AMI********* *****

Report
AMI與需量反應衍生服務
效益及挑戰
智慧網通系統研究所
報告人:陳文瑞 策略總監
2013年3月1日
科文共裕 創新開放
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© 2013資訊工業策進會
簡報大綱
資策會智通所在電力領域之定位
AMI先進讀表系統導入挑戰
能源管理衍生服務
需量反應衍生服務
衍生服務未來發展趨勢
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資策會智通所在電力領域之定位
發電
配電
輸電
用電
行政院「低碳能源系統改造」標竿方案已納入「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
人均
用電
量逐
年增
加
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發電
成本
逐年
提高
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AMI先進讀表系統導入挑戰
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AMI先進讀表系統概分
高壓讀表系統
低壓讀表系統
用戶多、用量小、位置集中分散兼具
用戶少、用量大、位置分散
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高壓AMI挑戰
MDMS
Database
Load
Balance
用戶分散
電表資料量多,
每具電表讀表時
間長
不同廠商電表要
能共存、互換
遠端更新電表費
率表
Firewall
WAN
GPRS、WCDMA、FTTx
高壓/特高壓
用戶
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AMI
MIU
Serial
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低壓AMI挑戰
MDMS
Database
Load
Balance
Firewall
AMI
低壓/家庭
用戶
Concentrator
WAN
GPRS、WCDMA、FTTx
用戶建築形態複雜,需有高度彈
性網路架構
PLC面臨實際配線無法預期與線
材阻抗,影響傳輸效能
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感測網路
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AMI組成元素
Measurement Instrument
Communications Card
WAN Communication Headend
Home Area Network
Disconnect - Limiter
“The Meter”
Collector
Event Manager
MDMS
Short Term Storage
Operator Consoles
WAN Communication Client
Home Gateway
In-Home Display / Portal
“The
Concentrator”
Portal
Market Simulator
“Central Office”
Controllers
“The Home”
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AMI先進讀表反應速度與應用
1
2
3
4
5
6
Standard
Billing
Enhanced
Billing
Estimated
Feedback
Real-time
Feedback
Real-time
Plus
(for example,
monthly, bimonthly)
(for example,
info and
advice,
household
specific or
otherwise)
(for example,
web-based
energy audits
+ billing
analysis, est.
appliance
Daily /
Weekly
Feedback
(for example,
in-home
displays
pricing signal
capability)
(for example,
HANs,
appliance
(for example,
based on
consumption
measurement,
by mail,
email, selfmeter reading,
etc.)
disaggregation
)
「Indirect」 Feedback
(Provided after consumption occurs)
disaggregation
and/or
control)
「Direct」 Feedback
(Provided Real-time)
Information Availability
Cost to Implement
Low
資料來源: State of the Technology 2009, Electric Power Research Institute
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High
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AMI先進讀表資訊整合需求高
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AMI未來將與衍生服務整合
DR能源管理
聰明用電管理
智慧建築
先進讀表與智慧電網
彈性服務架構
能源需量與碳
權交易市集
能源合理使用
加值服務
服務層
企業資訊匯流
中介層
Complex Event
Processing
網路層
Service Oriental
Architecture
IPv4 / IPv6
閘道/集中器
感測層
Hybrid Sensor Network (ZigBee / PLC)
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高頻寬
大範圍、大量
節點
服務導向平台
複雜事件平台
低頻寬
低成本
控制與訊息
小量節點
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智慧電表佈建對傳統作業是一大變革
4
3
1
2
研擬導入規
劃
現場建築型
態勘查
 規劃作業區域
 建築場地確認
請佈建區域
電力資料
 建築資訊及配電
室位置
 饋線開關及網路
接口
5
6
7
現場勘查
電表安裝前
準備
安裝佈建
 配電室及電表位
置確認
 集中器位置選擇
 通訊品質測試
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 各通訊技術之
設備數量
 通訊改善
12
通訊Site
survey規劃
 通訊評估
 場勘規劃
 停電通知
 更換電表
 各通訊技術之設備數量確認
 集中器安裝
 安裝後通訊測試
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PLC通訊Site survey電表與變壓器確認
透過PLC量測設備,建立電表與變壓器迴路相位關係表
變壓器側
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受電開關
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表前線路
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實例--台灣電力公司高壓AMI
台灣第一套自行研發高壓用
戶智慧讀表AMI系統,支援
2.3萬高壓用戶,佔台灣總
用電量60%
特色
非專屬開放通訊介面:符合
web service OGC standard介面,
