台電最近開放20萬具一般家用智慧電表,讓用戶能以App查詢前一日家中整體用電,這不單只是要協助用戶改變用電習慣、節省用電,這些電表所記錄用電家戶每一筆電力使用數據,往後,都將成為台電用來發展大數據應用的關鍵數據,甚至是實現臺灣智慧化電力調度,朝向智慧電網邁進的關鍵。

比起領跑的日本,臺灣推動智慧電表的腳步也不慢,早從10年前,台電就先完成了全臺2萬多戶高壓或大型用戶智慧電表布建,並透過網頁提供每15~30分鐘用電資料給用戶參考,還推出各種用電管理服務,包括電力需量管理、用戶用電分析等,協助這些高用電量用戶有效管理用電。

但臺灣多數電力用戶是以低壓或一般家庭、小型工商用戶為主, 因此,在完成大型用戶導入後,台電接下來更將智慧電表布建擴大延伸到一般民生用電,以便於之後通過電表就能自動取得每戶用電數據。在歷經4年共一萬戶示範安裝後,直到2017年時,台電才正式展開低壓智慧電表布建計畫,並採取平均用電量高的區域優先換裝的策略,先以六都用電量大的地區開始裝設,接著,再從全國用電量大的其他縣市地區著手,依續往下來推行。

截至目前,全臺約有90萬戶裝上智慧電表,預計今年底將達到百萬戶以上,未來4年更以挑戰300萬戶為目標。

負責全臺智慧電表建置的台電配電處副處長黃銘宏表示,對於電力公司來說,改用智慧電表其中一項好處,就是可逐步減少傳統每兩個月一次的人工抄表作業,相較於傳統手抄的機械式電表或是電子式電表,智慧電表因為結合了通訊傳輸功能,可遠端讀取用戶用電資料並自動回傳,整體作業上更有效率,也可改善人工抄寫錯誤的情況。

不過,他指出,即使替用戶換裝了智慧電表,台電初期仍會採自動讀表與人工抄寫同時併行,用戶電力資料回傳以後,會再由台電人員針對這些用電資料和人工抄寫資料相互比對,最快明年上半年,才開始逐漸取代人工抄表。

但之所以要全面推行智慧電表,不光為了節省人工作業那麼簡單,台電更大目的,是要用它來取得電力系統最末端用戶用電數據,為智慧電網發展來補足最後一塊拼圖。

黃銘宏指出,未來這些家戶用電資料收進電力公司後,除了可以透過電力可視化,幫助用戶改變用電習慣,這些電力使用數據蒐集起來後,可再與電力系統在發電、輸電、配電不同階段組成的電能生產與調度進行比對,來做為台電優化調整電網的參考依據,還將有更多衍生應用,尤其是電力大數據應用。

在電力資料取得方面,目前每具智慧電表,平均每15分鐘會將家戶用電度數,儲存在電表裡,除了這項數據之外,該電表還會同時取得包含電壓、電流、相角在內等不同電力使用相關資料,並每隔4小時將這些數據回傳到電力公司的MDMS智慧電表資料管理系統做管理,再轉拋給App、入口網站及電子帳單來做視覺化用電呈現,以供用戶網頁或手機查看。單一電表最多可存放60天家戶每15分鐘的用電度數。

黃銘宏更進一步說明,MDMS系統也是智慧電網基礎架構重要一環,未來將串接台電多個資訊系統,提供給內部各單位來運用,像是計算電費、建立大數據平臺、電網應用、再生能源發電預測等。他表示,目前該系統已經在試運轉階段,並先支援台電剛推出的App用電查詢功能,初期已有20萬戶每日用電資訊,都會透過電表回傳到該系統,來配合自動讀表作業,未來更可支撐到300萬戶每日用電記錄回傳需求。

