未來電力系統轉型趨勢及其趨動因素探討

曾禹傑*主筆

*台灣綜合研究院研一所電業經營組組長

　　根據世界經濟論壇(World Economic Forum)於2017年發表之報告，隨著日新月異資訊科技的發展與創新，電力系統配合此一趨勢而轉型，使過往強調發電端的傳統營運模式轉變為強調電表後端(behind the meter)服務，其中有三大趨動力量之匯集，促使電力系統轉型，包括：電氣(Electrification)、分權化(Decentralization)及數位化(Digitalization)。未來的電力系統態樣將與現況截然不同，未來的電力系統中，傳統集中型電廠與輸配電網僅占一小部分，其餘的則是分散式電源(如太陽光電)、分散式儲能系統、電動車、先進讀表基礎建設(Advanced Meter Infrastructure, AMI)、需求面管理之發展，並且新增通信、大數據分析及資料倉儲中心。在顧客端的改變，顧客將合併使用更多的產品(智慧住宅、電動車、儲能系統)，並且需要更多的即時資訊、自動控制等資訊服務，如圖1所示。

圖1未來電力系統架構與資訊科技應用

資料來源：World Economic Forum (2017) The Future of Electricity New Technologies Transforming the Grid Edge.

　　這三大趨動力量具有相互加強的作用，相輔相成，茲分述如下：

(一)電氣化

因應氣候變遷，各國紛紛推出減碳政策，其中最重要的能源政策即是增加再生能源之發電占比，取代傳統化石能源之使用，而再生能源發電之增加，亦加速原本最終消費的能源轉型，促使化石燃料設備之電氣化，以創造更高的環境效益，最主要的兩大領域為交通運輸與供暖。交通運輸電氣化，包括鐵路電氣化取代柴油列車，最主要的仍是推動電動車(electric vehicle)普及。此外，亦有部分城市推動再生能源儲能供暖系統，以取代傳統之燃氣或燃煤供暖系統。

(二)分權化

由於資通訊技術(Information and Communication Technology, ICT)發展快速，智慧電網(Smart Grid)等基礎建設布建，加上分散型電力資源(Distributed Energy Resources, DERs)，如分散型儲能系統(Distributed Energy Storage System)、分散型發電(Distributed Generation, DG)及需求彈性化(Demand Flexibility)之成本急遽下降，賦予原本僅能單向購買電能的顧客，現在擁有更大參與市場之權力。用戶可透過提升能源效率、安裝太陽能板、分散式儲能裝置、微電網等技術與設備，甚至需求面管理等措施，而能自產自用部分電力，甚至將多餘的電能儲存下來，等到有需要時使用或回售電網，成為產銷者(prosumer)。

(三)數位化

數位化支援前述二項的發展，對於能源生產與消費有更強的控制性。由於智慧電表、物聯網感應器(IoT sensor)、遠端遙控、自動化系統，以及數位化介面，使得生產者與消費者可即時掌控電能供需情況，並且同時最佳化電能之生產與消費。也因為數位化，讓傳統的生產者與消費者有溝通互動的平台，這些大量且即時來自數位設備的資料，開啟了新型態的商業模式。

圖2 電力系統轉型之三大驅動力量

資料來源：World Economic Forum (2017) The Future of Electricity New Technologies Transforming the Grid Edge.

　　上述電力系統發展趨勢二促使傳統電業之發電、配電與用戶間的界線趨於模糊，大幅增加電力系統控制的複雜性。同時，用戶的偏好與期望正朝向低碳、多元選擇、即時互動、高透明度、強調用戶體驗及學習機會等方向轉變，而不再侷限於電力產品本身及較佳的可靠度與安全要求。

　　隨著資訊科技與媒體產業之發展，可以預期用戶將以不同於過往之方式參與市場，電力系統將超越以往僅僅供電的角色，而轉型成一個將分散型電力資源之價值極大化的一個平台。從電業的營收模式(revenue model)將可預見傳統集中型發電端收入占比逐漸縮小，必須從新的配電與零售電力服務獲取收入來彌補。

　　因各別用戶將能自行選擇其所想要的技術連接電網，甚至與分散型或集中型電力資源進行交易，此一重大改變趨勢，將使未來電力系統更為智慧化、分散化，一方面可維持系統可靠與安全，另一方面兼顧環境永續，以及將電網資產有效利用，並開創新服務與商業模式之機會。藉由增加全系統的效率、最適化資本配置，以及為用戶創造全新服務，電力系統新技術將會為產業、用戶及社會創造顯著的經濟與環保價值。