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。

電動車發展趨勢與營運模式探討

一. 電動車發展背景
二. 國際間電動車推廣措施與示範
三. 國際電動車技術產業發展趨勢
四. 國內電動車產業現況
五. 國內電動車推廣措施
六. 電動車充電設備營運模式
七. 電動車營運模式探討
八. 都會私人低碳交通運輸新概念
九. 總結



第6屆台灣國際電動車展 (2016 EV Taiwan)

台電公司經營電動車充電站策略研究

在全球暖化與氣候變遷的影響下，溫室氣體減量已成為許多政府的政策重點，世界各國紛紛擬定電動車政策與目標，發展電動車相關產業，希望盡快普及電動車並透過電動車零排放的特性，降低二氧化碳排放，同時減少空氣污染。

在電動車的推廣發展上，除電動車與電池成本、性能等技術面發展課題外，相關充電設施基礎建設與經營模式亦是推廣電動車的必備條件。電動車充電基礎建設所涉及的範圍相當廣泛，包含政策推動、市場需求、法規建立、規格標準、營運模式、充電技術發展、通訊軟體系統、電池回收機制、財務分析、經濟效益評估、衍生服務商機等多面向的議題。台電公司擁有輸電、配電、售電等業務專營權及優質電力技術與設備，在協助有意參與經營電動車充電業者，強化電動車電能補充基礎建設具有不可替代性。本研究分析國外電力公司協助推廣電動車、參與電動車充電站經營之案例，從台電、政府機關、加油站、以及相關企業的角色，研擬完善充電站的解決方案，並提出最適合台電公司的短、中、長期因應策略。

電動車營運模式探討與展望

電動車已全面市場化，然而在推廣上尚存在部分車輛、能源、使用者習慣整合性課題，國際間多以電動車推廣示範方式探索最適電動車營運模式，目前採行模式主要可分為「會員制充電服務」、「會員制電動車租賃」、「車電分離、電池租賃」等。本文藉由分析國內外電動車營運模式案例及電動車輛發展趨勢，探討電動車營運模式與未來展望。

中小型綠能船舶發展趨勢介紹

綠能船舶的發展已有相當長的歷史，早在1838年俄國教授Moritz Jacobi即已開始使用電力驅動槳輪推進船舶。世上最早的電動載客船舶則係於1888年世界博覽會中展示亮相，隨後於1892年舉辦的芝加哥世界博覽會中亦採用55艘11公尺長的電動船作為旅客接駁運輸工具；直至1920年後，電動推進系統的發展開始被重量較輕與可加油的內燃機引擎所取代，至1960年後，電動驅動設備主要發展轉為小型和重量較輕的船外機(Outboard motor)，至今推動功率達到20kW。1982年後因環保意識的興起，電動船的發展再度獲得重視，而脫穎而出的綠能船舶係以高能源效率和低污染的優勢，成為未來船舶發展趨勢之方向。 近年來，隨著政府開放陸客來台觀光，國內日月潭、冬山河、愛河等遊湖已變成重要觀光活動。然而，隨著各種海岸與湖泊的休閒娛樂活動持續發展，大量的水上活動長期造成整體觀光環境的負擔，進而影響當地的生態。據經濟部能源局統計，2010年台灣運輸部門(不含國際航空與國際海運)的二氧化碳排放量為34,912.69千公噸，佔當年度總排放量的13.35%，國內水運排放865.26千公噸，佔當年度總排放量的0.33%。故此，我國政府開始思考海岸與湖泊休閒娛樂對環境的影響，如何有效提升國內水運的能源使用效率，將提供我國政府推動節能減碳之機會。本文將透過中小型綠能船舶發展現況、未來市場潛力及綠能船舶相關法規配套措施等面向，介紹中小型綠能船舶之發展趨勢。

智慧城市之低碳載具與能源系統發展趨勢

根據聯合國對全球都市化的推測，全球都市化人口在1900年約2.2億人(約為總人口數的13%)，1950年後增加至約7.3億人(約為總人口數的29%)，現今約有35億人生活於都市中，都市化人口到2030年預計將成長到50億人(約為總人口數的60%)，2050年將超過60億人以上(約為總人口數的70%)。聯合國人類住宅區計劃署(UN-HABITAT)將人口快速都市化的21世紀稱為「都市化的世紀」。能源供應、交通運輸、郵電通訊、防衛防災安全、供水排水、環保環衛等是組成城市民生基礎建設的六大系統。都市化發展縮短人們居住與日常活動地點間距離，此優勢驅動城市化的成長趨勢，然而過去半個世紀都市化發展過程中，城市人口與城市區面積的高速成長與擴張遠超過城市早期規劃之設計，此為許多城市之民生基礎建設未來發展的主要挑戰。21世紀開始溫室氣體排放所導致地球暖化與及氣候的劇烈變化課題受到前所未有的關注，也因此都市發展規劃與自然環境的永續發展(調和)受到重視。

