我國區域能源整合推動能源轉型策略建議

在國際間積極推行減碳政策下，隨著太陽能、風能等再生能源發電成本下降，全球性的能源轉型正在進行。為擴大再生能源使用，各國期待藉由強化需求面管理、再生能源、儲能、智慧電網應用，建立區域智慧能源管理與供應體系，促進能源轉型所需技術實用性或經濟性，實現能源轉型目標。台灣設定2050年溫室氣體排放量降為2005年排放量50%，推動2025年非核家園，提升綠能發電比例至20%等政策目標，並已於2017年完成「電業法」修正。台灣即將經歷重大的能源與社會轉型工程。台灣各區域能源利用與再生能源有其特色，例如北部為能源需求中心、中部擁有離岸及陸上風力發電資源、南部太陽光電資源充沛、東部則有豐富的地熱、海洋能源。本文將從台灣的能源政策、綠色能源技術產業發展、區域能源特色，說明智慧電網技術及虛擬電廠商業模式驅動台灣智慧能源整合、建構綠色能源供應體系的運作構想。

德國智慧能源整合推進策略介紹

智慧能源計畫能源轉型的數位工程(Smart Energy Showcases-Digital Agenda for the Energy Transition, SINTEG)，為目前德國聯邦政府最具規模的投資專案之一，主要目的為各區域能源系統轉型，此計畫結合智慧電網、資通訊、需量管理等輔助服務提高能源轉型的附加價值，並由消費者與電力市場間互動，尋求新的商業模式。將大量太陽能、風能所生產出的綠色電力，利用儲能設施轉換成安全有效率的基載電力，並提供智慧電網及先進的電網技術連結發電端與消費者間互動關係。SINTEG計劃為德國商業創新數位化工程重要的基石，公部門資金的投入將可帶動3.68億歐元的民間投資，如此將對能源轉型和德國作為新創中心帶來新的動能。

虛擬電廠參與我國電力市場的商業模式介紹

台灣近年來面臨核電廠陸續除役、火力等大型電廠增加困難，輸配電線路與變電站新增或更新不易，且用電需求逐年增加，電力供給調度捉襟見肘。在負載方面，人口密集都會區出現供電擁塞情形，且逐漸增多。我國電業法三讀通過後，明定2025年達成非核家園及節能減碳願景，政府推動能源轉型規劃，積極擴大太陽光電及離岸風電等再生能源利用，但目前尚缺乏協同調度機制，隨著間歇性再生能源占比逐漸提升，將影響我國未來供電可靠度與穩定度，系統輔助服務需求也大幅提升。國際間因應對策為利用智慧電網與智慧城市的資訊整合及傳遞基礎建設，整合各種低碳能源整合發展虛擬電廠。配合電力公司推動的需求側電網調節管理機制，將適用相同類型電價制度、需量反應或分散式發電設備方案下的用戶群，如住宅型、商業型或工業型等用戶整合，以推動用戶側資源與電力系統的協同運作，提高能源使用效率。

台灣基於國家安全及能源問題考量，規劃以輸配電網智慧化、用戶端分散式能源管理系統、自動需量反應系統、用戶端需量交易市場四大要件建構「虛擬電廠解決方案」。配合電業法修正案開放再生能源得銷售予用戶，或售予輸配電業作為輔助服務之用，放寬過去對再生能源售電的限制。透過用戶側虛擬電廠與商業模式的建構，將可配合電力系統調度需求進行電能使用之調整，以紓解電力系統面臨的問題，穩定電力供應與經濟活動之進行。本文蒐集並分析國際間不同電力市場運作方式所對應之虛擬電廠參與電力市場之相關作法，針對國內配電系統面臨課題及電業環境與法規制度提出台灣虛擬電廠參與電力市場可行之商業運作模式。

