在國際能源與氣候議題持續發酵下，各國大力推動智慧電網建設，期望能透過即時控制及需求端管理，來促進電力資源最佳化配置與運行，達到節能減碳目標。而為了達成此目的，必須仰賴電力資訊蒐集與分析，故具備雙向通訊功能的先進讀表系統(Advanced Metering Infrastructure；AMI)，可使電力系統自動化與資訊化深入家庭/建築物內，被視為智慧電網的基礎骨幹。

在政策主導下國際AMI市場由歐洲、美國等地區萌芽，並開始在全球蔓延開來，目前包含日本、韓國、中國大陸、澳洲及紐西蘭…等地，均有相關佈建或試點計畫正在進行。電表市場數量龐大，若全面換裝智慧電表，則市場規模將相當可觀。智慧電表安裝數量自2009年起，開始出現兩位數的成長，市場研究機構ABI預估2009年智慧電表安裝達7,600萬具，2015年預計將達2.12億具。未來五年歐洲與北美仍為主力市場，亞洲在中國大陸帶動下，為成長潛力最大的區域。

本文將先針對AMI系統架構進行簡介，以瞭解AMI之技術組成與發展趨勢，其次分析AMI市場以及針對主要地區佈建概況說明，最後探討AMI市場成長之挑戰，藉以做為有意投入發展AMI市場之廠商參考。

一、AMI系統架構簡介

AMI係指利用各種通訊方式，將用戶端電表資料傳送回控制中心的技術，透過雙向通訊達成各種遠端資料讀取、提供、設定及控制等多種功能之系統。AMI除了改善傳統人工抄表不經濟、不精確與不即時之缺點外，尚具備多功能，例如：支援各種不同電價費率、提供用戶能源使用資訊並引導自發性節能、支援傳送信號進行用戶負載控制，以因應電價改變之自動響應、支援故障偵測與遠端開/關管理、改善負載預測、用戶用電品質管理…等。

下文將先簡述AMI之優點，再分析AMI功能演進趨勢，進而探討AMI三個主要次系統：智慧電表、通訊系統與電表資訊管理系統(Meter Database Management System ；MDMS)之發展。

(一) AMI為國家、電力業者與用戶帶來多方面之效益

AMI相較於傳統機械電表，優點在於具備雙向通訊功能，因此AMI可連結用電、發電甚至是儲電系統等多方之資訊相互流通，輔助電網朝向電力系統之高速公路發展，達到隨上隨下的功能。因此AMI主要優點在於促成節能減碳目標實現、改善供電品質以及提升經濟效率，因此在國家面、電業面、用電戶面三方面各能提供多方面的效益，如圖一。

在國家面AMI可促成需求面管理，以及再生能源併網，因此有助於國家達成節能減碳政策目標。而對於電業而言，AMI可提供負載控制通訊功能，快速量測、診斷電力質量，來實現電網自癒功能(self-healing)，提升供電品質；並可透過時間電價機制之搭配，實現尖離峰平滑，以減緩新建電廠的壓力；同時更容易獲得用戶的用電資料，故可提供更多創新服務。最後在用戶面，AMI搭配顯示器可使用電資訊透明化，使用電戶能掌握更多資訊，進行能源管理；並加強用戶與電力系統之靈活互動，使用電戶可同時扮演發電者與電力消耗者的角色(Prosumer = Producer + consumer)，有助於健全電力市場運作。

(二) AMI功能演進

AMI功能演進如圖二所示。

目前具備通訊功能的電表系統有AMR與AMI兩種。傳統機械電表僅為單一電力量測裝置，而AMR/AMI則為「讀表系統」，同時結合電力量測、資訊與通訊技術。AMR(Automated Meter Reading)/AMI具備通訊功能，並透過微控制器(Micro Controller Unit；MCU)進行電表作業運行，且後端需設置電表資訊管理系統(MDMS)，以對電表數據進行有效採集、儲存、驗證、計算及結算。

僅具備單向通訊功能的AMR發展較早，在歐美等電業約15年前高壓以上大之用電戶大多己裝置，而AMI則是在2000年以後由歐洲開始慢慢有裝置案例出現。在節能減碳趨勢下，為了能更有效進行需求端用電管理，2009年各國政府開始積極推動AMI佈建，使得AMI開始逐漸取代AMR，預計2011年AMI全球裝置量將有機會超越AMR成為主流趨勢。