都市的交通系統在更多固定或流動人口、新興衛星城市發展與大型都市交通建設受環境限制狀況下，引發更多各種類別的個人運輸需求，並伴隨產生交通擁塞與環境課題。城市道路運輸各種內燃機載具之二氧化碳排放約占運輸部門的40%，所產生之其它污染物則占整體運輸部門70%。交通擁塞是在都市中人們群聚地點與往來主要幹道之普遍現象，造成許多延遲、等待與燃料消費等社會成本。城市作為空中航班與旅客長途交通運輸的起點與終點，城市的擁塞對城市間運輸效率也會造成負面影響。在高建築與高人口密度的城市提供數種交通運輸模式時，投入新的大眾或替代的交通運輸方案在土地的取得與大眾接受度上，將是一大挑戰。

智慧城市(Smart City)以和自然環境永續發展(環境調和)為目的，應用智慧電網等最新基礎技術建設低碳與高效率的次世代都市，所對應的社會基礎建設針對電力與水資源開始向交通、物流、公共服務等範圍擴大。在全世界大多數國家都已經設定2025年具挑戰性的溫室氣體減量目標下，未來城市發展需朝向更高自主性方向前進。未來將會有更多的再生能源併入電網，建築物需要盡可能自行產生所需的能源，電力公司將會變成次要電力的來源。相較於較無法被大眾所接受的核能、昂貴的天然氣與導致二氧化碳排放的化石能源，再生能源將成為主要的初級能源來源之一。未來智慧城市中全部建築物將能從風、太陽、地下等周遭環境產生電力，發展成為能源自主建築，這些建築物甚至可以提供周圍的社區電力或運輸載具的動力來源。在後化石能源時代，這樣的轉變將改城市風貌與運行模式。本文首先將說明運輸載具與能源系統發展趨勢，並分析上述城市民生基礎建設對低碳智慧城市之重要性。

電動車成本結構分析及對傳統汽車產業之影響

面對汽車電動化後成本結構之轉變，全球車廠紛紛開始與電池業者進行策略結盟或合資關係，以掌握鋰離子電池之生產技術並降低成本，而隨著電動車產業版圖的重新洗牌，業者能否盡快檢討並展開相關領域的事業，則變得非常重要。雖然電動車的發展，對現有汽車供應鏈造成衝擊，但也提供新興業者切入汽車領域的機會，在商業競爭態勢下，業者應持續引進關鍵核心技術、強化與國外合作，並整合國內資通訊強項，才能有效提升該業的競爭力。

我國智慧電動車產業發展現況

為因應全球節能減碳趨勢並帶動新興產業發展，我國政府積極發展智慧電動車，行政院也於2010年4月正式通過《智慧電動車產業發展策略與行動方案》，預計於未來三年內投入22.77億新台幣，期望國內智慧電動車能成為世界典範，落實台灣建立低碳島之政策目標。智慧電動車是一個兼具高資本投入、高技術密集的整合性產業，從最上游的原料(Raw Materials)、中游的電池芯(Cell)、電池模組(Pack)、電池管理系統(Battery Management System, BMS)、電動馬達(Electric Motors)、控制器(Motor Controllers)、到下游整車組裝與製造(OEM/Vehicle Manufacturers)、汽車電子(GPS/GSM)、以及電力與基礎建設(Power and Infrastructure¬)，需要大量具備電機、資工、化學、以及商業管理等整合性知識的技術與人才，如圖1所示。和傳統車輛不同的是，電池是智慧電動車投入成本比例最高的部分，占整車成本約20-50%；其次是動力系統(含馬達/控制器/變頻裝置)，占整車成本約10-20%。 本文針對我國智慧電動車產業發展現況所作之分析，將特別著重在台灣廠商較積極投入的整車、電池、以及馬達/控制器/變頻裝置等三大產業，最後將總結我國智慧電動車產業現況，作為國內發展智慧電動車產業之參考依據。

國際電動車供應鏈品質管理驗證系統資料分析

電動車所涵蓋的領域廣泛複雜，國際整車廠為解決技術門檻及成本問題，已逐步將關鍵零組件的研發與整合工作，委託給國際零組件廠。而國際零組件廠為了減少生產成本，加上新興市場對電動車的需求日益增加，已開始將部分生產線移往亞洲地區，以尋求高品質、低價格的零組件供應商。然而，目前汽車產業的產品標準及規格仍由國際整車或零組件大廠所制定，因此，台灣零組件業者若企圖趁勢打入國際電動車供應鏈，有必要瞭解國際零組件大廠的驗證規範與相關標準，才有機會於委外體系中取得立足之地。本研究主要針對8個國際零組件大廠品質管理驗證系統資料進行分析，包括Aisin Seiki、Autoliv、Bosch、Cummins、Denso、Siemens、Yazaki、ZF Friedrichshafen AG等零組件供應商的產品驗證程序，輔以國際通行已久的ISO 9000、ISO/TS 16949、ISO 14001說明之，並提供策略建議，作為我國有意進入國際電動車供應鏈的廠商參考之用。

