能源管理系統發展的回顧與展望

          自從大地創造之初,太陽能源一直推動萬物與氣候生生不息的循環。能源也是推動國家發展及經濟活動的基本動力,其影響層面包含國家安全、民生需求、經濟發展、環境保護、國民健康及永續發展等議題。而能源過度使用不僅造成資源短缺,使用石化能源所產生的溫室氣體更是造成全球暖化及異常氣候變遷。台灣四周面海,加上天然資源蘊藏貧乏,能源供給99%以上仰賴進口,極易遭受國際能源情勢變遷之影響,如何能確保能源安全及滿足民生基本需求,兼顧環境保護與經濟發展,實在是我國能源可以永續使用與發展的重要課題。

          能源相關技術的發展可以分成三方面: 開發新能源、節省能源與儲存能源,本篇將著重在節省能源方面的技術發展進行回顧與展望。在諸多的節能方法中,能源管理系統(Energy management system)是全面整合能源使用設備,建立系統化的管理程序,掌握能源使用狀況,制定能源管理目標,持續改善能源績效最有效的方法之一,可以適用於各類型、各規模的企業或組織。1982年以微電腦(microcomputer)為基礎的能源管理系統開發出來,曾應用在工廠、倉儲與建築物上,能達到3年的快速回報期。1986年以電腦為基礎的能源管理系統開發出來,可以提供較快速的運算能力以進行資料分析,以及與其他電腦的溝通能力以進行控制能耗的資料蒐集。1989年分散式的能源管理系統被提出來,方便區域化的個別需求。1995年乙太網路為基礎的能源管理系統被提出來,提供高速、廣泛擴展、可攜式及高可靠度等優點。

          整合能源管理及環境改善的能源管理系統在2000年被提出來,使得能源管理的領域可以跨足到其他的領域,ISO14001規範在此時得以整合到能源管理系統內。同時期一個從乙太網路到網際網路的國家級能源管理系統也在瑞典被提出來。2002~2008年間能源管理系統的發展著重在有線與無線通訊能力的開發上,藉此整合更多能源建模軟體與商業資訊到能源管理系統內,於2008年提出能源資訊系統的架構。2012年一個根據ISO50001規範的架構化能源管理系統被提出來,藉由系統化的能源控制、文件化管理與人員的持續追蹤,達到恆續性的能源節約。在2013年後,藉由大數據、資料探勘及雲端計算技術的開發,雲端能源管理系統也被開發出來,藉由雲端及通訊技術所提供的智慧能源管理服務將是未來的發展方向之一。

          在能源管理系統發展的歷程中,有12個功能是比較關鍵的技術,包含圖示化、最佳化、案場特別的策略、流程化、需量反應控制、熱舒適控制、建模、人員感知、能源使用稽核、調光控制、決策支援工具、大數據分析功能等。

          搭著能源管理系統的發展潮流,中華電信於2011年提出雲端能源管理系統intelligent energy network service (iEN) ,藉由與臺北科技大學能源中心的合作持續改善iEN的介面與功能,並在50個案場、12個照明系統與8個空調系統上進行測試,結果顯示: 雲端能源管理系統iEN提出了一個新的商業模式,超過70%的測試單位可以達到立即回收的效果。

          根據南韓首爾市「省下一座核電廠」計劃的經驗,節能不是中央政府的責任,節能不僅要靠地方政府、企業,更是一般市民與所有人共同的責任。藉由能源管理系統與一般使用者更密切互動的技術開發,相信在節約能源上會有更多美好的成果,為地球能源的永續使用提供更具前瞻與嶄新的一頁。

 

參考文獻:

1.“永續能源政策綱領”,經濟部, 2008.

2.“能源發展綱領”, 經濟部, 2012.

3.Dasheng Lee, Chin-Chi Cheng, “Energy savings by energy management systems: a review", Renewable and Sustainable Energy Review, 56, pp. 760–777, April 2016.

4.“首爾節電奇蹟 省下一座核電廠”,聯合新聞網(經濟日報)2015-05-18 http://udn.com/news/story/6811/908873-96%967%88E7F%809%9BB55%8789%9F-7%9C%8148%8B48%805A76089%9BB5B0 (2016/03/13)

作者介紹

陳清祺 / 李達生
國立臺北科技大學能源與冷凍空調工程系助理教授/教授。 專長:節能分析、空調系統之需量反應控制策略設計、能源使用監測與分析;雲端能源管理技術、能源資通訊技術、大數據分析技術。