能源資通訊市場與技術趨勢
及應用案例
智慧網通系統研究所
感測網路與能源資通訊技術中心
蔡坤成 協理
Agenda
能源資通訊市場
能源資通訊技術導入用戶端能源管理
應用案例
資策會In-Snergy雲端智慧綠能管理
能源資通訊市場
人均用電量快速增加
Source: 經濟部能源局, 2009
人均用電量自1998年到2008年將成長274%
4
電力生產成本愈來愈高
環保與核安議題，發
電成本持續墊高是無
法改變趨勢，電價長
期只有上漲走勢，沒
有持平空間
CERA’s Power Capital Cost Index (PCCI)
Sources : Energy Information Administration
http://www.eia.doe.gov/emeu/aer/pdf/pages/sec8_47, Edison Electric Institute, CERA
目前發電成本最低之 燃煤發電有碳排放問題，核能
發電有輻射問題，不易增加供給量，無法降低成本
風力發電、太陽能發電、生質燃料、燃料電池，發
電成本為現行2~10倍
2000年至2008年發電成本增加231%
5
提高能源效率減緩需求增加速率
第五能源–提高能源效率
Source: The smart grid in 2010, GTM Research
6
提高能源效率的方法
物理方式：提高設備運轉效率 (例 傳統壓縮機 改
為 變頻壓縮機)
感測技術：
感測人、事、時、地、物，例如人體感測開燈、預約啟
動、冰箱門開啟逾時警示、靠窗位置照明啟閉、微波爐
偵測食品輕重決定火力大小…等等
以點為控制單位
資通訊技術：
量測負載用電量與時間，分析用電行為建立用電模式，
以進行調整與控制設備，提供2D或3D空間管理
根據負載用電模式，建立事件判斷機制，即時反應緊急
或危險事件
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能源用戶分類
低壓電力
電燈用戶
高壓電力
8
用戶分佈參考資訊
售電量
10.06%
10.28% 電費收入
31.22%
電燈
高壓電力
32.94%
56.78%
58.72%
低壓電力
281,980戶
2.31%
23,578戶
0.19%
用戶數
11,920,303戶
97.50%
Source: 台灣電力公司
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智慧電網=電力網路+能源資通訊
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能源資通訊技術
導入用戶端能源管理
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ICT meets Power : a layered view
Service Plane
Billing
e-Commerce
Subscription management and activation
Business processes
Control and Connectivity plane
Energy Plane
Service
Security
OAM functions (Operations,
Administration, and Maintenance)
Protection and restoration
Traffic engineering
Connectivity and routing
Virtualization
Access technologies
Time synchronization
Sensors
Electric storage and interconnection
Transmission and Distribution Power
Systems, etc.
Control
IP Network
Energy
… with some vertical enablers
Security
Data models
資料來源： ETSI/Smart Grids Scoping Meeting – June 14, 2010
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電力公司期望透過Smart Meter與用戶端界接
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用戶端能源管理導入步驟
感測
用電資訊
收集
耗能分析
用電模式
事件判斷
控制
負載分類
回路配置
分散式能源
控制策略
Proof of
Concept
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最適化
智慧設備
需量即時感測、
預測、控制
需量反應機制
分散式能源供量
預測
儲能裝置調度
用戶端能源管理先期作業
同一類負
載配置在
相同電力
迴路
資料來源：CERTS Distributed Energy Resources Group
負載分類
Sensitive
loads (or
Critical
loads)
Adjustable
loads
Schedulable
loads
備用電力
並聯供電
策略
需量反應調
度策略
(Adjustable
and
Schedulable)
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用戶端能源管理技術分級
1
2
3
4
5
6
Standard
Billing
Enhanced
Billing
Estimated
Feedback
Real-time
Feedback
Real-time
Plus
(for example,
monthly, bimonthly)
(for example,
info and
advice,
household
specific or
otherwise)
(for example,
web-based
energy audits
+ billing
analysis, est.
appliance
Daily /
Weekly
Feedback
(for example,
in-home
displays
pricing
signal
capability)
(for example,
HANs,
appliance
disaggregatio
n)
(for example,
based on
consumption
measuremen
t, by mail,
email, selfmeter
reading, etc.)