AMR與AMI功能比較如表一所示。

AMR與AMI最大之差別在於，AMR僅能收集用戶端用電資訊，進行單向讀表作業，且多數的AMR系統仍需抄表員至電表無線通訊範圍內，利用手持式裝置進行讀表。AMI除了可完全利用通訊技術進行自動讀表外，另搭配資訊技術進行負載控制、停電偵測、遠端程式更新、遠端開/關管理等雙向作業，因此AMI在MCU的規格要求上較為嚴格。

此外，AMI系統導入後，資訊全透過通訊系統傳遞，同時又必須支持多項後端應用系統，如帳務系統、缺電系統、客服系統…等，故MDMS的設計相較AMR更為複雜。未來隨AMI功能要求與應用增加，對於通訊與資訊技術的規格要求將提高，舉例來說，隨AMI功能增加將衍生出對資料保密與安全性問題的技術需求。

(三) AMI三個主要次系統智慧電表、通訊系統與MDMS之發展

AMI系統主要由智慧電表(Smart Meter)、通訊系統與設備、電表資訊管理系統(Meter Database Management system；MDMS)所組成，如圖三所示。下文針對各次系統內容進行概述。

1. 智慧電表

智慧電表指可進行較複雜電力運算邏輯之電子電表，再加上雙向通訊功能。因此智慧電表內部主要關鍵元件依功能可分為通訊模組與計量模組兩大部分，其內部架構圖如圖四所示。

智慧電表中牽涉計量部分之關鍵元件有：高度的類比數位轉換器(Analog to Digital Converter；ADC)、MCU、高精度比流器(Curent Transformer；CT)、即時時鐘(Real Time Clock；RTC)。由於智慧電表需執行較複雜且精密的電力運算與量測，因此電力計量晶片的開發是影響智慧電表功能表現之關鍵，其中MCU更是影響智慧電表運作之關鍵元件。

MCU就如同智慧電表的心臟，MCU功能之多寡與穩定度，直接關係到智慧電表的表現。為使用戶與電力公司能有更靈活互動，智慧電表所能支援之功能，相較於一般之電子電表來的複雜的多，除了基本的多功能電力參數量測外，尚必須有支援時間電價、需量計量、負載曲線、即時電價，以及電力品質計量等功能。另外，低功耗與加密防止駭客之設計，也是開發智慧電表用MCU時需納入考量的重點，以符合省電與安全性考量。

2. AMI通訊技術之選擇

可用於AMI之通訊技術多元，技術採用需視通訊範圍以及各地區環境差異而不同，目前包括PLC(Power Line Control)、光纖(Fiber To The x；FTTx)、乙太網路(Ethernet)、ADSL、行動網路(GSM、GPRS、3G、CDMA…)或無線網路技術(Wimax、Wi-Fi、RF)等不同通訊技術。

AMI依通訊範圍可分為三種通訊介面，如圖五所示，以下將先依通訊範圍分類簡述AMI對於通訊技術需求。

(1) 廣域區域網路(Wide Area Network；WAN)

WAN是指低壓用戶集中器與控制中心間的通訊介面，或是高壓用戶智慧型電表與控制中心間的通訊網路，此部分需採用可長距離通訊的通訊技術，通常會以行動通訊技術為優先，如GSM、GPRS、3G…等。

(2) 區域網路(Local Area Network；LAN)

LAN為智慧型電表與集中器間的通訊介面。由於電表數量龐大、通訊量可觀，此部分之通訊技術，一般會以免付費之有無線通訊技術為優先考量，如PLC、RF、Zigbee…等。

(3) 家庭區域網路(Home Area Network；HAN)

為智慧型電表與屋內顯示器(In Home Display；IHD)、其他計量表或電器間的通訊介面，通常以方便性及低成本為考量，目前主要以Zigbee或PLC通訊技術為優先。

3.電表資訊管理系統(Meter Database Management System；MDMS)

MDMS主要技術涵量在於軟體之開發。AMI系統架構下，資訊全透過通訊系統傳遞，電表所收集到的資訊透過通訊系統存入MDMS，同時必須支持多項後端應用系統，如帳務系統、缺電系統、客服系統…等。為確保資料正確性與安全性，以及使用蒐集到之電表資訊，但又不影響MDMS的正常運作，因此需要更複雜、更完整的程式設計，故目前有能力承接大規模MDMS計畫之供應商，大致以Oracle、Ecologic、Itron 和eMeter 四家為主。