增加異質設備相容性與資料共
通化
系統可用性99%以上
高互通性:通訊架構可支援不
同廠牌的Meters
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透過控制中心進
行全台電表讀表
作業
M M
M
M
M
M
M
M
M
M
M
M
M
M
台中控制中心
M
M
M
M
M
M
M
M
MM
M M
M
M
M
MM
電表透過通
訊界面回報
電表資料
M
M
高雄區處
M
M
台東區處
透過Web進行讀表/
分析操作
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能源局低壓AMI先導計畫
• 示範場域:民生社區
• 住宅類型:大樓、透
天厝、公寓式住宅
• 通訊技術:
−LAN: ZigBee, PLC
−WAN: 3.5G
• 低壓1萬戶已發包建置
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佈建參考案例
松山區民生社區佈建作法,實際佈建需視場地而定
電表安裝位置
集中器可能安裝位置
測試選擇
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能源管理衍生服務
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未來潔淨能源生活
Integration of Information Technology with Energy Technology Delivers
Environmental Benefits
再生能源
或潔淨能源
發電
智慧
電網
智慧
電表
家庭
用電
網路
插電式
油電混合
電動車
9%
能源管理
與
效率改善
20%
低碳混合燃料
氫、生質燃料…
5%
7%
59%
• 動態電價
• 減少成本與價格壓力
資料來源:SCE
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• 滿足用戶附加價值期待
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Home Area Network家庭用電網路
時間電價與
優惠方案
CPP
Residential
PTR
Single Family
Multi Family
TOU Rates
Residential
Single Family
Multi Family
Residential
Single Family
Multi Family
Small
Commercial
1 kW – 20 kW
Medium
Commercial
20 kW – 200 kW
智慧家電
Connected Home
智慧溫控
能源使用
資訊
資料來源:SCE
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未來家庭儲能與調節
未來可結合充電式電動
車,成為儲能裝置
Connected Home
雙向電表,整
合太陽能發電
模組,兼具用
電或售電
資料來源:SCE
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20
家庭能源儲
存調節裝
置,可提供
再生能源發
電可用性與
尖峰負載調
度
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Energy Management System (EMS)組成
Energy
iGateway
Internet
Energy
Management
System
ZigBee or PLC or RS485
Sensor Network
用電設備
電力公司
電網
電力公司
計費表
iSocket
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用戶端EMS重點在告知用電資訊
Basic
 Simple high-low
indicator
Enhanced
Advanced
 More comprehensive in-home
displays (usage, cost, time)
 Fully automated intelligent energy
management system
 Programmable Communicating
Thermostat (PCT)
 Other automated/ programmable
appliances
 Electric vehicle charging
 Distributed generation
 Electric storage
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In-Snergy EMS雲端智慧綠能管理系統
系統功能
自動即時資料收集能源資
訊
多樣化能源使用分析報表
電力與事件異常通知
需量預測與智慧控制服務
行為分析與節能用電建議
優勢
便宜、簡易的能源監控方
案
24小時線上即時掌握目前
用電狀況
開放式標準資料通訊介面
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In-Snergy 運作機制
監測
資料分析
辨公室用電統計
提示與控制
下班未關電腦/未關燈email通知
下班未關電腦人數統計
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In-Snergy家庭用戶解決方案
III In-Snergy
用戶端
多元人機介面
透過「記錄用電」、「行為辨識」、「調控與提示」三步驟,實現當用則
用,不用則停的原則,達到「聰明用電」境界
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In-Snergy – Energy Saving
Meters & sensors
gather utilization
information
Smart Energy
Management Cloud
Processes and analyzes
information
User Interface
In-Snergy
Alert
Analysis
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Environment
status
Anomaly
detection
Relation
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Patterning for
prediction
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商業EMS系統
iSocket用電資訊統計
空調用電資訊統計
照明用電資訊統計
,
全時收集分析用電資訊
分析不合理用電行為,提示當事人改善
遠端調控,緊急事件遮斷
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家庭EMS系統
家用節能管理系統
用電分析圖表
電器使用狀況分析
全時收集分析用電資訊
分析不合理用電行為,建議當事人改善
異常行為提示,緊急事件遮斷
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In-Snergy 自動分析用電浪費
下班照明沒有關閉
下班無關閉電腦設備
照明用電資料分析 ,找出用電浪費
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© 2013資訊工業策進會
In-Snergy 商辦空調智慧調控
同仁已下班,但空調持續運轉
空調用電資料分析 , 結合PMV舒適度指數,找出用電浪費
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用電模式收集、分析、建立
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31