智慧電動車充電站營運財務分析模式

近年來，受全球暖化影響，各國政府積極尋求溫室氣體減量的作法，其中交通部門更是減碳首要目標，故世界各國紛紛擬定電動車發展政策，期望透過電動車零排放的特性，降低二氧化碳排放量。電動車的推廣除車輛技術研發、成本及性能外，設置充足的充電設施為電動車能否被信賴之要素，也因此電動車之推動將同步形成充電設施設置服務及管理市場。電動車充電站的營運模式涉及推廣政策與法規、市場規模、規格標準、經營方式、充電技術、通訊軟體系統、電池回收機制、衍生服務商機等議題。本研究將先針對電動車產業發展現況做一概括性介紹，其次將重點聚焦於充電站設置服務與營運規劃，並模擬一假設情境作更深入之財務分析，期望對充電站之經營有更全面性的了解。

各國電力公司參與電動車充電基礎建設現況介紹

在全球暖化與氣候變遷的影響下，溫室氣體減量已成為許多政府的政策重點，交通部門的二氧化碳排放量一直是全世界想要積極減量的部門，世界各國紛紛擬定電動車政策與目標，發展電動車相關產業，希望盡快普及電動車並透過電動車零排放的特性，降低二氧化碳排放，同時減少空氣污染。在電動車的推廣發展上，除了電動車本身的技術研發、成本、性能等條件是發展的關鍵因素，相關充電設施基礎建設也是推廣電動車的必備條件之一，而建置充電設施所涉及的範圍相當廣泛，包含政策推動、市場需求、法規建立、規格標準、營運模式、充電技術發展、通訊軟體系統、回收機制、衍生服務商機等多面向的議題，在本研究中，將透過目前國外電力公司參與示範運行的情況及遭遇到的課題作為台灣地區未來電動車及相關產業發展的借鏡。

我國智慧電動車標準檢測驗證平台介紹

為配合行政院落實綠色能源新興產業，擴大綠色能源產品應用之發展，建構符合台灣生活需求之綠能智慧環境，推廣智慧電動車正式上路及普及化，並帶動智慧電動車產業升級為目的，經濟部規劃「智慧電動車發展策略與行動方案」，期以台灣設計、台灣製造及自我品牌形象優勢，促進國內綠色能源新興產業之發展，並達成兩岸優勢互補與共同合作以進軍全球市場之目標。為了完善我國智慧電動車標準檢測驗證之環境，經濟部標準檢驗局針對智慧電動車整車及關鍵零組件之檢測驗證標準與能量進行建置，期望協助國內業者儘速切入國際大廠供應鏈，銷拓海外智慧電動車市場。本文將介紹智慧電動車市場、產業、相關標準發展現況、並說明我國智慧電動車標準檢測驗證平台規劃與建置現況。

全球電動車推動現況與發展課題分析

運輸工具的演進是人類社會進步的重要象徵，1880 年內燃機技術的改良與石油產量的增加，催生了今日人們所使用的汽油動力汽車。然而近年來由於中東地區局勢動蕩與新興亞洲國家對能源需求的連年成長，造成全球能源市場的恐慌與石油價格上揚。以2008年的石油價格飆漲為例，該年度能源價格的大幅波動對國內經濟造成相當程度的衝擊，不但造成物價上漲，也造成台灣中油嚴重虧損。這種前所未見的能源價格波動對全球經濟發展與國家能源安全造成重大危害，此外，溫室效應所引發的全球氣候變遷，更是人類亟需面對的問題。我國的交通系統除對汽機車的使用有相當程度之依賴，2009年公路運輸部門消耗汽油、柴油、液化石油氣於12,263千公秉油當量，約佔總進口量的17.15%，排放二氧化碳3,268萬公噸，亦占全國二氧化碳總排放量13.43 %之譜，也因此我國進口石油依存度與原油進口支出佔國內生產毛額(GDP)始終居高不下。

全球汽車市場規模近年來雖因已開發國家經濟成長趨緩未能大幅擴張，然而在中國與印度車輛市場帶動下，未來將有機會持續成長(圖 1)。因此如何採取有效之控制措施，降低運輸部門對石油的依賴度與二氧化碳排放量，達到「脫石油」的目的，成為未來全球公路運輸部門發展的重要課題。而高效率的油電混合車和以電力為主的電動車量，也就成為全球公路運輸系統發展的關注焦點。目前電動車量主要可分為油電混合動車(HEV)、純電動車(EV)、插電式油電混合車(PHEV)等三種。油電混合動車是以傳統汽油內燃機、搭配電動馬達和電池組所建構高效能載具。油電混合動車被視為在電池儲能技術尚未來突破前通往純電動車的過渡技術，因此多數開發油電混合動車的車廠最近也開始開發插電式混合動力車輛。根據日本富士経済、電動車和次世代自動車世界市場予測結果，2009年全球油電混合動車(HEV)、純電動車(EV)、插電式油電混合車(PHEV)約有76.3萬輛、2010年104.4萬輛、2015年511.5萬輛、2020年1,866萬輛。本文將對國內外電動車推廣策略與所面臨之課題進行說明。