國內智慧型儲電系統商業應用介紹

台灣設定2050年溫室氣體排放量降為2005年排放量50%，推動2025年非核家園，提升綠能發電比例至20%等政策目標，並已於2017年完成「電業法」修正，帶動電力的多元供給與自由化。然而風力、太陽光電等再生能源間歇性發電的特性成為限制再生能源發展的最大瓶頸，也顯現了發展智慧型儲電系統的重要性，其可透過能源管理系統進行監控管理，並透過儲能系統平滑再生能源的電力輸出及平衡當地的電力需求與供應，維持系統穩定運行。隨著電業法修正草案的通過，開放民間新設綠能發、售電業參與電力市場，也帶動了智慧型儲電系統新的商業發展機會。本文參考國內智慧型儲電系統技術發展現況與未來電業環境及法規條件，提出國內智慧型儲電系統可行之商業模式。

日本電力事業改革後電能轉供制度的設計與運作方式

在台灣電力自由化的發展下，未來用戶自由購電選擇權開放之後，發電業供電給用戶時必須透過輸配電業之輸配電網路來傳送電能，並由電網業者收取轉供費用。由於台灣之電力系統與日本相近，本研究深入了解日本電力事業架構，詳細研究日本開放電能轉供後，其聯網供電費率架構下電網使用成本分攤方式與細則規範。本研究之成果在台灣逐步電力自由化的發展過程中，可提供適合台灣電業環境之電能轉供費率架構及建議作法的基礎，包括電業間電能轉供權責分工、電能轉供費用分攤方式及電網營運下各種成本分攤之歸屬，分攤比例的可能處理原則等。

台灣推動智慧製造作法建議與實踐藍圖初探

智慧製造是以虛實整合及物聯網技術為基礎，建立全連結的智慧製造工業體系，提升製造業附加價值及創新商業模式，為第四次工業革命。全球製造業發展面對市場快速變化、產業版圖重劃、環境與資源有限、人口產值成長趨緩與勞動人力不足等課題，先進國家相繼以智慧製造為主軸推出振興產業策略因應，例如德國「工業4.0」、美國「先進製造夥伴聯盟」、與日本「智慧製造白皮書」等計畫，期望藉由政策與資金挹注帶動國家製造業升級，提升競爭力。

我國為因應潮流，行政院於104年6月召開「生產力4.0科技發展策略會議」，預計於未來九年內投入450億，扶植台灣中堅企業，並於2017年~2020年底啟動第一期計畫，其發展三大科技主軸，分別是智慧機器人、物聯網與巨量資料，期待透過設備自動化、物聯網、巨量資料分析與雲端運算等技術發展智慧製造及智慧工廠生產方式，建構人機協同的智慧工作環境，提升產業生產效能與競爭力。本文將依序分析日、美、德等重要國家智慧製造實際推動案例，歸納分析智慧製造系統結成與運作模式，並針對台灣的製造業發展，提出實踐我國智慧製造的作法與藍圖。



台灣電路板協會自2013年發布產業白皮書以來，智慧自動化一直是PCB產業所關注的焦點，同時行政院自2015年頒布「生產力4.0發展方案」、2017年推動「智慧機械創新產業推動計畫」，電路板協會搭配政策資源，與資訊工業策進會、台灣經濟研究院合作發表「台灣電路板產業智慧製造藍圖」，提供欲發展智慧製造之電路板製造業者參考，2020年9月發布「台灣電路板產業智慧製造導入指引」，依三大構面(智慧製造的範疇與層次、台灣電路板現況及智慧製造推動情形、台灣電路板產業導入智慧製造落實行動)介紹企業該如何持續務實地朝「智慧製造」邁進。(2020/08/28 智慧製造)

台灣電路板產業智慧製造導入指引

智慧電網技術產業發展趨勢

立法院通過溫室氣體減量及管理法，2050年溫室氣體排放量降為2005年排放量50%。政府推動2025年達成非核家園政策目標，綠能發電比例提升至20%。未來台灣將經歷重大的能源與社會轉型工程。台灣各區域能源利用與再生能源特色有其特色例如北部地區尖峰用電仰賴南電北送，為大型能源需求中心以需量管理為核心。中部地區擁有離岸及陸上風力發電資源。南部地區太陽光電設置占全國70%以上，配合儲能系統可整合成為南部虛擬電廠。東部地區則有地熱、海洋能資源豐富。

