智慧電網與需量管理淺介
陳清祺 副教授、李達生 教授
國立臺北科技大學能源與冷凍空調系
為推動國家的能源政策相關目標，行政院於2010年5月通過「國家節能減碳總計畫」，旨在訂定國家節能減碳總目標，希望藉由政策全面引導低碳經濟發展，並形塑節能減碳的社會，其中的「低碳能源系統改造」標竿方案中納入「推動智慧電網計畫」，並設定以「推動智慧電表基礎建設」及「規劃智慧電網與智慧型電力服務」為重點推動項目，希冀藉由智慧電網與智慧型電力服務，發展低污染、安全、自主及永續之低碳能源系統，促使能源消費合理成長，減少自然資源消耗與環境衝擊，帶動低碳能源產業發展。並且在智慧電表與智慧電網的相關推動方案中，皆以推動我國智慧電網發展與服務為節能減碳的手續之一，這些方案包含「智慧發電與調度」、「智慧輸電」、「智慧配電」、「智慧用戶」、「智慧電網產業」、「智慧電網環境面」等構面，而其中在「智慧用戶」的構面下，以「高、低壓智慧型電表基礎建設」、「檢討需量反應控制對象及控制方法」、「研議反應供電成本及具節電誘因知電價制度」、「研擬衍生服務模式」等為其具體工作項目，著重於能源用戶端節能、需量反應管理、互通性標準架構、智慧電網等能源資通訊應用技術與環境，達到低碳能源系統，促使能源消費合理成長，減少自然資源消耗與環境衝擊，帶動低碳能源產業發展的目標。
在智慧電網興起前，負載管理(Load Management, LM)、能源效率(energy efficiency, EE)、需量反應(Demand Response, DR)、需求面管理(Demand-side Management, DSM)、整合資源規劃(Integrated Resource Planning, IRP)、和虛擬電廠(Virtual Power Plant, VPP)等技術與方法，就時常被能源相關單位採用[4]。但是受限於供給與需求資訊的不對稱，實施起來常被詬病不夠聰明。智慧電網興起後，它們被重新評價，甚至寄予厚望。美國聯邦法制委員會(Federal Energy Regulatory Commission, FERC)主席甚至把需量反應形容為智慧電網的殺手級應用(killer application)[5]，因為藉著需量反應未來可望幫美國省下高達188GW的電力，或20%的全國尖峰能源使用量[6]。智慧電網下的需量反應制度與服務，也自然地被稱為智慧需量反應(Intelligent Demand Response)[7]。
在2006年2月美國能源部(Department of Energy, DOE)向國會提交的報告[8]中，需量反應被定義為「終端用戶從正常消費模式中改變電力使用，以回應隨時間改變的電價，或在高零售市場價格或系統可靠度損害時，抑低電力使用的補助。」以最簡單的經濟學供需原理來說，需量反應就是供應方用動態調整的計價方式，使用戶需求量降低，減少用戶的總電費，以舒緩供電壓力。
在技術上，需量反應是一套資訊系統，藉著動態與及時的資訊流與電力流雙向溝通，平抑尖峰用電及改善離峰發電過剩等現象。在服務上，需量反應是一套顧客導向的制度，藉著大大小小用戶的主動監控，調整負載。因此，需量反應可視為一種虛擬電廠(Virtual Power Plant, VPP)，以美國佛州進步能源公司(Progress Energy Florida, Inc.)為例，在執行過程中就省下電力達2,000 MW，相當於四座電廠的容量。
以整體能源使用角度而言，藉由各個能源管理系統之建置，每一用戶能源使用資訊可以被蒐集。同時，中央能源管理系統也可進行各種負載分析和節能措施研究，以作為政府或電力公司能源政策訂定之考量。美國加州一份研究報告指出：「讓使用者了解自己花費過多的地方，會間接影響使用行為，有效降低使用量，經過統計約可節省25%至30%的費用」。除此之外，牛津大學氣候變遷協會之研究而指出：若用戶能取得自身之電力使用的詳細資訊，則其平均可使自身每月節省約5%至15%的電費。因此，研發並使用需量反應之類的能源管理系統為提升能源使用效率之有效方法之一[9]。
參考文獻
2.“能源發展綱領”, 經濟部, 2012.
4.“智慧電網的實踐－智慧需量反應篇”, 電子月刊, 2011年3月號.
6.FERC, Assessment of Demand Response and Advanced Metering, December 2008.
9.“國際能源資通訊與節能改善 法制政策分析報告”, 財團法人資訊工業策進會, 2013/05.
