《图一　我国历年电气火灾统计》

节能从小做起　挖掘家庭用电面临问题

整体来看，目前家庭用电常常面临以下几类问题：

• ●无法即时知道目前各项电器用电量，导致用电浪费：事实上，一般人认为越不起眼的小电器，反而耗电更可观，以Sony Play Station 3和XBox为例，一年开机耗电量约是电冰箱的五倍，此外，电浆电视比一般电视多四倍。家庭各项电器个别用电情形，目前无法即时知道，只能​​等两个月电费帐单来才能知道家庭用电总度数，然而也无法了解各种电器的耗电量；使用者对于用电资讯茫然无知时，无形的用电浪费就会发生。





• ●电器老化，察觉了吗？家里的电器目前大都是使用到无法运转才予以汰换，可是老旧的电器因机件老旧，耗能早已超过额定值，有可能多消耗的一年电量就足够更换一台新的电器设备，更有可能老旧电器耗能增加导致机件过热，因而发生火灾事故，造成生命财产的损失；无法得知耗能是否已超过额定值，就无法有效监控电器情况，电器火灾就无法有效避免。





• ●电器异常、电线老旧、超载，有警觉吗？导致电器火灾的原因很多，主要是设备使用不当、超过负载造成线路短路以及电器老旧电流不稳、过热起火；而在电器或线路发生异常时通常会有电流过大、过小、短路等异常发生，当电流出现些许不稳定的状况时，使用者很难立即察觉，等到发生时通常已经酿成大灾祸。





• ●拔除插头才能关闭待机电力，便利吗？国内家庭电器待机电力每年约有22亿度（约花费55亿元）之耗能，但是因为要完全关闭待机电力，就必需拔除插头，或是更换具有定时功能的插座，均相当不便利，拔除插头在国内已推行多年但成果始终有限；如果插座能根据需求自动断电或是根据条件来开关电源，完全取代手动拔除插头，必能大大降低待机电力的使用，创造可观的经济效益。

能源云省电解决方案

为了解决以上问题，资策会提出在网路上架设一朵「能源云」的具体作法，藉由此「能源云」来掌握与控制家庭能源的使用，云端能源服务架构图如下；家庭使用者在原插座上安装电力计量插座，透过此插座就可以随时掌握此插座上的电器用电状态，再利用能源闸道器透过网际网路Internet将各项电器之电力资讯传送到「云端能源感测平台」，而此系统如同便利商店7-11，24小时全年无休不间断的掌握与纪录家庭用电状况，若电力或电器发现异常、电器耗电超过负载，系统将即时通知使用者，减少意外的发生；除此之外使用者若出门在外可以透过手机来掌握用电状况，若发现电器未关闭，亦可以透过手机远端开关电源，出门更安心。

《图二　云端能源服务架构图》

而云端能源服务平台未来亦可作为电力公司需量反应的控制系统；因尖峰发电成本为离峰发电成本两到三倍以上，而且若尖峰超过负载太多将会对电力系统造成巨大的损害，因此国外电力公司会与家庭用电户签订尖峰用电合约，用电户提供可于尖峰卸载之电器给电力公司于尖峰用电吃紧时进行卸载，用电户可以享受比较低的电费优惠。

目前国内外对于Advanced Metering Infrastructure（AMI）正如火如荼的建置。根据资策会MIC的研究报告指出，目前美国、欧洲、日本及中国大陆等地区正在积极的推动AMI，例如美国就计画要协助4000万个家庭更换智慧型电表，预估未来仅仅在美国就会有1亿台以上的智慧型电表更新需求；而云端能源感测平台可以根据双方所签订的尖峰用电合约来进行电器开关控制，每周透过Email、简讯发送电力公司尖峰用电规划表、供电上限值、卸负载计画、用电分析资料，而于尖峰吃紧时，云端能源感测平台将根据尖峰用电规划表自动卸负载电器，达到削减尖峰用电值，减少发电成本与保护电力系统。

基于能源资通讯是台湾重点政策，资策会于2009年研发一「云端能源感测平台」（Cloud Energy Sensing Portal；CESP），藉由此平台将可更方便、随时随地掌握家庭能源使用状况； CESP采用SOA（Service Oriented Architecture）概念设计，提供快速、可靠且具扩充性及安全性的Web平台，并提供Web Services可作为其他应用系统与不同系统与显示设备的中介桥梁，如可和目前当红的iPhone、Android手机整合，真正能作到Anytime、Anywhere、Anydevice的居家能源监控管理。系统架构图如图三所示。

