德瑞克
大家好，我是德瑞克，我對氣候變遷議題下的碳金融有高度興趣，同時也抱著高度質疑。
在未來的低碳世界裡，智慧電網是必不可少的一個重要環節。這一講開始，我們試著來講電力產業現狀與未來發展趨勢。
讓我們循序漸進，從簡單的用戶端，也就是智慧電表開始，然後逐步往智慧電網的核心邁進。
（圖片來源：https://pixabay.com/）
首先，我們想知道，什麼是智慧電網？
電網就是整個電力供應的網路，負責將發電廠所產生的電力傳送到我們的家裡或公司。電網是由輸電線路、變電站、變壓器等組成的。
傳統的電網是單向性的，電力流動的方向是從發電廠，經過輸電線路，到達家庭或企業。而對於用電的資訊，電力公司能得到整體的使用量，可是卻無法瞭解每個家戶的即時用電細節。
傳統電網是單向性的輸電。（資料來源：SmartGrid.gov）
但對於追求低碳與可再生能源發電的今天來說，傳統電網已經跟不上時代的需求。為什麼呢？
我們之前提過，可再生發電是未來的能源趨勢，主要來源是風力發電與太陽能發電，它們的優點是取之不盡用之不竭，而且發電過程不會產生二氧化碳。
但同時可再生能源發電有兩個特性，會讓電網的負荷與挑戰快速升高。
首先是分散性。單一片太陽能板，或是單一座風力渦輪，相較於一座火力發電廠而言，發電量都小很多，所以必須要很多的太陽能板或是多座風力渦輪，才能組成可觀的發電量。
再者，為了因應地形與環境，太陽能板與風力渦輪的設置，往往是數量眾多而且分散的。在2050淨零排放的規劃中，未來我們的主要電力來源，將會是這些容量小、數量多而且範圍廣的分散式能源。
這對電網規劃是大考驗。要知道，管理少量的大電源容易，而管理分散的眾多小電源很困難。
第二個特性是隨機性與間歇性。我們都說風是最自由的，捉摸不定；而太陽能板每天只有白天能接受到太陽能量，上午與下午還會因為太陽照射角度不同而影響發電效率。
可再生能源的電力供給端存在著這些不確性性，可是需求端卻不能接受隨時有跳電的可能，於是對於電網的調動配置來說，挑戰又拉高了好幾個層級。
所以，為了能做到電網的智慧即時彈性配置，電表最先需要被升級智能。
電表不只需要單向的紀錄用多少電，而要升級成雙向的紀錄電力的使用與賣出。而且隨著物聯網技術的進步，也讓即時將電表資料上傳到雲端成為可能。這些電力大數據，將成為往後智慧電網在彈性配置電力上的重要基礎。
智能電網的電力是雙向的，而且能即時將電表資料上傳數據庫。（資料來源：SmartGrid.gov）
因為智慧電表所取得的大數據，將是智慧電網的基礎，所以各國都不遺餘力地推廣。到2020年底為止，全球已安裝超過7.8億個智能電表：其中3億個在中國，1.2億個在歐盟，9500萬個在美國。要知道智能電表是以家戶計算的，若以一家平均3個人來計算，等於是全球已經有23億人口覆蓋在智慧電表下，覆蓋率真的滿高的。
讓我們先來看看實際的智能電表，以英國智能電表做為例子。
英國的智慧電錶包括了電表與天然氣表。能源公司同時會提供一個家用顯示器給用戶，上面會即時的顯示現在你用了多少的電與天然氣。
智能電表。（資料來源：SmartGrid.gov）
家用顯示器可以即時顯示用多少電。（資料來源：SmartGrid.gov）
這個智能電表的系統，會把家中的電表與天然氣表資訊整合完畢之後，透過電表上的通訊模組（Comms Hub），透過無線方式傳輸出去，經過運營商網路（英國北方為Arqiva，中南部為Telefornica），連結到數據中心（DCC），然後數據中心再把用戶用電的大數據資訊，實時的傳送到能源供應商。
