掌握用電安全 智慧建築更有保障
- 李雯娟
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智慧電網由於其分散式管理，成為降低供電風險的解決方案，也成為目前世界各國政府積極布局發展的重要建設之一，更是智慧建築能否有效做到能耗監控的關鍵。但智慧電網設置不但會直接影響建築設計，智慧建築中的電力品質及安全維護，更是廠商必須注意的重點。
如日本311大地震後，由於福島核能發電廠災情擴大，造成電力供應陷入危機，民間甚至提出節電計畫，促使電源能被平均利用；而台灣的電力來源有70%依靠火力發電，同樣是「一條鞭式」的供電設計，當遭遇到嚴重災害，可能會造成全面性的斷電，這對依賴智慧電網甚深的智慧建築來說，將帶來難以估計的影響與損失。
分散式電源設計 提升用電安全
由於智慧電網是透過「分散式電源設計」，整合資通訊、電力電子以及先進材料等設備，進行電力基礎建設的現代化與最佳化，將發電、輸電、配電形成完善的能源循環，不僅可提升智慧住宅的能源使用效率，並且降低其因能源密集度所帶來的風險，滿足現代社會對能源的需求量。
特別在面臨重大災害時，其孤島型運轉設計可自動隔離外部，自主調控供電模式而不受發電廠斷電影響，這是近年來，發展智慧電網的重要原因之一。相較於歐美國家，台灣的市場規模相對較小，但因台灣擁有極佳的機電整合能力，同時也因為規模小，投資風險也較小，因此被業界視為更有機會成為智慧電網建置的示範運行與研究地區。
集所有功能於一身的智慧電網，從電量讀取、雙向溝通、電量區間計量到遠端管理，似乎是無所不能，十分適合現在智慧建築的訴求，但這些優勢與功能，其實也同時具有潛在的高度安全風險。
智慧電網的潛在風險
智慧電網以分散式的電源設計，透過智慧型的調控提高用電的效率，並減少人類對石化燃料的依賴。由於現今對於電力的依賴，「再生能源」成為新的替代選項，尤其是風力發電與太陽能的互補性，更被大多數人認為有能力取代石化能源，成為新一代乾淨能源。
但此一願景無疑過於一廂情願，風能與太陽能發電，並不如一般人想像的穩定，在不同的月份，風能與太陽能並不會完美互補；在無法互補的矛盾下，如果盲目大量投入風能或太陽能發電，並無法達成所想像的目標，如何調控電力規劃，就成為發展再生能源的重要課題，也讓智慧電網的發展，因此與再生能源的發展，成為共依共存的兩個互補技術。
以台灣為例，台灣長期處於缺電的窘境，在缺電的同時，政府的方案就是多蓋電廠，但電能並不是越多越好，許多電力安全的問題，常存在於太專注「發電效率」，電能太多，並不見得是一件好事，電能問題就像水壩，儲存愈多的水，就可以提供更多的用戶使用；但水壩都有其容量，超過容量就會潰堤，電力的蓄載也是相同的狀況，當電力儲存的同時，正負極電壓會愈來愈高，高到一個程度之後，電網有可能因此崩潰。
智慧電錶扮演關鍵角色
智慧電網的能夠成功的調度電能，主要是靠建築中必備的智慧電表來扮演「核心調度員」的角色。智慧電表之所以能「調控」建築體內的電力，必須有幾項功能，包括可以呈現挹注及消耗的電量，以及顯示電量區間的計量，在資料透明化的呈現上，可協助用戶規劃其用電模式，達成用電效率的最佳化，電力資料的呈現，絕對是電力調控的最基礎架構，像是未來電動車的充電規劃，也是用電調度的需求呈現。
此外，由於電表的智慧化，雙向溝通成為其重要的發展特性，從發電端到用電端的「可操控性」，讓所有電子設備都可以雙向溝通，甚至是遠端管理，因為可控制，所以可確實防止電力浪費，在此狀況下，通訊能力也成為智慧電表的必要需求，未來的智慧電網也因此可能會成為城市中最大的網路系統，甚至承載其他網路通訊功能。
智慧電表因為需要達成上述功能，加上原有的電力顯示功能，讓智慧電表功能需求的安全規範日益複雜，是否有足夠的負荷量乘載電能數據？家中人員碰觸是否有電擊危險？智慧電網若要建置到建築物中，就得面臨電氣安全、防火安全、電磁兼容、耐候性、可靠度、併網安全、控制安全、資訊安全等各大面向的考驗。
由於智慧電表必須蒐集用戶端資訊，才能做出反應，因此通訊安全也是一大考驗，如家中的智慧電表若遭到有心人士獲取用電的資訊，便可從中推斷該用戶的作息狀態，甚至侵入行竊，尤有甚者還可改變電網配送，從中謀取不當利益之類，過去的建築物中的電網是獨立網絡，未來的智慧建築中的電網由於可能要承載網路通訊的功能，必須轉變為開放網路，資安問題及安全控制功能的可靠性，也因此成為重要課題。
小標：變頻器安全需重視
此外，除了調控性的要求外，智慧建築中的電力品質及安全維護也是一大課題，而智慧電表外，變頻器的安全要求也不可忽視。在電力品質上，包括無效功率的降低，以及諧波與低電壓穿越的問題；安全維護方面，防止電網出現持續供電的孤島防護，都必須靠變頻器克服，因此變頻器的安全標準要求，也是智慧建築導入智慧電網時必須考量的議題。
智慧電網能夠提高配電效率，固然是帶領未來能源科技發展的新興產業，而智慧建築要成功導入智慧電網，必須仰賴智慧電表與變頻器的能力，因此，智慧電表與變頻器的穩定性與安全性，也是掌握智慧建築安全的關鍵。
