不蓋核電廠也能省電的關鍵技術

若想知道未來系統整合的方式，可以從電網未來數十年的演變一探究竟。要整合電網非常困難，以致於過去百年來變化很小。有一個笑話是說：如果發明電話的貝爾（Alexander Graham Bell）活過來，看到我們現在用的電信網路和行動裝置，一定會大為震驚；但是換成愛迪生活過來，看到現在的電網，他會說：「對，我臨走前就是這樣子。」

改良電網有困難，是因為影響太深遠了，得從現有發電廠和客戶連結的軸輻式系統（hub-and-spoke），轉變成類似資訊網路那樣方便和綿密的結構。雖然大規模變革必然會衝擊到大公司，電網的例子，卻能讓每間公司清楚看到所面臨的改變和機會。

在我們探索電網整合的過程，就會看到商業模式的新可能，資源革命帶來的變化太大，新的商業模式也會隨之而生。

我們需要的是智慧電網，不是多蓋電廠

現在的電網，大概跟一九四○年代的電話系統差不多，以前打長途電話要在事前兩小時前預約，接線生才能先手動連線，一通長途電話可能要先花十五分鐘的時間設定。

這種事聽起來可能很誇張，但是我們的公用事業系統，常常要在二十四小時前先設定好發電和傳輸方式，而且在發電廠，若要人工強制執行，得預留十五分鐘的作業時間。

現代的電網可以回溯自一八八五年的春天，當時愛迪生和威斯汀豪斯一同競爭，設立電力的全國標準。興建電網被稱為二十世紀的工程奇蹟，但是打從愛迪生和威斯汀豪斯之後，電網的基礎科技就幾乎沒有變動過。

現在很多公用事業仍然不知道電網出了什麼問題，或是出問題的點在哪裡，一般找管線毛病的方式，是看申訴的用戶群在哪個區域，而不會直接收到問題訊號。各地分局常常要派遣維修工人去現場操作開關，才能處理好電網的問題，無法從辦公室下達指令。理想的方式，是讓電網偵測問題，然後自動修復，或是繞道傳輸電力。

一般情況下，電網內的傳輸量和配送量只有用到二○到四○％，發電廠只發揮三○到四○％的效能，很多發電廠一整年中其實只運轉數十小時，其他時間都閒置不用，只為了在夏天最熱的那五天可以啟動，支援冷氣的尖峰用電量。

順道一提，要維持這些發電廠的成本太高，就算在用電尖峰時刻，向消費者加收看似驚人的電費還是划不來。發電廠耗費燃料所產生出的電力，只比燒掉燃料產出的能源一半再多一些些，而且輸送過程中，又浪費了一○％，這被稱為線路損失。

公用事業不只需要克服龐大又沒效率的作業，也需要適應快速變遷的現代環境。因為現在住宅屋頂可以裝設太陽能電板，不但會流失客源，還必須想出辦法，讓居家所收集到的能源，納入電網的運用。

目前有一些地方，只有在配電網路負載量過大、無法供電時，太陽能和風力發電才會派上用場，這代表再生能源平時都用不著。而工程師正在研發控制房子的尖端科技，已經有建築師設計出更有效率的房屋，會趁離峰的時候運用電力，舉例來說，像是美國德州的奧斯丁市（Austin），會在晚間電費便宜時，將水冰凍起來，然後白天的時候，送風吹到冰塊上面，讓房屋涼爽舒適。

新的空調系統同樣也可以利用蒸發原理讓房屋涼爽，不用再開冷氣機，削減至少五○％的用電量。美國電網主要的設計目的，是為了供應熱天午後的尖峰用電需求，如果改變空調，就會大幅降低用電量。而照明也能變得更有效率，和白熾燈泡相比，LED燈泡可以減少八五％的用電量。公用事業還可以繼續推動改善電器用品的表現，從插孔到除草機，每樣東西都可以改善。

當人們大量採用電動車之後，隨時隨地都會有龐大的用電需求，耗電量等同商業大樓或是小型工廠，而且還會接電、移動再接電，公用事業必須發展強大的整合能力，不只要處理現在的業務，也要能提供其他業者協助。

很多科技能夠協助人們二度發明，舉例來說，如果將電池分布在電網中，讓電力得以儲存，發電就會更穩定順暢，成本也降低，發電廠的運轉效率也能拉高，只有在需要用電時，才從電池中提取。這樣一來，就不需要發電廠整年待機，卻只有少數幾天裡的幾個小時需要運轉。

