【筆記|電力】(06)電能早就該被好好管理ㄌ

--

上篇筆記提到了一些分散式能源與電動車充電站的最簡單介紹,當中提到了電能管理系統(Energy Management System, EMS)的概念。本篇筆記打算來多討論一點EMS的相關應用,也許我們會發現,這樣的概念離我們的生活並不遙遠。

家庭電能管理系統(Home Energy Management System, HEMS)

主要功能是針對家中的用電狀況進行監控,並且在造成用戶舒適度最小影響的狀況下調整電力的使用。由於需要盡可能不犧牲我們的舒適度,因此就需要許多偵測器,偵測溫度、濕度、亮度等數據,然後運算出最不會造成我們不適(例如悶熱、環境亮度不足等等)的用電方案,以此節省能源。

這部分特別適合結合智慧家居使用,除了都會大量使用到物聯網(Internet of Things, IoT)甚至智慧物聯網(AI + IoT = AIoT)之外,也都是最直接面對人類對環境的需求的技術。曾經有位前輩比喻得很好:「很多人都認為節約能源就必須拿生活舒適度來交換,這點實在是很大的迷思:今天各位家中開冷氣,請各位把窗戶關緊是不是節約能源?是嘛。那各位會覺得自己的舒適度因此下降嗎?不會啊。」而HEMS與智慧家居的結合一方面會自動幫我們把可以關起來的窗戶都關好,另一方面也可以藉由降低濕度、開電風扇等方式讓我們不必把冷氣溫度調得很低。也就是說,節省能源未必需要用舒適度交換,也可以透過提升能源運用效率來達成。

如果狀況允許,HEMS當然也可以有更進階的發展,例如在具有再生能源發電設備、儲能設備的狀況下,就可以讓電力的可用彈性更大,也就可以在不影響用戶舒適度的狀況下使用更多方法節省能源。

樓宇電能管理系統(Building Energy Management System, BEMS)

在大樓社區中,除了各用戶之外,往往還會有一些公共設施,例如電梯、路燈、電動車充電樁、大樓外牆裝飾燈、噴水池、頂樓太陽能板等等,透過了解各設施的特性(例如太陽能板晚上不發電、電梯半夜到清晨的使用率較低等等),可以安排出最適當的用電方案,避免大樓浪費能源,甚至可以透過跟各用戶的HEMS溝通合作,進一步提升能源使用效率。

工廠電能管理系統(Factory Energy Management System, FEMS)

FEMS可以針對各生產設備進行監控與調度,其特性有點介於HEMS和BEMS之間,雖然不像BEMS可以向更小規模的EMS進行溝通合作,但還是可以跟BEMS一樣透過管理多樣的設備進行節能,甚至能讓工廠的「義務裝置容量」帶來更多的效益,而這樣的能源效率提升也是工廠智慧化概念中重要的一環。

社區電能管理系統(Community Energy Management System, CEMS)

CEMS能夠管理的範圍比前三者大得多,除了能與前三者溝通合作之外,也可以針對社區中的再生能源發電站、儲能貨櫃、電動車充電站等更大型的設施進行管理與調度,因此對於分散式電網的管理扮演了重要的角色。

小小總結

看到這邊我們可以整理出一個結論:電能管理系統其實就是讓各個用電的角色擁有一個用電方面的助理,並且讓各個助理依據自己服務對象的需求互相溝通協調,最後各自執行其討論出來的結果。

當然,除了AIoT技術的幫助外,也許還需要透過其他技術讓這些服務的效能發揮得更極致,可能是透過嵌入式系統降低運算的能源消耗,也可能是透過5G通訊讓個角色的溝通及反應更加及時。生長在這個時代的臺灣,也許我們可以好好期待目前稍嫌過時的電力系統在這幾年可以有怎麼樣的蛻變,我們又會迎來怎樣的生活型態。

自己的看法

正如總結提到的,我個人對於廣泛應用電能管理系統的未來十分期待,尤其近期學界、產業界與政府也有相應的動作,因此相信幾年內我們會越來越常看到相關的應用,希望到時候有機會在這方面做出一點貢獻。

如果覺得我寫得蠻有趣,拜託在下方的拍手讓我知道,小朋友需要鼓勵QQ

由於是筆記,如果有我說漏、說錯或說得不錯的地方,也可以在下方留言討論或指正,我會盡快把內容調整到最正確的狀態!

--

--

狐狸就在森林裡

由於想學的東西太多,於是把專業領域和其他領域的筆記或心得都放在這邊