為分析未來巨量電力數據做準備,台電成立大數據發展團隊

智慧電表電力資料收進台電後,不單是用戶端,未來還可將這些民眾用電數據再提供給內部各單位來運用,以發展出更多衍生應用,包括大數據、智慧電網、再生能源發電預測等。——台電配電處副處長 黃銘宏 攝影/洪政偉

若以每具智慧電表平均一天回傳約300KB資料量來估算,現在開通約20萬具智慧電表,台電每天蒐集到的電力使用資料約可達60GB,到了未來3百萬具智慧電表都布建完,單日累積的用電資料量更高達900GB,等於是每天有將近1TB的電力使用數據,可以用於發展大數據應用。

為此,台電於今年上半正式成立了大數據發展組,就是要打造屬於自己的電力大數據分析平臺,未來能夠整合包含智慧電表用電資料、內部帳務系統資料、各調度中心電網調度電力資料等,來提供各單位做加值服務應用,甚至也將尋求外部跟異業合作的機會。目前該平臺已在規畫階段。而新成立的大數據團隊,隸屬業務處,現階段已有3名組員,之後還會陸續增加到10多人,並將視需求進行擴編,未來該小組將與資訊處合作共同建置數據分析平臺與後續分析應用。

但要更進一步結合大數據應用,智慧電表的普及是關鍵。為了要加快智慧電表的布建腳步,台電也費了一番功夫。

黃銘宏表示,由於國內建築物密集複雜,許多電表都設置於地下室、樓梯間或通訊死角地帶,導致通訊訊號容易遭遮蔽而通訊不良,無法將全部訊號傳回到電力公司,這也使得台電一開始安裝的20萬具智慧電表,在進行通訊測試時,馬上就遇到了考驗,「這也是我們智慧電表布建的最大挑戰。」他說。

為了改善數據傳輸通訊的瓶頸,台電這幾年也持續不斷改良或採用新的無線通訊技術,甚至為配合不同通訊技術,台電也改變了智慧電表部署方式,不僅規畫將通訊元件自原有電表裝置硬體獨立分開,可各別來安裝之外,還採用模組化設計,讓作業員可以插拔方式安裝來適應不同場所的通訊環境,甚至還建立作業標準規範,讓與其合作的無線通訊廠商可以配合來開發,對應該電表的通訊模組。

目前台電主要使用的無線通訊技術,以RF Mesh無線射頻網狀網路技術為主,可通過相鄰其他電表節點網路傳遞資料,該電表也可支援電力線通訊(PLC)、NB-IoT、4G等通訊技術,以因應不同場景的用戶安裝環境。

黃銘宏表示,光是前期要確保這20萬具智慧電表可以正常通訊,就花了他們半年反覆測試與調校,直到今年初,才逐漸穩定接收。

台電今年底前將為80萬戶智慧電表裝上通訊模組,但黃銘宏也說,將等明年完成通訊調校後,才逐步開放用戶用電查詢功能,「畢竟悠關民眾電費繳納,不能稍有差錯。」他再三強調。

對於台電下一階段規畫,黃銘宏也提到,除了量能提升,也將持續擴大運用面,以發揮其應用最大效益。他強調,智慧電表是台電要打通家戶用電最後一哩配送的關鍵,將來如何透過分析這些巨量用電數據,來幫助電力公司調度電力,並搭配再生能源,提高整體電能的利用率,也是臺灣加速朝向智慧電網邁進的關鍵。

 台電智慧電表通訊架構 

目前台電智慧電表搭配使用的無線通訊技術,主要以RF Mesh無線射頻網狀網路技術為主,該電表也可支援像是電力線通訊(PLC)、NB-IoT、4G等不同無線通訊技術,以因應不同場景的用戶安裝環境。並搭配一個資料集中器做為中繼站,將這些蒐集到的用電資料透過光纖或4G通訊傳回電力公司後端一套MDMS智慧電表資料管理系統存放,再由台電人員針對這些資料和人工抄寫資料相互比對,以確認這些資料是否有不一致的情形。資料來源:台電,iThome整理,2020年9月

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