立法院於2017年通過「電業法」修正案，於電業劃分中新增再生能源發電業及綠能售電業。台灣未來能源轉性工程需以區域能源利用與再生能源特色為主軸，建立各區域所屬能源轉型策略，由地方的需求帶動技術創新並加強地方參與，確保可連結地方特色與願景與地方共榮。可預見未來間歇性再生能源比例增加，需由中央與地方合作推動大型區域能源展示櫥窗，藉由智慧電網及虛擬電廠商業運轉模式驅動區域智慧能源轉型工程，使再生能源可融合傳統能源供應體系運作。



2017/01/24. 資料來源：科技部「鏈結產學媒合平台(I-ACE)」

全球與台灣綠能產業展望

巴黎協議設定將全球均溫增幅控制在攝氏2度以內，以攝氏1.5度為致力達成目標，期望於21世紀下半期達成碳中和。國際能源總署2015年規劃減碳藍圖，建議採取的主要措施包含提升能源效率、投資再生能源。過去10年各種再生能源發展與成長超過預期， 2015年世界能源展望的統計顯示2014年新建電廠中有將近半數為再生能源，全球性的能源轉型正在進行，再生能源在目前已經成為主流能源之一。在各國積極推動減碳政策下，2015年到2040年全球對發電方面投資，將有高達60% 投入再生能源再生能源將有機會成為全球主要電力來源。

立法院通過「電業法」修正案，於電業劃分中新增再生能源發電業及綠能售電業，開放(1)再生能源發電業可將綠能利用雙邊合約將綠能透過直供或輸配電業代輸售予需要綠電的企業；(2) 再生能源發電業透過綠能售電業將綠能售予需要綠電的企業；(3) 再生能源發電業者協助需要綠電的企業採取獨資或共同投資方式設置及維護再生能源發電自用發電設備，透過直供或輸配電業代輸自用等新商業機會。未來國內再生能源發展將朝大型化、多元化、服務業化發展，對於融資方面需求將倍增。建議國內銀行可與開發商合作，先期參與綠能相關示範累積經驗，爭取國內外綠能發展對於金融體系所帶來的新市場機會。

2016 台湾スマートグリッド 技術産業紹介

台湾スマートグリッド産業は第一、第二期エネルギー国家型科学技術計画スマートグリッド主軸計画を推進することで、台湾スマートグリッド産業協会の統計によると、スマートグリッド製品の総販売金額は2009年の21.09億台湾ドルから2014年の169.51億台湾ドルに増え、スマートグリッド製品の販売総額は毎年平均51.71％の成長率で成長を続けている。台湾国内のスマートグリッドの発展は科技部第一、第二期NEP(National Energy Plane)計画に含まれる第一、第二期スマートグリッドスピンドルプロジェクト、並びに経済部の指導の下に、国内産学研機関が各自、設置や実証実験に参加しており、台湾スマートグリッド技術並びにエネルギー産業の発展成果を示しております。上記のスマートグリッド実証実験は以下に分けられます：1. スマートメーター読み取り及びユーザーエネルギー管理システム。2. スマート送配電並びにマイクログリッドシステム。3.仮想発電所(VPP)統合システム。

2016 台湾スマートグリッド 技術産業紹介



2016 台湾スマートグリッド 技術産業紹介 (パンフレット)

2016 The Development of Smart Grid Industry and Technology in Taiwan

Driven by Smart Grid Focus Center of Phase I and II of the National Energy Program (NEP-I,II), TSGIA statistics indicated that total sales of smart grid products grew from NT$2.109 billion in 2009 to NT$16.951 billion in 2014. Total sales of smart grid-related products are growing at a CAGR of 51.72%.

Lead by Smart Grid Focus Center of Phase I and II of the National Energy Program and Ministry of Economic Affairs’ Development of Energy Information and Communication Technology, domestic industry, university and academy have either set or involved in various smart grid demonstration sites in Taiwan and overseas that display the accomplishment and capabilities of smart grid technologies in Taiwan. Aforementioned demonstration sites can be divided into 3 categories which are 1) Smart Metering and User Energy Management System, 2) Smart Transmission and Distribution and Micro Grid System, 3) Virtual Power Plant Integration System.