AMI系統下之MDMS主要功能簡述如下：

(1)可接受來自不同AMI架構、廠商、電表型態之資料，並依據電力公司標準對讀取到的資料進行資料確認。

(2)資料來源判斷與編輯處理(Validation、Estimation、and Editing；VEE)。

(3)記錄讀表過程的狀態和事件，以及透過分析與歷史資料比對，找出疑似的慢速電表、停止電表和竊電行為…等。

(4)支援用戶資訊系統(Customer Information System；CIS)、票務系統連接…等後端應用系統。

二、國際AMI市場分析

由於AMI系統是以智慧電表為核心元件展開，因此以下將透過分析智慧電表市場概況來瞭解AMI市場概況，如圖六所示。各國推動智慧電網佈建，是AMI產業發展之關鍵，2010年開始將是智慧電網的時代，依據研究機構ABI預估2010年全球智慧電表安裝量將達9,500萬戶，相較於2009年的7,600萬戶成長13%，而2015年全球智慧電表安裝量將達2.12億戶，且預期未來五年內智慧電表主要市場仍以歐洲與北美洲為主，而亞洲國家在中國大陸帶動下將成為潛力市場。

下文將針對歐洲、北美(美國)及亞洲(中國大陸、日本)等AMI主要市場之佈建情況進行概述。

(一) 歐洲AMI佈建居於領先地位

歐盟在「20-20-20」協議下，於第三次EUs Energy Packages(2009/72/EC Electricity Directive)中要求在西元2020年，需滿足80%的能源用戶皆使用智慧電表的要求，促使更多歐盟國家推行汰換電表。

歐洲AMI首先於2004年，由丹麥再電業自由化的背景下自發性展開換裝；2003年瑞典透過法律條文強制住宅用戶需於2009年前全面換裝智慧電表，使得瑞典成為全球首個智慧電表換裝率達100%的國家，總換裝表數達520萬個；義大利AEEG(The Regulatory Authority for Electricity and Gas)2006年發佈292/06決議案，規定用戶需於2011年以前全面換裝智慧電表，截至2009/4已有約3,100萬用戶換裝，為目前全球最大規模換裝智慧電表的國家。歐洲AMI佈建或計畫概況如圖七所示。

歐洲市場因瑞典、義大利AMI換裝計畫接近尾聲，使得2009年歐洲市場的成長呈現趨緩的現象，然而預估在2011年以後西班牙、法國及英國…等國的智慧電表計畫正式啟動並開始大規模換裝，將恢復大幅成長。

(二) 美國於2009年開始積極展開AMI佈建行動

在美國能源政策法案(Energy Policy Act)以及復甦與再投資法案(American Recovery and Reinvestment Act)推動下，美國各州政府協同當地電力業者，開始依據當地電力使用情況積極進行相關建設規劃。依據FERC(Federal Energy Regulatory Commission)調查，截至2008年底美國合計已安裝約670萬個智慧電表，佔總電表數約4.7%，預估5-7年內上需換裝約5,200萬個智慧電表。

表二羅列出美國目前AMI建置之主要計畫，此14項計畫預計安裝約4,000萬顆智慧電表，由表中可發現AMI建置執行者以電力業者為主，各區域分別由不同電力業者所主導，此外，各家電力公司亦有其所搭配之電表及網路設備供應商，且一家電力公司不一定僅搭配單一家電表供應商，此外，部分電表供應商同時具備網路設備之供應能力，如Itron、Sensus、Landis&Gyr…等。

(三) 亞洲為未來潛力市場

亞洲國家以中國大陸及日本之AMI佈建規劃輪廓較為清晰，因此以下即以這兩個國家為代表進行概述。

1. 中國大陸AMI示範計畫遍地開花

中國大陸自2009年開始宣佈積極展開智慧電網規劃後，即由國家電網統一集中招標採購各式設備。其中以先進讀表系統(Advanced Metering Infrastructure；AMI)的招標時程最快，目前已經進行三次共約2,800萬個智慧電表招標，如表三所示。

就三次招標結果進行分析，可發現以下兩個特點：首先，招標項目逐漸擴大，2009年僅採購2級單相及1級三相電表，2010年第一標增加採購0.5級三相電表，2010年第二標又增加0.2S級三相電表。顯示出逐漸開始採購精度高、技術含量高之電表，此結果與國家電網有許多電表換裝是用於變電站與電廠有關。