固態變壓器運用先進半導體科技，現在也用在高速鐵路和軍機上，比傳統變壓器更可靠，價格卻低得多。此外，傳統變壓器是笨重的銅基設備，以後微型發電站只需要一間小機房的空間，不用再占據大片土地。

當用電需求低時，電網可以降低發電量，用最有效率的方式產生電力，而電動車也可以充當電網一環。以後，電網內的感應器可以發現問題、自動修復，或是讓電力繞道傳輸，就跟現在資訊網路處理資料一樣。

家裡和辦公室會安裝整排的智慧型電表，電網的供應平衡，不再只是製造更多電力而已，還可能由減少尖峰消耗量達成。電力將能雙向傳輸，從供電充沛的地方傳到需要的地方，不像現在由幾座中央發電廠供應所有的電力。

電池能改變電網，但是還沒有人將這種模型計算出來。有一連串還未釐清的問題，而且這還只是開端而已。一九四○年代的電話網路，原本用一大批的接線生轉接，公司必須願意不斷實驗，才能跳脫傳統模式，轉變到現今的資訊網路，並從中獲益。

公用事業和他們的供應商得加強合作的關係，而非各自忙自己的事情。和電網相關的公司必須投入研發標準規格，這樣每間公司、每部儀器和每位客戶才能彼此聯繫溝通。如果電訊公司、無線路由器的製造商和手機、平板電腦的開發商，只是各自改善傳送訊號的方式，那麼無線通訊的成效大概無法達到目前的十分之一。

無線上網的優勢是在早期就建立好標準規格，所以使用者和設備可以跟其他的使用者和設備連線。有時候，標準格式會自己出現，就像當年索尼（Sony）的VHS規格，打敗JVC公司的Betamax，成為家用錄影系統的標準格式。有時候，標準格式是由政府設定的，就像資訊網路一樣。

電力公司必須彼此配合，並且在計畫、資本設備升級和時程方面，與其他種類的公用事業合作。美國電網會不穩定，大多是因為兩種情況：一、暴風雨吹倒樹木，因而弄到電線；二、在傳輸過程或是各分區的配電流量出現問題。

第一種問題比較容易解決，把線路地下化，像是日本和歐洲大部分的國家就做到了。但是美國面臨的挑戰與技術無關，而是在財務，因為把線路地下化要花很多錢。不過，只要大家合作，就能解決問題。

本書作者之一史蒂芬住在紐約的時候，就曾看到街道被當地的電力公司聯合愛迪生（Con Edison）挖開，然後由政府運輸部鋪回街道，而在珊迪颶風過後，威訊通訊（Verizon）又把馬路挖開，埋進光纖電纜，強化處理基礎建設。如果光纖電纜、電話線、電力線和有線電視管線都可以一同鋪設在導管內，馬路只要開挖一次就好。

紐約市做過溝通協調，若馬路才剛鋪好又開挖，會被罰暫停使用開挖的路證，期間為五年，以減少重複開挖的情形。但是這個方式明顯無法發揮作用，因為公用事業單位無法同步整合彼此的維修和改良作業。

同樣地，因為缺乏協調整合，生產和配送電力的單位都受到波及。目前，公用事業各單位獨立開發自己的擴建計畫，而單單在美國，電力公司就有超過三千家，其中兩百家是大型電力公司，其他則是社區型或是由市政府經營的電力公司。

此外，美國的東、西部和德州的電網沒有連結，各自有效率地配送電力到獨立的電網。很多城市擁有電網，卻只有部分的電網連結至該州或其他地區。

如果協調控制配電的範圍可以更大，要平衡電網也就變得更容易、更便宜，光是利用各地的風勢、陽光和溫差就可以相抵平衡，而只要連結不同的時區，也能平衡電網，因為每日的尖峰用電時間和上班日有關，不同時區就會有差異。

再生能源平常被視為不可靠的供電來源，因為風跟陽光不會一直持續；但是我們的模型顯示，如果電網涵蓋的範圍直徑超出好幾百英里，而且發電來源超出一千個，就算夾雜著再生能源，攤平計算下來，供電量也會和核能發電廠一樣穩定。

數千間美國的公用事業公司，是由五十個州各自的公用事業委員會管轄，委員會幾乎不會跟其他州合作，試著用更經濟的方式讓產業升級。系統為了確保輸電穩定會超額供給，也就是以電力需求為基準，再多供應所謂備用容量（reserve margin），也就是多供應二到六％的電力，但是這是過往的做法，在資源革命時代，公用事業公司和模式必須跟上時代。

