呂錫民/工研院能源與環境研究所前研究員
根據13日新聞報導,大高雄地區包括前鎮、小港、鳳山、大寮等地,於上午9時31分發生大停電,總計有2萬多用戶受到影響,更有不少民眾因此受困在電梯,怨聲載道之聲不絕於耳,這已是高雄地區連續一個月內發生的第3起大停電,這除了曝露台灣目前在電力管理上的重大缺失之外,也應驗了大量使用再生能源需要更高效電網管理技術(如智慧電網的部署)的理論。
再生能源如太陽能與風力,本身就是不穩定的能源,所生產的電力自然也就不穩定,因此併入電網之後直接影響到的就是電力供給品質,加上電動車和儲能電池等新興電力型態的崛起,使得傳統配電網路從單向轉為雙向,電力公司需要更快的負載監控速度來調節發電能力。
舉例來說,通過用戶的電力消耗(如熱水器、空調、冰箱、洗衣機)監控,及時調整發電機發電量以保持電網電力供需平衡。
隨著資通訊(尤其是5G通訊)技術的進一步改進,大規模機器類型通訊(mMTC)方案可用於電力供需調度。因為,連接到5G網路的設備數量可以達到1百萬/km2,所以,所有設備都可以通過終端控制器或其內置控制器進行鏈接和控制。
此外,5G的能量傳輸能力是4G的100倍,這意味著與4G相比,使用5G時每焦耳能量的傳輸位數可以增加100倍以上,如此低功耗可以促進基於5G的終端控制器的廣泛推廣和應用,以實現大量設備的鏈接,這樣,可以精確地監視,管理,和調整各種負載。
舉例來說,在傳統空調中,主要是通過壓縮機的定期開關切換,來實現負載調控,但是對於5G網路,可以通過調整設定溫度或壓縮機工作頻率進行負載調節。與開關控制方法相比,設定溫度或壓縮機頻率調節方法,對消費者舒適度和設備使用壽命的影響較小。
此外,與傳統發電機組相比,5G結合IoT可克服更多電力監控的不確定性,如消費者的社會行為,負載的不同類型,資通訊技術的隨機故障等因素。總括起來,5G應用於電力供需監控的優勢有:i)靈活負載之間的大量鏈接;ii)遠程控制所需的快速數據傳輸;iii)保護消費者隱私的強大安全性;iv)確保有效供需監控的可靠性;以及,v)低功耗。
展望未來,台灣隨著部署更多的再生能源,電動車、儲能電池等分散電力,電網將變得更為複雜,這時將需要更高效的供需管理技術,5G的優勢在於,傳輸速度快,可靠性高,安全性強,功耗低,以及連接數多,因此在串聯密集的物聯網(IoT)下,無疑可為台灣電網提供更為強健的管理架構。