AMI讓電表變聰明了？

讀者是否常收到電費帳單時常質疑電費金額的正確性? 的確，台電今年發生烏龍帳單的新聞時有所聞，若民眾沒有核對帳單的習慣，一旦帳單有爭議，往往可能會讓民眾吃了悶虧，求償無門。

電表，雖然是每個家庭用來計算電力耗用的標準量測設備，但是相信一般人對它的印象大多停留在只是一個不停轉動的圓盤與不斷累積的數字的機器；事實上，在現在的使用情境中，只有在看到電費帳單上的台電抄表度數時，才能瞭解電表計費與日常生活的連結。若是民眾想要知道「我現在總共用了多少電?」、「我跟上個月比起來總共省下多少電費?」相關問題的解答，就不能不知道智慧電表與傳統電表有何不同、智慧電表具有什麼樣的創新功能，同時又可解決哪些能源問題，未來又將可能為我們的用電習慣造成多大的改變。

在了解智慧電表帶來的影響之前，不得不先了解智慧電網一詞。所謂智慧電網，包含發電、輸配電及用戶端裝設量測監控設備及系統，而在用戶端所裝設的智慧電表即為智慧電網的一環。智慧電網最大的效益，在於透過自動化與資訊化的方式，隨時監控、操作電網的運作，可以整體管控用電量，進而透過即時資訊的傳遞，讓用電戶減少用電量，達到節能減碳的目標。根據Morgan Stanley的預估，2010年全球智慧電網市場規模將達200億元，預測至2030年將可成長至1,000億美元以上。而由於整個智慧電網牽涉的範圍相當廣，因此各國在執行上往往先從與用戶相關的智慧電表基礎建設（AMI）開始，也讓智慧電表成為近年來的熱門話題。

所謂智慧電表，簡單來說就是賦予傳統電表即時通訊功能，但是智慧電表的應用重點在於大幅改變用戶用電的行為。對電力公司而言，採用智慧電表直接好處在於可省去人工抄表的成本，並透過即時用電數據進行供電、配電方面的管控，減少斷電意外發生。對一般消費者而言，智慧電表可以讓民眾即時掌握用電資訊，瞭解家中的用電狀況，一旦發現用電量超出預期，可馬上關掉部分電器，透過耗電量的變化與用電的效率的調整，進而鼓勵民眾「主動」節能。透過智慧電表取代人工抄表，可每15分鐘記錄一次用電資訊，除了可提供消費者更精確的用電資訊外，也可協助電力公司用電負載更為穩定，相對也能減少發電廠的待機容量及燃料成本，並可作為長期負載預測、施行時間電價（Time of Use, TOU）等依據。

《圖一　AMI設備與通訊組成》 資料來源：資策會

所謂AMI系統是一套以能源資通訊技術為基礎之感測、資訊收集、控制、管理之大型系統，是由智慧電表、讀表界面單元（Meter Interface Unit；MIU）、電表資料集中器（Concentrator）、用戶需求端節能裝置及公用事業端讀表管理中心所組成。由下圖可知，智慧電表是AMI系統除了通訊之外一重要核心，相較傳統機械式電表，智慧電表重要特性在於：

具有時間元素，可實施時間電價

以我國為例，傳統低壓用戶機械式電表因不具時間元素，只能累計瓦時用量，全年只分一般用電與夏季用電，採用每兩個月人工抄表一次進行計費。對智慧電表而言，時間電價是基本功能，以台電公司現有時間電價計費模式，採每十五分鐘一筆計費區段，一天有九十六筆計費區段，如果採用類似美國動態電價機制時，對尖峰負載抑制及負載時間轉移效果會十分顯著，只是我國電價需經審查機制才能變更，只要AMI基礎設施完備時，隨時都能實施。

雙向計費

智慧電表另一選擇性功能是雙向計費，典型用戶是向電力公司買電來使用，只需單向計費電表足敷使用，未來用戶自備微電網發電設備（如太陽能、風力、生質能源）時，若有多餘電力時，可反向賣電給電力公司，具雙向計費功能智慧電表可記錄用戶使用多少電力公司電能，回賣給電力公司多少電能，此機制可在未來推動綠色能源時發揮效益。

遠端操作

智慧電表具有遠端遙控開關功能，此功能可由電力公司管理中心執行停復電操作，國外有兩種常見應用，配合帳務系統提供快速復電，或住戶出遠門無法確定電器是否已全部關閉，請電力公司遠端斷電確保居家安全，其他如超載用電、異常用電模式，有安全疑慮時均可啟動安全保護模式，遠端操作是以安全為前提之新功能。

台灣智慧電表基礎建設推動現況

根據經濟部能源局的評估，藉由建構智慧電表基礎建設的推動，可抑低尖峰負載65.2萬瓩，節約電力97.5億度，同時降低二氧化碳排放439萬噸，對於國家、電業、民眾與產業界具有相當高的成本效益。因此，我國的AMI推動，在經濟部能源局與台電公司的主導之下，分成11,000V以上高壓AMI（高壓電力用戶）及一般家庭之低壓AMI（含低壓電力及電燈用戶）兩大階段來分頭進行。根據台電公司2008年的統計，我國的高壓電力用戶目前約為2萬3000戶，但所佔的用電比例高達59%，電費收入約57%；低壓用戶總數為1200萬左右，用電量為佔41%左右，電費收入約43%，如圖二所示。