「Indirect」 Feedback
(Provided after consumption occurs)
disaggregatio
n and/or
control)
「Direct」 Feedback
(Provided Real-time)
Information Availability
Cost to Implement
Low
資料來源： State of the Technology 2009, Electric Power Research Institute
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High
價格誘因將是能源管理的動力
資料來源：
Lawrence Berkeley
National
Laboratory
DR options include Price-based DR (time-varying electricity tariffs)
and Incentive-based DR (programs that pay for load reductions)
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Smart Grid: an Integrated Solution
A vision for the future – a self-balancing network of distributed resources driven
Processors
by communication and intelligence
Execute special
protection schemes
in microseconds
Offices
Houses
Solar Panels
Smart Appliances
These can shut off in response
to frequency fluctuations
Wind
Farm
Generators
Energy from small
generators and solar
panels can reduce
overall demand on
the grid
Sensors
Detected fluctuations and
disturbances can signal
for areas to be isolated
Industrial
Plant
Disturbance in the grid
Demand Management
Use can be shifted to
off-peak times to save
money
Storage
Energy generated at offpeak times could be stored
in batteries for later use
Isolated Microgrid
Central Power Plant
Source: iTeres
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Secure Grid Technologies
Smart Grid
• Advanced Metering Infrastructure
• Substation & Distribution
Automation
• Two-Way Communications and
Control
• Adaptive Relaying
Cyber Security
• Virtual Secure Enclave
• Live Action Network
• Secure Distributed Monitors
• Situational Awareness
Dynamic Control
• Load Control Systems
• Islanding Control System
• Energy Management
System
• Seamless Grid
Synchronization
Demand Side Management
• Energy Efficiency Technologies
• Dynamic Voltage Regulators
• Smart Sockets
• Automated Load Shedding
Renewable Integration
Energy Storage
• Vehicle-to-Grid
• Hydrogen
• Batteries
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• Photovoltaic
• Wind
• Fuel Cells
• Biofuel
應用案例
用戶端能源管理應用
系統端
用戶端
空調回路
WWW
SOAP
SMS、Email
照明回路
Services Center
EnergyML Translator
設備回路
Event Manager
Services Manager
Data/Log Manager
Energy Management Services
用電資訊收集技術
用電行為分析技術
電費預測技術
節能用電建議技術
節能用電規劃與排程技術
Energy Gateway Adaptor
能源管理
回路負載
偵測
契約容量
預測及
優化
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量測與收集個別設
備用電資訊
配合TOU時間電價
機制，尖峰用電時
段進行卸載調控，
避免超約罰款
空調、照明、個人用電 量測
iSocket用電資訊統計
空調用電資訊統計
照明用電資訊統計
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辦公室能源管理應用
資通訊技術 : ZigBee、 RS485
感測技術：溫、溼、照度、 PIR 、用電量
自動控制：照明調光、捲簾、空調、投影機、投影幕
智慧判斷：採光融合、舒適度調控、使用行為監控
遠端主機
TCP/IP
Health
Comfort
Consume
Energy
TH
在地端GW
L
L
CO2
L
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資策會
In-Snergy雲端智慧綠能管理
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In-Snergy雲端智慧綠能管理系統
用戶端
III In-Snergy
In-Snergy雲端平台
網際網路
多元使用裝置
透過「記錄用電」、「行為辨識」、「調控與提示」三步驟，實現當用則
用，不用則停的原則，達到「聰明用電」境界
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需量統計與時間電價
用電行為與分析
In-Snergy雲端智慧綠能管理系統
系統功能
自動即時資料收集能源資訊
多樣化能源使用分析報表
電力與事件異常通知
需量預測與智慧控制服務
行為分析與節能用電建議
優勢
便宜、簡易的能源監控方案
24小時線上即時掌握目前用
電狀況
開放式標準資料通訊介面
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In-Snergy技術核心
Meters & sensors
gather utilization
information
Smart Energy Management
Cloud Processes and
analyzes information
UI for access to information
so as to implement
appliance control
In-Snergy
Alert
Analysis
Environment
status
Relation
Anomaly
detection
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Patterning for
prediction
能源管理軟實力是全球趨勢
有「產業創新奧斯卡獎 (The Oscars of Invention-The
Chicago Tribune)」之稱的R&D 100 Award，資策會以
「In-Snergy (Internet Smart Energy)雲端智慧綠能管
理系統」獲選為2011年全球百大科技獎
雲端智慧綠能管理系統，是透過監控家中電器設備傳
輸至雲端平台的整合應用，以隨時隨地掌握、查閱最
即時的電力使用狀況、甚或可以提醒關閉電源。InSnergy就像中醫把脈，24小時全年無休地診斷、健檢
電力使用狀況，並適時提出警訊
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用戶端能源管理功能比較
III
In-Snergy
Google
Power Meter
Microsoft
Hohm
用電資料收集
平台主要 用電資料收集
功能
用電資訊分析
用電資訊分析
用電建議
用電建議
用電預測與統計
用電警示
遠端用電控制
尖峰用電預測
契約容量最佳化
需量反應
使用者輸入資料
用電診斷
用電評估與建議
服務與通 雙向監測與控制 單向監測
訊模式
無
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節能效益
家庭用戶：
根據實測家庭用戶可減少11.4%~16.4%的用電量；若推廣
全台10%低壓用電戶，以最低節能11.4%，每年可至少可
省電6.703億度 ，相當於4.1座翡翠水庫年發電量。減少碳
排放量約49.47萬公噸，相當於1,342座大安森林公園的年
吸碳量。
連鎖超商：
根據實測每家商店約有7%~12%的節能空間，目前台灣連
鎖超商約9230家，若全面導入以7%最低節能效率推估，
每年可節省1.03億度，約有4億元的節費空間。減少碳排
放量約7.6萬公噸，相當於207座大安森林公園的年吸碳
量。
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未來發展
協助既有硬實力，導入軟實力，建立4S
Software、System、Solution、Service
能源管理
照明管理
再生能源
In-Snergy平台
系統整合
產業
電力設備
產業
能源服務
產業
33
環保
電動車
創新智慧能源管理產業
ICT
產業
綠能設備
產業
敬請指導