其次，評價模式由最低價標，於2010年第二次招標時改為綜合定價原則。國網首批智能電表招標採用了低價中標法，但結果有的投標方通過壓低價格來爭取訂單，反而一些技術實力較雄厚的企業較不易拿到訂單。第二次招標採用綜合定價原則，評分標準同時包含價格分與技術分，如此一來，參與投標的廠商必須要有一定的技術水平，同時亦要考量買方的價接受度。

顯示出國家電網採購思維由價格考量，逐漸轉為將廠商技術能量與產品品質納為首要考量。雖然價格壓低對於電力公司而言可大幅降低成本壓力，但產品品質也備受考驗，若系統不穩的風險提高，則最終受損的仍為電力公司。此外，最低價標所產生之惡性價格競爭情況，也將不利產業與技術發展，因此國家電網改變招標方式，以期提高未來系統實際運作後之可靠度，以及扶持產業健全發展。

2. 日本基於PV大量導入政策而開啟AMI佈建計畫

日本電業對於智慧電表佈建持相對消極態度，其原因有兩點：首先，日本國內的電力需求較穩定，較無利用智慧電表限制家庭用電量之需求。另外，可直接採用住宅用配電盤，顯示並控制家電設備的利用情況，因此採用AMI系統進行需求端控制的必要性不高。但自日本經產省於2009年11月1日，公佈實施太陽能發電收購制度擴大實施後才轉為積極。日本AMI佈建概況如表四。

日本AMI導入最早由關西電力自2008年起開始啟動，至2010年6月底已換裝43萬戶，並透過本身所架設之通訊網路進行電表資料傳輸。而日本第一大電力公司東京電力態度則較為保守，第一波9萬戶之測試計畫預計於2010年10月才會正式啟動。其他如北海道電力、東北電力、中部電力及九州電力，也陸續啟動AMI佈建計畫。

三、IEK View－AMI市場成長之挑戰

(一) 成本能否合理壓低為擴大佈建之關鍵

目前的佈建計畫主要集中歐盟與美國等先進國家，每一電表(攤入集中器與資訊系統成本)佈建成本平均約150-300美元不等，這些國家在進行試點計畫初期較重視系統可行性與可靠性，因此較不會將價格考量擺在第一位。然而未來若欲在全球順利擴大AMI佈建計畫，則佈建成本能否壓低將是關鍵。未來隨各國佈建計畫逐漸擴大，在規模經濟與經驗累積下，預期AMI建置成本將逐漸降低。

其中尤以中國大陸佈建計畫的快速起步，將對AMI建置成本的壓低產生較大的推力，而當中又以技術門檻較低之智慧電表為最。中國大陸目前約有600家電表廠商、電表產業鏈完整，具有價格競爭力，再加上中國大陸政府積極支持AMI佈建計畫推動，故預期未來中國大陸電表廠商智慧電表技術能力也將提升，此將對智慧電表市場價格產生極大的影響。

(二) 隱私與安全性之隱憂，恐成為AMI市場發展一大阻礙

AMI系統存在隱私與安全性問題。AMI導入使所有消費者的家庭用電資訊，通過網路連接在一起，恐將使得各家庭電力設備種類、數量及使用狀況等隱私相關的資訊流入網絡。在資訊安全部分，AMI由於系統必須處理大量的用電數據傳輸與分析，因此如何在電網系統建構完整前先做好安全性防護的管理，避免駭客入侵系統竊取資訊及操控，是管理人員的一大挑戰。

舉例來說，荷蘭政府本於2007年開始立法強制全面換裝智慧電表，預計於2013年完成全國約700萬用戶之智慧電表安裝，但由於國會考量智慧電表裝設後將產生安全議題，因此傾向未來改為自願性裝設智慧電表，而非強制性裝設。此案例即顯示，隱私與資訊安全之問題能否解決及獲得消費者信任，為未來AMI能否為市場接受之關鍵之一。

(三) 電業新商業模式之開發

AMI佈建對於單一電力公司而言成本負擔大，且無助於以出售「電力」為主要營業收入的電力公司提升營利空間。因此未來能否透過AMI系統發展出其他的加值服務，將會是電力公司是否支持AMI佈建，以及影響AMI市場發展的關鍵因素之一。透過AMI系統有機會衍生的服務如：電力公司線路出租提供用戶「最後一哩」的通訊解決方案、提供用戶節能建議策略、保全業與電力公司合作提供用戶瓦斯及用電等安全性居家服務…等，使電力公司有機會從「銷售產品」轉型為「銷售服務」，進而有能力持續支持AMI擴大步建與系統維護。