系統整合，一點巧思就能更省更快

雖然其他產業面臨的問題，沒有電網這麼複雜，系統整合的重點仍然適用，零售商需要更努力付出心力，讓貨架上的商品尺寸、樣式和顏色都維持正確，才能刺激銷售、減少浪費；計程車公司要改善排班和出車的方式，讓對的車輛在對的時間，出現在對的地方；醫院治療病患的方法要更有效率，不同症狀的疾病，就該找不同醫生。

奧的斯電梯公司發展出一套高度整合的方式，讓電梯運轉效率達到最高。每台電梯都能和中央服務中心聯繫，不只能夠回報錯誤訊息，也能通報使用時間、纜線耗損，以及乘客按下按鈕、到電梯抵達的等待時間，這麼一來，系統就可以運用這些資料改善服務。

奧的斯的軟體可以重新設定空電梯的預設位置，這樣電梯在中午到下午兩點的時間，就會到大樓的餐廳樓層待命，而不會像一大早的時候，預設停在一樓。資料也可以反向傳送，從中央服務中心傳到電梯：控制中心的專員可以從遠端處理很多電梯的問題，例如讓電梯避過施工中的樓層，甚至不用趕到現場，就可以快速地搭救因停電受困在電梯裡的人。

很多公司都能做到系統整合，奇異電氣就在二○一二年，決定把生產線從中國搬回美國，在肯塔基州路易維爾市（Louisville）製造節能熱水器。目的是要降低運輸成本，以及利用頁岩油和頁岩氣革命所帶來的低電費，另外還能縮短下訂單到交貨給美國工頭的時間，因為以前從中國運送熱水器到美國要花四週，通關又再一週。現在從熱水器工廠運到倉庫，只要三十分鐘。

在中國製造熱水器的時候，奇異電氣的設計工程師只做出規格書，然後承包商要自己想辦法做出東西來。一旦製造作業回到自己手上，奇異電氣的設計師、工程師、製造專家、生產線工人、業務和行銷人員聚在一起，才發現在現有的設計裡，有一個地方要將銅管捲起來，讓焊接更困難，而且會減損熱水器的耐用度，維修也不容易。

後來，奇異電氣重新修改了設計圖，並且在過程中減少二五％的材料成本，製造時間也從中國製造的十小時，降到二小時。雖然美國的工資比中國高出很多，但是美國製熱水器的零售價，和中國製的相比，還是能降低近二○％。

由於焊接的問題解決了，品質提升，保固期內的維修次數也隨之減少。因為設計和製造方面，採用了整合的方式，奇異電氣根據這些早期的成功經驗，花了八億美元擴增在路易維爾市的製造規模。

在二○○八年，安賽樂米塔爾（ArcelorMittal）用比利時根特（Ghent）工廠的先進設備，「改造」美國一間表現不佳的工廠，而且讓這間位於印第安納州勃恩港（Burns Harbor）的工廠進步神速，達到符合比利時工廠系統整合的標準。

這間工廠淘汰以往用電話、表單和人力的系統，改成用感應器和電腦控制系統，新的系統會通知工人種種作業步驟，像是：現在要把鐵倒入熔桶裡、攪拌金屬合金，以及把鋼鐵鑄成平板狀等等。原本工人會從線圈旁邊裁掉多餘的鋼鐵，現在經過系統改良，每年可以節省下等同一萬七千輛車的鋼鐵量。由於生產過程更加順暢，要讓鋼鐵先冷卻、然後又要再加熱的支援作業也減少，生產量增加了二○％。在鋼鐵廠裡，溫度就是金錢。

勃恩港的工會代表說：「鋼鐵廠的工作以前是八○％靠體力，二○％靠腦力。現在情況相反。」《華爾街日報》的記者問工廠的經理，有沒有可能以後只要他用iPad，一個人就可以讓工廠運轉了，經理的回答是：「這個問題目前還沒有答案。」

未來的成功方程式，想破壞現況你才找得到

公司一方面要處理複雜的整合問題，也要願意讓現行的商業模式接受試驗。舉例來說，因為住家和辦公場所的屋頂加裝太陽能板，就會有越來越多的能源因此產生，電力公司必須同時扮演電力的買家和賣家。用戶使用的度數勢必會明顯減少，而維持電網的成本卻很龐大，所以必須從不斷電系統收費，不能只靠用電度數收費。

一般來說，在資源革命期間，商業模式更需要多費心力。提出「破壞性創新」（disruptive innovation）的哈佛大學教授克雷頓．克里斯汀生（Clayton Christensen）形容，創新者進退兩難，這很類似我們所談的問題核心。

