在2015年前美國EV、PHEV市場規模至少達100萬台。有鑑於未來EV、PHEV普及後，美國家庭對車用充電需求跟著高漲，智慧電網有利電動車充電站與一般電力系統整合，進行最佳充電排程，提高能源使用效率，甚至可將電動車的蓄電池作為儲存再生能源多餘電力，以備不時之需，達到穩定供電的目標。■帶動能源服務事業美國是目前唯一人口持續增加的先進國家，因此，未來電力需求持續看漲，在環保議題受到民眾高度重視下，以新建發電廠的方式來提高發電量實屬不易，因此，智慧電網導入後，不僅提高能源使用效率，滿足民眾用電需求，亦帶動能源服務事業(EnergyServiceCompany；ESCO)發展。ESCO是針對公家機關、學校單位、公司行號及集合式住家的用電狀況提供節能診斷服務，同時藉由導入節能設備或措施，協助用戶降低能源使用、減少用電支出，進而達到節能減碳的目標。智慧電網建置完成後所帶來的多元服務，將讓ESCO更佳蓬勃發展。美國發展智慧電網4大目標页码，3/9DIGITIMESResearch-友善列印2010-1-11=&C=太陽能美國智慧電網發展3部曲目前美國處於智慧電網導入期，以技術標準化制訂、各區實驗計畫試行及智慧電表環境建置為重心，綜合來看，其發展歷經3階段，1、智慧電表環境建置；2、遠端進行負荷控制(LoadControl)的家電普及化；3、自律型負荷控制系統導入，從中看出，美國智慧電網將重心放在負荷控制。美國以導入智慧電表作為推動智慧電網第1步，原因在於，1、成本低又能帶來高效益。相較輸配電線及電塔，無論新建或升級等工程皆所費不貲，智慧電表及通訊設備相關網路設備的投資成本低，且短期內即可完成建置，達到立竿見影的效果，亦可讓電力業者即早進入智慧電網市場。2、考量汽車電動化發展的影響。在EV、PHEV普及後，屆時除利用充電站，車主在家中幫汽車充電的情況將屢見不鮮，因此，建立1個感測及通訊網路系統極為重要，此是在開始充電時，控制用電端負荷，並讓供電端及用電端雙方都能即時監視電力，而智慧電表即可達到此功能。美國的構想是導入智慧電表達到用電可視化，進而改變一般民眾用電觀念。供電端及用電端透過智慧電表瞭解用電形態，使計費明細透明化，藉此提高用電意識，達到節能省電的目標，歐巴馬亦於綠色新政中表示，將在4,000萬戶家庭安裝智慧電表。2011~2020年視為第2階段，此時家電設備已能透過無線或有線網路，進行遠端負荷控制，電力業者可掌握每台家電的用電量及用電形態，依此為基礎，制訂不同等級的電力計費方式，目前已有業者表示將推出可透過智慧電表遠端遙控的家電產註：ESCO是EnergyServiceCompany。資料來源：US.DepartmentofEnergy，DIGITIMES整理，2009/12页码，4/9DIGITIMESResearch-友善列印2010-1-11=&C=太陽能品，如奇異電子(GeneralElectric；GE)、惠而普(Whirlpool)等。至2030年為第3階段，屆時將導入可自動進行負荷控制的電力系統，讓所有設備皆可即時進行電力管理，同時在配電網設置蓄電裝置，作為電力儲存用，以建立雙向通訊的電力系統，此外，EV、PHEV將與電力系統連結，形成完善的供電系統。以加速標準化作業制訂為首要任務智慧電網應用各種技術，若無統一的通訊協定即無法順利運行，因此，標準化作業美國智慧電網發展3階段示意圖之1(至2020年)資料來源：DIGITIMES整理，2009/12美國智慧電網發展3階段示意圖之2(至2030年)註：EV是ElectricVehicle；PHEV是Plug-inHybridElectricVehicle。資料來源：DIGITIMES整理，2009/12页码，5/9DIGITIMESResearch-友善列印2010-1-11=&C=太陽能成為美國現階段首要任務，其不僅有助國內智慧電網發展，亦可強化美國企業的競爭力，為進軍全球市場搶得先機，此作法與推動無線LAN規格如出一轍，即先在美國完成標準化制訂，再以此為基礎拓展至海外。此標準化作業的制訂由美國國家標準與技術研究院(TheNationalInstituteofStandardsandTechnology；NIST)及EPRI主導規劃標準化作業藍圖，從各種通訊協定中選定標準規格後，個別項目再由IEEE、IEC、SAE、ANSI等國內外制訂機構執行。2009年9月NIST公布智慧電網標準化報告書第1版(SmartGridInteroperabilityStandardsFrameworkRelease1.0)，已通過認可的項目達16項，其中以輸配電網相關及安全相關最多；而與消費者直接相關為無線通訊協定ZigBee、電力線網路的HomePlug及家電控制的OpenHAN。在尚未確定的部分，尤以智慧電表及車用充電系統相關規格最受注目，預估在進入2010年後達成協議。前者涵蓋住家間及智慧電表間2種通訊規格，分別由IEEE802.15.4e/4g、ANSI進行評估；後者由SAE負責，針對「從車輛到電網(VehicletoGrid)」等充電方式進行協調。此外，從NIST選出的標準規格來看，由ISO/IEC/ITU等國際機構制訂者僅佔2成，由非官方機構制訂者佔3成，其餘皆為美國機構，比重近5成，顯見美國為能即早建立智慧電網的基礎，在標準化作業的選擇上，以美國既有標準為優先順位的考量。美國智慧電網標準化作業相關內容資料來源：DIGITIMES整理，2009/12页码，6/9DIGITIMESResearch-友善列印2010-1-11=&C=太陽能進軍智慧電網以IT業者最積極智慧電網市場涵蓋層面廣，未來商機可期，加上政府大力扶持，吸引眾多企業投入，尤以IT企業動作頻頻，此因美國輸配電網相關問題，幾乎都可透過通訊、IT問題獲得初步解決所致，其大多先從擅長領域著手，再與其他企業進行策略聯盟。■GE在進軍美國智慧電網的IT企業中，以GE最受注目，其不僅投入市場甚早，從上游的風力發電、輸配電網管理等電力提供，到下游的智慧電表、家電控制裝置等終端產品及監控服務，GE幾乎涉及所有與電力有關的領域，形成完整的電力供應鏈。GE積極與各州政府合作，提供智慧電網相關產品，進行大規模實驗計畫，如在佛羅里達州邁阿密「EnergySmartMiamiProject」中，GE提供100萬台智慧電表給該州電力業者FloridaPower&Light，並與其他企業進行策略聯盟，如2009年7月宣布與Tendril開發智慧電表用資訊管理系統。GE不止將目標放在美國市場，還計畫將智慧電網事業推展至新興國家，2009年9月宣布在印度、韓國開