智慧微電網的佈建與優勢

— 智能事業群 益鼎 資深工程師 陳芃暉

隨溫室效應及氣候變遷成為全球性議題，而對電力的需求仍有增無減，具高可靠度、高品質、高效率及低碳的電力，已成為未來電網的主流方向；結合技術的迅速發展，各國亦積極應用智慧科技，投入智慧電網的佈建。

智慧電網為運用資訊、通訊以及自動化科技等技術，讓電網的供電與用電數位化、可視化，並對電力資訊加以整合分析，以達到電力資源的最佳配置；若要確保電網供電安全可靠，必須要更智慧化、即時調節與更精準預測並掌握負載，因此發展智慧電網已成為國際趨勢。

因應台灣2050淨零排放路徑及策略總說明，台灣智慧電網以開發多元能源，以及整合分散式電網為佈建策略。本文將逐一探討由分散式電力到能源轉型，以及建置智慧微電網等議題，可做為後續相關工程設計參考。

分散式電力供應
調配發電量，達成系統穩定

隨國際各國均開始降低化石燃料與核能使用比例，並擴大再生能源的開發；而天然災害導致停電事件頻傳，也讓集中式電網的可靠度受到考驗，分散式的電網架構已然為目前電力系統的趨勢。相較於集中式電網，微電網具有降低輸配電力損失、設置門檻低、增加區域供電穩定、快速調節尖峰用電等優勢。

台灣電力發展最早期（民國42年以前）以水力發電為始，後發展火力發電、再到核能發電，現已發展成為能源多元化之分散式電網；然而，火力發電仍佔總電量之大宗，然在國際減碳能源政策下，也帶動新型能源方案的推動。

目前台灣新型能源方案的開發，主要為太陽光電、風電等設置，並積極評估地熱、海洋能等前瞻應用技術，也有進口碳中和天然氣，以及燃氣發電加氫混燒等技術，逐步進行能源系統淨零轉型，打造零碳電力系統。以台電電網來看，建立分散式電網，能源轉型也是主要的計畫內容。

能源轉型
打造零碳電力系統，提升能源系統韌性，開創綠色成長

目前台電供電系統中，藉由中大型核能、水力、火力發電廠產生電力後，需由變壓器升壓至345kV（仟伏特）的超高壓，再利用輸電線路輸送電力，然後透過超高壓變電所、一次變電所等變電所分別降壓為161kV、69kV後，提供科學園區、工業區、高鐵和捷運等大型用戶用電；並透過配電變電所、二次變電所及配電系統再降壓，分別提供一般用戶或民生用電。假若電廠發電或輸電線或變電所所提供之供、輸電能力不足時，都會影響供電。

台灣能源轉型計畫，計畫是以打造零碳能源系統、提升能源系統韌性、開創綠色成長作為目標與方向：

一、打造零碳電力系統

目前台灣的電力極大仰仗火力發電的供應，而火力發電的缺點為產生大量的碳排與空汙，因此能源系統將過往傳統電網之集中式發電轉型為分散式、混合式電網，具體的方向為擴大成熟再生能源（太陽光電與風電）的佈建，搭配前瞻的地熱海洋能、導入天然氣與氫氨混燒技術以讓火力發電低碳化，以及產業運輸的能源以氫氨、生質燃料做為供應，藉此讓台灣能源系統向零碳化邁進。

二、提升能源系統韌性

台灣現有電網的架構韌性不足，以致遭遇部分變數後需要人力搶修；為提升韌性，目前以擴大再生能源饋網容量及強化電網應變能力與系統整合為主；未來，則透過電網數位化的推動，以及資通訊與物聯網技術強化資源整合，例如儲能資源、微電網整合發電端，進一步提升電網韌性。

三、開創綠色成長

各國近年皆投入大量資源發展去碳能源關鍵技術，其成果將影響國家競爭力，台灣亦整合資源預算投入優勢技術研發、扶植國產組件打造綠能產業生態，並以建立國際夥伴關係促進技術合作為目標；未來國營事業也將帶頭投入能源系統淨零轉型投資，政府也將提供獎勵補助與租稅優惠，各大企業也紛紛投入能源轉型發展與應用。

智慧微電網
不僅可在緊急情況為電網提供支援，還可降低成本

除了上述發展方向，微電網（Micro Grid）概念的應用也已成為分散式電網中重要的一環。微電網是具有控制能力的在地能源系統，可以與傳統電網斷連並自主運作，做為與中央電網連結或者獨立運行的單位，規模可從小型電力公司直到住宅，一旦中央電網供應不足，微電網則可獨立運作甚至有餘力反向提供電力，並具有建置門檻低，發電效率高等特點，全球先進國家均有微電網的發展策略與計劃。

總和以上敘述，相較於集中式電網，微電網-區域能源具有以下的優勢：

一、整體效率高

微電網於在地發電使用，可降低輸配電之損失，集中電網的整體效率約為30%~40%，微電網的整體效率可以達80%~90%。

二、設置門檻低

微電網不需要國家及政策規劃，所以相較起來設置地點易尋、建置時間短、建置成本也相對較低。

三、增強區域電網供電穩定及可靠度

電網如有停電、斷電等情形，區域能源有備用電源可供使用。

此類的微電網應用，隨著政府政策的推動將有越來越多場域加入，例如：離島型微電網的架設可供應該區電力自給自足；又如，科學園區的微電網可提高電力的可靠度與品質。在未來能源轉型、微電網、新型能源諸多議題的發展下，台灣將會有更加穩定的供電環境。

此外，微電網的建置，除了在緊急情況下為電網提供支援，還可以在相對於傳統電網來說太小、或不可靠的當地資源下，以更少的成本進行連接，讓能源消費者以滿足其需求和優先順序的最佳方式使用能源。藉由微電網的應用，也能協助社區在能源方面更加自給自足，在特定情況下，更可達到更環保的效果。

結語

在全球減碳趨勢下，微電網的需求正在起飛，尤其以開發中國家為未來成長潛力最大的市場；在台灣，政府亦制定「2050淨零排放路徑及策略」等相關能源政策，發展多元能源、利用分散式微電網設計穩定電網品質，相關產業亦陸續發展智慧配電、儲能系統、先進輸電等相關技術。

CTCI中鼎集團致力以「綠色工程」推動全球永續，在過去的專案執行上，大多以導入能源管理應用等綠色技術，著重省能的作為為主，近期也開始思考規劃備用電力以及除碳等規劃，而智慧微電網設計的導入，在未來相關資通訊設備的整合技術逐漸成熟後，將成為未來的主流趨勢之一。以近期執行的中鼎集團第二總部大樓為例，本大樓基礎佈線建設就以台電雙饋線供電、發電機100%備載容量維持大樓全功能運作，並加上智慧節能、屋頂太陽能設計使本大樓成為小型微電網應用區域，若發生停電時可立即切換由發電機供應電力；此外，屋頂太陽能發電，則由台電躉購，也是社區型微電網的應用案例。

展望未來，中鼎集團自許為「地球永續的把關者」，將繼續專注智慧微電網領域的趨勢與發展，不斷創新工程服務內容，積極為節能減碳做出具體貢獻，朝「最值得信賴的全球工程服務團隊」願景大步邁進！