當前的公司無法把握破壞性創新的好處，原因不是經理人不好，而在於經理人太優秀，遵行以前行得通的方式。「漸進式創新」（incremental innovation）可以快速擴張規模和採用。而「破壞性創新」改變的範圍卻很廣，牽涉到客戶區隔、商業模式或是效能評估量尺，全部需要變革，因為以前可以成功的方式，現在已經行不通了。

克里斯汀生教授所描述是單一產業會碰上的變化，舉例來說，電弧爐和小型煉鋼廠取代了傳統鹼性氧氣煉鋼法（Linz-Donawitz）的過程。但是資源革命影響的範圍更大。譬如藉由消費性電子產品的方式，大幅改進電池，擴大電動車的市場，因而打破汽車市場，然後汽車可能變成了蓄電裝置，進而改變了原有電網的結構，因為以後可能在家裡就可以直接替汽車充電，或是將汽車電池拿到家裡使用，而且在晚上趁電費低廉時充飽。

美國智慧電網供應商銀泉電網公司（Silver Spring Networks）是業界的領導者，他們就證明了供應商可以利用改良過的電網，採用新的商業模式，這樣一來，到處都有提供電力的服務機會。

銀泉電網公司創辦人艾瑞克．德賽修（Eric Dresselhuys）其實是從超市得到了靈感。有一次他幫寶僑做超市的專案，才從條碼掃描機發現一件重要的事，掃描機對櫃台結帳的準確度和效率，並沒有太大的助益，反倒是對供貨的作業很有幫助。條碼掃描機讓零售商可以更準確地測量顧客需求，並且預測銷售，反映賣場的變化。

德賽修將這種邏輯運用到電網上，銀泉電網公司的電表特色，並非提供更精確的個人用電數據，而是更精確呈現電網的整體表現。當用電爆表時，電力公司即時就能掌握，對電網負載變動做出預測和反應。花錢更換帶有自動化系統的讀表器很值得，不過影響最大的地方在於，電網更可靠，同時又降低了營運成本和資本需求。

在二○一二年，珊迪颶風侵襲美東期間，安裝智慧電表的客戶比較不會停電，而且停電的時間會比傳統電表客戶短得多，因為後者得用很笨的方式，一個個幫客戶恢復供電。

另一家名叫自動電網（AutoGrid）的新創公司，則與銀泉電網公司合作，提供另一種新的商業模式。自動電網公司利用最新的資訊科技，分析智慧電表的資料，提供電力公司詳盡的用電量計算，讓他們可以為電網的變化做好準備。

C3能源管理公司（C3 Energy）有遠見，更向前邁進一步。公司的創辦人湯姆．賽伯（Tom Siebel），他在一九九○年代中期創立了賽伯系統（Siebel Systems），創先發明了銷售流程自動化（Sales Force Automation）的工具，後來在二○○五年，以五十八億美元的價格將公司賣給了甲骨文。

C3能源管理公司利用收集而來的大量資訊，幫助公用事業改善顧客滿意度、降低成本，並改善網路的效能。現在業務經理可以研究客戶的用電模式，提供很明確的反饋，改善用電效能，例如電力公司可以打電話通知大型賣場，告訴他們店都已經關了，可是冷氣卻還開著；或是店裡的用電量出現波動，表示空調的壓縮機快要壞了。

電網輸送過程中，電流若有不規律的增減，會造成電力的浪費，C3的工具也可以減少這種情形，而且全美國電力流失率現在大約為一○％，若能降低至三到五％，就相當於減少數十座發電廠的需求。（摘錄整理自第5章）

公司若想從資源創新中得到最多的好處，必須致力於整合系統。例如：改良網路效能，如果能夠了解網路各個環節的合作方式，就能將運作效率提升到最高。

 

資源革命：如何抓住一百年來最大商機

史蒂芬‧海克（Stefan Heck）, 麥特‧羅傑斯（Matt Rogers）／著

黃庭敏／譯

大是文化出版

售價：340元

 

作者簡介

史蒂芬‧海克 Stefan Heck

加州大學聖地亞哥分校認知科學博士、史丹佛大學教授，專長為企業創新、資源經濟學、再生能源、物流運輸改良、跨國生產。

 

麥特‧羅傑斯 Matt Rogers

耶魯大學商管碩士，麥肯錫公司舊金山分部董事，曾任美國能源部長資深顧問，負責管理復甦法案三百五十億美金的款項，專精於油電資源、再生能源等。