高級電表架構(gòu)：智能電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的先鋒
IEK觀點，在國際能源與氣候議題持續(xù)發(fā)酵下，各國大力推動智能電網(wǎng)建設(shè)，期望能透過實時控制及需求端管理，來促進電力資源最佳化配置與運行，達(dá)到節(jié)能減碳目標(biāo)。而為了達(dá)成此目的，必須仰賴電力信息搜集與分析，因此具備雙向通訊功能的高級電表架構(gòu)(Advanced Metering Infrastructure;AMI)，可使電力系統(tǒng)自動化與信息化深入家庭/建筑物內(nèi)，被視為智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)骨干。
在政策主導(dǎo)下國際AMI市場由歐洲、美國等地區(qū)萌芽，并開始在全球蔓延開來，目前包含日本、韓國、中國大陸、澳洲及紐西蘭等地，均有相關(guān)布建或試點計劃正在進行。
電表市場數(shù)量龐大，若全面換裝智能電表，則市場規(guī)模將相當(dāng)可觀。智能電表安裝數(shù)量自2009年起，開始出現(xiàn)兩位數(shù)的成長，市場研究機構(gòu)ABI預(yù)估2009年智能電表安裝達(dá)7,600萬具，2015年預(yù)計將達(dá)2.12億具。未來五年歐洲與北美仍為主力市場，亞洲在中國大陸帶動下，為成長潛力最大的區(qū)域。
AMI系統(tǒng)架構(gòu)簡介
AMI 系指利用各種通訊方式，將客戶端電表資料傳送回控制中心的技術(shù)，透過雙向通訊達(dá)成各種遠(yuǎn)程資料讀取、提供、設(shè)定及控制等多種功能之系統(tǒng)。AMI除了改善傳統(tǒng)人工抄表不經(jīng)濟、不精確與不實時之缺點外，尚具備多功能，例如：支持各種不同電價費率、提供用戶能源使用信息并引導(dǎo)自發(fā)性節(jié)能、支持傳送信號進行用戶負(fù)載控制，以因應(yīng)電價改變的自動響應(yīng)、支持故障偵測與遠(yuǎn)程開/關(guān)管理、改善負(fù)載預(yù)測、用戶用電品質(zhì)管理等。
(一)AMI為國家、電力業(yè)者與用戶帶來多方面效益
AMI 相較于傳統(tǒng)機械電表，優(yōu)點在于具備雙向通訊功能，因此AMI可連結(jié)用電、發(fā)電甚至是儲電系統(tǒng)等多方信息相互流通，輔助電網(wǎng)朝向電力系統(tǒng)之高速公路發(fā)展，達(dá)到隨上隨下的功能。因此AMI主要優(yōu)點在于促成節(jié)能減碳目標(biāo)實現(xiàn)、改善供電品質(zhì)以及提升經(jīng)濟效率，因此在國家、電業(yè)、用電戶三方面各能提供多方面的效益，如圖一。
圖一 AMI為國家、電力業(yè)者與用戶帶來之效益
在國家面AMI可促成需求面管理，以及再生能源并網(wǎng)，因此有助于國家達(dá)成節(jié)能減碳政策目標(biāo)。而對于電業(yè)而言，AMI 可提供負(fù)載控制通訊功能，快速量測、診斷電力質(zhì)量，來實現(xiàn)電網(wǎng)自愈功能(self-healing)，提升供電品質(zhì);并可透過時間電價機制之搭配，實現(xiàn)尖離峰平滑，以減緩新建電廠的壓力;同時 更容易獲得用戶的用電資料，故可提供更多創(chuàng)新服務(wù)。最后在用戶面，AMI搭配顯示器可使 用電信息透明化，使用電戶能掌握更多信息，進行能源管理;并加強用戶與電力系統(tǒng)之靈活互動，使用電戶可同時扮演發(fā)電者與電力消耗者的角色 (Prosumer = Producer + consumer)，有助于健全電力市場運作。
（二)AMI三個主要次系統(tǒng)
AMI系統(tǒng)主要由智能電表(Smart Meter)、通訊系統(tǒng)與設(shè)備、電表信息管理系統(tǒng)(Meter Database Management system;MDMS)所組成，如圖二所示。
1. 智能電表智能電表指可進行較復(fù)雜電力運算，再加上雙向通訊功能
因此智能電表內(nèi)部主要關(guān)鍵組件依功能可分為通訊模塊與計量模塊兩大部分。智能電表中牽涉計量部分之關(guān)鍵組件有：高精度的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Analog to Digital Converter;ADC)、MCU、高精度比流器(Current Transformer;CT)、實時時鐘(Real Time Clock;RTC)。由于智能電表需執(zhí)行較復(fù)雜且精密的電力運算與量測，因此電力計量芯片的開發(fā)是影響智能電表菜單現(xiàn)之關(guān)鍵，其中MCU更是影響智能電表運作之關(guān)鍵組件。