© 2013資訊工業策進會
遠端設備面板操作,與即時訊息顯示
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© 2013資訊工業策進會
Sensor Fusion多迴路耗能分析比較
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© 2013資訊工業策進會
尖離峰用量分析,進行契約容量最佳化演算
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© 2013資訊工業策進會
網路無國界–布吉納法索太陽能發電監測
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需量反應衍生服務
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AMI 最大效益 - 需量反應服務
配電調度中心 (DDCC)
OpenADR
Server
可排程
設備
OpenADR Platform
Internet
Intranet
Home
Energy
Gateway
MIU
AMI / MDMS
Concentrator
可停用
設備
Smart Meter
Smart Meter
可減量
設備
用戶可調控設備
高壓/特高壓用戶
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低壓/家庭用戶
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尖峰負載移轉是AMI預期效益
GWh
Time-shifting Electricity
Time of Day
In-premise Network
資料來源:SDG&E
AMI / Smart Grid
電力公司:移轉尖峰用電時間,非減量不用
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不同計費模式有不同效益
Pilots
2008
Launch
2009
3K
703K
2010
2011
2.2M
3.7M
Programs
2012
2013
5.1M
>531 MW
SDP (Res)
Residential
> 72 MW
SDP (Comrcl)
Single Family
Multi Family
PCT-ZigBee
Residential
Small
Commercial
Single Family
Residential
Multi Family
Single Family
Multi Family
342 MW
1 kW – 20 kW
Medium
Commercial
78 MW
20 kW – 200 kW
410 MW
Rates
CPP
Residential
53 MW
PTR
Single Family
Multi Family
TOU Rates
Residential
Single Family
Multi Family
Residential
Single Family
Multi Family
Small
Commercial
1 kW – 20 kW
Incremental New DR = 883 MW
Medium
Commercial
20 kW – 200 kW
資料來源:SCE
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需量反應 vs自動化需量反應
自動化(Automation)
DR
人工操作
Auto-DR
縮短反應時間
(Response Time)
資料來源: Akuacom Corp.
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Open Automated Demand Response
(OpenADR)
Which utility service territories
offer AutoDR programs?
In California, Pacific Gas and
Electric (PG&E), Southern
California Edison (SCE) and
San Diego Gas and Electric
(SDG&E), currently/plan to
offer Auto-DR to facilities
through their own programs.
“Direct-Access” industrial
facilities customers are also
eligible to participate in the DR
programs offered within the
service territories of these
utilities.
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OpenADR需量管理系統參考架構
XML
需量管理伺服器
(DR Auto Server)
DRAS
Internet
使用SOAP/REST
Web Service方式
傳遞XML訊息
operator
需量管理操作者
(電力公司或電力
資訊服務業者)
Internet
XML
XML
用戶A
W
用戶B
W
W
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W
W
42
W
W
W
W
W
W
W
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發展需量反應共通服務平台架構
Facility Manager
Aggregator Manager
Utilities
ISOs
 ISO: Independent System
Operator
 OpenADR: Open Automated
Demand Response
Utility/ISO
Interface
DR Event
Notification
Demand Shifting Strategies
Specific Electric Reduction
DR Bidding
Process
Demand Response
Automation Server
Dynamic
Pricing
……
Client Interface
DR Program
Participant
Interface
Simple SOAP
OpenADR 2.0
Common information Model
Use case
scenarios
Program
Configuration
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Program
Execution
43
Program
Maintenance
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價格策略主導能源管理與需量反應
資料來源:
Lawrence Berkeley
National Laboratory
DR options include Price-based DR (time-varying electricity tariffs)
and Incentive-based DR (programs that pay for load reductions)
科文共裕 創新開放
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Potential peak load reduction by customer
class in 2006, 2008 and 2010
Wholesale market participants also had the largest increase in
potential reductions: from 12,656 MW in the 2008 Survey to
22,884 MW in the 2010 Survey.
