智慧能源管理系統概述 財團法人資訊工業策進會 報告人：羅祐琮 98 年 11 月 26 日 1

Outline 能源趨勢與全球產業應用現況 全球矚目新熱點 - Clean Tech 政府相關政策 綠色產業背景說明 國內相關廠商產業鏈 問題與需求 發展定位及願景 範例架構 發展目標與技術願景 未來三年之發展藍圖 實施策略

數位生活發展趨勢：能源 近數十年來，全球黯化效應已被證實存在，肇因於人為懸浮微粒污染所致，全球黯化效應減緩地球溫昇，使溫室效應對地球之影響程度被嚴重低估，未來全球能源科技以減少溫室效應氣體產生量為趨勢，我們分為開源與節流雙主軸發展技術，以歐盟3 Liters-Houses為目標 (每平方公尺每年耗能少於3Liters石油，約等於30kW/Hr能量)。 開源：目前主流石化能源外，包含太陽能、風力…等綠色能源科技持續研發中，不同能源有其外在環境局限性，無法穩定供給，如何混合運用不同能源，並將其與居住空間建材整合，提供互補且穩定之能源供給，所需相關應用技術尚未成熟，是未來居住空間開源科技發展技術趨勢。 節流：空調與照明是居住空間兩大耗能設備，減少熱源進入建物、導入自然光進入指定室內、資源回收再生與提高耗電設備使用效率，將是居住空間節流科技技術趨勢。

全球產業與應用趨勢

全球矚目新熱點 - Clean Tech Clean Tech 八大領域發展重點 生質能與生質材料 太陽能 風力發電 潔淨飲水(用水淨化) (丹麥德國的風力發電占15%) 生質能與生質材料 (年產一億加崙的生質柴油廠) (六吋矽晶太陽能電池) 綠色建築 (節能節水) 潔淨車輛(節能化單人化) 智慧電網 Grid (線上即時電費帳單) 行動能源(3C ,汽車…) 潔淨飲水(用水淨化) Source: 拓墣產業研究所，2007/11

政府相關政策 政府四大新興產業： 無線寬頻、數位生活、 健康照護及綠色產業。 綠色產業則確定積極發展再生能源、太陽光電、風力發電、清潔生產及節能產業等綠色能源。

綠色產業背景說明 依京都議定書之決議，2012年前，主要工業發達國家溫室氣體排放量要在1990年的基礎上平均減少5.2％。風力發電是屬綠色電力(Green Power)，每發1度電約較傳統能源減少1kg CO2及少量Nox， SO2等污染物排放，有助於二氧化碳的減量，且是永續的千年能源。 經濟部「綠色能源產業發展計畫」，選定太陽光電、太陽能熱水系統、風力發電、生質柴油、氫能及燃料電池、LED照明、冷凍空調、混合動力車輛等八大產業為重點輔導對象。並擬利用貨物稅減徵、經費補貼及行政主導等政策工具引導業界大力投資。

國內相關廠商產業鏈

問題與需求分析 再生能源是政府重視發展的產業，然而目前卻面臨普及率不高的窘境，可從技術面與非技術面探討： 技術面議題： 非技術面議題： 相容性造成維護困難 各家業者的操作系統沒有整合 能源轉換器的監控協定沒有統一標準 設備的狀態資訊傳輸介面不一致 用電分析資訊不足而形成浪費，需要有效的負載監控與管理策略 缺乏完整的自動檢測服務 非技術面議題： 政策性支持還不足 發電量與天候因素 昂貴的裝設費用 用戶缺乏即時診斷故障與維修的服務

發展定位及願景 運用風力發電及太陽能發電，結合電力電子、嵌入式系統平台與無線感測器網路，建構一個能源管理系統平台。

發展之定位及願景 未來皆可經由該平台提供系統 最大功率追蹤功能 蓄電池充放電策略管理與監控 高效率直流/交流電力轉換器 並聯技術與整合應用 電力負載預測分析進行未來電燈用電、電力用電、尖峰負載及區域負載推估。 自動省能及節電回路規劃(負載分配) 。 特殊及不斷電回路規劃。 省能及節電的資訊，讓用電者即時得知電力使用狀況，輕易來監控設備及家電，並可進行遠端及自動化、智慧化之監控。 搭配具發電量監控、賣電計算、買電計算、減低排放量計算等多功能軟體與資訊顯示。 可支援家庭無線網路或連接個人電腦保存與管理電力Data。 可鼓勵家庭成員時時關心省能狀況，並把節電當作一種生活樂趣，

範例架構 風光互補系統 節能系統 ATS控制系統 1.最大功率追蹤 2.併網控制技術 1.無線環境感測網路建置 2.電力負載預測分析 “無線風光” 能源管理系統平台 節能系統 1.無線環境感測網路建置 2.電力負載預測分析 3.自動省能及節電回路規劃 ATS控制系統 (3人) 1.電燈用電、電力用電控制 2. 尖峰負載及區域負載控制 (Automatic Transfer Switch ) 12