2016 The Development of Smart Grid Industry and Technology in Taiwan



2016 The Development of Smart Grid Industry and Technology in Taiwan (brochure)

2016台灣智慧電網技術產業介紹

台灣智慧電網產業在第一、二期能源國家型科技計畫智慧電網主軸計畫推動下，根據台灣智慧型電網產業協會統計顯示，我國智慧型電網產品內外銷總銷售金額由2009年之新台幣21.09億元，成長至2014年之新台幣169.51億元，智慧電網相關產品銷售總額每年平均成長率約51.72%，國內外市場之銷售呈現穩定成長趨勢。國內智慧電網發展在科技部能源國家型科技計畫第一、二期智慧電網主軸專案計畫與經濟部能源資通訊技術發展帶動下，國內產學研單位已於國內外建置或參與40處智慧電網示範，展現國內智慧電網技術產業發展成果與能量。前述智慧電網示範場域主要可分為智慧讀表及用戶能源管理系統、智慧輸配電與微電網系統、虛擬電廠整合系統等三大類。

2016台灣智慧電網技術產業介紹



2016台灣智慧電網技術產業介紹 (小手冊)

Study on the Promotion Method of Smart Grid Integration in Smart Cities (SDEWES2016.0047)

This study is aimed to analyze the development trends of the integration of a smart low-carbon city and virtual power plant technology, propose the promotion strategies for smart grid in urban areas, analyze the conditions and opportunities for Taipei City to develop a smart grid, and finally introduce the phase zero smart grid plan for Xinglong Public Housing in Taipei City.

Analysis of Levelized Cost of Kuroshio Energy in Taiwan (SDEWES2016.0024)

Taiwan is surrounded by sea with 1,566 km of coastline. A primary assessment of marine energy that incorporates the energy reserves, derivative economic benefit, cleanness and sustainability, energy stability, and cost competitiveness shows that wave energy, thermoelectric energy, and marine current energy have the greatest potential for development in Taiwan. Among them, the fixed direction of current flow gives it a great deal of potential for power generation, and thus it has started to draw attention in many counties. The Kuroshio off the east coast of Taiwan is part of the global ocean current system. If ocean current power generation technology can be successfully developed, its power generation efficiency would be greater than that of intermittent energy such as solar and wind. Power generation from the Kuroshio can provide the base load electricity in Taiwan, increasing Taiwan’s self-sufficiency rate and safety of energy. However, the initial phase of developing the Kuroshio power generation in Taiwan requires huge capital investment, and issues such as economic benefit and market competitiveness must be considered.

The levelized cost of electricity (LCOE) for natural gas-fired in the main island of Taiwan is about 3.6 NTD/kWh, and the average cost of electricity in Green Island (one of Taiwan's Offshore Islands) is about 13.5 NTD/kWh. In order to let Kuroshio power be competitive in market, this report presents an analysis of the LCOE for the development of Kuroshio power generation under three different scenario in Taiwan, 2MW, 30MW and 110 MW scenario respectively. Based on the scenario analysis of Taiwan's first 30MW Kuroshio power demonstration farm development, the LCOE is around 4.86-11.17 NTD/kWh at a discount rate of 15%, which is still higher than TaiPower's natural gas power generation cost of 3.57 NTD/kWh. In order to increase the industry’s willing to invest in Kuroshio power development, it is necessary to have the support from the government. Taiwan government could formulate marine spatial planning properly, doing preliminary investigation to zone the area suitable for Kuroshio power development, it would reduce more project cost.

The Smart Grid Technology Development Strategy of Taiwan (IEEE Smart Grid Webinar)

The Smart Grid Technology Development Strategy of Taiwan presented by Dr. Yenhaw Chen
Date 2016-08-04

TSGIA Interview at ASUW16 - Taiwan's Smart Grid Evolution

The future of Taiwan’s smart grid Interview with Chen Yenhaw, Deputy Secretary-General, Taiwan Smart Grid Association. By Jasmine Gan. 5 AUG 2019

"Smart grid” has already become old news in Taiwan. Installation of smart meters in residential and industrial systems alike are proceeding at a rapid pace, with 200,000 new smart meters installed every year by Taipower, Taiwan’s monopoly utility provider. By the end of the year, half of the island will be equipped with smart meters: a total of 6 million installations.