英國智能電表的資訊流向。（資料來源：SmartGrid.gov）
中國是全球智慧電表覆蓋率最高的地區，已經有超過三億家戶安裝智慧計量表（包括電表、水錶，燃氣表、計量暖氣的熱量表），然後傳輸到採集器，再透過智能網關傳送到資料中心，運作架構與英國的類似。
中國智能電表架構，（圖片來源：作者中國友人提供）
所以，作為電力公司或是電網營運商來說，智慧電表的大規模部署是勢在必行，因為這是大數據的蒐集，沒有這些大數據的支撐，後面的智能電網幾乎無法展開。
然而對於用戶來說，我們能得到的好處卻僅是，智慧電表能為我們提供最即時的電力使用量，而讓我們可能有所警覺該節約用電。但是智能電表本身是不會主動幫我們省錢的。
英國智能電表的資訊流向。（資料來源：SmartGrid.gov）
我們能看得出來，智能電表對於電力的供應者來說是改革必經之路，但是對於電力的消費者來說，誘因似乎並不大。而且國外整理出智慧電表的幾大缺點，甚至有組織（Smart Meter Dangers）為了反對智能電表而專門建構了網站。
第1，網路安全問題。
現在的智慧電表是由安全專家討論設計的，而且電表讀數是透過加密的安全網路傳輸，但是網路攻擊日新月異，這部分的風險值得我們留意。
第2，個人資訊隱私。
我們活在大數據的時代，在便利與個資外流的平衡之間一直是個難解的問題。我們需要去瞭解這些智慧電表收集的資料，會被授權做哪些使用。
如果有不法人士能夠詳細的即時取得你家的用電資訊，那麼哪天你出遠門去旅行時，恐怕就得特別小心了！
第3，無線電波輻射對敏感人群的影響。
即使智能電表的無線輻射大約跟手機發出的輻射等級差不多，而且大部分的智能電表不會像手機一樣，隨時距離我們一公尺以內。只不過還是有研究機構認為會對人體造成一些風險。
第4，用戶在電表使用上不順利。
像是遭遇到智慧電表無法上網，或是智能電表停止運行之類的問題。這些屬於硬體的技術問題，我相信隨著技術的成熟與大規模部署，這些問題都將被克服。
第5，弱勢族群會有能源恐懼。
國外有人提到智慧電表可能會讓人困惑和焦慮，有些靠退休金過活的老人，看到不斷上升的用電數字會感到焦慮，甚至為了省錢而關燈與關掉暖氣。看著即時跳動的電費數字，就像看著手中的錢在流失，無形中增加了低收入弱勢家庭的能源恐懼。
因此，為了加速電網的智慧化，從長遠來看，電力公司應該提供更好的誘因，用創新的電力計價方式，讓用戶更願意使用智能電表，而且樂於配合電力公司做彈性用電調度的人，因為他們能取得更優惠的電費。
英國有一家能源公司Octopus Energy，就是因為配合智能電表推出了彈性電價，而快速吸收用戶，成為英國成長最快的能源供應商。
（圖片來源：octopus.energy網站）
Octopus Energy推出了三種彈性電價方案，其中agile Octopus，Octopus Go方案提供了電力離峰時段的超優惠電價，鼓勵消費者在凌晨0:30到4:30之間為電動車充電。
而ourgoing Octopus顧名思義，則是吸引安裝太陽能板的用戶賣電給他們，進一步成為Octopus Energy的用戶。
這一招大大奏效，用戶能實質從智能電表中，掌握到甚麼時候用電最便宜，進而得到誘因來支持電力公司的調度，也讓Octopu sEnergy成為英國第四大能源供應商，公司估值達到50億美金。
這一講，我們藉由智能電表做為入口，希望能窺見智能電網的世界。
下一講，讓我們來看看其他建構智能電網的基礎。
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