《图三 Vcloud Energy Sensing Portal 架构图》

CESP主要包含了能源使用即时资料收集与使用分析功能、用电警示与通知功能、计画性用电功能、Web Services功能。即时资料收集与使用分析功能，能够即时的收集家庭的用电资讯，包含用电量、用电时间、用电位置并提供分析功能，如电力负载分析、历史用电分析、电价分析、用电建议等等；用电警示与通知服务技术，能够观察与量测每一电力计量插座的用电多寡、计量、电力健康、异常监控，当警示事件发生时进行应变措施，例如用电过量，另外也针对某些紧急事件提出警告，如电力不稳、断电、电力超载等；计画性用电功能，于规划时间内针对电力插座作关闭或开启电源排程服务，减少待机电力消耗。

CESP系统核心是由七个模组所组成：Services Center、EnergyML Translator、Services Manager、Event Manager、Energy Management Services、Data/Log Manager、Home Energy Gateway Adapter，各模组彼此交互合作组合成云端能源感测所需之服务，各模组之详细说明请参阅表一。

其运作流程为，当云端服务使用者（Service Requester）透过Web Services存取此平台时，Services Center会将其外部软体传送过来之XML格式指令转送给EnergyML XML Translator，EnergyML XML Translator会将XML格式指令转换为ServiceMessages，并将其传送给Services Manager；因XML是采用有意义的格式和语法来描述资讯内容，可以使文件容易处理，对于系统整合有莫大助益，但也因太过详尽的描述，造成讯息过大的问题，资源有限的电力计网路将无法负荷，透过EnergyML XML Translator将可避免封包过大的问题也可以保持系统高度整合性。

最后Services Manager接收到此ServiceMessages后，再根据内容执行Energy Management Services模组内相对应的服务，Energy Management Services此平台所提供之服务如表二。除了执行相对应服务外，Services Manager 亦会透过Data/Log Manager将相关资料存入DBMS中，相关纪录可作为EAS（Energy Analysis Service）资料来源。而最后再透过Home Energy Gateway Adaptor连接能源闸道器，与电力计量插座沟通，相关流程图请参阅图四。

《图四　CEMS系统运作流程图》 - BigPic:599x211

此平台除可应用一般居家环境，亦可应用于商办环境:此平台已实际建置于资策会民生科技大楼7F，系统画面如图五所示，从系统中可以完全掌握同仁用电状况；系统也提供分析功能，从图六可以看出待改善之用电行为，如下班未关闭电脑与照明，系统于判断出不当用电行为后，即透过email提醒用电人与管理者，减少浪费。

《图五　CEMS系统画面》 - BigPic:599x380

《图六　CEMS 分析图画面》 - BigPic:599x370

目前家庭插座本身并无量测与超载保护功能，目前资策会与国内业者合作发展一电力计量插座iSocket，如图七，iSocket可以量测功率因数、电压、电流、伏安、瓦特、瓦时、用电时间累计、用电量累计等资讯，采用Zigbee无线通讯，可以直接安装于电器上，若要测量回路上电力资讯亦可藉由外接CT来量测，另外若电力超载，iSocket亦可自动切断电源，减少火灾意外发生。

《图七　iSocket外观》

而要将iSocket所收集之电力资讯送到CESP，就要透过一能源闸道器，资策会亦发展此闸道器iGateway如图八，iGateway可管理iSocket所形成之Zigbee网路，可侦测与管理节点网路连线、节点断线等状况，其与CESP的通讯可藉由固定IP、动态IP与PPPoE方式透过TCP/IP网路与其沟通，一般家庭与商办环境均可轻易完成设定；透过iGateway可将iSocket所感测之电力资讯定期主动传送至CESP，若遇到紧急事件，iGateway亦可于第一时间将警讯送出，其并可接收来自CESP能源管理指令，达到远端管控功能。

《图八　iGateway外观图》

结语

传统的电力量测通常需要在待测点，安装量测软体，电力量测仪等，软体安装、管理费用都相当高，另外电脑也需要花费大量电力，因此用途都仅限于工商业、特殊需求使用，一般家庭或是小型公司行号大多无缘使用。但藉由云端能源服务，使用者可自行安装电力计量插座，藉由云端能源服务，来达到居家安全能源管理，大大降低居家能源管理的进入门槛，使用者出门在外即可藉由手机掌握家庭电力使用状况，而云端能源服务所提供之用电分析资讯，亦可帮助使用者时时检视自己的用电状况，达到安全、智慧、便利用电目标。

---作者现任职于资策会网路多媒体研究所---