美國電網現代化指標評估排名較高與排名較低的州之間差距達到36%，顯示各州的電網現代化進展很不平均
摘要
因應技術進步及消費者對新技術的需求，電網現代化在美國各地正在展開中。
美國電網智慧化聯盟(GridWise Alliance)的主要任務是引導電力產業強化電網轉型的政策及實務。GridWise Alliance與Clean Edge顧問公司合作發布電網現代化指標(Grid Modernization index, GMI)，提供重要的變化分析及採取最佳的實務策略。
GMI指標蒐集全美50州加上哥倫比亞特區的電力產業資訊，建立超過80項的衡量指標，評估全美電網現代化的進展。
2016年1月發布的GMI指標結果，顯示美國各州將分散式能源(Distributed energy resources, DERs)與智慧電網整合的概況如下：(圖1)
.png)
圖1、2016年全美電網現代化指標排名[1]
電網現代化驅動的主因來自分散式能源的成長，包括屋頂型太陽光電、電動車、智慧併網技術及儲能技術。這些驅動因素促使消費者在能源生產與使用之間，扮演重大的角色功能。
全美電網現代化排名，加州第一，其次是伊利諾州，第三是德州 (附圖1) 。雖然電網現代化在全美普遍進行中，但是，排名較高與排名較低的州之間差距達到36%，顯示各州的電網現代化進展很不平均。
加州要求投資者自有的設施(investor-owned utilities, IOUs)需提交分散式資源規劃(distributed resource plans, DRPs)，內容詳細評估IOUs如何將DERs作為分散式電網資產的一部分。
紐約的改革能源願景(Reforming the Energy Vision, REV)倡議徹底的能源市場轉型，強調DERs發揮槓桿功能。
麻薩諸塞州要求電廠提交詳細的電網現代化規劃。
明尼蘇達州提出e21倡議(e21 initiative)，認可消費者在電力生產的角色，並且開始審視全國首次太陽能費率，反應真實的價值。
德州開始整合DERs，提供更大的併網效益，維持設備擁有者的利潤。
夏威夷是全美太陽光電裝置最多一州，規劃2045年要逹到再生能源百分百目標。2015年10月取消淨電量制(net metering)，另外採取二項新的補助規劃。後續值得觀察新措施的衝擊影響及美國內陸各州是否會採取同樣的發展路徑。
GMI指標發現消費者約定義務(Customer engagement)是各州在電網現代化中，可以再改善的一環。許多公用事業發現在電網現代化過程中，揭示所有新技術效益的機制面臨一些困難，包括費率結構、資料使用及取得、公用事業與客戶之間的溝通。
電網現代化過程中，不管是決策者、管制者、公用事業或消費者，都希望在合理的成本下，獲得最大的變動效益。因此，電網現代化的成本與效益評估顯得非常重要，可以促使投資持續進行。
評析
根據PV Market Alliance(PVMA)統計[2]，2015年全球太陽光電裝置容量新增51GW，相較於2014年增加11GW。2015年主要國家成長現況：中國大陸新增15GW，年成長率達到37%，大型電廠級規模占70%，累計裝置容量達到43GW，已經超越德國的總裝置容量。日本新增10GW。美國新增9.8GW，年成長率達到56%，以住宅的租賃市場成長最快。歐洲新增8.5GW，其中英國占了4GW，德國只有1.4GW。印度新增2GW。非洲及中東新增1GW。未來新興市場將對全球太陽光電市場的成長，具有重要的影響力。
中、美、日是目前全球太陽光電發展最積極的國家，大量的太陽光電導入也造成電網調度的不確定性，甚至出現棄光的現象。因此，這些國家已經開始規劃未來電網現代化。
中國大陸十三五計畫規劃在2020年太陽光電累計裝置量目標是150GW，其中分散式80GW，電廠級70GW。根據中國國家電力統計，2015年棄光率達到12.6%，為了解決中國大陸嚴重的棄光問題，十三五規劃，對於再生能源規模較大的地區，將規劃多樣化能源聯合運行基地，同時探索各種儲能應用，並建立相關標準及檢測體系。另外，中國大陸也規劃特高壓電纜來輸送電力。[3]
日本經濟產業省2015年4月14日召開新能源小組委員會，討論建置廣域再生能源利用機制的目的就是要解決太陽光電擴大發展可能產生的供電失衡問題。這個機制就是將再生能源資源豐沛地區的剩餘電力可以導引到資源較不充足的地區，而達到資源活用，擴大再生能源使用的目標，未來有必要將現行的電力系統進行改革，包括電力發、輸、配電的自由化。[4]
美國能源局提出的電網現代化倡議(Grid Modernization Initiative)，提出永續及完整的儲能與太陽光電整合計畫(sustainable and holistic integration of energy storage and solar PV, SHINES)，目的是為了加速電網的現代化，解決傳統與再生能源整合的挑戰，以確保電網調控的彈性能力。
2016年1月19日美國能源部公布了合計1,839萬美元的6個研究項目[5]，包括動態負載管理、先進預測技術、電廠通訊及控制系統、智慧建築及智慧電器。這些解決方案將促使太陽光電永續的佈局，確保美國國內電網的可靠性，滿足電力需求，無論白天或晚上都可以用來調節電力來源的供需平衡。估計整合後的均化發電成本不超過每度電0.14美元。
電網現代化可確保電力供應的穩定性及可靠性。我國電力系統屬於大型集中式的系統，由於發電廠與用戶端距離遙遠，都必須藉助輸變電系統提高電壓，透過電力線輸送，最終變壓供給用戶使用，造成大量的能量耗損。遠距離輸電與大電網互連使得系統難以快速追蹤負載變化，故障問題容易透過電網擴散進一步造成電力系統癱瘓。
因應再生能源等分散式電力興起，並滿足消費者在電力生產與使用的資訊需求，中、美、日對電網現代化改革皆採取積極的因應策略。我國行政院於2012年9月核定「智慧電網總體規劃方案」並成立智慧型電網專案小組[7]，針對提高綠能使用目標，台電公司目前規劃提升再生能源可併接容量分年度佈建目標(累計占比)：2011~2015年為15%；2016~2020年為20%；2021~2030年為30%。我國再生能源推廣目標2030年為17.25GW，占電力系統總量的28.9%。因此，電網併網容量與再生能源推廣容量二者的目標是相容的。
目前臺灣的電力系統仍然以台電一家獨占事業為主，在廣域系統調度不會像中、美、日具有不同區域的電力系統之間連結調度複雜。將臺灣再生能源豐沛地區的綠電可以傳輸到缺電地區，建議短期措施包括光伏變頻器(PCS)等基礎設備更新、提升區域供需電力預測的精準度及電力系統穩定性精密的計算及控制。長期措施重點為強化設置蓄電池、建設智慧社區等。
參考資料
[2]http://pvmarketalliance.biz/
[3]中國十三五規劃再生能源投資2.3兆人民幣，http://pv.energytrend.com.tw/news/20160130-13247.html
資源エネルギー庁, 再生可能エネルギー導入拡大に向けた広域的な系統利用システム・ルールの構築について，2015.04.14。
[5]3rd annual grid modernization index, GRIDWISE Alliance, 2016.01.
http://web3.moeaboe.gov.tw/ecw/populace/content/SubMenu.aspx?menu_id=1946