《圖二　台電高壓/低壓用戶數量、售電量與電費收入組成》 資料來源：台電公司，2008年

另外在用戶分佈型態方面，高壓與特高壓用戶較不集中，除工業區、科學園區等特定功能區域呈現較高集中度外，其他分散在不同區段，都會區、郊區都有；而低壓與表燈用戶大都較為集中在都會區，以集合住宅而言少則數十戶，多則數百上千戶。因台電評估AMI的建置於高壓用戶的效益較明顯，故於96年開始進行台電高壓AMI的建置規劃，並於97年發包高壓AMI系統，由大同公司得標，於98年1月完成系統功能項目的驗收工作，後續高壓用戶使用的三相電表採購，則是在98年9月完成三相電表採購規劃及測試項目的規範公告，並於99年1月完成第一批700具智慧電表的採購。預計於99年底前完成高壓1200個用戶的智慧電表換裝，並於101年完成全台2萬3000高壓用戶的全面換裝。

台電已將高壓用戶的控制中心設置於台中區處，台電自動讀表系統計量課林蒼喬課長表示，目前將先完成智慧電表的佈建，而控制中心軟硬體設備的採購將在下一階段再著手進行。另外，因考量高壓用戶分散，如要導入以電表資料集中器來連接智慧電表之架構，因表與表距離遙遠，本地網路佈建困難，基於此原因改採讀表界面單元（MIU）架構，每具電表搭配一具MIU，MIU經由GPRS網路連回公用事業端讀表管理中心。此架構下表與表之間不需佈線或架設低功率無線網路，只要能接收到GPRS訊號就能傳輸，只是此架構需支付電信公司通訊費用，根據台電的預估，高壓AMI的建置費用約為16.9億元，而GPRS通訊費用每年將高達7000萬元，但與本地網路佈建維護成本及每一具高壓電表之電費收入相較下，通訊費用應是可接受的成本。

低壓AMI系統因用戶數多，且每具電表平均電費收入只有數百元，如採用高壓AMI架構，通訊費用佔電費收入比重過高，將造成低壓AMI系統無法營運，從國外建置經驗來看，從電表端至電表資料集中器間之通訊多採用LAN端通訊技術，尤其以IEEE 802.15.4/ZigBee無線感測技術為應用焦點，此技術以西方國家對其關注度更高，德州儀器在2009年就宣布已有公用事業業者採用其ZigBee解決方案進行AMI建置。依照ZigBee Alliance的統計資料，截至2009年底，ZigBee Alliance的會員在全世界約有超過新台幣5億元以上的智慧讀表應用在建置中。

感測網路具有低耗能、低成本、免通訊費之優勢，但也有運算能力有限、資料傳輸頻寬較窄、傳輸距離短、配套支援工具不足等劣勢，全球廠商正火熱投入研發資源，針對目標國家或地區，依據當地環境建構最適合AMI通訊方案，這也是目前低壓AMI系統困境，當低壓AMI系統在某一國家適用良好，移至另一國家卻不適用，不是廠商技術能力不足，而是架構不適用。

因此經濟部能源局在98年起開始著手進行我國低壓AMI感測網路通訊實測研究，因考量我國建築環境特性，若以國外使用狀況直接移植到國內，未能真正符合國內所需，故透過第一階段小規模示範與測試系統的建立，以ZigBee通訊技術及電力線通訊技術（Power Line Communication；PLC）兩種感測網路進行AMI讀表網路通訊測試與評估報告，探討國內在推行一般低壓住宅用戶AMI系統建置時所需面臨的問題，瞭解我國推動AMI建置時所需考慮的通訊、電表及開放性等相關問題，可作為未來實際擴大佈建推動時的執行方案及系統架構設計重要的參考依據。

結語

隨著能源短缺及氣候變遷議題發酵，智慧電網技術成為全球能源領域發展的重要技術指標，各先進國家無不投入大量資源以發展相關技術來解決能源問題。隨著經濟部之「智慧型電表基礎建設推動方案」的進行，正式宣告我國智慧電表基礎建設時代的來臨。

AMI的基礎建設將是建構台灣低碳化生活環境的重要一環，透過我國高壓AMI的建置及低壓AMI之逐年推動，將可有效帶動我國AMI產業鏈的推展，使國內技術水準能跟上世界潮流，預計可帶動未來智慧電網下需量反應、電力輸配電自動化、彈性時間電價等相關應用產業的發展與普及，並協助國內業者爭取國內外AMI建置的龐大商機，以提升國際能源應用服務市場競爭優勢。

---作者任職於財團法人資訊工業策進會網路多媒體研究所---