“Installation is not so important now,” says Chen Yen-haw, Deputy Secretary-General of the Taiwan Smart Grid Association. Instead, current research in Taiwan on smart grid has moved to focus on commercial application of the technology. With major changes in Taiwan’s energy landscape, including the recent liberalisation of their renewable energy market and President Tsai’s nuclear-free homeland policy, the challenge will be how to best adapt the mature tech for their purposes. According to Chen, Taiwan’s new priorities will be on developing strategies for demand-side management, refining battery storage solutions, and further innovation in business models.

Demand-side management

Widespread adoption of smart grid tech has led to two major changes in Taiwan, says Chen. The first has been the ability to engage in demand-side management, as smart meters and real-time data make it possible to manage energy demand through price signals.

Recently, Taipower introduced tiered pricing, where participating customers can receive discounted tariffs for off-peak use of energy to encourage energy conservation during peak hours. Another innovative demand-side management strategy is to create a “virtual account” for customers, who can join in groups of 10 to work together to lower their aggregate electricity use in peak hours.

Energy shortage has become a major challenge for the island as Taiwan shifts away from nuclear power, and efforts to conserve energy through demand-side management could help mitigate that.

The rise of the prosumer

The second impact of smart grid adoption has been the greater control of customers over their own energy consumption. “Now customers can choose from different suppliers, different tariffs, different pricing,” says Chen. “Since we opened our energy market in renewables, there will be new renewable retailers and developers.”

Residential solar systems are becoming more common, as the widespread installation of smart inverters allow customers to store and manage energy generated from their own solar panels. These prosumers, customers who consume and produce their own electricity, are a growing presence in Taiwan’s energy market, according to Chen. In Taipei City, a virtual power plant system has been developed to allow prosumers to contribute surplus electricity from their home solar system back to the grid.

For Taiwanese communities living in remote islands, the government has subsidised installation of smart micro-grid systems that integrate renewable energy sources. The mix of solar, wind and diesel energy sources ensure a stable electricity supply despite distance from the central grid. On the remote Qimei Island, 43% of the inhabitants’ energy is now supplied by renewable energy through the smart micro-grid. “The micro-grid technology is very mature now,” says Chen.

But is Taiwan close to moving away from fossil fuels entirely? The main driving force of the recent uptake of renewable energy is the dropping cost of wind and solar systems, says Chen. However, the battery storage for renewables needs further refining. “The efficiency of solar increases by 1-2% every year,” explains Chen. “But the battery system is still not mature enough for real commercial application.” There will need to be a breakthrough in storage solutions before renewables can replace fossil fuels in Taiwan.

A future for energy trading

More development on the business side could lead to truly innovative applications of the advanced technology. Chen envisions cooperation between governments, private sector actors and consumers to come up with ways to utilise smart grid solutions.

A recent example is the collaboration between Taiwan Smart Grid Association and Gogoro, an electric scooter manufacturer, to create a smart grid from its scooter battery charging stations. With charging stations every 1.3km in Taipei, the company provides electricity to the grid when the solar-powered stations are not being used to charge batteries. “Five years ago, the scooter manufacturers came to my office and told me they were building a massive battery system,” Chen recounts. “I told them from the power system’s perspective, we will have the need.”

The cooperation need not be managed by the government. “I’m not really a guy who is familiar with scooters,” says Chen. “But we worked together. It was a bottom-up, multi-disciplinary process.”

Chen envisions that in the future, similar models for energy trading across private power sources and public power plants will be possible through a common platform for the whole country. “A platform like this could be the future for the whole power system,” says Chen.

This kind of multi-industry, multi-actor conversation is already beginning to happen. Taiwan’s adoption of smart grid has opened up new doors for further innovation.

