臺灣電網數位韌性背後的IT關鍵

每一天，台電電力交易平臺要處理上億筆電力資料，來掌握民間電力資源的即時狀態，迅速應對電力系統變化。隨著輔助服務態樣越來越多和參與者不斷增加，未來規畫導入微服務架構，加速新服務和功能的推出。

「一開始建立電力交易平臺，就以證券交易所平臺等級，來思考整體系統規畫。」 台電電力調度處處長周芳正表示，這樣的設計正是為了因應未來更多種服務的擴展能力，滿足電力市場需求的變化和更多元的交易模式。

在台電強化電網韌性計畫中，電力交易平臺扮演了虛擬電廠調度的關鍵角色，負責整合分散於各地的民間可用電力資源，為電力系統提供輔助服務，以便在電力需求波動或突發況下迅速調度資源，提升整體電網的穩定與韌性。

臺灣在2017年通過《電業法》後，台電開始規畫打造這套電力交易平臺，整合民間電力資源建構更具韌性的電網。為了打造這套關鍵平臺，台電找上資策會團隊合作，由其負責電力交易平臺資通訊系統開發與建置，如調度系統等。

最初，台電建先建立平臺原型，進行內部測試，經過一年的測試與調整，2020年開始建置正式平臺，並在2021年正式上線，推出電力系統的日前輔助服務。隨著平臺發展，提供的電力交易單位，從原來一種增加為三種，去年更增加一種，因應輔助服務多元交易的需求，進而提升電力調度的彈性。

應對電力系統變化，更要掌握民間電力資源的即時狀態

從規畫到正式啟用上線，花了約4年。在建置過程中，台電面臨不少技術挑戰，不僅需採用專用電表以提供即時的民間電力數據，還導入了新通訊技術，建立更安全可靠的訊息傳遞管道。

由於民間電力資源分散各地，為了能更迅速應對電力系統變化，電力交易平臺在設計上特別強調即時通訊的能力，資料更新頻率得達到每秒等級，以便精準掌握民間可用電力資源的即時狀態，才能在緊急情況下進行快速調度，特別是儲能設備，一旦偵測到頻率變化便會自動反應，透過即時資料回報，才能根據實際狀況迅速調整。

可是，台電的AMI智慧電表通常每15分鐘回傳一次用電數據。為此，台電採用另一款專用電表，取得更即時的民間電力數據，此外，在通訊方面也採用智慧電網IEC 61850和DNP 3.0取代舊通訊標準，藉此提高數據回傳效率。

不僅如此，台電過去慣用IPSec VPN通道，作為與合作業者間的訊息傳遞管道，由於電力交易需要一一和越來越多的業者介接，常因設備、通訊協定或參數設定等問題產生諸多困難，使得介接處理流程非常耗時。

為了解決這個問題，台電後來採用軟體定義廣域網路技術SD-WAN，以軟體方式建立VPN通道，取代了既有VPN專線，提供更迅速且安全的通訊管道。

周芳正表示，由於SD-WAN本身具備自動調整路徑和優化通訊品質功能，不只能讓合格業者快速且直接地連接到平臺，同時也能有效進行管控，並強化資訊安全。

電力交易平臺上線迄今3年多，目前有95家合格業者，提供超過430個民間電力資源，若是考慮到聚合商，每一家聚合商可能代理多家企業，實際參與平臺的企業可能破百家以上。

為確保能夠整合更多業者及資源加入平臺，台電在平臺上線前也進行過更大連線規模的壓力測試，200名參與者，每位參與者提供5個資源，共計1,000個資源進行測試，也就是目前串接來源數量的兩倍，整套系統仍舊可以正常運作。

一天得處理3.2GB資料量

周芳正表示，電力交易平臺目前平均一天收到的資料量約3.2GB。換句話說，一年累計的資料量超過1TB。為了儲存這些資料，台電持續進行資料的擴充，對於保留超過三年的資料，也會壓縮成其他格式進行保存。

從技術架構來看，台電電力交易平臺主要由13個核心模組組成，涵蓋註冊、公告、報價、通訊、ETP系統調度介面、現行運轉計畫平臺（COP）、通訊與調度、通知、結算、PLEXOS介面模組、最佳化模組、短期負載預測、再生能源預測等模組，各自負責不同的功能和任務，為日前輔助服務市場提供所需的資訊服務。

在這套平臺中，台電導入不少自動化機制，提高平臺營運和管理效率。以日前輔助服務為例，幾乎是全天營運交易流程，因此不論是處理合格交易者報價、電力調度處最佳化排程作業、輔助服務調度使用及輔助服務報酬結算，都靠自動化來處理，有效節省人力。

像是調度日的排程上，台電使用PLEXOS模型，可準確模擬電力系統的發電與用電行為，將電力系統的物理特性納入考量，求得全系統電力資源配置最佳化排程的結果。

調度日後，經由電力交易平臺的結算模組可自動化計算各交易資源的服務報酬，提供合格交易者報酬預結算明細以利確認。

台電也用AI，來提升短期負載預測模組的預測精準度，採用殘差類神經網路技術和多重方程時間序列模開發出AI預測模型，並搭配整體學習（Ensemble learning）進行模型融合。該模型能夠根據歷史用電量趨勢、考慮天氣變化、節慶假日等因素，推估即時的全系統用電總需求量，在用電日之前，作為民間電力資源配置及決定時段的重要參考。

下一步規畫導入微服務架構

隨著服務項目的增加和民間參與者的持續增長，台電不斷深化電力交易平臺的發展，以支援未來更多的服務擴充和多元交易模式。此外，台電也規畫導入微服務架構，翻新現有平臺的資訊架構，以提升開發與維護的彈性。

負責建置電力交易平臺的資策會開發團隊，後來獨立出來成立一家資訊公司新捷能資訊。該公司總經理梁敏雄指出，由於現行模組功能不斷擴充，加上資源增多，各模組使用者也不同與資源樣態越來越複雜，增加開發和維護管理的複雜度，必須採用更彈性的架構。

梁敏雄表示，未來電力交易平臺將拆解成多個獨立的微服務模組，讓每個模組可獨立開發、部署和更新，從而加快新功能的擴展，避免單一模組的更改影響到其他模組。此外，導入微服務後，能針對不同使用者的需求進行特別設計和功能擴充，同時加強資安管理。

近兩年，台電也加強與第三方業者平臺的整合，例如聚合商現在可以透過呼叫API方式取得公告排程和調度指令等相關資訊，但出於資安考量，台電目前不考慮採用Open API架構。

台電在羅斯福路的台電大樓設有一間電力交易中心，採24小時三班制輪班，約2 0名人力，除了電機相關專家之外，還找來經濟、 會計、氣象、資訊及大數據分析等領域的專家，進一步提升平臺的營運能力。

周芳正表示，未來台電規畫研擬日內輔助服務市場，將能提供當日小時前甚至即時的電力交易。在排程方面，將逐步從每小時排程縮短到每15分鐘，可以提供更準確的電力調度。

隨著技術和法令成熟，台電將規畫新的輔助服務市場，如日前電能市場，讓電能可以自由買賣，進一步吸引更多穩定可靠的外部電力資源進入市場，強化電網的韌性與穩定。

台電還計畫導入市場管理系統MMS於平臺中，透過EMMS串接各式數位創新技術，如AI、區塊鏈等，實現全面分散式資源即時經濟調度。以區塊鏈為例，未來可應用於智慧電表中，當進行多對多的綠電交易時，就能透過區塊鏈，確保電表記錄的真實性與可追溯性。

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