資料來源:Federal Energy Regulatory Commission, February 2011
科文共裕 創新開放
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Potential peak load reduction by type of
program and by customer class
The top four
demand
response
programs,
(1)Emergency
Demand
Response,
(2)Interruptible
Load, (3)Direct
Load Control,
and (4)Load as
Capacity
Resource
account for 79
percent of the
total U.S.
資料來源:Federal Energy Regulatory Commission, February 2011
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衍生服務未來發展趨勢
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我國能源資通訊市場概況
中型EICT業者: (以CHT為例)
本身有建立平台的專業+業務
但缺乏節能專業及設備,
需與具節能專業業者整合
大型
企業
內部化
EICT廠商
EICT大廠/國際廠商
台達電、康舒、大同
Honeywell, Siemens,
Schneider Electrics.
平台經營商
中型
企業
小型
企業
竹科
中科
南科
小型EICT業者:
本身有節能專業+設備+業
務但缺乏開發平台工具
廠辦用戶
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大型EICT業者:
已有平台+節能專業+設備+業務
中華、遠傳、台灣大
設備商(+平台)
威電
承研、鈞元
小型
設備
商
大型
企業
連鎖
百貨
超商
飯店
醫院
集團
企業
大學
政府
學校
幼稚園
中型
企業
小型
企業
家庭
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住商用戶
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能源資通訊市場機會
訪問廠商、消費者、研發人員:
市場別
B2B
市場
B2C
市場
應用場域
機會評估
客戶平台應用核心價值
EICT業者
協助EICT業者進行客戶端之電能管理及
設備保全服務
設備商
協助設備商進行客戶端之設備維修及保固
太陽能
協助進行太陽能發電效率追
蹤
太陽能目前
發電效率不佳
路燈市場
路燈管理
協助業者進行多點路燈管理 發展潛力有限
家庭
協助家庭用戶達成電力資訊可視化、家電遠距
控制、幼童與年長族之行為監測、電器健診等
家電通路商
藉由平台電器資訊蒐集,觀察家電狀況,以
判斷是否需維修,加強消費者對通路黏著度
科文共裕 創新開放
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目前已有業者採
用平台為其能管
基礎,商業化可
行性高
市場仍處於
待開發階段,
非EICT
商業化首要
切入重點場域
隨電費漲價議題
及民眾對智慧家
庭之期待,產品
商業化可行性高
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建構節
能系統
整合服
務:例
如需量
反應服
務、用
戶需量
管理服
務、雲
端能源
管理服
務…
服
務
化
Connectivity
Control Profile Interoperability
(Network and
(Metadata and
(Hardware
Communication
Info Exchange)
Integration)
)
能源資通訊之國際推動趨勢
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系
統
化
SAANET
SEP 2.0
50
建構節
能減碳
系統:
智慧智
慧家電、
家庭自
動化、
用戶端
能管理
系統…
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結論--能源資訊互通性將是衍生服務關鍵
主導單位
推動分層
8.經濟與管制政策
政府、公協
會、聯盟
商業模式、價格策
略、政策要求、清算
機制是廠商推動應用
之動機
7.商業標的
6.商業流程
美國NIST建立Smart
Grid Roadmap,並透
過優先行動計畫(PAP)
分工協調,IEC也有
PC-118進行標準制定,
重點在建立資訊互通
性
技術持續研發中,本
計畫以現有技術為主
體,研發中技術採協
助方式進行
5.商業情境感知
應用推動
單位
4.訊息與事件語意認知
3.語法互通性
技術研發
單位
2.網路互通性
1.基礎產品互通性
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能源
資通訊
互通性
技術
規範
應聚焦
帶動
系統
整合
產業、學界、
法人已有累積
資產及能量
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簡報結束
敬請指導
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52
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