台灣大規模布建太陽光電之挑戰-以虛擬電廠模式提升再生能源利用作法

因應未來非核家園與溫室氣體減量目標，新政府能源政策將擴大太陽光電及離岸風電等再生能源利用，並加速智慧電網與電表佈建。2025年前推廣太陽光電20GW(屋頂3GW / 地面型 17GW)、風力發電4.2GW(陸上1.2GW、離岸3GW)，屆時再生能源將佔總發電容量的53.1%，總發電量的18.5%。800萬民生用戶建置智慧電表連結智慧電網。大規模推廣太陽光電主要限制在可使用面積或可裝置建築數量，台灣地狹人稠，如何持續提供可設置太陽光電板所需面積，為大規模推廣太陽光電最重要挑戰。參考先進國家再生能源推廣經驗，隨著太陽能發電與風力發電等裝置容量增加，電網對間歇性發電的可接納容量也將使再生能源的擴大利用產生限制。隨著再生能源與儲能成本下降，用戶自發自用意願上升，如何利用智慧電網建立商業模式及配套制度，擴大需量管理、分散式電源、儲能整合系統進入電力市場，為再生能源納入台灣能源供應體系急需發展方向。

台灣發展黑潮發電之均化成本分析

台灣四面環海，以能源蘊藏量、衍生性經濟效益、潔淨永續、能源穩定性以及成本競爭性對海洋能源進行初步評估，則波浪、溫差與洋流能最具有發展性。其中，洋流的流向固定，發電潛能大，在許多國家開始受到關注。台灣東部海域的黑潮即為全球洋流系統的一環，若能成功開發洋流發電技術，則發電效益較太陽能、風力等間歇性能源佳的黑潮發電將有望成為我國基載電力，提升能源自給率及安全性。然而台灣開發黑潮發電前期需投入龐大資金，需要考慮經濟效益以及市場競爭力，故本研究將分析台灣發展黑潮發電之均化成本以及各成本區塊之比例，以探討成本下降之可能性。

國際海流發電產業發展現況

目前國際上已有多國投入海流發電相關計畫，許多廠商也開始研發設計海流發電機及相關設備，國內亦有廠商投入此一行列。台灣沿岸的黑潮屬於溫鹽環流，為具有環境優勢的潔淨能源，且因不需要燃料供應，是國內少數具規模的自主能源，且黑潮有穩定、高容量因子的特性，用以發電具備作為基載電力的條件。有鑑於此，本文針對全球海流發電產業技術推動現況進行探討，提供我國相關產業發展之參考。

Smart Grid Technology Development Strategy of Taiwan

Taiwan's power system is a large, centralized system with its main sources of power comprising thermal and nuclear (accounting for 94 percent of total generating capacity), and a few hydro and renewable energy sources (RER) (accounting for 4.5 percent of total generating capacity). The system is characterized by large generator units and concentrated loading. Due to the long distances between the power plants and users, all electricity generated is transmitted over power lines and passed through substations before being supplied to users resulting in certain amounts of energy loss (line loss was approximately 4.59 percent in 2013).



Smart Grid Technology Development Strategy of Taiwan

智慧城市整合智慧電網推動模式研究

低碳智慧城市是以低碳經濟為發展模式及方向、酌以低碳生活為理念，進行城市各項基礎建設的規劃、設計、建設與營運，整合電力、瓦斯等能源和交通、物流與公共服務達成效率化、障礙排除和節省能源的複合式服務，提升市民生活與經濟福利，邁向永續發展的低碳社會。智慧電網是未來智慧城市資訊網絡中最重要的資訊整合與傳遞基礎建設，利用各種低碳能源整合發展虛擬電廠，將可提供動力維持城市創新與活力，建構高品質的生活環境。

台灣未來能源需求將持續成長，隨著產業朝向高值化，民眾生活水準提升，電力占總能源需求比例逐年增加，電力對於經濟發展與社會安定的重要性，將持續上升。都會區負載集中、電力需求急速成長，然而配電及變電設施因路權和居民的反對而無法擴建，產生即使有發電容量也無法傳送電力的區域限電問題，造成地區性供電瓶頸。本文將分析智慧低碳城市與虛擬電廠技術整合發展趨勢，提出都會區智慧電網推動策略，並以台北市為例，分析台北市推動智慧電網的條件與機會，最後並介紹台北市興隆公共住宅智慧電網第零期計畫。