預期成功案例應用情境 前端自我檢測 與分析 Internet遠端診斷 GSM/GPRS即時通報 直流接線箱 (DC Tunction Box) 直/流轉換器 (INVERTER) 交流配電箱 (AC Panel) 太陽光電能組列 (RS485/RS232) 訊號轉換器 七段LED/字幕機 溫度計/日照計 直流接線箱 (DC Tunction Box) 直/流轉換器 (INVERTER) 交流配電箱 (AC Panel) 太陽光電能組列 (RS485/RS232) 訊號轉換器 七段LED/字幕機 溫度計/日照計 前端自我檢測 與分析 Internet遠端診斷 GSM/GPRS即時通報

發展目標 蓄電設備 台電公司 直流/交流轉換 太陽能發電 用戶負載 電力配置系統 多元能源切換系統 前端檢測與分析系統 遠端智能診斷服務系統 網路通訊 遠端系統監控與即時診斷 遠端智能診斷服務系統 前端自我檢測與分析 多元電能轉換管理

發展技術 應用範圍 關鍵技術開發 應用系統發展 國內外技術評比benchmark 開發太陽能發電系統的整合型診斷服務技術，提供系統廠商在佈建完成後，維護上的便利性，以及維修處理時的快速故障排除服務，維持發電系統的高效率運作。 關鍵技術開發 遠端系統監控與即時診斷技術 前端自我檢測與分析技術 多元電能轉換管理技術 應用系統發展 節能省電策略模擬與使用意向評估 能源管理系統整合式檢測維護 國內外技術評比benchmark 縮短太陽能設備維修週期由七天降至為兩天以內，大幅降低CO2排放量。 國內外太陽能設備廠商皆提供自行開發的監控與轉換介面，且通訊協定發展並無統一標準。 22

智慧外層節能資訊融合控制平台(1/2) 聲 應 用 光 範 圍 智慧外層 熱 可控元件 前瞻技術加值 資訊融合技術 智慧外層技術 複合式環境感測與調控技術 聲 節能型設備協調運作控制技術 應 用 範 圍 外牆感測與控制技術 光 智慧外層 省電節能控制 熱 資訊融合分析 智慧外層管理 可控元件 智慧建材研發 前瞻技術加值 資訊融合技術 智慧外層技術 PMV控制技術 智慧外層節能資訊融合控制平台 解決方案提供

智慧外層節能資訊融合控制平台(2/2) 應用範圍 關鍵技術開發 預期達成指標 結合無線感測網路技術，以及智慧外層元件，維持空間內熱舒適品質，將運用於生活空間中，發展智慧建築空間應用 關鍵技術開發 協調控制智慧外牆與空調設備 熱環境因子融合與外層設備控制技術 研發PMV/PPD感測與控制學習技術，達成空間功能與使用時段差異化之熱舒適度(PMV/PPD)品質控制 研發熱環境因子融合、自然調節與機電設備控制最佳化技術 遮陽係數值最佳化技術 應用溫度、溼度、照度、CO2偵測元件，精算達到舒適又節能的遮陽係數 以最佳化遮陽係數控制牆面元件減少太陽輻射熱 牆面元件：可動式百葉板、可動式遮陽板 預期達成指標 品質改善 改善PMV熱舒適度指標穩定度 10% 降低PPD熱舒適度不滿意百分率 5% 節省效益 空調能源耗用 25% (台灣夏季北部西向外牆) ENVLOAD- PACS 降低25% (ENVLOAD降低23%，PACS降低2%) 附註：ENVLOAD 與 PACS 兩 指 標 是 規 範 「 建 築 外 殼 節 能 設 計 」 與 「 空 調 系 統 耗 能 效 率 設 計 」 的 指 標 系 統 。

未來三年之發展藍圖 能源管理系統平台 風光互補系統 節能系統 ATS控制系統 第一年 最大功率追蹤 無線環境感測網路建置 第二年 併網控制技術 電力負載預測分析 電燈用電、電力用電控制 第三年 自動省能及節電回路規劃 尖峰負載及區域負載控制

實施策略

實施策略

實施策略

實施策略

實施策略 無線感測網路建置: 電力負載預測分析: 建立基礎的無線網路環境架構，根據不同建築環境，評估佈建所需要的節點數，以及節點類型。 以 ZigBee 無線感測網路為標準當作主要佈建的技術，ZigBee 具有自動形成網路的特性，可免去複雜的網路設定，此外，ZigBee 針對感測裝置的應用，提供了 Coordinator/Router/End Device 三種類型的選擇，針對不同情境，可以開發適合的節點設備。 電力負載預測分析: 根據各區域的用電發展狀況設立電力負載預測模式，用以推估各區域以及未來電力需求之情形，並可供電力輸、配線路等及決策單位未來迴路分配之參考。

實施策略 自動省能及節電回路規劃 ATS控制系統 (Automatic Transfer Switch )

簡報完畢 敬請指教